1 數(shù)控系統(tǒng)的構(gòu)成與特點

　　數(shù)控機床控制系統(tǒng)主要由總線、CPU、電源、存貯器、操作面板和顯示屏、位控單元、PLC單元以及數(shù)據(jù)I/O單元等組成。較新的數(shù)控系統(tǒng)還包括一個通訊單元，它可完成CNC、PLC的內(nèi)部數(shù)據(jù)交換和遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的連接。伺服驅(qū)動系統(tǒng)主要包括伺服驅(qū)動模塊和電機。位置測量系統(tǒng)主要是采用光柵或伺服電機上安裝的增量式位移編碼器。

　　數(shù)控系統(tǒng)的主要特點是：⑴可靠性要求高。數(shù)控設(shè)備加工精度高，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，會造成加工質(zhì)量和成本的提高；⑵工作環(huán)境要求高。數(shù)控設(shè)備的加工精度受現(xiàn)場溫度、濕度、輻射影響明顯。有些高精密機床要求單獨隔離以便于機床環(huán)境溫度、輻射和濕度調(diào)節(jié)。而絕大多數(shù)的數(shù)控機床安裝基礎(chǔ)都設(shè)置防震溝與外界隔離；⑶接口電路復(fù)雜。控制系統(tǒng)與各驅(qū)動模塊、檢測裝置以及執(zhí)行單元等進(jìn)行數(shù)據(jù)實時通訊，接口單元較多，電路比較復(fù)雜。

2 故障的分析與診斷

　　故障分析是維修的第一步，設(shè)備維護(hù)人員應(yīng)主要從以下方面入手：

　　⑴調(diào)查有何異常。

　　⑵初步判斷故障原因。反推一下故障原因可能導(dǎo)致的設(shè)備故障動作或過程，對故障原因進(jìn)行初步判斷。

　　⑶確定維修步驟。有些故障液晶顯示屏或指示燈會有代碼提示，對照設(shè)備維修手冊或使用說明書，查出該故障的多種可能原因，然后綜合分析，逐一排查。

　　⑷有些故障機床可能沒有報警提示，或報警信息是錯誤的，尤其是早期制造的機床，這就需要維修人員對該機床的控制系統(tǒng)有較深的了解和實踐經(jīng)驗，透過現(xiàn)象找出本質(zhì)原因。數(shù)控系統(tǒng)電氣故障的常用診斷方法如下：

　　(1)直觀檢查：望、聞、問、切。

　　(2)儀器檢查。

　　(3)信號與報警指示分析法。

　　①軟件報警。

　　②硬件報警。

　　③備件置換。當(dāng)故障分析結(jié)果集中于某一印制電路板上時，由于電路集成度較高，為了縮短停機時間，在有相同備件的條件下可以先將備件換上，然后再去檢查修復(fù)故障板。

　　④交叉換位法。在沒有備件，或部件拆卸檢查比較困難的情況下，可以將系統(tǒng)中相近或相兼容的兩個部件或板卡互換。

　　⑤參數(shù)調(diào)整。數(shù)控系統(tǒng)、PLC及伺服驅(qū)動系統(tǒng)在設(shè)備廠家安裝、調(diào)試初期，根據(jù)機床當(dāng)時的電氣、機械性能對一些參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整設(shè)置，以滿足機床加工要求。這些參數(shù)使機床總體加工效果達(dá)到最佳狀態(tài)。

　　⑥接口狀態(tài)檢查。現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)多將PLC集成于其中，而CNC與PLC之間則以一系列接口信號形式相互通訊聯(lián)接。有些故障是與I/O接口信號的傳輸錯誤或丟失相關(guān)的，這些接口信號有的可以在相應(yīng)的接口板和I/O板上有指示燈顯示，有的可以通過簡單操作在CRT屏幕上顯示，而所有的接口信號都可以用PLC編程器調(diào)出。

　　⑦特殊處理法。比如整機斷電，稍作停頓后再開機。

3 故障排除實例

　　⑴伺服電機轉(zhuǎn)速不穩(wěn)或震動，常伴隨有對應(yīng)電流表顯示偏大。故障原因有三中可能。

　　①電機嚴(yán)重過載，原因一般為加工進(jìn)刀量太大且不均衡或機床存在機械卡阻或機械潤滑效果差。

　　②伺服電機上的編碼器故障，一般原因為編碼盤污染或由于機床長時間震動導(dǎo)致編碼器與讀數(shù)頭相對位置發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致速度編碼器反饋數(shù)據(jù)出錯。

　　③變頻器或功率模塊濾波輸出部位出現(xiàn)故障導(dǎo)致輸出高次諧波電流太多

　　⑵數(shù)控系統(tǒng)位置環(huán)故障。

　　①位置環(huán)報警。可能是位置測量回路開路；測量元件損壞；接近開關(guān)與感應(yīng)對象的相對最短距離發(fā)生移動導(dǎo)致檢測不到信號等。

　　②坐標(biāo)軸在沒有指令的情況下產(chǎn)生運動。可能是漂移過大；位置環(huán)或速度環(huán)接成正反饋；反饋接線開路；測量元件損壞。

　　③機床坐標(biāo)找不到零點。可能是零方向在遠(yuǎn)離零點；編碼器損壞或接近開路；光柵零點標(biāo)記移位；回零減速開關(guān)失靈。

　　④機床動態(tài)特性變差，工件加工質(zhì)量下降，甚至在一定速度下機床發(fā)生振動。造成這一現(xiàn)象的原因很可能是機械傳動系統(tǒng)間隙過大甚至磨損嚴(yán)重或者導(dǎo)軌潤滑不充分甚至磨損造成的；對于電氣控制系統(tǒng)來說一般是由于伺服系統(tǒng)調(diào)整不當(dāng)，各軸增益系統(tǒng)不相等或與電機匹配不合適引起，解決辦法是進(jìn)行最佳化調(diào)節(jié)。

　　⑤停機故障。有兩種可能的情況：一種情況是如前所述的相關(guān)軟件設(shè)計中的問題造成在某些特定的操作與功能運行組合下的停機故障，一般情況下機床斷電后重新通電便會消失；另一種情況是由環(huán)境條件引起的。數(shù)控機床大多功能具備聯(lián)鎖功能，當(dāng)系統(tǒng)檢測到某一部件有異常，如關(guān)鍵部件散熱風(fēng)扇壞，模塊溫度過高等常常會造成系統(tǒng)停機報警。