数控系统现场维修的注意事项和要求

数控机床是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计等先进技术的典型机电一体化产品，其控制系统复杂、价格昂贵，因此它对维修人员素质、维修资料的准备、维修仪器的使用等方面提出了比普通机床更高的要求，这些要求主要包括以下3个方面。

维修人员的素质直接决定了维修效率和效果，为了迅速、准确判断故障原因，并进行及时、有效的处理，恢复机床的动作、功能和精度，作为数控机床的维修人员除了应该具备高度的责任心与良好的职业道德外，还应具备以下方面的基本条件。

（1）熟练使用各种维修仪器

掌握各种常用（尤其是现场）的测试仪器、仪表和各种工具的使用方法。不要到了现场才临时抱佛脚去学习相关仪器、仪表、工具的使用方法，这样会大大降低维修效率，甚至会用到不恰当的仪器、仪表、工具，使得维修过程困难。

（2）具有较广的知识面

由于数控机床通常是集机械、电气、液压、气动等于一体的加工设备，组成机床的各部分之间具有密切的联系，其中任何一部分发生故障均会影响其他部分的正常工作。数控机床维修的第一步是要根据故障现象，尽快判别故障的真正原因与故障部位，这一点既是维修人员必须具备的素质，但同时又对维修人员提出了很高的要求，它要求数控机床维修人员不仅仅要掌握机械、电气两个专业的基础知识和基础理论，而且还应该熟悉机床的结构与设计思想，熟悉数控机床的性能，只有这样，才能迅速找出故障原因，判断故障所在，此外，为了维修要对某些电路与零件进行现场测绘，作为维修人员还应当具备一定的工程制图能力。

（3）善于思考

数控机床的结构复杂，各部分之间的联系紧密，故障涉及面广。而且在有些场合，故障所反映出的现象不一定是产生故障的根本原因。作为维修人员必须从机床的故障现象通过分析故障产生的过程，针对各种可能产生的原因由表及里，透过现象看本质，迅速找出发生故障的根本原因井予以排除。

通俗地讲，数控机床的维修人员从某种意义上说应“多动脑，慎动手”，切忌草率下结论，随意更换元器件，特别是数控系统的模块以及印制电路板。

（4）重视经验积累

数控机床的维修速度在很大程度上要依靠平时经验的积累，维修人员遇到过的问题、解决过的故障越多，其维修经验也就越丰富。数控机床虽然种类繁多，系统各异，但其基本的工作过程与原理却是相同的。因此，维修人员在解决了某故障以后，应对维修过程及处理方法进行及时总结、归纳，形成书面记录，以供今后发生同类故障时维修参考。特别是对于一些自己难以解决，最终由同行技术人员或专家维修解决的问题，尤其应该细心观察，认真记录，以便提高。如此日积月累，以达到提高自身水平与素质的目的。

（5）善于学习

作为数控机床维修人员不仅要注重分析与积累，还应当勤于学习，善于学习。数控机床，尤其是数控系统，其说明书内容通常都较多，有操作、编程、连接、安装调试、维修手册、功能说明、P LC编程等。这些手册、资料少则十数万字，多到上百万字，要全面掌握系统的全部内容绝非一日之功。而在实际维修时，通常也不可能有太多的时间对说明书进行全面、系统的学习。

因此，作为维修人员要想了解机床、系统的结构，应先全面了解系统说明书中有关结构、原理等内容并根据实际需要，精读某些与维修有关的重点章节，理清思路、把握重点、详略得当，切忌大海捞针、盲目下手。

（6）具备外语基础与专业外语基础

虽然目前国内生产数控机床的厂家已经日益增多，但数控机床的关键部分——数控系统还主要依靠进口，其配套的说明书、资料往往使用原文资料，数控系统的报警文本显示亦以外文居多。为了能迅速根据系统的提示与机床说明书中所提供信息，确认故障原因，加快维修进程，作为一个维修人员，最好能具备专业外语的阅读能力，以便快速做出分析、处理问题。

（7）能熟练操作机床

数控机床的维修离不开实际操作，特别是在维修过程中，维修人员通常要进入一般操作者无法进行的特殊操作方式，如进行机床参数的设定与调整，通过计算机以及软件联机调试，利用PLC编程器监控等。此外，为了分析判断故障原因，维修过程中往往还需要编制相应的加工程序，对机床进行必要的运行试验与工件的试切削。因此，从某种意义上说，一个高水平的维修人员，其操作机床的水平应比操作人员更高，运用编程指令的能力应比编程人员更强。

（8）具有较强的动手能力

动手是维修人员必须具备的素质。但是，对于维修数控机床这样精密、关键设备，动手必须有明确的目的、完整的思路、细致的操作。动手前应仔细思考、观察，找准入手点，动手过程中更要做好记录，尤其是对于电气元件的安装位置、导线号、机床参数、调整值等都必须做好明显的标记，以便恢复。维修完成后，应做好收尾工作，如将机床、系统的罩壳、紧固件安装到位；将电线、电缆整理整齐等。

在系统维修时应特别注意：数控系统中的某些模块是需要电池保持参数的，对于这些板块和模块切忌随使插拔；更不可以在不了解元器的作用的情况下随意调换数控系统、伺服驱动等部件中的器件、设定端位；也不可以任意调整电位器位，任意改变量程位置，以避免产生更严重的后果。

技术资料是维修的指南，它在维修工作中起着至关重要的作用。借助于技术资料可以大大提高维修工作的效率与维修的准确性。一般来说，对于重大的数控机床故障维修，在理想状态下，应具备以下技术资料。

（1）数控机床使用说明书

它是由机床生产厂家编制并随机床提供的随机资料。机床使用说明书通常包括以下与维修有关的内容：

1）机床的操作过程和步骤；

2）机床主要机械传动系统及主要部件的结构原理示意图；

3）机床的液压、气动、润滑系统图；

4）机床安装和调整的方法与步骤；

5）机床电气控制原理图；

6）机床使用的特殊功能及其说明等。

（2）数控系统的操作、编程说明书（或使用手册）

它是由数控系统生产厂家编制的数控系统使用手册，通常包括以下内容：

1）数控系统的面板说明；

2）数控系统的具体操作步骤（包括手动，自动、试运行等方式的操作步骤以及程序、参数等的输入、编辑、设置和显示方法）；

3）加工程序以及输入格式，程序的编制方法，各指令的基本格式以及所代表的意义，在部分系统中它还可能包括系统调试、维修用的大量信息，如“机床参数”的说明、报警的显示及处理方法以及系统的连接图等，它是维修数控系统与操作机床中必须参考的技术资料之一。

（3）PLC程序清单

它是机床厂家根据机床的具体控制要求设计、编制的机床控制软件，PLC程序中包含了机床动作的执行过程，以及执行动作所需的条件，它表明了指令信号、检测元件与执行元件之间的全部逻辑关系。借助PLC程序，维修人员可以迅速找到故障原因，它是数控机床维修过程中使用最多、最重要的资料。在某些系统（如FANUC系统、SIEMENS802D等）中，利用数控系统的显示器可以直接对PLC程序进行动态检测和观察，它为维修提供了极大的便利，因此，在维修中一定要熟练掌握这方面的操作和使用技能。

（4）机床参数清单

它是由机床生产厂家根据机床的实际情况，对数控系统进行的设置与调整。机床参数是系统与机床之间的“桥梁”，它不仅直接决定了系统的配置和功能，而且也关系到机床的动、静态性能和精度，因此也是维修机床的重要依据与参考。在维修时，应随时参考系统机床参数的设置情况来调整、维修机床；特别是在更换数控系统模块时，一定要记录机床的原始设置参数，以便机床功能的恢复。

（5）数控系统的连接说明、功能说明

该资料由数控系统生产厂家编制，通常只提供给机床生产厂家作为设计资料。维修人员可以从机床生产厂家或系统生产、销售部门获得。系统的连接说明、功能说明书不仅包含了比电气原理图更为详细的系统各部分之间连接要求与说明，而且还包括了原理图中未反映的信号功能描述，是维修数控系统，尤其是检查电气接线的重要参考资料。

（6）伺服驱动系统、主轴驱动系统的使用说明书

它是伺服系统及主轴驱动系统的原理与连接说明书，主要包括伺服、主轴的状态显示与报警显示、驱动器的调试、设定要点，信号、电压、电流的测试点，驱动器设置的参数及意义等方面的内容，可供伺服驱动系统、主轴驱动系统维修参考。

（7）PLC使用与编程说明

它是机床中所使用的外置或内置式PLC的使用、编程说明书。通过PLC的说明书，维修人员可以通过PLC的功能与指令说明，分析、理解PLC程序。并由此详细了解、分析机床的动作过程、动作条件、动作顺序以及各信号之间的逻辑关系，必要时还可以对PLC程序进行部分修改。

（8）机床主要配套功能部件的说明书与资料

在数控机床上往往会使用较多功能部件如数控转台、自动换刀装置、润滑与冷却系统、排屑器等。这些功能部件，其生产厂家一般都提供了较完整的使用说明书，机床生产厂家应将其提供给用户，以便功能部件发生故障时维修参考。(www.xing528.com)

以上都是在理想情况下应具备的技术资料，但是实际维修时往往难以做到这一点。因此在必要时，维修人员应通过现场测绘、平时积累等方法完善、整理有关技术资料。这是维修人员对机床维修过程的记录与维修的总结。最理想的情况是，维修人员应对自己所进行的每一步维修都进行详细的记录，不管当时判断是否正确。这样不仅有助于今后进一步维修，而且也有助于维修人员的经验交流与水平的提高。

合格的维修工具是进行数控机床维修的必备条件，数控机床是精密设备，它对各方面的要求较普通机床高，不同的故障，所需要的维修工具亦不尽相同。作为常用的工具主要有以下几类。

7.1.3.1 常用仪表类

（1）数字万用表

数字万用表可用于大部分电气参数的准确测量，判别电气元件的性能好坏。

数控机床维修对数字万用表的基本测量范围以及精度要求一般如下：

1）交流电压：200mV～700V，200mV挡的分辨率应不低于100μV；

2）直流电压：200mV～1000V 200mV挡的分辨率应不低于100μV；

3）交流电流：200μA～20A，200μA挡的分辨率应不低于0.1μA；

4）直流电流：20μA～20A，20μA挡的分辨率应不低于0.01μA；

5）电阻：200Ω～200MΩ，200Ω挡的分辨率应不低于0.1Ω；

6）电容：2nF～20μF，2nF挡的分辨率一股应不低于1pF；

7）晶体管：hfe：0～1000；

8）具有二极管测试与蜂鸣器功能。

（2）数字转速表

转速表用于测量与调整主轴的转速，通过测量主轴实际转速，以及调整系统及驱动器的参数可以使编程的主轴转速理论值与实际主轴转速值相符，它是主轴维修与调整的测量工具之一。

（3）示波器

示波器用于检测信号的动态波形如脉冲编码器、测速机、光栅的输出波形，伺服驱动、主轴驱动单元的各级输入、输出波形等，其次还可以用于检测开关电源显示器的垂直、水平振荡与扫描电路的波形等。

数控机床维修用的示波器通常选用频带宽为10～100MHz的双通道示波器。

（4）相序表

相序表主要用于测量三相电源的相序，它是直流伺服驱动、主轴驱动维修的必要测量工具之一。

（5）常用的长度测量工具

长度测量工具用于测量机床移动距离、反向间隙值等。通过测量，可以大致判断机床的定位精度、重复定位精度、加工精度等。根据测量值可以调整数控系统的电子齿轮比、反向间隙等主要参数，以恢复机床精度。这是机械部件维修测量的主要检测工具之一。

7.1.3.2 常用工具类

1）电烙铁。它是最常用的焊接工具，一般应采用30W左右的尖头、带接地保护线的内铁式电烙铁，最好使用恒温式电烙铁。

2）吸锡器。常用的是便携式手动吸锡器，也可采用电动吸锡器。

3）旋具类。规格齐全的一字与十字旋具各一套。旋具以采用树脂或塑料手柄为宜。为了进行伺服驱动器的调整与装卸，还应配备无感螺旋刀与梅花形六角旋具各一套。

4）钳类工具。各种规格的斜口钳、尖嘴钳、剥线钳、镊子、压线钳等。

5）扳手类。各种规格的米制、英制内、外六角扳手各一套等。

6）其他。剪刀、吹尘器、卷尺、焊锡丝、松香、酒精、刷子等。

7.1.3.3 常用的元器件

数控机床的维修所涉及的元器件、零件众多，备用的元器件不可能全部准备充分、齐全，但是，若维修人员能准备一些最为常见的易损元器件，可以给维修带来很大的方便，有助于迅速处理解决问题，这些元器件包括：

1）常用的二极管类，如IN4007、IN1004、IN4148、IS953。

2）各种规格的电阻（规格应齐全）：常用的电位器（1kΩ、2kΩ、10kΩ、47kΩ等）。

3）常用的晶体三极管类，如2S719、2SC1983、2SA6395、2SC1152、BCY59等。

4）常用的集成电路，主要有：

①运放类，如：LM319、LM339、LM311、LM248、LM301、LM308、LM158、LM324、LM393、RC455、RC747、μA747、LF353、4858、1458、NE5514、NE5512、TLC374等；

②集成稳压源类：如：7805、7812、7815、7915、LM317、LM337、14315、17815等；

③光耦器件类，如：TLP521、TLP500、TLP512、SFH6001、SFH610、4N26、4N37、PC601、PC401等；

④线驱动放大器/接收器类，如：75113、75115、75116、55114、54125、74125、74125、54265、MC3487等；

⑤D/A转换器类，如：AD767、BA17008、= DAC0800、DAC707DAC767、DAC1020等；

⑥输出驱动类，如：ULN2803、ULN2003、ULN2002、FT5461、DIA050000等；

⑦模拟开关类，如：DG200、DG201、DG211等。

由于以上元器件与系统的外部输入/输出电路、电源等易损部件有关，在连接不当、外部短路等情况下，比较容易引起损坏。对于专业维修人员一般均应准备一部分，以便随时进行更换。

5）常用规格的熔断器及熔芯。