怎样修好数控机床?数控系统维修经验分享

发布者：宋丽影    来源：苏州吉海机电设备有限公司     发布时间：2020-10-27

              怎样修好数控机床？数控系统维修经验分享

       众所周知数控机床是当代高新技术机、电、光、气一体化的结晶，电气复杂，管路交叉林立，数控系统五花八门，产品从70年代到90年代，不能互换，故障现象也是千奇百怪，各不相同，特别是大型、重型数控机床，价格昂贵，每台约几百万美金、安装调整时间长（几个月到1年以上）。大型数控机床内有成千上万只元器件，若其中有一个元件有故障，就会引起机床的不正常现象，还有导线的连接、管子互相的联结，有一点疏忽就会出问题，再加上大型、重型数控机床体积庞大，在无恒温厂房条件下使用，环境的影响很容易引发故障。为此，数控机床“维修难”的问题就放在我们的面前。

　　我们国家引进和制造了这么多的数控机床，如何能迅速找出故障、隐患，并及时排除呢？如何能维修好这些昂贵的设备？我认为首先要有高度的责任心和不怕困难的精神；第二，要努力掌握数控技术，联系本人十多年维修数控机床的实践，我认为要多看、多问、多记、多思、多练（五多），逐步提高自己的技术水准和维修能力，才能适应各种较复杂的局面，解决困难的问题，修好数控机床。

 

　　一、 要多看

　　1． 要多看数控资料

　　要多看，要了解各种数控系统和PLC可编程序控制器的特点和功能；要了解数控系统的报警及排除方法；要了解NC、PLC机床参数设定的含义；要了解PLC的编程语言；要了解数控编程的方法；要了解控制面板的操作和各菜单的内容；要了解主轴和走刀电机的性能和驱动器的特征等等，往往数控资料一大堆，怎么看？我认为主要要突出重点，搞清来龙去脉，重点是吃透数控系统的基本组成和结构，掌握方框图。其余的可以“游览”和通读，但每部分内容要有重点的了解、掌握。由于数控系统内部线路图相当复杂，而制造商均不提供。因此也不必详细地搞清楚。比如NX一154四轴五连动叶片加工机床上采用A一B10系统，要重点了解每部分的作用，各板子的功能，接口的去向，LED灯的含义等。现在数控系统型号多、更新快，不同的制造厂、不同型号往往差别很大。要了解其共性与个性（特殊性）。一般熟悉维修SIEMENS数控系统的人不见得会熟练排除A- B 系统的故障，因此，要多看，不断学习、更新知识。

　　2．要多看电气图、消化电气图

　　对于每一个电气元件，比如：接触器、继电器、时间继电器等以及PLC的输入、输出，要在电气图上一一注明。举一个简单例子来说，比如1A1为液压泵电机1M启动的接触器，一般在图下注出其常开、常闭触点的去向。因此，可对其对应的某页上的常开或常闭触点1A1，注明内容为液压泵电机开，对于大型的数控机床的电气图有几十页，甚至上百页。要看懂，表明每个元件的功能要化很长时间。有时，一、二次看可能还搞不清楚该元件的作用，要多看等以后消化后再写上。因此，刚才讲到的启动液压泵电机1M，也应清楚标明是PLC的哪一外输出带动接触器1A1动作的，要做到来龙去脉，一清二楚。而对电气线路图中的某些方框图，比如每个轴的驱动器，只是一个方框图，只要了解某控制条件（通断情况），对于详细的东西等可等有空再研究、考虑。各个国家的电气符号是不一样的，就首先要清楚了解。对于制造厂所编写的厚厚的几本PLC语句表，也要多看，掌握其编程语言，在看懂的基础上进行中文注译。这样可以大大节省以后排除故障的时间，如果等发生故障再去熟悉了解电气图，PLC语句表，势必要化费大量时间，还往往会造成错误的判断。

　　3，要多看液压、气动图，并深入消化

　　对于数控机床的机械、液压、气动图，要搞清楚其作用和来龙去脉。并在图纸上一一注明，比如德国COBURG数控龙门铣附件、刀具安装动作比较复杂，要分解其图，如锁紧刀具是由哪个电磁阀动作的？对应的PLC输出、输入是哪几个？在图上写明，这样从电气到机械动作一竿到底，同时特别对机、电关系比较密切的部分要重点了解，比如意大利INNSE数控搪铣床采用电液比例阀技术，要重点了解其作用和功能，特别要了解其调整方法及调整数据，静态和动态时比例阀电流及对应的平衡泵的压力，既懂电又懂机，机电一体化，掌握多种本领，这样解决问题的本领就大了。

　　4．要多看外文，要提高自己专业外文的阅读能力

　　不懂得外文，特别是英语。就无法看懂大量的外文技术资料，单依靠翻译，往往是不太理想。看外文版的技术资料，开始时比较吃力，生字多，多看多记后，常用的专业单词也只有这样多，以后看起来就流畅了，一个称职的维修人员要基本掌握语言工具。

 

　　二、要多问

　　1．要多问外国专家

　　如果你能有出国培训的机会或者外国专家来你厂安装调试机床，你最好有机会参加。这是一次最好的学习机会，因为能获得大量的第一手资料和机床调试的方法及技巧。比如在激光测定各轴精度后，电气如何进行修正的办法等。要多问，不懂就要搞清楚。通过这段时间，会有极大的收获，能够获得不少内部的资料和手册（对用户是保密的）。当机床投入正式生产之后，也应该经常与外国有关专家保持密切的联系。通过FAX、E-MALL，询问获得解决机床疑难故障进一步的解决办法及有关资料，还可得到特殊、专用的备件，这是非常有益的，同时对数控系统的代理商，比如SIEMENS、FANUC等公司也应保持良好的关系，多询问，也可及时得到该数控系统深一步的资料及有关备件，还可有机会参加有关数控系统的专题学习班。

　　2．发生故障后，要向操作者师傅询问故障的全过程，不要不问，或者随便问一下就好了，这样往往得不到正确的现场资料会造成错误的判断，使问题复杂化了，因此，要多问，问详细一点，了解故障出现的全过程（开始、中间、结束），产生过什么报警号，当时操作过什么元件，碰过什么，改过什么，外界环境情况如何？要在充分调查现场掌握第一手材料的基础上，把故障问题正确地列出来，实际上已经解决了问题的一半，然后再分析解决之，对于经验丰富熟练的操作者师傅，他们对机床操作熟悉，加工程序熟悉，机床常见病十分了解，与他们密切配合，对于迅速排除故障十分有利。

　　3．要多问其它维修人员

　　当其它维修人员在维修机床，而你没有去时，等他们回来后，也应多问一声，刚才发生了什么毛病？他是如何排除的？请他介绍其排除方法。这也是一种较好的学习机会。学习他人正确的排除故障的技巧和方法，特别是向经验丰富的老维修人员学习，把他们的本领学到手，来提高自己的知识和水平。

 

　　三、要多记

　　1．要记录有关的各种参数

　　重点记录机床调整好后各种有关参数，比如NC机床参数，PLC机床参数、PLC程序（以上可存在磁盘中）以及主轴和各走刀电机的电流、电压、转速等数据。还要记下电柜中继电器、接触器等在通电和正式加工时的状态（吸合还是断开）以及PLC所有输入、输出LED发光二极管的状态（亮暗、闪耀）或者记录下屏幕上PLC状态IB（输入位）、QB（输出位）是0还是1，比如IB1=：00000001，即I1.0=1，I1.1-1.7=0。这样记录下来对以后分析判断故障好处极大。比如德国SCHIESS数控立车发生Z轴电机电流继电器动作，我们通过检查Z轴电机正常工作时的PLC状态（0、1）与不正常情况相比较，迅速地找到故障原因，原因是有1只比较继电器状态不对，通过调整，故障立即排除。

　　2．要记录液压、气动的状态

　　同样记录液压、气动在正式加工或不加工时各种压力表、气压表的压力，电磁阀的吸断状态，这对于调整、判断帮助也很大。如美国INGERSOLL OPENsIDE MASTERHEAD数控搪铣床静压采用双薄膜技术，有一百多个压力的测量点，其压力的高低直接影响机床功能动作的正常与否，记录静态、动态时的压力很重要。

　　3. 随身带一本笔记本，把每天发生的故障，如何排除的过程一一记录下来，人的脑子时间长了易忘记，“好记性，不如烂笔头”，记录下来好处极大。我们发现数控机床往往有的故障会重复出现，而且老是这几个故障，只要查一下当时是如何解决的，几分钟就可排除故障，既快又好。我们公司有一本《数控机床运行日记》及一本《数控机床排故记录本》，要记录好这二本资料，这是一台数控机床完整的历史档案。

 

　　四、要多思

　　1．要多思，要开阔视野

　　往往有时修理是，不够冷静，没有很好地分析，钻牛角尖。记得有一次COBURG龙门铣Y轴在加工中突然停机，屏幕上曾多次出现1361Y轴光栅脏报警，当时我们就事论事地清洁光栅尺及光栅头2次，结果还是停机。化几天时间还没有解决，最后才找到了真正的原因，原因是Y轴光栅头到EXE放大器之间的导线有问题，由于Y轴移动时蛇皮管长期弯曲，其中一根位置反馈线不好，到某一位置折断引起机床停机。当时，我们只注意静态，忽略了动态，曾经出现过1321控制回路开路警，但未引起我们足够的重视。因此，我们应该把所发生的报警、故障情况全部列出来，通过由表及里，去伪存真，进行综合判断和筛选，预测发生故障的最大可能性，随后进行排除。“山穷水尽疑无路，柳暗花明又一村”，多思，给你指明了方向。

　　2．要多思，要知其所以然

　　往往我们在排除故障时，有时没找到故障的真实原因，过后故障又继续发生。记得INGERSOLL转子叶根槽铣床，主轴Sl发生了运转2小时后“自动停车”的故障，当时外国专家换了一块顺序板，毛病似乎解决了，但过了一个多月之后，老毛病又犯了，换一块的顺序板的备板也好了，但没有搞清楚其损坏原因。我们仔细地检查，借助于示波器，发现了“启动”指令所对应的光电耦合器反峰电压特别高，单独加了一根接地线后，其光电耦合器的反峰电压极大地减少，从此，再也没有发生过“自动停车”的故障，原因是由于反峰电压太高，时间长后，使其光电耦合器逐步失效所致。

　　3．要多思，考虑要领先一步

　　根据故障发生的频率、重复性、机械电器的寿命，认真做好备件工作。这是保证机床连续、正常运行的重要工作，非做好不可。同时对于有些器件，随着时间的推迟、淘汰了，市场上已买不到或购买十分昂贵，怎么办？要事先考虑，比如有一台80年代初的数控机床用的光电阅读机，用LOOP方式读入加工程序，又可用SPOOL方式选入原带（机床设置数据），万一送不进去，则整台机床会变成“死”机，后果十分严重，由于我们领先一步考虑，与有关单位合作，经多次试验，采用了软盘处理机解决了这个问题，保证了该台机床能使用至今。多思，要事前考虑，给领导提合理化建议，努力改善数控机床的外部环境，从温度、灰尘、湿度等几个方面想办法，采用加装电源稳压器、加装电柜空调小房子等措施，使机床的故障大大地减少。

 

　　五、要多练，即多实践：

　　1．要多实践，要敢于动手，善于动手

　　对于维修人员来说，要胆大心细，要敢于动手，只会讲，不动手，修不好数控机床。但是要熟情况再动手，不要盲目，否则会扩大故障，造成事故，后果不堪设想。同时我们还要善于动手，首先要上机熟悉机床的操作面板和各菜单的内容，做好操作自如，因为各种型号及系统操作是一样的。同时也要充分利用数控机床的自诊断技术来迅速地处理解决故障。现在数控技术越发展，则自诊能力越来越强。比如A一B10系统，有专用诊断软件，可连网诊断等。

　　2．要多实践，培养自己的动手能力和掌握实验技能

　　有时有些故障看起来很模糊，分不清是电气故障还是机械故障，比如COBURG龙门铣发生过这样的故障，即开Z轴无论是向上升，还是向下降，Z轴滑枕总是向下移动而报警。我们采用了“分开法”，把电气部分的控制与原电路完全分开，把Z轴直流电机的接线端子上的线拆下，另通直流电（可由交流220V电源通过调压器经过4只二极管整流给出）接到电机二端，发现电机能根据直流电的极性的变换能改变旋转去向，排除了电气故障，再检查发现是由于机械磨擦片打滑滑枕下垂所致。其它还有很多方法，比如“隔离法”、“置换法”、“对比法”、“敲击法”等方法都可以作为一种有效的手段来帮助我们寻找、排除故障。

　　3．要多实践，学会使用有关仪器

　　比如示波器、万用表、在线电路检测仪、短路检查仪、电脑、编程器等能够帮助我们具体电路的判断、检查，特别是PLC编程器、电脑、要熟练使用，可自由输入、输出机床参数，在线测试有关状态，系统初始化等。这对分析故障，特别是复杂故障，解决问题有很大帮助。

　　4．要多实践，进行“小改小革”

往往在正常工作中发生某一元件损坏（如选择开关、按钮、继电器等）而暂无备件时，自己动手尽可能用粘合法等办法修复或采用暂时的特殊办法，使机床能正常工作下去，等到备件来后再恢复。比如德国VDF数控大车的第2刀背中有5只夹紧用的微型压力开关，其中2只微型开关不慎损坏，而无备件，我们采用了“短接法”，使压力开关的触点符合PLC的输入条件，使机床不报警又能正常工作下去了。有时机械使用时间长后，定位精度差了，产生了定位报警，在无法重新调整机床的情况下可暂时修正机床参数，加大“公差”带，使之能正常工作，总之，这样的办法还很多。

　　5．要多实践，要自己动手修板子

一般说来数控机床的电路板可靠性好，故障率极低，一般去检查数控机床时，不要先怀疑板子的问题。比如西门子850系统，有时会出现41NC-CPU报警或43PLC-CPU报警，实际上并不是板子有故障，可以通过拆拔法，NC初始化，冷热启动PLC等方法反复试验一般可以排除。若确实证明是电路板问题时，要进行修复。这些板（一般无图纸）价格昂贵，一般要几千元─几万元，对于每个企业来说“备件难”，价格太贵了，备不起，因此数控机床电路板的好坏极为重要，一旦电路板损坏而无备件，一时又修不好，势必会停机，严重影响生产。有时往往电路板只是一个极小的故障，只要认真检查，不难发现问题，我们已多次发现个别电容漏电、板子虚焊、短路等故障，有些电路板故障比较复杂，但是只要化时间，通过用仪器检查，还是能够修好的；但还有部分电路板情况严重，特别是大规模集成电路，维修困难，加上原器件无备件，只能提早买备板或送出去修。自己动手修板子，有很大好处，一方面可以为企业节约成本，解决燃眉之急，另一方面可以“解剖麻雀”熟悉电子电路，培养自己的分析判断和动手能力是非常有益的。

 

　　通过十多年来的维修实践，我们也感到外国人设计的数控机床，特别是大型的数控机床也不是十全十美的，也存在不少问题和缺陷。通过我们对数控机床的学习、深化，找出其中问题的所在，大胆地对有些问题进行改进，取得了较好的效果。比如德国VDF数控大车，原设计2只静压托架一通电就工作，静压泵连续运转，这样又费电又缩短了进口泵的寿命。我们通过PLC进行了修改，增加了2只开关，只花了几十元钱，使2只静压托架可根据需要任意地开或停，这样延长了进口泵的寿命，全年可节电2万多度。还有INGERSOLL叶轮槽铣原设计中，主头及副头只有反向铣，而无同向铣。在加工高中压转子第20级叶轮时，由于叶轮间距离小，不能用反向铣，因此只能用一个头进行加工。经过我们研究，巧妙地改动了双向的限位接线，增加了PLC程序，结果几乎没有化钱，实现了同向铣。现在可二个头同时加工，提高工效一倍，可提前3─4天完成加工转子的任务。因此，我们要进一步挖掘数控机床的潜力，更好地发挥它的威力为生产服务。

　　尽管数控机床故障复杂，千变万化，只要我们认真对待，培养一支高素质的机电一体化的维修队伍，通过多看、多问、多思、多练、积累经验，掌握维修技巧，融会贯通，我们一定能够主要依靠自己的力量，把数控机床修好、用好、管好。

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