數(shù)控設備故障的診斷與維修方法

杭州機床維修

	數(shù)控設備故障的診斷與維修方法   在數(shù)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(xiàn)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(yè)知識,，如機電一體化技術,、計算機原理、數(shù)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(shù)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(shù)備份，系統(tǒng)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(shù)控設備維修多年，積累了一定的經驗,，總結一套維修數(shù)控設備的方法,，現(xiàn)介紹如下以供參考。   　　要搞清故障現(xiàn)象     G, s, t1 [- P& W7 G 8 i$ i9 j8 e3 e9 K( Z　　當數(shù)控設備出現(xiàn)故障時,，首先要搞清故障現(xiàn)象,，向操作人員了解第一次出現(xiàn)故障時的情況，在可能的情況下觀察故障發(fā)生的過程,，觀察故障是在什么情況下發(fā)生的,，怎么發(fā)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(xiàn)象，然后根據(jù)機床和數(shù)控系統(tǒng)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。   　　如,，一臺采用美國BRYANT公司TEACHABLEⅢ系統(tǒng)的數(shù)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(xiàn)象并防止意外再次發(fā)生,，將砂輪拆下運行機床,，這時再觀察故障現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)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�,？欤�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(jù)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(xiàn)象發(fā)現(xiàn),，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(xiàn)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(fā)現(xiàn)：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(tǒng)的報警信息   * U. O' l( `% N 　　現(xiàn)在數(shù)控系統(tǒng)的自診斷能力越來越強,，設備的大部分故障數(shù)控系統(tǒng)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(shù)控設備出現(xiàn)故障時,，有時在顯示器上顯示報警信息,，有時在數(shù)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(jù)手冊對這些報警信息進行分析,，有些根據(jù)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(shù)控設備出現(xiàn)的故障,。   　　如，一臺采用德國SIEMENS 810系統(tǒng)的數(shù)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(shù)控系統(tǒng)斷電保護電池沒電,，更換新的電池后(注意：一定要在系統(tǒng)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(tǒng)的數(shù)控磨床，開機后屏幕沒有顯示,，檢查數(shù)控裝置,，發(fā)現(xiàn)CPU板上一個發(fā)光二極管閃爍，根據(jù)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(tǒng)故障消失,。     Q4 {. \2 {0 D1 [  s9 l( q% z& x ) e# _. `: M) K" f' ?　　如，一臺采用日本FANUC 0TC系統(tǒng)的數(shù)控車床,，出現(xiàn)2043號報警,，顯示“HYD. PRESSURE DOWN"，指示液壓系統(tǒng)壓力低,。根據(jù)報警信息,，對液壓系統(tǒng)進行檢查，發(fā)現(xiàn)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,。   0 B  H. {% o( K1 T8 K% \' }' q & _" p* ?* a: L. F/ Z　　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。   ; g5 z, V& g6 h$ f8 A3 H) @　　要利用數(shù)控系統(tǒng)的PLC狀態(tài)顯示功能   　　許多數(shù)控系統(tǒng)都有PLC狀態(tài)顯示功能,，如西門子3系統(tǒng)PC菜單下的PC STATUS,，西門子810系統(tǒng)DIAGNOSIS菜單下的PLC STATUS功能，以及發(fā)那科0T系統(tǒng)DGNOS PARAM功能的PMC狀態(tài)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(shù)器等的即時狀態(tài)和內容,。根據(jù)機床的工作原理和機床廠家提供的電氣原理圖，通過監(jiān)視相應的狀態(tài),，就可確診一些故障,。   ; E8 U  s4 T% E1 p+ n2 H7 ~
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	如，一臺采用日本FANUC 0TC的數(shù)控車床,，一次出現(xiàn)故障,，開機就出現(xiàn)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(tǒng)的PMC狀態(tài)顯示功能，檢查X軸限位開關的PMC輸入X0.0的狀態(tài)為“1”,，開關觸點確實已經接通,，說明開關出現(xiàn)了問題，更換新的開關后,，機床故障消除,。   8 A: G! o% i4 x0 E, ~ ( V, }$ R% Z. F" ?: M& c　　如，一臺采用日本MITSUBINSHI MELDAS L3系統(tǒng)的數(shù)控車床,，一次出現(xiàn)故障,，刀塔不旋轉。根據(jù)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(xiàn)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(jù)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(tǒng)的PLC狀態(tài)顯示功能,，觀察Y4.4的狀態(tài)，當按下手動刀塔旋轉按鈕時,，其狀態(tài)變?yōu)椤?”,，沒有問題，繼續(xù)檢查發(fā)現(xiàn),，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,。   * d2 K7 v8 L/ Q! s8 Z ( s. K" a; L3 F6 {4 C& c　　要利用機床廠家提供的PLC梯形圖   4 W9 D  @0 U9 F0 B, y 　　數(shù)控設備出現(xiàn)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(jù)各種輸入,、輸出狀態(tài)進行邏輯判斷,，如果發(fā)現(xiàn)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(tǒng)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,。   ( t! X: Z3 ]# \( r+ i& s, N, Q6 @6 t" q　　如，一臺采用SIEMENS 810系統(tǒng)的數(shù)控磨床,，一次出現(xiàn)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(fā)現(xiàn)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(jù)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(fā)現(xiàn)F143.4沒有閉合,，致使A7.3的狀態(tài)為“0”,。F143.4指示工件分度臺在落下位置，繼續(xù)檢查發(fā)現(xiàn)由于輸入E13.2沒有閉合導致F143.4的狀態(tài)為“0”,。根據(jù)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(fā)現(xiàn)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。   6 q# ~8 Y/ ~/ \2 W9 |　　一臺采用SIEMENS 3TT系統(tǒng)的數(shù)控銑床,，在自動循環(huán)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(huán)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(tǒng)進行檢測并沒有發(fā)現(xiàn)問題。為了確定故障原因,，用機外編程器動態(tài)監(jiān)視機床PLC梯形圖的運行,，根據(jù)邏輯關系進行檢查，最后發(fā)現(xiàn)是第二工位的工件卡緊液壓壓力開關,，E21.1在出現(xiàn)故障的瞬間其狀態(tài)發(fā)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(tài)變成“0”，信號指示工件沒有卡緊,，所以主軸停轉,，自動循環(huán)停止。由于工件的卡緊是由液壓來完成的,，對液壓系統(tǒng)進行檢查,，發(fā)現(xiàn)壓力有些不穩(wěn)，對液壓系統(tǒng)進行調整,，使之穩(wěn)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(wěn)造成的主軸停轉的現(xiàn)象,，而沒有反映液壓不穩(wěn)的故障根源。     Q/ o( B# A" m6 {# N* a 　　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(zhí)行結構出現(xiàn)問題,，這些問題基本都可以根據(jù)PLC程序,，通過檢測其相應的狀態(tài)來確認故障點。而遇到一些系統(tǒng)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。   * L" W' w" z9 ]) j　　利用交換法準確定位故障點   　　對于一些涉及到控制系統(tǒng)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(tǒng)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)。   0 q9 E7 }6 q7 k# f8 D/ P. G$ s $ y4 r- D  c" d- h2 p
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如,，一臺采用美國BRYANT公司TEACHABLEⅢ系統(tǒng)的數(shù)控內圓磨床,，一次出現(xiàn)故障,，在E軸運動時，出現(xiàn)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(xiàn)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(shù)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(xiàn)上述報警,，進給停止。經分析可能是E軸位置反饋系統(tǒng)的問題,，這包括E軸編碼器,、連接電纜、數(shù)控系統(tǒng)的位控板以及數(shù)控系統(tǒng)CPU板等,，為了盡快發(fā)現(xiàn)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(xiàn)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(fā)現(xiàn),，其聯(lián)軸節(jié)已斷開,，更換新的聯(lián)軸節(jié)，故障消除,。   2 P; J! Z0 Q: w5 ^2 u+ T9 n 4 G/ s' C) y/ w, G2 F; ^　　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   ; b0 h9 {% @. I1 k% ]　　對于數(shù)控設備出現(xiàn)較復雜的故障，特別是涉及到控制系統(tǒng)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,。   　　如，一臺采用SIEMENS 3系統(tǒng)的數(shù)控磨床,，在回參考點時,，X軸找不到參考點，最后出現(xiàn)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(xiàn)象,，X軸壓上限位開關后，也能減速,；之后根據(jù)先簡單后復雜的原則,，先檢查NC系統(tǒng)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(xiàn)象相同,，從而確認EXE板有問題，更換EXE板故障消除,。   : [7 L. b, b: E( J- n0 V 　　如,，一臺采用SIEMENS 810系統(tǒng)的數(shù)控淬火機床，一次出現(xiàn)故障,，開機回參考點,，走X軸時，出現(xiàn)報警1680“SERVO ENABLE TRAV. AXIS X”,，手動走X軸也出現(xiàn)這個報警,，檢測伺服裝置，發(fā)現(xiàn)有過載報警指示,。根據(jù)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(xiàn)問題,、伺服電機出現(xiàn)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(fā)現(xiàn)非常沉,，盤不動,，肯定是機械部分出現(xiàn)了問題。將X軸滾珠絲杠拆下檢測,，發(fā)現(xiàn)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。   " {; l( F, v& c+ b' b6 l, g7 a 　　如,，一臺采用SIEMENS 3系統(tǒng)的數(shù)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(huán),，并且出現(xiàn)報警114“SERVO LOOP HARDWARE”,，指示Y軸伺服系統(tǒng)出現(xiàn)問題，根據(jù)手冊說明,，是伺服測量反饋系統(tǒng)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(tài)，這時機床并不出現(xiàn)報警,，當進行自動加工時,，偶爾就出現(xiàn)這個報警，并且每次都是在運動到190mm左右時出現(xiàn)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(xiàn)這個故障，在靜止觀察時就出現(xiàn)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。

zhmd1232003

看過,，有點用處,！

fywsch

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603107044

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