数控机床故障诊断与维1

1、数控机床故障诊断与维修摘 要论述了数控机床故障诊断的基本方法，并列举了几例数控机床的故障 现象及排除方法。关键词 数控机床 故障 诊断 维修随着微电子技术的发展，数控系统的故障诊断技术也由简单的诊断朝着多功能的高级诊断或智能化方向发展，不同的数控系统虽然在结构和性能上有所区别，但在故障诊断上有它们的共性。数控装置控制系统故障主要利用自诊断功能报警号，计算机各板的信息状态指示灯，各关键测试点的波形、电压值，各有关电位器的调整，各短路销的设 定，有关机床参数值的设定，专用诊断组件，并参考控制系统维修手册、电气图 册等加以排除。控制系统的常见故障及其诊断如下。(1)(1)数控机床电池报警故障。当数控

2、机床断电时，为保存好机床控制系统的机床参数及加工程序，需靠后备电池予以支持。这些电池到了使用寿命，即其电 压低于允许值时，就产生电池故障报警。当报警灯亮时，应及时予以更换，否则, 机床参数就容易丢失。因为换电或更换。若不见成效或者所用按键都不起作用， 可进一步检查该部分的接口电路、系统控制软件及电缆连接状况等。(2)(2)数控机床键盘故障。在用键盘输入程序时，若发现有关字符不能输入、不能消除、程序不能复位或显示屏不能变换页面等故障，应首先考虑有关按键是 否接触不好，井予以修复或更换。若不见成效或者所用按键都不起作用， 可进一 步检查该部分的接口电路、系统控制软件及电缆连接状况等。(3)(3)数

3、控机床熔丝故障。控制系统内熔丝烧断的故障，多出现于对数控系统进行测量的误操作或机床发生了撞车等意外事故时。因此，维修人员要熟悉各熔丝的保护范围，以便发生问题时能及时查出并予以更换。(4)(4)数控机床刀位参数的更改。一旦发现刀位不对时，应及时核对控制系统 内存刀位号与实际刀台位置是否相符， 若不符，应参阅说明书介绍的方法，及时 将控制系统内存中的刀位号改为与刀台位置一致。(5)(5)数控机床控制系统的“ NOTREADNOTREAD没准备好) )”故障。 应首先检查CRTCRT显示面板上是否有其他故障指示灯亮及故障信息提示，若 有问题，应按故障信息目录的提示去解决。 检查伺服系统电源装置是否有

4、熔丝断、断路器跳闸等问题，若合闸或更换 了熔丝后断路器再跳闸，应检查电源部分是否有问题 ；梭查是否有电机过热，大 功率晶体管组件过电流等故障而使计算机监控电路起作用；检查控制系统各板是 否有故障灯显示。 检查控制系统所需各交流电源、 直流电源的电压值是否正常。若电压不正 常，也可造成逻辑混乱而产生“ NOTREADYNOTREADY故障。（6 6）机床参数的修改。对每台数控机床都要充分了解井掌握各机床参数的含义及功能，除能帮助操作者很好地了解该机床的性能外，还有利于提高机床的工作效率或用于排除故障。控制系统部分的故障现象很多，如：CRTCRT显示装置的亮度不够；帧不同步， 无显示；光电阅读机的

5、故障；输入、输出打印机故障。至于机床参数的全消除方法、 数控装置的初始化方法、备板的更换方法及注意事项等，因系统的不同，其方法 也有所不同，这就需要根据具体情况具体分析，参考有关维修资料及个人工作经 验予以解决。一、数控机床故障诊断的基本方法故障诊断是进行数控机床维修的第一步，它不仅可以迅速查明故障原因， 排除故障，也可以起到预防故障的发生与扩大的作用。一般来说，数控机床的故障诊断方法主要有以下几种：1.1.常规诊断法对数控机床的机、电、液等部分进行的常规检查，通常包括： （1 1）检查电 源的规格（包括电压、频率、相序、容量等）是否符合要求；CNCCNC、伺服驱动、 主轴驱动、电机、输入/输

6、出信号的连接是否正确、可靠； （3 3）CNCCNC、伺服驱动等 装置内的印制电路板是否安装牢固，接插部位是否有松动； （4 4）CNCCNC、伺服驱动、 主轴驱动等部分的设定端、电位器的设定、调整是否正确； （5 5）液压、气动、润 滑部件的油压、气压等是否符合机床要求；（6 6）电器元件、机械部件是否有明显 的损坏2.2. 动作诊断法通过观察、监视机床的实际动作，判断动作不良部位，并由此来追溯故 障源。3.3. 状态诊断法通过监测执行元件的工作状态判定故障原因。在现代数控系统中，伺服 进给系统、主轴驱动系统、电源模块等部件主要参数的动、静态检测，及数控系 统全部输入输出信号包括内部继电器、

7、 定时器等的状态，也可以通过数控系统的 诊断参数予以检查。4.4. 操作、编程诊断法这是通过某些特殊的操作或编制专门的测试程序段，确认故障原因的一 种方法。如通过手动单步执行自动换刀、自动交换工作台动作，执行单一功能的 加工指令等方法进行动作与功能的检测，可以判定故障发生的具体原因与部件， 检查程序编制的正确性。5.5. 系统自诊断法这是利用系统内部自诊断程序或专用的诊断软件，对系统内部的关键硬 件以及系统的控制软件进行自我诊断、测试的诊断方法。主要包括开机自诊断、 在线监控和脱机测试三个方面的内容。二、维修实例例1 1机床类型为加工中心，采用SIEMENS10SIEMENS10数控系统。在“

8、自动换刀” 过程中，经常出现主轴定位不正确，导致“自动换刀”无法正常进行的故障。开始时，该机床出现主轴定位不正确的次数不多，通过重新开机又能工 作，但使用一阶段后，故障频率增高，影响了机床的正常使用。故障出现后，经 观察，发现故障的真正原因是主轴在定位后发生了位置偏移。检查主轴驱动系统 无任何报警，机械结构简单，机床采用编码器定位，动作正确。从故障现象和可 能发生的部位来看，电气部分发生故障的可能性较小。考虑到影响主轴定位的机 械原因最可能的是编码器的连接。 检查连接部分，发现编码器上连接套的紧定螺 钉松动，使编码器与主轴的连接部分间隙过大。 按要求固定好紧定螺钉后，故障 消除。例2 2立式加

9、工中心，采用SIEMENS10MSIEMENS10M数控系统。在加工过程中，机床 突然断电，再次开机，CNCCNC无显示，机床无法重新启动。经检查，该机床CNCCNC勺强电启动回路及CNCCNC勺电源输入DC24VDC24V正常，且 通过“短接” CNCCNC俞入的NC-ONttNC-ONtt点，CNCCNC仍然无法正常工作，因此判断故障的 原因在CNCCNC勺电源模块上。测量CNCCNC电源模块的+ 5V5V电源，发现无电压输出， 但CNCCNC勺风机正常转动。由此初步判定故障在 CNCCNC勺电源模块上。SIEMENS810SIEMENS810系统的外部电源控制要求十分简单， 只要CNCC

10、NC勺+ 24V24V电源 输入正常，短接CNCCNCt源模块上的NC-ONNC-ON端，即可以启动CNCCNCSIEMENSSIEMENS 810810系统的电源模块内部控制回路如图 1 1所示。V15V15lh0U U F2 F2FN+gYYYVFN+gYYYVL2Z1 Z1+24VO+24VO_ _r rFl Fl9 9陆古UR62UR62C24fC24f C25yC25y J-MJ-M0K6101 01Vl?讪 U2 U2INTINTN3 N30+5V0+5VO0VO0VOVPOVPU1 U1N2/N1/D19N2/N1/D19QVTEMPQVTEMP 加 M M 比 fcfc +5V

11、+5VEl SIEMENS 810经查发现，熔断器F1F1已经熔断，且测量确认U UE与OVOV间无短路。直接更换熔断 器F1F1后，CNCCNC恢复正常。例3 3立式加工中心，配套SIEMENS10MGA3SIEMENS10MGA3数控系统。出现垂直轴“超 程”引起急停的故障。机床开机后显示“ ALM2OO0ALM2OO0服警，机床无法正常启动。经检查、测量， 发现机床故障的原因是Z Z方向“超程”开关触点断开，使“超程”保护动作，并 且Z Z工作台也处于“ +Z+Z超程”的位置。由于该机床 Z Z轴为垂直轴，伺服电机本 身带有制动器，无法简单地利用“机械手动”操作退出 Z Z轴。考虑到机床

12、无其他 报警，维修时通过将机床的“ +Z+Z超程”信号进行短时“短接”，保护功能在取 消了“超程”保护后，手动移动Z Z轴，退出“超程”保护位置，然后再恢复“超 程”，机床恢复正常工作。例4 4立式加工中心，配套SIEMENS10MSIEMENS10M数控系统。出现“刀库互锁”引 起的M03M03不能执行的故障。机床在自动运行如下指令时：T*M06T*M06 ；S*M03S*M03 ；GOOGOO Z-100;Z-100;有时主轴不转，但Z Z轴继续向下运动。本机床采用的是“无机械手换刀”方式，由气动控制“刀库”的前后、上下运动。由于故障偶尔出现，分析故障原因，应与机床的“换刀”与主轴间的“互

13、锁”有关。检查机床的PLCPLC程序设计，发现该机床的“换刀”动作与主轴间 存在“互锁”，即：只有当“刀库”在“后位”时，主轴才能旋转；一旦“刀库” 离开“后位”，主轴必须立即停止旋转。现场观察“刀库”的动作过程，发现该 机床“刀库”前后运动存在着明显的冲击，在“刀库”到达“后位”时，存在振 动现象。通过CNCCNC诊断功能，可以发现“刀库”的“后位”信号出现多次通断。 检查程序中的“换刀完成”条件（M06M06执行完成）为“刀库”的到达“后位”信 号，因此，当“刀库”后退、第一次发出到达“后位”信号时，CNCCNC就认为“换刀”已完成，并开始执行S*M03S*M03指令。但M03M03执行完

14、成后，由于振动，“刀库 后位”信号再次消失，导致了主轴的“停转”，从而出现了主轴不转而Z Z轴向下 的现象。调节气动回路，使得刀库振动消除，并适当减少无触点开关与发信挡块 间的检测距离，避免出现“后位”信号的多次通断现象。在以上调节不能解决时， 可以通过增加PLCPLC程序中的延时或加工程序中的延时解决。例5 5数控万能工具铣床XK8140AXK8140A采用SIEMENS810MSIEMENS810M数控系统。机床停放一周后重新开启时，进给保持灯一直亮着，各轴均无任何反应。该铣床采用IFT5066IFT5066系列交流伺服系统及日本三菱公司的主轴驱动系 统，X X、丫、Z Z三轴（分别设置为

15、纵向、横向、垂直向）可联动。根据故障现象， 有可能是数控系统外部出现故障而使机床无法正常运动。打开机床电柜，查看伺服板上的状态指示灯。很明显，三轴（X X、丫 Z Z）伺服板上都有报警。报警灯旁 都有LVLV字样，初步断定交流电源L1L1、L2L2、L3L3电压有故障。用万用表检查电源电 压，发现L2L2相电压只有L1L1、L3L3的1/21/2 （即100V100V左右）。进一步断定原因在机 床以外。最后，检查外部进线线路，发现有某处线与线接触不良。将此排除后， 开动机床，一切正常。例6 6数控磨床，配备SIEMENSSIEMENS 810810数控系统。主轴不能启动，出现报警6009600

16、9 “ EL.SPINDLEEL.SPINDLE COOLINGSYSTEMCOOLINGSYSTEM NONO（主轴冷却系统不正常）。检查主轴冷却系统未发现问题，根据PLCPLC报警机理，60096009报警是由于PLCPLC 标志位F10L1F10L1被置位所致。所以利用系统DIAGNOSISDIAGNOSIS断功能，根据图2 2所示的 60096009报警梯形图，在线检查PLCPLC的状态。发现标志位F182.3F182.3状态为“1”“1”使F101.1F101.1 置位，而F182.3F182.3状态为“ 1 1”是因为定时器T13T13的状态为“ 1 1”，112.1112.1的状

17、态 为“ 0 0” （见图3 3）造成。在启动主轴时，PLCPLC启动冷却水阀开的输出，Q1.5Q1.5的状 态应为“ T T （见图4 4），故T13T13的状态为“ 1 1”是正确的。112.1112.1连接的是主轴冷F1823F1823F101J心1T13 Hll F1813_|/|_(圏2 6009报警控制梯形图图3 F182.3的梯形图QL5QL5卄F149JF149J卄却水的流量开关（见图5 5），其状态为“ 0 0”说明冷却水流量有问题，但检查流量 正常，说明是流量开关损坏。更换新的流量开关，故障消除。T13T13TljoTljoKT3.2-TVKT3.2-TV B BR R 图4 4定时器T13T13的梯形图12CQ112CQ1 PLCPLC 输人+24V+24V? ?0 0- -I1Z1I1Z1图5 5