数控机床不执行加工程序的故障分析与处理

  摘要  根据故障的原因把故障分为程序的问题、参数设定的问题、操作的问题及机床部分的问题等四大类。注重故障现象的观察和分析，采用单步执行程序确定故障点，并列举实例加以分析。
       目前数控机床种类越来越多，数控系统也都各不相同，但基本原理都是相通的。数控机床都是根据事先编制的加工程序进行自动加工的，所以有时编制好的程序不执行、有时在执行时中断的故障是数控机床常见的故障，这些故障的原因是多方面的，应该根据不同情况分别处理。笔者在多年维修实践中，多次遇到这类故障，现将典型故障处理过程介绍如下，以供参考。
       影响数控机床程序不能正常运行的故障原因可分四大类。
       一、程序编制中出现问题
       程序编制中的问题在第一次运行程序时，系统一般都会给出报警，这类故障一般都可以根据报警显示的信息，找出程序中的错误，改正后就可以排除故障。
       例1 一台采用西门子系统的数控铣床在调试程序时出现251号报警(BLOCK NOT IN MEMORY)，指示程序块不在程序中。说明书中解释，是程序跳转时找不到目的块。对程序进行检查发现语句N50@0190 R01 R12，是条件满足后跳转到N90，但由于输入程序时，重新改变了语句号，将原N90号语句变成N110号，而没有使用N90语句，修改程序，将N50语句中的@0190更改成@01110后，程序顺利执行。
       例2 一台采用日本FANUC OTC系统的数控车床在调试程序时出现20号报警(OVER TOLERANCE OF RADIUS)，指示半径误差过大。说明书解释，是圆弧插补G02或G03的计算误差过大，在程序中找到圆弧插补指令，重新计算，发现确实有些误差，输入新的数值，再运行程序正常。
       二、参数设置不当引起程序不执行
       数控机床的参数设置不当也会引起程序不正常执行，这些参数包括NC参数、R参数、刀具参数等。这类故障有些会产生报警，可根据报警信息进行分析。有些故障不产生报警，则要根据机床的工作原理和故障现象进行分析。
       例1 一台采用西门子3TT系统的数控铣床在自动加工时出现F104报警，程序中断。F104为PLC报警，指示NC1故障。重新启动后，机床手动动作正常没有问题，说明NC1没问题，但一执行程序又出现这个报警。观察程序的执行过程，在出现F104故障报警的同时，在显示器的最下行有518号报警一闪而过，没法看清报警信息。说明书解释这个报警为超软件限位报警(SOFTWARE LIMIT SWITCH OVER TRAVELLED)，说明程序中设置的进给数值有问题。继续观察发现，程序是执行到子程序L200的N40 G01 X14.2 F1200语句时中断的，而检查x轴的负向软件限位是14.5。对机床进行检查发现，x轴滑台到达14.5位置时，还有余地向负向移动一段距离，为了满足加工的需要，将x轴的负向软件限位更改成32<6，再运行程序就正常了。这是因为NC参数设定不合理引起的。
       例2 一台采用FANUC 0TC系统的数控车床，在执行程序时，出现41号报警(INTERFERENCE IN CRC)，程序执行中断。说明书中解释为，在刀尖半径补偿中，将出现过切削现象，采取的措施是修改程序。为进一步确认故障点，用单步功能执行程序，当执行到语句Z-65 R1时，机床出现报警，程序中断。核对程序没有发现错误，因此怀疑刀具补偿有问题。根据加工程序，在执行上述语句时，使用的是四号刀二号补偿，重新校对刀具补偿，输入后运行程序，再也没有发生故障。这是由于刀具补偿设定不合理造成的。
       三、由于机床操作不当引起的无法启动自动循环
       机床设置不当或者操作不当多半发生在设备投入使用初期，这时操作人员对机床不是特别熟悉。另外更换新的操作人员也容易发生这类问题。
       例1 一台采用FANUC 0TC的数控车床，在启动自动循环时，出现224号报警(RETURN TO REFERENCE POINT)，指示自动循环之前应该回参考点。原来是机床中途断电后，再次启动时，操作人员忘记重新回参考点。这是操作不当的问题。
       例2 一台采用西门子810系统的数控磨床，程序启动后执行几个语句就停止，没有任何报警。观察程序的运行，发现每次都是执行到语句N40 G01 X120 F120时停止。对机床进行检查发现，进给倍率开关设置到0，因为没有了进给速度，所以程序停止等待。这是因为操作人员对机床不熟悉造成的。
       四、机床方面的问题引起程序执行出现问题
       机床部分出现问题，也会导致机床程序不运行，特别是机床硬件部分出现问题。与这些故障直接相关的是机床操作方式的设定开关和循环启动按钮，另外有些条件不满足也会造成程序不执行或者执行时中断，所以处理这类故障必要时，要根据故障现象，通过机床厂家提供的PLC梯图进行分析和诊断。
       例1 一台采用FANUC 0TC系统的数控车床，加工循环启动不了，对机床进行检查，发现循环启动按钮有问题，更换后，机床恢复正常使用。
       例2 一台采用西门子3TT系统的数控铣床，在自动循环加工过程中，工件已加工完毕，工作台正要旋转，主轴还没有退到位，这时第二工位主轴停转，自动循环中断，产生报警F97(SPINDLE1 SPEED NOT OK STATION2)和F98(SPINDLE2 SPEED NOT OK STATION2)，表示第二工位两个主轴速度不正常。但对主轴系统进行检测并没有发现问题。为了确定故障原因，用机外编程器动态监测机床PLC的运行，发现是第二工位的刀具卡紧液压压力检测开关E21.1在出现故障的瞬间其状态发生变化，由“1”信号瞬间变成“0”信号，紧接着又变成“1”信号，E21.1的“0”信号指示刀具没有卡紧，所以主轴停转，自动循环停止。由于刀具的卡紧是由液压来完成的，对液压系统进行检查，发现压力有些不稳，对液压系统进行调整，使之稳定，机床恢复了正常工作。这是因为刀具卡紧检测开关检测到刀具没有卡紧，使自动循环的条件被破坏，从而使程序中断。
       例3 一台采用西门子810系统的数控淬火机床，启动循环后，执行几段程序后停顿，没有故障显示。单步执行程序，发现每次都是在加工程序执行完M20指令时停顿。M20指令是启动中频电源振荡的命令，而M20发出后，中频电源并没有工作。
       分析原因如下：
       1.数控装置发出的启动中频振荡的命令没有到达中频电源。通过对机床控制部分进行分析，数控装置发出M20指令后，是由PLC的输出A2.4控制的继电器K240传递到中频电源的，检查PLC的输出A2.4的状态，在发出M20指令后为“1”，继电器K240的触点也闭合没有问题。这种可能被排除。
       2.中频电源没有振荡，而故障反馈没有将这一信息反馈给数控装置。检查中频电源部分，并没有发现产生中频不振荡的报警指示，而且根本没有启动中频电源振荡的迹象，所以这种可能也被排除。
       3.中频电源部分接到启动命令后，中频控制部分没有执行。根据机床的工作原理进行分析和检查，在数控装置发出启动中频振荡指令后，中频部分也接受到了这个命令，并且已经传输到控制板RK4上，RK4接到这个指令后，经过转换应该将中频启动信号传输到控制板SK2上，但检查SK2的信号输入端子，
       却没有得到这个信号，进一步检查RK4板，它并没有发出这个信号，可能是RK4板出现问题，对RK4进行检查，发现其上一个继电器线圈有电，常开触点却没有闭合，确定是继电器损坏，更换新的继电器故障消除。
       数控机床加工程序不正常执行是数控机床较常见的问题。根据故障的不同，应该分别加以处理，特别是由于机床部分的问题引起的故障，要根据机床的工作原理及故障现象进行分析，有时采用单步跟踪程序的运行，是确定故障点的好办法。