v2.1数控系统的特点数控系统的特点vCNC装置是数控系统的核心。数控机床是由软件(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。如图2-清楚地给出了作为数控系统核心CNC装置的一般结构情况。其中，纸带阅读机往往被磁盘驱动器与计算机通讯接口所替代。vCNC装置具有如下几个重要特点： v数控装置具有丰富的系统控制功能。如：刀具寿命管理、极坐标插补、圆弧插补、多边形加工、简易同步控制、轴控制、串行和模拟主轴控制、主轴刚性攻丝、多主轴控制功能、主轴同步控制功能、P图形显示、P梯形图编辑功能(需要编程卡)等。v具有软件结构与硬件结构。v工作与传递的信号为电脉冲。v具有自诊断功能。第第2 2章章 数控系统的故障诊断及维护数控系统的故障诊断及维护 数控系统的故障诊断及维护第第2 2章章 数控系统的故障诊断及维护数控系统的故障诊断及维护 图2-1一般CNC装置的结构 数控系统的故障诊断及维护第第2 2章章 数控系统的故障诊断及维护数控系统的故障诊断及维护 v. 数控系统的自诊断数控系统的自诊断v 1启动诊断 启动诊断指数控系统从通电开始，到进入正常运行状态阶段所进行的诊断。诊断目的为确认数控系统各硬件模块是否可以正常工作。v 例1：一台TOSNUC-600系统通电后，监视器上显示诊断内容。如果诊断显示锁定在某行不继续向下显示时，表明该行内容通不过。图2-4的自诊断内容是：图 2-4 启动诊断显示 数控系统的故障诊断及维护第第2 2章章 数控系统的故障诊断及维护数控系统的故障诊断及维护 v2在线诊断 在线诊断指数控系统在正堂工作情况下，通过系统内部的诊断程序和相应的硬件环境，对系统运行的正确性的检查。v3离线诊断 离线诊断是由经过专门训练的人员进行的诊断，目的在于查明原因，精确确定故障部位。力求把故障定位在尽可能小的范围内。例如缩小到某个模块，某个印v刷线路板或板上的某部分电路，甚至某个芯片或器件。v2.3 2.3 数控系统的主要故障数控系统的主要故障v2.3.1 数控系统的软件故障诊断v1软件配置v 下面以西门子系统为例说明系统软件的配置。总的来说系统软件包括三部分。v (1)： 数控系统的生产厂家研制的启动芯片、基本系统程序、加工循环、测量循环等。出于安全和保密的需要，这些程序在出厂前被预先写入EPROM。用户可以使用这部分内容，但不能修改它。 数控系统的故障诊断及维护第第2 2章章 数控系统的故障诊断及维护数控系统的故障诊断及维护 v v(2)： 由机床厂家编制的针对具体机床所用的NC机床数据、PLC机床程序、PLC机床数据、PLC报警文本。这部分软件是由机床厂家在出厂前分别写入到RAM或EPROM，并提供有技术资料加以说明。由于存储于RAM中的数据由电池进行保持，所以要做好备份。v (3)： 由机床用户编制的加工主程序、加工子程序、刀具补偿参数、零点偏置参数、R参数等组成。这部分软件或参数被存储于RAM中。这部分软件或参数是与具体的加工密切相关的。因此，它们的设置、更改是机床正常完成加工所必备的。数控系统的故障诊断及维护第第2 2章章 数控系统的故障诊断及维护数控系统的故障诊断及维护 2数控系统的软件故障现象及其成因（见书上表2.-3）v3数控系统的软件故障的排除v对于软件丢失或参数变化造成的运行异常、程序中断、停机故障，可采取对数据程序更改或清除重新再输入来恢复系统的正常工作。v对于程序运行或数据处理中发生中断而造成的停机故障，可采用硬件复位或关掉数控机床总电源开关，然后再重新开机的方法排除故障。vNC复位、PLC复位能使后继操作重新开始，而不会破坏有关软件和正常处理的结果，以消除报警。亦可采用清除法，但对NC、PLC采用清除法时，可能会使数据全部丢失，应注意保护不想清除的数据。v开关系统电源是清除软件故障的常用方法，但在出现故障报警或开关机之前一定要将报警的内容记录下来，以便排除故障。v4零件加工程序带来的故障v零件加工程序在运行中可能带来的故障主要有：程序的语法错误报警和逻辑错误报警。其主要的语法错误有：数控系统的故障诊断及维护第第2 2章章 数控系统的故障诊断及维护数控系统的故障诊断及维护 v （1）第一个代码不是N代码；（有些系统有这样的要求）v（2）N代码后数值超过CNC系统所规定的范围；v（3）N代码后数值为负数；v（4）碰到了不认识的功能代码；v（5）坐标值代码后的数据超越了机床行程范围；v（6）S代码设定的主轴转速越界；v（7）F代码设定的进给速度越界；v（8）T代码后的刀具号不合法；v（9）遇到了CNC系统中没有的G代码，一般数控系统只能实现ISO标准或EIA标准中G代码的一个子集；v（10）遇到了CNC系统中没有的M代码，一般数控系统只能实现ISO标准或EIA标准中M代码的一个子集； 数控系统的故障诊断及维护第第2 2章章 数控系统的故障诊断及维护数控系统的故障诊断及维护 v其主要的逻辑错误有 ：v（1）在同一个数控加工程序段中先后出现了两个或两个以上同组的G代码。例如同时编入了G41和G42是不允许的；v （2）在同一个数控加工程序段中先后出现了两个或两个以上同组的M代码。例如同时编入了M03和M04也是不允许的；v（3）在同一个数控加工程序段中先后编入了互相矛盾的零件尺寸代码。v（4）违反了CNC系统的设计约定。例如设计时约定一个数控加工程序段中一次最多只能编入三个M代码，但在实际编程时编入了4个甚至更多个M代码是不允许的。v2.3.2 数控系统的硬件故障诊断数控系统的硬件故障诊断v1数控系统的硬件故障现象及其成因v如表2-4是与硬件故障相关的常见故障现象。数控系统的故障诊断及维护第第2 2章章 数控系统的故障诊断及维护数控系统的故障诊断及维护 表表2-4数控系统常见的硬件或器件故障现象数控系统常见的硬件或器件故障现象 无输出输出不正常不能启动不动作无反应失控异常原因显示器不显示数控系统不能 启动不能运行轴不动程序中断故障停机刀架不转刀架不回落工作台不回落机械手不能抓刀键盘输入后无相应动作飞车超程超差不能回零刀架转而不停显示器混乱/不稳轴运行不稳频繁停机偶尔停机振动与噪声加工质量差(如表面振纹) 欠压过压过流过热过载数控系统的故障诊断及维护第第2 2章章 数控系统的故障诊断及维护数控系统的故障诊断及维护 v2数控系统的硬件故障的检查与分析v数控系统的硬件故障泛指所有的电子器件故障，接插件故障，线路板（模块）故障与线路故障等。其故障检查过程因故障类型而异，以下所述方法无先后次序之分，可穿插进行，综合分析，逐个排除。v（1）常规检查v (2) I/O信号状态检查v对照有关说明书进行。v（3）故障现象分析法v (4) 系统分析法v (5) 面板显示与指示灯显示分析法v (6) 信号追踪法v（7）静态测量法v（8）动态测量法 2.4 2.4 利用机床参数来诊断数控系统利用机床参数来诊断数控系统数控系统的故障诊断及维护第第2 2章章 数控系统的故障诊断及维护数控系统的故障诊断及维护 v2.4.2 数控机床参数的分类数控机床参数的分类v按照数据的形式FANUC 0i-MA数控系统的参数大致可分为位型和字型两大类。其中位型又分位型和位轴型，字型又分字节型、字节轴型、字型、字轴型、双字型、双字轴型共8种。轴型参数允许参数分别设定给各个控制轴。位型参数就是对该参数的0至7这八位单独设置“0”或“l”的数据。位型参数的格式，如图2-6所示。数控系统的故障诊断及维护第第2 2章章 数控系统的故障诊断及维护数控系统的故障诊断及维护 v字型参数的格式如图2-7所示，其不同数据类型的数据有效输入范围，如书上表2-7所示。数控系统的故障诊断及维护第第2 2章章 数控系统的故障诊断及维护数控系统的故障诊断及维护 v按参数的性质来分类，又可分为普通型参数和秘密级参数两类。v1普通型参数 这类参数就是FANUC公司在各类资料中公开提供的参数，这类参数都有较明确的说明，有些参数说明不太明确，经过实际联机操作才能有较明确的了解。v2秘密级参数 这类参数在FANUC公司公开发表的各类资料中均无介绍。这类参数每个参数既无名称和符号，又无任何说明，只是在随机所带的参数表中有初始的设定值，用户是搞不清其含义的，而且一旦出现变化，用户是无从下手解决的。必须要专门的维修人员才能解决。v2.4.3 2.4.3 数控机床参数的故障及其诊断数控机床参数的故障及其诊断v 1产生参数故障的原因及排除v 数控机床在使用过程中，在一些情况下会出现使数控机床参数全部丢失或个别参数改变的现象，主要原因如下： （1) 数控系统后备电池失效 （2) 操作者的误操作 （3) 机床在DNC状态下加工工件或进行数据通讯过程中电网瞬间停电v v 数控系统的故障诊断及维护第第2 2章章 数控系统的故障诊断及维护数控系统的故障诊断及维护 v当参数出现问题时，可以采用以下三种之一来恢复系统：v 对照随机资料逐个检查机床的参数。当发现有不一致的参数。就硬拷贝该参数来恢复机床参数。这种方式不需要外部设备，但检查并恢复一万多个参数，费时费神，效率太低，容易出错。v 利用FANUC公司提供的备用的FANUC存储卡、磁盘等进行参数输入恢复。v 利用计算机和数控机床的DNC功能通过DNC软件进行参数输入。这种方式效率高，操作简单，输入参数的出错率极低从而受到所有用户的欢迎。v一般来讲，当在如下情况时可考虑先查参数：v 多种报警同时并存：可能是电磁干扰或操作失误所致干扰性参数混乱。v (多种故障实际并存的可能性很小)v 2长期闲置机床的停机故障：电池失电造成参数丢失混乱变化失电性参数混乱。数控系统的故障诊断及维护第第2 2章章 数控系统的故障诊断及维护数控系统的故障诊断及维护 3突然停电后机床的停机故障：电池失电失电性参数混乱。v4调试后使用的机床出现的报警停机，可报警却不报警故障参数失匹。v5新工序工件材料或加工条件改变后出现故障：可能需要修整有关参数参数失匹。v6长期运行的老机床的各种超差故障(可修整参数方法来补偿器件或传动件误差)、伺服电机温升、高频振动与噪声。v7“无缘无故”出现不正常现象，可能是参数被人为修改过了一人为性参数混乱。v 2.5数控机床的启、停运动故障数控机床的启、停运动故障v 1主轴不能启动v 2机床启动后出现失控现象v 机床不能动作，出现“死机”数控系统的故障诊断及维护第第2 2章章 数控系统的故障诊断及维护数控系统的故障诊断及维护 v2.6 2.6 回参考点故障回参考点故障v2.6.1 2.6.1 回参考点的方式回参考点的方式v方式一（见图方式一（见图2-8）数控系统的故障诊断及维护第第2 2章章 数控系统的故障诊断及维护数控系统的故障诊断及维护 方式二（见图2-9） 数控系统的故障诊断及维护第第2 2章章 数控系统的故障诊断及维护数控系统的故障诊断及维护 v方式三（见图2-10）数控系统的故障诊断及维护第第2 2章章 数控系统的故障诊断及维护数控系统的故障诊断及维护 v方式四（见图2-11）v 数控系统的故障诊断及维护第第2 2章章 数控系统的故障诊断及维护数控系统的故障诊断及维护 v2.6.2 2.6.2 回参考点的故障类型及排除回参考点的故障类型及排除v 回参考点的故障一般来说主要有三类情况：v第一类是返回参考点时机床停止位置与参考点位置不一致。在这类情况中又有3种情况： v1. 停止位置偏离参考点一个栅格间距v所谓栅格间距是指：由于光栅尺可产生零标志位信号，每产生一个零标志位信号相当于坐标轴移动一个距离，将该距离按一定等分数分割得到的数据即为栅格间距，其大小由参数确定。一般情况下，光栅尺的栅格间距为光栅尺上两个零标志之间的距离。 v出现停止位置偏离参考点一个栅格间距的故障，多数情况是由减速档块安装位置不正确或减速档块太短所致。 数控系统的故障诊断及维护第第2 2章章 数控系统的故障诊断及维护数控系统的故障诊断及维护v2. 随机偏差，没有规律性v造成此故障的原因有多种，较为主要的是：外界干扰，如屏蔽地连接不良，检测反馈元件的通信电缆与电源电缆靠得太近；脉冲编码器的电源电压过低；脉冲编码器损坏；数控系统的主印刷线路板不良；伺服电机与工作台联轴器连接松动；伺服轴电路板或伺服放大器板不良等。v 3.微小误差v 产生此类故障的原因多数为电缆或连接器接触不良，或因主印刷电路板及速度控制单元工作性能不良，造成位置偏置量过大。此时，需有针对性地检查。数控系统的故障诊断及维护第第2 2章章 数控系统的故障诊断及维护数控系统的故障诊断及维护v第二类情况v 这一类故障的产生原因主要是回参考点减速开关产生的信号或零标志位脉冲信号失效(包括信号未产生或在传输处理中丢失)。如采用脉冲编码器作位置检测装置，则表现为脉冲编码器的每转的基准信号(零标志位信号)没有输入到主印刷电路板，其原因常常是因为脉冲编码器断线或脉冲编码器的连接电缆、抽头断线。另外，返回参考点时，机床开始移动点距参考点太近也会产生此类报警故障。v第三类情况v 这一类故障的产生原因较简单，多数为返回参考点用的减速开关失灵，触头压下后不能复位造成的。因此排除也较简单，只需检查减速开关复位弹簧是否损坏或直接更换减速开关即可。数控系统的故障诊断及维护