編者按：俞鴻虎工程師目前在越南北方一家新開的越南國營塑料模具廠擔(dān)任廠長顧問。越南的情況比較特殊，維修人員的素質(zhì)普遍比較低，優(yōu)質(zhì)的配套元器件都要由中國生產(chǎn)商供應(yīng)，不能保證及時到位。最近，一臺從中國進口的Mell-5060型數(shù)控雕刻機最近出現(xiàn)了故障，俞工把排除數(shù)控雕刻機的2例故障的方法與過程記錄下來，希望可以給在第三世界工作的中國專家作一個參考，同時也可以給中國國內(nèi)的，特別是中西部不發(fā)達地區(qū)企業(yè)從事設(shè)備維護保養(yǎng)的技術(shù)人員提供一點借鑒。
排除故障例一
數(shù)控雕刻機出現(xiàn)以下故障：手脈有時能夠動作，有時不能動作，或者干脆不能工作。長駐胡志明市的供應(yīng)商外派專家前后來現(xiàn)場4次更換手脈，最后一次甚至不惜代價更換了工控機，但問題依然存在。專家堅持說手脈在國內(nèi)曾經(jīng)安裝在同型機床上試驗過，沒有問題。這使得相關(guān)各方都很苦惱，成為企業(yè)設(shè)備方面的一個棘手問題。
我們懷疑模具車間的電磁環(huán)境對機床存在干擾，同時還懷疑數(shù)控雕刻機存在某些容易接受干擾的設(shè)計或者工藝缺陷。經(jīng)過觀察分析，車間墻面和屋頂（內(nèi)襯泡沫隔熱層）均為彩鋼板簡易結(jié)構(gòu)，極易反射電磁波；車間里有眾多設(shè)備，例如北京機電院的加工中心、GF阿奇夏米爾的等脈沖電火花機、蘇州三光的慢走絲線切割機、沈陽機床的數(shù)控車床等CNC機床，另外還有中國其他企業(yè)的內(nèi)/外圓磨床、工具磨床、變頻電焊機、帶鋸床、精密三坐標(biāo)測量機、帶PLC擴展配置的桂林產(chǎn)龍門磨床、英國產(chǎn)精密高速掃描儀和寧波海天650大型注塑機各一臺，以及中國產(chǎn)鉆床2臺和電動工具多臺。車間各類機床運轉(zhuǎn)時，其接觸器和有刷電機均會產(chǎn)生火花干擾，電加工機床和電焊機的干擾更是嚴(yán)重，而且其干擾頻譜很寬，諧波分量豐富，攜帶干擾能量很大。干擾電磁波經(jīng)過彩鋼板墻面和屋頂?shù)亩啻畏瓷浏B加，在某些頻譜波段會得到加強，這是外部電磁干擾的環(huán)境情況。但是限于越南當(dāng)?shù)氐目陀^條件，我們無法對車間的干擾場強進行測試，從而得出精確的定量結(jié)果，只能憑經(jīng)驗作出外部電磁干擾相當(dāng)強烈的定性判斷。同時我們對數(shù)控雕刻機的手脈及其輸出電路進行了嚴(yán)格檢查，機床內(nèi)部的信號電纜都具備屏蔽功能——全部使用了屏蔽電纜，并且一端可靠接地。但是拆開手脈電纜的航空插頭和手脈控制盒，用小刀切開電纜外包皮一看，手脈電纜竟然采用了非屏蔽電纜（普通多芯電纜），更談不上單端接地。接著我們使用同樣的方法切開第2個手脈的電纜，也是采用了非屏蔽電纜。根據(jù)以往的經(jīng)驗，我們判斷這就是故障的內(nèi)部原因所在。外部電磁干擾信號正是從這根電纜感應(yīng)到系統(tǒng)信號，又疊加到手脈的小信號輸出線路上去的（輸出5v脈沖去工控機I口），進而使工控機的輸入口獲取了錯誤信息。
終于找到了使手脈不能正常工作的真正故障原因，我們要求數(shù)控雕刻機供應(yīng)商重新提供具備屏蔽功能并且單端良好接地的新手脈。到貨以后，經(jīng)過外觀檢查，運輸無破損，電纜外皮光潔鮮亮，型號規(guī)格核對無誤；拆開航空插頭檢查電纜具備屏蔽結(jié)構(gòu)，并且單端可靠接地。更換以后故障徹底消失，電腦屏幕顯示出三維坐標(biāo)系的清晰數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)動手脈的轉(zhuǎn)輪，數(shù)據(jù)立刻顯示出實時新坐標(biāo)的精確位置。機床在停機一段時間以后終于恢復(fù)正常工作了。
本例小結(jié)：手脈為數(shù)控雕刻機的重要部件，現(xiàn)在大多數(shù)數(shù)控機床都有手脈并且作為標(biāo)準(zhǔn)配置，甚至可以說已經(jīng)成為不可缺少的重要部件。我們認(rèn)為，如果在復(fù)雜的電磁環(huán)境下，數(shù)控機床的手脈（或者其他部件）功能出現(xiàn)沒有規(guī)律可循的奇怪故障時，應(yīng)該重點考查現(xiàn)場的電磁環(huán)境，是否存在電磁干擾，然后排查設(shè)備容易受干擾的部位。使用這種方法，有針對性地予以排除，容易收到時間短、見效快的效果。這種故障僅在越南一家工廠就排除過多次了。另外電源質(zhì)量如何，接地是否滿足要求等外部因素也是不可忽略的。
同時我們希望CNC機床制造工廠在設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)外的電氣電子線路的時候特別加強系統(tǒng)抗干擾性能的設(shè)計。客觀地講，國內(nèi)的一些企業(yè)做得比較到位，例如本廠從中國引進的其他各型CNC機床，在同樣強烈的電磁干擾下卻始終能夠正常工作。原因是這些企業(yè)的資金和技術(shù)力量相對比較雄厚，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作比較到位，質(zhì)量管理體系層次比較高。但在個別企業(yè)，抗干擾設(shè)計卻往往被忽視，例如本例制造商就采用了非屏蔽電纜的做法。各國各地的經(jīng)濟發(fā)展不同，廠房結(jié)構(gòu)等現(xiàn)場外部條件一般也就不盡相同，例如標(biāo)準(zhǔn)廠房與上述彩鋼板廠房（根據(jù)筆者所知，這種簡易型廠房在第三世界國家是很多的）現(xiàn)場的電磁環(huán)境就會大不相同（有時甚至還要考慮該國該地的電源質(zhì)量以及接地和氣候等各種相關(guān)因素）。我們的CNC機床產(chǎn)品只有在各種復(fù)雜的電磁環(huán)境和氣候環(huán)境下都能夠穩(wěn)定地工作，才能真正有效地占領(lǐng)國內(nèi)外CNC機床市場，贏得國內(nèi)外用戶的信任。
排除故障例二
數(shù)控雕刻機突然出現(xiàn)了電腦報警信號，Y軸不能復(fù)位至原點，電腦顯示：
Y軸尋原點找不到原點信號
Y軸尚未原點復(fù)歸
通過檢查原點信號電路，我們發(fā)現(xiàn)線路通暢沒有問題，各相關(guān)電纜插頭/插座也都接觸良好。但是發(fā)現(xiàn)Y軸磁感應(yīng)開關(guān)（型號為PS17-5DN，韓國產(chǎn)）的LED發(fā)光不正常，在用螺絲刀抵近感應(yīng)部位時，LED發(fā)光正常；但是移開螺絲刀后LED依然微微發(fā)光。此時LED正確的狀態(tài)應(yīng)該是截止的，也就是說這時的Y軸磁感應(yīng)開關(guān)并沒有完全關(guān)斷，依然有信號輸出，而且其電平有效值超過其翻轉(zhuǎn)閾值電平，致使電腦出現(xiàn)報警信號。國內(nèi)供應(yīng)商提供的相同型號的磁感應(yīng)開關(guān)到貨以后，經(jīng)過外觀檢查運輸無破損，型號規(guī)格核對無誤。更換以后，檢查接線無誤（只要3根相同顏色的線路對接并且做好絕緣即可）。通電啟動系統(tǒng)，用螺絲刀貼靠磁感應(yīng)開關(guān)的感應(yīng)部位，開關(guān)的LED立即正常發(fā)光；反之，移開螺絲刀LED則立即熄滅，可以判定磁感應(yīng)開關(guān)信號輸出恢復(fù)正常。
隨后越南維修人員又報稱：Y軸能夠回到原點了。但是每次操作總會出現(xiàn)又往+Y方向過沖的現(xiàn)象。我們經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)，數(shù)控雕刻機的許多按鈕是點動式的，它是工作于脈沖的上升沿或者下降沿，這與越南電氣維護人員習(xí)慣的電平控制的普通開關(guān)完全不同，而越南維修人員以為一直要把按鈕按到Y(jié)軸回到原點以后才能松開。實際上按鈕在按下時，計算機不斷接收到外部中斷申請信號（來自按下的按鈕），使Y軸回到原點以后不能停車，只能反向——即向+Y方向移動，出現(xiàn)+Y方向過沖的現(xiàn)象。經(jīng)過我們講解以后，按一下按鈕Y軸立刻啟動，執(zhí)行原點復(fù)歸指令，機床完全恢復(fù)正常。
本例小結(jié)：數(shù)控機床的維修在一般維修人員看來似乎很難，其實只要掌握了它的結(jié)構(gòu)，熟悉其各種顯示信號的物理意義，善于分析各種信號LED的閃動情況，例如是常亮還是不亮？是微微發(fā)亮還是閃亮，有規(guī)律還是隨機？就能正確的解決問題。當(dāng)完全理解了上述各種不同的LED的發(fā)光狀態(tài)和物理意義后，一般就可以得出正確的判斷，本例排故的過程實際上連萬用表都沒有使用，很快就找出了真正的故障所在部位。因此筆者認(rèn)為維修數(shù)控機床并不難，只要掌握正確的方法常常會事半功倍，有時甚至比維修普通機床的電子電氣線路還要方便！
