數(shù)控設(shè)備的故障診斷與維修

內(nèi)蒙古北方重型汽車(chē)股份有限公司（包頭 014030）趙丹陽(yáng) 韓 冰 聶 坤

內(nèi)蒙古北方重型汽車(chē)股份有限公司于2003年3月份建成了國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的液壓缸生產(chǎn)線(xiàn)，該線(xiàn)配備了當(dāng)今世界最先進(jìn)的機(jī)加設(shè)備，下面筆者以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際修復(fù)機(jī)床為例，進(jìn)行分析。立式車(chē)削中心CH5120D×16/8－1是齊齊哈爾數(shù)控裝備股份公司與德國(guó)多列士（DORRIES）公司合作生產(chǎn)VCE系列數(shù)控單柱立式車(chē)削加工中心。

VCE系列數(shù)控單柱立式車(chē)削加工中心

數(shù)控單柱立式車(chē)削加工中心主要由立柱、工作臺(tái)、主傳動(dòng)系統(tǒng)、橫梁、橫梁升降機(jī)構(gòu)、左、右垂直刀架、自動(dòng)換刀系統(tǒng)（含左、右刀庫(kù)）、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、自動(dòng)排屑裝置及安全防護(hù)罩等組成。該設(shè)備選擇SIEMENS SINUMERIK 840C 2×2（雙通道）、SIMODRIVE 611 數(shù)字驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和1FT5交流伺服電動(dòng)機(jī)。可控制四軸X、Z、U和W，X、Z軸聯(lián)動(dòng)，U、W軸聯(lián)動(dòng)，裝有19in（1in=25.4mm，下同）操作面板，配10.4 in彩色顯示器，RS232標(biāo)準(zhǔn)接口，3.5 in軟驅(qū)，人機(jī)對(duì)話(huà)式自動(dòng)編程圖形顯示，機(jī)外編程，PLC編程采用STEP 7語(yǔ)言，主軸采用交流變頻電動(dòng)機(jī)、坐標(biāo)軸全閉環(huán)控制、螺距補(bǔ)償、間隙補(bǔ)償、自診斷及報(bào)警功能和恒速切削等系統(tǒng)所帶的基本功能（840C基本功能配置）。

1.數(shù)控設(shè)備故障診斷與處理案例

故障現(xiàn)象：機(jī)床電源接通后CRT無(wú)灰度，無(wú)任何畫(huà)面，觀察機(jī)床其他部位，均正常，電控柜中也無(wú)異常。

首先對(duì)CRT的連接電纜進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)連接無(wú)松動(dòng)或是斷開(kāi)現(xiàn)象，電控柜中的轉(zhuǎn)接插頭也沒(méi)有問(wèn)題。

檢查CRT單元的輸入電壓，CRT單元所用的電源性質(zhì)和電壓的高低因生產(chǎn)廠家的不同有較大的差異，一般來(lái)說(shuō)9 in單色CRT多用+24 V直流電源，而14 in彩色CRT為200 V交流電壓，因此在此之前應(yīng)先查找資料，搞清設(shè)備的具體情況。該設(shè)備的輸入電壓是直流24 V。

CRT單元本身的故障，CRT單元是由顯示單元、調(diào)節(jié)器單元等部分組成，這類(lèi)檢查只是進(jìn)行了簡(jiǎn)單的直觀法，我們將數(shù)控系統(tǒng)中MMC電路板的VIDEO信號(hào)轉(zhuǎn)接到電腦上，發(fā)現(xiàn)電腦的顯示器也沒(méi)有信號(hào)，因此我們推斷問(wèn)題在于MMC板，在處理電路板的問(wèn)題時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎處理，因?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)中如出現(xiàn)電路板問(wèn)題時(shí)容易引起資料丟失。尤其是MMC板，它相當(dāng)于一臺(tái)獨(dú)立的電腦，有自己的硬盤(pán)和內(nèi)存，我們?cè)谔幚韱?wèn)題的時(shí)候，首先對(duì)其內(nèi)部所有東西進(jìn)行了備份，而且連接電纜的時(shí)候一定要確保一端是斷電狀態(tài)，因?yàn)槿魏挝⑿〉牟▌?dòng)都會(huì)引起資料的丟失或是電纜接頭的燒壞，在拆卸電路板的時(shí)候必須保證是在斷電的狀態(tài)，而且應(yīng)將整個(gè)單元拆卸。找到問(wèn)題后，對(duì)癥下藥，問(wèn)題就可迎刃而解了。

2.數(shù)控設(shè)備常見(jiàn)故障分類(lèi)

（1）進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分為直流進(jìn)給驅(qū)動(dòng)和交流進(jìn)給驅(qū)動(dòng)，出現(xiàn)的故障大致可分為三類(lèi)，一是利用軟件的診斷程序，在CRT上顯示報(bào)警信息；二是利用速度控制單元上的硬件（發(fā)光二極管的指示、熔絲熔斷等）來(lái)顯示報(bào)警；三是沒(méi)有任何報(bào)警指示的故障。

（2）軟件報(bào)警形式：這類(lèi)報(bào)警是通過(guò)系統(tǒng)對(duì)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)進(jìn)行監(jiān)視、報(bào)警來(lái)顯示在CRT上，第一種情況是有關(guān)伺服進(jìn)給系統(tǒng)出錯(cuò)報(bào)警；這類(lèi)報(bào)警大多由于速度控制方面的故障引起，或是NC與位置控制或伺服信號(hào)有關(guān)部分的故障；第二種情況是有關(guān)檢測(cè)元件（測(cè)速電動(dòng)機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器或脈沖編碼器）引起的故障；第三種情況是有關(guān)過(guò)熱的報(bào)警，比如伺服單元、變壓器及電動(dòng)機(jī)。

（3）硬件報(bào)警形式：包括速度控制單元上的報(bào)警指示燈和熔絲熔斷及各種開(kāi)關(guān)（保護(hù)用）跳開(kāi)等報(bào)警。報(bào)警指示燈的含義隨速度控制單元設(shè)計(jì)上的差異也有所不同。

一般有以下幾種情況：①高電壓報(bào)警。這類(lèi)報(bào)警的原因一般是由于輸入的交流電源電壓超過(guò)了額定值的10%，或是電動(dòng)機(jī)絕緣能力下降，可用搖表來(lái)測(cè)定電動(dòng)機(jī)的絕緣能力。②大電流報(bào)警。這類(lèi)報(bào)警多由于速度控制單元上的功率驅(qū)動(dòng)元件——晶閘管模塊或是晶體管模塊損壞，可在斷電情況下，用萬(wàn)用表測(cè)量模塊的集電極和發(fā)射極之間的阻值，如小于10 Ω，表明該模塊已損壞。③電壓過(guò)低報(bào)警。④過(guò)載報(bào)警。這類(lèi)報(bào)警的原因有機(jī)械負(fù)載不正常，或是速度控制單元上電動(dòng)機(jī)電流的上限制設(shè)定得太低，機(jī)械負(fù)載多由于設(shè)備使用時(shí)間較長(zhǎng)，磨損嚴(yán)重。電流的設(shè)定值則可以更改。⑤速度反饋報(bào)警。這類(lèi)報(bào)警多由于伺服電動(dòng)機(jī)的速度或位置反饋線(xiàn)不良或連接器接觸不良引起的，也有可能是NC中反饋信號(hào)處理模塊的問(wèn)題。⑥熔絲燒斷或斷路器跳閘。這類(lèi)報(bào)警的原因很多，須視具體情況而定，如更換熔絲仍出現(xiàn)報(bào)警，就必須找到熔斷的原因。⑦保護(hù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作。這類(lèi)報(bào)警如果是明顯的保護(hù)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，原因也很簡(jiǎn)單，重復(fù)操作進(jìn)行避免即可，如行程開(kāi)關(guān)。如是變壓器過(guò)熱，空開(kāi)跳閘，就要查找原因，有的是設(shè)定值有問(wèn)題，有的是由于加工過(guò)程中過(guò)熱引起的。⑧無(wú)報(bào)警顯示的故障。這類(lèi)故障包括機(jī)床振動(dòng)，機(jī)床失控，機(jī)床噪聲過(guò)大等情況，遇到這種情況需綜合考慮，根據(jù)實(shí)際情況做出判斷。

3.主軸控制單元常見(jiàn)故障分類(lèi)

與進(jìn)給控制單元情況相同，主軸驅(qū)動(dòng)也分為直流和交流兩種，目前的數(shù)控機(jī)床多為交流驅(qū)動(dòng)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況，著重談一下交流驅(qū)動(dòng)的常見(jiàn)故障。

（1）電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。此類(lèi)故障由于負(fù)載過(guò)大，電動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)過(guò)臟，無(wú)法正常冷卻，冷卻風(fēng)扇不能正常工作，電動(dòng)機(jī)與控制單元之間接觸不良。現(xiàn)場(chǎng)曾出現(xiàn)報(bào)警指示電動(dòng)機(jī)過(guò)熱的報(bào)警，當(dāng)時(shí)，檢查電動(dòng)機(jī)沒(méi)有問(wèn)題，卻發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的變速器的溫度也非常高，后來(lái)對(duì)變速器潤(rùn)滑油進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)油出現(xiàn)了嚴(yán)重的污染，造成了過(guò)熱。

（2）交流輸入電路的熔絲燒斷。這類(lèi)故障的原因多為，交流電源側(cè)的阻抗太高，電源的整流橋損壞，逆變啟用的晶體管模塊損壞，控制單元的電路板出現(xiàn)故障。但根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況，遇到這種情況時(shí)更換熔絲就可解決問(wèn)題。

（3）主軸電動(dòng)機(jī)有異常噪聲和振動(dòng)。對(duì)這類(lèi)故障應(yīng)先檢查確認(rèn)是在何種情況下產(chǎn)生的。如在減速過(guò)程中產(chǎn)生，則故障發(fā)生在再生回路。此時(shí)應(yīng)檢查該回路處的熔絲是否熔斷及晶體管是否損壞。如在恒速下產(chǎn)生，則應(yīng)先檢查反饋電壓是否正常，然后突然切斷指令，觀察電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)過(guò)程中是否有異常噪聲。若有噪聲，多出在機(jī)械部分。

（4）電動(dòng)機(jī)速度超過(guò)額定值?？赡苁怯捎谠O(shè)定有問(wèn)題，或是電路板有問(wèn)題。

（5）電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)或達(dá)不到正常轉(zhuǎn)速。這類(lèi)故障的原因可能在速度指令不正常，主軸定向控制用的傳感器安裝不良，也可根據(jù)報(bào)警指示確定。

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