数控机床故障诊断和F编程

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系统可靠性的基本概念
　　系统可靠性是指数控系统在规定的条件和规定的时间内完成规定功能的能力，故障是指系统在规定的条件和规定的时间内失去了规定的功能。
　　数控机床是复杂的大系统，它涉及光、机、电、液等很多技术，发生故障是难免的。机械锈蚀、机械磨损、机械失效，电子元器件老化、插件接触不良、电流电压波动、温度变化、干扰、噪声，软件丢失或本身有隐患、灰尘，操作失误等都可导致数控机床出故障。
数控机床故障诊断
一．故障诊断内容
1）动作诊断：监视机床各动作部分，判定动作不良的部位。诊断部位是ATC、APC和机床主轴。
2）状态诊断：当机床电机带动负载时，观察运行状态。
9 F/ L+ v. V9 A& J0 X% l4 e# ]3）点检诊断：定期点检液压元件、气动元件和强电柜。
4）操作诊断：监视操作错误和程序错误。
5）数控系统故障自诊断：
' \- u; B, O1 }$ S7 k) A  p3 j二．CNC系统诊断技术
$ D1 u5 h1 }8 i5 M当前使用的各种CNC系统的诊断方法归纳起来大致可分为三大类。
' Y: x* T  M1 \/ E( a8 ?（1）启动诊断（Star up Diagnostics）
1 G; U" }; H: [1 f　　把CNC系统每次从通电开始到进入正常的运行准备状态为止，系统内部诊断程序自动执行的诊断。诊断的内容为系统中最关键的硬件和系统控制软件，如CPU、存储器、I/O单元等模块以及CRT/MDI单元、纸带阅读机、软盘单元等装置或外部设备。
1 A% ?' Z2 V4 Q5 _8 c（2）在线诊断（On— Line Diagnostics）
　　指通过CNC系统的内装程序，在系统处于正常运行状态时，对CNC系统本身以及与CNC装置相连的各个伺服单元，伺服电机，主轴伺服单元和主轴电机以及外部设备等进行自动诊断、检查。一般来说，包括自诊断功能的状态显示和故障信息显示两部分。
" V9 F* A! x. T0 _- c　　．接口显示：为了区分出故障发生在数控内部，还是发生在PLC或机床侧，有必要了解CNC和PLC或CNC和机床之间的接状态以及CNC内部状态。
# e) n' Q: k2 ]　　．内部状态显示：
! q; M( b- w# }+ K（a）由于外因造成不执行指令的状态显示。
（b）复位状态显示。
  o! R3 h  V! ~$ f（c）TH报警状态显示，即纸带水平和垂直校验，显示出报警时的纸带错误孔的位置。
（d）磁泡存储器异常状态显示。
+ P6 ^! S0 W" d% p# g* A2 m* |# E（e）位置偏差量的显示。
! t: e& J6 j# `. b（f）旋转变压器或感应同步器的频率检测结果显示。
（g）伺服控制信息显示。
（h）存储器内容显示等。
　　故障信息显示的内容一般有上百条，最多可达600条。这许多信息大都以报警号和适当注释的形式出现。一般可分成下述几大类：
) Y" G. p, |6 p1 c& K（a）过热报警类；
1 E  s  S7 a# n& O（b）系统报警类；
（c）存储器报警类；
" T' M" Q( @( ~" z' V6 E. O0 f（d）编程/设定类，这类故障均为操作、编程错误引起的软故障；
（e）伺服类：即与伺服单元和伺服电机有关的故障报警；
$ `- H3 b, l1 w  r' p5 W* b（f）行程开关报警类；
( d9 y0 M, F" Z（g）印刷线路板间的连接故障类。
3 d, ]# L+ O* j, l; R（3）离线诊断（Off—Line Diagnostics）
3 _& u9 U3 @) [& {　　离线诊断的主要目的是故障导通知故障定位，力求把故障定位在尽可能小的范围内。现代CNC系统的离线诊断用软件，一般多已与CNC系统控制软件一起存在CNC系统中，这样维修诊断时更为方便。
（a）通讯诊断：用户只需反CNC系统中专用“通信接口”连接到普通电话线上，而在西门子公司维修中心的专用通信诊断计算机的“数据电话”也连接到电话线路上，然后由计算机向CNC系统发送诊断程序，并将测试数据输回到计算机进行分析关得出结论。
（b）自修复系统：备用模块则系统能自动使故障模块脱机而接通备用模块，从而使系统较快地进入正常工作状态。
' L! _$ h0 d/ p+ h/ H（c）具有AI（人工智能）功能的专家故障诊断系统：
2 O: ?( b- }' b　　①在处理实际问题时，通过具有某个领域的专门知识的专家分析和解释数据并作出决定。
: L% o5 r4 D3 e9 N( J! F7 ]- Z3 @　　②专家系统利用专家推理方法的计算机模型来解决问题，并且得到的结论和专家相同。
, M/ J+ S8 \9 @" x三．伺服系统的诊断方法
0 h4 h1 l# E7 j) ^- X　　采用发光二级管来批示故障可能产生的原因，例如过热报警，过流报警，过压报警，欠压报警，I2t值监控（用于电源电路）等。
5 T7 q2 J* P5 [+ |; e$ t数控机床维修
一．概述
& i6 E/ ]6 p2 o　　数控机床的维修概念，不能单纯局限于数控系统发生故障时，如何排除故障和及时修复，使数控系统尽早投入使用，还应包括正确使用和日常保养等。
/ W; h) Q4 H2 x6 @二．正确操作和使用数控系统的步骤
（1）数控系统通电前的检查
1）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。
2）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规定，正确而可靠地连接。
3）交流输入电源的连接是否符合CNC装置规定的要求。
  M) `. h1 I- Z+ C! W4）确认CNC装置内的各种硬件设定是否符合CNC装置的要求。
3 `0 a+ V# G$ i, B# a　　只有经过上述检查，CNC装置才能投入通电运行。
5 z- W7 s0 j0 h（2）数控系统通电后的检查
1）首先要检查数控装置中各个风扇是否正常运转。
! W8 @' g) u( n  O8 S" }. l/ C2）确认各个印刷线路或模块上的直流电源是否正常，是否在允许的波动范围之内。
3）进一步确认CNC装置的各种参数。
4）当数控装置与机床联机通电时，应在接通电源的同时，作为按压紧急停止按钮的准备，以备出现紧急情况时随时切断电源。
* K& l0 Q  W/ d1 V5 O5）用手动以低速给移动各个轴，观察机床移动方向的显示是否正确。
6）进行几次返回机床基准点的动作，用来检查数控机床是否有返回基准点功能，以及每次返回基准点的位置是否完全一致。
7）CNC装置的功能测试。
' P; W0 ^# q0 T三．CNC系统的日常维护
0 i5 s) v4 w+ k+ x- B( }" a1）制订CNC系统的日常维护的规章制度。
9 n& s4 n' v' F) g9 Q2）应尽量少开数控柜和强电柜的门。
* S. T1 v: b& T7 a# j% L8 M3）定时清理数控装置的散热通风系统。
4）CNC系统的输入/输出装置的定期维护。
5）定期检查和更换直流电机电刷。
6）经常监视CNC装置用的电网电压。
7）存储器用电池的定期更换。
8）CNC系统长期不用时的维护。
9）备用印刷线路板的维护。对于已购置的备用印刷线路板应定期装到CNC装置上通电运行一段时间，以防损坏。
10）做好维修前期的准备工作：
; J6 r) h4 H( y, O: p①技术准备：维修人员应在平时充分了解系统的性能。
) x1 \) q" a3 L' f②工具准备：作为最终用户，维修工具只需准备一些常规的仪器设备，如交流电压表，直流电压表，可能用指针式的也可以是数字式的，测量误差在±2%范围内即可。万用表也是一种常用的仪表。
- B! {+ x# ?- M③备件准备：一旦由于CNC系统的部件或元器件损坏，使系统发生故障。为能及时排除故障，用户应准备一些常用的备件。
四．故障处置
　　一旦CNC系统发生故障，系统操作人员应采取急停措施，停止系统运行，保护好现场。
# Z2 p2 O. o; P! P$ ~8 ~" O（1）故障的表现
! K5 h! _9 h1 a7 \7 y①系统发生故障的工作方式
　　工作方式有：Tape（纸带方式）、MDI（手动数据输入方式）、MEMORY（存储器方式）、EDIT（编辑）、HANDLE（手轮）、JOG（点动）方式。
②MDI/DPL（手动数据输入/显示）。
& ?2 j: ?7 V) b" h& {) g③系统状态显示有时系统发生故障时却没有报警，此时需要通过诊断画面观察系统所处的状态。
④定位误差超差情况。
⑤在CRT上的报警及报警号。
⑥刀具轨迹出现误差时的速度。
（2）故障的频繁程度
①故障发生的时间及频率。
②加工同类工件时，发生故障的概率。
③故障发生的方式，判别是否与进给速度、换刀方式或是与螺纹切削有关。
④出现故障的程序段。
（3）故障的重复性
3 O, e" B' e& B) K$ I* e①将引起故障的程序段重复执行多次进行观察，来考察故障的重复性。
②将该程序段的编程值与系统内的实际数值进行比较，确认两者是否有差异。
, k2 R7 K9 o6 n③本系统以前是否发生过同样故障？
) u; P5 {. q# V5 [* p# `/ o（4）外界状况
  @' ]2 R7 [0 O# T% A- m- T( c' s①环境温度。
②周围的振动源。
  T; g  U# d, o! a1 `) s  O③系统的安装位置检查，出故障时是否受到阳光的直射等。
④切削液、润滑油是否飞溅到了系统柜、系统柜里是否进水，受到水的浸渍（如暖气漏水）等。
6 D0 ~; ]' z1 j5 t* [2 y⑤输入电压调查，输入电源是否有波动、电压值等。
5 M* N. v5 P0 E# l8 T! r. }* `⑥工厂内是否有使用大电流的装置。
⑦近处是否存在干扰源。
⑧附近是否正在修理或调试机床、安装了新机床等。
5 N9 D+ v% ~6 y$ c  j: v⑨重复出现的故障是否与外界因素有关？
（5）有关操作情况
①经过什么操作之后才发生的故障？
②机床的操作方式对吗？
③程序内是否包含有增量指令？
（6）机床情况
①机床调整状况。
②机床在运输过程中是否发生振动？
③所用刀具的刀尖是否正常？
④换刀时是否设置了偏移量？
⑤间隙补偿给的是否恰当？
# b: S2 U8 L* d. {( A0 y⑥机械另件是否随温度变化而变形？
8 b2 L( ?& b; w6 q- k. p1 d! V. w⑦工件测量是否正确？
0 f3 d3 k: `" `* d7 g8 Y+ Y! C（7）运转情况
①在运转过程中是否改变过或调整过运转方式？
5 e/ S8 ]" `/ y0 E+ R" \②机床侧是否处于报警状态？是否已作好运转准备？
, f5 Z5 {' G4 f③机床操作面板上的售率开关是否设定为“0”？
④机床是否处于锁住状态？
⑤系统是否处于急停状态？
8 y9 ?) E% d! F! o3 f! B⑥系统的保险丝是否烧断？
⑦机床操作面板上的方式选择开关设定是否正确？
- b! B! D3 i8 Z! w1 Z（8）机床和系统之间接线情况
: ]. R0 O$ I5 N9 ?5 Y8 c①电缆是否完整无损？
- k  `. V. _4 K6 }②交流电源线和系统内部电线是否分开安装？
  f# u- [/ B8 W③电源线和信号线是否分开走线？
④信号屏蔽线接地是否正确？
- K7 I0 m9 o) ?  ]1 w⑤继电器、电磁铁以及电动机等电磁部件是否装有噪声抑制器？
（9）CNC装置的外观检查
- w/ H9 P& C; a& x①机柜。检查破损情况和是否是在打开柜门的状态下操作。
! p9 B. f" p- \" `②机柜内部。风扇电机工作是否正常？控制部分污染程序。
0 ]. j" @; A/ g" _7 X  `. M③纸带阅读机。纸带阅读机是否有污物？
④电源单元。保险丝是否正常？
⑤电缆。电缆连接器插头是否完全插入、拧紧？
⑥印刷线路板。印刷线路板数量有无缺损？
⑦MDI/CRT单元。
（10）有关穿孔纸带的检查
2 Q% {, D! `3 u2 m+ X' b①纸带阅读机天关是否正常？
②有关纸带操作的设定是否正确？
③纸带是否折、皱和存有污物？
  C' M# T- {  Q* M④纸带的连接处正常否？
⑤纸带上的孔有无破损？
⑥这条纸带是否用过？
⑦使用的是黑色纸带还是其它颜色的纸带？
五．故障检查方法
１．直观法
　　这是一种最基本的方法。维修人员通过对故障发生时的各种光、声、味等异常现象的观察以及认真察看系统的每一处，往往可将故障范围缩小到一个模块或一块印刷线路板。这要求维修人员具有丰富的实际经验，要有多学科的较宽的知识和综合判断的能力。
２．自诊断功能法
　　现代的数控系统虽然尚未达到智能化很高的程度，但已经具备了较强的自诊断功能。能随时监视数控系统的硬件和软件的工作状况。一旦发现异常，立即在CRT上报警信息或用发光二极管批示出故障的大致起因。利用自诊断功能，也能显示出系统与主机之间接口信号的状态，从而判断出故障发生在机械部分还是数控系统部分，并批示出故障的大致部位。这个方法是当前维修时最有效的一种方法。
$ d2 Z) ?% D& s+ v  ?３．功能程序测试法
　　所谓功能程序测试法就是将数控系统的常用功能和特殊功能，如直线定位、圆弧插补、螺纹切削、固定循环、用户宏程序等用手工编程或自动编程方法，编制成一个功能程序测试纸带，通过纸带阅读机送入数控系统中，然后启动数控系统使之进行运行，藉以检查机床执行这些功能的准确性和可靠性，进而判断出故障发生的可能起因。本方法对于长期闲置的数控机床第一次开机时的检查以及机床加工造成废品但又无报警的情况下，一时难以确定是编程错误或是操作错误，还是机床故障时的判断是一较好的方法。
6 _7 p4 \: R: Z: p# e; [7 Q４．交换法
1 o* M: h! @: K+ E　　这是一种简单易行的方法，也是现场判断时最常用的方法之一。所谓交换法就是在分析出故障大致起因的情况下，维修人员可以利用备用的印刷线路板、模板，集成电路芯片或元器件替换有疑点的部分，从而把故障范围缩小到印刷线路板或芯片一级。它实际上也是在验证分析的正确性。
　　在备板交换之前，应仔细检查备板是否完好，并应检查备板的状态应与原板状态完全一致。这包括检查板上的选择开关，短路棒的设定位置以及电位器的位置。在置换CNC装置的存储器板时，往往还需要对系统作存储器的初始化操作（如日本FANUC公司的FS—6系统用的磁泡存储器就需要进行这项工作），重新设定各种数控数据，否则系统仍将不能正常地工作。又如更换FANUC公司的7系统的存储器板之后，需重新输入参数，并对存储器区进行分配操作。缺少了后一步，一旦零件程序输入，将产生60号报警（存储器容量不够）。有的CNC系统在更换了主板之后，带需进行一些特定的操作。如FNUC公司在FS—10系统，必须按一定的操作步骤，先输入9000～9031号选择参数，然后才能输入0000号至8010号的系统参数和PC参数。总之，一定要严格地按照有关系统的操作、维修说明书的要求进行操作。
) y3 U& u1 l1 v3 v- X( _3 h' \; h５．转移法
( m" l6 L1 s: k, W0 r  @1 M　　所谓转移法就是将CNC系统中具有相同功能的二块印刷线路板、模块、集成电路芯片或元器件互相交换，观察故障现象是否随之转移。藉此，可迅速确定系统的故障部位。这个方法实际上就是交换法的一种。因此，有关注意事项同交换法所述。
9 m$ |! ^2 h$ {3 V% T4 I６．参数检查法
( O" Z/ E- k8 f) O　　众所周知，数控参数能直接影响数控机床的功能。参数 通常是存放在磁泡存储器或存放在需由电池保持的CMOS RAM中，一旦电池不足或由于外界的某种干扰等因素，会使个别参数丢失或变化，发生混乱，使机床无法正常工作。此时，通过核对、修正参数，就能将故障排除。当机床长期闲置工作时无缘无故地出现不正常现象或有故障而无报警时，就应根据故障特征，检查和校对有关参数。
2 W; H' s) w" U4 ?$ Q3 X& f' E　　另外，经过长期运行的数控机床，由于其机械传动部件磨损，电气无件性能变化等原因，也需对其有关参数进行调整。有些机床的故障往往就是由于未及时修改某些不适应的参数所致。当然这些故障都是属于故障的范畴。
７．测量比较法
! @0 ~* r6 ?; D/ v　　CNC系统生产厂在设计印刷线路板时，为了调整、维修的便利，在印刷线路板上设计了多个检测用端子。用户也可利用这些端子比较测量正常的印刷线路板和有故障的印刷线路板之间的差异。可以检测这些测量端子的电压或波形，分析故障的起因及故障的所在位置。甚至，有时还可对正常的印刷线路人为地制造“故障”，如断开连线或短路，拨去组件等，以判断真实故障的起因。为此，维修人员应在平时积累印刷线路板上关键部位或易出故障部位在正常时的正确波形和电压值。因为CNC系统生产厂往往不提供有关这方面的资料。
８．敲击法
- m) c$ P6 U0 p6 d; w　　当系统出现的故障表现为若有若无时，往往可用敲击法检查出故障的部位所在。这是由于CNC系统是由多块印刷线路板组成，每块板上又有许多焊点，板间或模块间又通过插接件及电缆相连。因此，任何虚焊或接触不良，都可能引起故障。当用绝缘物轻轻敲打有虚焊及接触不良的疑点处，故障肯定会重复再现。
９．局部升温
1 t1 v4 D" D; i$ q1 W% j　　CNC系统经过长期运行后元器件均要老化，性能会变坏。当它们尚未完全损坏时，出现的故障变得时有时无。这时可用热吹风机或电烙铁等来局部升温被怀疑的元器件，加速其老化，以便彻底暴露故障部件。当然，采用此法时，一定要注意元器件的温度参数等，不要将原来是好的器件烤坏。
１０．原理分析法
9 ^" f  ]# [( Y* I　　根据CNC系统的组成原理，可从逻辑上分析各点的逻辑电平和特征参数（如电压值或波形），然后用万用表、逻辑笔、示波器或逻辑分析仪进行测量、分析和比较，从而对故障定位。运用这种方法，要求维修人员必须对整个系统或每个电路的原理有清楚的、较深的了解。
　　除了以上常用的故障检查测试方法外，还有拔板法，电压拉偏法，开环检测法以及在上章中曾提出的诊断方法等多种。这些检查方法各有特点，按照不同的故障现象，可以同时选择几种方法灵活应用，对故障进行综合分析，才能逐步缩小故障范围，较快地排除故障。
" g" B$ B. I) ]+ B" k六．故障排除的一般方法
　　当数控系统出现报警发生故障时，维修人员不要急于动手处理，而应多进行观察和试验。
5 M. y9 |- y/ w1 p. g& Q１．充分调查故障现场
　　这是维修人员取得第一手材料的一个重要手段。一方面要向操作者调查，详细询问出现故障的全过程，查看故障记录单，了解发生过什么现象，曾采取过什么措施等；另一方面，要对现场要做细致的勘查。从系统的外观到系统内部各印刷线路板都应细心地察看是否有异常之处。在确认系统通电无危险有情况下，方可通电，观察系统有何异常，CRT显示的内容等。
２．认真分析产生故障的起因
+ U! u! i2 P( N5 [5 U　　当前的CNC系统智能化程度都比较低，系统尚不能自动诊断出发生故障的确切原因。往往是同一报警号可以有多种起因，不可能将故障缩小到具体的某一部件。因此，在分析故障的起因时，一定要思路开阔。往往有这种情况，自诊断出系统的某一部分有故障，但究其起源，却不在数控系统，而是在机械部分。所以，无论是CNC系统，机床强电，还是机械、液压、气路等，只要有可能引起该故障的原因，都要尽可能全面地列出来，进行综合判断和筛选，然后通过必要的试验，达到确诊和最终排除故障的目的。
　　造成数控系统故障而又不易发现的另一个重要原因是干扰。根据经验，大致有下面几种原因。
* t- i5 P. o. D) D* N% J3 S（１）机床生产厂的装配工艺问题
　　装配工艺不好反映在干扰方面的表现大致有如下几点。①没有采用一点接地法。有些机床生产为了图省事，到处就近接地，结果造成多点接地，形成地环流。②由于接地点选择不当或接触不良，甚至虚焊造成接地电阻变大而引起噪声干扰。③CNC系统与主机的信号通讯，有许多是采用屏蔽线连接的，若对屏蔽地处理不当，没有按照规定连接（如有的屏蔽地按规定只许接在系统侧，而不能接在机床侧，如图4.3—1所示）也是造成干扰的一种因素。
5 a+ F' g! R, i4 d; G# m0 \  }（２）强电干扰
　　数控机床的强电柜中的接触器、继电器等电磁部件均是CNC系统的干扰源 。交流接触器，交流电机的频繁起动、停止时，其电磁感应现象会使CNC系统控制电路中产生尖峰或波涌等噪声，干扰系统的正常工作。因此，一定要对这些电磁干扰采取措施，予以消除。
　　通常是采用在交流接触器线圈的两端或交流电机的三相输入端并联RC网络，而在直流接触器或在直流电磁阀的线圈两端反相并入一个续流二极管等的办法来抑制这些电器产生的干扰噪声（如图4.3—2所示）。但要注意一点，这些并入的吸收网络的连线不应大于20cm，否则，其效果就不理想。
　　同时，查CNC系统的控制电路的输入电源部分，也要采取措施。一般多用浪涌吸收器并联在电源线间，如图4.3—3所示，从而可有效地吸收电网中的尖峰电压，起到一定的保护作用。
（３）供电线路的干扰
　　由于我国局部地区电力不足和供电频率不稳和用户厂电网分配不合理等因素造成供电线路的干扰。现象可归纳为超压、欠压、频率和相位漂移、谐波失真、共模噪声及常模噪声等原因。为养活供电电线路干扰可采取下列措施。
8 G" M; V3 H' \4 e! W9 q①在电网电压变化较大的地区，应在CNC系统的输入电源前增加电子稳压器，以养活电网电压波动。如果能加入电源调节器，则效果更好，但切不可串入自耦变压器。
; K* y1 o/ D( t4 x  j! ?. l②用户厂的供电线路的容量应能满足数控机床电器容量的要求。
, k$ {2 [* _# t) n% A5 f3 k8 _6 S③数控机床避免与电火花设备以及大功率的起、停频繁的设备共用一干线，以免这些设备的干扰通过供电线串入到CNC系统中。
: R5 R: e$ p" g  I6 N$ z8 I) R④数控机床设备安置时应远离中频炉、高频感应炉等变频设备。
３．动手修复
　　一旦故障部位已找到，但手头却无可更换的备件时，可用移植借用办法，作为应急措施来解决。例如某一组件坏了（如与非门或触发器等），但损坏的往往只是组件中的某一路，其它几部分还是好的。而在印刷线路板的设计中，又往往只是用了组件中的一部分，没有全部用满。此时，可将没有使用的富余部分取来作为应急用。具体的作法是，切断已损坏部分的插脚（包括输入和输出脚），然后由区线将信号输入、输出线引至富余的组件插脚 上即可。
典型数控机床维修方法
一．西门子3系统的维修
6 M" e4 j5 p6 D- w0 W1）电源接通后无基本画面显示
5 H* R7 R' X0 [, U（a）电路板03840号板上无监控灯显示
（b）03840号电路板上监控灯亮
①监控灯闪烁。如果监控灯闪烁频率为1Hz，则EPROM有故障；如果闪烁频率为2Hz，则PLC有故障；如以4Hz频率闪烁，则保持电池报警，表示电压已不足。
4 b$ P3 L" U$ b8 P5 O* z" D: D②监控灯左灭右亮。表示操作面板的接口板03731板有故障或CRT有故障。
7 X, U2 y4 c& j' H7 Z③监控灯常亮。这种故障，通常的原因有：CPU有故障；EPROM有故障；系统总线（即背板）有故障、电路板上设定有误、机床数据错误、以及电路板（如存储器板、耦合板、测量板）的硬件有故障。
2）CRT上显示混乱
（a）保持电池（锂电池）电压太低，这时一般能显示出711号报警。
6 P9 X- a: U! S" U2 I6 b1 }（b）由于电源板或存储曾被拔出，从而造成存储区混乱。这是一种软故障，只要将CNC内部程序清除并重新输入即可排除故障。
（c）电源板或存储器板上的硬件故障造成程序显示混乱。
+ j! h5 O. D- S* [) p) {（d）如CRT上显示513号报警，表示存储器的容量不够。
3）在自动方式下程序不能启动
6 {! i. |7 n# ^（a）如此时产生351号报警，表示CNC系统启动之后，未进行机床回基准点的操作。
（b）系统处于自动保持状态。
7 J: S9 {$ L  Z: Q1 E  X（c）禁止循环启动。 检查PLC与NC间的接口信号Q64.3。
: Y5 {8 c* u3 C1 f8 O9 v8 k7 I$ n4）进给轴运动故障
（a）进给轴不能运动。造成此故障的原因有：
①操作方式不对；
②从PLC传至NC的信号不正常；
③位控板有故障（如03350，03325，03315板有故障）。
6 A, C- ?" P! |9 m7 x# {④发生22号报警，它表示位置环未准备好。
! h, C8 T" I: F⑤测量系统有故障。如产生108，118，128，138号报警，这是测量传感器太脏引起的。如产生104，114，124，134报警，则位置环有硬件故障。
  C& y& p9 \2 f5 @( @7 `⑥运动轴处于软件限位状态。只要将机床轴往相反方向运动即可解除。
⑦当发生101，111，121，131号报警时，表示机床处于机械夹紧状态。
4 |- c$ _! I  S4 j8 y（b）进给轴运动不连续。
" e$ H1 ]/ I! S7 c（c）进给轴颤动。
①进给驱动单元的速度环和电流环参数没有进行最佳化或交流电机缺相或测速元件损坏，均可引起进给轴颤动。
②CNC系统的位控板有故障。
③机构磨擦力太大。
④数控机床数据有误，有关机床数据的正确设定如下。
# X! n, k* ^7 E* b（d）进给轴失控。
$ _7 U4 a7 _4 Z8 w: z①如有101，111，121，131号报警请对夹紧进行检查。
②如有102，112，122，132号报警，则说明指令值太高。
# ~7 k* R1 I3 q8 C# E③进给驱动单元有故障。
8 K5 k( I8 i: L. o④数控机床数据设定错误，造成位置控制环路为正反馈。
⑤CNC装置输至驱动单元的指令线极性错误。
2 ?) k# r% L+ H% _: E# D/ A! p（e）103～133号报警。这是轮廓监控报警。速度环参数没有最佳化或者KV系数太大。
% V" n3 q' l9 T: M( L$ e（f）105～135号报警。位置漂移太大引起的。移量超过500mv，检查漂移补偿参数N230～N233。
5）主轴故障
　　如果实际主轴转速超过所选齿轮的最高转速，则产生225号报警；如主轴位置环监控发生故障，则发生224号报警。
6）V·24串行接口报警
- r( y9 `9 X" b9 \. J（a）20秒内仍未发送或接收到数据时：
/ x/ [1 }  K, |$ \6 t4 p3 k①外部设备故障；
②电缆有误；
③03840板有故障。
（b）穿孔纸带信息不能输入，其原因有：
①操作面板上钥匙开关在关的位置，从而造成纸带程序不能输入；
5 a' B' a- F. r/ o  ]1 v4 h7 v  F②如果0384号板上的数据保护开关不在释放位置时，不能输入数据纸带；
③如果不能输入L80～L99和L900～L999号子程序，则多是由于PLC与NC接口信号Q64·3为“1”（循环禁止）引起的。
（c）停止位错误。
①波特率设定错误；
, k0 m) ~5 D: t) V! v% N" _2 m②阅读机有故障；
8 E) P3 l$ ^0 F③机床数据错误。
3 O: X1 c$ z  ^1 }! q  U二．FANUC公司的Ⅲ系统维修
" t# m9 ]2 O* W6 a1 b　　可参考《数控机床使用与维修》一书。
, U5 u6 C+ ]/ q, u# w$ I1 J数控车削的工艺与工装
　　数控车床加工的工艺与普通车床的加工工艺类似，但由于数控车床是一次装夹，连续自动加工完成所有车削工序，因而应注意以下几个方面。
１．合理选择切削用量
２．合理选择刀具
0 f$ _' ~2 F' Y2 C9 W$ E+ |（１）粗车时，要选强度高、耐用度好的刀具，以便满足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求。
（２）精车时，要选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求。
( k; t- p1 Z- ]$ Z5 e/ `（３）为减少换刀时间和方便对刀，应尽量采用机夹刀和机夹刀片。
, {: A( j, P* k* ^- N1 M) o  ~３．合理选择夹具
, y' z1 f  Z' w" z1 @( F（１）尽量选用通用夹具装夹工件，避免采用专用夹具；
( H, D0 H3 [+ c; d（２）零件定位基准重合，以减少定位误差。
' Z! F. x7 ~4 a/ j; r# F- G$ p４．确定加工路线
! q% m2 c) g+ M5 y. s& t7 S/ b　　加工路线是指数控机床加工过程中，刀具相对零件的运动轨迹和方向。
（１）应能保证加工精度和表面粗糙要求；
（２）应尽量缩短加工路线，减少刀具空行程时间。
: Z1 |( V- j- h５．加工路线与加工余量的联系
　　目前，在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工时，则需注意程序的灵活安排。
6．夹具安装要点
　　目前液压卡盘和液压夹紧油缸的连接是靠拉杆实现的，如图１。液压卡盘夹紧要点如下：首先用搬手卸下液压油缸上的螺帽，卸下拉管，并从主轴后端抽出，再用搬手卸下卡盘固定螺钉，即可卸下卡盘。
CK6432（FANUC-0TD）数控车床编程
一．指令集（Ｘ向如Ｘ、Ｕ等的编程量均采用直径量）
G00：快速定位指令。格式为G00  X（U）　Z（W）　，X、Z为绝对编程时的目标点，U、W为相对编程时的目标点。两轴同时以机床最快速度开始运动，但不一定同时停止，即合成刀具轨迹并不一定是直线。本系统可以混合编程，如G00  X　W　。
; W% J  \4 h" y+ S1 T$ ^/ JG01：直线插补指令。格式为G01  X（U）　Z（W）　F　，X、Z为绝对编程时的目标点，U、W为相对编程时的目标点，Ｆ值为插补速度，单位是mm/min或mm/r，具体取决于设定为G９８还是G９９。
G02：顺圆插补指令。格式为G02  X（U）　Z（W）　R（I　K　）　F　，X、Z为绝对编程时的目标点，U、W为相对编程时的目标点，Ｒ为半径（仅用于劣弧编程），Ｉ、Ｋ为圆心的Ｘ、Ｚ坐标，Ｆ值为插补速度，单位是mm/min或mm/r，具体取决于设定为G９８还是G９９。注：Ｉ采用半径量，Ｉ、Ｋ始终为相对量编程。
- Y8 C- M: x4 P7 n  O. sG03：逆圆插补指令。格式为G03  X（U）　Z（W）　R（I　K　）　F　，X、Z为绝对编程时的目标点，U、W为相对编程时的目标点，Ｒ为半径（仅用于劣弧编程），Ｉ、Ｋ为圆心的Ｘ、Ｚ坐标，Ｆ值为插补速度，单位是mm/min或mm/r，具体取决于设定为G９８还是G９９。注：Ｉ采用半径量，Ｉ、Ｋ始终为相对量编程。
0 P3 b" z4 ~0 q, R, ?2 E4 d# V7 yG04：暂停指令。格式为G04 P(X U ) ,采用P时（不能用小数点），时间单位为ms，X、U时，时间单位为s。最大延时9999.999s。
G20：英制单位设定指令。
G21：公制单位设定指令。注意：某程序若不指定G20、G21，则采用上次关机时的设定值。
+ A2 v- Z" k* e, F  Y+ MG27：返回参考点检测指令。格式为G27  X（U）　Z（W）　T0000，本指令执行前必须使刀架回零一次。若指定的两个坐标值分别是机床参考点的坐标值，且机床面板上的两个回零参考点指示灯都亮，则说明机床零点正确。否则，机床定位误差过大。
: j* i: p2 {, e! l' x6 @G28：返回参考点指令。格式为G28  X（U）　Z（W）　T0000，若机床启动后回过零点，则本指令的执行使刀架经过指定点回零，否则经过指定点移动至系统加电时的位置。
G32：螺纹切削指令。G32　X（U）　Z（W）　F　，F为螺纹长轴方向的导程（即进给速度采用mm/r）。
$ `; p' I! R8 XG50：工件坐标系设定或主轴转速钳制指令。格式为G00  X　Z　（坐标系设定），或G50 S　（转速钳制）。前者，ＸＺ值为机床零点在设定的工件坐标系中的坐标；后者，Ｓ为最高转速。
& ?# d5 ^+ `0 i& Q4 |6 oG70：精加工复合循环。格式为G70　P　Q　S　F　，其中P等于精加工程序段开始编号，Q等于精加工程序段结束编号。
G71：粗加工复合循环。格式为
G71　U　R　，其中U等于Ｘ向吃刀量或切深，R等于退刀量，均为半径值。
G71　P　Q　U　W　S　F　，其中P等于精加工程序段开始编号，Q等于精加工程序段结束编号，U等于Ｘ向精加工余量的直径值，Ｗ等于Ｚ向精加工余量，Ｓ为主轴转速，Ｆ为进给速度。
$ M: M# h) x) e  b6 t5 H8 ?G72：端面粗加工循环。格式为
G72　W　R　，其中W等于Z向吃刀量，R等于Z向退刀量。
G72　P　Q　U　W　S　F　，其中P等于精加工程序段开始编号，Q等于精加工程序段结束编号，U等于Ｘ向精加工余量的直径值，Ｗ等于Ｚ向精加工余量，Ｓ为主轴转速，Ｆ为进给速度。
G73：固定形状粗加工复合循环。格式为
6 y, v& y; h2 j/ ZG73　U　W　R　，其中U等于Ｘ向吃刀量（或切深）的半径值，W等于Z向吃刀量，R等于循环次数。
G73　P　Q　U　W　S　F　，其中P等于精加工程序段开始编号，Q等于精加工程序段结束编号，U等于Ｘ向精加工余量的直径值，Ｗ等于Ｚ向精加工余量，Ｓ为主轴转速，Ｆ为进给速度。
5 y1 P" p, G9 L: l6 K% Z  e& GG90：锥面切削单一循环指令。格式为G90　X（U）　Z（W）　R　F　，锥面的定义是素线的斜度≤45度。车削柱面时，R=0，可以不写。本指令完成的动作（虚线表示快速）如图１，其中刀尖从右下向左上切削，R0。指令中的坐标值为E点坐标。
& m; U' [$ p/ k5 U/ W( x- g
图１
# S# O+ b. M2 [1 Q2 \图2
# O- s4 a2 ^- n2 F  L1 _) F4 GG92：锥螺纹切削单一循环指令。格式为G92　X（U）　Z（W）　R　F　。车削柱螺纹时，R=0，可以不写。本指令完成的动作（虚线表示快速）如图１，其中刀尖从右下到左上切削，R0。F为长轴方向的导程。指令中的坐标值为E点坐标。
G94：端面切削单一循环指令。格式为G94　X（U）　Z（W）　R　F　，端面的定义是素线的斜度≥45度。车削纯端面时，R=0，可以不写。本指令完成的动作（虚线表示快速）如图2，其中刀尖从左上向右下切削，R0。指令中的坐标值为E点坐标。
7 J' p+ Q+ h9 v0 n# g! W6 K# h- \G96：端面恒线速度指令。格式为G96　S　。
G97：端面恒线速度注销指令。格式为G97 。
2 f  J4 y- |2 T2 B' _  i1 EM00：程序暂停。当按下面板“启动”钮时，继续运行程序。
M02：程序结束。
M03：主轴正转。
) s5 B( K0 q1 x9 N' CM04：主轴反转。
8 o: t+ N# w/ N8 j" MM05：主轴停转。
, w9 g, H. c- M: {7 m" t) g" IM08：开启切削液。
9 \5 x$ [& h" ^M09：关闭切削液。
) d8 s- x8 r8 ?0 v; ~# O. J" k# iM10：自动螺纹倒角。
3 D( {" Y$ {  r& A$ C6 ZM11：注销M10。
M30：程序结束，并返回开始初。
M98　P　：调用子程序。格式为M98　P*******，前三位为调用次数（若没有，则表示１次），后四位为所调子程序号。
M99：子程序结束标志。
5 X3 O- t5 f/ r' e$ A# G$ W二．编程实例
8 Z' N) c, o0 z! g& G, i) H实例一　       实例二　
% V" }- m* `) @& @! J  ^2 T0 p实例三       实例四
实例五       实例六
6 {; S8 B& M% w# \% P*注意：以上是通过ＭＤＩ输入的程序格式，若通过ＲＳ２３２接口输入在记事本上编写的程序，则应符合ISO标准。
* X8 a7 s* t9 T. L/ j; R零件及仿真图形
加工程序
O0002；O机能指定程序号。N10  T0101；N20  S500  M03；主轴正转。N30  G00  X45  Z2；到毛坯外。N40  G71  U1.5  R1；与N50一起根据轮廓段组N60-N140自动分配切削参数进行粗车循环，U为吃刀量，R为退刀量，均为半径值。N50  G71  P60  Q140  U0.5  W0.2  F0.3；P为轮廓开始段号，Q为轮廓结束段号，U为X向精加工余量（直径值），W为Z向精加工余量N60  G01  X18  Z0；轮廓开始。N80       X20  Z－1；N90       Z－28；N100      X27.368  Z－45.042；点A。N110  G03  X25.019  Z－54.286  R14；点B。N120  G02  X26.806  Z－60.985  R6；点C。N130  G03  X36  Z－73  R18；N140  G01  Z－85；N150  G70  P60  Q140  S1100  F0.05；N160  G00  X50  Z60；远离工件，准备换刀。N170  T0202；换割刀。N180  S200  M03；割槽时，要求低转速。N200  G00  X22  Z－28；准备割第一刀。N210  G01  X16  F0.03；割第一刀。N220  G04  P1000；停留1S。N230  G00  X22；退刀。N240       Z－24；准备割第二刀。N250  G01  X16  F0.03；割第二刀。N260  G04  P1000；停留1S。N270  G00  X22；退刀。N280       Z－21；准备用右刀尖割倒角。N290  G01  X16  Z－24  F0.1；用右刀尖割倒角。N300  G00  X50；N310       Z60；N320  T0303；N330  S300  M03；降低转速以切螺纹。N340  G00  X22  Z－23；准备切螺纹的第一线。N350  G92  X19.2  Z3  F3；切螺纹，导程3。N360       X18.7；N370       X18.3；N380       X18.05；N390  G00  X22  Z－24.5；准备切螺纹的第二线。N400  G92  X19.2  Z3  F3；N410       X18.7；N420       X18.3；N430       X18.05；N440  G00  X50；N450       Z60；N470  T0202；N480  S200  M03；N490  G00  X38  Z－84；准备割断。N500  G01  X0  F0.03；割断。N520  G00  X50；N525       Z0；停在工件右端面，方便第二个工件的加工。N530  M05；N540  M30；返回程序头。
零件及仿真图形
加工程序
6 U2 L+ J$ m! d8 ZO0001；O机能指定程序号。N10  T0101；N20  S400  M03；主轴正转。N30  G00  X40  Z2；至毛坯外。N40  G71  U1.5  R1；与N50一起根据轮廓段组N60-N150自动分配切削参数进行粗车循环，U为吃刀量，R为退刀量，均为半径值。N50  G71  P60  Q150  U0.5  W0.2  F0.3；P为轮廓开始段号，Q为轮廓结束段号，U为X向精加工余量（直径值），W为Z向精加工余量N60  G01  X18  Z0；轮廓开始。N80       X20  Z－1；N90       Z－10；N100      X26；N110      X28  Z－11；N120      Z－25；N140      X35  Z－31；N150      Z－36；轮廓结束N160  G70  P60  Q150  S1100  F0.05；根据轮廓段组N60-N150精加工轮廓。N170  G00  X50  Z60；远离工件准备换刀N180  T0202；换刀N190  S200  M03；割断需要降速。N210  G00  X37  Z－40；准备割断，设对刀点在割刀的左刀尖，则右刃将割出36mm长的工件。N220  G01  X0  F0.03；割断。N230  G00  X50；N240  G00  Z0；建议回到此处，以方便第二个工件的切削。N250  M05；主轴停止。N260  M02；程序结束。
零件及仿真图形
" a1 @+ e+ r: c$ i# Y加工程序
" K1 m5 B+ `  [  yO0003；N10  T0101；N20  S400  M03；N30  G00  X45  Z2；N40  G71  U2  R1；N50  G71  P60  Q140  U0.5  W0.2  F0.2；N60  G00  X0；N70  G01  Z0；N80  G03  X22  Z－11  R11；N90  G01  Z－20；N100      X25；N110  X30  Z－40；N120  X34；N130  X38  Z－42；N140       Z－80；N150  G70  P60  Q140  S1000  F0.05；N160  G00  X50  Z60；N170  T0202；N180  S200  M03；N190  G00  X40  Z－68；N200  G01  X30  F0.03；N210  G04  P1000；N220  G00  X40；N230  Z－64；N240  G01  X30  F0.03；N250  G04  P1000；N260  G00  X40；N270       Z－61；N280  G01  X32  Z－65  F0.2；N290  G00  X50；N300       Z60；N310  T0303；N320  S500  M03；N330  G00  X42  Z－64；N340  G92  X37  Z－38  F3；N350       X36.5；N360       X36.2；N370       X36.05；N380  G00  X42  Z－62.5；N390  G92  X37  Z－38  F3；N400       X36.5；N410       X36.2；N420       X36.05；N430  G00  X50  Z60；N440  T0202；N450  S200  M03；N460  G00  X40  Z－79；N470  G01  X0  F0.03；N490  G00  X60；N495  Z0；N500  M05；N510  M30；
零件及仿真图形
加工程序
O0004；N10  T0101；N20  S400  M03；N30  G00  X46  Z2；N40  G71  U1.5  R1；N50  G71  P60  Q130  U0.5  W0.2  F0.3；N60  G00  19.8；N70  G01  Z－18；N80       X38.5；N90       Z－85；N100      X39.8；N110      Z－111；N120      X40；N130      Z－120；N140  G70  P60  Q130  S1000  F0.05；N150  G00  X50  Z60；N160  T0202；N170  S200  M03；N180  G00  X22  Z－14；N150  G01  X16  F0.03；N160  G04  P1000；N170  G00  X22；N180       Z－18；N190  G01  X16  F0.03；N200  G04  P1000；N210  G00  X22；N220       Z－11；N230  G01  X16  Z－14  F0.1；N240  G00  X22；N250       Z－3；N260  G01  X15  Z0.5  F0.1；N270  G00  X40；N280       Z－81；N290  G01  X30  F0.03；N300  G04  P1000；N310  G00  X40；N320       Z－85；N330  G01  X30  F0.03；N340  G04  P1000；N350  G00  X38；N360  G01  X42  Z－87  F0.1；N370  G00  Z－107；N380  G01  X30  F0.03；N390  G04  P1000；N400  G00  X42；N410       Z－111；N420  G01  X30  F0.03；N430  G04  P1000；N440  G00  X42；N450       Z－104；N460  G01  X34  Z－108  F0.1；N470  G00  X50；N480       Z60；N490  T0303；N500  S500  M03；N510  G00  X60  Z－17；N520  G73  U9.5  W0  R10；N530  G73  P540  Q600  U0.5  W0  F0.2；N540  G00  X30；N550  G01  Z－18；N560  X36.016  Z－26.942；N570  G03  X24.758  Z－47.414  R19；N580  G02           Z－62.586  R10；N590  G03  X38  Z－77  R19；N600  G01       Z－78；N610  G73  P540  Q600  S1000  F0.05；N620  S450  M03；N630  G00  X41  Z－105；N640  G92  X39.4  Z－81  F3；N650       X38.9；N660       X38.6；N670       X38.3；N680       X38.05；N690  G00  X41  Z－106.5；N700  G92  X39.4  Z－81  F3；N710       X38.9；N720       X38.6；N730       X38.3；N740       X38.05；N750  G00  Z－12；N760       X22；N770  G92  X19.4  Z3  F2；N780       X19；N790       X18.7；N800  G00  X50  Z60；N810  T0202；N820  S200  M03；N830  G00  X42  Z－119；N840  G01  X0  F0.03；N860  G00  X50； N860  Z0；N870  M05；N880  M30；
4 y7 V, o) T( D3 L1 _零件及仿真图形
加工程序
7 b, }% l) X$ x/ o) TO0005；N10  T0101；N20  S400  M03；N30  G00  X45  Z2；N40  G71  U1.5  R1；N50  G71  P60  Q160  U0.5  W0.2  F0.3；N60  G00  X14；N70  G01  Z0；N80       X16  Z－1；N90       Z－20；N100      X25  Z－30；N110      Z－33；N120  G02  X25  Z－45  R10；N130  G01  Z－53；N140       X28；N150  G03  X38  Z－58  R5；N160  G01  Z－83；N170  G70  P60  Q160  S1100  F0.05；N180  G00  X50  Z60；N190  T0202；N200  S200  M03；N210  M08；开启冷却液。注意：硬质合金刀具不要用冷却液。N220  G00  X18  Z－20；N230  G01  X13  F0.03；N240  G04  P1000；N250  G00  X40；N260       Z－64；N270  G01  X34  F0.03；N280  G04  P1000；N290  G00  X38；N300       Z－63；N310  G01  X34  Z－64  F0.1；N320  G00  X38；N330       Z－65；N340  G01  X34  Z－64  F0.1；N350  G00  X40；N360       Z－82；N370  G01  X33  F0.03；N380  G00  X40；N390       Z－79；N400  G01  X34  Z－82  F0.1；N410  G00  X50；N420       Z60；N430  T0303；N440  S450  M03；N450  G00  X18  Z－18；N460  G92  X15.2  Z3  F2；N470       X14.6；N480       X14.1N490       X13.7；N500       X13.4；N510  G00  X50；N520       Z60；N530  T0202；N540  S200  M03；N550  G00  X38  Z－82；N560  G01  X0  F0.03；N570  M09；关闭冷却液。N580  G00  X50；N585  Z0；N590  M05；N600  M30；
零件及仿真图形
9 L# m; e: N0 O8 S. W加工程序
O0006；切削螺纹子程序N10  G92 U-4.8 W25 F3;N20 U-5.4;N30 U-5.8;N40 U-5.96;N50 M99;
文章关键词：

xieyu20110518

太棒了，谢谢啦！