數控機床維修經驗淺析(優秀論文)

cymchen

從八例故障實例的分析,介紹其維修經驗

數控機床維修經驗淺析

作者：紀大圣       單位：黃石經緯紡織機械有限公司

摘要：闡述數控機床的基本概念，介紹數控機床維護和保養的基本要求，以及維修實例，通過維修實例介紹自己的維修經驗和體會等。
, y5 M  n+ L/ ]4 X) c4 M. @) k5 A隨著電子技術和自動化技術的發展，數控機床已在我國批量生產和大量引進。由于其自動化程度高、結構復雜，能實現機械加工的高速度、高精度和高自動化，在企業生產中往往占有重要的地位，如何搞好數控機床的維修管理工作，使其發揮應有的效率，直接關系到企業生產的經濟利益。
' Z; O: q0 z; v% k4 J本人從事數控機床電氣維修工作多年，現將本人在實踐中總結出的經驗，遇到的問題，解決的方法，與同仁們作個闡述，供大家參考和交流，不足之處懇請批評指正。
9 X# O/ I: P- \9 C) T3 S+ _) Y本文為2009第八屆全國數控裝備使用,維修與改造經驗交流會優秀論文
一、概述
& j( F0 w3 N8 `6 f6 Z6 I要使數控機床發揮其高效率，本人認為首先要重視數控機床日常維護和保養工作，要根據數控機床其功能、結構的不同及實際使用情況，并參照說明書的要求，制訂和建立必要的定期、定級保養制度。做好資料管理和數據備份工作，對長期不用的數控機床，要定期通電，特別是在環境濕度較大的梅雨季節，應每周通電兩次，以防電子元件受潮或印刷板電路霉斷等現象，甚至有時會造成機床參數的丟失，從而造成意想不到的損失。
8 U! a9 n7 }2 W9 l" i7 v. ?2 e
! [# K$ }! h3 [" x6 P2 X! E9 _二、維修實例及總結
6 l/ X  N9 j0 E- f實例一：我廠一臺FANUC-Oi系統臥式加工中心有兩個刀庫，分別為A刀庫和B刀庫，換刀臂靠運載器在兩個刀庫中移動，實現抓刀和還刀功能，換刀位固定不變。一次故障時，換刀臂在A庫抓刀后，運載器一邊向主軸移動，一邊向換刀位移動，然而到換刀位時運載器并沒有停，而是向上繼續運行，換刀臂一邊旋轉一邊完成換刀動作，直到運載器到B刀庫換刀位才停止。此現象很危險，極易造成設備事故。故障發生時CRT上沒有任何報警提示，通過監視與換刀有關的各個限位開關狀態，開關狀態都正常，外表看似乎是電氣控制問題，然而用電氣方法卻遇到了難題，此時通過分析運載器的工作原理來尋找突破。由于其動作是靠各電磁閥的動作來控制運動的，通過分析其液壓原理圖，發現運載器在換刀位停止是靠撞一塊機械閥的閥芯來控制其停止。通過檢查該機械閥芯，發現該閥芯銹蝕，動作失靈，不能有效關閉油路造成的，經拆開清洗后重裝，故障排出。
體會：對于電氣維修人員來說，不僅要掌握數控機床的工作原理，還應熟悉機床的液壓原理。

% f% _0 Y7 O: g2 O) ?& B  ]. w實例二：我廠一臺加工中心，其Y軸驅動電機采用FANUC-S伺服電機，由于電機和編碼器的聯接器斷裂，需脫開編碼和電機之間的連接更換聯接哭器，經更換重裝后，顯示編碼器連接出錯報警，說明編碼器的安裝位置有要求，經查閱相關資料，重新按照以下步驟重裝后，機床正常。現將安裝步驟介紹同仁，以供大家參考。
（1）將電動機電樞線的V、W相（電樞插頭的B、C腳）相連。
（2）將U相（電樞插頭的A腳）和直流調壓器的“+”端相聯，V、W和直流調壓器的“—”端相聯，編碼器加入+5V電源（編碼器插頭的J、N腳間）。
7 Q8 ~% j: D4 a. e1 \' L（3）通過調壓器對電動機電樞加入勵磁電流。伺服電動機（永磁式）將自動轉到U相的位置進行定位。
注意：加入的勵磁電流不可以太大，只要保證電動機能進行定位即可（實際維修時調整在3-5A）。
, Q, L/ \8 G* K（4）在電動機完成U相定位后，旋轉編碼器，使編碼器的轉子位置檢測信號C1、C2、C4、C8（編碼器插頭的C、P、L、M腳）同時為“1”，使轉子位置檢測信號和電動機實際位置一致。
（5）安裝編碼器固定螺釘，裝上后蓋，完成電動機維修。
體會：伺服電機的電機軸和編碼器（增量式）的聯接，在安裝上有位置上的要求，不能隨意安裝。

( |3 D; G" P3 }2 `實例三：我廠一臺立式龍門加工中心，在執行M06主軸換刀定位功能時，主軸旋轉不停，不能定位，經檢查主軸定位上各測試點電壓正常，更換主軸定位備用板故障依舊。由于其主軸定位是靠磁感應器感應發磁體發出定位信號，初步判定其磁感應器有問題，更換磁感器后，主軸定位時，主軸來回搖擺，仍不能定位，經詢問FANUC公司，將磁感應器調換1800重新安裝后，故障排除。
7 B- P. G* s$ U& T% D/ _體會：主軸定位磁傳感器的安裝位置也有要求。
. [' b8 R& K# }1 {0 f: a
實例四：我廠一臺H3500臥式加工中心，采用FANUC-0i系統，因系統主板故障，經北京FANUC公司維修后，由于CNC存儲器中有CNC參數、PMC參數、螺距誤差補償等數據全部丟失，必須重新向CNC存儲器輸入這些數據。由于有備份數據，在傳輸數據時應注意以下問題：
（1）只有在一定參數條件下，才能進行數據輸入/輸出，要對照備份參數說明書正確輸入以下參數，參數號：0000、0020、0101、0102、0103。
6 C6 {. Y0 h! q) b' o1 Y* y（2）在輸入PMC參數時，要先將K17參數第#1位設定為1，這樣才可選擇數據輸入界面。
將以上參數全部輸入時，發現各軸均可手動移動，然而在移動回零操作時，X、Y、Z軸均不動，CRT上無報警信息，在對照參數說明書核對有關軸移動參數時，發現參數1420參數為各軸進給倍率，其數值均為零。將參數全部由“0”改為“500”后，重新執行回零功能，動作正常。
體會：平時要做好機床參數的備份工作，各機床參數一定要在機床正常情況下備份。
+ k. B$ V; }6 _! f
實例五：辛辛那提1250立式加工中心（CINCINNAT850系統、GE FANUC驅動及交流伺服電機）開機自檢一切正常，在執行回零操作時Y、Z軸工作正常，但X軸卻一直向X—方向移動，直到撞到X—限位開關。正常時應該是向X+方向移動在接近零點時減速并精確停止定位，完成回零動做。出現此現象系統沒有任何提示信息。
故障分析及排除：此故障很奇怪，轉到手動操作狀態，點動X軸（X+、X—）勻正常，用手輪移動X軸也正常。初步判定驅動器及伺服電機無故障，問題出在CNC部分，用萬用表檢測CN1端子8、9兩腳電壓，發現電壓極性可以隨X軸電機的轉向而變化，但在執行回零操作時發現8、9兩腳電壓極性始終為負，CNC自檢可以通過且沒有任何告警信息說明系統無故障，應該是系統外圍的開關狀態不對。可能性最大的是X軸回零開關，經檢查該開關始終為高電平。原來CNC檢測到回零開關為高電平認為X軸離零點太近，先X—方向移動退出零點一旦回零開關為低電平再向X+方向移動完成回零動做。更換X軸回零開關故障排除。維修完畢做模擬實驗移動X軸使回零開關動作，執行回零操作果然不出所料先X—方向移動退出零點再向X+方向移動完成回零。

) O; D0 L4 |) o+ u0 c  T. o實例六：辛辛那提MAXIN630臥式加工中心（CINCINNATI950系統、西門子640驅動及交流伺服電機,直線軸全閉環光柵尺反饋）開機自檢一切正常，在執行回零操作時X、Y、Z、B軸動作正常。在完成回零動作后，CRT上出現Axis are aligning的信息沒有消失（正常時應該出現Axis  aligning  finish）由于提示狀態信息不消失，表示對正沒有完成。系統無法繼續工作，所有的功能鍵都被禁止如同死機一樣。只能關機重啟。
9 d/ b% w8 G6 ^9 e. ]& u; c: {故障分析及排除：轉到手動操作狀態，全部功能操作正常,有了第一例的經驗可以得出以下結論：驅動器及伺服電機無故障，CNC自檢可以通過且沒有任何告警信息說明系統無故障，應該是系統外圍的開關狀態不對。轉到I/O監視畫面，執行回零操作，對照圖紙逐一查看每個與回零有關的開關狀態是否翻轉，發現B軸下落到位的接近開關沒有翻轉。人為的在I 7點輸入高電平（+24V）。系統馬上出現Axis  aligning  finish  表示對正完成，仔細調整B軸下落到位開關，故障排除。原來系統一直在處于等待狀態，I 7點沒有輸入高電平系統默認的動作沒完成，導致發生“故障”。
% j0 I5 i9 L9 V, O% [/ y/ v* O: e
/ m3 B4 x/ V$ k實例七：高明KCM-3000立式龍門加工中心（FANUC-15系統\驅動器\交流伺服電機）開機自檢一切正常，進入程序加工時X、Y、Z軸不能按程序移動，主軸可以旋轉。不執行程序時手動移動X、Y、Z軸正常，執行G00G90X1000正常，但是執行G01G90X1000F200M04S1000就有故障。為何可以執行G00而不能執行G01？出現此現象系統沒有任何提示信息。
1 G# B! H! ~8 H2 N+ u1 N2 {7 c0 b9 _6 T" X故障分析及排除：分析G00是定位， G01是執行加工，加工是要檢測主軸的轉速是否達到設定值后直線軸才能按程序移動。執行G00僅僅是定位，主軸不旋轉也可以。而不能執行G01應該是主軸的轉速沒有達到設定值使直線軸不能按程序移動。觀察CRT上主軸的實際轉速果然沒有達到設定值，并且轉速波動。檢查主軸上的外置編碼器組件，發現編碼器的聯軸器松動、一個固定螺釘丟失。修復后故障排除。

實例八：MAXIN630臥式加工中心（CINCINNATI950系統、西門子驅動及交流伺服電機）開機自檢工作一切正常，在加工的過程中經常無規律地出現自動關機（MACHINE OFF），液壓、主軸、冷卻、進給等也同時關閉。給加工帶來很大麻煩，特別是在攻絲的時候停機造成絲錐折斷、嚴重時工件報廢，直接經濟損失很大，操作員不敢加工。整個過程沒有任何警示信息出現，也沒有預兆和規律。
  E3 U7 r6 }5 ^. U+ e  a故障分析及排除：關機信息（MACHINE OFF）應該只有在按動關機按鈕的情況下才出現。在加工的過程中無規律關機后檢查機床沒有發現故障，無法捕捉到瞬時出現的故障點。將與關機有關的開關、電路、電纜、繼電器、接口板卡等全部仔細檢查部分更換，對全機的可疑的接近開關等逐一測試檢查，故障還不時出現。經向生產廠多次咨詢，懷疑是軟件問題，在其指導下進行了軟件刷新，故障沒有排除。以經驗判斷是一個軟故障，電源干擾或某個重要系統的接口狀態抖動所致，將各個伺服單元送進CNC的READ信號短接，深夜開機空運行，故障存在。排除了電源干擾及軟件問題，看來故障在系統外圍的開關狀態了，但在系統I/O監視畫面又都正常，用帶儲存功能的示波器監視24V、15V、12V、5V以及重點懷疑的輸入點。終于在一次故障發生時捕捉到接近開關LS17瞬時抖動，做模擬實驗I 23（LS17）輸入+24V，故障立即出現，分析LS18、LS17是檢測主軸的刀具情況，有三種狀態（10、00、01），分別代表松刀、有刀、無刀。在加工的過程主軸旋轉震動出現01表示無刀，系統運行的條件破壞導致關機（MACHINE OFF）。仔細檢查原來主軸的刀具拉桿中的碟型彈簧破裂、刀抓螺帽松動，導致刀具拉桿行程加大，接近LS17使它誤動作。修復后故障排除。
; c/ }+ v+ W' K5 R# n
小結
　以上是我在數控機床出現故障時維修過程和維修技術的心得和休會，是我多年中近百次數控系統的調試和維修的經驗和總結。雖然，數控系統種類繁多，故障千變萬化，維修方法也不盡相同，一篇短文很難盡述，但是我仍希望把一些基本方法與思路寫出來，與大家交流以期能引起人們對數控系統維修技術的重視，旨在提高數控機床維修工作的快速性與針對性，克服盲目性與片面性，以期達到最佳維修效果。　

見習生小王

很不錯，來自第一線的寶貴經驗，頂一個。

xx64628

不錯，分析時能加上原理圖和部分零部件圖就更好了。

東北大俠

很有用的東西
; c6 z$ d# Z( H# t3 Y- J1 ]

丟了翅膀的鳥

呵呵    謝謝樓主分享                     

上帝的左手

新手初來，有貼必頂，努力學習。