数控机床维修中二次破坏问题的探讨

随着经济高速的发展，特别是机械制造业的复苏，数控机床的数目日益增加，其维修和保养成为用户关注的热点，但早期生产的数控机床到了使用年限，数控系统老化，许多早期数控系统已经不再生产，机床维护维修变得十困难。数控机床涉及机械、电气、液压、气动、光学、计算机技术等多领域知识，尤其是数控机床维修涉及故障诊断、状态监测、数字测试等相关技术，因此，其维修在理论上、方法上、手段上与普通的设备相比都有很大的区别。并且数控机床的用户呈多样性，对机床工作条件维护和保养等缺乏一定的认识，使得机床在使用过程中故障频发。

由于企业缺乏数控设备维修专业人才，存在现有维修人员对专业知识了解不够，对机床进行维修操作时，更改了机床软硬件设置或采用不恰当的操作方法，使得机床各模块间匹配不当甚至造成硬件设备损坏，对数控机床造成二次破坏。

二、二次破坏的种类

二次破坏主要分为机床参数破坏、电路板跳线或旋钮位置破坏和电路板物理破坏以及其他形式的破坏。

机床参数破坏是指数控系统出厂参数遭到人为的修改，使得机床不能正常工作。以西门子810数控系统而言，其设定数据有上百个，主要有通用机床数据、伺服进给轴数据、主轴数据和机床数据位等。更改其中任何一个数据都会对机床的工作状态产生影响。

机床参数破坏在维修过程中经常发生，机床数据的更改很容易被维修人员遗忘。当本次维修失败后，会给后续维修带来很大的麻烦。对于这类破坏的维修较为简单，查明原因后，重新设定数据即可恢复系统。

数控系统由各独立功能模块组成，各个模块上都有许多开关、跳线和旋钮等以适应不同的功能要求。如在伺服驱动板中有用于调节系统开环增益和零点漂移的旋钮。在未知此类旋钮作用的情况下，调节任何一个旋钮的位置都会对数控系统造成损害。而且此类破坏，不易发现，会对后续维修造成障碍。

电路板物理破坏主要是指在电路板元件级维修中人为造成的电子器件损害、电路板断裂等现象。

现代数控系统都由大规模集成电路组成，维修中集成电路对高压静电的释放十分敏感，各种合成化纤材料如橡胶鞋底、人造地板、地毯等都会在人体上产生几千伏的静电，会造成CMOS器件的损坏或者CMOS RAM数据丢失，甚至造成印刷电路板导线烧毁。另外，由于大规模集成电路的需要，数控系统的电路板往往都做成四层甚至更高的电路板层数，在采用置换法维修时频繁安装和调整电路板，会使电路板受力弯曲致使内层导线断裂。这种故障的维修往往需要专业的检测设备才能完成，维修的难度增加。

另外，其他形式的二次破坏如接线不牢、焊点虚焊、元件安装错位等在数控机床维修中也是应该十分警惕的。

三、二次破坏的严重性

二次破坏后果往往十分严重，故障排除困难，周期长，工作量大。

例如我国在20世纪80年代末分批次花巨资引进了多台意大利Mandelli五面体加工中心，数控系统为Mandelli公司早期自主开发的以工业小型计算机为核心的系统，已不再生产，当系统运行不正常时，常常没有较好的解决方案。如某企业该型号机床数控系统启动后，黑屏，但继电器柜等其他部分得电后都能正常启动。对系统键盘以及机床控制面板操作时，机床无任何反应。询问企业维修人员得知，该机床已先后被企业自备维修人员和其他企业维修人员维修多次，问题依然存在。经笔者全面检查发现系统电源有故障，更换电源电路板元器件后，电源正常，然而系统仍然不能正常启动。由于无完整的资料，只好对数控系统主机硬件结构进行解剖检查，发现主机菊花链中断系统的输出端被短接。结合小型计算机硬件特征和计算机中断工作模式特点以及数控机床开机后呈现的特点，初步判断该处短接线被“人为”短接。恢复正确跳线位置，系统重新启动后恢复正常运行，问题排除。

某企业所使用的CK6150的数控车床由于数控系统某块电路板上保险管卡簧折断，机床运行时的机械振动造成保险管接触不良，机床出现间歇式停刀，损害被加工工件。该机床经多次维修后，故障未被排除。多次维修使得控制系统接线混乱，外置plc程序丢失，伺服系统损坏，二次破坏严重。经更换伺服系统，重新编制PLC程序和布线，更换保险管装置后系统恢复正常。然而维修的工作量却大大增加，维修持续时间长，对企业的生产也造成一定的负面影响。

四、二次破坏的预防

对数控机床维修划分合理的维修等级是预防数控机床维修二次破坏的主要方法。如把数控机床维修划分为机械结构维修、数控系统外围设备维修、数控系统模块级维修和数控系统电路板元件级维修，制定相关维修人员的责任范围。如对外围设备的维修仅限于如限位开关、按钮、传感器、连接电缆及接插件等辅助部分的操作。另外，定期对各维修等级做预防性维护也是预防数控机床故障的有效手段。

就具体维修过程而言，维修人员应严格遵循维修规定。应当选择恰当的维修工具、维修场地和着装等，预防各种由静电和工具造成的破坏。维修过程中应注意做好维修记录，记录维修前的各种开关情况、跳线情况等，一旦维修失败，则尽可能恢复原系统状态。对被维修的对象要充分的掌权其工作原理以及器件特性，并绘制出相关图纸。维修过程中接线要规范，维修后要编写详细说明材料，存档妥善保管。

五、总结

随着我国工业化程度的深入，生产的专业化程度提高，企业对设备的维护维修不能再停留在以前维修人员大而全的水平。生产企业的工作重心主要放在产品的生产和销售方面。所以生产企业应当加强同专业数控设备维护维修企业或高校和科研院所等联合对数控设备进行维修维护，这对企业的生产和发展十分有利。