《典型数控装置的维修技术》系列专题讲1

1、第一篇  日本FANUC公司数控装置 第二章 有关维护的一般概念 第一节 系统的可靠性 第二节 数控机床的利用率 第三节 CNC系统的使用检查 第四节 加强数控系统日常维护工作 第一节 系统的可靠性     衡量系统可靠性的二个基本参数是故障频次和相关运行时间。因此，通常用“平均无故障工作时间（MTBFMean Time Between Failures）”和“平均故障率（AFRAverage Failure Rate）”来作为衡量的标准。所谓平均无故障工作时间，是指系统在可修复的相邻两次故障间能正常工作的时间的平均值。我国“机床数字控制系统通用技术条件

2、”规定：数控系统产品可靠性验证用“平均无故障工作时间”作为衡量的指标，具体数值应在产品标准中给出，但数控系统的最低可接受的MTBF不低于3000小时。有关资料显示，世界上有些 CNC系统的MTBF已可达22000小时。     而FANUC公司的CNC系统，采用平均月故障率作为可靠性的主要指标。详见表2.l2。 表2.1-2 FANUC公司CNC系统平均故障率产品年代平均故障率（次/月）平均无故障率时间（月）70年代末 80年代中80年代末90年代初0.1 0.030.020.0110 3350100 第二节 数控机床的利用率    

3、 数控机床的利用率低是我国机械加工行业的一个大问题，经常可以发现许多数控机床被闲置，开动率很低。为了提高数控机床的利用率，应该合理安排加工工序，充分做好准备工作，尽量减少数控机床的空等时间（如等待刀具、工装夹具及加工程序等），凡是能在数控机床上加工的，都应当在其上加工，使数控机床的开动率能达到6070。     此外，还应加强对有关技术人员的培训。CNC系统具有技术密集和知识密集的特点，在一开始使用数控机床时，多是由于操作技术不熟练而发生机床故障。例如，某厂进了一台加工中心机床，在使用的第一年中共发生了16次停机较长的故障，究其原因，其中有7次故障是由于操作、保养

4、不当引起的；3次是电源、机床电气部分的故障；2次是机床调整不当引起的；1次是CNC系统显示出错。由此可见，因操作、保养、调整不当引起的故障占总故障次数的56.3，而CNC系统的故障只占25。因此，有必要对有关人员，这包括数控机床维修人员、加工零件编程人员、工艺编制人员以及生产调度、定额制定、生产准备、管理人员进行各种各样的技术培训。对一般人员只要普及数控技术知识、了解数控机床特点、利用数控机床加工过程的要领即可。而对数控系统操作人员、维护人员及编程人员则要进行专业技术培训。这既可以在厂内现场培训，也可以到各个有关数控技术培训中心进行培训。要求这类专业人员具备熟练的操作技巧和快速理解加工程序的能

5、力，能对机床加工中出现的各种情况进行综合判断，分析影响加工质量的因素并提出处理的对策；具备及时判断小故障的起因及排除故障的能力；还应具有较强的责任心和良好的职业道德。     当然，为了保证数控系统的开动率，还应加强数控系统的维护工作，这包括两个方面的内容，一是日常维护，即预防性维修；二是一旦发生故障，应及时修理，尽量缩短修理时间，尽快使数控系统投入使用。 第三节 CNC系统的使用检查     为了避免数控系统发生一些不必要的故障，操作人员在操作、使用数控系统以前，应该详细阅读有关操作说明书，详细了解所用数控系统的性能，熟练地掌握数控

6、系统和机床操作面板上各个开关的作用以及注意事项。一般说来，数控系统在通电前后应进行下述两项检查。 一、数控系统通电以前的检查     为了能使数控系统正常工作，当数控机床第一次安装调试或在机床搬运后第一次通电运行之前，建议按下述顺序对数控系统作一检查：     确认交流电源的规格（包括电源电压、频率及容量）是否符合CNC装置规定的要求；认真检查CNC装置与外界之间的全部连接电缆是否按随机提供的连接手册的要求，正确而可靠地连接；检查CNC装置内的各个印刷线路板是否紧固，各个插头有无松动；确认CNC装置内的各个印刷线路板上的硬件设定是否符

7、合要求。这些硬件设定，包括各种短路棒和可调电位器。这些硬件设定在七、八十年代FANUC公司生产的数控系统中是很常见的。一般来说,机床生产厂在整台数控机床出厂前，都已完成短路棒设定和电位器的调整，但为了安全起见，用户还是需要确认一次。特别是在机床经搬迁之后的第一次通电，则更是需要根据机床生产厂提供的资料一一予以确认。但要注意一点，凡是FANUC公司数控系统在出厂时对某些电位器已用红漆点封，一定不要自行调整，因为FANUC公司已用仪器对它们进行过仔细调整。     只有经过上述检查，数控系统才能投入通电运行。 二、数控系统通电后的检查   

8、0; 数控系统通电之后，还需要对它们作进一步的检查，以下几点是必须要确认的。这对第一次通电运行的数控系统尤为必要。     首先确认数控系统相中各个风扇是否运转正常；确认各个印刷线路板或模块上的直流电源是否正常，各种电压是否都在允许波动的范围之内；确认数控系统的各种参数，包括系统参数、PLC参数、伺服的数字设定等应符合随机所带的说明书上的要求；当数控系统与机床一起联机通电时，应在接通电源的同时，作好按压急停开关的准备，以便出现紧急情况时随时切断电源。通过联机通电，确认各种电缆的连接是否正确。尤其是当伺服电机的速度反馈信号线接反时，将会出现机床“飞车”现象，这时必须

9、立即切断电源，以免造成对人身和设备的危害；用手动进给以低速移动各个轴，观察机床移动方向的显示是否正确。然后让各轴碰到各个方向的超程开关，用以检查起程限位是否有效，数控系统是否在超程时发出报警；进行几次机床返回基准点的操作。这是为了检查数控机床是否具有返回基准点的功能，以及每次返回基准点的位置是否完全一致；数控系统的功能测试。按照数控系统的使用说明书，用手动或编制程序的方法来检查该数控系统应具备的功能。如定位，直线插补，圆弧插补，螺旋线插补，自动加减速，M、S、T辅助机能，刀径补偿，刀长补偿，螺距误差补偿，间隙补偿，固定循环，镜像功能，以及用户宏程序等主要功能。 第四节 加强数控系统日常维护工作

10、     数控系统经过一段较长时间的使用，电子元器件性能要老化甚至损坏，有些机械部件如纸带阅读机更是如此，为了尽量地延长元器件的寿命和零部件的磨损周期，防止各种故障，特别是恶性事故的发生，就必须对数控系统进行日常的维护工作。具体的日常维护保养的要求，在有关数控系统的使用、维修说明书中都有明确的规定。概括起来，要注意以下几个方面：   （l）制订数控系统的日常维护的规章制度     根据各种部件的特点，确定各自保养条例。如明文规定哪些地方需要天天清理（如CNC系统的输入/输出单元光电阅读机清洁，检查机械结构部分是否润滑良好等）

11、，哪些部件要定期检查或更换（如直流伺服电机电刷和换向器应每月一次检查）。   （2）应尽量少开数控柜和强电柜的门     因为在机加工车间的空气中一般都含有油雾、灰尘甚至金属粉末、一旦它们落在数控系统内的印刷线路板或电器件上，容易引起元器件间绝缘电阻下降，甚至导致元器件及印刷线路板的损坏。有的用户在夏天为了使数控系统能超负荷长期工作，采取打开数控柜的门来散热，这是一种绝不可取的方法，最终导致数控系统的加速损坏。正确的方法是降低数控系统的外部环境温度。因此。应该有一种严格的规定，除非进行必要的调整和维修，否则不允许随时开启柜门，更不允许在使用时敞开柜门。

12、  （3）定时清扫数控柜的散热通风系统     应每天检查数控系统柜上各个冷却风扇工作是否正常。应视工作环境状况，每半年或每季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象。如果过滤网上灰尘积聚过多，需及时清理，否则将会引起数控系统柜内温度过高（一般不允许超过55），造成过热报警或数控系统工作不可靠。   （4）数控系统的输入/输出设备的定期维护     FANUC公司80年代的产品，绝大部分都带有光电式纸带阅读机，如果读带部分被污染，将导致读入信息出错。为此，应做到以下几点：每天必须对光电阅读机的表面（包括发光体和受光体），

13、纸带压板以及纸带通道用蘸有酒精的纱布进行擦拭；每周定时擦拭纸带阅读机的主动轮滚轴、压紧滚轴以及导向滚轴等运动部件；每半年对导向滚轴、张紧臂滚轴等加注润滑油一次；在使用纸带阅读机时，一旦使用完毕，就应将装有纸带的阅读机的小门关上防止尘土落入。   （5）定期检查和更换直流电机电刷     80年代生产的数控机床，大多使用直流伺服系统，电机电刷的过度磨损将会影响电机的性能，甚至造成电机损坏。为此，应对电机电刷进行定期检查和更换，检查周期随机床使用频繁度而定，一般为每半年或一年定期检查一次。   （6）经常监视数控系统用的电网电压  

14、60;  FANUC公司生产的数控系统，允许电网电压在额定值的10到15的范围内波动。如果超出此范围，就会造成系统不能正常工作，甚至会引起数控系统内部电子部件损坏。   （7）定期更换存储器用电池     FANUC公司所生产的数控系统内的存储器有二种：不需电池保持的磁泡存储器；需要用电池保持的CMOS RAM器件，为了在数控系统不通电期间能保持存储的内容，内部设有可充电电池维持电路。在数控系统通电时，由5V电源经一个二极管向CMOS RAM供电，并对可充电电池进行充电；当数控系统切断电源时，则改为由电池供电来维持CMOS RAM内的信息。在一

15、般情况下，即使电池尚未失效，也应每年更换一次电池，以便确保系统能正常地工作。另外，一定要注意的是，电池的更换应在数控系统供电状态下进行。   （8）数控系统长期不用时的维护     为提高数控系统的利用率和减少数控系统的故障，数控机床应满负荷使用，而不要长期闲置不用。由于某种原因，造成数控系统长期闲置不用时，为了避免数控系统损坏，需注意以下二点：要经常给数控系统通电，特别是在环境湿度较大的梅雨季节更应如此。在机床锁住不动的情况下（即伺服电机不转），让数控系统空运行。利用电器元件本身的发热来驱散数控系统内的潮气，保证电子器件性能稳定可靠。实践证明，在空气湿

16、度较大的地区，经常通电是降低故障率的一个有效措施；。数控机床采用直流进给伺服驱动和直流主轴伺服驱动时，应将电刷从直流电机中取出，以免由于化学腐蚀作用，使换向器表面腐蚀，造成换向性能变坏，甚至使整台电机损坏。   （9）备板的维护     印刷线路板长期不用容易出故障，因此，对所购的备板应定期装到数控系统中通电运行一段时间，以防损坏。   （10）做好维修前的准备工作     为了能及时排除故障，应在平时做好维修前的充分准备。主要有三个方面：技术准备。维修人员应在平时充分了解系统的性能，为此，应熟读有关系统的操作说明书和维修说明书，掌握了解数控系统的框图、结构布置以及印刷线路板上可供检测的测试点上正常的电平值或波形。维修人员应妥善保存好效控系统现场调试之后的系统参数文件和PLC参数文件，它们可以是参数表或参数纸带。另外，随机提供的PLC用户程序、报警文件、用户宏程序参数和刀具文件参数以及典型的零件程序、数控系统功能测试纸带等都与机床的性能和使用有关，都应妥善保存；工具准备。维修工具只需准备一些常用的仪器设备即可，如交