论文部分内容阅读
近几年,数控技术的应用越来越广泛,以大规模集成电路为标志的数控设备已在我国大量引进和大批生产。数控机床的推广应用,促进了我国机械制造业的发展,并带来了巨大的经济效益和社会效益。
实际的生产过程中,任何一台数控车床通常都是由多种控制设备共同完成的,它们相对独立又彼此关联。运行中,任何一种控制都必须准确无误地工作,才能保证整个数控设备的安全生产。因此,对数控系统这样原理复杂、结构精密的装置进行快速维修就显得异常重要了。但是,由于数控机床具有先进性、复杂性和高智能化的特点,特别是近几年数控系统不断更新换代,所以,维修理论、技术和手段都发生了巨大变化。数控机床的故障涉及到方方面面,数控系统故障现象千奇百怪、各不相同,其原因往往不是显而易见的。有时故障也发生在数控系统之外的辅助控制装置上,如发生在液压、润滑、冷却、排屑、气动等系统中的各种开关、电磁阀、传感器、和控制电路辅助元件,涉及到电、机、液、气各种技术。
在数控机床故障检测过程中,应充分利用数控系统的诊断功能,同时灵活运用数控系统故障检查的一些行之有效的方法去排除故障。例如,常规检查法中的目测、手摸和通电试验。首先,目测故障板,仔细检查有无保险丝烧断、元器件烧焦、烟熏、开裂现象,有无异物断路现象。以此可判断板内有无过流、过压、短路等问题。用手摸并轻摇元器件,尤其是阻容,半导体器件有无松动之感,以此可检查出一些断脚、虚焊等问题。通电实验时,应首先用万用表检查各种电源之间有无断路,如没有断路即可接入相应的电源,目测有无冒烟、打火等现象,手摸元器件有无异常发热,以此可发现一些较为明显的故障,而缩小检修范围。下面笔者结合实例,对数控机床常见非机械故障和排除方法做简要介绍。
一、北京第一机床厂生产的XK5040数控立铣,数控系统为FANUC-3MA
1.故障现象
驱动Z轴时就产生31号报警。
2.检查分析
查维修手册,31号报警为误差寄存器的内容大于规定值。根据 31号报警指示,将31号机床参数的内容由2000改为5000,与X、Y轴的机床参数相同,然后用手轮驱动Z轴,31号报警消除,但又产生了32号报警为:Z轴误差寄存器的内容超过±32767式数模交换器的命令值超出了-8192～ 8191的范围。将参数改为3333后,32号报警消除,31号报警又出现。反复修改机床参数,故障均不能排除。为诊断Z轴位置控制单元是否出现了故障,将800,801,802诊断号调出,实现800在-1与-2之间变化,801在 1与-1之间变化,802却为0,没有任何变化,这说明Z轴、Y轴的位置信号控制进行交换,即用Y轴控制信号去控制Z轴,用Z轴去控制Y轴,Y轴就产生31号报警(实际是Z轴报警)。同时,诊断号8012为“0”,802有了变化。通过这样交换,再次说明Z轴位置控制单元有问题,这样就将故障定位在Z轴伺服电动机上。打开Z轴伺服电动机,发现位置编码器与电动机之间的十字联络块脱落,致使电动机在工作中无反馈信号而产生上述故障报警。
3.故障处理
将十字联络块与伺服电动机位置编码器重新连接好,故障排除。
二、一台加工中心配量FANUC-6M
1.故障现象
机床在自动方式中出现416号报警。
2.故障分析
按下列顺序检查:脉冲编码器未出现不良;各连接器均牢固连接;X轴卯制线路板未出现异常;用万用表测量电动机连接线,也未发现问题。在重新启动机床,回零之后,用自动方式运转,机床正常但1H后又出现416号报警,再次按上述顺序复查一遍,发现反馈信号有一根已断,换按备用线后,机床正常,报警不再出现。
三、某数控车床,系统为FANDC—Oi系统
1.故障现象
自动操作无效而手动操作正常。
2.故障分析
环启动指示灯不亮)。
(1)系统状态选择信号不正确。通过系统动态梯形图查见系统状态G43.0、G43.1、 G43.2是否在MEM(或MDIRMT)状态。若状态信号不正确,为状态开关本身、接线或系统故障。
(2)系统循环启动信号未被输入。通过系统动态梯形图或系统诊断号GT.2是否输入(循环启动信号为下降沿触发),若未输入则为机床循环启动按钮本身及接线或系统I/O接口故障,如果系统循环启动信号输入,则为系统本身故障。
(3)系统进给暂停信号被输入。通过系统动态梯形图查看信号G8.5是否为“0”,若信号为0则说明系统输入了进给暂停信号,故障原因可能是机床进给暂停按钮开关本身及接线故障。通过检测,修好暂停按钮开关,故障排除。
四、一台采用FANUC OTD系统的数控机床
1.故障现象
屏幕显示正常,但按下机床准备按钮时,数控系统会立即自动断电。
2.故障分析
FANUC系统可分为两本分:控制伺服电动机、主轴电动机动作的系统部分和控制辅助电气部分的PMC(可编程序机床控制器,与PLC非常相似,专用于机床)。与传统的继电器控制器控制电路相比较,PMC的优点包括时间响应快、控制精度高、可靠性好、控程序可随应用场合的不同而改变、与计算机的接口及维修方便。另外,由于PMC使用软件来实现控制,可以进行在线修改,所以有很大的灵活性,具备广泛的工业通用性。
对数控系统进行检查,在自动断电后,电源模块上的红色报警灯亮。根据资料,该灯亮指示电源输出有故障。系统电源模块为数控系统及PMC的输入点、输出点提供电源,但断电检查电源并没有发现问题。
根据故障现象分析,问题可能出在PMC输出点对应的负载上。数控系统检查到有问题后,自动关机。采用故障诊断功能对输出回路逐个进行检查后,发现PMC的输出点Y48.0控制的继电器回路上的续流二极管短路。
3.故障处理
将这个损坏的续流二极管更换后,故障排除。
维修辅助装置故障之前,要仔细地询问和观察故障现象,结合电路仔细认真分析故障原因。必须向操作者了解是“什么时候”发生的故障 、发生了“什么故障”、是“什么原因”而产生了故障,一步一步地故障发生的范围缩小,及时排除。
这台机床在一次正常工作时,突然断电关机,重新启动,但系统启动不了。对机床控制部分进行检查,笔者发现数控系统24V电源的负载回路对地短路。负载对地短路故障需要逐段进行检查,比较繁琐。笔者对机床控制电路进行分析,并向操作人员询问,得知故障是在操作人员才完脚踏开关之后发生的。根据这一线索,先检查脚踏开关,发现一铁屑将脚踏开关的电源线对地短路。笔者将脚踏开关中的铁屑清除后重新开机,故障排除。
五、一台DK7732型数控钼丝切割机床高频脉冲电源工作不正常
1.故障现象
在加工走丝过程中,切削火花时大时小,短路时既不回退也不停机,最终造成断丝。
2.故障分析
切削火花时大时小,怀疑脉冲电源工作不正常;直观检查发现指示正常,切削电流指示不正常,短路时短路处仍有火花产生,但间隙电压不为零。检查脉冲电源各部分的波形及电位也都正常,可确定脉冲电源输出正常。根据经验,短路时不回退、不停机是CNC的电路不正常,怀疑变频电位器接触不良。
3.故障处理
将导电块修磨后,重新调查,机床正常工作。
(作者单位:河南省漯河高级技工学校)
实际的生产过程中,任何一台数控车床通常都是由多种控制设备共同完成的,它们相对独立又彼此关联。运行中,任何一种控制都必须准确无误地工作,才能保证整个数控设备的安全生产。因此,对数控系统这样原理复杂、结构精密的装置进行快速维修就显得异常重要了。但是,由于数控机床具有先进性、复杂性和高智能化的特点,特别是近几年数控系统不断更新换代,所以,维修理论、技术和手段都发生了巨大变化。数控机床的故障涉及到方方面面,数控系统故障现象千奇百怪、各不相同,其原因往往不是显而易见的。有时故障也发生在数控系统之外的辅助控制装置上,如发生在液压、润滑、冷却、排屑、气动等系统中的各种开关、电磁阀、传感器、和控制电路辅助元件,涉及到电、机、液、气各种技术。
在数控机床故障检测过程中,应充分利用数控系统的诊断功能,同时灵活运用数控系统故障检查的一些行之有效的方法去排除故障。例如,常规检查法中的目测、手摸和通电试验。首先,目测故障板,仔细检查有无保险丝烧断、元器件烧焦、烟熏、开裂现象,有无异物断路现象。以此可判断板内有无过流、过压、短路等问题。用手摸并轻摇元器件,尤其是阻容,半导体器件有无松动之感,以此可检查出一些断脚、虚焊等问题。通电实验时,应首先用万用表检查各种电源之间有无断路,如没有断路即可接入相应的电源,目测有无冒烟、打火等现象,手摸元器件有无异常发热,以此可发现一些较为明显的故障,而缩小检修范围。下面笔者结合实例,对数控机床常见非机械故障和排除方法做简要介绍。
一、北京第一机床厂生产的XK5040数控立铣,数控系统为FANUC-3MA
1.故障现象
驱动Z轴时就产生31号报警。
2.检查分析
查维修手册,31号报警为误差寄存器的内容大于规定值。根据 31号报警指示,将31号机床参数的内容由2000改为5000,与X、Y轴的机床参数相同,然后用手轮驱动Z轴,31号报警消除,但又产生了32号报警为:Z轴误差寄存器的内容超过±32767式数模交换器的命令值超出了-8192～ 8191的范围。将参数改为3333后,32号报警消除,31号报警又出现。反复修改机床参数,故障均不能排除。为诊断Z轴位置控制单元是否出现了故障,将800,801,802诊断号调出,实现800在-1与-2之间变化,801在 1与-1之间变化,802却为0,没有任何变化,这说明Z轴、Y轴的位置信号控制进行交换,即用Y轴控制信号去控制Z轴,用Z轴去控制Y轴,Y轴就产生31号报警(实际是Z轴报警)。同时,诊断号8012为“0”,802有了变化。通过这样交换,再次说明Z轴位置控制单元有问题,这样就将故障定位在Z轴伺服电动机上。打开Z轴伺服电动机,发现位置编码器与电动机之间的十字联络块脱落,致使电动机在工作中无反馈信号而产生上述故障报警。
3.故障处理
将十字联络块与伺服电动机位置编码器重新连接好,故障排除。
二、一台加工中心配量FANUC-6M
1.故障现象
机床在自动方式中出现416号报警。
2.故障分析
按下列顺序检查:脉冲编码器未出现不良;各连接器均牢固连接;X轴卯制线路板未出现异常;用万用表测量电动机连接线,也未发现问题。在重新启动机床,回零之后,用自动方式运转,机床正常但1H后又出现416号报警,再次按上述顺序复查一遍,发现反馈信号有一根已断,换按备用线后,机床正常,报警不再出现。
三、某数控车床,系统为FANDC—Oi系统
1.故障现象
自动操作无效而手动操作正常。
2.故障分析
环启动指示灯不亮)。
(1)系统状态选择信号不正确。通过系统动态梯形图查见系统状态G43.0、G43.1、 G43.2是否在MEM(或MDIRMT)状态。若状态信号不正确,为状态开关本身、接线或系统故障。
(2)系统循环启动信号未被输入。通过系统动态梯形图或系统诊断号GT.2是否输入(循环启动信号为下降沿触发),若未输入则为机床循环启动按钮本身及接线或系统I/O接口故障,如果系统循环启动信号输入,则为系统本身故障。
(3)系统进给暂停信号被输入。通过系统动态梯形图查看信号G8.5是否为“0”,若信号为0则说明系统输入了进给暂停信号,故障原因可能是机床进给暂停按钮开关本身及接线故障。通过检测,修好暂停按钮开关,故障排除。
四、一台采用FANUC OTD系统的数控机床
1.故障现象
屏幕显示正常,但按下机床准备按钮时,数控系统会立即自动断电。
2.故障分析
FANUC系统可分为两本分:控制伺服电动机、主轴电动机动作的系统部分和控制辅助电气部分的PMC(可编程序机床控制器,与PLC非常相似,专用于机床)。与传统的继电器控制器控制电路相比较,PMC的优点包括时间响应快、控制精度高、可靠性好、控程序可随应用场合的不同而改变、与计算机的接口及维修方便。另外,由于PMC使用软件来实现控制,可以进行在线修改,所以有很大的灵活性,具备广泛的工业通用性。
对数控系统进行检查,在自动断电后,电源模块上的红色报警灯亮。根据资料,该灯亮指示电源输出有故障。系统电源模块为数控系统及PMC的输入点、输出点提供电源,但断电检查电源并没有发现问题。
根据故障现象分析,问题可能出在PMC输出点对应的负载上。数控系统检查到有问题后,自动关机。采用故障诊断功能对输出回路逐个进行检查后,发现PMC的输出点Y48.0控制的继电器回路上的续流二极管短路。
3.故障处理
将这个损坏的续流二极管更换后,故障排除。
维修辅助装置故障之前,要仔细地询问和观察故障现象,结合电路仔细认真分析故障原因。必须向操作者了解是“什么时候”发生的故障 、发生了“什么故障”、是“什么原因”而产生了故障,一步一步地故障发生的范围缩小,及时排除。
这台机床在一次正常工作时,突然断电关机,重新启动,但系统启动不了。对机床控制部分进行检查,笔者发现数控系统24V电源的负载回路对地短路。负载对地短路故障需要逐段进行检查,比较繁琐。笔者对机床控制电路进行分析,并向操作人员询问,得知故障是在操作人员才完脚踏开关之后发生的。根据这一线索,先检查脚踏开关,发现一铁屑将脚踏开关的电源线对地短路。笔者将脚踏开关中的铁屑清除后重新开机,故障排除。
五、一台DK7732型数控钼丝切割机床高频脉冲电源工作不正常
1.故障现象
在加工走丝过程中,切削火花时大时小,短路时既不回退也不停机,最终造成断丝。
2.故障分析
切削火花时大时小,怀疑脉冲电源工作不正常;直观检查发现指示正常,切削电流指示不正常,短路时短路处仍有火花产生,但间隙电压不为零。检查脉冲电源各部分的波形及电位也都正常,可确定脉冲电源输出正常。根据经验,短路时不回退、不停机是CNC的电路不正常,怀疑变频电位器接触不良。
3.故障处理
将导电块修磨后,重新调查,机床正常工作。
(作者单位:河南省漯河高级技工学校)