控制系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心，可以與伺服、變頻器等多種傳動(dòng)產(chǎn)品接口，控制各種數(shù)控機(jī)床，而且整個(gè)機(jī)床程序?qū)τ脩糸_(kāi)放，用戶可以自由編制機(jī)床程序，使產(chǎn)品更加具有廠家特色。 一旦數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障，整個(gè)數(shù)控機(jī)床就會(huì)癱瘓，因此對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的故障檢查及維修顯得尤為重要。
一、數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)故障診斷技術(shù)
1.常規(guī)檢查
（1）外觀檢查
數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障后，首先進(jìn)行外觀檢查，看一看有哪些明顯的故障，檢查是否有的元器件出了問(wèn)題，在整體檢查中注意空氣開(kāi)關(guān)、斷路器、熱繼電器是否跳閘，各熔斷器是否熔斷，各印刷電路板是否有元器件破損、斷裂、過(guò)熱。 連接線是否斷線，插接件是否脫落。 還要檢查開(kāi)關(guān)的位置、電位器的設(shè)定、短路棒的旋轉(zhuǎn)是否與原來(lái)相同。 并且注意觀察機(jī)床在故障出現(xiàn)時(shí)，是否有噪音、振動(dòng)、焦糊味、異常發(fā)熱現(xiàn)象，冷卻風(fēng)扇是否正常旋轉(zhuǎn)。 對(duì)于故障發(fā)生時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)象，有什么異常，操作人員正在進(jìn)行什么操作，要詳細(xì)詢問(wèn)，這對(duì)分析故障的原因是十分有利的。
（2）接線檢查
針對(duì)故障有關(guān)部分， 用一些儀表或工具來(lái)檢查接線、電線、電纜是否斷裂，電阻值是否增大等。
連接端及接插件的檢查針對(duì)故障有關(guān)部分，檢查它相關(guān)的接線端子、單元接插件。 這些部件容易松動(dòng)、發(fā)熱、氧化，造成斷線或接觸不良。
（3）對(duì)在惡劣環(huán)境下工作的元器件檢查
對(duì)于容易受熱、受振動(dòng)、粘灰塵或油污處，容易使器件出現(xiàn)老化或失效。 對(duì)于這些地方要認(rèn)真檢查，特別是通風(fēng)機(jī)要及時(shí)進(jìn)行清掃、清洗。
（4）易損部位的元器件檢查
元器件易損部件應(yīng)按規(guī)定，定期檢查&直流伺服電機(jī)電樞的電刷、整流子，測(cè)速發(fā)電機(jī)電刷、整流子都是易磨損而且容易出現(xiàn)各種問(wèn)題的部位。
（5）電源電壓檢查
首先要查看電源電壓是否正常，這是數(shù)控機(jī)床正常工作的重要條件，只要電壓不正常，必然造成機(jī)床故障，一定不要讓事故擴(kuò)大，保證局部可靠地進(jìn)行電源檢查。 先不帶負(fù)載，單獨(dú)測(cè)量供電電壓然后再擴(kuò)大測(cè)量范圍。 大多數(shù)情況電源故障是由負(fù)載引起的。注意熔斷器更換時(shí)要選擇合適的規(guī)格、型號(hào)。在更換新的熔絲之前要消除負(fù)載引起過(guò)流的因素。檢查電源時(shí)一方面檢查電源的供電線路，也要檢查由它供電的無(wú)源部分是否得到了正確的電壓。
2.顯示與指示燈分析法
CRT顯示提供給我們的故障信息非常重要， 自診斷系統(tǒng)為我們提供了報(bào)警號(hào)及文字顯示。 維修時(shí)一定要詳細(xì)分析這些計(jì)算機(jī)給出的可靠的信息。 面板上或數(shù)控系統(tǒng)上的指示鄧也提供了一些故障信息，也可以幫維修人員很快地找到故障點(diǎn)。 作為維修人員一定要熟悉報(bào)警表、報(bào)警內(nèi)容。
3.系統(tǒng)分析法
此方法要點(diǎn)是要清楚整個(gè)系統(tǒng)的框圖。 不論某一個(gè)單元內(nèi)部是什么工作原理，先把整個(gè)框圖分析清楚。 每一個(gè)單元的輸入、輸出信號(hào)是什么’ 測(cè)試這個(gè)單元的輸入、輸出信號(hào)是否正常。 模擬輸入信號(hào)時(shí)，要注意原輸入信號(hào)的性質(zhì)、大小、不同運(yùn)行狀態(tài)下的信號(hào)狀態(tài)，以及作用。 如果輸出信號(hào)不正確則可以肯定問(wèn)題就在此單元。 確定是某個(gè)單元后，就要對(duì)該單元工作原理分析清楚，必要時(shí)，可以測(cè)繪出這個(gè)局部的電氣原理圖，詳細(xì)地分析各單元的輸入輸出關(guān)系。 觀察、分析輸入信號(hào)是非常重要的，一定要仔細(xì)分析造成輸入信號(hào)錯(cuò)誤的原因。
4.信號(hào)追蹤法
追蹤同故障相關(guān)聯(lián)的信號(hào)可能找到故障單元。 按控制系統(tǒng)方框圖從前往后或從后向前檢查有關(guān)的信號(hào)有無(wú)、 性質(zhì)、大小以及不同的運(yùn)行方式的狀態(tài)，與正常狀態(tài)比較，看有什么差異或者是否符合邏輯。 如果線路由各元件串聯(lián)組成，相對(duì)應(yīng)的所有元件、連接線都要仔細(xì)檢查。 對(duì)于較長(zhǎng)的串聯(lián)電路，將其分成兩部分，從中間開(kāi)始向兩個(gè)方向追蹤，找到有問(wèn)題的元件為止。 兩個(gè)相同的線路，可以作部分的交換試驗(yàn)。
(1)硬接線系統(tǒng)信號(hào)追蹤法硬接線系統(tǒng)具有可見(jiàn)的接線、接線端子、測(cè)試點(diǎn)。 故障狀態(tài)可以用試電筆、萬(wàn)用表、示波器等測(cè)試工具測(cè)量電壓、電流的大小、性質(zhì)、變化狀態(tài)，電路的短路、斷路、電阻值的變化等，從而判斷出故障的原因。
(2)系統(tǒng)狀態(tài)顯示法
NC、PLC程序是應(yīng)用軟件，有些機(jī)床面板、編程器可以顯示其輸入、輸出及中間環(huán)節(jié)標(biāo)志位等狀態(tài)，用于判斷故障的位置。 NC和PLC功能強(qiáng)而且很復(fù)雜，因此要求維修人員熟悉具體機(jī)型控制原理，PLC使用的編程語(yǔ)言。 例如，PLC程序中有觸發(fā)器支持，有的置位信號(hào)維持時(shí)間不長(zhǎng)，有些環(huán)節(jié)動(dòng)作時(shí)間很短，一定要仔細(xì)觀察。
(3)硬接線的強(qiáng)制
在追蹤中可以在信號(hào)線上加上正常情況的信號(hào)來(lái)測(cè)試，要注意許多連鎖環(huán)節(jié)。 把涉及到的前級(jí)線斷開(kāi)，避免所加的電源對(duì)前級(jí)造成損害，所加信號(hào)是什么類型，是直流信號(hào)還是脈沖，是恒流源還是恒壓源提供的。
(4)NC、PLC控制變量的強(qiáng)制
PLC可以強(qiáng)制輸入“1”信號(hào)，雖然程序中這一位不可能為“1”這種強(qiáng)制可以得到瞬間效果。 如果想對(duì)標(biāo)志值或輸出長(zhǎng)期強(qiáng)制，最好的方法是在程序中清除它的定義程序段或使該程序雖有，而不被執(zhí)行。 在診斷出故障單元后，也可利用系統(tǒng)分析法和信號(hào)追蹤法把故障范圍縮小到單元內(nèi)部某一個(gè)部件，某一個(gè)芯片、某一個(gè)元件，也可以用各種檢測(cè)儀器對(duì)某一插件板的故障定位。
5.專家系統(tǒng)
專家系統(tǒng)是通過(guò)數(shù)控機(jī)床知識(shí)的表達(dá)和知識(shí)的獲取，在計(jì)算機(jī)上根據(jù)相應(yīng)的算法和規(guī)則進(jìn)行編程。 若是完備性的知識(shí)表達(dá)方法，功能是中等價(jià)的，不過(guò)對(duì)同一個(gè)問(wèn)題，采用不同的表達(dá)方法，其求解的難易程度是不同的，若表達(dá)方法選擇得當(dāng)，就會(huì)使問(wèn)題易于求解，因此選用適當(dāng)?shù)谋磉_(dá)方法對(duì)問(wèn)題求解’即知識(shí)獲取(至關(guān)重要。專家診斷系統(tǒng)的推理策略為向后推理、廣度優(yōu)先搜索、并行搜索’用與(或樹(shù)圖表示)、屬于啟發(fā)式搜索、算法推理和確定型推理。
6. 特性跟蹤
它是一種直接對(duì)機(jī)床控制系統(tǒng)的特性參數(shù)進(jìn)行跟蹤識(shí)別，一般發(fā)生故障的機(jī)床控制系統(tǒng)通常在可接收的范圍內(nèi)顯示出穩(wěn)定的特性和參數(shù)。 若機(jī)床控制系統(tǒng)正常工作時(shí)有一個(gè)特定的范圍值，則機(jī)床的控制系統(tǒng)開(kāi)路或短路時(shí)也有一個(gè)固定的數(shù)值， 當(dāng)讀取數(shù)值與所期望的特性值有某種偏差時(shí)，即可認(rèn)為機(jī)床控制系統(tǒng)有故障。 在許多情況下，由于精密機(jī)床的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的復(fù)雜性和各個(gè)取樣點(diǎn)的影響，為此，檢測(cè)機(jī)床的狀態(tài)需要非常完善的邏輯推理系統(tǒng)。
二、控制系統(tǒng)中易發(fā)生故障部分的維修
1.伺服系統(tǒng)中PWM電路維修數(shù)控機(jī)床的直流伺服系統(tǒng)都離不開(kāi)PWM電路。
PWM電路.脈寬調(diào)制直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路*由功率整流器、控制部分和PWM變換器三部分組成，如圖1所示。
控制部分包括&速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器、固定頻率振蕩器以及三角波發(fā)生器、脈沖寬度調(diào)制器、基極驅(qū)動(dòng)電路。
晶體管可逆功率放大器是其中容易出現(xiàn)故障的部分，其電路原理圖如圖2所示。
2. 無(wú)報(bào)警的故障檢修
數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)中都有故障自診斷功能，一般情況下發(fā)生故障時(shí)都有報(bào)警信息出現(xiàn)，根據(jù)說(shuō)明書(shū)中的故障處理方法檢查，大多數(shù)的故障都能找到解決方法。然而在實(shí)際使用中也有些故障既無(wú)報(bào)警，現(xiàn)象也不是很明顯，對(duì)這種情況，處理起來(lái)就不象有據(jù)可查的那樣簡(jiǎn)單了。對(duì)這類故障必須根據(jù)具體情況，仔細(xì)檢查，從現(xiàn)象的微小之處進(jìn)行分析，找出它的真正原因。
要查清這類故障的原因首先必須從縱橫交錯(cuò)的各種表面現(xiàn)象中找出它的真實(shí)情況，再?gòu)拇_認(rèn)的故障現(xiàn)象中找出發(fā)生的原因。全面地分析一個(gè)故障現(xiàn)象是決定判斷是否正確的重要因素。在查找故障原因前，首先必須了解以下情況：
故障是在正常工作中出現(xiàn)還是剛開(kāi)機(jī)就出現(xiàn)的，
出現(xiàn)的次數(shù)，是第一次還是已多次發(fā)生，
確認(rèn)機(jī)床的加工程序不會(huì)有錯(cuò)，
其他人員有否對(duì)該機(jī)床進(jìn)行了修理或調(diào)整，
請(qǐng)修時(shí)的故障現(xiàn)象與現(xiàn)場(chǎng)的情況是否有差別。
例如:加工中心主軸定向不準(zhǔn)或錯(cuò)位的故障，發(fā)生時(shí)并沒(méi)有報(bào)警。 檢修該故障前須明確加工中心主軸的定向通常采用三種方式，磁傳感器，編碼器和機(jī)械定向。使用磁傳感器和編碼器時(shí)，除了通過(guò)調(diào)整元件的位置外，還可以通過(guò)對(duì)機(jī)床控制器參數(shù)調(diào)整。發(fā)生定向錯(cuò)誤時(shí)大都無(wú)報(bào)警，只能在換刀過(guò)程中發(fā)生中斷時(shí)才會(huì)被發(fā)現(xiàn)。發(fā)生主軸定向方面的故障應(yīng)根據(jù)機(jī)床的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析處理，先檢查電氣部分，如確認(rèn)正常后再考慮機(jī)械部分。
三 結(jié)語(yǔ)
作為數(shù)控機(jī)床的核心，數(shù)控系統(tǒng)能否正常運(yùn)行直接關(guān)系到機(jī)床的運(yùn)行狀況。本文探討了幾種數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)故障診斷技術(shù)，并從數(shù)控系統(tǒng)主要部件的內(nèi)部電路工作原理出發(fā)，研究了伺服系統(tǒng)的PWM電路檢修程序。在實(shí)際工作中，針對(duì)控制系統(tǒng)的不同故障，需要采用不同的診斷和檢修技術(shù)，本文是一個(gè)較好的總結(jié)。
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