数控设备管理与维修实践

我厂是从事液体火箭发动机的生产厂， 随着航天科技的高速发展，对航天产品的精度和质量要求越来越高，数控设备以其高效率、高质量、高柔性等优良性能对产品加工提供了可靠的保证。从七十年代起，我们就 开始探索数控技术在我厂加工航天产品中的应用，开始是小规模的数控技术改造，数控 设备以国产为主，数控系统主要是发那科（FANUC）、PC单板机、台湾HOST10系统、航天部33所KW一03系统。随着我厂生产任务的不断增加，一些形状复杂、精度和质量高的产品采用普通机床和上述数控机床进行加工已无法满足。从九十年代初，我厂陆续引进 了德国必胜佳、瑞典萨耀、瑞士米克朗、美国哈挺（伊顿）、英国侨堡、日本沙迪克等 加工中心及国产数控设备四十余台套，就数控系统的种类来说主要有日本FANUC一0系统 和FANUC一18系统、德国西门子840C和840T系统、德国海登罕（HEIDENHAN TNC426）系 统、西班牙FAGOR系统等产品。这些设备的价值占全厂设备原值的51%以上。通过设备的 应用，使我厂逐步拥有了现代化机械加工能力，在科研生产中发挥了重要的作用。在设 备的使用过程中，我们得出了一些加强数控设备的管理、使用和维修的经验和方法。

    一、数控设备的管理

    1、数控设备的管理模式
    数控设备的使用情况直接影响着企业的生产效率和经济 效益，而管理方式又直接决定着数控设备的使用，可见数控设备的管理是十分重要的。在数控设备使用初期，由于数控设备少，类型单一，并且集中在一、两个单位， 因此，各有关单位自身形成数控设备管理、使用、维修三位一体的封闭形管理模式。 随着生产发展，越来越多的设备使用了数控技术，使得数控设备难以集中在一个单位，许多生产车间，都有了数控设备。因此，上述的管理模式就难以适用了。如若 采用上述模式，每个单位均要建立维修机构及人员，必然造成人力、物力和财力的 极大浪费，现实的条件也是不允许的。所以，我们目前采用了数控设备使用及数控工艺归车间负责，管理和维修归机动部门负责的现代化管理模式。

    2、数控设备的基础管理和技术管理
    对于企业来说，数控机床的拥有是企业的实力体现，最 大限度地利用数控设备，对企业效益是十分有益的。企业不能只注意设备的利用率和最佳功能，还必须重视设备的保养与维修，它是企业生产的“先行官”，直接影响数控设备能否长期正常运转的关键。为保持数设备完好技术状态，使其充分发挥 效用，在设备基础管理和技术管理工作上我们着重抓了以下几个方面：
    ①健全维修机构
    机动部门设数控设备维修室，承担全厂数控设备的管理 和维修工作。他们是由具有丰富经验的老技师和具有很强专业化知识、责任心并有一定实际工作能力的机械、电气工程师组成。设备使用单位设数控设备维修员，专 门负责本单位数控设备日常维护工作。
    ②制定和健全规章制度
    针对数控机床的特点，逐步制定相应的管理制度，例如 数控设备管理制度、数控设备的安全操作规程、数控设备的操作使用规程、数控设备的维修制度、数控设备的技术管理办法、数控设备的维修保养规程、数控设备的 电器、机械维修技术人员的职责范围、数控设备电气和机械维修工人的职责范围等， 这样使设备管理更加规范化和系统化。
    ③建立完善的维修档案
    建立数控设备维护档案及交接班记录，将数控设备的运 行情况及故障情况详细记录，特别是对设备发生故障的时间、部位、原因、解决方法和解决过程予以详细的记录和存档，以便在今后的操作、维修工作中参考、借 鉴。
    ④建立基础管理信息库
    建立数控设备信息库，详细描述数控设备基本特征，提 供设备能力的基础数据，以作为今后数控设备的管理、应用、产品加工、设备调整和维修的参考依据。
    ⑤加强数控设备的验收
    为确保新设备的质量，我们加强了设备安装调试和验收工作，尤其是设备验收这一环节，制定了严格的把关措施，对照合同、技术协议、国际和国内有关标准及验收大纲规定的项目逐项检查。验收内容包括：出厂时的预收（在制造厂组装质量监检），设备开箱前包装检查、开箱后零部件外观、数量的 检查，对配套的各种资料、使用手册、维修手册、附件说明书、系统软件及说明书等仔细核对妥善保管，特别对系统软件要予以备份。这样，对今后设备附加功能的开发和机床的保养和维修带来方便。机床调试完成后，利用RS232接口对机床参数进行数据传输做为备用。以防机床文件（参数）丢失。安装调试后要进行以下项目检查：几何精度、定位精度和重复定位精度、数控功能，安全和噪声，加工标准件，买方指定产品舞蹈工件，机床切削功率，机床可靠性等。在验收中，对质量的 索赔，要以事实力依据，对涉及机床重要性能、精度的指标严格把关，认真检查。例如我厂购进一台德国加工中心，在检查精度时发现五个坐标定位精度全部超差，打开机床NC系统程序后，发现该机床出厂时没有做过定位精度误差补偿，在事实面前，厂家无可否认，后来他们曾先后两次来人，才将座标精度调整并补偿到规定指标。
    ⑥加强维修队伍建设
    数控设备集机、电、液（气）、光于一身的高技术产品， 技术含量高，操作和维修难度大。所以，必须建立一支高素质的维修队伍以适应设备维修的需要。我们采取多种形式进行培训，一是利用设备安装调试，让生产厂家 对操作、维修、编程、管理人员进行现场培训：二是走出去、请进来，学习、参观、 实践；三是采用内部办学习班的方法进行培训，以便尽快掌握设备操作技术和维修保养技术。
    ⑦建立数控设备协作网
    由于数控设备千差万别，它们的硬件、软件配套不尽相 同，这样给维修工作带来了很多困难。为此，我们与使用同类型数控设备的单位建立了友好联系，经常就管理和维修方面的经验进行交流，互通信息，这样对数控机 床的使用起到了一定的推动作用。

    二、数控设备的预防性维修
    顾名思义，所谓预防性维修，就是要注意把有可能造成 设备故障和出了故障后难以解决的因素排除在故障发生之前。一般来说应包含：设备的选型、设备的正确使用和运行中的巡回检查。

    ①从维修角度看数控设备的选型
    在设备的选型调研中，除了设备的可用性参数外，其可 维修生参数应包含：设备的先进性、可靠性、可维修性技术指标。先进性是指设备必须具备时代发展水平的技术含量；可靠性是指设备的平均无故障时间、平均故障 率，尤其是控制系统是否通过国家权威机构的质检考核等；可维修性是指其是否便 于维修，是否有较好的备件市场购买空间，各种维修的技术资料是否齐全，是否有良好的售后服务、维修技术能力是否具备和设备性能价格比是否合理等。这里特别 要注意图纸资料的完整性、备份系统盘、PLC程序软件、系统传输软件、传送手段、操作口令等，缺一不可。对使用方的技术培训不能走过场，这些都必须在定货合同 中加以注明和认真实施，否则将对以后的工作带来后患。另外，如果不是特殊情况， 尽量选用同一家的同一系列的数控系统，这样，对备件、图纸、资料。编程、操作都有好处，同时也有利于设备的管理和维修。

    ②坚持设备的正确使用
    数控设备的正确使用是减少设备故障、延长使用寿命的 关键，它在预防性维修中占有很重要的地位。据统计，有三分之一的故障是人为造成的，而且一般性维护（如注油、清洗、检查等）是由操作者进行的，解决的方法 是：强调设备管理、使用和维护意识，加强业务、技术培训，提高操作人员素质， 使他们尽快掌握机床性能，严格执行设备操作规程和维护保养规程，保证设备运行在合理的工作状态之中。

    ③坚持设备运行中的巡回检查
    根据数控设备的先进性、复杂性和智能化高的特点，使 得它的维护、保养工作比普通设备复杂且要求高的多。维修人员应通过经常性的巡回检查，如CNC系统的排风扇运行情况，机柜、电机是否发热，是否有异常声音或有 异味，压力表指示是否正常，各管路及接头有无泄漏、润滑状况是否良好等，积极做好故障和事故预防，若发现异常应及时解决，这样做才有可能把故障消灭在萌牙 状态之中，从而可以减少一切可避免的损失。

    三、数控设备维修实例

    1．数控系统的故障诊断
    ①系统自诊断
    一般CNC系统都有较为完备的自诊断系统，无论是发那科系统还是西门子系统，上电初始化时或运行中均能对自身或接口做出有限的自诊断。 维修人员应熟悉系统自诊断各种报警信息。根据说明书进行分析以确定故障范围。 定位故障元器件，对于进口的数控系统一般只能定位到板级。
    ②数控系统的软故障
    数控系统的软故障是指控制系统的系统软件和PLC程序。有的系统把它们写在EPROM中插在主机板上，有的驻留在硬盘上。一旦这些软件出现 问题，系统将造成全部或局部混乱，当分析到确定是软件故障时，应当使用备用软件或备用EPROM换上，严格按操作步骤经初始化后试运行。这类故障只要有备份文件 一般不难恢复。其难度在于备份软件不完备或专用传送设备不具备或生产厂家操作手段中设置口令保密等因素造成无法恢复。
    ③利用PLC程序定位机床与CNC系统接口故障
    现在一般CNC控制系统均带有PLC控制器，大多为内置式 PLC控制。维修人员应根据梯形图对机床控制电器进行分析，在CRT上直观地看出 CNC系统I／O的状态。通过PLC程序的逻辑分析，方便地检查出问题存在部位。如 FANUC一OT系统中自诊断页面，FANUC一7M系统中的T指令等。

    2．故障排除步骤
    ①询问操作者故障发生的原因
    当故障发生后，维修人员一般不要急于动手，要仔细询 问故障发生时机床处在什么工作状态、表现形式、产生的后果、是否是误操作。故障能否再现等。
    ②表面与基本供电检查
    主要观察设备有无异常情况，如机械卡住、电机烧坏、 保险熔断等。首先检查AC＼DC电源是否正常，尽可能地缩小故障范围。
    ③分析图纸，确定故障部位
    根据图纸PLC梯图进行分析，以确定故障部位是机械、电器、液压还是气动故障。
    ④扩大思路，根据经验分析
    根据经验分析，一定要扩大思路，不局限于维修说明书 上的范畴，维修资料只提供一个思路，有时局限性很大。如我厂的一台FANUC一OT 数控车床，开机后CRT无画面，电源模块报警指示灯亮，根据维修说明书所讲，发现CRT和I／O接口公用的24EDC电源，正端与直流地之间仅有1─2Ω电阻，而同类设 备应用155Ω电阻，按资料上讲，这类故障一般在主板，只能送到厂家去修，而我们 扩大思路，先拔掉Ml8电缆插头，故障仍在，后拔掉C─Sl4插头上有短路现象，排除 后，机床恢复正常。

    3．故障排除例举
    ①我厂XH716数控加工中心，系统为FANUC一OM系统，一 次出现故障408报警，经查为伺服系统报警，意为反馈信息不良，经测量电缆信号线正常，但插上去后，该脉冲编码器＋5V电源没有，检查伺服系统上＋5V电源正常，插上去后没有，后怀疑其电缆插头与伺服上的电缆插座接触不良，排除后，机床恢复正 常。这台机床在加工中经常出现过载报警，报警号为434，表现形式为之轴电机电流过大，电机发热，停上40分钟左右报警消失，接着在工作一阵，又出现同类报警。经 检查分析，认为电气伺服系统无故障，估计是负载过重带不动造成。为了区分是电气故障不再出现。由此确认为机械丝杠或运动部位过紧造成。调整之轴丝杠防松螺母 后，效果不明显，后来又调整之轴导轨斜铁，机床负载明显减轻，该故障排除。
    ②FAUNC一7M数控4轴铣床，开机后05、07报警，进一步检 查B轴位置超差，经分析为位置环反馈部分有问题，检查7M内部位置控制板，发现一 个集成滤波器开路，造成反馈信息中断，换一个滤波器后机床恢复正常。
    ③我厂自己改造一台数控车床C6140A，系统为台湾产 HUST，开机后，调找不到零点。经分析，回零原理是，回零过程中压零位开关后减速，反方向移动，找脉冲编码器的栅格零脉冲后应停住，前面执行动作均正常，但减 速返回时找不到零点，估计脉冲编码器零脉冲无或该信号线断，后换一个脉冲编码 器，机床恢复正常工作。
    ④SAJO HMC 630─P型卧式加工中心，数控系统为西门子 840C，一次开机后B 轴不能运动，经检查，B 轴电磁阀已动作，但PLC显示B 轴未放松。判断压力开关有问题，拆下后经检查，发现该开关触点损坏，换一个压力开关后该故障排除。

    四、数控设备管理和维修工作的几点体会

    1．数控设备作为一种高精尖的机械加工设备，综合了 机械、电子、计算机等多门学科，因此对数控机的专业管理要求越来越高，目前数控设备的主要问题可归结为：管理、维修和提高。即实行科学的管理方法，发挥数控设 备的最佳效能：加强维修力量，建立一支机械、电气、动力、计算机软硬件等专业维 修队伍，提高维修人员的理论、技术水平，特别提高他们对故障的判别能力及排除故障的处理能力，同时也要提高操作、编程人员的技术水平。
    2．数控设备维修实际上是一项很复杂、技术含量很高 的一项工作，由于数控设备与普通设备有较大的差别，因而对维修人员技术水平要求也十分高，不但要在电气系统上下功夫，还要具备机械、液压、光学等方面的知 识，因为数控设备是机电一体化的综合体，例如数控仿形头既有传感器、A／D转换， 也有机械位移装置，融合在一起，要知识面广才能够胜任工作，认真、仔细、大胆、负责及技术上要过得硬是最基本的要求。
    数控管理是一门十分丰富的综合工程学，既要有先进的 设备，又要有好的设备维修，更要有科学的设备管理。多年来，根据我厂数控设备的特点和工作经验，我们将进一步探索对数控设备新的管理模式，使其更好地为科 研生产服务。