程壽國(guó)

（江陰職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電系 江蘇江陰）

數(shù)控機(jī)床故障診斷維修方法很多，如直觀法、功能程序測(cè)試法、參數(shù)檢查法、部件交換法等。這些方法針對(duì)某些機(jī)床故障比較有效。而數(shù)控機(jī)床的故障非常多，難以預(yù)測(cè)。數(shù)控機(jī)床故障診斷維修本身就是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，數(shù)控機(jī)床是控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、精密制造技術(shù)等相結(jié)合的產(chǎn)物。數(shù)控機(jī)床故障診斷維修就是要把相關(guān)聯(lián)的這些部分進(jìn)行合理的分離，而最關(guān)鍵的就是找到故障診斷的切入點(diǎn)，切入點(diǎn)就是要通過(guò)手動(dòng)操作方法來(lái)找到。

一、雙動(dòng)法簡(jiǎn)介

1.定義

直接按動(dòng)繼電器、接觸器、電磁閥，手動(dòng)操作變頻器或者強(qiáng)制PLC的輸出的數(shù)控機(jī)床故障診斷方法，稱為手動(dòng)診斷法。通過(guò)數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)方式運(yùn)行、MDI（手動(dòng)輸入程序）方式運(yùn)行，利用NC程序控制機(jī)床動(dòng)作進(jìn)而判斷機(jī)床是否故障的診斷方法稱為自動(dòng)診斷法。雙動(dòng)法就是利用自動(dòng)診斷法診斷驗(yàn)證機(jī)床是否存在故障、利用手動(dòng)診斷法進(jìn)行故障的定位的一種數(shù)控機(jī)床故障快速診斷方法。

2.數(shù)控機(jī)床電器元件的可手動(dòng)操作分析

（1）低壓（控制）電器元件。數(shù)控機(jī)床（以數(shù)控車床為例）電器元件很多（圖1），如低壓斷路器、接觸器、中間繼電器、行程限位開關(guān)（機(jī)床側(cè)），主軸變頻器等。許多人手動(dòng)操作就是操作低壓斷路器，區(qū)別機(jī)床的JOG（點(diǎn)動(dòng)）方式，使得手動(dòng)操作可以獲得的有用信息就非常少，而接觸器、中間繼電器、行程限位開關(guān)和電磁閥等元器件的手動(dòng)操作，往往被許多維修人員忽視。手動(dòng)接通接觸器、中間繼電器的觸點(diǎn)，正常情況下觸點(diǎn)連接的電路就會(huì)導(dǎo)通，完成相應(yīng)的動(dòng)作或者接通相應(yīng)的信號(hào)。根據(jù)是否有相應(yīng)的動(dòng)作或信號(hào)產(chǎn)生，可以診斷出發(fā)生故障的大致部位，進(jìn)行故障的快速定位。

（2）PLC的手動(dòng)運(yùn)行與強(qiáng)制賦值。數(shù)控機(jī)床中有兩個(gè)控制器，CNC和PLC。CNC主要負(fù)責(zé)位置控制，通過(guò)控制進(jìn)給伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)精確定位；PLC主要負(fù)責(zé)開關(guān)量的控制，通過(guò)控制繼電器、電磁閥、行程開關(guān)等實(shí)現(xiàn)輔助功能。在數(shù)控機(jī)床維修過(guò)程中，PLC的設(shè)置與強(qiáng)制操作非常重要，可以通過(guò)停止（STOP）PLC梯形圖運(yùn)行，強(qiáng)制(FORCE)PLC的輸出位為“0”或“1”，接通繼電器或者電磁閥來(lái)判斷控制支路是否正常來(lái)進(jìn)行故障診斷定位。

基本操作過(guò)程：SYSTEM→PMC→PMCPRM→SETING→PAGE↓，選擇 ALLOW PMC STOP；SYSTEM→PMC→＞（擴(kuò)展鍵），選擇STOP；SYSTEM→PMCDGN→STATUS,輸入要強(qiáng)制的地址，按SEARCH，F(xiàn)ORCE就可以PLC連接點(diǎn)線路導(dǎo)通。

圖1 數(shù)控機(jī)床電控元件

（3）變頻器的手動(dòng)操作（以三菱公司的S500為例）。當(dāng)主軸不能旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，可以將變頻器調(diào)到手動(dòng)模式，指定一個(gè)頻率試著讓變頻器運(yùn)行，如果主軸正常旋轉(zhuǎn)，說(shuō)明變頻器→主軸電機(jī)→主軸傳動(dòng)（主軸）的控制鏈路是正常的，可以推斷主軸不轉(zhuǎn)的原因可能是繼電器、PLC或者數(shù)控編程等可能出現(xiàn)故障。

二、雙動(dòng)法應(yīng)用

雙動(dòng)法就是手動(dòng)操作與自動(dòng)運(yùn)行相結(jié)合，自動(dòng)運(yùn)行發(fā)現(xiàn)故障，通過(guò)手動(dòng)操作分步診斷機(jī)床可能出現(xiàn)的故障部位進(jìn)行故障定位，排除故障以后，通過(guò)自動(dòng)運(yùn)行進(jìn)行機(jī)床維修以后的驗(yàn)證。以帶變頻主軸的數(shù)控車床為研究對(duì)象，如變頻主軸故障、四工位回轉(zhuǎn)刀架故障等，應(yīng)用雙動(dòng)法進(jìn)行故障分析、定位和排除。

1.主軸不轉(zhuǎn)時(shí)的故障診斷（變頻主軸電機(jī)控制）

手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入MDI（或自動(dòng)程序）：

M03 S300；自動(dòng)運(yùn)行程序。

指令流程：（S300）→CNC→（變頻器模擬輸入端）→變頻器；（M03）→PLC→中間繼電器KA→KA觸點(diǎn)（變頻器方向控制端）變頻器。

如果主軸電機(jī)不轉(zhuǎn)，可以手動(dòng)控制變頻器運(yùn)行，以變頻器（主軸驅(qū)動(dòng)器）為切入點(diǎn)，將變頻器（三菱變頻器S500型號(hào)）操作模式改為手動(dòng)，控制變頻器運(yùn)行，觀察主軸電機(jī)是否運(yùn)行，如果主軸轉(zhuǎn)動(dòng)說(shuō)明從變頻器、主軸電機(jī)以及傳動(dòng)環(huán)節(jié)都是正常的，主要考慮從CNC到變頻器的信號(hào)有無(wú)，從PLC到繼電器的控制信號(hào)是否正常，如果再往前推就是CNC程序、PLC程序、參數(shù)是否正確；如果主軸不轉(zhuǎn)，應(yīng)從變頻器、主軸電機(jī)、主軸傳動(dòng)鏈開始查找故障。

2.回轉(zhuǎn)刀架不轉(zhuǎn)動(dòng)故障診斷

手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入MDI（或自動(dòng)程序）：T0101；T0303；

指令流程：（T指令）→CNC→PLC→中間繼電器KA→KA觸點(diǎn)→KM接觸器線圈→KM接觸器觸點(diǎn)→（刀架電機(jī)）電機(jī)正反轉(zhuǎn)。

如果刀架不轉(zhuǎn)動(dòng)，可以手動(dòng)推下接觸器露在外面的突出的活動(dòng)觸頭（注意用絕緣工具且推動(dòng)的是正轉(zhuǎn)接觸器），使得接觸器的主觸點(diǎn)接通，如果刀架旋轉(zhuǎn)動(dòng)了，可以將故障部位定位于中間接觸器KA，PLC程序和參數(shù)，CNC的參數(shù)等。如果刀架不轉(zhuǎn)動(dòng)，可以強(qiáng)制使得繼電器的觸點(diǎn)閉合，仔細(xì)觀察接觸器活動(dòng)觸頭是否動(dòng)作，如果接觸器活動(dòng)觸頭動(dòng)作，那么應(yīng)該檢查接觸器到刀架電機(jī)的接線、聯(lián)軸器、刀架電機(jī)等部位。也可以通過(guò)強(qiáng)制PLC位賦值，進(jìn)行繼電器是否故障的判斷縮小故障范圍。

三、結(jié)論

數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修這項(xiàng)工作是比較復(fù)雜的，由于數(shù)控機(jī)床是高度集成的自動(dòng)化設(shè)備，機(jī)床的故障種類繁多，大致可以分為編程（不正確引起的）故障、操作（不當(dāng)引起的）故障，機(jī)械故障和電氣故障。進(jìn)行數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修關(guān)鍵就是故障定位，而雙動(dòng)法（自動(dòng)運(yùn)行發(fā)現(xiàn)故障，手動(dòng)操作定位故障，自動(dòng)運(yùn)行校驗(yàn)機(jī)床是否正常）的應(yīng)用，可以大大減少分析故障原因的時(shí)間，提高工作效率，盡快進(jìn)行故障定位和維修。