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数控机床典型故障分析
姚 倩
（安徽省淮南技工学校 安徽 淮南 232007）
[摘 要]数控机床是个复杂的系统，一台数控机床既有机械装置、液压系统，又有电气控制部分和软件程序等。组成数控机床的这些部分，由于各种原因，不可避免地会发生不同程度、不同类型的故障，导致数控机床不能正常工作。故障诊断是进行数控维修的第一步，它不仅可以迅速查明故障原因，排除故障，也可以起到预防故障发生与扩大的作用。文章就两个典型的故障实例进行分析。
[关键词]数控机床 故障分析 PMC 换刀 主轴
中图分类号：P426.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）07-0087-02
数控设备是一种自动化程度高，结构较复杂的先进加工设备，是企业的重点、关键设备。要发挥数控设备的高效益，就必须正确的操作和精心的维护，才能保证设备的利用率。故障诊断是进行数控维修的第一步，它不仅可以迅速查明故障原因，排除故障，也可以起到预防故障的发生与扩大。
案例一：
一、故障说明：一台数控机床在进行换刀时，找不到1号刀，经过1号刀位时，刀架不停，刀架一直转，过一段时间后，出现寻不到刀报警。
二、故障分析流程图：
三、资料收集与维修计划制定：
1、电动刀架工作原理：
数控车床使用的回转刀架是最简单的自动换刀装置，有四工位和六工位刀架，回转刀架按其工作原理可分为机械螺母升降转位、十字槽转位等方式，其换刀过程一般为刀架抬起、刀架转位、刀架压紧并定位等几个步骤。回转刀架必须具有良好的强度和刚性，以承受粗加工的切削力。同时还要保证回转刀架在每次转位的重复定位精度。
在JOG 方式下，进行换刀，主要是通过机床控制面板上的手动换刀键来完成的，一般是在手动方式下，按下换刀键，刀位转入下一把刀。刀架在电气控制上，主要包含刀架电机正反转和霍尔传感器两部分，实现刀架正反转的是三相异步电机，通过电机的正反转来完成刀架的转位与锁紧；而刀位传感器一般是由霍尔传感器构成，四工位刀架就有四个霍尔传感器安装在一块圆盘上，但触发霍尔传感器的磁铁只有一个，也就是说，四个刀位信号始终有个为1或为0。
2、电动刀架的PMC链接
下图是电动刀架与PMC 的连接图，包含输入與输出两部分，输入主要是刀位信号，输出是刀架电机的正反转，对应的控制逻辑由PMC 设计完成。
3、查看PMC状态表
FANUC系统提供PMC 状态查询，我们可以按系统面板上的【SYSTEM】-【PMC】-【信号】，搜索X3 查询现有地址的状态。正常状态下的刀架是有一位是低电平，三个为高电平，如果四位相同，那么就表示刀架信号异常，就会产生不能换刀的故障，这时候，就需要用检查发讯盘与线路了。发那科提供的信号状态查询功能，可以很好的进行信号状态的查询，对判断故障原因提供很大的方便。这个功能是需要我们牢固掌握的。
4、调整或更换发讯盘
计划实施：
（1）拆卸与更换发讯盘
（2）拆卸发讯盘盖
（3）调整发讯盘位
刀架障是常见的数控车床故障，原因很多，也有是因为刀架电机正反转不良造成的，所以需要仔细掌握刀架与PMC 的控制过程，发现故障原因。本次故障的维修主要是通过PMC 状态表，查看刀位信号，从而判断故障原因，也可以通过万用表测试相关信号的电平来进行判断。
案例二：
1、故障说明：一台数控车床的主轴采用变频器控制，在进行主轴控制的过程中出现可以反转，不可以正转。
2、故障分析流程图：
3、资料收集与维修计划制定：
（1）、数控机床对变频器控制原理：
FANUC数控系统对模拟主轴的控制，主要包含速度与方向控制，速度控制的来源是由系统根据速度指令转化为0-10V 的电压给变频器进行控制，如在MDI方式下输入M03 S1000，该程序段中的S1000 会通过系统转换为0-10V 的模拟电压，输出给变频器的模拟量控制接口；而主轴旋转的方向，是有PMC 根据指令进行输出正反转继电器吸合来完成的。上例中的M03就是由PMC 进行译码，输出一个信号给继电器，继电器吸合后，闭合变频器上的正转端子，完成主轴正转的控制
（2）变频器的连接原理图
4、计划实施：
（1）查看正转继电器
（1） 查看变频器状态
本类故障的维修主要是在掌握变频器控制的基础上进行故障分析，借助PMC状态表与变频器状态指示来完成。
对于数控的维修，重要的是发现问题。有时诊断过程比较复杂，但一发现问题所在，解决起来就比较简单。对于机床外部故障的诊断应遵从一下两条原则：首先要熟练掌握机床的工作原理和动作顺序；其次，要会利用PMC梯形图，NC系统的状态显示功能或机外编程器监测PMC的运行状态。一般情况下只要遵从以上原则，小心谨慎，常见的数控故障都会及时排除。
参考文献
[1] 李宏胜.朱强，高等教育出版社《FANUC数控系统维护与维修》.
[2] 刘江.卢鹏程，高等教育出版社 《FANUC 数控系统PMC编程》.
[3] 黄文广.邵泽强，高等教育出版社 《FANUC 数控系统连接与调试》.
姚 倩
（安徽省淮南技工学校 安徽 淮南 232007）
[摘 要]数控机床是个复杂的系统，一台数控机床既有机械装置、液压系统，又有电气控制部分和软件程序等。组成数控机床的这些部分，由于各种原因，不可避免地会发生不同程度、不同类型的故障，导致数控机床不能正常工作。故障诊断是进行数控维修的第一步，它不仅可以迅速查明故障原因，排除故障，也可以起到预防故障发生与扩大的作用。文章就两个典型的故障实例进行分析。
[关键词]数控机床 故障分析 PMC 换刀 主轴
中图分类号：P426.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）07-0087-02
数控设备是一种自动化程度高，结构较复杂的先进加工设备，是企业的重点、关键设备。要发挥数控设备的高效益，就必须正确的操作和精心的维护，才能保证设备的利用率。故障诊断是进行数控维修的第一步，它不仅可以迅速查明故障原因，排除故障，也可以起到预防故障的发生与扩大。
案例一：
一、故障说明：一台数控机床在进行换刀时，找不到1号刀，经过1号刀位时，刀架不停，刀架一直转，过一段时间后，出现寻不到刀报警。
二、故障分析流程图：
三、资料收集与维修计划制定：
1、电动刀架工作原理：
数控车床使用的回转刀架是最简单的自动换刀装置，有四工位和六工位刀架，回转刀架按其工作原理可分为机械螺母升降转位、十字槽转位等方式，其换刀过程一般为刀架抬起、刀架转位、刀架压紧并定位等几个步骤。回转刀架必须具有良好的强度和刚性，以承受粗加工的切削力。同时还要保证回转刀架在每次转位的重复定位精度。
在JOG 方式下，进行换刀，主要是通过机床控制面板上的手动换刀键来完成的，一般是在手动方式下，按下换刀键，刀位转入下一把刀。刀架在电气控制上，主要包含刀架电机正反转和霍尔传感器两部分，实现刀架正反转的是三相异步电机，通过电机的正反转来完成刀架的转位与锁紧；而刀位传感器一般是由霍尔传感器构成，四工位刀架就有四个霍尔传感器安装在一块圆盘上，但触发霍尔传感器的磁铁只有一个，也就是说，四个刀位信号始终有个为1或为0。
2、电动刀架的PMC链接
下图是电动刀架与PMC 的连接图，包含输入與输出两部分，输入主要是刀位信号，输出是刀架电机的正反转，对应的控制逻辑由PMC 设计完成。
3、查看PMC状态表
FANUC系统提供PMC 状态查询，我们可以按系统面板上的【SYSTEM】-【PMC】-【信号】，搜索X3 查询现有地址的状态。正常状态下的刀架是有一位是低电平，三个为高电平，如果四位相同，那么就表示刀架信号异常，就会产生不能换刀的故障，这时候，就需要用检查发讯盘与线路了。发那科提供的信号状态查询功能，可以很好的进行信号状态的查询，对判断故障原因提供很大的方便。这个功能是需要我们牢固掌握的。
4、调整或更换发讯盘
计划实施：
（1）拆卸与更换发讯盘
（2）拆卸发讯盘盖
（3）调整发讯盘位
刀架障是常见的数控车床故障，原因很多，也有是因为刀架电机正反转不良造成的，所以需要仔细掌握刀架与PMC 的控制过程，发现故障原因。本次故障的维修主要是通过PMC 状态表，查看刀位信号，从而判断故障原因，也可以通过万用表测试相关信号的电平来进行判断。
案例二：
1、故障说明：一台数控车床的主轴采用变频器控制，在进行主轴控制的过程中出现可以反转，不可以正转。
2、故障分析流程图：
3、资料收集与维修计划制定：
（1）、数控机床对变频器控制原理：
FANUC数控系统对模拟主轴的控制，主要包含速度与方向控制，速度控制的来源是由系统根据速度指令转化为0-10V 的电压给变频器进行控制，如在MDI方式下输入M03 S1000，该程序段中的S1000 会通过系统转换为0-10V 的模拟电压，输出给变频器的模拟量控制接口；而主轴旋转的方向，是有PMC 根据指令进行输出正反转继电器吸合来完成的。上例中的M03就是由PMC 进行译码，输出一个信号给继电器，继电器吸合后，闭合变频器上的正转端子，完成主轴正转的控制
（2）变频器的连接原理图
4、计划实施：
（1）查看正转继电器
（1） 查看变频器状态
本类故障的维修主要是在掌握变频器控制的基础上进行故障分析，借助PMC状态表与变频器状态指示来完成。
对于数控的维修，重要的是发现问题。有时诊断过程比较复杂，但一发现问题所在，解决起来就比较简单。对于机床外部故障的诊断应遵从一下两条原则：首先要熟练掌握机床的工作原理和动作顺序；其次，要会利用PMC梯形图，NC系统的状态显示功能或机外编程器监测PMC的运行状态。一般情况下只要遵从以上原则，小心谨慎，常见的数控故障都会及时排除。
参考文献
[1] 李宏胜.朱强，高等教育出版社《FANUC数控系统维护与维修》.
[2] 刘江.卢鹏程，高等教育出版社 《FANUC 数控系统PMC编程》.
[3] 黄文广.邵泽强，高等教育出版社 《FANUC 数控系统连接与调试》.