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机电设备管理课程论文系部 机电工程系专业 机电一体化姓名 何岩岩指导老师 姚远学号 0901070622第一章 数控车床的维修一、 数控车床维修工作的基本条件数控车床的身价从几十万元到上千万元，一般都是企业中关键产品关键工序的关键设备，一旦故障停机，其影响和损失往往很大。但是，人们对这样的设备往往更多地是看重其效能，而不仅对合理地使用不够重视，更对其保养及维修工作关注太少，日常不注意对保养与维修工作条件的创造和投入，故障出现临时抱佛脚的现象很是普遍。因此，为了充分发挥数控车床的效益，我们一定要重视维修工作，创造出良好的维修条件。1人员条件数控车床电气维修工作的快速性、优质性关键取决于电气维修人员的素质条件。1）首先是有高度的责任心和良好的职业道德。2）知识面要广，要学习并基本掌握有关数控车床电气控制的各学科知识，如计算机技术、模拟与数字电路技术、自动控制与拖动理论、控制技术、加工工艺以及机械传动技术，当然还包括基本数控知识。3）应经过良好的技术培训，数控技术基础理论的学习，尤其是针对具体数控车床的技术培训，首先是参加相关的培训班和车床安装现场的实际培训，然后向有经验的维修人员学习，而更重要且更长时间的是自学。4）勇于实践，要积极投入数控车床的维修与操作的工作中去，在不断的实践中提高分析能力和动手能力。5）掌握科学的方法，要做好维修工作光有热情是不够的，还必须在长期的学习和实践中总结提高，从中提炼出分析问题、解决问题的科学的方法。6）学习并掌握各种电气维修中常用的仪器、仪表和工具。7）掌握一门外语，特别是英语，起码应做到能看懂技术资料。2物质条件 1）准备好通用的和某台数控车床专用的电气备件。2）非必要的常备电器元件应做到采购渠道快速畅通。3）必要的维修工具、仪器仪表等，最好配有笔记本电脑并装有必要的维修软件。4）每台数控车床所配有的完整的技术图样和资料。5）数控车床使用、维修技术资料档案。3关于预防性维护预防性维护的目的是为了降低故障率，其工作内容主要包括下列几方面的工作：1）人员安排为每台数控车床分配专门的操作人员、工艺人员和维修人员，所有人员都要不断地努力提高自己的业务技术水平。2）建档针对每台车床的具体性能和加工对象制定操作规章，建立工作与维修档案，管理者要经常检查、总结、改进。3）日常保养对每台数控车床都应建立日常维护保养计划，包括保养内容(如坐标轴传动系统的润滑、磨损情况，主轴润滑等，油、水气路，各项温度控制，平衡系统，冷却系统，传动带的松紧,继电器、接触器触头清洁，各插头、接线端是否松动，电气柜通风状况等等)及各功能部件和元气件的保养周期(每日、每月、半年或不定期)。4）提高利用率数控车床如果较长时间闲置不用，当需要使用时，首先车床的各运动环节会由于油脂凝固、灰尘甚至生锈而影响其静、动态传动性能，降低车床精度，油路系统的堵塞更是一大烦事；从电气方面来看，由于一台数控车床的整个电气控制系统硬件是由数以万计的电子元器件组成的，他们的性能和寿命具有很大离散性，从宏观来看分三个阶段：在一年之内基本上处于所谓“磨合”阶段。在该阶段故障率呈下降趋势，如果在这期间不断开动车床则会较快完成“磨合”任务，而且也可充分利用一年的维修期；第二阶段为有效寿命阶段，也就是充分发挥效能的阶段。在合理使用和良好的日常维护保养的条件下,车床正常运转至少可在五年以上；第三阶段为系统寿命衰老阶段，电器硬件故障会逐渐增多，数控系统的使用寿命平均在810年左右。因此，在没有加工任务的一段时间内，最好较低速度下空运行车床，至少也要经常给数控车床通电,甚至每天通电。 二、 数控车床故障诊断 我们要学习车床的诊断首先要需要了解两个概念：系统可靠性是指数控系统在规定的条件和规定的时间内完成规定功能的能力，故障是指系统在规定的条件和规定的时间内失去了规定的功能：1诊断的内容1）动作诊断：监视车床各动作部分，判定动作不良的部位。诊断部位是ATC、APC和车床主轴。2）状态诊断：当车床电机带动负载时，观察运行状态。3）点检诊断：定期点检液压元件、气动元件和强电柜。4）操作诊断：监视操作错误和程序错误。5）数控系统故障自诊断。2典型数控车床的故障诊断与维修1）伺服报警 414# 、 410# 台湾省产FTC-30 数控车床在加工过程中出现 414# 、 410# 报警 , 动力停止。关闭电源再开机 ,X 轴移动时车床振颤 , 后又出现报警并动力停止。查系统维修手册 , 报警信息为伺服报警、检测到 X 轴位置偏差大。根据现象分析 , 认为可能有以下原因 : 伺服驱动器坏 ;X 轴滚珠丝杠阻滞及导轨阻滞。针对原因 , 调换同型号驱动器后试机 , 故障未能排除。针对故障, 进入伺服运转监视画面 , 移动轴观察驱动器负载率 , 发现明显偏大 , 达到 250%-300%。 判断可能为机械故障。拆开 X 轴防护罩 , 仔细检查滚珠丝杠和导轨均未发现异常现象。车床 X 轴水平倾斜 45o 安装 , 应有防止其下滑的平衡块或制动装置 , 检查中未发现平衡块 , 但车床说明书电器资料 显示 PMC 确有 X 轴刹机释放输出接点 , 而对比同型车床该接点输出正常。检查车床厂设置的 I/0 转接板 , 该点输出继电器工作正常 , 触点良好 , 可以输出 110V 制动释放电压。据此可断定制动线圈或传输电缆有故障。断电后 , 用万用表检测制动线圈直流电组及绝缘良好 , 两根使用的电缆中有一根已断掉。更换新的电缆后开机试验 , 一切正常。此故障虽然是有系统报警 , 但直接原因却是电缆断线。这一故障并不常见车床厂家在安装整机时处理不当或电器件压接不牢靠通常却都能引起一些故障而此类故障分析查找原因较麻烦。 2）统制 # 报警 1000 型加工中心在加工时出现 409# 报警 , 停机重开可继续加工 , 加工中故障重现。发生故障时 , 主轴驱动 放大器处于报警状态，显示号报警。维修手册说明为控制系统冷却风扇不转或故障。拆下放大器检查 , 发现风扇油污较多 , 清洗后风干, 装上试机故障未排除。拆下放大器打开检查 , 发现电路板油污严重, 且有金属粉尘附着。拆下电路板 , 用无水乙醇清洗 , 充分干燥后装机试验 , 故障排除。此例中 , 故障起因为设备工作环境因素 , 空气湿度大、干式加工、金属粉尘大。数控车床的系统主板、电源模块、伺服放大器等的电路板由于高度集成 , 大都由多层印刷电路板复合而成 , 线间距离狭小 , 异物进入极易引起电路板故障 , 这应该引起使用者的高度注意。 数控车床经过近年来发展，技术己日臻成熟，功能越来越强，维修越来越方便。作为数控系统的最终用户加工工厂来说 , 所要做的就是选取合适的系统配置 , 造就车床适当的工作环境 , 加强维护保养 , 利用有效的设备资源 , 充分开发系统潜能 , 最大限度地为企业创造利润。 该车床在运行过程中显示屏上突然出现 414 报警。查询相关资料得知 414 号报警指示意义为 “ 在 X 轴方向上 , 伺服驱动系统发生故障 ” 。根据经验 , 我们首先关掉总电源 , 然后将电柜门打开后 , 重新开机 , 目测 X 轴驱动板工作状态 , 发现其板上 “HC”报警指示灯点亮。查阅相关资料得知伺服放大器中发生电流异常。于是我们作了下列步骤的进一步维修判断。 （1）检查该车床参数表 , 对照厂家提供参数目录 , 结果未发现异常参数。 （2）重新关掉车床总电源 , 小心取下伺服驱动板。静态检查板后面的大功率放大模块 , 基本正常。然后将取下的伺服放大驱动板作静态检查 , 用万用表分别检查板上的大电流元件 , 结果发现大功率放大模块的 2 只前置放 大晶体管已击穿 ( 型号为 R2662) 。将此管摘下 , 换上同型号新管后 , 重新装入车床的电柜内 , 通电试用后 , 显示屏上报警号消失。同时伺服驱动板上 “HC” 报警指示灯熄灭。此时 , 我们认为故障已排除。但是没有想到的是 , 当车床作空运行时 ,X 轴上可听到明显 “ 咯、咯、咯 ” 的声音 , 似滚珠丝杠螺母中的滚珠损坏的声音 , 当时我们公司机械电气技术人员一致认为 X 轴方向还存在阻尼现象。初步判断认为螺母中滚珠有损坏 , 但当我们用于转动丝杠时 , 却显得比较轻松 , 无明显的卡阻现象。凭经验判断伺服驱动部分有故障。于是我们检查伺服驱动板输出线到电动机的中间环节 , 查出中间的保护开关常闭触点已呈开路状态。在手边无配件的情况下 , 用 1.5mm的导线短接 , 重新开机运行 , 车床工作正常。 在数控车床维修过程中, 有时会遇到一些比较特殊的故障, 例如: 有的车床在刚开机时, 系统和车床工作正常。但是, 当工作一段时间后, 将出现某一故障。这种故障有的通过关机后得以清除, 有的必须经过关机较长的时间后, 车床才能重新工作。此类故障常常被人们称为“软故障”。由于此类故障的不确定性和发生故障的随机性 , 使得车床时好时坏 , 这给检查、测量带来了相当的困难。维修人员必须具备较高的业务水平和丰富的实践经 验 , 仔细分析故障现象 , 才能判定故障原因 , 并加以解决。下面是在数控车床维修中一起比较典型的“ 软故障”维修事例 , 现将故障现象、维修过程及分析思路介绍如下 , 供参考。 1 故障现象 台湾 GOODWAY 公司生产的 GCL-15 型数控车床 , 采用 FANUC T 数控系统。 X 、 Z 分别采用 FANUC 5、10 型 AC 伺服电动机驱动 , 主轴采用 FANUC 8S AC 主轴驱动。车床带液压夹具、液压支架和 15 把刀的自动换刀装置, 全封闭防护, 自动排屑。车床本身价格高、精度好 , 是该公司的主要加工设备之一。 该车床发生的故障现象为 : 车床开机时全部动作正常 , 伺服进给系统高速运动平稳、低速无爬行 , 加工的零件 精度全部达到要求。当车床正常工作 5-7h 后 ,Z 轴出现剧烈振荡 ,CNC 报警 , 车床无法正常工作。这时 , 即使关机再启动 , 只要手动或自动移动 Z 轴 , 在所有速度范围内 , 都发生剧烈振荡。但是 , 如果关机时间足够长 , 车床 又可以正常工作 5-7h, 并再次出现以上故障 , 如此周期性重复。 2 故障分析 根据以上故障现象 , 分析其原因不外乎与 Z 轴有关的机械、电气两个方面。在机械方面 , 可能是由于贴塑导轨的热变形、脱胶 , 滚珠丝杠、丝杠轴承的局部损坏或调整不当等原因引起的非均匀性负载变化 , 导致进给系统的不稳定。在电气方面, 可能是由于某个元件的参数变化 , 引起系统的动态特性改变, 导致系统的不稳定等。 鉴于本车床采用的是半闭环伺服系统, 为了分清原因, 维修的第一步是松开 Z 轴伺服电动机和滚珠丝杠之间的机械联接。在 Z 轴无负载的情况下, 运行加工程序 , 以区分机械、电气故障。经试验发现 : 故障仍然存在, 但发生故障的时间有所延长。因此, 可以确认故障为电气原因 , 并且和负载大小或温升有关。 由于数控车床伺服进给系统包含了 CNC 、伺服驱动器、伺服电动机三大部分, 为了进一步分清原因, 维修的第二步是将 CNC 的 X 轴和 Z 铀的速度给定和位置反馈互换 (CNC 的 M6 与 M8,M7 与 M9 互换 ),即：利用 CNC 的 X 轴指令控制车床的 Z 轴伺服和电动机运动 ,CNC 的 Z 轴指令控制车床的 X 轴伺服和电动机运动 , 以判别故障发 生在 CNC 或伺服。经更换发现 , 此时 CNC 的 Z 轴 ( 带 X 轴伺服及电动机 ) 运动正常 , 但 X 轴 (带 Z 轴伺服及电动机)运动时出现振荡。据此,可以确认: 控制 Z 轴的 CNC 正常, 故障在 Z 轴伺服驱动或伺服电动机上。 考虑到该车床 X 、 Z 轴采用的是同系列的 AC 伺服驱动 , 其伺服 PCB 板型号和规格相同 , 为了进一步缩小检查范围 , 维修的第三步是在恢复第二步 CNC 和 X 、 Z 伺服间的正常连接后 , 将 X 、 Z 的 PCB 板经过调整设定后互换。经互换发现 , 这时 X 轴工作仍然正常 ,Z 轴故障依旧。可见 ,Z 轴的 PCB 板正常。 根据以上试验和检查 , 可以确认故障是由于 Z 轴伺服主回路或伺服电动机的不良而引起的。经以上维修 , 车床恢复了正常。3结语 数控车床的 软故障 是维修过程中最难解决的问题之一。在条件许可时 , 使用 互换法 可以较快地判别故障所在 , 而根据原理进行分析 , 是解决问题的根本办法。维修人员应根据实际情况 , 仔细分析故障现象 , 才能判定 故障原因 , 并加以解决。 故障现象一是CRT 显示 414# 报警。报警信息为 : SERVO ALARM:X AXIS DETECTION SYSTEM ERROR 同时 , 伺服驱动单元的LED报警显示码为 8 点亮。 故障分析与处理通过查看 FANUC O 系统维修说明书可知 :414# 报警为“X 轴的伺服系统异常 ,当错误的信息输出至 DGN0720 时 , 伺服系统报警”。根据报警显示内容 , 用车床自我诊断功能检查车床参数 DGN072 上的信息 , 发现第 4 位为 “1”，而正常情况下该位应为“0”。现该位由“0” 变为 “1”则为异常电流报警 , 同时伺服驱动单元LED 报警显示码为8点亮 , 也表示该伺服轴过电流报警。检查伺服驱动器模块 , 用万用表测得电源输入端阻抗只有6, 低于正常值 , 因而可判断该轴伺服驱动单元模块损坏。更换后正常。 故障现象二转塔刀架在换刀过程时出现 2011# 、 2014# 报警： 故障分析与处理查看电气使用说明书可知2011# 报警表示转塔有故障 ,2014# 报警指转塔未卡紧。可能是由于精定位时接近开关未发出信号 , 电磁铁不能锁紧。利用 FANUC 系统具有的 PLC 梯形图动态显示功能 , 发现精定位接近开关 X0021.2 未亮 ( 没有接通 ) 。拆下此开关并检查 , 通断正常。估计是接近开关与感应块的距离不当造成的。调整两者的距离使它们保持适当的距离 0.8mm, 再查看 X0021.2 信号通断正常 , 转塔刀架能正常 使用。 例1故障现象：Y轴速度异常，05、07和37报警。故障检查及分析：查FANUC-BESK 7M系统维修手册，05系统急停机信号接通；07系速度控制单元报警；37系Y轴位置控制偏移过大。从维修手册中看，05报警是由紧急停机造成，排除其报警并不困难，对于07报警，维修手册指出：任意一轴的速度控制单元处于报警条件，或电机电源线的接触器断路，产生该报警。可考虑下列原因：电机过载：速度控制的电源变压器过热；速度控制电源变压器的电源保险丝断；在控制部分电源输入端子板上，接线座Xl的EMGI N1和EMGI N2之间的触点开路；在控制部分电源输入支架上，交流100V保险丝（F5）断；连接速度控制单元与控制部分之间的信号电缆断开或从触头中脱落；由于某种原因其它伺服机构报警，电机电源线上的接触器（MCC）断开。我们经过对以上7项的宏观分析，认为07报警与05均是由于Y轴速度异常之后，我们采用紧急停机手段所引起。因此，把以检查的重点放在37报警上。从维修手册上看，37报警有两条原因：伺服电机电源线断线；位置检测器和伺服电机之间的连线松动。分析原因，伺服电机有转速，说明电源线未断。与此同时，我们又将位置控制环内的偏移补偿量调到CRT显示器上，与正常值进行比较，也无异常。从而排除了Y轴位置偏移量过大的问题。对于，我们根据“先外后内”的维修原则，用分段判定法对NC系统的01 GN 710位置控制器进行了详细的检查，具体步骤如下：根据X、Y、Z三个伺服驱动系统的结构和参数完全一致的特点，将Y、Z两个伺服驱动系统的NC中位置控制器的连线XC（Z轴）和XF（Y轴）以及测速反馈线XE（Z轴）与XH（Y轴）对调，即在车床控制中，用Y轴信号控制Z轴，用Z轴信号控制Y轴，以检查NC系统的好坏。调换后故障依然存在，说明NC系统无故障；将标准电柜中Y、Z伺服驱动系统进行对调，即用Z轴控制信号去驱动Y轴，故障同样存在，又排除了伺服驱动系统的问题，将故障范围缩小到Y轴直流伺服电机中。 拆开直流伺服电机，发现测速发电机与伺服电机之间的连接齿轮松动。由于在自动控制系统中测速发电机是一种产生加速或减速信号和对旋转机械作恒速控制的元件。故它与伺服电机之间的连接松动便造成对恒速控制不准，甚至对CNC产生加速信号，从而造成Y轴速度异常。处理方法：将其连接齿轮紧固，故障排除。 例2 故障现象：主轴不能定向，负载表指针达红区，08报警。故障检查及分析：查车床维修手册，08报警为主轴定位故障。根据维修手册的要求，我们打开车床电源柜，在交流主轴控制器线路板上，找到了7个发光二极管（6绿1红）。这7个指示灯（从左到右）分别表示；定向指令；低速档；磁道峰值检测；减速指令；精定位；定位完成；以上为绿色）；试验方式。观察这7个指示的情况如下：l灯亮，3、5灯闪烁。这表明定位指令已经发出；磁道峰值已检测到；定位信号也检测到；但是系统不能完成定位，主轴仍在低速运行，故3、5灯不断闪烁。 调节主轴控制器上的电位器RV5、RV6、RV7，仍不能定位。从以上情况分析，怀疑是主轴箱上的放大器有问题。打开主轴防护罩检查放大器时，发现主轴上的刀具夹紧油缸软管盘绕成绞形，缠绕在主轴上，分析这个不正常的现象，我们判断就是该软管盘绕致使主轴定位偏移而不能准确定位，造成08报警。 解决方法：将该软管卸下捏直后装好，又将主轴控制器中的调节器RVII（定位点偏移）进行了重新调节。故障排除，报警消失，车床恢复正常运行。例3 故障现象：主轴12报警故障检查与分析：查JCS一018加工中心交流主轴系统明书知：主轴12报警为直流电路电流过大，故障原因有如下三种情况：输出端或电机绕组短路；功率晶体管不良；印刷板故障。 在确认输出端或电机绕组无短路的情况下，断开电源，检查晶体管组件，检查方法如下：打开印刷板，拆去电机动力线，用万用表xl0档检查晶体管组件的集电极（C1 C2）和发射极（E1 E2）之间；集电极（C1 C2）和基极（B1 B2）之间以及基极（B1 B2）和发射极（E1 E2）之间的电阻值。晶体管组件损坏时，C-E；C-B之间成短路状态，检查发现Cl-El之间短路，即晶体管组件已烧毁。 为确定故障源，又对印刷板上晶体管回路进行了检查。检查情况如下：将直流耦合熔断器F7拆下，合上交流电源，输入正转指令。测定8个晶体管（型号为ET191）U、V、W相再生回路的基极-射极电压（CN6，CN7上测量）。 以发射极为基准，测量B-E正常值一般在2V左右，有问题的回路与正常回路不同，发现了就可以判定。检查1C-1B之间为短路，即C-B极击穿。同时二极管D27也击穿。在更换上述部件后，主轴报警变为19报警。查阅有关资料知：AL-19报警为U相电流检测电路偏置过流报警。对控制回路的电源进行检查，检查印刷电路板上电源测试端子19A-CT为AC19V；19B- CT为AC19V；交流输入电源正常。直流输出+24V，+15V，+5V正常，而-15V电压为“0”。说明三端稳压管7915电源异常，检查7915端压管已被击穿。解决方法：更换7915后，-15V输出电压正常，主轴AL-19报警消除。同时，主轴AL-12报警答也消除，车床恢复正常。 例4故障现象：主轴定位后，ATC无定位指示，机械手无换刀动作故障检查与分析，该故障发生后，车床无任何报警产生，除机械手不能正常工作外，车床各部分都工作正常。用人工换刀后车床也能进行正常工作。根据故障现象分析，认为是主轴定位完成信号未送到PLC，致使PLC中没有得到换刀指令。查车床连接图，在CN1插座22、23上测到主轴定位完成信号。该信号是在主轴定位完成后送至刀库电机的一个信号，信号电压为+24V。这说明主轴定位信号已经送出。 在PLC梯形图上看到，ATC指示灯亮的条件为：AINI（机械手原位）ON；ATCP（换刀条件满足）ON。 首先检查ATCP换刀条件是否满足。查PLC梯形图，换刀条件满足的条件为： OREND（主轴定位完成）ON；INPI（刀库伺服定位正常）ON；ZPZ（z轴零点）ON。 以上三个条件均已满足，说明ATCP已经ON。其次检查AINI条件是否满足。从PLC梯形图上看，AINI满足的条件为： A75RLS（机械手75回行程开关）ON； INPI（刀库伺服定位正常）ON；180RLS（机机械手180回行程开关）ON； AUPLS（机械手向上行程开关）ON。检查以上三个行程开关，发现A75RLS未压到位。 解决方法：调整A75RLS行程开关档块，使之刚好将该行程开关压好。此时，ATC指示灯亮，机械手恢复正常工作，故障排除。例5故障现象：99报警故障故障检查与分析：该故障发生后，按车床任何键均不能工作，系统停止了任何功能，也不能从手动数据输入显示灯面板执行任何控制，即整个系统处于“死机”状态。同时，按清除键不能消除该报警，也不能熄灭上述指示灯。按R、S启动键不能启动系统。按I、L启动键，系统能启动，通用显示器I显示IL字符，也能用清除键消除和显示器I上的字符及数码，但不能清除号码显示器的99报警，按操作面板上的按钮可进行转换，但用手和纸带输入机不能输入任何数据，车床仍不能工作。查阅018操作说明书，从86到99报警均未提示是何种报警，因此不能根据车床的报警表及其处理办法是进行解决。根据上述检查以及系统工作原理，我们怀疑是CNC系统出现了故障，于是进行了如下的工作：检查系统电源，在01GN700、01G705、01GN701、02GN710、01GN715、01GN820、01GN725、N01、N00上测得5、15V、24V电压均正常。查018车床维修手册，在报警表上，未指明99为何种报警，我们从报警分类栏上看到：99为pS报警，表示程序误差或操作误差报警。根据该报警指示的范围，我们首先将车床参数全部 清零（将01GN700板上的电池去掉）排除了程序误差的故障，99报警未消除。其次，仔细检查车床的各参考位置，发现刀库未回到参考点。为此，我们调整旋转变压器，使刀库重新回到参考点，排除了机械故障。99报答还是未消除。考虑到刀库电机是由附加位置控制器所控制，刀库不回参考点这一故障的发生是否将CPU数据总线锁定，根据018 7CM系统为总结结构的特点，我们采用插拔法将02GN710板上的数据总线AX2拆下后，再重新开机，系统启动成功，通过显示器I上无任何显示，号码显示器上则显示02、07报警，按N1键，CRT显示：02：数控柜过热报警；07：速度控制装置报警。对于07报警我们认为：因车床参数已经消除，伺服电机X、Y、Z的电磁接触器已处于断开状态，必然会产生该报警。只要将车床参数恢复，该报警的消除是不难的。 对于02报警，车床操作说明书上指出：（1）环境温度过高；（2）冷却风扇故障；（3）空气过滤器不清洁。我们在排除上述因素后，利用CRT进行接口诊断，在T地址下，查找到数据号16的第7位为0。正常状态下该位应为“1”。车床操作说明书上指出：该位为数控柜过热信号，当输入信号接通时（即数控柜过热时）它为0。由此，我们认为是数控柜中的热控开关接通。从数控柜中找到两只热控开关，型号分别为：60M139 60M1Y7。一只在附加位置控制板02GN710上，另一只在PC-C主板上。检查热控开关发现PC-c主板上那只开关无5V工作电压。故T地址16数据为0。根据PC-C印刷电路板电路检查，在PC柜门上发现H50F PC 02稳压装置上无24P输出电压。该电压一路供PC-C主板工作；一路送车床侧信号。检查稳压装置，发现该装置烧坏。更换该稳压装置后，接上PC-C主板，24P电压正常，同时号码显示器上99报警消除，但负载表旁的报警指示为：19。再接上车床侧信号，（即将02GN710板（附加轴位置控制）上的数据总线AX2插上）24P电压消失，同时99报警又出现。这说明99报警与24P电压有关，其机理为：由于PC-C失去24P工作电压，其输入、输出动作产生紊乱，从而封锁了CPU数据总线，产生PS操作误差报警，使整个系统“死机”。该机理也与刀库不回参考点的故障现象相吻合。查车床侧信号短路的原因，在车床强电柜XT2接线柱上查到XT2-1、XT2-2线有短路现象，再查该线，发现简易位置控制器输入信号线毛刺短路，故使稳压装置烧坏。将该故障排除后，车床侧信号24P电压恢复正常，99报警消除，系统恢复正常。通过对上述故障的维修，我认为：FANUC-BESK 7M系统具有自诊断功能，在加工中可以在线诊断外部设备接口信号和车床控制输入输出信号，并由CRT显示。7M系统有多达80多种报警，当出现报警时，操作者和维修人员可查阅操作说明书上的报警信息表，根据具体报警号的提示来查找问题的症结所在，给系统的维修和检修带来极大的方便第二章 数控车床故障的处置与分析排除的方法一、车床故障处置一旦CNC系统发生故障，系统操作人员应采取急停措施，停止系统运行，保护好现场处理故障。1故障的表现1）系统发生故障的工作方式工作方式有：Tape（纸带方式）、MDI（手动数据输入方式）、MEMORY（存储器方式）、EDIT（编辑）、HANDLE（手轮）、JOG（点动）方式2）MDI/DPL（手动数据输入/显示）。3）系统状态显示有时系统发生故障时却没有报警，此时需要通过诊断画面观察系统所处的状态。4）定位误差超差情况。5）在CRT上的报警及报警号。6）刀具轨迹出现误差时的速度。2故障的频繁程度1）故障发生的时间及频率。2）加工同类工件时，发生故障的概率。3）故障发生的方式，判别是否与进给速度、换刀方式或是与螺纹切削有关。4）出现故障的程序段。3故障的重复性1）将引起故障的程序段重复执行多次进行观察，来考察故障的重复性。2）将该程序段的编程值与系统内的实际数值进行比较，确认两者是否有差异。3）本系统以前是否发生过同样故障？4外界状况1）环境温度。2）周围的振动源。3）系统的安装位置检查，出故障时是否受到阳光的直射等。4）切削液、润滑油是否飞溅到了系统柜、系统柜里是否进水，受到水的浸渍（如暖气漏水）等。5）输入电压调查，输入电源是否有波动、电压值等。6）工厂内是否有使用大电流的装置。7）近处是否存在干扰源。8）附近是否正在修理或调试车床、安装了新车床等。9）重复出现的故障是否与外界因素有关？5有关操作情况1）经过什么操作之后才发生的故障？2）车床的操作方式对吗？3）程序内是否包含有增量指令？6车床情况1）车床调整状况。2）车床在运输过程中是否发生振动？3）所用刀具的刀尖是否正常？4）换刀时是否设置了偏移量？5）间隙补偿给的是否恰当？6）机械零件是否随温度变化而变形？7）工件测量是否正确？7运转情况1）在运转过程中是否改变过或调整过运转方式？2）车床是否处于报警状态？是否已作好运转准备？3）车床操作面板上的售率开关是否设定为0？4）车床是否处于锁住状态？5）系统是否处于急停状态？6）系统的保险丝是否烧断？7）车床操作面板上的方式选择开关设定是否正确？8车床和系统之间接线情况1）电缆是否完整无损？2）交流电源线和系统内部电线是否分开安装？3）电源线和信号线是否分开走线？4）信号屏蔽线接地是否正确？5）继电器、电磁铁以及电动机等电磁部件是否装有噪声抑制器？9CNC装置的外观检查1）车床柜检查破损情况和是否是在打开柜门的状态下操作？2）车床柜内部风扇电机工作是否正常？3）纸带阅读机是否有污物？4）电源单元保险丝是否正常？5）电缆连接器插头是否完全插入、拧紧？6）印刷线路板。印刷线路板数量有无缺损？7）MDI/CRT单元。二 、车床故障分析1NC系统故障 1）硬件故障 硬件故障是指已损坏的器件就能排除的故障，有时由于NC系统出现硬件的损坏，使车床停机。对于这类故障的诊断，首先必须了解该数控系统的工作原理及各线路板的功能，然后根据故障现象进行分析，在有条件的情况下利用交换法准确定位故障点。 例一、一台采用德国西门子SINUMERIK SYSTEM 3的数控车床，其PLC采用S5130WB，一次发生故障，通过NC系统PC功能输入的R参数，在加工中不起作用，不能更改加工程序中R参数的数值。通过对NC系统工作原理及故障现象的分析，我们认为PLC的主板有问题，与另一台车床的主板对换后，进一步确定为PLC主板的问题。经专业厂家维修，故障被排除。 例二、另一台车床也是采用SINUMERIK SYSTEM 3数控系统，其加工程序号输入不进去，自动加工无法进行。经确认为NC系统存储器板出现问题，维修后，故障消除。 2）软故障 软故障是指由于编程错误造成的软件故障，只要 改变程序内容，修改机床参数设定就能排除故障，数控车床有些故障是由于NC系统车床参数引起的，有时因为设置不当，有时因意外使参数发生变化或混乱，这类故障只要调整好参数，就会自然消失。还有些故障由于偶然原因使NC系统处于死循环状态，这类故障有时必须采取强行启动的方法恢复系统的使用。 例一、一台采用日本发那科公司FANUC-OT系统的数控车床，每次开机都发生死机现象，任何正常操作都不起作用。后采取强制复位的方法，将系统内存全部清除后，系统恢复正常，重新输入车床参数后，车床正常使用。这个故障就是由于车床参数混乱造成的。 例二、一台采用西门子SINUMERIK 810的数控车床，一次出现问题，每次开机系统都进入AUTOMATIC状态，不能进行任何操作，系统出现死机状态。经强制启动后，系统恢复正常工作。这个故障就是因操作人员操作失误或其它原因使NC系统处于死循环状态。3）因其它原因引起的NC系统故障有时因供电电源出现问题或缓冲电池失效也会引起系统故障。 例一 一台采用德国西门子SINUMERIK SYSTEM 3的数控车床，一次出现故障，NC系统加上电后，CRT不显示，检查发现NC系统上“COUPLING MODULE”板上左边的发光二极管闪亮，指示故障。对PLC进行热启动后，系统正常工作。但过几天后，这个故障又出现了，经对发光二极管闪动频率的分析，确定为电池故障，更换电池后，故障消除。 例二 另一台也是采用西门子SINUMIK 810的数控车床，出现这样的故障，当系统加上电源后，系统开始自检，当自检完毕进入基本画面时，系统掉电。经分析和检查，发现X轴抱闸线圈对地短路。系统自检后，伺服条件准备好，抱闸通电释放。抱闸线圈采用24V电源供电，由于线圈对地短路，致使24V电压瞬间下降，NC系统采取保护措施自动断电。 2伺服系统的故障 由于数控系统的控制核心是对车床的进给部分进行数字控制，而进给是由伺服单元控制伺服电机，带动滚珠丝杠来实现的，由旋转编码器做位置反馈元件，形成半闭环的位置控制系统。所以伺服系统在数控车床上起的作用相当重要。伺服系统的故障一般都是由伺服控制单元、伺服电机、测速电机、编码器等出现问题引起的。下面介绍几例： 例 伺服电机损坏 一台采用SINUMERIK 810T的数控车床，有一次刀塔出现故障，转动不到位，刀塔转动时，出现6016号报警“SLIDE POWER PACK NO OPERATION”，根据工作原理和故障现象进行分析，刀塔转动是由伺服电机驱动的，电机一启动，伺服单元就产生过载报警，切断伺服电源，并反馈给NC系统，显示6016报警。检查机械部分，更换伺服单元都没有解决问题。更换伺服电机后，故障被排除。 3外部故障 由于现代的数控系统可靠性越来越高，故障率越来越低，很少发生故障。大部分故障都是非系统故障，是由外部原因引起的。这类故障是数控车床常见故障，一般都是由于检测开关、液压系统、气动系统、电气执行元件、机机械装置等出现问题引起的。有些故障可产生报警，通过报答信息，可查找故障原因。现代的数控设备都是机电一体化的产品，结构比较复杂，保护措施完善，自动化程度非常高。有些故障并不是硬件损坏引起的，而是由于操作、调整、处理不当引起的。这类故障在设备使用初期发生的频率较高，这时操作人员和维护人员对设备都不特别熟悉例 一台数控车床一次出现故障，负载门关不上，自动加工不能进行，而且无故障显示。这个负载门是由气缸来完成开关的，关闭负载门是PLC输出Q2.0控制电磁阀Y2.0来实现的。用NC系统的PC功能检查PLC Q2.0的状态，其状态为1。 发现问题是解决问题的第一步，而且是最重要的一步。特别是对数控车床的外部故障，有时诊断过程比较复杂，一旦发现问题所在，解决起来比较轻松。对外部故障的诊断，我们总结出两点经验，首先应熟练掌握车床的工作原理和动作顺序。其次要熟练运用厂方提供的PLC梯图，利用NC系统的状态显示功能或用机外编程器监测PLC的运行状态，根据梯形图的链锁关系，确定故障点，只要做到以上两点，一般数控车床的外部故障，都会被及时排除. 三、数控车床故障排除的方法1直观法这是一种最基本的方法。维修人员通过对故障发生时的各种光、声、味等异常现象的观察以及认真察看系统的每一处，往往可将故障范围缩小到一个模块或一块印刷线路板。这要求维修人员具有丰富的实际经验，要有多学科的较宽的知识和综合判断的能力。2自诊断功能法现代的数控系统虽然尚未达到智能化很高的程度，但已经具备了较强的自诊断功能。能随时监视数控系统的硬件和软件的工作状况。一旦发现异常，立即在CRT上报警信息或用发光二极管批示出故障的大致起因。利用自诊断功能，也能显示出系统与主机之间接口信号的状态，从而判断出故障发生在机械部分还是数控系统部分，并批示出故障的大致部位。这个方法是当前维修时最有效的一种方法。3功能程序测试法所谓功能程序测试法就是将数控系统的常用功能和特殊功能，如直线定位、圆弧插补、螺纹切削、固定循环、用户宏程序等用手工编程或自动编程方法，编制成一个功能程序测试纸带，通过纸带阅读机送入数控系统中，然后启动数控系统使之进行运行，藉以检查车床执行这些功能的准确性和可靠性，进而判断出故障发生的可能起因。本方法对于长期闲置的数控车床第一次开机时的检查以及车床加工造成废品但又无报警的情况下，一时难以确定是编程错误或是操作错误，还是车床故障时的判断是一较好的方法。4交换法这是一种简单易行的方法，也是现场判断时最常用的方法之一。所谓交换法就是在分析出故障大致起因的情况下，维修人员可以利用备用的印刷线路板、模板，集成电路芯片或元器件替换有疑点的部分，从而把故障范围缩小到印刷线路板或芯片一级。它实际上也是在验证分析的正确性。在备板交换之前，应仔细检查备板是否完好，并应检查备板的状态应与原板状态完全一致。这包括检查板上的选择开关，短路棒的设定位置以及电位器的位置。在置换CNC装置的存储