數(shù)控設(shè)備快速診斷維修方法淺述

1、數(shù)控設(shè)備快速診斷維修方法淺述2005-06-28 13:50:39 rongbaowu-CvLR 復(fù)制 評(píng)論 淺述了近幾年來在對(duì)進(jìn)口數(shù)控設(shè)備的維護(hù)中，逐漸學(xué)習(xí)并掌握了CNC系統(tǒng)的一些故障規(guī)律和快速診斷方法。整理后使其更好地為數(shù)控設(shè)備的使用與維修服務(wù)。隨著發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)技術(shù)和裝備的不斷引進(jìn)，使我們?cè)O(shè)備維護(hù)人員的維修難度越來越大，這是不可否認(rèn)的事實(shí)。但怎樣盡快適應(yīng)和掌握它，是我們應(yīng)該認(rèn)真探討并急需解決的課題，下面就自己多年的維修經(jīng)驗(yàn)談一點(diǎn)個(gè)人體會(huì)。以下從幾方面淺述快速診斷和維修數(shù)控設(shè)備的方法：1、先觀察問詢?cè)賱?dòng)手處置首先看報(bào)警信息，因?yàn)楝F(xiàn)在大多數(shù)CNC系統(tǒng)都有較完善的自診斷功能，通過提示信息可以馬上

2、知道故障區(qū)域，縮小檢測(cè)范圍。一臺(tái)武漢臥式加工中心TH6363在運(yùn)行中出現(xiàn)5010 spindle drive unit alarm報(bào)警。我們根據(jù)提示信息馬上按順序檢察了主軸電機(jī)及其執(zhí)行元件、主軸控制板，查明過流斷路點(diǎn)后恢復(fù)正常，僅用20分鐘完成。但從我們的經(jīng)驗(yàn)中也有受報(bào)警信息誤導(dǎo)的例子，因此說可依據(jù)，但不能依賴它。故障發(fā)生后如無報(bào)警信息，則需要進(jìn)一步用感官來了解設(shè)備狀態(tài)，最重要的就是向操作人員問詢故障發(fā)生的前因后果。有一臺(tái)加工中心在其APC系統(tǒng)的防護(hù)罩沒有打開情況下B軸突然旋轉(zhuǎn)起來刮壞護(hù)罩，這一現(xiàn)象以前從未出現(xiàn)過。經(jīng)我們現(xiàn)場(chǎng)仔細(xì)詢問操作過程，清楚了故障經(jīng)過：原來操作人員先輸入了M60指令，使A

3、PC系統(tǒng)程序運(yùn)行（更換旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)），當(dāng)執(zhí)行元件失控中途停機(jī)后，又進(jìn)行了手動(dòng)狀態(tài)下的單步指令操作。當(dāng)時(shí)M60并沒有刪除，使其執(zhí)行元件恢復(fù)正常后繼續(xù)了原程序動(dòng)作。經(jīng)認(rèn)真了解并仔細(xì)分析后，我們立刻清除所有原設(shè)定的指令，檢測(cè)并更換了失控元件，避免了更大故障的發(fā)生。所以說首先應(yīng)該根據(jù)報(bào)警信息和故障前的設(shè)備狀態(tài)，來判斷故障區(qū)域，爭(zhēng)取維修時(shí)間。2、遵循由外到里，由淺人深的檢修原則本人對(duì)加工中心多年的維修經(jīng)歷來看，大多數(shù)故障根源都是來自于外部元器件，因其受外界因素影響較大。機(jī)械碰撞磨損、冷卻液腐蝕、積塵過多、潤(rùn)滑不良等，使這此年久失修的元器件處于不完好、不可靠狀態(tài)，成為設(shè)備故障的最大隱患。各軸經(jīng)常出現(xiàn)的超程現(xiàn)

4、象，零點(diǎn)復(fù)歸誤差，位置信號(hào)不反饋等，都是一些磁性或機(jī)械式開關(guān)失靈造成。還有的故障也是出現(xiàn)在電磁閥、電機(jī)、聯(lián)接軸和經(jīng)常伸縮的電纜上。一次B軸旋轉(zhuǎn)不到位或有時(shí)根本不旋轉(zhuǎn)故障，報(bào)警提示為：feed axis fault （APC command），看起來命令有關(guān)。但我們根據(jù)故障現(xiàn)象還是果斷地檢查B軸各行程限位，果然有一撞塊與開關(guān)接觸不好，經(jīng)調(diào)整后正常。這就避免元目標(biāo)地消耗很大精力去查整個(gè)CNC系統(tǒng)，先把重點(diǎn)放在外部環(huán)節(jié)上。這實(shí)際上是一種經(jīng)驗(yàn)上的診斷，如果我們手里有原理接線圖，那就應(yīng)該正規(guī)地按圖紙去相應(yīng)對(duì)照，順序查找并針對(duì)性的去測(cè)試電位和波形，還能從中悟出一些理論上的東西。正是因?yàn)闆]有這個(gè)條件，所以我

5、們?cè)诰S修中就是遵循從外部到內(nèi)部、從人為到系統(tǒng)、由淺入深的原則去進(jìn)行，這就大大縮短了設(shè)備的停修時(shí)間。3、充分利用PC圖查找故障點(diǎn)根據(jù)報(bào)警信息調(diào)出與其相關(guān)的PC圖進(jìn)行分析核對(duì)，也是一種診斷的方便途徑。一次臺(tái)灣永進(jìn)85A自動(dòng)換刀機(jī)械手到位后不執(zhí)行抓刀指令，我們馬上調(diào)出PC圖從各指令開關(guān)信號(hào)到各進(jìn)、退、松、緊動(dòng)作信號(hào)逐一進(jìn)行對(duì)應(yīng)校驗(yàn)，最后查出機(jī)械手旋轉(zhuǎn)到信號(hào)沒有發(fā)出，原因是由于一磁性接近開關(guān)松動(dòng)移后不起作用，使下一步抓刀動(dòng)作無法進(jìn)行，調(diào)整后恢復(fù)正常。由PC圖查故障點(diǎn)看來比較方便直觀，但如果不了解其內(nèi)部動(dòng)作原理和工作程序，那可以說也是大海撈針，無從下手。特別是無電氣原理圖就更難以判斷，每個(gè)輸出動(dòng)作多達(dá)幾

6、十個(gè)開關(guān)條件才能滿足，確實(shí)要下很大功夫才能逐步認(rèn)識(shí)并掌握。我們就是平時(shí)維修時(shí)的日積月累，在不斷的了解和運(yùn)用它。4、疑難故障的檢測(cè)分析和快捷處理加工中心的一些元器件年久老化，使其參數(shù)隨溫度或電流的變化而極不穩(wěn)定，造成故障后能自動(dòng)恢復(fù)即時(shí)好時(shí)壞現(xiàn)象，這是我們最為之撓頭的故障。因?yàn)楦憔S修的都知道，元件壞了容易檢測(cè)，而不正常的通斷情況則很難判斷是元件壞了還是線路接觸不良造成，因?yàn)闊o法進(jìn)行正常的信號(hào)檢測(cè)。如B軸工作臺(tái)換位；刀庫(kù)進(jìn)刀口自動(dòng)打開；B軸臺(tái)板夾緊、松開失靈等故障，其執(zhí)行元件均是固態(tài)繼電器接受指令信號(hào)接通后帶動(dòng)電磁閥動(dòng)作。當(dāng)檢測(cè)時(shí)可能未見異常，起動(dòng)后又可能一切正常，待連續(xù)動(dòng)作幾次后又停機(jī)報(bào)警。我們

7、根據(jù)故障現(xiàn)象及反復(fù)周期判定應(yīng)該是執(zhí)行元件性能下降造成，因圖紙不詳、標(biāo)識(shí)不清，只能將關(guān)聯(lián)的一組執(zhí)行元件在正常和異常的情況下分別進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)反復(fù)測(cè)試后，最后從30多只繼電元件中分別查出并更換了其性能下降的元件。一次B軸原點(diǎn)復(fù)歸失控，指令發(fā)出后旋轉(zhuǎn)不停，沒有報(bào)警信息。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)了解分析，首先認(rèn)定應(yīng)該是B軸零點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)故障，而該系統(tǒng)是由一只磁性接近開關(guān)發(fā)出到位信號(hào)后控制執(zhí)行元件減速停車。我們馬上對(duì)這一信號(hào)進(jìn)行線路測(cè)試，結(jié)果無信號(hào)發(fā)出，人為設(shè)定一個(gè)到位信號(hào)則準(zhǔn)確復(fù)歸停車，確認(rèn)檢測(cè)開關(guān)到設(shè)定信號(hào)點(diǎn)這一段有故障。但如果想直接檢測(cè)接近開關(guān)則必須將B軸和與其關(guān)聯(lián)的調(diào)軸解體，因?yàn)榇碎_關(guān)裝在B軸工作臺(tái)體內(nèi)。這樣的大結(jié)構(gòu)

8、拆修以前從未干過，測(cè)算一下工作量需半個(gè)月時(shí)間，而且還要特別精心地對(duì)十多根控制電纜和幾十根油管拆除和恢復(fù)，這就很難保證拆裝后各部分的精度，但要想解決問題還必須露出這一開關(guān)進(jìn)行檢測(cè)和維修。能否用一個(gè)簡(jiǎn)便的方法即能節(jié)省拆裝工作量又能拿出這一檢測(cè)開關(guān)，經(jīng)反復(fù)論證后終于想出一個(gè)只拆B(yǎng)軸端蓋和調(diào)軸磁尺支架拿出此開關(guān)的方法。雖然電氣維修人員拆裝、檢測(cè)難度很大，但保證了臺(tái)面不大解體，把后患影響減小到了最低限度。經(jīng)實(shí)際測(cè)試開關(guān)、處理斷路點(diǎn)原位安裝后恢復(fù)了B軸復(fù)歸功能，又對(duì)拆裝后影響到的調(diào)軸位置誤差和B軸定位故障進(jìn)行了補(bǔ)償和調(diào)整，一切正常后僅用三天時(shí)間即交付使用，保證了試制加工任務(wù)的完成。另外近幾年這兩臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)

9、了四次電源板、伺服控制板、CRT主板故障，其中有三次都是我們自己的能力在最短的時(shí)間內(nèi)將其修復(fù)?？傊?，在處理故障過程中怎樣盡快打開思路、進(jìn)入狀態(tài)，縮小檢測(cè)范圍，直觸故障根源是維修技術(shù)人員水平高低的關(guān)鍵所在?？此坪?jiǎn)單的道理卻飽含著方方面面，也是維修人員多年辛勤勞動(dòng)的結(jié)晶。下面是我經(jīng)常遇到的一些加工中心的故障及原因分析，提供給大家參考：1）電源接通后無基本畫面顯示：（a）監(jiān)控?zé)糸W爍。如果監(jiān)控?zé)糸W爍頻率為1Hz，則EPROM有故障；如果閃爍頻率為2Hz，則PLC有故障；如以4Hz頻率閃爍，則保持電池報(bào)警，表示電壓已不足。（b）監(jiān)控?zé)糇鬁缬伊?。表示操作面板的接口?3731板有故障或CRT有故障。（c）

10、監(jiān)控?zé)舫Ａ?。這種故障，通常的原因有：CPU有故障；EPROM有故障；系統(tǒng)總線（即背板）有故障、電路板上設(shè)定有誤、機(jī)床數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、以及電路板（如存儲(chǔ)器板、耦合板、測(cè)量板）的硬件有故障。2）CRT上顯示混亂：（a）保持電池（鋰電池）電壓太低，這時(shí)一般能顯示出711號(hào)報(bào)警。（b）由于電源板或存儲(chǔ)曾被拔出，從而造成存儲(chǔ)區(qū)混亂。這是一種軟故障，只要將CNC內(nèi)部程序清除并重新輸入即可排除故障。（c）電源板或存儲(chǔ)器板上的硬件故障造成程序顯示混亂。（d）如CRT上顯示513號(hào)報(bào)警，表示存儲(chǔ)器的容量不夠。3）在自動(dòng)方式下程序不能啟動(dòng)：（a）如此時(shí)產(chǎn)生351號(hào)報(bào)警，表示CNC系統(tǒng)啟動(dòng)之后，未進(jìn)行機(jī)床回基準(zhǔn)點(diǎn)的操作。

11、（b）系統(tǒng)處于自動(dòng)保持狀態(tài)。（c）禁止循環(huán)啟動(dòng)。 檢查PLC與NC間的接口信號(hào)Q64.3。4）進(jìn)給軸運(yùn)動(dòng)故障：（a）進(jìn)給軸不能運(yùn)動(dòng)。造成此故障的原因有：操作方式不對(duì)；從PLC傳至NC的信號(hào)不正常；位控板有故障（如03350，03325，03315板有故障）。發(fā)生22號(hào)報(bào)警，它表示位置環(huán)未準(zhǔn)備好。測(cè)量系統(tǒng)有故障。如產(chǎn)生108，118，128，138號(hào)報(bào)警，這是測(cè)量傳感器太臟引起的。如產(chǎn)生104，114，124，134報(bào)警，則位置環(huán)有硬件故障。運(yùn)動(dòng)軸處于軟件限位狀態(tài)。只要將機(jī)床軸往相反方向運(yùn)動(dòng)即可解除。當(dāng)發(fā)生101，111，121，131號(hào)報(bào)警時(shí)，表示機(jī)床處于機(jī)械夾緊狀態(tài)。（b）進(jìn)給軸運(yùn)動(dòng)不連續(xù)。

12、（c）進(jìn)給軸顫動(dòng)。進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元的速度環(huán)和電流環(huán)參數(shù)沒有進(jìn)行最佳化或交流電機(jī)缺相或測(cè)速元件損壞，均可引起進(jìn)給軸顫動(dòng)。CNC系統(tǒng)的位控板有故障。機(jī)構(gòu)摩擦力太大。數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)有誤，有關(guān)機(jī)床數(shù)據(jù)的正確設(shè)定如下。（d）進(jìn)給軸失控。如有101，111，121，131號(hào)報(bào)警請(qǐng)對(duì)夾緊進(jìn)行檢查。如有102，112，122，132號(hào)報(bào)警，則說明指令值太高。進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元有故障。數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)設(shè)定錯(cuò)誤，造成位置控制環(huán)路為正反饋。CNC裝置輸至驅(qū)動(dòng)單元的指令線極性錯(cuò)誤。（e）103133號(hào)報(bào)警。這是輪廓監(jiān)控報(bào)警。速度環(huán)參數(shù)沒有最佳化或者KV系數(shù)太大。（f）105135號(hào)報(bào)警。位置漂移太大引起的。移量超過500mv，檢查漂

13、移補(bǔ)償參數(shù)N230N233。5）主軸故障：如果實(shí)際主軸轉(zhuǎn)速超過所選齒輪的最高轉(zhuǎn)速，則產(chǎn)生225號(hào)報(bào)警；如主軸位置環(huán)監(jiān)控發(fā)生故障，則發(fā)生224號(hào)報(bào)警。6）V·24串行接口報(bào)警：（a）20秒內(nèi)仍未發(fā)送或接收到數(shù)據(jù)時(shí)： 外部設(shè)備故障； 電纜有誤； 03840板有故障。（b）穿孔紙帶信息不能輸入，其原因有： 操作面板上鑰匙開關(guān)在關(guān)的位置，從而造成紙帶程序不能輸入； 如果0384號(hào)板上的數(shù)據(jù)保護(hù)開關(guān)不在釋放位置時(shí)，不能輸入數(shù)據(jù)紙帶； 如果不能輸入L80L99和L900L999號(hào)子程序，則多是由于PLC與NC接口信號(hào)Q64·3為“1”（循環(huán)禁止）引起的。（c）停止位錯(cuò)誤。 波特率設(shè)定錯(cuò)

14、誤； 閱讀機(jī)有故障； 機(jī)床數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。進(jìn)給伺服系統(tǒng)故障的處理進(jìn)給伺服系統(tǒng)的故障報(bào)警現(xiàn)象大約有三種：一是利用軟件診斷程序在CRT上顯示報(bào)警信息；二是利用伺服系統(tǒng)上的硬件（如發(fā)光二極管、保險(xiǎn)絲熔斷等）顯示報(bào)警；三是沒有任何報(bào)警顯示的故障1、 機(jī)床不能正常返回基準(zhǔn)，且產(chǎn)生90號(hào)報(bào)警 脈沖編碼器的每轉(zhuǎn)信號(hào)未輸入 檢查脈沖編碼器、連接電纜、抽頭是否斷線；返回基準(zhǔn)點(diǎn)的起動(dòng)點(diǎn)離基準(zhǔn)點(diǎn)太近 脈沖編碼器已壞；2、返回基準(zhǔn)點(diǎn)系統(tǒng)顯示NOT READY無報(bào)警基準(zhǔn)點(diǎn)的接觸或減速開關(guān)失靈 檢查、修復(fù)或更換；3、 機(jī)床返回的停止位置與基準(zhǔn)點(diǎn)不一致 減速擋塊的長(zhǎng)度及安裝位置不正確調(diào)整擋塊位置，適當(dāng)增加其長(zhǎng)度；外界干憂，脈沖編

15、碼器電壓太低，伺服電動(dòng)機(jī)與機(jī)床的聯(lián)軸節(jié)松動(dòng) 屏蔽線接地，脈沖編碼器電纜獨(dú)立以確保其電纜連接可靠，電纜損耗不大于0.2V，緊固聯(lián)軸節(jié)；脈沖編碼器不良或主機(jī)板不良更換脈沖編碼器或主機(jī)板；電纜瞬時(shí)斷線、連接器接觸不良，偏置值變化，主機(jī)板或速度控制單元不良 焊接電纜接頭，更換不良電路板；4、 手搖脈沖器不能工作 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤 檢查診斷號(hào)中機(jī)床互鎖信號(hào)、伺服斷開信號(hào)和方式信號(hào)是否正確。伺服系統(tǒng)故障若CRT畫面隨手搖脈沖器變化而機(jī)床不動(dòng)，則為伺服系統(tǒng)故障，具體說明如下：1）軟件報(bào)警形式（1）伺服進(jìn)給系統(tǒng)出錯(cuò)報(bào)警   這類報(bào)警的起因，大多是速度控制單元方面的故障引起的，或是主控制印刷

16、線路板內(nèi)與位置控制或伺服信號(hào)有關(guān)部分的故障。（2）檢測(cè)出錯(cuò)報(bào)警   它是指檢測(cè)元件（測(cè)速發(fā)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器或脈沖編碼器）或檢測(cè)信號(hào)方面引起的故障。（3）過熱報(bào)警   這里所說的過熱是指伺服單元、變壓器及伺服電動(dòng)機(jī)過熱。2）硬件報(bào)警形式（1）大電流報(bào)警   此時(shí)多為速度控制單元上的功率驅(qū)動(dòng)元件（晶閘管模塊或晶體管模塊）損壞。檢查時(shí)切斷電源，用萬用表測(cè)量模塊集電極和發(fā)射極之間的阻值，如小于或等于10歐，表明該模塊己損壞。 （2）高電壓報(bào)警   這類報(bào)警的原因是由于輸入的交流電源電壓超過了額定值的百分之十，或是電動(dòng)機(jī)絕緣

17、能力下降，或是速度控制單元的印刷線路板不良。 （3）電壓過低報(bào)警   大多是由于輸入電壓低于額定值的85%，或是電源連接不良，或是伺服單元的印刷線路板發(fā)生故障。 （4）速度反饋線報(bào)警   此類報(bào)警多是由伺服電動(dòng)機(jī)的速度或位置反饋線不良或連接器接觸不良引起的。 （5）過載報(bào)警   原因有機(jī)械負(fù)載不正常，可用示波器或電流表測(cè)量電機(jī)予以判斷；或是速度控制單元上電動(dòng)機(jī)電流的上限值設(shè)定的太低或永磁電動(dòng)機(jī)上的永磁體脫落，或伺服單元印刷線路板發(fā)生故障。 3）無報(bào)警顯示的故障 （1）機(jī)床失控   這是由于伺服電動(dòng)機(jī)內(nèi)檢測(cè)元件的反饋

18、信號(hào)接反或元件本身故障造成的；電機(jī)和位置檢測(cè)器間的連接故障；主控線路板或伺服單元印刷線路板發(fā)生故障。 （2）機(jī)床振動(dòng)   原因有： 與位置有關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤；伺服單元的短路棒或電位器設(shè)定錯(cuò)誤； 伺服單元的印刷線路板發(fā)生故障。 （3）機(jī)床過沖   原因有： 伺服系統(tǒng)的速度增益太低，或數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定的快速移動(dòng)時(shí)間常數(shù)太??； 電機(jī)和進(jìn)給絲杠間的剛性太差，如間隙太大或調(diào)速皮帶的張力不良等。 （4）機(jī)床移動(dòng)時(shí)噪聲過大   原因可能是： 電動(dòng)機(jī)換向器表面的粗糙度高或有損傷； 油液、灰塵等侵入電刷槽或換向器；電動(dòng)機(jī)有軸向竄動(dòng)。 （5）機(jī)床在快速移

19、動(dòng)時(shí)振動(dòng)或沖擊   原因多為伺服電動(dòng)機(jī)內(nèi)的測(cè)速發(fā)電機(jī)電刷接觸不良。 （6）圓柱度超差   兩軸聯(lián)動(dòng)加工外圓時(shí)圓柱度超差，且加工時(shí)象限梢變化就不一樣，則多是進(jìn)給軸的定位精度太差，需要調(diào)整機(jī)床精度差的軸。如果是在坐標(biāo)軸的45°方向超差，則多是由于位置增益或檢測(cè)增益調(diào)整不好造成的。主軸伺服服系統(tǒng)常見故障的處理 1）直流主軸伺服系統(tǒng)故障及診斷 （1）主軸不轉(zhuǎn)   引起這一故障的原因有： 印刷線路板太臟； 觸發(fā)脈沖電路故障，不產(chǎn)生脈沖； 主軸電動(dòng)機(jī)動(dòng)力線斷線或伺服控制單元的連接不良； 高/低擋齒輪切換離合器切換不正常； 機(jī)床負(fù)載太大； 機(jī)床未給主軸旋轉(zhuǎn)信號(hào)。 （2）主軸電動(dòng)機(jī)振動(dòng)或噪聲太大   這類故障的起因有： 系統(tǒng)電源缺相或電源電壓不正常； 主軸控制單元上的電源頻率開關(guān)（50/60HZ切換）設(shè)定錯(cuò)誤； 伺服單元上的增益電路和顫抖電路調(diào)整不當(dāng)； 電流反饋電路調(diào)整不好； 電源