數(shù)控機(jī)床故障分析與排除實例

■連云港倍力特科技發(fā)展有限公司 （江蘇 222023） 李云逸

■江蘇經(jīng)貿(mào)技師學(xué)院 （連云港 222061） 文 林

隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，數(shù)控維修這門技術(shù)就被提到議事日程，而數(shù)控機(jī)床因機(jī)床種類多又有許多數(shù)控系統(tǒng)，并且系統(tǒng)又有許多系列，這給數(shù)控機(jī)床維修人員無論是理論基礎(chǔ)還是動手技能分析能力和維修經(jīng)驗都提出了一定要求。特別是現(xiàn)在二手設(shè)備多，操作工變換不定，使設(shè)備故障率高，且有的設(shè)備維修又缺少技術(shù)資料，維修難度更大。下面將維修數(shù)控機(jī)床的一些經(jīng)歷向大家介紹一下。

1. 案例1

M 7 0 系列中國臺灣精功科技有限公司生產(chǎn)的P M-6 5 0 加工中心（系統(tǒng)：M I T S U B I S H I M70；主軸電動機(jī)驅(qū)動：MDS-DSPJ3-7.5；三軸伺服驅(qū)動：MDSD-SVJ3-20）。

（1）故障現(xiàn)象。加工中心在換刀過程中，當(dāng)機(jī)械手轉(zhuǎn)到主軸位置主軸完成松刀動作后機(jī)械手不能下移進(jìn)行拔刀，出現(xiàn)停機(jī)并報警，顯示屏顯示報警為“1006 TOOL CLAMP/UNCLAMP L，S E R R O R”當(dāng)前刀號顯示9 9（LED），再執(zhí)行M06換刀指令時顯示屏顯示報警為“1021 ATC ARM NOT AT ZERO POS和1006 TOOL CLAMP/UNCLAMP L，S ERROR”機(jī)床不能運行。

故障分析：根據(jù)《M I T- S U B I S H I M70型系統(tǒng)維修手冊》，引起“1006”故障原因是：主軸夾刀系統(tǒng)夾緊和松刀有故障；引起“1021” 故障原因是：機(jī)械手不在零位。

故障排除：通過咨詢維修工程師（電話），先人工轉(zhuǎn)動機(jī)械手驅(qū)動電動機(jī)（電動機(jī)軸端有一方軸）使機(jī)械手回到零位（當(dāng)機(jī)械手控制箱上3個凸輪開關(guān)只有1個被觸發(fā)也就是只看到一個發(fā)光二極管亮?xí)r為機(jī)械手零位），這時按復(fù)位鍵后“1021”報警號消失并顯示“ATC ARM AT 0 POSITION”；這時還可以通過以下操作使機(jī)械手準(zhǔn)確回零位。

按【MONITOR】鍵，顯示進(jìn)入監(jiān)控界面，按【P L C（開關(guān)）】，按【設(shè)定有效】，按【Y】鍵，下移鍵選“32 T TAELE RESET”【ON】，再按【關(guān)閉】，將工作方式選為回參考方式，使Z軸回參考點，再將工作方式選為M D I方式，輸“M90”，按【INPUT】鍵，然后連續(xù)兩次按【+X】鍵，機(jī)械手會執(zhí)行一連串動作回到零位，“ATC ARM AT 0 POSITION”顯示消失。

將工作方式選為手動，按住松刀按鈕，主軸能完成松刀動作，松開松刀按鈕主軸能完成緊刀動作，并且在松刀到位時，查松開到位開關(guān)動作正常（電器柜里端子號116和24P為零電壓，說明松開到位開關(guān)導(dǎo)通，注意這里忽視了對夾緊到位開關(guān)的檢查，用戶電工反映夾緊到位開關(guān)是好的），在夾緊到位后查松開到位開關(guān)動作也正常（電器柜里端子號116和24P的兩端電壓為D C24V，說明松開到位開關(guān)已斷開，而117和24P的兩端電壓為零，說明夾緊到位開關(guān)導(dǎo)通），這時選刀號，刀庫動作正常，在刀庫動作時當(dāng)前刀號顯示被選刀號（LED），刀庫動作完成后當(dāng)前刀號仍顯示99（LED），并且一執(zhí)行換刀指令就會出現(xiàn)以上故障現(xiàn)象。

再次咨詢維修工程師（電話），在消除“1 0 2 1”和“1 0 0 6”報警后，將工作方式設(shè)置為M D I 方式，輸入“G91G30Z0”（使Z軸回到第二參考點即換刀位），按【啟動】按鈕，主軸運行到換刀位；再輸入“M19”（使主軸準(zhǔn)停），按【啟動】按鈕，主軸執(zhí)行準(zhǔn)停；再輸入“M81”（這里應(yīng)輸入M71即刀套向下指令，而M81為工作臺交換確認(rèn)，對方可能是記錯），按【啟動】按鈕，大概30s后機(jī)床出現(xiàn)“1033”報警（氣壓過低報警），查壓力傳感器（120、24P兩端子電壓為零）正常，即使讓120、24P兩端子短接，“1033”報警仍會出現(xiàn)，說明這是假報警。這時維修工程師告知用PLC梯形圖來看故障點，其方法如下：

按【MAINTE】鍵，按【維護(hù)】鍵，按【輸入密碼】，輸入“MPARA”按【INPUT】鍵，再按【F0】鍵，這時顯示器就顯示梯形圖了，查梯形圖以下各點工作狀態(tài)（見表1）。

在梯形圖界面按【翻頁】鍵和【下移】鍵，查到有X0D、X09、X6和X16機(jī)床輸入信號位置界面時（梯形圖556、562行），按“松刀”按鈕和用手壓氣動換向閥，通過梯形圖獲知X09、X6和X16共3個輸入信號正常，只有X0D輸入信號沒有變化，始終為閉合狀態(tài)，即主軸無論是松刀還是緊刀，緊刀位開關(guān)始終為常閉，說明該開關(guān)已損壞，更換該型號開關(guān)并調(diào)整位置（可通過梯形圖查看X0D通斷狀態(tài)），此時用換刀指令M06換刀，動作正常，LED數(shù)碼管顯示當(dāng)前主軸上的刀號，但這時在手動方式下按主軸松刀按鈕時，出現(xiàn)“1007 CHECK MOTOR AND RESET THERMAL RELAY”（檢查電動機(jī)及復(fù)位熱繼電器）報警，這又是一不切實際的報警，查松刀按鈕與電器柜端子號125、24P相連，調(diào)整端子線125位置，當(dāng)它接在與115線左側(cè)相鄰端子時，主軸松刀動作（這可能是公司自己維修時誤動了該線位置），機(jī)床修復(fù)。

（2）故障現(xiàn)象：因該機(jī)床在執(zhí)行程序過程中，操作者發(fā)現(xiàn)換刀時所選刀號不對，在機(jī)床換刀過程中就按了進(jìn)給保持按鈕，然后又按了【R E S E T】復(fù)位鍵，這時換刀動作停止了，但更改程序后再執(zhí)行程序時，機(jī)床出現(xiàn)“1027 MAG，POT NOT STANDBY OK EXCUTE T CODE AG A I N”（刀杯沒到位，設(shè)備未準(zhǔn)備好，排除后重新執(zhí)行T代碼）報警，機(jī)床不能工作。

故障分析：因機(jī)床換刀時執(zhí)行的是相對固定循環(huán)程序動作，每個動作執(zhí)行到位并發(fā)出電信號，下個動作自動執(zhí)行，但其中某一動作執(zhí)行不到位置就停止，下一個動作就不會執(zhí)行，并且機(jī)床換刀時默認(rèn)初始位置狀態(tài)。

故障排除：因該機(jī)床是二手設(shè)備，操作工又是新?lián)Q的，他對本機(jī)床操作還不是太熟悉，筆者到現(xiàn)場后，聽了操作工的操作過程和機(jī)床顯示器上所出現(xiàn)的故障代碼及提示，分析可能是刀杯未轉(zhuǎn)到位所致，筆者同時又短信告知該系統(tǒng)維修工程師，得到對方確認(rèn)，排除過程其實很簡單，將工作方式轉(zhuǎn)換在手動方式下，按住刀杯正轉(zhuǎn)（CW）或按住刀杯反轉(zhuǎn)（C C W）按鈕，使刀杯旋轉(zhuǎn)，然后松開按鈕即可，刀杯會到位后自動停止的，這時再執(zhí)行程序，機(jī)床工作正常，故障消除。

2. 案例2

FANUC serier 0i Mate-TD 沈陽機(jī)床股份有限公司生產(chǎn)的C A K5085d j車床（CNC：MAIN BOARD（主板）：0042C 800070000203 SERVO CARD（伺服卡）：00146 310 伺服放大器：A06B-6130-H001（V08611589）。

故障現(xiàn)象：該車床在加工零件的換刀過程中顯示屏顯示刀架找不到刀位號，機(jī)床不能運行。

故障分析與排除：該車床刀架是由沈陽機(jī)床股份有限公司數(shù)控刀架分公司生產(chǎn)的，型號為：SLD 150AD，打開刀架罩殼后，發(fā)現(xiàn)該刀架發(fā)訊盤型號為JX-4W，它是通過簧片接觸式開關(guān)的通斷來檢測和判斷刀位的，該刀架發(fā)訊盤有一固定盤，其中間為一整圓環(huán)銅薄與機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)COM連接，四周均勻分布4個間斷圓環(huán)銅薄，與機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的4個刀信號連接，還焊有1個微動開關(guān)（一端與COM焊接），用于檢測刀架是否夾緊，還有一動盤隨刀架一起轉(zhuǎn)動，其上固定了一長一短且相連的兩接觸簧片，其中短接觸簧片始終與固定盤中間整圓環(huán)銅薄接觸，而長接觸簧片根據(jù)其與固定盤相對位置與固定盤四周分布的4個間斷圓環(huán)銅薄中的一個保持接觸或斷開來確定刀位。斷開電路，人工旋轉(zhuǎn)刀架檢測發(fā)現(xiàn)盤COM與任一刀信號連接點間阻值（導(dǎo)通時），其阻值較大，按理在導(dǎo)通時阻值應(yīng)接近零，分析可能是油污污染了觸點所致，卸下發(fā)訊盤，用酒精清洗接觸簧片和銅薄，重新裝配后換刀動作正常，故障消除。

表 1

3. 案例3

G S K 9 8 0 T DC沈陽機(jī)床廠生產(chǎn)的C K 6 1 5 0 車床（系統(tǒng)：GSK980TDC，伺服系統(tǒng)：GS2000 j08GB03309 H75）。

故障現(xiàn)象：該數(shù)控車床原系統(tǒng)是FANUC系統(tǒng)，直流電動機(jī)伺服驅(qū)動，因使用近30年，其故障率高，維修成本大，因而對其系統(tǒng)進(jìn)行了改造。改造后的機(jī)床在加工階梯軸時加工尺寸和編程尺寸相差較大，例如用同一刀位同1把刀具同一切削方向在1個零件上加工φ 150mm和φ 133mm兩外圓，X方向?qū)Φ对讦?151m m左右，加工后測量φ 150mm合格，φ133mm為φ131.9mm不合格；用50量程百分表測量車床中拖板位移（X方向），在MDI方式下輸入“G01U-10（10）F0.4”按輸入鍵，觀察百分表顯示中拖板位移了5.34mm，也就是說程序要求其直徑減少10mm，實際加工使直徑減少了10.68mm，造成這種加工誤差的主要原因是數(shù)控系統(tǒng)和伺服驅(qū)動器中電子傳動比參數(shù)設(shè)置不正確造成的（廣數(shù)老系統(tǒng)僅在伺服驅(qū)動器中設(shè)置電子傳動比參數(shù)）。

故障排除：根據(jù)G S K980- TDC使用手冊其原參數(shù)設(shè)置如表2（相關(guān)部分）所示：

按使用手冊參數(shù)說明其X軸

表2 原參數(shù)設(shè)置

電子傳動比為

CMRN/CMDN=（4Cδ/2L）×（ZM/ZD）

式中，δ為系統(tǒng)最小輸出指令單位（0.001）；C為伺服電動機(jī)編碼器線數(shù)（2 500條）；L為X軸絲杠導(dǎo)程（6mm）；ZM為X軸絲杠端齒輪（或同步輪）齒數(shù)（無）；ZD為X軸伺服電動機(jī)端齒輪（或同步輪）齒數(shù)（無）。

將這些數(shù)據(jù)帶入計算公式得出結(jié)果和原設(shè)置參數(shù)一致，電話咨詢廣數(shù)技術(shù)工程師，回答這是個例，只有慢慢調(diào)試，根據(jù)用百分表實測數(shù)據(jù)，機(jī)床X軸實際移動距離（直徑）＞程序輸入數(shù)據(jù)（10.68∶10），應(yīng)減少CMRN或增加CMDN參數(shù)值，采取接近法，逐步調(diào)試其參數(shù)值，最后將CMRN參數(shù)設(shè)置為：5000，CMDN參數(shù)設(shè)置為：6245，再用百分表檢測數(shù)據(jù)，機(jī)床X軸實際移動距離（直徑）等于程序輸入數(shù)據(jù)，問題得到解決。

4. 結(jié)語

總之，在機(jī)床維修過程所遇到的故障是多種多樣的，機(jī)床結(jié)構(gòu)和布線也是多種多樣的，且目前在國內(nèi)使用的數(shù)控系統(tǒng)，大多數(shù)故障自診斷能力還較弱，不能對系統(tǒng)的所有部件進(jìn)行測試，也不能將故障原因定位到具體的元器件上，往往一個報警號會有眾多的故障原因提示，有時還不能反應(yīng)出真正的故障原因，但只要筆者們不斷學(xué)習(xí)、不斷請教故障維修專家、不斷總結(jié)經(jīng)驗，在維修過程能根據(jù)具體情況用心去分析，有條不紊地去排查并結(jié)合常用的故障分析與檢測方法，那么維修過程中遇到的問題就容易解決了。