數(shù)控設(shè)備故障維修方法

1、數(shù)控設(shè)備故障維修方法現(xiàn)在數(shù)控設(shè)備使用越來越廣泛，隨之而來的是如何保證設(shè)備的有 效利用率，設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，要盡快將設(shè)備恢復(fù)正常使用。為了解決 這個(gè)問題，首先要求維修人員應(yīng)該有很高的素質(zhì)，不但要求具有豐富 的專業(yè)知識(shí)，如機(jī)電一體化技術(shù)、計(jì)算機(jī)原理、數(shù)控技術(shù)、 PLC 技術(shù)、 自控技術(shù)、拖動(dòng)原理、液壓技術(shù)等，還要掌握機(jī)械加工常識(shí)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(shù)資 料。要有足夠的資料，包括機(jī)、電、液圖紙，機(jī)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(jīng)驗(yàn)，掌握一定的維修方法。筆者從事數(shù)控設(shè)備維修多 年，積累了一

2、定的經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)一套維修數(shù)控設(shè)備的方法，現(xiàn)介紹如下 以供參考。要搞清故障現(xiàn)象當(dāng)數(shù)控設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)， 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(shí)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(jī)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(shè)備恢復(fù)正常使用如，一臺(tái)采用美國BRYANT公司TEACHABLE皿系統(tǒng)的數(shù)控外圓磨 床在自動(dòng)加工時(shí)， 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

3、輪拆下運(yùn)行機(jī)床，這時(shí)再觀察故障現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)在 自動(dòng)磨削加工時(shí)， 磨削正常沒有問題， 工件磨削完之后， 修整砂輪時(shí)， 砂輪正常進(jìn)給，而砂輪修整器旋轉(zhuǎn)非常快，很快就壓上限位開關(guān)，如 果這時(shí)砂輪沒拆， 肯定砂輪又要撞到修整器上。 根據(jù)機(jī)床的工作原理， 砂輪修整器由 E 軸伺服電機(jī)帶動(dòng)，用旋轉(zhuǎn)編碼器作為位置反饋元件。 正常情況下修整器修整砂輪時(shí)，Z軸滑臺(tái)帶動(dòng)E軸修整器移動(dòng)到修整 位置，修整器做 30 120 的擺動(dòng)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(guān)時(shí)，在屏幕上 E 軸的坐標(biāo)值只有 60 左 右，而實(shí)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

4、沒有解決問題。我們又經(jīng)過反復(fù)的觀察和試 驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)：E軸修整器在Z軸的邊緣時(shí)，回參考點(diǎn)和旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)都沒有 問題，要利用系統(tǒng)的報(bào)警信息 現(xiàn)在數(shù)控系統(tǒng)的自診斷能力越來越強(qiáng)， 設(shè)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(yīng)的措施，如停機(jī)等，一般都能產(chǎn)生報(bào)警顯 示。當(dāng)數(shù)控設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，有時(shí)在顯示器上顯示報(bào)警信息，有時(shí)在 數(shù)控裝置上、PLC裝置上和驅(qū)動(dòng)裝置上還會(huì)有報(bào)警指示。這時(shí)要根據(jù) 手冊對這些報(bào)警信息進(jìn)行分析， 有些根據(jù)報(bào)警信息就可直接確認(rèn)故障 原因，只要搞清報(bào)警信息的內(nèi)容，就可排除數(shù)控設(shè)備出現(xiàn)的故障。如，一臺(tái)采用德國 SIEMENS810 系統(tǒng)的數(shù)控溝道磨床，開機(jī)后就產(chǎn) 生 1 號(hào)報(bào)警顯示“BA

5、TTERYALARMPOWERSUPPLY ”，很明顯指示數(shù)控系統(tǒng)斷電保護(hù)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(fù)位，機(jī)床恢復(fù)使用。另一臺(tái)采 用 SIEMENS3 系統(tǒng)的數(shù)控磨床，開機(jī)后屏幕沒有顯示，檢查數(shù)控裝 置，發(fā)現(xiàn) CPU 板上一個(gè)發(fā)光二極管閃爍，根據(jù)說明書，分析其閃爍 頻率，確認(rèn)為斷電保護(hù)電池電壓低，更換電池后，重新啟動(dòng)系統(tǒng)故障 消失。如，一臺(tái)采用日本 FANUC0TC 系統(tǒng)的數(shù)控車床， 出現(xiàn) 2043 號(hào)報(bào)警， 顯示“ HYD.PRESSUREDOWN ，指示液壓系統(tǒng)壓力低。 根據(jù)報(bào)警信 息，對液壓系統(tǒng)進(jìn)行檢查， 發(fā)現(xiàn)液壓壓力確實(shí)很低，對液壓

6、壓力進(jìn)行 調(diào)整使機(jī)床恢復(fù)了正常使用。另一些故障的報(bào)警信息并不能反映故障的根本原因， 而是反映故障的 結(jié)果或者由此引起的其它問題， 這時(shí)要經(jīng)過仔細(xì)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(bào)警的一些故障的檢測是 行之有效的。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PCSTATUS，西門子 810 系統(tǒng) DIAGNOSIS 菜單下的 PLCSTATUS 功能，以及發(fā)那科 0T 系統(tǒng) DGNOSPARAM 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(shí)器、計(jì)數(shù)器 等的即時(shí)狀態(tài)和內(nèi)容。 根據(jù)

7、機(jī)床的工作原理和機(jī)床廠家提供的電氣原 理圖，通過監(jiān)視相應(yīng)的狀態(tài)，就可確診一些故障。如，一臺(tái)采用日本 FANUC0TC 的數(shù)控車床，一次出現(xiàn)故障，開機(jī)就 出現(xiàn)2041號(hào)報(bào)警，指示X軸超限位的報(bào)警，但觀察X軸并沒有超限 位，并且X軸的限位開關(guān)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(guān)的 PMC 輸入 X0.0 的狀態(tài)為“1 ”開，關(guān)觸點(diǎn)確實(shí)已經(jīng)接通，說明開關(guān)出現(xiàn)了問題，更換新的開關(guān)后，機(jī)床 故障消除。如，一臺(tái)采用日本 MITSUBINSHIMELDASL3 系統(tǒng)的數(shù)控車床，一 次出現(xiàn)故障，刀塔不旋轉(zhuǎn)。根據(jù)刀塔的工作原理，刀塔旋轉(zhuǎn)時(shí)，首先 靠液壓缸將刀塔浮起，然后才能

8、旋轉(zhuǎn)。觀察故障現(xiàn)象，當(dāng)手動(dòng)按下刀 塔旋轉(zhuǎn)的按鈕時(shí)，刀塔根本沒有反應(yīng)，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(dāng)按下手動(dòng)刀塔旋轉(zhuǎn)按鈕時(shí)，其狀態(tài)變?yōu)椤?1 ”，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(diǎn)損壞，更換新的繼電器，刀塔恢復(fù)了正常工作 要利用機(jī)床廠家提供的 PLC 梯形圖 數(shù)控設(shè)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(jī)理就是通過運(yùn)行機(jī)床廠家為特定機(jī)床編制的 PLC 梯形圖 （即程序），根

9、據(jù)各種輸入、輸出狀態(tài)進(jìn)行邏輯判斷，如果發(fā)現(xiàn)問題， 產(chǎn)生報(bào)警并在顯示器上產(chǎn)生報(bào)警信息。所以對一些 PLC 產(chǎn)生報(bào)警的 故障，或一些沒有報(bào)警的故障，可以通過分析 PLC 的梯形圖對故障 進(jìn)行診斷，利用 NC 系統(tǒng)的梯圖顯示功能或者機(jī)外編程器在線跟蹤梯 形圖的運(yùn)行，可提高診斷故障的速度和準(zhǔn)確性。如，一臺(tái)采用 SIEMENS810 系統(tǒng)的數(shù)控磨床，一次出現(xiàn)故障，開機(jī) 后機(jī)床不回參考點(diǎn)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(tái)機(jī)床為了安全起見，只要分度裝置沒落下，機(jī) 床的進(jìn)給軸就不能運(yùn)動(dòng)。但檢查分度裝置，已經(jīng)落下沒有問題。根據(jù) 機(jī)床廠家提供PLC梯形圖，PLC的輸出A7.3控制

10、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(yùn)行，發(fā)現(xiàn) F143.4 沒有閉 合，致使A7.3的狀態(tài)為“0” 143.4指示工件分度臺(tái)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(dǎo)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(guān)36PS13，將分度裝置拆開，發(fā)現(xiàn)機(jī)械裝置有問題，不能帶動(dòng) 驅(qū)動(dòng)接近開關(guān)的機(jī)械裝置運(yùn)動(dòng)， 所以 E13.2 始終不能閉合。 將機(jī)械裝 置維修好后，機(jī)床恢復(fù)了正常使用。一臺(tái)采用 SIEMENS3TT 系統(tǒng)的數(shù)控銑床，在自動(dòng)循環(huán)加工過程中， 工件已加工完畢，工作臺(tái)正要旋轉(zhuǎn)，主軸還沒有退到位，這時(shí)

11、第二工 位主軸停轉(zhuǎn)，自動(dòng)循環(huán)中斷，產(chǎn)生報(bào)警 F97 “ SPINDLE1SPEEDNOTOKSTATION2 ” 和F98 “ SPINDLE2SPEEDNOTOKSTATION2 ”表，示第二工位兩個(gè)主 軸速度不正常。 但對主軸系統(tǒng)進(jìn)行檢測并沒有發(fā)現(xiàn)問題。 為了確定故 障原因，用機(jī)外編程器動(dòng)態(tài)監(jiān)視機(jī)床 PLC 梯形圖的運(yùn)行，根據(jù)邏輯 關(guān)系進(jìn)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(guān)， E21.1 在出現(xiàn)故障的瞬間其狀態(tài)發(fā)生變化，由“ 1 ”信號(hào)瞬間變成“0 ”信號(hào)，緊接著又變成“1 ”信E號(hào)1,.1接的是壓力開關(guān)P21.1，它的狀態(tài)變成“ 0 ”，信號(hào)指示工件沒有卡緊，所以主軸停轉(zhuǎn)，自

12、動(dòng)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(jìn)行檢查，發(fā) 現(xiàn)壓力有些不穩(wěn)，對液壓系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，使之穩(wěn)定，機(jī)床恢復(fù)了正常 工作。這個(gè)故障的報(bào)警信息反映的是由于液壓不穩(wěn)造成的主軸停轉(zhuǎn)的 現(xiàn)象，而沒有反映液壓不穩(wěn)的故障根源。 以上兩種方法對機(jī)床側(cè)故障的檢測是非常有效的， 因?yàn)檫@些故障無非 是檢測開關(guān)、繼電器、電磁閥的損壞或者機(jī)械執(zhí)行結(jié)構(gòu)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(yīng)的狀態(tài)來確認(rèn)故 障點(diǎn)。而遇到一些系統(tǒng)故障時(shí)，有時(shí)情況比較復(fù)雜，采用以下的方法 及檢測原則可快速確認(rèn)故障點(diǎn)。利用交換法準(zhǔn)確定位故障點(diǎn) 對于一些涉及到控制系統(tǒng)的故障，有時(shí)不容易確認(rèn)哪一部分有問題，

13、 在確保沒有進(jìn)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(zhǔn)確定位故障點(diǎn)的有效辦法， 有時(shí)與其它機(jī)床上同類型控 制系統(tǒng)的控制板互換會(huì)更快速診斷故障 （這時(shí)要保證不會(huì)把好的板子 損壞）。如，一臺(tái)采用美國BRYANT公司TEACHABLE皿系統(tǒng)的數(shù)控內(nèi)圓磨 床， 一次出現(xiàn)故障 ， 在 E 軸運(yùn)動(dòng)時(shí)， 出 現(xiàn)報(bào)警： EAXISEXCESSFOLLOWINGERROR，這個(gè)報(bào)警的含義是 E軸位移 的跟隨誤差超出設(shè)定范圍。由于 E軸一動(dòng)就產(chǎn)生這個(gè)報(bào)警，E軸無法 回參考點(diǎn)。手動(dòng)移動(dòng)E軸，觀察故障現(xiàn)象，當(dāng)E軸運(yùn)動(dòng)時(shí)，屏幕上顯 示E軸位移的變化，當(dāng)從0走到14時(shí)，屏幕上的數(shù)值突然跳變到471

14、。 反向運(yùn)動(dòng)時(shí)也是如此，當(dāng)達(dá)到 -14 時(shí)，也跳變到 471 。這時(shí)出現(xiàn)上述 報(bào)警，進(jìn)給停止。經(jīng)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(fù)雜的原則，首先更換位控板，這 時(shí)故障消除。這臺(tái)機(jī)床另一次 X 軸出現(xiàn)這個(gè)報(bào)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(dāng)拆下編碼器 時(shí)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。 要本著先外圍后內(nèi)部、先機(jī)械后電氣、先簡單后復(fù)雜、先靜后動(dòng)、先 公用后專用、先查軟件后查硬件的原則檢查故障 對于數(shù)控設(shè)備出現(xiàn)較復(fù)雜的故障， 特別

15、是涉及到控制系統(tǒng)時(shí)， 應(yīng)用這 些原則可簡化故障的診斷過程， 避免走彎路。 有時(shí)這些原則應(yīng)該結(jié)合 使用，這樣才能使故障盡快排除。如，一臺(tái)采用 SIEMENS3 系統(tǒng)的數(shù)控磨床，在回參考點(diǎn)時(shí)， X 軸找 不到參考點(diǎn)，最后出現(xiàn) X 軸超限位報(bào)警，本著先外圍后內(nèi)部的原則， 首先檢查 X 軸的零點(diǎn)開關(guān)， 正常沒有問題， 觀察故障現(xiàn)象， X 軸壓上 限位開關(guān)后，也能減速；之后根據(jù)先簡單后復(fù)雜的原則，先檢查 NC 系統(tǒng)的位控板，因?yàn)榉答佊布捎玫氖枪鈻懦撸栽谖豢匕迳希?X 軸、Y軸各加了一塊EXE處理板，首先將X軸與丫軸的EXE板互換， 這時(shí)開機(jī)測試，X軸回參考點(diǎn)正常，故障轉(zhuǎn)移到 Y軸上，丫軸找不到 參

16、考點(diǎn)，故障現(xiàn)象相同，從而確認(rèn) EXE板有問題，更換EXE板故障 消除。如，一臺(tái)采用 SIEMENS810 系統(tǒng)的數(shù)控淬火機(jī)床，一次出現(xiàn)故障，開 機(jī) 回 參 考 點(diǎn) ， 走 X 軸 時(shí) ， 出 現(xiàn) 報(bào) 警168 0 “ SERVOENABLETRAV.AXISX ”，手動(dòng)走 軸也出現(xiàn)這個(gè)報(bào) 警，檢測伺服裝置，發(fā)現(xiàn)有過載報(bào)警指示。根據(jù)西門子說明書產(chǎn)生這 個(gè)故障的原因是機(jī)械負(fù)載過大、 伺服控制電源出現(xiàn)問題、 伺服電機(jī)出 現(xiàn)故障等， 本著先機(jī)械后電氣的原則， 首先檢測 X 軸滑臺(tái)， 手動(dòng)盤動(dòng) X 軸滑臺(tái)，發(fā)現(xiàn)非常沉，盤不動(dòng)，肯定是機(jī)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

17、是滑臺(tái)密封不好， 淬火液進(jìn)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(tái)采用 SIEMENS3 系統(tǒng)的數(shù)控磨床，一段時(shí)間在自動(dòng)加工過 程 中 ， 經(jīng) 常 中 途 停 止 自 動(dòng) 循 環(huán) ， 并 且 出 現(xiàn) 報(bào) 警114 “ SERVOLOOPHARDWARE，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(jìn)一步確認(rèn)故障， 本著先靜后動(dòng)的原則， 機(jī)床開機(jī)回完參考點(diǎn)后， 機(jī)床不進(jìn)行任何操作 處于等待狀態(tài)，這時(shí)機(jī)床并不出現(xiàn)報(bào)警，當(dāng)進(jìn)行自動(dòng)加工時(shí)，偶爾就 出現(xiàn)這個(gè)報(bào)警， 并且每次都是在運(yùn)動(dòng)到 190mm 左右時(shí)出現(xiàn)報(bào)警， 因 為這臺(tái)機(jī)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(tái)一同運(yùn)動(dòng)， 因此懷疑該電纜經(jīng)常運(yùn)動(dòng)而使一些信號(hào)線折斷， 在 運(yùn)動(dòng)到一定位置時(shí)斷開產(chǎn)生報(bào)警， 經(jīng)檢查證實(shí)了這一判斷， 更換新的 電纜后，故障消除。這臺(tái)機(jī)床另一次出現(xiàn)這個(gè)故障，在靜止觀察時(shí)就出現(xiàn)這個(gè)報(bào)警，因此懷疑控制板有問題，將位控板上丫軸的EXE板與X軸的對換，這時(shí)開機(jī)測試，故障轉(zhuǎn)移到 X軸上，說明原丫軸的 EXE板損壞，更換新的EXE板故障消除。上面介紹了幾種檢測數(shù)控設(shè)備故障的常用方法，還會(huì)有許多其它方 法，但解決數(shù)控設(shè)備出現(xiàn)的問題最關(guān)鍵的也是最核心的是應(yīng)該掌握數(shù) 控系統(tǒng)的工作原理及機(jī)床的工作原