第2章 数控系统的故障诊断及维护

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1、2.1数控系统的特点CNC装置是数控系统的核心。数控机床是由软件(存储的程序)来实现数字控制的。数控系统的特殊性主要由它的核心装置——CNC装置来体现的。而CNC装置结构包括了软件结构与硬件结构。如图2-１清楚地给出了作为数控系统核心——CNC装置的一般结构情况。其中，纸带阅读机往往被磁盘驱动器与计算机通讯接口所替代。CNC装置具有如下几个重要特点：１．数控装置具有丰富的系统控制功能。如：刀具寿命管理、极坐标插补、圆弧插补、多边形加工、简易同步控制、Ｃ轴控制、串行和模拟主轴控制、主轴刚性攻丝、多主轴控制功能、主轴同步控制功能、PＬＣ图形显示、PＬＣ梯形图

2、编辑功能(需要编程卡)等。２．具有软件结构与硬件结构。３．工作与传递的信号为电脉冲。４．具有自诊断功能。第2章数控系统的故障诊断及维护第2章数控系统的故障诊断及维护图2-1一般CNC装置的结构第2章数控系统的故障诊断及维护２.２数控系统的自诊断1．启动诊断启动诊断指数控系统从通电开始，到进入正常运行状态阶段所进行的诊断。诊断目的为确认数控系统各硬件模块是否可以正常工作。例1：一台TOSNUC-600系统通电后，监视器上显示诊断内容。如果诊断显示锁定在某行不继续向下显示时，表明该行内容通不过。图2-4的自诊断内容是：图2-4启动诊断显示第2章数控系统的故障

3、诊断及维护2．在线诊断在线诊断指数控系统在正堂工作情况下，通过系统内部的诊断程序和相应的硬件环境，对系统运行的正确性的检查。3．离线诊断离线诊断是由经过专门训练的人员进行的诊断，目的在于查明原因，精确确定故障部位。力求把故障定位在尽可能小的范围内。例如缩小到某个模块，某个印刷线路板或板上的某部分电路，甚至某个芯片或器件。2.3数控系统的主要故障2.3.1数控系统的软件故障诊断1．软件配置下面以西门子系统为例说明系统软件的配置。总的来说系统软件包括三部分。(1)Ⅰ：数控系统的生产厂家研制的启动芯片、基本系统程序、加工循环、测量循环等。出于安全和保密的需要，

4、这些程序在出厂前被预先写入EPROM。用户可以使用这部分内容，但不能修改它。第2章数控系统的故障诊断及维护(2)Ⅱ：由机床厂家编制的针对具体机床所用的NC机床数据、PLC机床程序、PLC机床数据、PLC报警文本。这部分软件是由机床厂家在出厂前分别写入到RAM或EPROM，并提供有技术资料加以说明。由于存储于RAM中的数据由电池进行保持，所以要做好备份。(3)Ⅲ：由机床用户编制的加工主程序、加工子程序、刀具补偿参数、零点偏置参数、R参数等组成。这部分软件或参数被存储于RAM中。这部分软件或参数是与具体的加工密切相关的。因此，它们的设置、更改是机床正常完成加

5、工所必备的。第2章数控系统的故障诊断及维护2．数控系统的软件故障现象及其成因（见书上表2.-3）3．数控系统的软件故障的排除对于软件丢失或参数变化造成的运行异常、程序中断、停机故障，可采取对数据程序更改或清除重新再输入来恢复系统的正常工作。对于程序运行或数据处理中发生中断而造成的停机故障，可采用硬件复位或关掉数控机床总电源开关，然后再重新开机的方法排除故障。NC复位、PLC复位能使后继操作重新开始，而不会破坏有关软件和正常处理的结果，以消除报警。亦可采用清除法，但对NC、PLC采用清除法时，可能会使数据全部丢失，应注意保护不想清除的数据。开关系统电源是清

6、除软件故障的常用方法，但在出现故障报警或开关机之前一定要将报警的内容记录下来，以便排除故障。4．零件加工程序带来的故障零件加工程序在运行中可能带来的故障主要有：程序的语法错误报警和逻辑错误报警。其主要的语法错误有：第2章数控系统的故障诊断及维护（1）第一个代码不是N代码；（有些系统有这样的要求）（2）N代码后数值超过CNC系统所规定的范围；（3）N代码后数值为负数；（4）碰到了不认识的功能代码；（5）坐标值代码后的数据超越了机床行程范围；（6）S代码设定的主轴转速越界；（7）F代码设定的进给速度越界；（8）T代码后的刀具号不合法；（9）遇到了CNC系统中

7、没有的G代码，一般数控系统只能实现ISO标准或EIA标准中G代码的一个子集；（10）遇到了CNC系统中没有的M代码，一般数控系统只能实现ISO标准或EIA标准中M代码的一个子集；第2章数控系统的故障诊断及维护其主要的逻辑错误有：（1）在同一个数控加工程序段中先后出现了两个或两个以上同组的G代码。例如同时编入了G41和G42是不允许的；（2）在同一个数控加工程序段中先后出现了两个或两个以上同组的M代码。例如同时编入了M03和M04也是不允许的；（3）在同一个数控加工程序段中先后编入了互相矛盾的零件尺寸代码。（4）违反了CNC系统的设计约定。例如设计时约定一

8、个数控加工程序段中一次最多只能编入三个M代码，但在实际编程时编入了4个甚至更多个