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1、毕 业 论 文题 目 数控机床的诊断与维修 专 业 数控加工与维护工程 班 级 学 生 指导教师 西安工业大学函授部二 0 0 九 年摘 要近几年我国数控产品虽然发展很快，但真正在市场上站住脚的却不多。就数控系统而言，国产货仍未真正被广大机床厂所接受，因此出现国产数控系统用于旧机床改造的例子较多，而装备新机床的却很少，机床厂出产的国产数控机床大多数用的都是国外的系统。这当然不是说旧机床的数控化改造不重要，而是说明从商品的角度看，我们的数控系统与国外相比还存在相当大的差距。 影响数控系统和数控机床商品化的主要因素除技术性能和功能外，更重要的就是可靠性、稳定性和实用性。以往，一些数控技术和产品的研
2、究、开发部门，所追求的往往是一些体现技术水平的指标（如多少通道、多少轴联动、每分钟多少米的进给速度等等），而对影响实用性的一些指标和一些小问题却不太重视，在产品的稳定性、鲁棒性、可靠性、实用性方面花的精力相对较少。从而出现某些产品鉴定时的水平都很高，甚至也获各种大奖。但这些高指标、高性能的产品到用户哪儿却由于一些小问题而表现不尽人意，最后丧失了信誉，打不开市场。这说明，高指标、高性能的样机型的产品离用户真正需要的实用、可靠的商品是有相当大的距离的，将一个高指标、高性能的产品变为一个有市场的商品还需做出大量艰苦的努力。另一方面，数控系统和数控机床不像家电类产品那样易于大批量生产，应用环境也不那么
3、简单。数控产品是在生产环境中使用，面临的是五花八门的工艺问题。如果开发部门对这些问题掌握得不透，就难以将产品设计得很完善。而且数控产品的某些问题在开发、试用，甚至鉴定时都难以发现。这就造成，同样型号的数控机床在有的用户那儿运行得很好，而在别的用户那儿却表现欠佳。或者同样型号的数控机床用于加工某些零件工作得很好，但用于加工其他零件时却不尽人意。出现这种情况，有时是用户操作人员的水平问题，但有时就是数控产品本身潜在问题的暴露。为解决这一问题，国外一些公司设立了专门机构来测试考验自己的产品，如为考验新开发的数控系统，厂家自己设计和从生产实际中收集了大量零件程序，让数控系统运行各种各样的程序，一旦发现
4、问题，即立即反馈给开发部门予以解决。经过这样的测试考验过程后，数控系统的潜在问题就大为减少。以往，我们的产品就很少进行这样严格的全面的自我测试考验。许多问题要等到用户去给我们挑出来。这样，即使一个小问题也将严重影响国产数控产品的声誉。 因此，我们应充分重视上述问题，在商品化上切实狠下工夫，将其作为数控产业的主干来抓，贯穿于技术研究、产品开发、试制、生产等的全过程中，从而将我们已有的技术水平较高的关键词: 数控机床诊断 工艺分析 机床分类 维护目 录第一章 数控机床诊断维修方法浅述1.1先观察问讯再动手处置1.2遵循有外到里有浅入深的检修原则1.3充分利用PC图查找故障点1.4疑难故障的检测分析
5、和快捷处理第二章 零件图工艺分析2.1机械故障2.2电器故障第三章 数控机床分类3. .1故障分类3.1.1报警显示故障3.1.2无报警故障32按故障发生部位分类33按故障破坏程度分类第四章 诊断41位置故障诊断42速度环故障诊断43故障实例44维护实例结束语致谢参考文献第一章 数控机床诊断维修方法浅述随着发达国家先进技术和装备的不断引进,使 我们设备维护人员的维修难度越来越大,这是不可 否认的事实。但怎样尽快适应和掌握它,是我们应 该认真探讨并急解决的课题,下面就自己多年的 维修经验谈一点个人体会。 笔者近年引进的日立精VA 一65 和HC 一 800 两台加工中心,不但具有交流伺服拖动、四
6、轴联 动功能,而且还测量、自动切削监视系统,其CNC 是当时国际上最先 进的FANUC 一11M 系统。运11年来,虽然随 着使用年限的增长,一些元器件的老化、故障期的到 来,特别是加工任多设备每天24h 不停机的 运转,出现了几乎每周都有故障报警的现象。但为 保证任我们在没有经过国内外培训 且图纸资料不全的条件下,在无数次的维修测试中, 认真故障规律,不断积累有关数据,逐渐掌握维 修要领,尽量在最短的时间内查出故障点,用的 速度修复调整完成。以下从几方面论述快速诊断和 维修数控设备的方法: 1.1 先观察问询再动手处置 首先看报警信息,因为现在大多数CNC 系统都 有较完善的自诊断功能,通过
7、提示信息可以马上知 道故障区域,缩小检测范围。像一次HC 一800 卧 式加工中5010#spindle drive unit alarm 报警。我们根据提示信息马上按顺序检查了 主轴电机执行元件、主轴控制板,查明过流断路 点后恢复正常,仅用20min 完成。但从我们的经验 中也有受报警信息误导的例子,因此说可依据它但不能依赖它。 故障发生后如无报警信息,则需要进一步用感官来了解设备状态,最重要的就是向操作人员问询故障发生的前因后果。同样是该设备,有一次其 APC 系统在防护罩没有打开情况下B 轴突然旋转 起来刮坏护罩,这一现象以前从未出现过。经我们 现场仔细询问操作过程,清楚了故障经过:原来
8、操作 人员先输入了M60 指令,使_bPm_APC 系统程序运行(换旋转工作台) ,当执行元件失控中途停机后,又进 行了手动状态下的单步指令操作。当时M60 并没 有删除,使其执行元件恢复正常后继续了原程序动 作。经认真了解并仔细分析后,我们立刻清除所有 原设定的指令,检测并更换了失控元件,避免了更大 故障的发生。根据报警信息和故障前的设备状态, 来判断故障区域,争取维修时间。 1.2 遵循由外到里,由浅入深的检修原则 笔者对加工中心多年的维修经历来看,大多数 故障根源都是来自于外部元器件,因其受外界因素 影响较大,像机械碰撞磨损、冷却液腐蚀、积尘过多、 润滑不良等,使这些年久失修的元器件处于
9、不完好、 不可靠状态,成为设备故障的最大隐患。像各轴经 常出现的超程报警、零点复归误差、位置信号不反馈 等,都是一些磁性或机械式开关失灵造成。还有的 故障也是出现在电磁阀、电机和经常伸缩的电缆上。 像HC 一800 的一次B 轴旋转不到位或有时根本不 旋转故障,报警提示为: feed axis fault (APC com2 mand) ,看起来与命令有关。但我们根据故障现象 还是果断地检查B 轴各行程限位,果然有一撞块与 开关接触不好,经调整后正常。这就避免无目标地 消耗很大精力去查整个CNC 系统,先把重点放在外 部环节上。 这实际上是一种经验上的诊断,如果我们手里 有原理接线图,那就应该
10、正规地按图纸去相应对照, 顺序查找并针对性的去测试电位和波形,还能从中 悟出一些理论上的东西。正是因为没有这个条件, 所以我们在维修中就是遵循从外部到内部、从人为 到系统、由浅入深的原则去进行,这就大大缩短了设 备的停修时间。 1.3 充分利用PC 图查找故障点 根据报警信息调出与其相关的PC 图进行分析 核对,也是一种诊断的方便途径。一次VA 一65 自 动换刀机械手到位后不执行抓刀指令,我们马上调 出PC 图从各指令开关信号到各进、退、松、紧动作 信号逐一进行对应校验,最后查出机械手旋转到信 号没有发出,原因是由于一磁性接近开关松动移后 不起作用,使下一步抓刀动作无法进行,调整后恢复 正常
11、。 由PC 图查故障点看来比较方便直观,但如果 不了解其内部动作原理和工作程序,那可以说也是 大海捞针,无从下手。特别是无电气原理图就更难 以判断,每个输出动作多达几十个开关条件才能满 足,确实要下很大工夫才能逐步认识并掌握。我们 就是靠平时维修时的日积月累,在不断的了解和运 用它。 1.4 疑难故障的检测分析和快捷处理 此两台加工中心的一些元器件年久老化,使其参数随温度 或电流的变化而极不稳定,造成故障后能自动恢复 即时好时坏现象,这是我们最为之挠头的故障。因 为搞维修的都知道,元件坏了容易检测,而不正常的 通断情况则很难判断是元件坏了还是线路接触不良 造成,因为无法进行正常的信号检测。如B
12、 轴工作 台换位;刀库进刀口自动打开;B 轴台板夹紧、松开 失灵等故障,其执行元件均是固态继电器接受指令 信号接通后带动电磁阀动作。当检测时可能未见异 常,启动后又可能一切正常,待连续动作几次后又停 机报警。我们根据故障现象及反复周期判定应该是 执行元件性能下降造成,因图纸不详、标识不清,只 能将关联的一组执行元件在正常和异常的情况下分 别进行检测,经反复测试后,最后从30 多只继电元 件中分别查出并更换了其性能下降的元件。 一次HC 一800 B 轴原点复归失控,指令发出 后旋转不停,没有报警信息。经现场了解分析,首先 认定应该是B 轴零点检测系统故障,而该系统是由 一只磁性接近开关发出到位
13、信号后控制执行元件减 速停车。我们马上对这一信号进行线路测试,结果 无信号发出,人为设定一个到位信号则准确复归停 车,确认检测开关到设定信号点这一段有故障。但 如果想直接检测接近开关则必须将B 轴和与其关 联的调轴解体,因为此开关装在B 轴工作台体内。 这样的大结构拆修以前从未干过,测算一下工作量 需半个月时间,而且还要特别精心地对十多根控制 电缆和几十根油管拆除和恢复,这就很难保证拆装 后各部分的精度,但要想解决问题还必须露出这一 开关进行检测和维修。能否用一个简便的方法既能 节省拆装工作量又能拿出这一检测开关,经反复论 证后终于想出一个只拆B 轴端盖和调轴磁尺支架 拿出此开关的方法。虽然电
14、气维修人员拆装、检测 难度很大,但保证了台面不大解体,把后患影响减小 到了最低限度经实际测试开关、处理断路点原位 安装后恢复了B 轴复归功能,又对拆装后影响到的 调轴位置误差和B 轴定位故障进行了补偿和调整, 一切正常后仅用三天时间即交付使用,保证了试制 加工任务的完成。总之,在处理故障过程中怎样尽快打开思路、进 入状态,缩小检测范围,直触故障根源是维修技术人 员水平高低的关键所在。看似简单的道理却饱含着 方方面面,也是维修人员多年辛勤劳动的结晶。我 们就是在这种高频率故障的压力下,克服了重重困 难,尽力在短时间内解决问题,减少设备停歇台时, 为车型试制做出了我们应有的贡献。第二章 零件图工艺
15、在设计零件的加工工艺规程时，首先要对加工对象进行深入分析。对于数控车削加工 在数控加工编程中，应强化工艺规程，选择合理的加工路线，优化程序编制。在制定加工工艺路线中应关注以下事项: (1)在确定加工路线时，为缩短行程，应考虑尽量缩短刀具的空行程。通常通过合理选择起刀点，合理安排回空路线都能使空行程缩短，提高生产效率。 (2)在安排加工工艺路线时，同时也要兼顾工序集中的原则。零件在一次装夹中，尽可能使用同一把刀具完成较多的加工表面，以减少换刀次数，简化加工路线，缩辅助时间。有条件者可采用复合刀具，当一把刀具完成加工的所有部位后，尽可能为下道工序作些预加工，如使用小钻头预钻定位孔或划位置痕.或者进
16、行粗加工，然后再换刀进行精加工。 (3)要选择工件在加工后变形小的加工路线。如对于横截面积小的细长零件或薄板零件应采用分数次走刀至最终尺寸或应用对称去除余量发安排加功按故障类型分类按照机床故障的类型区分，故障可分为机械故障和电气故障。2.1机械故障 这类故障主要发生在机床主机部分，还可以分为机械部件故障、液压系统故障、气动系统故障和润滑系统故障等。 例如一台采用SINUMERIK 810系统的数控淬火机床开机回参考点、走X轴时，出现报警1680“SERVOENABLETRAVAXISX，手动走X轴也出现这个报警，检查伺服装置，发现有过载报警指示。根据西门子说明书产生这个故障的原因可能是机械负载
17、过大、伺服控制电源出现问题、伺服电动机出现故障等。本着先机械后电气的原则，首先检测X轴滑台，手动盘动X轴滑台，发现非常沉，盘不动，说明机械部分出现了问题。将X轴滚珠丝杠拆下检查，发现滚珠丝杠已锈蚀，原来是滑台密封不好，淬火液进人滚珠丝杠，造成滚珠丝杠的锈蚀，更换新的滚珠丝杠，故障消除。2.2电气故障 电气故障是指电气控制系统出现的故障，主要包括数控装置、PLC控制器、伺服单元、CRT显示器、电源模块、机床控制元件以及检测开关的故障等。这部分的故障是数控机床的常见故障，应该引起足够的重视。 第三章 数控机床分类3.1按数控机床发生的故障后有无报警显示分类3.1.1有报警显示故障 这类故障又可以分
18、为硬件报警显示和软件报警显示两种。 1)硬件报警显示的故障。硬件报警显示通常是指各单元装置上的指示灯的报警指示。在数控系统中有许多用以指示故障部位的指示灯，如控制系统操作面板、CPU主板、伺服控制单元等部位，一旦数控系统的这些指示灯指示故障状态后，根据相应部位上的指示灯的报警含义，均可以大致判断故障发生的部位和性质，这无疑会给故障分析与诊断带来极大好处。因此维修人员在日常维护和故障维修时应注意检查这些指示灯的状态是否正常。 2)软件报警显示的故障。软件报警显示通常是指数控系统显示器上显示出的报警号和报警信息。由于数控系统具有自诊断功能，一旦检查出故障，即按故障的级别进行处理，同时在显示器上显示
19、报警号和报警信息。 软件报警又可分为NC报警和PLC报警，前者为数控部分的故障报警，可通过报警号，在数控系统维修手册上找到这个报警的原因与怎样处理方面的内容，从而确定可能产生故障的原因；后者的PLC报警的报警信息来自机床制造厂家编制的报警文本，大多属于机床侧的故障报警，遇到这类故障，可根据报警信息，或者PLC用户程序确诊故障。3.1.2无报警显示的故障 这类故障发生时没有任何硬件及软件报警显示，因此分析诊断起来比较困难。对于没有报警的故障，通常要具体问题具体分析。遇到这类问题，要根据故障现象、机床工作原理、数控系统工作原理、PLC梯形图以及维修经验来分析诊断故障。 例如一台数控淬火机床经常自动
20、断电关机，停一会再开还可以工作。分析机床的工作原理，产生这个故障的原因一般都是系统保护功能起作用，所以首先检查系统的供电电压为24V，没有间题；在检查系统的冷却装置时，发现冷却风扇过滤网堵塞，出故障时恰好是夏季，系统因为温度过高而自动停机，更换过滤网，机床恢复正常使用。 又如一台采用德国SINUMERIK 810系统的数控沟槽磨床，在自动磨削完工件、修整砂轮时，带动砂轮的Z轴向上运动，停下后砂轮修整器并没有修整砂轮，而是停止了自动循环，但屏幕上没有报警指示。根据机床的工作原理，在修整砂轮时，应该喷射冷却液，冷却砂轮修整器，但多次观察发生故障的过程，却发现没有切削液喷射。切削液电磁阀控制原理图如
21、图所示，在出现故障时利用数控系统的PLC状态显示功能，观察控制切削液喷射电磁阀的输出Q4.5，其状态为“1”，没有问题，根据电气原理图它是通过直流继电器K45来控制电磁阀的，检查直流继电器K45也没有问题，接着检查电磁阀，发现电磁阀的线圈上有电压，说明问题是出在电磁阀上，更换电磁阀，机床故障消除。数控机床全部或部分丧失了规定的功能的现象称为数控机床的故障。 数控机床是机电一体化的产物，技术先进、结构复杂。数控机床的故障也是多种多样、各不相同，故障原因一般都比较复杂，这给数控机床的故障诊断和维修带来不少困难。为了便于机床的故障分析和诊断，本节按故障的性质、故障产生的原因和故障发生的部位等因素大致
22、把数控机床的故障划分为以下几类。3.1.3系统性故障 这类故障是指只要满足一定的条件，机床或者数控系统就必然出现的故障。例如电网电压过高或者过低，系统就会产生电压过高报警或者过低报警；切削量过大时，就会产生过载报警等。 例如一台采用SINUMERIK810 系统的数控机床在加工过程中，系统有时自动断电关机，重新启动后，还可以正常工作。根据系统工作原理和故障现象怀疑故障原因是系统供电电压波动，测量系统电源模块上的24V输人电源，发现为22.3V左右，当机床加工时，这个电压还向下波动，特别是切削量大时，电压下降就大，有时接近21V，这时系统自动断电关机，为了解决这个问题，更换容量大的24V电源变压
23、器将这个故障彻底消除。 3.1.4随机故障 这类故障是指在同样条件下，只偶尔出现一次或者二次的故障。要想人为地再现同样的故障则是不容易的，有时很长时间也很难再遇到一次。这类故障的分析和诊断是比较困难的。一般情况下，这类故障往往与机械结构的松动、错位，数控系统中部分元件工作特性的漂移、机床电气元件可靠性下降有关。 例如一台数控沟槽磨床，在加工过程中偶尔出现问题，磨沟槽的位置发生变化，造成废品。分析这台机床的工作原理，在磨削加工时首先测量臂向下摆动到工件的卡紧位置，然后工件开始移动，当工件的基准端面接触到测量头时，数控装置记录下此时的位置数据，然后测量臂抬起，加工程序继续运行。数控装置根据端面的位
24、置数据，在距端面一定距离的位置磨削沟槽，所以沟槽位置不准与测量的准确与否有非常大的关系。因为不经常发生，所以很难观察到故障现象。因此根据机床工作原理，对测量头进行检查并没有发现问题；对测量臂的转动检查时发现旋转轴有些紧，可能测量臂有时没有精确到位，使测量产生误差。将旋转轴拆开检查发现已严重磨损，制作新备件，更换上后再也没有发生这个故障。3.2按故障发生部位分类（1）数控装置部分的故障数控装置部分的故障又可以分为软件故障和硬件故障。 1)软件故障。有些机床故障是由于加工程序编制出现错误造成的，有些故障是由于机床数据设置不当引起的，这类故障属于软件故障。只要将故障原因找到并修改后，这类故障就会排除
25、。 2）硬件故障。有些机床故障是因为控制系统硬件出现问题，这类故障必须更换损坏的器件或者维修后才能排除故障。 例如一台数控冲床出现故障，屏幕没有显示，检查机床控制系统的电源模块的24V输人电源，没有问题，NC-ON信号也正常，但在电源模块上没有5V电压，说明电源模块损坏，维修后，机床恢复正常使用。 （2）PLC部分的故障PLC部分的故障也分为软件和硬件故障两种。1)软件故障。由于PLC用户程序编制有问题，在数控机床运行时满足一定的条件即可发生故障。另外，PLC用户程序编制的不好，经常会出现一些无报警的机床侧故障，所以PLC用户程序要编制的尽量完善。2)硬件故障。由于PLC输人输出模块出现问题而
26、引起的故障属于硬件故障。有时个别输入输出口出现故障，可以通过修改PLC程序，使用备用接口替代出现故障的接口，从而排除故障。 例如一台采用德国SIEMENS810系统的数控磨床，自动加工不能连续进行，磨削完一个工件后，主轴砂轮不退回修整，自动循环中止。分析机床的工作原理，机床的工作状态是通过机床操作面板上的钮子开关设定的，钮子开关接人PLC的输人E7.0，利用数控系统的PLC状态显示功能，检查其状态，但不管怎样拨动钮子开关，其状态一直为“0”，不发生变化，而检查开关没有发现问题，将该开关的连接线连接到PLC的备用输人接口E3.0上，这时观察这个状态的变化，正常跟随钮子开关的变化，没有问题，由此证
27、明PLC的输人接接口E7.0损坏，因为手头没有备件，将钮子开关接到PLC的E3.0的输人接口上，然后通过编程器将PLC程序中的所有E7.0都改成E3.0，这时机床恢复了正常使用。 （3）伺服系统故障 伺服系统的故障一般都是由于伺服控制单元、伺服电动机、测速装置、编码器等出现问题引起的。 例如：一台数控车床使用FANUC 0iTC系统，系统出现417报警，报警信息为“SERVO ALARM：2TH AXIS PARAMETER INCORRECT”,检查伺服系统参数设置发现，参数NO:2023被人修改成为负值。（该参数为电机一转的速度反馈脉冲数）。修改此参数，系统报警解除。4）机床主体部分的故障
28、 这类故障大多数是由于外部原因造成的，机械装置不到位、液压系统出现问题、检查开关损坏、驱动装置出现问题。机床主轴、导轨、丝杠、轴承、刀库等由于种种原因，会出现丧失精度、爬行、过载等问题。这些问题往往会造成数控系统的报警。因此，数控系统的故障判断是一个综合问题3.3按故障发生的破坏程度分类 按故障发生时的破坏程度分为破坏性故障和非破坏性故障。 （1）破坏性故障这类故障出现会对操作者或设备造成伤害或损害，如超程运行、飞车、部件碰撞等。发生破坏性故障后， 例如，一台数控车床在正常加工的情况下，刀具撞到工件，造成重大的损失，经过仔细的分析，发现返回参考点错误，认真地分析发现行程开关（档块）位置与电子栅
29、格位置重合，（偶而）造成Z方向进给多出一个电子栅格，从而造成刀具工件相撞的破坏性故障。移动行程开关位置，从问题得到圆满解决。 （2）非破坏性故障 数控机床的绝多数故障属于这类故障，出现故障时对机床和操作人不会造成任何伤害，所以诊断这类故障时，可以再现故障，并可以仔细观察故障现象，通过故障现象对故障进行分析和诊断。电气故障的分析过程也就是故障的排除过程，因此电气故障的一些常用排除方法 在上面的分析方法中已综合介绍过了，现列举几个常见电气故障。 电源电源是维修系统乃至整个机床正常工作的能量来源，它的失效或者故障轻者会丢 失数据、造成停机。重者会毁坏系统局部甚至全部。西方国家由于电力充足，电网质量高
30、，因此其电气系统的电源设计考虑较少，这对于我国有较大波动和高次谐波的电力供电网来说就略显不足，再加上某些人为的因素，难免出现由电源而引起的故障。我们在设计数控机床的供电系统时应尽量做到： 提供独立的配电箱而不与其他设备串用。电网供电质量较差的地区应配备三相交流稳压装置。第四章 诊断 数控机床伺服系统故障占机床总故障的比率较高。由于伺服系统涉及 的环节较多，加之种类繁多、技术原理各具特色，给维修诊断带来困难，因此归纳一些故障 诊断方法很有必要。 数控机床坐标轴的移动定位是由位置伺服系统来完成的。位置伺服系 统一般采用闭环或半闭环控制。(半)闭环控制的特点就是任一环节发生故障都可能导致系统 定位不
31、准确、不稳定或失效。诊断定位故障环节就成为维修的关键。根据伺服系统的控制原 理和系统接口的特性，对系统进行分解判断，已成为行之有效的方法。本文结合维修实例介 绍了位置环和速度环诊断法。 4.1位置环故障诊断如果位置伺服系统的位置反馈和速度反馈各自采用一个反馈器件 ，可以断开位置环的控作用，让速度环单独运行，以便判断故障出自位置环还是速度环。断开位置环的控制作用，可以采用两种方法： 机械断开，即断开位置反馈编码器与伺 服电动机之间的传动连接。电气断开，即断开位置反馈编码器与系统的连接。如果需要 屏蔽位置反馈断线报警，应按下图连接位置反馈输入信号线。在位置开环状态下 进行维修测试时，不允许给被测试
32、轴任何方式的移动指令，否则将引起伺服电动机失控。例1 是CNC至伺服放大器电缆和控制 板的接触有问题。 检查电缆和速度控制板正常。由于从故障发生到伺服保护关断只有一两 秒钟，使用示波器或万用表难以观察到速度反馈信号的有无。进一步分析，位置反馈编码器 的信号电平正常，而A、B两相信号不产生移动变化，则会产生上述故障。于是就更换Z轴 位置编码器，机床恢复正常。这可能是原来的编码器光栅盘松动，与轴之间有相对位移或编 码器内光源二极管接近失效，造成A、B信号不变化。4.2速度环故障诊断 在速度开环的方式下，对速度控制单元进 行测试。该方法需要对系统硬件较熟悉，以避免误操作损坏部件。 例1 一台维修过的
33、FB15B-2直流伺服电动机安装到机床后失控。 现象表 明速度反馈不正常，检查尾部测速电动机电刷及引线正常。为测试测速电动机的性能，应做 以下操作： 将电动机固定可靠，连接动力线，不连反馈线； 拿掉FANUC H系列伺服 板上的S20短路跳线，取消TGLS报警使能； 接通电源，伺服放大器在速度开环下运行， 电动机处于2000r/min的高速运转中。此时测量测速电动机输出电压只有6V，正常的数据是1 4V，可以判定伺服电动机的测速电动机不正常。更换测速电动机，机床恢复正常。 例2DM3600数控车床出现主轴转速上不去，最高只有50r/ min，且负载转矩显示很大。机床数控系统为三菱M3/L3，主
34、轴伺服放大器的型号为FR-SF- 2-11K-T。故障原因可能是：负载过大；主轴驱动功率模块或控制模块有故障；速度反馈 不正常。 检查机械传动良好，测量控制模块各测试点电压及功率模块正常，再检查主轴电 动机至驱动单元之间反馈电缆和驱动运行参数也正常。设定驱动单元运行参数P00为1，给主 轴运转指令，电动机在速度开环下低速运行，观察负载转矩几乎为零，由此可以判断速度反 馈不正常。用示波器观察速度反馈波形，没有A相波形，打开电动机上方盖子，可以看到PLC 输出电路板，重新拔插电路板上的小插头，再检测A相波形正常。恢复系统闭环运行，主轴 运行正常。42.1 甄别PLC内外部故障实例 配备820数控系
35、统的某加工中心，产生7035号报警，查阅报警信息为工作台分度盘不回落。在SINUMERIK 810820S数控系统中，7字头报警为PLC操作信息或机床厂设定的报警，指示CNC系统外的机床侧状态不正常。处理方法是，针对故障的信息，调出PLC输入/输出状态与拷贝清单对照。 工作台分度盘的回落是由工作台下面的接近开关SQ25、SQ28来检测的，其中SQ28检测工作台分度盘旋转到位，对应PLC输入接口110.6，SQ25检测工作台分度盘回落到位，对应PLC输入接口110.0。工作台分度盘的回落是由输出接口Q4.7通过继电器KA32驱动电磁阀YV06动作来完成。 从PLC STATUS中观察，110.6
36、为“1”，表明工作台分度盘旋转到位，I10.0为“0”,表明工作台分度盘未回落，再观察Q4.7为“0”，KA32继电器不得电，YV06电磁阀不动作，因而工作台分度盘不回落产生报警。 处理方法：手动YV06电磁阀，观察工作台分度盘是否回落，以区别故障在输出回路还是在PLC内部。4.2.2诊断接近开关故障实例 某立式加工中心自动换刀故障。故障现象：换刀臂平移到位时，无拔刀动作。ATC动作的起始状态是：（1）主轴保持要交换的旧刀具。（2）换刀臂在B位置。（3）换刀臂在上部位置。（4）刀库已将要交换的新刀具定位。 自动换刀的顺序为：换刀臂左移（BA）换刀臂下降（从刀库拔刀）换刀臂右移（AB）换刀臂上升
37、换刀臂右移（BC，抓住主轴中刀具）主轴液压缸下降（松刀）换刀臂下降（从主轴拔刀）换刀臂旋转180（两刀具交换位置）换刀臂上升（装刀）主轴液压缸上升（抓刀）换刀臂左移（CB）刀库转动（找出旧刀具位置）换刀臂左移（BA，返回旧刀具给刀库）换刀臂右移（AB）刀库转动（找下把刀具）。换刀臂平移至C位置时，无拔刀动作，分析原因，有几种可能： （1）SQ2无信号，使松刀电磁阀YV2未激磁，主轴仍处抓刀状态，换刀臂不能下移。 （2）松刀接近开关SQ4无信号，则换刀臂升降电磁阀YV1状态不变，换刀臂不下降。 （3）电磁阀有故障，给予信号也不能动作。 逐步检查，发现SQ4未发信号，进一步对SQ4检查，发现感应间
38、隙过大，导致接近开关无信号输出，产生动作障碍。 4.2.3诊断压力开关故障实例 配备FANUC 0T系统的某数控车床。 故障现象：当脚踏尾座开关使套筒顶尖顶紧工件时，系统产生报紧。 在系统诊断状态下，调出PLC输入信号，发现脚踏向前开关输入X04.2为“1”，尾座套筒转换开关输入X17.3为“l”，润滑油供给正常使液位开关输入X17.6为“11;。调出PLC输出信号，当脚踏向前开关时，输出Y49.0为“1”，同时，电磁阀YV4.1也得电，这说明系统PLC输入/输出状态均正常，分析尾座套筒液压系统。 当电磁阀YV4.1通电后，液压油经溢流阀、流量控制阀和单向阀进入尾座套筒液压缸，使其向前顶紧工件
39、。松开脚踏开关后，电磁换向阀处于中间位置，油路停止供油，由于单向阀的作用，尾座套筒向前时的油压得到保持，该油压使压力继电器常开触点接通，在系统PLC输入信号中X00.2为“l”。但检查系统PLC输入信号X00.2则为“0”，说明压力继电器有问题，其触点开关损坏。故障原因：因压力继电器SP4.1触点开关损坏，油压信号无法接通，从而造成PLC输入信号为“0”，故系统认为尾座套筒未顶紧而产生报警。 解决方法：更换新的压力继电器，调整触点压力，使其在向前脚踏开关动作后接通并保持到压力取消，故障排除。 4.2.4 诊断中间继电器故障实例 某数控机床出现防护门关不上，自动加工不能进行的故障，而且无故障显示
40、。该防护门是由气缸来完成开关的，关闭防护门是由PLC输出Q2.0控制电磁阀YV2.0来实现。检查Q2.0的状态，其状态为“1”，但电磁阀YV2.0却没有得电，由于PLC输出Q2.0是通过中间继电器KA2.0来控制电磁阀YV2.0的，检查发现，中间继电器损坏引起故障，更换继电器，故障被排除。 另外一种简单实用的方法，就是将数控机床的输入/输出状态列表，通过比较通常状态和故障状态，就能迅速诊断出故障的部位。 4.2.5根据梯形图逻辑诊断DI点故障实例 配备SINUMERIK 810数控系统的加工中心，出现分度工作台不分度的故障且无故障报警。根据工作原理，分度时首先将分度的齿条与齿轮啮合，这个动作是
41、靠液压装置来完成的，由PLC输出Q1.4控制电磁阀YVl4来执行。通过数控系统的DIAGNOSIS能中的“STATUS PLC”软键，实时查看Q1.4的状态，发现其状态为“0”，由PLC梯形图查看F123.0也为“0”，按梯形图逐个检查，发现F105.2为“0”导致F123.0也为“0”，根据梯形图，查看STATUS PLC中的输入信号，发现I10.2为“0”，从而导致F105.2为“0”。I9.3、I9.4、I10.2和I10.3为四个接近开关的检测信号，以检测齿条和齿轮是否啮合。分度时，这四个接近开关都应有信号，即I9.3、I9.4、I10.2和I10.3应闭合，现I10.2未闭合，处理方
42、法：（1）检查机械传动部分。（2）检查接近开关是否损坏。 4.2.6根据梯形图逻辑诊断DO点故障实例 配备SINUMERIK 810数控系统的双工位、双主轴数控机床。 故障现象：机床在AUTOMATIC方式下运行，工件在一工位加工完，一工位主轴还没有退到位且旋转工作台正要旋转时，二工位主轴停转，自动循环中断，并出现报警且报警内容表示二工位主轴速度不正常。 两个主轴分别由B1、B2两个传感器来检测转速，通过对主轴传动系统的检查，没发现问题。用机外编程器观察梯形图的状态。 F112.0为二工位主轴起动标志位，F111.7为二工位主轴起动条件，Q32.0为二工位主轴起动输出，I21.1为二工位主轴刀
43、具卡紧检测输入，F115.1为二工位刀具卡紧标志位。 在编程器上观察梯形图的状态，出现故障时，F112.0和Q32.0状态都为“0”，因此主轴停转，而F112.0为“0”是由于Bl、B2检测主轴速度不正常所致。动态观察Q32.0的变化，发现故障没有出现时，F112.0和F111.7都闭合，而当出现故障时，F111.7瞬间断开，之后又马上闭合，Q32.0随F111.7瞬间断开其状态变为“0”，在Flll.7闭合的同时，F112.0的状态也变成了“0”，这样Q32.0的状态保持为“0”，主轴停转。Bl、B2由于Q32.0随F111.7瞬间断开测得速度不正常而使F112.0状态变为“0”。主轴起动的
44、条件F111.7受多方面因素的制约，从梯形图上观察，、发现F111.6的瞬间变“0”引起Flll.7的变化，向下检查梯形图PB8.3，发现刀具卡紧标志F115.1瞬间变“0”，促使Flll.6发生变化，继续跟踪梯形图PB13.7，观察发现，在出故障时，I21.1瞬间断开，使F115.1瞬间变“0”，最后使主轴停转。I21.1是刀具液压卡紧压力检测开关信号，它的断开指示刀具卡紧力不够。由此诊断故障的根本原因是刀具液压卡紧力波动，调整液压使之正常，故障排除。 4.3位置检测元件的维护43.1光栅尺的维护光栅尺本身具有一1位置检测元件的维护43.2光栅尺的维护光栅尺本身具有一定的防护措施，有的需要给
45、尺盒里面通入洁净的气源，保持尺内气压大于外部气压，防止潮气进入，但限于现场的生产环境及机床本身的加工条件(如高压力的切削液等)，还是要做好防污、防振等维护工作。4.3.3防污光栅尺由于直接安装于工作台和机床床身上，因此，极易受到冷却液的污染，从而造成信号丢失，影响位置控制精度。冷却液在使用过程中会产生轻微结晶，这种结晶会在扫描头上形成一层薄膜且透光性差，不易清除，故在选用冷却液时要慎重。加工过程中，冷却液的压力和流量过大，容易形成大量的水雾，会污染光栅尺。光栅尺最好通入低压压缩空气，以免扫描头运动时形成的负压把污物吸入光栅，压缩空气必须净化，滤芯应保持洁净并定时更换。43.4防振光栅尺拆装时要
46、用静力，不能用硬物敲击，以免引起光学元件的损坏。43.5光电脉冲编码器的维护光电脉冲编码器是在一个圆盘的边缘上开有间距相等的缝隙，在其两面分别装有光源和光敏元件，当圆盘转动时，光线的明暗变化，经过光敏元件检测变成电信号的强弱，从而得到脉冲信号。编码器的输出信号有：两个相位差90的信号，用于辨向；一个零信号(又称一转信号)，用于机床回参考点的控制；另外还有+5 V电源和接地端信号。编码器的维护主要注意以下两个问题。43.6防振和防污编码器是一个精密的测量元件，本身密封很好，在使用和拆装时要与光栅尺一样注意防振和防污。污染容易出现在导线引出段、接插头处，要做好这些部位的防护措施。振动容易造成内部紧
47、固件松动脱落，造成内部短路。43.7连接问题连接问题分为连接松动和连接调整不当。编码器的连接方式有内装式和外装式。内装式与伺服电机同轴安装，如：SIEMENS 1FT5、1FT6伺服电机上的ROD320编码器。外装式安装于传动链的末端，当传动链较长时，这种安装方式可以减小传动链累积误差对位置检测精度的影响。由于连接松动，所以往往会影响位置控制精度。另外，有些交流伺服电机的内装式编码器除了位置检测外，还同时有测速和交流伺服电机转子位置检测作用，因此编码器连接松动还会引起进给运动的不稳定，影响交流伺服电动机的换向控制，从而引起机床的振动。另外编码器是通过皮带传动的，若传动皮带调整过紧，给编码器轴承施加力过大，则容易损坏编码器。维修实例1：一数控机床出现进给轴飞车失控的故障。该机床伺服系统为SIEMENS 6SC610驱动装置和1FT5交流伺服电机带ROD320编码器，在排除数控系统、驱动装置及速度反馈等因素