三、CNC的故障自诊断 

　　1．开机自诊断 

　　所谓桂林数控铣床开机自诊断是指数控系统通电时，由系统内部诊断程序自动执行的诊断，它类似于计算机的开机诊断。 

　　开机自诊断可以对系统中的关键硬件，如：CPU、存储器、I/O单元、CRT/MDI单元，纸带阅读机、软驱等装置进行自动检查；确定指定设备的安装、连接状态与性能：部分系统还能对某些重要的芯片，如：PAM、ROM、专用LSI等进行诊断。数控系统的自诊断在开机时进行，只有当全部项日都被确认无误后，才能进入正常运行状态。 

　　诊断的时间决定十数控系统一般只需数秒钟，但有的需要几分钟。开机自诊断一般按规定的步骤进行，以FANUC公司的FANUCII系统为例诊断程序的执行过程中，系统主板上的七段显示按9→8→7→6→5→4→3→2→1的顺序变化，相应的检查内容为： 

　　9―对CPU进行复位，开始执行诊断指令： 

　　8―进行ROM测试，表示ROM检查出错时，显示器变为b； 

　　7―对RAM清零，系统对RAM中的内容进行清除，为正常运行作好准备； 

　　6一对BAC（总线随机控制）芯片进行初始化。此时，若显示变为A，说明主板与CRT之 

　　间的传输出了差错；变为C，表示连接错误：变为F，表示I/O板或连接电缆不良：变为H,表示所用的连接单元识别号不对；显示小写字母c表示光缆传输出错；显示J，表示PLC或接口转换电路不良等等。 

　　5―对MDI单元进行检查 

　　4―对CRT单元进行初始化 

　　3―显示CRT的初始画面，如：软件版本号、系列号等。此时若显示变成L，表明PLC的 

　　控制软件存在问题：变为O，则表示系统未能通过初始化，控制软件存在问题： 

　　2―表示已完成系统的初始化工作； 

　　1―表示系统已可以正常运转此时若显示变为E表示系统的主板或ROM板，或CNC控制软件有故障。 

　　在一般清况下CRT初始化完成后，若其他部分存在故障，CRT即可以显示出报警信息。 

　　2．在线监控 

　　在线监控可以分为CNC内部程序监控与通过外部设备监控两种形式CNC内部程序监控是通过系统内部程序，对各部分状态进行自动诊断、检查和监视的种方法。在线监控范围包括CNC本身以及与CNC相连的伺服单元、伺服电动机、主轴伺服单元、主轴电动机、外部设备等。在线监控在系统工作过程中始终生效。 

　　数控系统内部程序监控包括接口信号显示、内部状态显示和故障显示三方面。 

　　⑴接口信号显示它可以显示CNC和PLC、CNC和机床之间的全部接口信号的现行状态。 

　　指不数字输入／输出信号的通断清祝，帮助分析故障。维修时必须了解CNC和PLC、CNC和机床之间各信号所代表的意义，以及信号产生撤消应具备的各种条件才能进行相应检查。数控系统生产厂家所提供的“功能说明书’、“连接说明书”以及机床生产厂家提供的“机床电气原理图”是进行以上状态检查的技术指南。 

　　⑵内部状态显示一般来说利用内部状态显不功能，可以显示以下几方面的内容： 

　　1）造成循环指令（加工程序）不执行的外部原因。如：CNC系统是否处于“到位检查”中：是否处于“机床锁住”状态：是否处于“等待速度到达”信号接通：在主轴每转进给编程时是否等待“位置编码器”的测量信号；在螺纹切削时，是否处于等待‘主轴I转信号”进给速度倍率是否设定为0%，等等。 

　　2）复位状态显示，指示系统是否处于“急停”状态或是“外部复位”信号接通状态。 

　　3）TH报警状态显示。它可以显示出报警时的纸带错误孔的位置。 

　　4）存储器内容以及磁泡存储器异常状态的显示。 

　　5）位置跟随误差的显示。 

　　6）伺服骆动部分的控制信息显示 

　　7）编码器、光栅等位置测量元件的输入脉冲显示等等 

　　⑶故障信息显示在数控系统中，故障信息一般以“报警显示”的形式在CRT进行显示。报警显示的内容根据数控系统的不同有所区别。这些信息大都以“报警号”，加文本的形式出现，具体内容以及排除方法在数控系统生产厂家提供的“维修说明书”上可以查阅。 

　　通过外部设备监控是指采用计算机、PLC编程器等设备，对数控机床的各部分状态进行自动诊断、检查和监视的一种方法。如：通过计算机、PLC编程器对PLC程序以梯形图、功能图的形式进行动态检测，它可以在机床生产厂家未提供PLC程序时，进行PLC程序的阅动态波形显示等内容，通常也需要借助必要的在线监控设备进行。 

　　随着计算机网络技术的发展，作为外部设备在线监控的一种，通过网络联接进行的远程诊断技术正在进一步普及、完善。通过网络，数控系统生产厂家可以直接对其生产的产品在现场的工作情况进行检测、监控，及时解决系统中所出现的问题，为现场维修人员提供指导和帮助。 

　　3．脱机测试 

　　脱机测试亦称“离线诊断”，它是将数控系统与机床脱离后，对数控系统本身进行的测试与检查。通过脱机测试可以对系统的故障作进一步的定位，力求把故障范围缩到最小。如：通过对印制线路板的脱机测试，可以将故障范围定位到印制电路板的某部分甚至某个芯片或器件，这对印制电路板的修复是I分必要的。数控系统的脱机测试需要专用诊断软件或专用测试装置，因此，它只能在数控系统的生产厂家或专门的维修部门进行。 

　　随着计算机技术的发展，现代CNC的离线诊断软件正在逐步与CNC控制软件一体化有的系统已将“专家系统”引入故障诊断中。通过这样的软件，操作者只要在CRT/MDI上作一些简单的会话操作，即可诊断出CNC系统或机床的故障。 

　　数控机床常见机械故障及防范措施 

　　一、主轴部件故障 

　　由于使用调速电机，数控机床主轴箱结构比较简单，容易出现故障的部位是主轴内部的刀具自动夹紧机构、自动调速装置等。为保证在工作中或停电时刀夹不会自行松脱，刀具自动夹紧机构采用弹簧夹紧，并配行程开关发出夹紧或放松信号。若刀具夹紧后不能松开，则考虑调整松刀液压缸压力和行程开关装置或调整碟形弹簧上的螺母，减小弹簧压合量。此外，主轴发热和主轴箱噪声问题，也不容忽视，此时主要考虑清洗主轴箱，调整润滑油量，保证主轴箱清洁度和更换主轴轴承，修理或更换主轴箱齿轮等。 

　　二、进给传动链故障 

　　在数控机床进给传动系统中，普遍采用滚珠丝杠副、静压丝杠螺母副、滚动导轨、静压导轨和塑料导轨。所以进给传动链有故障，主要反映是运动质量下降。如：机械部件未运动到规定位置、运行中断、定位精度下降、反向间隙增大、爬行、轴承噪声变大(撞车后)等。 

　　对于此类故障可以通过以下措施预防： 

　　(1)提高传动精度调节各运动副预紧力，调整松动环节，消除传动间隙，缩短传动链和在传动链中设置减速齿轮，也可提高传动精度。 

　　(2)提高传动刚度。调节丝杠螺母副、支承部件的预紧力及合理选择丝杠本身尺寸，是提高传动刚度的有效措施。刚度不足还会导致工作台或拖板产生爬行和振动以及造成反向死区，影响传动准确性。 

　　(3)提高运动精度。在满足部件强度和刚度的前提下，尽可能减小运动部件的质量，减小旋转零件的直径和质量，以减小运动部件的惯性，提高运动精度。 

　　(4)导轨滚动导轨对赃物比较敏感，必须要有良好的防护装置，而且滚动导轨的预紧力选择要恰当，过大会使牵引力显著增加。静压导轨应有一套过滤效果良好的供油系统。 

　　三、自动换刀装置故障 

　　自动换刀装置故障主要表现在：刀库运动故障、定位误差过大、机械手夹持刀柄不稳定、机械手运动误差较大等。故障严重时会造成换刀动作卡住，机床被迫停止工作。 

　　1.刀库运动故障 

　　若连接电机轴与蜗杆轴的联轴器松动或机械联接过紧等机械原因，会造成刀库不能转动，此时必须紧固联轴器上的螺钉。若刀库转动不到位，则属于电机转动故障或传动误差造成。若出现刀套不能夹紧刀具，则需调整刀套上的调节螺钉，压紧弹簧，顶紧卡紧销当出现刀套上/下不到位时，应检查拨叉位置或限位开关的安装与调整情况。 

　　2.换刀机械手故障 

　　若刀具夹不紧、掉刀，则调整卡紧爪弹簧，使其压力增大，或更换机械手卡紧销若刀具夹紧后松不开，应调整松锁弹簧后的螺母，使最大载荷不超过额定值。若刀具交换时掉刀，则属于换刀时主轴箱没有回到换刀点或换刀点漂移造成，应重新操作主轴箱，使其回到换刀位置，重新设定换刀点。 

　　四、各轴运动位置行程开关压合故障 

　　在数控机床上，为保证自动化工作的可靠性，采用了大量检测运动位置的行程开关机床。经过长期运行，运动部件的运动特性发生变化，行程开关压合装置的可靠性及行程开关本身品质特性的改变，对整机性能产生较大影响。一般要适时检查和更换行程开关，可消除因此类开关不良对机床的影响。 

　　五、配套辅助装置故障 

　　1.液压系统 

　　液压泵应采用变量泵，以减少液压系统的发热油箱内安装的过滤器，应定期用汽油或超声波振动清洗。常见故障主要是泵体磨损、裂纹和机械损伤此时一般必须大修或更换零件。 

　　2.气压系统 

　　用于刀具或工件夹紧、安全防护门开关以及主轴锥孔吹屑的气压系统中，分水滤气器应定时放水，定期清洗，以保证气动元件中运动零件的灵敏性。阀心动作失灵、空气泄漏、气动元件损伤及动作失灵等故障均由润滑不良造成，故油雾器应定期清洗。此外，还应经常检查气动系统的密封性。 

　　3.润滑系统 

　　包括对机床导轨、传动齿轮、滚珠丝杠、主轴箱等的润滑。润滑泵内的过滤器需定期清洗、更换，一般每年应更换一次。 

　　4.冷却系统 

　　它对刀具和工件起冷却和冲屑作用。冷却液喷嘴应定期清洗。 

　　5.排屑装置 

　　排屑装置是具有独立功能的附件，主要保证自动切削加上顺利进行和减少数控机床的发热。因此排屑装置应能及时自动排屑，其安装位置一般应尽可能靠近刀具切削区域。 

　　六、结语 

　　数控机床是采用计算机控制，机电一体化的自动化加工设备，数控机床的使用是一项技术应用工程。正确预防和有效维修是提高数控机床使用效率的基本保证。对于常见的机械故障，虽然出现的机会不多，但绝不容忽视应综合分析和判断故障根源，尽可能缩短故障停机时间，以利于数控机床性能的高效发挥。　　 

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