![]() 數(shù)控機床故障維修實例![]() 天津一汽夏利汽車股份有限公司內(nèi)燃機制造分公司 楊琦 本文為2009第八屆全國數(shù)控裝備使用,維修與改造經(jīng)驗交流會優(yōu)秀論文 摘要：文中簡述了關于數(shù)控機床故障的幾個維修實例，如無法及時購到同型器件時的替代維修方法及與伺服、PLC相關的幾個故障維修實例。& a7 J' o; [4 `& L
J* M: [, N3 Y% R" e一、部件的替代維修# E1 g( c4 y5 I9 K1 ~! n
1.1絲杠損壞后的替代修復) f" r9 G) a( T% A
采用FANUC 0G系統(tǒng)控制的進口曲軸連桿軸頸磨床，在加工過程中出現(xiàn)了411報警，發(fā)現(xiàn)絲杠運行中有異響。拆下絲杠后發(fā)現(xiàn)絲杠母中的滾珠已經(jīng)損壞，需要更換絲杠。但因無法馬上購到同樣參數(shù)的絲杠，為保證生產(chǎn)，決定用不同參數(shù)的絲杠進行臨時替代。替代方案是：用螺距為10mm的絲杠替代導程為6mm絲杠，且絲杠的旋向由原來的左旋改為了現(xiàn)在的右旋。為保證替代可以進行，需要對參數(shù)進行修正。但由于機床的原參數(shù) P8184=0、P8185=0，所以無法通過改變?nèi)嵝赃M給齒輪的方法簡便地使替代成功，需根據(jù)DMR,CMR,GRD的關系，對參數(shù)進行修正。/ O1 ~8 P' B- M7 M$ E2 P
對于原來導程為6mm的絲杠，根據(jù)參數(shù)P100=2，可知其CMR為1，根據(jù)參數(shù)P0004=01110101，可以知道機床原DMR為4，而且機床原來應用的編碼器是3000pulse/rev。而對于10mm的絲杠，根據(jù)DMR為4，只能選擇2500線的編碼器，且需將P4改變?yōu)?1111001。
# y5 h+ F5 q+ |: R同時根據(jù)：計數(shù)單元=最小移動單位/CMR；計數(shù)單元=一轉(zhuǎn)檢測的移動量/(編碼器的檢測脈沖*DMR)
; E; C, M+ G8 n( ?% \4 y0 i. ~可以計算出原機床的計數(shù)單元=6000/（3000*4）=1/2，即最小移動單位為0.5。在選擇10mm的絲杠后，根據(jù)最小移動單位為0.5，計數(shù)單元=10000/（2500*4）=0.5/CMR，所以CMR=0.5則參數(shù) p100=1。然后將參數(shù)p8122=-111,轉(zhuǎn)變?yōu)?111后，完成了將旋向由左旋改為了右旋的控制，再將P8123=12000變?yōu)?0000后完后了替代維修。4 t) ?; ^ }- T1 B* `3 A
1.2用α系列放大器對C系列伺服放大器的替代# R3 v* [- }3 H6 N9 b6 Z& Y+ Y
機床滑臺的進給用FANUC power mate D控制，伺服放大器原為C系列A06B-6090-H006，在其損壞后，用α系列放大器A06B-6859-H104進行了替代。替代時，首先是接線的不同，在C系列放大器上要接入主電源200V、急�？刂�100A、100B，地線G共6顆線；而對于α系列放大器，要接入主電源200V，沒有接100A、100B，而是將CX4插頭的2-3進行短接來完成急�？刂�，然后將撥碼開關SA1的1、2、3端設定在ON，撥碼4設定在OFF后完成了替代維修。
5 E% l" Y, x& ~* d4 p4 I" l1.3完成回參考點的動作( ?; c: [- h- {' ]% ~' R" |' ]& U
對于有固定擋塊回參考點的控制原理為，系統(tǒng)在接收到減速信號后，找到第一個一轉(zhuǎn)零脈沖或第一個柵格點，即確認為參考點位置。
) Y1 p& x% ]; U+ j故障1：發(fā)生故障的機床采用的是巴魯夫帶接插頭的接近開關來控制完成回參考點的動作，但由于接插線路出現(xiàn)斷路，回參考點的動作無法完成，為完成機床調(diào)整的相關步驟，當時借用了臨近的相同接近開關的接插線路，通過拔、插動作模擬完成了回參考點的過程。
. t+ R6 Z6 q0 {8 h故障2：磨床修整器的伺服電機經(jīng)皮帶連接帶動絲杠轉(zhuǎn)動，在修整過程中發(fā)現(xiàn)位置偏差，分析應是參考點位置發(fā)生變化造成。查找后發(fā)現(xiàn)皮帶松動，在通過改變中心距離的方法緊固皮帶后，進行了返回參考點的動作，但修整位置仍然不對，在改變了坐標系的偏移量后，位置正確。故障應是由于電機位置改變造成絲杠的位置改變，從而返回參考點的第一個零脈沖的位置改變，改變的值應該是一個螺距的距離。
, m ^8 C1 f" ?3 @. [; R2.與驅(qū)動相關的故障維修) E. ?& m4 e4 u- m
2.1 機床同時出現(xiàn)416、426報警
3 _+ z0 X& a$ ?! s6 o機床采用FANUC 0GE系統(tǒng)控制，最初的故障為機床CRT、伺服都不上電，經(jīng)查為系統(tǒng)提供電源的電源單元損壞，在更換了新的電源后，CRT顯示X、Z軸416、426號（位置環(huán)連接錯誤）報警。此報警一般與線路連接故障、伺服放大器故障、PCB板等的損壞有關。因為2個軸同時出現(xiàn)報警，根據(jù)經(jīng)驗，初步判定伺服放大器及速度控制PCB板同時損壞的可能性不大，應從外部線路查找故障原因。通過分析對PCB的控制原理圖，可以發(fā)現(xiàn)，伺服系統(tǒng)所需要的15V、24V、指示燈等的電壓都是是由伺服變壓器18V的電壓提供的。伺服變壓器所提供的18V電壓，通過CN2接口提供給速度控制PCB板的工作所需。在查找外部線路后，發(fā)現(xiàn)是電源變壓器的進路保險損壞后造成18V未給出，從而造成報警。; `: T) v" C2 N( D9 g# u' _; @
2.2放大器過載報警 機床采用日本東榮伺服放大器控制，故障現(xiàn)象為運轉(zhuǎn)準備后，能夠?qū)崿F(xiàn)伺服電機的鎖住，但在handle進給移動過程中，機床出現(xiàn)較大震動后，瞬間出現(xiàn)伺服偏差過大報警及伺服放大器AL18（負載過載）報警，機床停止。首先檢查了伺服電機、伺服放大器，但都沒有問題，為此曾懷疑是NC系統(tǒng)或通訊線路有問題。但在MDI方式下監(jiān)視到手動轉(zhuǎn)動1圈絲杠的反饋脈沖數(shù)只有50000pulse,而實際應該為100000pulse( 10mm),為此用示波器檢查了編碼器的反饋脈沖，在從NC板觀測輸入輸出回路的波形時發(fā)現(xiàn)B 相脈沖不完全，出現(xiàn)了部分丟失，為此更換了編碼器，故障解決。此故障可從三環(huán)控制原理進行解釋，故障是由于位置反饋的脈沖丟失，致使NC系統(tǒng)需不斷增加脈沖數(shù)，從而造成了電流值增加，從而出現(xiàn)伺服過載檢測報警。此故障加深了對伺服控制原理的理解也拓寬了分析解決故障的思路。 2.3 機床950#（短路）的報警
5 U+ T( I5 G( L" Q機床采用FANUC 0T 控制，在機床上電后顯示950#即保險斷的報警，檢查后是輸出回路保險短路，所以應是外部線路的問題，同時由于是一合閘便有，所以應著重查找應用閉點的開關線路。首先查找的是機床X、Y軸的超程保護開關線路，最終查明故障是由于X 軸的超程保護開關的24V對地造成的。提出這個故障主要是說明對于故障查找應首先根據(jù)故障現(xiàn)象進行分析，有側(cè)重點的查找，特別是對于短路故障的查找，如果沒有目標的查找，將會造成時間的浪費。) F6 K5 z+ z; J6 x: M
2.4 機床9031（主軸受到束縛，無法按指令速度旋轉(zhuǎn)）報警! Z$ q P$ o7 `8 G! \# k7 B
機床為臥式加工中心，采用FANUC 18iM控制，主軸最高轉(zhuǎn)速為8000轉(zhuǎn)，采用高低速控制，在低于3000轉(zhuǎn)/分時，是低速控制交流接觸器吸合，高于3000轉(zhuǎn)時高速交流接觸器控制吸合。故障現(xiàn)象為機床在上電后執(zhí)行空運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)了9031報警。& z- |) x# m3 y
在MDI方式下，如果輸入M19主軸定向，會出現(xiàn)9031報警，但如果輸用M03S**，則只有轉(zhuǎn)速在5000轉(zhuǎn)時才會出現(xiàn)9031報警。9031報警是指電機無法按指令速度旋轉(zhuǎn)，而是停止或以極低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，所以應該是定位有問題或者是主軸功率不夠。由于機床已經(jīng)正常運轉(zhuǎn)過，所以不會是參數(shù)設定、電機相序的問題。有可能為電機的反饋電纜或動力線故障（主軸切換輸出時電磁接觸器是否打開）故障。最終查找為控制高速運轉(zhuǎn)的交流接觸器的上口進電的動力線松動造成。/ M, n" i5 U1 ]- A& o
2.5 SIEMENS伺服電源單元的報警+ K* {/ g: t( K T) B0 a M' U8 T, ~
在西門子611A的伺服電源模塊上有6個LED燈，分別代表不同的含義。
. z" z3 A: T7 f8 X0 F }3 Y 1：+/-15v電源供給錯誤" W0 J' ~! m0 v! j# T
2：5v電源供給錯誤
& z: k4 o) ~. L3 |6 d 3：未準備好
8 i( J7 E4 o& p( O; k 4：電源準備好（DC link charged）( f! q( b' z/ d" ?6 X
5：供給錯誤6 W8 D9 H8 ^& _
6：直流過電壓DC link over voltage
" s) s5 q1 `& l F故障現(xiàn)象為，機床在上電后，在進行4個軸返回參考點的確認過程中，電源單元出現(xiàn)5號的紅燈報警。為判斷是電源單元本身的故障還是外部的故障，所以首先進行了單軸運動。其他3個軸在進行回參考點的運動時，電源不報警，只有第4軸回參考點時出現(xiàn)報警，所以排除了電源單元的故障。查找后發(fā)現(xiàn)第4軸在回參考點的過程中，無法準確定位造成了電源報警。在將回參考點的速度降低后，故障消除。2 {. t) D [2 ?; X" o7 U2 ]( g! f
( c; a0 d* K- Y" `( k; b0 ?3、與PLC相關的故障
, Q! I1 r; ]. p/ p' o+ {1 E3.1與輸入、輸出相關的故障
) N: V. D3 R8 w3 O2 B) a7 i, o# y2 ~ 機床由西門子S5的PLC 控制，且輸入、輸出部分采用ET200 來控制。故障的表現(xiàn)為，在機床運轉(zhuǎn)中輸出點Q72.0會出現(xiàn)突然掉電現(xiàn)象，同時PLC 的BF(bus fault)燈亮，ET200處出現(xiàn)IM fault 燈亮。首先查找外部線路問題，由于ET200處出現(xiàn)IM fault 燈亮，所以首先查找了ET200處的I/O 模塊。在更換I/O模塊時發(fā)現(xiàn)，連接線纜有部分破損現(xiàn)象，更換后IM fault 燈熄滅，但輸出點Q72.0仍然出現(xiàn)不固定的斷電的故障。在進行PLC聯(lián)機測試時發(fā)現(xiàn)M11.5斷續(xù)出現(xiàn)斷電現(xiàn)象的原因是K2100有斷電現(xiàn)象，而輸入點I33.0對應K2100，由于已經(jīng)更換了輸入輸出模塊，所以只能通過變更輸入點來進行解決，在將輸入點改變后，故障消除。改變輸入點時，應注意此輸入點在其他功能模塊中的引用，應全部變更。
: h& `& h+ a* I1 Q3.2 S5程序的重新啟動1 ^$ N8 F% C, T U' ~) Q
在進行修改S5 的PLC程序后，一般只需對原程序進行覆蓋，便可正常啟動PLC；但若是因為電池沒電造成的PLC停止，在進行PLC的程序傳輸后，會出現(xiàn)無法啟動PLC，這時需要選擇PLC菜單,點擊其下的PLC Start才能使PLC重新運轉(zhuǎn)。( L. J z( ~/ g5 q! d: I, F
3.3 SIEMENS 840C 系統(tǒng)上電后出現(xiàn) 43 PLC–CPU not ready for operation報警; _" a. O5 N4 _4 d% C$ O/ P$ A0 k |2 z$ N
機床為SIEMENS 840C系統(tǒng)控制，系統(tǒng)上電后，進行自檢時出現(xiàn)43 PLC–CPU not ready for operation報警，查找PLC其顯示狀態(tài)正常，進行g(shù)eneral reset中的PLC RESET后故障依舊。最終查找故障原因是機床應用的手持單元中，有一個接口虛接造成，重新拔插后故障消除。
& K; p/ X3 s- U9 Q3 x: K(轉(zhuǎn)載), s& ~5 m$ i9 @% ]' O
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發(fā)表于 2010-11-27 10:49:34
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