數控系統(tǒng)可靠性的基本概念

    數控系統(tǒng)可靠性是指數控系統(tǒng)在規(guī)定的條件和規(guī)定的時間內完成規(guī)定功能的能力，故障是指系統(tǒng)在規(guī)定的條件和規(guī)定的時間內失去了規(guī)定的功能。

    數控機床是復雜的大系統(tǒng)，數控機床涉及光、機、電、液等很多技術，發(fā)生故障是難免的。機床的機械銹蝕、機械磨損、機械失效，電子元器件老化、插件接觸不良、電流電壓波動、溫度變化、干擾、噪聲，軟件丟失或本身有隱患、灰塵，操作失誤等都可導致數控機床出故障。

    數控機床故障診斷

    一．故障診斷內容

    1）動作診斷：監(jiān)視機床各動作部分，判定動作不良的部位。診斷部位是ATC、APC和機床主軸。

    2）狀態(tài)診斷：當機床電機帶動負載時，觀察運行狀態(tài)。

    3）點檢診斷：定期點檢液壓元件、氣動元件和強電柜。

    4）操作診斷：監(jiān)視操作錯誤和程序錯誤。

    5）數控系統(tǒng)故障自診斷：

    二．CNC系統(tǒng)診斷技術

    當前使用的各種CNC系統(tǒng)的診斷方法歸納起來大致可分為三大類。

    （1）啟動診斷（Star up Diagnostics）

    把CNC系統(tǒng)每次從通電開始到進入正常的運行準備狀態(tài)為止，系統(tǒng)內部診斷程序自動執(zhí)行的診斷。診斷的內容為系統(tǒng)中最關鍵的硬件和系統(tǒng)控制軟件，如CPU、存儲器、I/O單元等模塊以及CRT/MDI單元、紙帶閱讀機、軟盤單元等裝置或外部設備。

    （2）在線診斷（On― Line Diagnostics）

    指通過CNC系統(tǒng)的內裝程序，在系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)時，對CNC系統(tǒng)本身以及與CNC裝置相連的各個伺服單元，伺服電機，主軸伺服單元和主軸電機以及外部設備等進行自動診斷、檢查。一般來說，包括自診斷功能的狀態(tài)顯示和故障信息顯示兩部分。

    ．接口顯示：為了區(qū)分出故障發(fā)生在數控內部，還是發(fā)生在PLC或機床側，有必要了解CNC和PLC或CNC和機床之間的接狀態(tài)以及CNC內部狀態(tài)。

    ．內部狀態(tài)顯示：

    （a）由于外因造成不執(zhí)行指令的狀態(tài)顯示。

    （b）復位狀態(tài)顯示。

    （c）TH報警狀態(tài)顯示，即紙帶水平和垂直校驗，顯示出報警時的紙帶錯誤孔的位置。

    （d）磁泡存儲器異常狀態(tài)顯示。

    （e）位置偏差量的顯示。

    （f）旋轉變壓器或感應同步器的頻率檢測結果顯示。

    （g）伺服控制信息顯示。

    （h）存儲器內容顯示等。

    故障信息顯示的內容一般有上百條，最多可達600條。這許多信息大都以報警號和適當注釋的形式出現。一般可分成下述幾大類：

    （a）過熱報警類；

    （b）系統(tǒng)報警類；

    （c）存儲器報警類；

    （d）編程/設定類，這類故障均為操作、編程錯誤引起的軟故障；

    （e）伺服類：即與伺服單元和伺服電機有關的故障報警；

    （f）行程開關報警類；

    （g）印刷線路板間的連接故障類。

    （3）離線診斷（Off―Line Diagnostics）

    離線診斷的主要目的是故障導通知故障定位，力求把故障定位在盡可能小的范圍內。現代CNC系統(tǒng)的離線診斷用軟件，一般多已與CNC系統(tǒng)控制軟件一起存在CNC系統(tǒng)中，這樣維修診斷時更為方便。

    （a）通訊診斷：用戶只需反CNC系統(tǒng)中專用“通信接口”連接到普通電話線上，而在西門子公司維修中心的專用通信診斷計算機的“數據電話”也連接到電話線路上，然后由計算機向CNC系統(tǒng)發(fā)送診斷程序，并將測試數據輸回到計算機進行分析關得出結論。

    （b）自修復系統(tǒng)：備用模塊則系統(tǒng)能自動使故障模塊脫機而接通備用模塊，從而使系統(tǒng)較快地進入正常工作狀態(tài)。

    （c）具有AI（人工智能）功能的專家故障診斷系統(tǒng)：

    ①在處理實際問題時，通過具有某個領域的專門知識的專家分析和解釋數據并作出決定。

    ②專家系統(tǒng)利用專家推理方法的計算機模型來解決問題，并且得到的結論和專家相同。

    三．伺服系統(tǒng)的診斷方法

    采用發(fā)光二級管來批示故障可能產生的原因，例如過熱報警，過流報警，過壓報警，欠壓報警，I2t值監(jiān)控（用于電源電路）等。

    數控機床維修

    一．概述

    數控機床的維修概念，不能單純局限于數控系統(tǒng)發(fā)生故障時，如何排除故障和及時修復，使數控系統(tǒng)盡早投入使用，還應包括正確使用和日常保養(yǎng)等。

    二．正確操作和使用數控系統(tǒng)的步驟

    （1）數控系統(tǒng)通電前的檢查

    1）檢查CNC裝置內的各個印刷線路板是否緊固，各個插頭有無松動。

    2）認真檢查CNC裝置與外界之間的全部連接電纜是否按隨機提供的連接手冊的規(guī)定，正確而可靠地連接。

    3）交流輸入電源的連接是否符合CNC裝置規(guī)定的要求。

    4）確認CNC裝置內的各種硬件設定是否符合CNC裝置的要求。

    只有經過上述檢查，CNC裝置才能投入通電運行。

    （2）數控系統(tǒng)通電后的檢查

    1）首先要檢查數控裝置中各個風扇是否正常運轉。

    2）確認各個印刷線路或模塊上的直流電源是否正常，是否在允許的波動范圍之內。

    3）進一步確認CNC裝置的各種參數。

    4）當數控裝置與機床聯(lián)機通電時，應在接通電源的同時，作為按壓緊急停止按鈕的準備，以備出現緊急情況時隨時切斷電源。

    5）用手動以低速給移動各個軸，觀察機床移動方向的顯示是否正確。

    6）進行幾次返回機床基準點的動作，用來檢查數控機床是否有返回基準點功能，以及每次返回基準點的位置是否完全一致。

    7）CNC裝置的功能測試。

    三．CNC系統(tǒng)的日常維護

    1）制訂CNC系統(tǒng)的日常維護的規(guī)章制度。

    2）應盡量少開數控柜和強電柜的門。

    3）定時清理數控裝置的散熱通風系統(tǒng)。

    4）CNC系統(tǒng)的輸入/輸出裝置的定期維護。

    5）定期檢查和更換直流電機電刷。

    6）經常監(jiān)視CNC裝置用的電網電壓。

    7）存儲器用電池的定期更換。

    8）CNC系統(tǒng)長期不用時的維護。

    9）備用印刷線路板的維護。對于已購置的備用印刷線路板應定期裝到CNC裝置上通電運行一段時間，以防損壞。

    10）做好維修前期的準備工作：

    ①技術準備：維修人員應在平時充分了解系統(tǒng)的性能。

    ②工具準備：作為最終用戶，維修工具只需準備一些常規(guī)的儀器設備，如交流電壓表，直流電壓表，可能用指針式的也可以是數字式的，測量誤差在±2%范圍內即可。萬用表也是一種常用的儀表。

    ③備件準備：一旦由于CNC系統(tǒng)的部件或元器件損壞，使系統(tǒng)發(fā)生故障。為能及時排除故障，用戶應準備一些常用的備件。

    四．故障處置

    一旦CNC系統(tǒng)發(fā)生故障，系統(tǒng)操作人員應采取急停措施，停止系統(tǒng)運行，保護好現場。

    （1）故障的表現

    ①系統(tǒng)發(fā)生故障的工作方式

    工作方式有：Tape（紙帶方式）、MDI（手動數據輸入方式）、MEMORY（存儲器方式）、EDIT（編輯）、HANDLE（手輪）、JOG（點動）方式。

    ②MDI/DPL（手動數據輸入/顯示）。

    ③系統(tǒng)狀態(tài)顯示有時系統(tǒng)發(fā)生故障時卻沒有報警，此時需要通過診斷畫面觀察系統(tǒng)所處的狀態(tài)。

    ④定位誤差超差情況。

    ⑤在CRT上的報警及報警號。

    ⑥刀具軌跡出現誤差時的速度。

    （2）故障的頻繁程度

    ①故障發(fā)生的時間及頻率。

    ②加工同類工件時，發(fā)生故障的概率。

    ③故障發(fā)生的方式，判別是否與進給速度、換刀方式或是與螺紋切削有關。

    ④出現故障的程序段。

    （3）故障的重復性

    ①將引起故障的程序段重復執(zhí)行多次進行觀察，來考察故障的重復性。

    ②將該程序段的編程值與系統(tǒng)內的實際數值進行比較，確認兩者是否有差異。

    ③本系統(tǒng)以前是否發(fā)生過同樣故障？

    （4）外界狀況

    ①環(huán)境溫度。

    ②周圍的振動源。

    ③系統(tǒng)的安裝位置檢查，出故障時是否受到陽光的直射等。

    ④切削液、潤滑油是否飛濺到了系統(tǒng)柜、系統(tǒng)柜里是否進水，受到水的浸漬（如暖氣漏水）等。

    ⑤輸入電壓調查，輸入電源是否有波動、電壓值等。

    ⑥工廠內是否有使用大電流的裝置。

    ⑦近處是否存在干擾源。

    ⑧附近是否正在修理或調試機床、安裝了新機床等。

    ⑨重復出現的故障是否與外界因素有關？

    （5）有關操作情況

    ①經過什么操作之后才發(fā)生的故障？

    ②機床的操作方式對嗎？

    ③程序內是否包含有增量指令？

    （6）機床情況

    ①機床調整狀況。

    ②機床在運輸過程中是否發(fā)生振動？

    ③所用刀具的刀尖是否正常？

    ④換刀時是否設置了偏移量？

    ⑤間隙補償給的是否恰當？

    ⑥機械另件是否隨溫度變化而變形？

    ⑦工件測量是否正確？

    （7）運轉情況

    ①在運轉過程中是否改變過或調整過運轉方式？

    ②機床側是否處于報警狀態(tài)？是否已作好運轉準備？

    ③機床操作面板上的售率開關是否設定為“0”？

    ④機床是否處于鎖住狀態(tài)？

    ⑤系統(tǒng)是否處于急停狀態(tài)？

    ⑥系統(tǒng)的保險絲是否燒斷？

    ⑦機床操作面板上的方式選擇開關設定是否正確？

    （8）機床和系統(tǒng)之間接線情況

    ①電纜是否完整無損？

    ②交流電源線和系統(tǒng)內部電線是否分開安裝？

    ③電源線和信號線是否分開走線？

    ④信號屏蔽線接地是否正確？

    ⑤繼電器、電磁鐵以及電動機等電磁部件是否裝有噪聲抑制器？

    （9）CNC裝置的外觀檢查

    ①機柜。檢查破損情況和是否是在打開柜門的狀態(tài)下操作。

    ②機柜內部。風扇電機工作是否正常？控制部分污染程序。

    ③紙帶閱讀機。紙帶閱讀機是否有污物？

    ④電源單元。保險絲是否正常？

    ⑤電纜。電纜連接器插頭是否完全插入、擰緊？

    ⑥印刷線路板。印刷線路板數量有無缺損？

    ⑦MDI/CRT單元。

    （10）有關穿孔紙帶的檢查

    ①紙帶閱讀機天關是否正常？

    ②有關紙帶操作的設定是否正確？

    ③紙帶是否折、皺和存有污物？

    ④紙帶的連接處正常否？

    ⑤紙帶上的孔有無破損？

    ⑥這條紙帶是否用過？

    ⑦使用的是黑色紙帶還是其它顏色的紙帶？

    五．故障檢查方法

    １．直觀法

    這是一種最基本的方法。維修人員通過對故障發(fā)生時的各種光、聲、味等異�，F象的觀察以及認真察看系統(tǒng)的每一處，往往可將故障范圍縮小到一個模塊或一塊印刷線路板。這要求維修人員具有豐富的實際經驗，要有多學科的較寬的知識和綜合判斷的能力。

    ２．自診斷功能法

    現代的數控系統(tǒng)雖然尚未達到智能化很高的程度，但已經具備了較強的自診斷功能。能隨時監(jiān)視數控系統(tǒng)的硬件和軟件的工作狀況。一旦發(fā)現異常，立即在CRT上報警信息或用發(fā)光二極管批示出故障的大致起因。利用自診斷功能，也能顯示出系統(tǒng)與主機之間接口信號的狀態(tài)，從而判斷出故障發(fā)生在機械部分還是數控系統(tǒng)部分，并批示出故障的大致部位。這個方法是當前維修時最有效的一種方法。

    ３．功能程序測試法

    所謂功能程序測試法就是將數控系統(tǒng)的常用功能和特殊功能，如直線定位、圓弧插補、螺紋切削、固定循環(huán)、用戶宏程序等用手工編程或自動編程方法，編制成一個功能程序測試紙帶，通過紙帶閱讀機送入數控系統(tǒng)中，然后啟動數控系統(tǒng)使之進行運行，藉以檢查機床執(zhí)行這些功能的準確性和可靠性，進而判斷出故障發(fā)生的可能起因。本方法對于長期閑置的數控機床第一次開機時的檢查以及機床加工造成廢品但又無報警的情況下，一時難以確定是編程錯誤或是操作錯誤，還是機床故障時的判斷是一較好的方法。

    ４．交換法

    這是一種簡單易行的方法，也是現場判斷時最常用的方法之一。所謂交換法就是在分析出故障大致起因的情況下，維修人員可以利用備用的印刷線路板、模板，集成電路芯片或元器件替換有疑點的部分，從而把故障范圍縮小到印刷線路板或芯片一級。它實際上也是在驗證分析的正確性。

    在備板交換之前，應仔細檢查備板是否完好，并應檢查備板的狀態(tài)應與原板狀態(tài)完全一致。這包括檢查板上的選擇開關，短路棒的設定位置以及電位器的位置。在置換CNC裝置的存儲器板時，往往還需要對系統(tǒng)作存儲器的初始化操作（如日本FANUC公司的FS―6系統(tǒng)用的磁泡存儲器就需要進行這項工作），重新設定各種數控數據，否則系統(tǒng)仍將不能正常地工作。又如更換FANUC公司的7系統(tǒng)的存儲器板之后，需重新輸入參數，并對存儲器區(qū)進行分配操作。缺少了后一步，一旦零件程序輸入，將產生60號報警（存儲器容量不夠）。有的CNC系統(tǒng)在更換了主板之后，帶需進行一些特定的操作。如FNUC公司在FS―10系統(tǒng)，必須按一定的操作步驟，先輸入9000～9031號選擇參數，然后才能輸入0000號至8010號的系統(tǒng)參數和PC參數�？傊�，一定要嚴格地按照有關系統(tǒng)的操作、維修說明書的要求進行操作。

    ５．轉移法

    所謂轉移法就是將CNC系統(tǒng)中具有相同功能的二塊印刷線路板、模塊、集成電路芯片或元器件互相交換，觀察故障現象是否隨之轉移。藉此，可迅速確定系統(tǒng)的故障部位。這個方法實際上就是交換法的一種。因此，有關注意事項同交換法所述。

    ６．參數檢查法

    眾所周知，數控參數能直接影響數控機床的功能。參數 通常是存放在磁泡存儲器或存放在需由電池保持的CMOS RAM中，一旦電池不足或由于外界的某種干擾等因素，會使個別參數丟失或變化，發(fā)生混亂，使機床無法正常工作。此時，通過核對、修正參數，就能將故障排除。當機床長期閑置工作時無緣無故地出現不正�，F象或有故障而無報警時，就應根據故障特征，檢查和校對有關參數。

    另外，經過長期運行的數控機床，由于其機械傳動部件磨損，電氣無件性能變化等原因，也需對其有關參數進行調整。有些機床的故障往往就是由于未及時修改某些不適應的參數所致。當然這些故障都是屬于故障的范疇。

    ７．測量比較法

    CNC系統(tǒng)生產廠在設計印刷線路板時，為了調整、維修的便利，在印刷線路板上設計了多個檢測用端子。用戶也可利用這些端子比較測量正常的印刷線路板和有故障的印刷線路板之間的差異�？梢詸z測這些測量端子的電壓或波形，分析故障的起因及故障的所在位置。甚至，有時還可對正常的印刷線路人為地制造“故障”，如斷開連線或短路，撥去組件等，以判斷真實故障的起因。為此，維修人員應在平時積累印刷線路板上關鍵部位或易出故障部位在正常時的正確波形和電壓值。因為CNC系統(tǒng)生產廠往往不提供有關這方面的資料。

    ８．敲擊法

    當系統(tǒng)出現的故障表現為若有若無時，往往可用敲擊法檢查出故障的部位所在。這是由于CNC系統(tǒng)是由多塊印刷線路板組成，每塊板上又有許多焊點，板間或模塊間又通過插接件及電纜相連。因此，任何虛焊或接觸不良，都可能引起故障。當用絕緣物輕輕敲打有虛焊及接觸不良的疑點處，故障肯定會重復再現。

    ９．局部升溫

    CNC系統(tǒng)經過長期運行后元器件均要老化，性能會變壞。當它們尚未完全損壞時，出現的故障變得時有時無。這時可用熱吹風機或電烙鐵等來局部升溫被懷疑的元器件，加速其老化，以便徹底暴露故障部件。當然，采用此法時，一定要注意元器件的溫度參數等，不要將原來是好的器件烤壞。

    １０．原理分析法

    根據CNC系統(tǒng)的組成原理，可從邏輯上分析各點的邏輯電平和特征參數（如電壓值或波形），然后用萬用表、邏輯筆、示波器或邏輯分析儀進行測量、分析和比較，從而對故障定位。運用這種方法，要求維修人員必須對整個系統(tǒng)或每個電路的原理有清楚的、較深的了解。

    除了以上常用的故障檢查測試方法外，還有拔板法，電壓拉偏法，開環(huán)檢測法以及在上章中曾提出的診斷方法等多種。這些檢查方法各有特點，按照不同的故障現象，可以同時選擇幾種方法靈活應用，對故障進行綜合分析，才能逐步縮小故障范圍，較快地排除故障。

    六．故障排除的一般方法

    當數控系統(tǒng)出現報警發(fā)生故障時，維修人員不要急于動手處理，而應多進行觀察和試驗。

    １．充分調查故障現場

    這是維修人員取得第一手材料的一個重要手段。一方面要向操作者調查，詳細詢問出現故障的全過程，查看故障記錄單，了解發(fā)生過什么現象，曾采取過什么措施等；另一方面，要對現場要做細致的勘查。從系統(tǒng)的外觀到系統(tǒng)內部各印刷線路板都應細心地察看是否有異常之處。在確認系統(tǒng)通電無危險有情況下，方可通電，觀察系統(tǒng)有何異常，CRT顯示的內容等。

    ２．認真分析產生故障的起因

    當前的CNC系統(tǒng)智能化程度都比較低，系統(tǒng)尚不能自動診斷出發(fā)生故障的確切原因。往往是同一報警號可以有多種起因，不可能將故障縮小到具體的某一部件。因此，在分析故障的起因時，一定要思路開闊。往往有這種情況，自診斷出系統(tǒng)的某一部分有故障，但究其起源，卻不在數控系統(tǒng)，而是在機械部分。所以，無論是CNC系統(tǒng)，機床強電，還是機械、液壓、氣路等，只要有可能引起該故障的原因，都要盡可能全面地列出來，進行綜合判斷和篩選，然后通過必要的試驗，達到確診和最終排除故障的目的。

    造成數控系統(tǒng)故障而又不易發(fā)現的另一個重要原因是干擾。根據經驗，大致有下面幾種原因。

    （１）機床生產廠的裝配工藝問題

    裝配工藝不好反映在干擾方面的表現大致有如下幾點。①沒有采用一點接地法。有些機床生產為了圖省事，到處就近接地，結果造成多點接地，形成地環(huán)流。②由于接地點選擇不當或接觸不良，甚至虛焊造成接地電阻變大而引起噪聲干擾。③CNC系統(tǒng)與主機的信號通訊，有許多是采用屏蔽線連接的，若對屏蔽地處理不當，沒有按照規(guī)定連接（如有的屏蔽地按規(guī)定只許接在系統(tǒng)側，而不能接在機床側，如圖4.3―1所示）也是造成干擾的一種因素。

    （２）強電干擾

    數控機床的強電柜中的接觸器、繼電器等電磁部件均是CNC系統(tǒng)的干擾源 。交流接觸器，交流電機的頻繁起動、停止時，其電磁感應現象會使CNC系統(tǒng)控制電路中產生尖峰或波涌等噪聲，干擾系統(tǒng)的正常工作。因此，一定要對這些電磁干擾采取措施，予以消除。

    通常是采用在交流接觸器線圈的兩端或交流電機的三相輸入端并聯(lián)RC網絡，而在直流接觸器或在直流電磁閥的線圈兩端反相并入一個續(xù)流二極管等的辦法來抑制這些電器產生的干擾噪聲（如圖4.3―2所示）。但要注意一點，這些并入的吸收網絡的連線不應大于20cm，否則，其效果就不理想。

    同時，查CNC系統(tǒng)的控制電路的輸入電源部分，也要采取措施。一般多用浪涌吸收器并聯(lián)在電源線間，如圖4.3―3所示，從而可有效地吸收電網中的尖峰電壓，起到一定的保護作用。

    （３）供電線路的干擾

    由于我國局部地區(qū)電力不足和供電頻率不穩(wěn)和用戶廠電網分配不合理等因素造成供電線路的干擾�，F象可歸納為超壓、欠壓、頻率和相位漂移、諧波失真、共模噪聲及常模噪聲等原因。為養(yǎng)活供電電線路干擾可采取下列措施。

    ①在電網電壓變化較大的地區(qū)，應在CNC系統(tǒng)的輸入電源前增加電子穩(wěn)壓器，以養(yǎng)活電網電壓波動。如果能加入電源調節(jié)器，則效果更好，但切不可串入自耦變壓器。

    ②用戶廠的供電線路的容量應能滿足數控機床電器容量的要求。

    ③數控機床避免與電火花設備以及大功率的起、停頻繁的設備共用一干線，以免這些設備的干擾通過供電線串入到CNC系統(tǒng)中。

    ④數控機床設備安置時應遠離中頻爐、高頻感應爐等變頻設備。

    ３．動手修復

    一旦故障部位已找到，但手頭卻無可更換的備件時，可用移植借用辦法，作為應急措施來解決。例如某一組件壞了（如與非門或觸發(fā)器等），但損壞的往往只是組件中的某一路，其它幾部分還是好的。而在印刷線路板的設計中，又往往只是用了組件中的一部分，沒有全部用滿。此時，可將沒有使用的富余部分取來作為應急用。具體的作法是，切斷已損壞部分的插腳（包括輸入和輸出腳），然后由區(qū)線將信號輸入、輸出線引至富余的組件插腳 上即可。

    典型數控機床維修方法

    一．西門子3系統(tǒng)的維修

    1）電源接通后無基本畫面顯示

    （a）電路板03840號板上無監(jiān)控燈顯示

    （b）03840號電路板上監(jiān)控燈亮

    ①監(jiān)控燈閃爍。如果監(jiān)控燈閃爍頻率為1Hz，則EPROM有故障；如果閃爍頻率為2Hz，則PLC有故障；如以4Hz頻率閃爍，則保持電池報警，表示電壓已不足。

    ②監(jiān)控燈左滅右亮。表示操作面板的接口板03731板有故障或CRT有故障。

    ③監(jiān)控燈常亮。這種故障，通常的原因有：CPU有故障；EPROM有故障；系統(tǒng)總線（即背板）有故障、電路板上設定有誤、機床數據錯誤、以及電路板（如存儲器板、耦合板、測量板）的硬件有故障。

    2）CRT上顯示混亂

    （a）保持電池（鋰電池）電壓太低，這時一般能顯示出711號報警。

    （b）由于電源板或存儲曾被拔出，從而造成存儲區(qū)混亂。這是一種軟故障，只要將CNC內部程序清除并重新輸入即可排除故障。

    （c）電源板或存儲器板上的硬件故障造成程序顯示混亂。

    （d）如CRT上顯示513號報警，表示存儲器的容量不夠。

    3）在自動方式下程序不能啟動

    （a）如此時產生351號報警，表示CNC系統(tǒng)啟動之后，未進行機床回基準點的操作。

    （b）系統(tǒng)處于自動保持狀態(tài)。

    （c）禁止循環(huán)啟動。 檢查PLC與NC間的接口信號Q64.3。

    4）進給軸運動故障

    （a）進給軸不能運動。造成此故障的原因有：

    ①操作方式不對；

    ②從PLC傳至NC的信號不正常；

    ③位控板有故障（如03350，03325，03315板有故障）。

    ④發(fā)生22號報警，它表示位置環(huán)未準備好。

    ⑤測量系統(tǒng)有故障。如產生108，118，128，138號報警，這是測量傳感器太臟引起的。如產生104，114，124，134報警，則位置環(huán)有硬件故障。

    ⑥運動軸處于軟件限位狀態(tài)。只要將機床軸往相反方向運動即可解除。

    ⑦當發(fā)生101，111，121，131號報警時，表示機床處于機械夾緊狀態(tài)。

    （b）進給軸運動不連續(xù)。

    （c）進給軸顫動。

    ①進給驅動單元的速度環(huán)和電流環(huán)參數沒有進行最佳化或交流電機缺相或測速元件損壞，均可引起進給軸顫動。

    ②CNC系統(tǒng)的位控板有故障。

    ③機構磨擦力太大。

    ④數控機床數據有誤，有關機床數據的正確設定如下。

    （d）進給軸失控。

    ①如有101，111，121，131號報警請對夾緊進行檢查。

    ②如有102，112，122，132號報警，則說明指令值太高。

    ③進給驅動單元有故障。

    ④數控機床數據設定錯誤，造成位置控制環(huán)路為正反饋。

    ⑤CNC裝置輸至驅動單元的指令線極性錯誤。

    （e）103～133號報警。這是輪廓監(jiān)控報警。速度環(huán)參數沒有最佳化或者KV系數太大。

    （f）105～135號報警。位置漂移太大引起的。移量超過500mv，檢查漂移補償參數N230～N233。

    5）主軸故障

    如果實際主軸轉速超過所選齒輪的最高轉速，則產生225號報警；如主軸位置環(huán)監(jiān)控發(fā)生故障，則發(fā)生224號報警。

    6）V?24串行接口報警

    （a）20秒內仍未發(fā)送或接收到數據時：

    ①外部設備故障；

    ②電纜有誤；

    ③03840板有故障。

    （b）穿孔紙帶信息不能輸入，其原因有：

    ①操作面板上鑰匙開關在關的位置，從而造成紙帶程序不能輸入；

    ②如果0384號板上的數據保護開關不在釋放位置時，不能輸入數據紙帶；

    ③如果不能輸入L80～L99和L900～L999號子程序，則多是由于PLC與NC接口信號Q64?3為“1”（循環(huán)禁止）引起的。

    （c）停止位錯誤。

    ①波特率設定錯誤；

    ②閱讀機有故障；

    ③機床數據錯誤。

    二．FANUC公司的Ⅲ系統(tǒng)維修

    可參考《數控機床使用與維修》一書。

    數控車削的工藝與工裝

    數控車床加工的工藝與普通車床的加工工藝類似，但由于數控車床是一次裝夾，連續(xù)自動加工完成所有車削工序，因而應注意以下幾個方面。

    １．合理選擇切削用量

    ２．合理選擇刀具

    （１）粗車時，要選強度高、耐用度好的刀具，以便滿足粗車時大背吃刀量、大進給量的要求。

    （２）精車時，要選精度高、耐用度好的刀具，以保證加工精度的要求。

    （３）為減少換刀時間和方便對刀，應盡量采用機夾刀和機夾刀片。

    ３．合理選擇夾具

    （１）盡量選用通用夾具裝夾工件，避免采用專用夾具；

    （２）零件定位基準重合，以減少定位誤差。

    ４．確定加工路線

    加工路線是指數控機床加工過程中，刀具相對零件的運動軌跡和方向。

    （１）應能保證加工精度和表面粗糙要求；

    （２）應盡量縮短加工路線，減少刀具空行程時間。

    ５．加工路線與加工余量的聯(lián)系

    目前，在數控車床還未達到普及使用的條件下，一般應把毛坯上過多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。如必須用數控車床加工時，則需注意程序的靈活安排。

    6．夾具安裝要點

    目前液壓卡盤和液壓夾緊油缸的連接是靠拉桿實現的，如圖１。液壓卡盤夾緊要點如下：首先用搬手卸下液壓油缸上的螺帽，卸下拉管，并從主軸后端抽出，再用搬手卸下卡盤固定螺釘，即可卸下卡盤。

    

    CK6432（FANUC-0TD）數控車床編程

    一．指令集（Ｘ向如Ｘ、Ｕ等的編程量均采用直徑量）

    G00：快速定位指令。格式為G00 X（U） Z（W） ，X、Z為絕對編程時的目標點，U、W為相對編程時的目標點。兩軸同時以機床最快速度開始運動，但不一定同時停止，即合成刀具軌跡并不一定是直線。本系統(tǒng)可以混合編程，如G00 X W 。

    G01：直線插補指令。格式為G01 X（U） Z（W） F ，X、Z為絕對編程時的目標點，U、W為相對編程時的目標點，Ｆ值為插補速度，單位是mm/min或mm/r，具體取決于設定為G９８還是G９９。

    G02：順圓插補指令。格式為G02 X（U） Z（W） R（I K ） F ，X、Z為絕對編程時的目標點，U、W為相對編程時的目標點，Ｒ為半徑（僅用于劣弧編程），Ｉ、Ｋ為圓心的Ｘ、Ｚ坐標，Ｆ值為插補速度，單位是mm/min或mm/r，具體取決于設定為G９８還是G９９。注：Ｉ采用半徑量，Ｉ、Ｋ始終為相對量編程。

    G03：逆圓插補指令。格式為G03 X（U） Z（W） R（I K ） F ，X、Z為絕對編程時的目標點，U、W為相對編程時的目標點，Ｒ為半徑（僅用于劣弧編程），Ｉ、Ｋ為圓心的Ｘ、Ｚ坐標，Ｆ值為插補速度，單位是mm/min或mm/r，具體取決于設定為G９８還是G９９。注：Ｉ采用半徑量，Ｉ、Ｋ始終為相對量編程。

    G04：暫停指令。格式為G04 P(X U ) ,采用P時（不能用小數點），時間單位為ms，X、U時，時間單位為s。最大延時9999.999s。

    G20：英制單位設定指令。

    G21：公制單位設定指令。注意：某程序若不指定G20、G21，則采用上次關機時的設定值。

    G27：返回參考點檢測指令。格式為G27 X（U） Z（W） T0000，本指令執(zhí)行前必須使刀架回零一次。若指定的兩個坐標值分別是機床參考點的坐標值，且機床面板上的兩個回零參考點指示燈都亮，則說明機床零點正確。否則，機床定位誤差過大。

    G28：返回參考點指令。格式為G28 X（U） Z（W） T0000，若機床啟動后回過零點，則本指令的執(zhí)行使刀架經過指定點回零，否則經過指定點移動至系統(tǒng)加電時的位置。

    G32：螺紋切削指令。G32 X（U） Z（W） F ，F為螺紋長軸方向的導程（即進給速度采用mm/r）。

    G50：工件坐標系設定或主軸轉速鉗制指令。格式為G00 X Z （坐標系設定），或G50 S （轉速鉗制）。前者，ＸＺ值為機床零點在設定的工件坐標系中的坐標；后者，Ｓ為最高轉速。

    G70：精加工復合循環(huán)。格式為G70 P Q S F ，其中P等于精加工程序段開始編號，Q等于精加工程序段結束編號。

    G71：粗加工復合循環(huán)。格式為

    G71 U R ，其中U等于Ｘ向吃刀量或切深，R等于退刀量，均為半徑值。

    G71 P Q U W S F ，其中P等于精加工程序段開始編號，Q等于精加工程序段結束編號，U等于Ｘ向精加工余量的直徑值，Ｗ等于Ｚ向精加工余量，Ｓ為主軸轉速，Ｆ為進給速度。

    G72：端面粗加工循環(huán)。格式為

    G72 W R ，其中W等于Z向吃刀量，R等于Z向退刀量。

    G72 P Q U W S F ，其中P等于精加工程序段開始編號，Q等于精加工程序段結束編號，U等于Ｘ向精加工余量的直徑值，Ｗ等于Ｚ向精加工余量，Ｓ為主軸轉速，Ｆ為進給速度。

    G73：固定形狀粗加工復合循環(huán)。格式為

    G73 U W R ，其中U等于Ｘ向吃刀量（或切深）的半徑值，W等于Z向吃刀量，R等于循環(huán)次數。

    G73 P Q U W S F ，其中P等于精加工程序段開始編號，Q等于精加工程序段結束編號，U等于Ｘ向精加工余量的直徑值，Ｗ等于Ｚ向精加工余量，Ｓ為主軸轉速，Ｆ為進給速度。

    G90：錐面切削單一循環(huán)指令。格式為G90 X（U） Z（W） R F ，錐面的定義是素線的斜度≤45度。車削柱面時，R=0，可以不寫。

    G92：錐螺紋切削單一循環(huán)指令。格式為G92 X（U） Z（W） R F 。車削柱螺紋時，R=0，可以不寫。

    G94：端面切削單一循環(huán)指令。格式為G94 X（U） Z（W） R F ，端面的定義是素線的斜度≥45度。車削純端面時，R=0，可以不寫。本指令完成的動作（虛線表示快速）如圖2，其中刀尖從左上向右下切削，R<0，刀尖從右上向左下切削，R>0。指令中的坐標值為E點坐標。

    G96：端面恒線速度指令。格式為G96 S 。

    G97：端面恒線速度注銷指令。格式為G97 。

    M00：程序暫停。當按下面板“啟動”鈕時，繼續(xù)運行程序。

    M02：程序結束。

    M03：主軸正轉。

    M04：主軸反轉。

    M05：主軸停轉。

    M08：開啟切削液。

    M09：關閉切削液。

    M10：自動螺紋倒角。

    M11：注銷M10。

    M30：程序結束，并返回開始初。

    M98 P ：調用子程序。格式為M98 P*******，前三位為調用次數（若沒有，則表示１次），后四位為所調子程序號。

    M99：子程序結束標志。

    二．編程實例

    實例一 實例二

    實例三 實例四

    實例五 實例六

    *注意：以上是通過ＭＤＩ輸入的程序格式，若通過ＲＳ２３２接口輸入在記事本上編寫的程序，則應符合ISO標準。

    

    零件及仿真圖形

    

    加工程序

    O0002；O機能指定程序號。N10 T0101；N20 S500 M03；主軸正轉。N30 G00 X45 Z2；到毛坯外。N40 G71 U1.5 R1；與N50一起根據輪廓段組N60-N140自動分配切削參數進行粗車循環(huán)，U為吃刀量，R為退刀量，均為半徑值。N50 G71 P60 Q140 U0.5 W0.2 F0.3；P為輪廓開始段號，Q為輪廓結束段號，U為X向精加工余量（直徑值），W為Z向精加工余量N60 G01 X18 Z0；輪廓開始。N80 X20 Z－1；N90 Z－28；N100 X27.368 Z－45.042；點A。N110 G03 X25.019 Z－54.286 R14；點B。N120 G02 X26.806 Z－60.985 R6；點C。N130 G03 X36 Z－73 R18；N140 G01 Z－85；N150 G70 P60 Q140 S1100 F0.05；N160 G00 X50 Z60；遠離工件，準備換刀。N170 T0202；換割刀。N180 S200 M03；割槽時，要求低轉速。N200 G00 X22 Z－28；準備割第一刀。N210 G01 X16 F0.03；割第一刀。N220 G04 P1000；停留1S。N230 G00 X22；退刀。N240 Z－24；準備割第二刀。N250 G01 X16 F0.03；割第二刀。N260 G04 P1000；停留1S。N270 G00 X22；退刀。N280 Z－21；準備用右刀尖割倒角。N290 G01 X16 Z－24 F0.1；用右刀尖割倒角。N300 G00 X50；N310 Z60；N320 T0303；N330 S300 M03；降低轉速以切螺紋。N340 G00 X22 Z－23；準備切螺紋的第一線。N350 G92 X19.2 Z3 F3；切螺紋，導程3。N360 X18.7；N370 X18.3；N380 X18.05；N390 G00 X22 Z－24.5；準備切螺紋的第二線。N400 G92 X19.2 Z3 F3；N410 X18.7；N420 X18.3；N430 X18.05；N440 G00 X50；N450 Z60；N470 T0202；N480 S200 M03；N490 G00 X38 Z－84；準備割斷。N500 G01 X0 F0.03；割斷。N520 G00 X50；N525 Z0；停在工件右端面，方便第二個工件的加工。N530 M05；N540 M30；返回程序頭。

    零件及仿真圖形

    

    加工程序

    O0001；O機能指定程序號。N10 T0101；N20 S400 M03；主軸正轉。N30 G00 X40 Z2；至毛坯外。N40 G71 U1.5 R1；與N50一起根據輪廓段組N60-N150自動分配切削參數進行粗車循環(huán)，U為吃刀量，R為退刀量，均為半徑值。N50 G71 P60 Q150 U0.5 W0.2 F0.3；P為輪廓開始段號，Q為輪廓結束段號，U為X向精加工余量（直徑值），W為Z向精加工余量N60 G01 X18 Z0；輪廓開始。N80 X20 Z－1；N90 Z－10；N100 X26；N110 X28 Z－11；N120 Z－25；N140 X35 Z－31；N150 Z－36；輪廓結束N160 G70 P60 Q150 S1100 F0.05；根據輪廓段組N60-N150精加工輪廓。N170 G00 X50 Z60；遠離工件準備換刀N180 T0202；換刀N190 S200 M03；割斷需要降速。N210 G00 X37 Z－40；準備割斷，設對刀點在割刀的左刀尖，則右刃將割出36mm長的工件。N220 G01 X0 F0.03；割斷。N230 G00 X50；N240 G00 Z0；建議回到此處，以方便第二個工件的切削。N250 M05；主軸停止。N260 M02；程序結束。

    零件及仿真圖形

    

    加工程序

    O0003；N10 T0101；N20 S400 M03；N30 G00 X45 Z2；N40 G71 U2 R1；N50 G71 P60 Q140 U0.5 W0.2 F0.2；N60 G00 X0；N70 G01 Z0；N80 G03 X22 Z－11 R11；N90 G01 Z－20；N100 X25；N110 X30 Z－40；N120 X34；N130 X38 Z－42；N140 Z－80；N150 G70 P60 Q140 S1000 F0.05；N160 G00 X50 Z60；N170 T0202；N180 S200 M03；N190 G00 X40 Z－68；N200 G01 X30 F0.03；N210 G04 P1000；N220 G00 X40；N230 Z－64；N240 G01 X30 F0.03；N250 G04 P1000；N260 G00 X40；N270 Z－61；N280 G01 X32 Z－65 F0.2；N290 G00 X50；N300 Z60；N310 T0303；N320 S500 M03；N330 G00 X42 Z－64；N340 G92 X37 Z－38 F3；N350 X36.5；N360 X36.2；N370 X36.05；N380 G00 X42 Z－62.5；N390 G92 X37 Z－38 F3；N400 X36.5；N410 X36.2；N420 X36.05；N430 G00 X50 Z60；N440 T0202；N450 S200 M03；N460 G00 X40 Z－79；N470 G01 X0 F0.03；N490 G00 X60；N495 Z0；N500 M05；N510 M30；

    零件及仿真圖形

    

    加工程序

    O0004；N10 T0101；N20 S400 M03；N30 G00 X46 Z2；N40 G71 U1.5 R1；N50 G71 P60 Q130 U0.5 W0.2 F0.3；N60 G00 19.8；N70 G01 Z－18；N80 X38.5；N90 Z－85；N100 X39.8；N110 Z－111；N120 X40；N130 Z－120；N140 G70 P60 Q130 S1000 F0.05；N150 G00 X50 Z60；N160 T0202；N170 S200 M03；N180 G00 X22 Z－14；N150 G01 X16 F0.03；N160 G04 P1000；N170 G00 X22；N180 Z－18；N190 G01 X16 F0.03；N200 G04 P1000；N210 G00 X22；N220 Z－11；N230 G01 X16 Z－14 F0.1；N240 G00 X22；N250 Z－3；N260 G01 X15 Z0.5 F0.1；N270 G00 X40；N280 Z－81；N290 G01 X30 F0.03；N300 G04 P1000；N310 G00 X40；N320 Z－85；N330 G01 X30 F0.03；N340 G04 P1000；N350 G00 X38；N360 G01 X42 Z－87 F0.1；N370 G00 Z－107；N380 G01 X30 F0.03；N390 G04 P1000；N400 G00 X42；N410 Z－111；N420 G01 X30 F0.03；N430 G04 P1000；N440 G00 X42；N450 Z－104；N460 G01 X34 Z－108 F0.1；N470 G00 X50；N480 Z60；N490 T0303；N500 S500 M03；N510 G00 X60 Z－17；N520 G73 U9.5 W0 R10；N530 G73 P540 Q600 U0.5 W0 F0.2；N540 G00 X30；N550 G01 Z－18；N560 X36.016 Z－26.942；N570 G03 X24.758 Z－47.414 R19；N580 G02 Z－62.586 R10；N590 G03 X38 Z－77 R19；N600 G01 Z－78；N610 G73 P540 Q600 S1000 F0.05；N620 S450 M03；N630 G00 X41 Z－105；N640 G92 X39.4 Z－81 F3；N650 X38.9；N660 X38.6；N670 X38.3；N680 X38.05；N690 G00 X41 Z－106.5；N700 G92 X39.4 Z－81 F3；N710 X38.9；N720 X38.6；N730 X38.3；N740 X38.05；N750 G00 Z－12；N760 X22；N770 G92 X19.4 Z3 F2；N780 X19；N790 X18.7；N800 G00 X50 Z60；N810 T0202；N820 S200 M03；N830 G00 X42 Z－119；N840 G01 X0 F0.03；N860 G00 X50； N860 Z0；N870 M05；N880 M30；

    零件及仿真圖形

    

    加工程序

    O0005；N10 T0101；N20 S400 M03；N30 G00 X45 Z2；N40 G71 U1.5 R1；N50 G71 P60 Q160 U0.5 W0.2 F0.3；N60 G00 X14；N70 G01 Z0；N80 X16 Z－1；N90 Z－20；N100 X25 Z－30；N110 Z－33；N120 G02 X25 Z－45 R10；N130 G01 Z－53；N140 X28；N150 G03 X38 Z－58 R5；N160 G01 Z－83；N170 G70 P60 Q160 S1100 F0.05；N180 G00 X50 Z60；N190 T0202；N200 S200 M03；N210 M08；開啟冷卻液。注意：硬質合金刀具不要用冷卻液。N220 G00 X18 Z－20；N230 G01 X13 F0.03；N240 G04 P1000；N250 G00 X40；N260 Z－64；N270 G01 X34 F0.03；N280 G04 P1000；N290 G00 X38；N300 Z－63；N310 G01 X34 Z－64 F0.1；N320 G00 X38；N330 Z－65；N340 G01 X34 Z－64 F0.1；N350 G00 X40；N360 Z－82；N370 G01 X33 F0.03；N380 G00 X40；N390 Z－79；N400 G01 X34 Z－82 F0.1；N410 G00 X50；N420 Z60；N430 T0303；N440 S450 M03；N450 G00 X18 Z－18；N460 G92 X15.2 Z3 F2；N470 X14.6；N480 X14.1N490 X13.7；N500 X13.4；N510 G00 X50；N520 Z60；N530 T0202；N540 S200 M03；N550 G00 X38 Z－82；N560 G01 X0 F0.03；N570 M09；關閉冷卻液。N580 G00 X50；N585 Z0；N590 M05；N600 M30；

    零件及仿真圖形

    

    加工程序

    O0006；切削螺紋子程序N10 G92 U-4.8 W25 F3;N20 U-5.4;N30 U-5.8;N40 U-5.96;N50 M99;