数控机床NC系统故障:
1、硬件故障

有时由于NC系统出现硬件的损坏,使机床停机。对于这类故障的诊断,首先必须了解该数控系统的工作原理及各线路板的功能,然后根据故障现象进行分析,在有条件的情况下利用交换法准确定位故障点。
例一、一台采用德国西门子SINUMERIKSYSTEM3的数控机床,其PLC采用S5─130W/B,一次发生故障,通过NC系统PC功能输入的R参数,在加工中不起作用,不能更改加工程序中R参数的数值。通过对NC系统工作原理及故障现象的分析,我们认为PLC的主板有问题,与另一台机床的主板对换后,进一步确定为PLC主板的问题。经专业厂家维修,故障被排除。
例二、另一台机床也是采用SINUMERIKSYSTEM3数控系统,其加工程序程序号输入不进去,自动加工无法进行。经确认为NC系统存储器板出现问题,维修后,故障消除。
例三、一台采用德国HEIDENHAIN公司TNC155的数控铣床,一次发生故障,工作时系统经常死机,停电时经常丢失机床参数和程序。经检查发现NC系统主板弯曲变形,经校直固定后,系统恢复正常,再也没有出现类似故障。
2、软故障
数控机床有些故障是由于NC系统机床参数引起的,有时因设置不当,有时因意外使参数发生变化或混乱,这类故障只要调整好参数,就会自然消失。还有些故障由于偶然原因使NC系统处于死循环状态,这类故障有时必须采取强行启动的方法恢复系统的使用。
例一、一台采用日本发那科公司FANUC-OT系统的数控车床,每次开机都发生死机现象,任何正常操作都不起作用。后采取强制复位的方法,将系统内存全部清除后,系统恢复正常,重新输入机床参数后,机床正常使用。这个故障就是由于机床参数混乱造成的。
例二、一台专用数控铣床,NC系统采用西门子的SINUMERIKSYSTEM3,在批量加工中NC系统显示2号报警“LIMITSWITCH”,这种故障是因为Y轴行程超出软件设定的极限值,检查程序数值并无变化,经仔细观察故障现象,当出现故障时,CRT上显示的Y轴坐标确定达到软件极限,仔细研究发现是补偿值输入变大引起的,适当调整软件限位设置后,故障被排除。这个故障就是软件限位设置不当造成的。
例三、一台采用西门子SINUMERIK810的数控机床,一次出现问题,每次开机系统都进入AUTOMATIC状态,不能进行任何操作,系统出现死机状态。经强制启动后,系统恢复正常工作。这个故障就是因操作人员操作失误或其它原因使NC系统处于死循环状态。
3、因其它原因引起的NC系统故障有时因供电电源出现问题或缓冲电池失效也会引起系统故障。
例一、一台采用德国西门子SINUMERIKSYSTEM3的数控机床,一次出现故障,NC系统加上电后,CRT不显示,检查发现NC系统上“COUPLINGMODULE”板上左边的发光二极管闪亮,指示故障。对PLC进行热启动后,系统正常工作。但过几天后,这个故障又出现了,经对发光二极管闪动频率的分析,确定为电池故障,更换电池后,故障消除。

例二、一台采用西门子SINUMERIK810的数控机床,有时在自动加工过程中,系统突然掉电,测量其24V直流供电电源,发现只有22V左右,电网电压向下波动时,引起这个电压降低,导致NC系统采取保护措施,自动断电。经确认为整流变压器匝间短路,造成容量不够。更换新的整流变压器后,故障排除。
例三、另一台也是采用西门子SINUMIK810的数控机床,出现这样的故障,当系统加上电源后,系统开始自检,当自检完毕进入基本画面时,系统掉电。经分析和检查,发现X轴抱闸线圈对地短路。系统自检后,伺服条件准备好,抱闸通电释放。抱闸线圈采用24V电源供电,由于线圈对地短路,致使24V电压瞬间下降,NC系统采取保护措施自动断电。
为了数控转塔冲床实验和故障数据采集工作的顺利进行,有必要明确数控转塔冲床故障的定义,并制定故障的计入原则:(1)数控冲床故障根据数控转塔冲床故障的定义,数控转塔冲床整机及其零部件、元器件在规定的条件下和规定的时间内,丧失规定功能的事件称为数控冲床故障
(2)关联性故障与非关联性故障关联性故障是指由机床本身条件引起的,在现场使用时出现的故障;非关联性故障与此相反,是已经证实是未按规定的要求使用而引起的,或已经证实的某项将不再采用的设计所引起的故障,是指非产品本身条件引起的故障
(3)数控冲床故障的计入原则本次对数控转塔冲床进行考核时,仅计入关联性故障,对某些非关联性故障也进行了记录,但仅用以指导后续的分析和判断
1)必须经更换元器件、零部件或附属设备才能排除的故障,如液压阀损坏,计为一次关联性故障
2)有寿命期要求的损耗件在其寿命期以内发生的故障,如液压系统密封圈在寿命期内的损坏,计为一次关联性故障
3)需要对电缆、接插件、印刷电路板等进行修整,以消除断路、短路和接触不良,方可排除的故障,如脚踏开关线断,计为一次关联性故障
4)冲床偶然出现失常或停运现象,但再次起动就能恢复正常工作,这种偶然事件如在72小时内累计达三次应计为一次关联性故障;不足三次则可作为非关联性故障处理
5)修复后累计工作不足24小时的,发生同一关联性故障,只计入一次

由于数控转塔冲床结构复杂,价格昂贵,而且只有在工作现场采集的数据才能反映产品在实际使用环境和维护条件下的情况,比之在实验室的模拟仿真更能表现出产品的实际可靠性水平
我们对该系列冲床用户的12台数控转塔冲床进行了定时截尾实验,现场采集了一批故障数据,保证了数据的真实性、完整性、时效性和可追溯性
本文所选定的数控冲床都是在出厂前通过功能测试、空转试验与精度检验之后,符合条件,具有出场合格证的产品
在数控转塔冲床故障数据采集的过程中,主要完成了以下工作:(1)根据厂家实际情况和课题研究的需要,确定研究对象,明确数据收集的内容和目的,制定数据采集标准和实验方案;(2)故障数据的采集具体由当班的工作人员完成,故障发生后,工作人员马上报修,并跟踪记录,详细记录下故障时间、故障现象等:(3)研究人员定期到工厂,汇总整理故障数据表格,并指导工作人员,以保证数据采集工作的顺利进行


