數控設備故障的診斷與維修方法

杭州機床維修

	數控設備故障的診斷與維修方法   在數控設備使用越來越廣泛，隨之而來的是如何保證設備的有效利用率，設備出現故障時，要盡快將設備恢復正常使用。為了解決這個問題，首先要求維修人員應該有很高的素質，不但要求具有豐富的專業知識，如機電一體化技術、計算機原理、數控技術、PLC技術、自控技術、拖動原理、液壓技術等，還要掌握機械加工常識和數控裝置的簡單編程，另外還要具有一定的英語水平，能夠閱讀英文技術資料。要有足夠的資料，包括機、電、液圖紙，機床參數備份，系統使用維修手冊，PLC梯形圖等。還要有一定量的備件。另外需要維修人員具有一定的經驗，掌握一定的維修方法。筆者從事數控設備維修多年，積累了一定的經驗，總結一套維修數控設備的方法，現介紹如下以供參考。   ( Y' }4 S: ^' c4 ^6 L; W0 E " `& O8 r+ {$ S　　要搞清故障現象   4 U% q. q  i' B 　　當數控設備出現故障時，首先要搞清故障現象，向操作人員了解第一次出現故障時的情況，在可能的情況下觀察故障發生的過程，觀察故障是在什么情況下發生的，怎么發生的，引起怎樣的后果。只有了解到第一手情況，才有利于故障的排除，把故障過程搞清了，問題就解決一半了。搞清了故障現象，然后根據機床和數控系統的工作原理，就可以很快地確診問題所在并將故障排除，使設備恢復正常使用。   ( ?6 {% R. m7 c7 }) [" ?# P　　如，一臺采用美國BRYANT公司TEACHABLEⅢ系統的數控外圓磨床在自動加工時，砂輪將修整器磨掉一塊。為了觀察故障現象并防止意外再次發生，將砂輪拆下運行機床，這時再觀察故障現象，發現在自動磨削加工時，磨削正常沒有問題，工件磨削完之后，修整砂輪時，砂輪正常進給，而砂輪修整器旋轉非常快，很快就壓上限位開關，如果這時砂輪沒拆，肯定砂輪又要撞到修整器上。根據機床的工作原理，砂輪修整器由E軸伺服電機帶動，用旋轉編碼器作為位置反饋元件。正常情況下修整器修整砂輪時，Z軸滑臺帶動E軸修整器移動到修整位置，修整器做30°~120°的擺動來修整砂輪。我們多次觀察故障現象發現，E軸在壓上限位開關時，在屏幕上E軸的坐標值只有60°左右，而實際位置大概在180°左右，顯然是位置反饋出現問題，但更換了位控板和編碼器都沒有解決問題。我們又經過反復的觀察和試驗，發現：E軸修整器在Z軸的邊緣時，回參考點和旋轉擺動都沒有問題，要利用系統的報警信息   : H4 ?: v# ?  s+ s4 o* A5 n  c　　現在數控系統的自診斷能力越來越強，設備的大部分故障數控系統都能夠診斷出來，并采取相應的措施，如停機等，一般都能產生報警顯示。當數控設備出現故障時，有時在顯示器上顯示報警信息，有時在數控裝置上、PLC裝置上和驅動裝置上還會有報警指示。這時要根據手冊對這些報警信息進行分析，有些根據報警信息就可直接確認故障原因，只要搞清報警信息的內容，就可排除數控設備出現的故障。   ! t2 {9 S5 P! P" J9 A 7 q( p8 ?# Q8 R: `" k. i5 c　　如，一臺采用德國SIEMENS 810系統的數控溝道磨床，開機后就產生1號報警顯示“BATTERY ALARM POWER SUPPLY”，很明顯指示數控系統斷電保護電池沒電，更換新的電池后(注意：一定要在系統帶電的情況下更換電池)，將故障復位，機床恢復使用。另一臺采用SIEMENS 3系統的數控磨床，開機后屏幕沒有顯示，檢查數控裝置，發現CPU板上一個發光二極管閃爍，根據說明書，分析其閃爍頻率，確認為斷電保護電池電壓低，更換電池后，重新啟動系統故障消失。     m8 p- F* |8 \) {7 R ! x$ \  N% V* T　　如，一臺采用日本FANUC 0TC系統的數控車床，出現2043號報警，顯示“HYD. PRESSURE DOWN"，指示液壓系統壓力低。根據報警信息，對液壓系統進行檢查，發現液壓壓力確實很低，對液壓壓力進行調整使機床恢復了正常使用。   　　另一些故障的報警信息并不能反映故障的根本原因，而是反映故障的結果或者由此引起的其它問題，這時要經過仔細的分析和檢查才能確定故障原因，下面的方法對這類故障及沒有報警的一些故障的檢測是行之有效的。   / N% u, ^2 E+ `8 }3 a+ R　　要利用數控系統的PLC狀態顯示功能   　　許多數控系統都有PLC狀態顯示功能，如西門子3系統PC菜單下的PC STATUS，西門子810系統DIAGNOSIS菜單下的PLC STATUS功能，以及發那科0T系統DGNOS PARAM功能的PMC狀態顯示功能等，利用這些功能可顯示PLC的輸入、輸出、定時器、計數器等的即時狀態和內容。根據機床的工作原理和機床廠家提供的電氣原理圖，通過監視相應的狀態，就可確診一些故障。   + H; d' O0 @: ]* s$ f1 E3 I/ u+ ?2 l % }# N/ Y4 @$ Q

	如，一臺采用日本FANUC 0TC的數控車床，一次出現故障，開機就出現2041號報警，指示X軸超限位的報警，但觀察X軸并沒有超限位，并且X軸的限位開關也沒有壓下，但利用NC系統的PMC狀態顯示功能，檢查X軸限位開關的PMC輸入X0.0的狀態為“1”，開關觸點確實已經接通，說明開關出現了問題，更換新的開關后，機床故障消除。   5 |4 Q8 U  l4 D! ]2 B 7 k. q) ~% M. ]( u& j: Q2 A, w% n( w　　如，一臺采用日本MITSUBINSHI MELDAS L3系統的數控車床，一次出現故障，刀塔不旋轉。根據刀塔的工作原理，刀塔旋轉時，首先靠液壓缸將刀塔浮起，然后才能旋轉。觀察故障現象，當手動按下刀塔旋轉的按鈕時，刀塔根本沒有反應，也就是說，刀塔沒有浮起，根據電氣原理圖，PLC的輸出Y4.4控制繼電器K44來控制電磁閥，電磁閥控制液壓缸使刀塔浮起，首先通過NC系統的PLC狀態顯示功能，觀察Y4.4的狀態，當按下手動刀塔旋轉按鈕時，其狀態變為“1”，沒有問題，繼續檢查發現，是其控制的直流繼電器K44的觸點損壞，更換新的繼電器，刀塔恢復了正常工作。   2 z' J% g2 x3 h4 M; _ 4 U( r  P2 M! z7 S* H6 Z1 r$ L　　要利用機床廠家提供的PLC梯形圖   　　數控設備出現的大部分故障都是通過PLC裝置檢查出來的，PLC檢測故障的機理就是通過運行機床廠家為特定機床編制的PLC梯形圖(即程序)，根據各種輸入、輸出狀態進行邏輯判斷，如果發現問題，產生報警并在顯示器上產生報警信息。所以對一些PLC產生報警的故障，或一些沒有報警的故障，可以通過分析PLC的梯形圖對故障進行診斷，利用NC系統的梯圖顯示功能或者機外編程器在線跟蹤梯形圖的運行，可提高診斷故障的速度和準確性。   　　如，一臺采用SIEMENS 810系統的數控磨床，一次出現故障，開機后機床不回參考點并且沒有故障顯示，檢查控制面板發現分度裝置落下的指示燈沒亮，這臺機床為了安全起見，只要分度裝置沒落下，機床的進給軸就不能運動。但檢查分度裝置，已經落下沒有問題。根據機床廠家提供PLC梯形圖，PLC的輸出A7.3控制面板上的分度裝置落下指示燈。用編程器在線觀察梯形圖的運行，發現F143.4沒有閉合，致使A7.3的狀態為“0”。F143.4指示工件分度臺在落下位置，繼續檢查發現由于輸入E13.2沒有閉合導致F143.4的狀態為“0”。根據電氣原理圖，PLC輸入E13.2接的是檢測工件分度裝置落下的接近開關36PS13，將分度裝置拆開，發現機械裝置有問題，不能帶動驅動接近開關的機械裝置運動，所以E13.2始終不能閉合。將機械裝置維修好后，機床恢復了正常使用。   " v( o8 e1 C- F7 g( r1 ~ & V( f8 ?3 r4 @2 S: g; j　　一臺采用SIEMENS 3TT系統的數控銑床，在自動循環加工過程中，工件已加工完畢，工作臺正要旋轉，主軸還沒有退到位，這時第二工位主軸停轉，自動循環中斷，產生報警F97“SPINDLE1 SPEED NOT OK STATION2”和F98“SPINDLE2 SPEED NOT OK STATION2”，表示第二工位兩個主軸速度不正常。但對主軸系統進行檢測并沒有發現問題。為了確定故障原因，用機外編程器動態監視機床PLC梯形圖的運行，根據邏輯關系進行檢查，最后發現是第二工位的工件卡緊液壓壓力開關，E21.1在出現故障的瞬間其狀態發生變化，由“1”信號瞬間變成“0”信號，緊接著又變成“1”信號，E21.1接的是壓力開關P21.1，它的狀態變成“0”，信號指示工件沒有卡緊，所以主軸停轉，自動循環停止。由于工件的卡緊是由液壓來完成的，對液壓系統進行檢查，發現壓力有些不穩，對液壓系統進行調整，使之穩定，機床恢復了正常工作。這個故障的報警信息反映的是由于液壓不穩造成的主軸停轉的現象，而沒有反映液壓不穩的故障根源。   　　以上兩種方法對機床側故障的檢測是非常有效的，因為這些故障無非是檢測開關、繼電器、電磁閥的損壞或者機械執行結構出現問題，這些問題基本都可以根據PLC程序，通過檢測其相應的狀態來確認故障點。而遇到一些系統故障時，有時情況比較復雜，采用以下的方法及檢測原則可快速確認故障點。   　　利用交換法準確定位故障點   3 w: U- Q, x; q5 I; Y( M 　　對于一些涉及到控制系統的故障，有時不容易確認哪一部分有問題，在確保沒有進一步損壞的情況下，用備用控制板代換被懷疑有問題的控制板，是準確定位故障點的有效辦法，有時與其它機床上同類型控制系統的控制板互換會更快速診斷故障(這時要保證不會把好的板子損壞)。   - L, o; m2 m' D, m! _1 W
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如，一臺采用美國BRYANT公司TEACHABLEⅢ系統的數控內圓磨床，一次出現故障，在E軸運動時，出現報警："E AXIS EXCESS FOLLOWING ERROR"，這個報警的含義是E軸位移的跟隨誤差超出設定范圍。由于E軸一動就產生這個報警，E軸無法回參考點。手動移動E軸，觀察故障現象，當E軸運動時，屏幕上顯示E軸位移的變化，當從0走到14時，屏幕上的數值突然跳變到471。反向運動時也是如此，當達到-14時，也跳變到471。這時出現上述報警，進給停止。經分析可能是E軸位置反饋系統的問題，這包括E軸編碼器、連接電纜、數控系統的位控板以及數控系統CPU板等，為了盡快發現問題，本著先簡單后復雜的原則，首先更換位控板，這時故障消除。這臺機床另一次X軸出現這個報警，首先更換位控板，故障沒有排除，因此懷疑編碼器的損壞可能性比較大，當拆下編碼器時發現，其聯軸節已斷開，更換新的聯軸節，故障消除。   3 o/ k; P( H0 M' q % a* Z: z8 `. R, k  P* ]. @　　要本著先外圍后內部、先機械后電氣、先簡單后復雜、先靜后動、先公用后專用、先查軟件后查硬件的原則檢查故障   　　對于數控設備出現較復雜的故障，特別是涉及到控制系統時，應用這些原則可簡化故障的診斷過程，避免走彎路。有時這些原則應該結合使用，這樣才能使故障盡快排除。   - u* H7 M# V. |: ~! ` 　　如，一臺采用SIEMENS 3系統的數控磨床，在回參考點時，X軸找不到參考點，最后出現X軸超限位報警，本著先外圍后內部的原則，首先檢查X軸的零點開關，正常沒有問題，觀察故障現象，X軸壓上限位開關后，也能減速；之后根據先簡單后復雜的原則，先檢查NC系統的位控板，因為反饋硬件采用的是光柵尺，所以在位控板上，X軸、Y軸各加了一塊EXE處理板，首先將X軸與Y軸的EXE板互換，這時開機測試，X軸回參考點正常，故障轉移到Y軸上，Y軸找不到參考點，故障現象相同，從而確認EXE板有問題，更換EXE板故障消除。   $ ?# c3 k7 ^- U9 o 　　如，一臺采用SIEMENS 810系統的數控淬火機床，一次出現故障，開機回參考點，走X軸時，出現報警1680“SERVO ENABLE TRAV. AXIS X”，手動走X軸也出現這個報警，檢測伺服裝置，發現有過載報警指示。根據西門子說明書產生這個故障的原因是機械負載過大、伺服控制電源出現問題、伺服電機出現故障等，本著先機械后電氣的原則，首先檢測X軸滑臺，手動盤動X軸滑臺，發現非常沉，盤不動，肯定是機械部分出現了問題。將X軸滾珠絲杠拆下檢測，發現滾珠絲杠已銹蝕，原來是滑臺密封不好，淬火液進入滾珠絲杠，造成滾珠絲杠的銹蝕，更換新的滾珠絲杠故障消除。   　　如，一臺采用SIEMENS 3系統的數控磨床，一段時間在自動加工過程中，經常中途停止自動循環，并且出現報警114“SERVO LOOP HARDWARE”，指示Y軸伺服系統出現問題，根據手冊說明，是伺服測量反饋系統的問題。為了進一步確認故障，本著先靜后動的原則，機床開機回完參考點后，機床不進行任何操作處于等待狀態，這時機床并不出現報警，當進行自動加工時，偶爾就出現這個報警，并且每次都是在運動到190mm左右時出現報警，因為這臺機床的X軸和Y軸的位置反饋采用的是光柵尺，其引出電纜與滑臺一同運動，因此懷疑該電纜經常運動而使一些信號線折斷，在運動到一定位置時斷開產生報警，經檢查證實了這一判斷，更換新的電纜后，故障消除。這臺機床另一次出現這個故障，在靜止觀察時就出現這個報警，因此懷疑控制板有問題，將位控板上Y軸的EXE板與X軸的對換，這時開機測試，故障轉移到X軸上，說明原Y軸的EXE板損壞，更換新的EXE板故障消除。   4 f! O1 g8 p3 Y: L 6 ?% e5 t) ?. Z; {

zhmd1232003

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fywsch

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