华中数控系统数控机床常见故障诊断及维修

1、CNC系统的特点CNC装置是数控系统的核心，CNC数控是由软件（存储的程序）来实现数字控制的。数控系统的特殊性主要由它的核心装置CNC 装置来体现的。而CNC装置结构包括了软件结构与硬件结构。CNC装置的结构由 软件结构（管理软件、控制软件）和硬件结构，其中硬件结构分七个部分：CPU及总线（数据运算、控制器）、存储器（RAM、EPROM）、PLC装置（逻辑程序、逻辑运算）、I/O接口电路（I接口、O接口）、MDI/CRT接口、位置控制器、纸带阅读机在数控系统的数字数字电路中传递的数字信号：无论是工作指令信号、反馈信号，还是控制指令信号，大多是数字信号，也就是电脉冲信号。在具有大规模数字电路的C

2、NC装置中，信号输入与输出接口装置上，及其信号连接与传递途径中，传送的多是电脉冲信号。这种电信号极易受电网或电磁场感应脉冲的干扰。CNC装置的输入与输出信号原理：输入电脉冲（来自光电阅读机、录音机、软盘驱动器） 通过CNC装置 输出各种工作指令与控制信号然后经过 负反馈电脉冲 传送给 伺服控制器和强电控制并点亮各种指示灯和报警显示CNC系统的主要故障以CNC系统为研究对象，可按故障成因进行分类（即按CNC系统内因与外因分类方法）可以分为以下几种：按内/外因的故障分类有非关联性故障（外因造成）和关联性故障（内因造成） 非关联性故障（外因造成）：一：运输、安装、调试不当 工作地环境不良 非器件本身

3、断线 虚焊、异物短路、接触不良等的硬件性故障二：电网电压不稳/突然停电/干扰突发性的欠压/过压/过流/热损耗等关联性故障（内因造成）：一：固有性、重演性故障在一定条件下必然发生、易找出规律来排除二：随机性、偶发性的故障需反复实验才能找出、难找显然，操作员与维修员的工作失误，必然引发故障。“人为”因素，除了损坏性动作外，一般造成的故障是“软件故障”。所以，如果我们把人与机器视为“统一体”，那么把他们的失误造成故障的成因也可看作是数控系统的内因。“电磁干扰”，表面上是外因，但是外因是通过内因而起作用的。所以，分析时需要寻找数控系统的防干扰措施不完备而“未御敌于门外”的原因。 数控机床故障按发生性质

4、分类分成 主机故障和 电气故障。 主机故障主要是发生于机床本体部分（机床侧）的机械故障。 电气故障分成强电故障与弱电故障。强电故障，主要是指发生于机床侧的电器器件及其组成电路故障。弱电故障是数控机床故障诊断的主要难点，存在于CNC装置系统，可以分成硬件故障与软件故障。数控机床的主要故障类型是电气故障，主要是系统内因所致。据统计： 约30%的故障来自于机床低压电器。 占有较高故障率的故障来自于：检测元件及其电路、浮躁的I/O电路、印刷电路板及其元器件 约占5%的“不明故障”是起因于被干扰的数字信号（或存储的数据与参数） 约10%的故障起因于监控程序、管理程序以及微程序等造成的软件故障 新程序或机

5、床调试阶段，操作工失误造成不少“软件”故障 在实际应用中，经常将涉及操作失误、电磁干扰造成数据或参数混乱，归于“软件”故障。所以，以后分析中也常将故障分成“硬性故障”和“软性故障”。实际工作中，硬性故障泛指所有的低压电器、电子元器件及其连接与线路故障。CNC系统软件故障纤细及其成因CNC系统的常见软件故障现象及其原因简单可归纳为以下几点A：一种故障现象可以有不同的成因。（例如键盘故障，参数设置与开关都存在问题可能。）B：同中成因可以导致不同的故障现象。C有些故障现象表现表面是软件故障，而究其成因是，却哟可能是硬件故障或干扰、人为因素所造成。所以，查阅维修档案与现场调查对于诊断分析是十分重要的。

6、CNC系统常见的软件故障现象及其成因软件故障现象故障成因软件故障成因硬件故障成因人为/软件成因各种干扰RAM/电池失电或失效器件/线缆/接插件/印刷板故障1操作错误信息操作失误2超调加/减速或增益参数设置不当3死机或停机l 参数设置错误或失匹/改写了RAM中的标准控制数据/开关位置错置l 编程错误l 沉长程序的运算出错/死循环/运算中断/写操作I/O的破坏电磁干扰窜入总线导致时序出错电网干扰电磁干扰/辐射干扰窜入RAM，或RAM失效与失电造成RM中的程序/数据/参数被更改或丢失;l CNC/PLC中机床数据丢失l 系统参数的改变与丢失l 系统程序/PLC 用户程序的改变与丢失l 零件加工程序编

7、程出错l 屏蔽与接地不良l 电源线连接相序错误l 负反馈结成正反馈l 主板/计算机内保险丝熔断l 相关电器，如;接触器、继电器或接线的接触不良l 传感器污染或失效l 开关失效l 电池充电电路线路中故障/各种接触不良/电池寿命终极或失效4失控5程序中断故障停机6无报警不能运行或报警停机7键盘输入后无相应动作8多种报警并存显示“没准备好”说明维修后/新程序的调试阶段/新操作工外因：突然停电、周围施工、感性负载长期闲置后起用的机床，或老机床失修内因：接口电路故障以及屏蔽与接地问题带电测量导致短路或撞车后所造成，是人为因素有些软件故障可以由系统自诊断后在CRT上显示报警号、信息或内容；但是有的软件故障

8、（例如多种故障并存现象）必须调用相关状态参数的实时诊断画面，来获得信息。CNC硬件故障现象及其成因通常为了方便起见，将电器件故障与硬件故障混合在一起，通称为硬件故障。所以在后面的分析中的“硬件故障”，是指CNC系统中电器与电子器件/线缆/线路板及其接插件/电气装置等故障。可能与硬件故障相关的常见故障现象，归纳表下：无输出输出不正常不能启动不动作无反应失控异常l 显示器不显示l 数控系统不能启动l 不能运行l 轴不动l 程序中断l 故障停机l 刀架不转l 刀架不回落l 工作台不回落l 机械手不能抓刀l 键盘出入后无相应动作l 飞车l 超程l 超差l 不能回零l 刀架转而不停l 显示器混乱？不稳l

9、 轴运行不稳l 频繁停机l 偶尔停机l 振动与噪声l 加工质量差（如表面振纹）l 欠压l 过压l 过流l 过热l 过载上表列出的故障现象中，有些故障现象表现为硬件不工作或工作不正常，而实际涉及的成因却可能是软性的或参数设置问题。例如，有的是控制开关位置不错置的操作失误。控制开关不动作可能是在参数设置为“0”状态，而有的开关位置正常（例如急停、机床锁住与进给保持开关）可能在参数设置中为“1”状态等。又如，伺服轴电机的高频振动就与电流环增益参数设置有关。再如，超程与不能回零可能是由于软超程参数与参照点设置不当引起的。同样，参数设置的失匹，可以造成机床的许多控制性故障。也就是说，故障机理中的软与硬经

10、常是“纠缠”在一起，给诊断工作与故障定位带来困难。因此，“先软后硬”，先检查参数设置与相对硬件的实时状态，将有助于判别软件故障还是硬件故障。其实，“据理析象”就是基于分析、归纳与总结故障现象所有可能怜惜到的一切成因（故障机理）。器件故障包括：低压电器故障、传感器故障、总线装置故障、接口装置故障、直流电源故障、控制器故障、调节器故障、伺服放大故障等。器件故障的成因，可以归为两类：一类是，器件功能丧失引起的功能故障（或称“硬性故障”）。一般采用静态检查，容易查出。其中又可以分成可恢复性的和不可恢复性的。器件本身硬性损坏，就是一种不可恢复的故障，必须换件。而接触性、移位性、污染性、干扰性（例如散热不良或电磁干扰）以及接线错误等造成的故障就是可以恢复的。另一类是，器件的性能故障（或称“软性故障”）。即器件的性能参数变化以致部分功能丧失。一般需要动态检查，比较难查。例如传感器的松动、振动与噪声、温升、动态误差大、加工质量差等。CNC系统的自诊断自诊断功能是数控系统的重要特点。数控系统的自诊断技术，是指系统在运行中，在基本不拆卸的情况下，即可掌握系统运行的状态信息，查明故障部位与原因，或预知系统劣化动向，并给出对策的技术。目前，CNC系统自诊断技术包括如下几种类型：l 状态诊断 机床在负载情况下