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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 摘要：文中簡述了關(guān)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(guān)的幾個故障維修實例。 一、部件的替代維修 1.1絲杠損壞后的替代修復(fù) 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(dǎo)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(guān)系，對參數(shù)進行修正。 對于原來導(dǎo)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(yīng)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。 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) 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。 1.2用α系列放大器對C系列伺服放大器的替代 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?00A、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(guān)SA1的1、2、3端設(shè)定在ON，撥碼4設(shè)定在OFF后完成了替代維修。 200V 200V 200V SA1 CX4 伺服放大器部分的接線示意圖 1.3完成回參考點的動作 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。 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(guān)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(guān)步驟，當時借用了臨近的相同接近開關(guān)的接插線路，通過拔、插動作模擬完成了回參考點的過程。 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(yīng)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(yīng)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(yīng)該是一個螺距的距離。 2.與驅(qū)動相關(guān)的故障維修 2.1 機床同時出現(xiàn)416、426報警 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(guān)。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(yīng)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。 伺服控制原理圖 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(yīng)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。 NC AMP 放大器 M 電機 速度控制 電流控制 反饋信號 位置反饋 三環(huán)控制原理圖 2.3 機床950#（短路）的報警 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(yīng)是外部線路的問題，同時由于是一合閘便有，所以應(yīng)著重查找應(yīng)用閉點的開關(guān)線路。首先查找的是機床X、Y軸的超程保護開關(guān)線路，最終查明故障是由于X 軸的超程保護開關(guān)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(yīng)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。 2.4 機床9031（主軸受到束縛，無法按指令速度旋轉(zhuǎn)）報警 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。 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(yīng)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(shè)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。 2.5 SIEMENS伺服電源單元的報警 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。 1 2 1：+/-15v電源供給錯誤 2：5v電源供給錯誤 3 4 3：未準備好 4：電源準備好（DC link charged） 5 6 5：供給錯誤 6：直流過電壓DC link over voltage 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。 3、與PLC相關(guān)的故障 3.1與輸入、輸出相關(guān)的故障 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。 K2100 I11.6 I33.2 I73.7 Q34.1 M11.5 M11.5 Q72.0 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(yīng)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(yīng)注意此輸入點在其他功能模塊中的引用，應(yīng)全部變更。 3.2 S5程序的重新啟動 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)。 3.3 SIEMENS 840C 系統(tǒng)上電后出現(xiàn) 43 PLC–CPU not ready for operation報警 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(yīng)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。