數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)中都有故障自診斷功能，一般在發(fā)生故障時(shí)都有報(bào)警信息出現(xiàn)，按說明書中的故障處理方法檢查，大多數(shù)故障都能找到解決方法。但也有些故障既無報(bào)警，現(xiàn)象也不是很明顯，而且缺乏有關(guān)維修所需的資料。出現(xiàn)故障后如果稍不注意，會(huì)造成工件批量報(bào)廢。由于故障發(fā)生時(shí)無任何硬件或軟件的報(bào)警顯示，分析診斷難度較大。例如：機(jī)床通電后，在手動(dòng)或自動(dòng)方式運(yùn)行x軸時(shí)出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，無任何報(bào)警顯示；機(jī)床在自動(dòng)方式運(yùn)行時(shí)突然停止，而crt顯示器上無任何報(bào)警顯示；在運(yùn)行機(jī)床某軸時(shí)發(fā)生異常聲響，一般也無故障報(bào)警顯示等。
對于無報(bào)警顯示故障，需根據(jù)故障發(fā)生的前后變化狀態(tài)進(jìn)行分析判斷。例如：x軸在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，可首先判斷是數(shù)控部分故障還是伺服部分故障。具體做法是：在手搖脈沖進(jìn)給方式中，可均勻地旋轉(zhuǎn)手搖脈沖發(fā)生器，同時(shí)分別觀察比較crt顯示器上y、z與x三軸進(jìn)給數(shù)字的變化速率。通常，如數(shù)控部分正常，三個(gè)軸的變化速率應(yīng)基本相同，從而可確定爬行故障是x軸的伺服部分還是機(jī)械傳動(dòng)所造成。以下是在維修中遇到的一些無報(bào)警故障的檢修方法。
例1.某配套siemens 810mga3的臥式加工中心，開機(jī)發(fā)現(xiàn)x、y、z三軸按下手動(dòng)方向鍵后，可以緩慢地向指定的方向運(yùn)動(dòng)，但運(yùn)動(dòng)速度、坐標(biāo)位置均不正確，系統(tǒng)無報(bào)警。
此類故障通常是機(jī)床的位置檢測系統(tǒng)不良引起的。在本機(jī)床上，通過系統(tǒng)跟隨誤差頁面檢查，發(fā)現(xiàn)在機(jī)床運(yùn)動(dòng)過程中，位置跟隨誤差也在隨之變化，但變化速度非常緩慢，與各軸的實(shí)際運(yùn)動(dòng)距離不符。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，從軟件方面進(jìn)行檢查。
首先檢查系統(tǒng)的位置控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定，在siemens810/820mga3系統(tǒng)中，與位置控制系統(tǒng)有關(guān)的主要參數(shù)有：
md5002bit2、1、0：位置控制系統(tǒng)的控制分辨率。
md5002bit7、6、5：位置控制系統(tǒng)的輸入分辨率。
md3640、3641、3642:x、y、z軸的電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)反饋脈沖數(shù)（4倍頻后的值）。
md3680、3681、3682: x、y、z軸的電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)指令脈沖數(shù)（以位置控制系統(tǒng)的分辨率為單位）。
本機(jī)床上，x、y、z軸伺服電動(dòng)機(jī)內(nèi)裝2500脈沖的編碼器，位置控制系統(tǒng)的控制分辨率為0.5 μm，位置控制系統(tǒng)的指令分辨率為1μm，x、y、z軸的絲杠螺距為10mm，絲杠與電動(dòng)機(jī)為直接連接。因此，正確的參數(shù)設(shè)定應(yīng)為：
md5002bit2、1、0=100；
md5002bit7、6、5=010；
md3640、3641、3642=10000；
md3680、3681、682=200000
檢查系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中md3680、3681、3682設(shè)定為1，與實(shí)際機(jī)床不符；更改參數(shù)后，機(jī)床恢復(fù)正常。
例2.某采用siemens 810m的龍門加工中心，配套611a主軸驅(qū)動(dòng)器，在執(zhí)行主軸定位指令時(shí)，發(fā)現(xiàn)主軸存在明顯的位置超調(diào)，定位位置正確，系統(tǒng)無報(bào)警。
由于系統(tǒng)無報(bào)警，主軸定位動(dòng)作正確，可以確認(rèn)故障是由于主軸驅(qū)動(dòng)器或系統(tǒng)調(diào)整不良引起的。
解決超調(diào)的方法有多種，如：減小加減速時(shí)間、提高速度環(huán)比例增益、降低速度環(huán)積分時(shí)間等等。檢查本機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)器參數(shù)，發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器的加減速時(shí)間設(shè)定為2s，此值明顯過大；更改參數(shù)，設(shè)定加減速時(shí)間為0.5s后，位置超調(diào)消除。
例3.一臺中捷thy5640立式加工中心，工作中發(fā)現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)速＜500r/min時(shí)主軸及變速箱等處有異響，觀察電動(dòng)機(jī)的功率表發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的輸出功率不穩(wěn)定。但主軸轉(zhuǎn)速＞1201r/min時(shí)異常聲音又消失。開機(jī)后，在無旋轉(zhuǎn)指令情況下，電動(dòng)機(jī)的功率表會(huì)自行擺動(dòng)，同時(shí)電動(dòng)機(jī)漂移自行轉(zhuǎn)動(dòng)，正常運(yùn)轉(zhuǎn)后制動(dòng)時(shí)間過長，機(jī)床無報(bào)警。
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，引起該故障的原因可能有主軸控制器失控，機(jī)械變速器或電動(dòng)機(jī)的原因。由于拆卸機(jī)械部分檢查的工作量較大，因此先對電氣部分的主軸控制器進(jìn)行檢查，控制器為西門子6sc-6502。首先檢查控制器中預(yù)設(shè)的參數(shù)，再檢查控制板，都無異常，經(jīng)查看電路板較臟，按要求對電路板進(jìn)行清洗，但裝上后開機(jī)故障照舊。因此可排除控制器故障。為確定故障在電動(dòng)機(jī)還是在機(jī)械傳動(dòng)部分，必須將電動(dòng)機(jī)和機(jī)械脫離，脫離后開機(jī)試車發(fā)現(xiàn)給電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速指令接近450r/min時(shí)開始出現(xiàn)不間斷的異常聲音，但給1201r/min指令時(shí)異常聲音又消失。經(jīng)分析后認(rèn)為，低速給定的450r/min指令和高速4500r/min的指令時(shí)，電動(dòng)機(jī)均在最高轉(zhuǎn)速，只是低速時(shí)通過齒輪進(jìn)行了減速，所以故障在電動(dòng)機(jī)部分基本上可以確定。經(jīng)分析，異常聲音可能是軸承不良引起。將電動(dòng)機(jī)拆卸進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)軸承確已壞，在高速時(shí)軸承被卡造成負(fù)載增大使功率表擺動(dòng)不定，出現(xiàn)偏轉(zhuǎn)。在無旋轉(zhuǎn)指令后電動(dòng)機(jī)漂移和正常運(yùn)轉(zhuǎn)后制動(dòng)過慢，經(jīng)查是編碼器的光盤劃破，更換軸承和編碼器后所有故障全部排除。
該故障主要是主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)有異常聲音，因此在排除時(shí)應(yīng)查清聲源，再進(jìn)行檢查。有異常聲音常見為機(jī)械上相擦，卡阻和軸承損壞。
例4.某采用fanuc 0t數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控車床，開機(jī)后，只要z軸一移動(dòng)，就出現(xiàn)劇烈振蕩，cnc無報(bào)警，機(jī)床無法正常工作。
經(jīng)查，發(fā)現(xiàn)該機(jī)床的z軸在＜2.5mm移動(dòng)時(shí)，工作正常，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)無振動(dòng)；而一旦超過以上范圍，機(jī)床即發(fā)生劇烈振動(dòng)。經(jīng)分析，系統(tǒng)的位置控制部分以及伺服驅(qū)動(dòng)器本身應(yīng)無故障，初步判定故障在位置檢測器件，即脈沖編碼器上。
因機(jī)床為半閉環(huán)結(jié)構(gòu)，維修時(shí)更換電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了確認(rèn)，判定故障原因是由于脈沖編碼器的不良引起的。
為了深入了解引起故障的根本原因，作了以下分析與試驗(yàn)：(1)在伺服驅(qū)動(dòng)器主回路斷電的情況下，手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)軸，檢查系統(tǒng)顯示，發(fā)現(xiàn)無論電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)，系統(tǒng)顯示器上都能夠正確顯示實(shí)際位置值，表明位置編碼器的a、b、*a、*b信號輸出正確。
(2)由于機(jī)床z軸絲杠螺距為5mm，只要z軸移動(dòng)約2mm即發(fā)生振動(dòng)，因此，故障原因可能與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的實(shí)際位置有關(guān)，即脈沖編碼器的轉(zhuǎn)子位置檢測信號c1、c2、c4、c8存在不良。
根據(jù)以上分析，考慮到z軸可以正常移動(dòng)約2.5mm，相當(dāng)于電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)180°，因此，進(jìn)一步判定故障的部位是轉(zhuǎn)子位置檢測信號中的c8存在不良。
取下脈沖編碼器后，根據(jù)編碼器的連接要求，在引腳n/t、j/k上加入dc 5v后（如下表所示），旋轉(zhuǎn)編碼器軸，利用萬用表測量cl、c2、c4、c8，發(fā)現(xiàn)c8的狀態(tài)無變化，確認(rèn)了編碼器的轉(zhuǎn)子位置檢測信號c8存在故障。
編碼起引腳連接表
進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，編碼器內(nèi)部的c8輸出驅(qū)動(dòng)集成電路已經(jīng)損壞。更換集成電路后，重新安裝編碼器，并調(diào)整轉(zhuǎn)子角度后，機(jī)床恢復(fù)正常。
在不同數(shù)控設(shè)備中，無報(bào)警故障的表現(xiàn)不一。如數(shù)控車床在直徑方向出現(xiàn)時(shí)大時(shí)小的現(xiàn)象較多。在加工中心上垂直軸出現(xiàn)誤差的情況較多，常見的是尺寸向下逐漸增大，但也有尺寸向上增大的現(xiàn)象，在水平軸上也經(jīng)常會(huì)有一些較小誤差的故障出現(xiàn)，有些經(jīng)常變化，時(shí)好時(shí)壞使零件的尺寸難以控制。此外，以下情況均會(huì)造成數(shù)控系統(tǒng)無報(bào)警故障。
(1)數(shù)控系統(tǒng)較簡單，對誤差沒有設(shè)置檢測，或者已設(shè)置檢測系統(tǒng)，但機(jī)床中出現(xiàn)的誤差情況不在設(shè)計(jì)的預(yù)測范圍內(nèi)，出現(xiàn)誤差時(shí)檢測不到。如果使用的是半閉環(huán)系統(tǒng)，就不能檢測到機(jī)床的實(shí)際位置。
(2)機(jī)床的電氣系統(tǒng)中回零方式設(shè)置不當(dāng)，回零點(diǎn)不能保證一致，該種情況下出現(xiàn)的誤差一般較小。除了因減速開關(guān)不良造成故障外，回零時(shí)的減速距離太短也會(huì)使零點(diǎn)偏離。在有些系統(tǒng)中的監(jiān)控頁面中有“刪格量”一項(xiàng)，記錄并經(jīng)常核對可及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。
(3)絲杠與電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)不同，出現(xiàn)故障后現(xiàn)象也不同，有的尺寸只向負(fù)方向增加，而有的正負(fù)方向變化都可能發(fā)生，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，聯(lián)軸器為彈性聯(lián)接的基本上是負(fù)向增加，而鍵聯(lián)接的則兩種故障均發(fā)生。
例5．某配套fanuc 11系統(tǒng)的bx-110p加工中心，jog方式時(shí)，機(jī)械手在取送刀具時(shí)，不能縮爪，但卻不報(bào)警；將方式選擇到atc狀態(tài)，手動(dòng)操作都正常。
經(jīng)查看梯型圖，限位開關(guān)ls916沒有壓合。調(diào)整限位開關(guān)位置后，機(jī)床恢復(fù)正常。但過一段時(shí)間后，再次出現(xiàn)此故障，檢查ls916并沒松動(dòng)，但卻沒有壓合，由此懷疑機(jī)械手的液壓缸拉桿沒伸到位。經(jīng)查發(fā)現(xiàn)液壓缸拉桿頂端鎖緊螺母的緊定螺釘松動(dòng)，使液壓缸伸縮的行程發(fā)生了變化。調(diào)整了鎖緊螺母并擰緊緊定螺釘后，故障排除。