耐為數控機床維修故障診斷的基本方法
一、數控機床故障診斷的基本方法
故障診斷是進行數控機床維修的第一步,它不僅可以迅速查明故障原因,排除故障,也可以起到預防故障的發生與擴大的作用。一般來說,數控機床的故障診斷方法主要有以下幾種:
(一)常規診斷法
對數控機床的機、電、液等部分進行的常規檢查,通常包括:(1)檢查電源的規格(包括電壓、頻率、相序、容量等)是否符合要求;(2)CNC、伺服驅動、主軸驅動、電機、輸入/輸出信號的連接是否正確、可靠;(3)CNC、伺服驅動等裝置內的印制電路板是否安裝牢固,接插部位是否有松動;(4)CNC、伺服驅動、主軸驅動等部分的設定端、電位器的設定、調整是否正確;(5)液壓、氣動、潤滑部件的油壓、氣壓等是否符合機床要求;(6)電器元件、機械部件是否有明顯的損壞。
(二)狀態診斷法
通過監測執行元件的工作狀態判定故障原因。在現代數控系統中,伺服進給系統、主軸驅動系統、電源模塊等部件主要參數的動、靜態檢測,及數控系統全部輸入輸出信號包括內部繼電器、定時器等的狀態,也可以通過數控系統的診斷參數予以檢查。
(三)動作診斷法
通過觀察、監視機床的實際動作,判斷動作不良部位,并由此來追溯故障源。
(四)系統自診斷法
這是利用系統內部自診斷程序或專用的診斷軟件,對系統內部的關鍵硬件以及系統的控制軟件進行自我診斷、測試的診斷方法。主要包括開機自診斷、在線監控和脫機測試三個方面的內容。
二、故障實例分析
1.TF2000HD型西門子數控不落輪車床,采用的是SIEMENS 840D系統,在機車輪對加工過程中,只要驅動輪一轉動,腳踏板(footbrige)就應回縮。但使用過程中常出現腳踏板(footbrige)一直處于伸出狀態。
分析處理:腳踏板(footbrige)若不回縮,首先應該查看控制腳踏板回縮的電磁閥YV5412是否得電。發現電磁閥YV5412并未得電,倒是執行伸出動作的電磁閥YV5414得電動作(電磁閥上的指示燈是亮的)。而且電磁閥YV5414金屬部分發燙,說明該電磁閥長時間工作。由腳踏板工作原理可知,該電磁閥不應常時間得電工作。接著查看腳踏板實際位置狀態的PLC指示燈。腳踏板處于回縮和伸出的狀態指示燈分別是PLC輸出端口的A36.0,A36.1。發現兩個指示燈都亮著。查看相關的電路圖,發現是腳踏板(footbrige)的上下兩端有兩個限位開關,通過限位開關的通斷,來傳送腳踏板實際位置的信號。下到地坑,檢查下行程開關SQ3236,發現下行程開關SQ3236的活動觸頭被卡死,開關處于接通狀態,該開關輸出個信號“1” 給PLC的E35.7端口,PLC接受到此邏輯信號后判斷腳踏板(footbrige)的實際位置,邏輯判斷圖如圖1所示:
現兩個行程開關都接通,導致NCU采集到兩個開關信號,出現信號紊亂,當發出腳踏板回縮指令時,又檢測到腳踏板已經回縮的信號,當執行腳踏板伸出指令時,NCU檢測到腳踏板又處于伸出狀態。這樣導致控制中心作出的邏輯判斷錯誤,使腳踏板長期處于一種狀態,現更換一行程開關,手動操作電磁閥幾次,消除紊亂的信號,開機重啟,機床的腳踏板又能正常伸縮。至此故障消除。
2.802D的數控車床老是出現380500中的608報警,出現在X軸上面,按下復位按鈕,報警接觸后,當再次車到圓弧后,報警又再次出現。
分析處理:802D的數控系統出現380500報警號為“驅動器故障”。其中的608報警意為:611U/UE伺服驅動器速度控制輸出達到極限,限制了轉速調節器輸出端,不允許(下轉第194頁)(上接第192頁)轉速調節器在其制動處(力矩極限或電流極限)停留過長時間。首先檢查編碼器的插頭,電機的插頭是否松動。檢查發現沒有異常。接著檢查電機動力電纜和電機接觸器,沒有異常現象。接著查看參數P1605和P1606(P1605中確定了允許的持續時間,在P1606中規定轉速上限,至該上限時開始進行監控), 參數正確。最后更換一塊好的功率模塊,運行機床故障消除。由此判斷是功率模塊的Uce監控未起作用,功率模塊已壞。因此更換功能模塊。
3.機床上電后,控制SIEMENS 810電源線路的保險迅速熔斷。分析處理:機床采用SIEMENS 810控制。根據系統伺服電源的工作原理,對于SIEMENS 611A伺服電源單元的工作過程為輸入端口9-112、48-9間閉合后綠燈亮,然后在輸入端口63-9、64-9間閉合后,黃燈亮,此時,電源的驅動使能、電壓使能都已存在,電源模塊通過母線排向伺服驅動單元輸出600V的直流電壓。故障發生時,綠燈、黃燈依次都亮后,但不久外部電源回路的保險就迅速熔斷。分析后認為,應是控制線路中保險以下的回路存在著短路故障。為此采用排查法,即將負載逐一加上,當加上z軸伺服驅動器時,保險迅速熔斷,為此判斷為Z軸伺服驅動器的故障。經查為Z軸驅動器的冷卻風扇的扇葉上面附著的潮濕物質(因為是夏季,空氣潮濕),在風扇轉動時,被帶入驅動器的逆變的回路中,造成相間短路,致使保險熔斷。因此注意系統保養,定期清洗系統板,清除系統冷卻風扇扇葉上的附著物,保持電器柜內的空氣干燥,對于降低伺服系統故障,具有重要意義。
4.數控磨床,配備SIEMENS 810數控系統,主軸不能啟動,出現報警6009,“EL.SPINDLE COOLINGSYSTEM NOK” (主軸冷卻系統不正常)。
分析處理:檢查主軸冷卻系統未發現問題,根據PLC報警機理,6009報警是由于PLC標志位F10L1被置位所致。所以利用系統DIAGNOSIS診斷功能,根據圖1所示的6009報警梯形圖,在線檢查PLC的狀態。發現標志位F182.3狀態為“1”使F101.1置位,而F182.3狀態為“1”是因為定時器T13的狀態為“1”,112.1的狀態為“0” (見圖2)造成。在啟動主軸時,PLC啟動冷卻水閥開的輸出,Q1.5的狀態應為“1”,故T13的狀態為“1”是正確的。112.1連接的是主軸冷卻水的流量開關(見圖3),其狀態為“0”說明冷卻水流量有問題,但檢查流量正常,說明是流量開關損壞。更換新的流量開關,故障消除。
三、結語
對于數控機床的修理,重要的是發現問題,特別是數控機床的外部故障。有時診斷過程比較復雜,但一旦發現問題所在,解決起來就比較簡單。對于機床外部故障的診斷應遵從以下兩條原則:首先要熟練掌握機床的工作原理和動作順序;其次,要會利用PLC梯形圖,NC系統的狀態顯示功能或機外編程器監測PLC的運行狀態。一般情況下只要遵從以上原則,小心謹慎,常見的數控故障都會及時排除。
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