1、1数控机床故障维修实例天津一汽夏利汽车股份有限公司内燃机制造分公司 杨琦摘要：文中简述了关于数控机床故障的几个维修实例，如无法及时购到同型器件时的替代维修方法及与伺服、PLC 相关的几个故障维修实例。一、部件的替代维修1.1 丝杠损坏后的替代修复采用 FANUC 0G 系统控制的进口曲轴连杆轴颈磨床，在加工过程中出现了411 报警，发现丝杠运行中有异响。拆下丝杠后发现丝杠母中的滚珠已经损坏，需要更换丝杠。但因无法马上购到同样参数的丝杠，为保证生产，决定用不同参数的丝杠进行临时替代。替代方案是：用螺距为 10mm 的丝杠替代导程为 6mm丝杠，且丝杠的旋向由原来的左旋改为了现在的右旋。为保证替代
2、可以进行，需要对参数进行修正。但由于机床的原参数 P8184=0、P8185=0，所以无法通过改变柔性进给齿轮的方法简便地使替代成功，需根据 DMR,CMR,GRD 的关系，对参数进行修正。对于原来导程为 6mm 的丝杠，根据参数 P100=2，可知其 CMR 为 1，根据参数 P0004=01110101，可以知道机床原 DMR 为 4，而且机床原来应用的编码器是3000pulse/rev。而对于 10mm 的丝杠，根据 DMR 为 4，只能选择 2500 线的编码器，且需将 P4 改变为 01111001。同时根据：计数单元=最小移动单位/CMR；计数单元=一转检测的移动量/(编码器的检测
3、脉冲*DMR)可以计算出原机床的计数单元=6000/（3000*4）=1/2，即最小移动单位为0.5。在选择 10mm 的丝杠后，根据最小移动单位为 0.5，计数单元=10000/（2500*4）=0.5/CMR，所以 CMR=0.5 则参数 p100=1。然后将参数p8122=-111,转变为 111 后，完成了将旋向由左旋改为了右旋的控制，再将P8123=12000 变为 10000 后完后了替代维修。1.2 用 系列放大器对 C 系列伺服放大器的替代机床滑台的进给用 FANUC power mate D 控制，伺服放大器原为 C 系列A06B-6090-H006，在其损坏后，用 系列放大
4、器 A06B-6859-H104 进行了替代。替代时，首先是接线的不同，在 C 系列放大器上要接入主电源 200V、急2停控制 100A、100B，地线 G 共 6 颗线；而对于 系列放大器，要接入主电源200V，没有接 100A、100B，而是将 CX4 插头 的 2-3 进行短接来完成急停控制，然后将拨码开关 SA1 的 1、2、3 端设定在 ON，拨码 4 设定在 OFF 后完成了替代维修。200V200V200VSA1CX4伺服放大器部分的接线示意图1.3 完成回参考点的动作对于有固定挡块回参考点的控制原理为，系统在接收到减速信号后，找到第一个一转零脉冲或第一个栅格点，即确认为参考点位
5、置。 故障 1：发生故障的机床采用的是巴鲁夫带接插头的接近开关来控制完成回参考点的动作，但由于接插线路出现断路，回参考点的动作无法完成，为完成机床调整的相关步骤，当时借用了临近的相同接近开关的接插线路，通过拔、插动作模拟完成了回参考点的过程。故障 2： 磨床修整器的伺服电机经皮带连接带动丝杠转动，在修整过程中发现位置偏差，分析应是参考点位置发生变化造成。查找后发现皮带松动，在通过改变中心距离的方法紧固皮带后，进行了返回参考点的动作，但修整位置仍然不对，在改变了坐标系的偏移量后，位置正确。故障应是由于电机位置改变造成丝杠的位置改变，从而返回参考点的第一个零脉冲的位置改变，改变的值应该是一个螺距的
6、距离。2.与驱动相关的故障维修2.1 机床同时出现 416、426 报警机床采用 FANUC 0GE 系统控制，最初的故障为机床 CRT、伺服都不上电，经查为系统提供电源的电源单元损坏，在更换了新的电源后，CRT 显示 X、Z轴 416、426 号（位置环连接错误）报警。此报警一般与线路连接故障、伺服放大器故障、PCB 板等的损坏有关。因为 2 个轴同时出现报警，根据经验，初3步判定伺服放大器及速度控制 PCB 板同时损坏的可能性不大，应从外部线路查找故障原因。通过分析对 PCB 的控制原理图，可以发现，伺服系统所需要的15V、24V、指示灯等的电压都是是由伺服变压器 18V 的电压提供的。伺
7、服变压器所提供的 18V 电压，通过 CN2 接口提供给速度控制 PCB 板的工作所需。在查找外部线路后，发现是电源变压器的进路保险损坏后造成 18V 未给出，从而造成报警。伺服控制原理图2.2 放大器过载报警机床采用日本东荣伺服放大器控制，故障现象为运转准备后，能够实现伺服电机的锁住，但在 handle 进给移动过程中，机床出现较大震动后，瞬间出现伺服偏差过大报警及伺服放大器 AL18（负载过载）报警，机床停止。首先检查了伺服电机、伺服放大器，但都没有问题，为此曾怀疑是 NC 系统或通讯线路有问题。但在 MDI 方式下监视到手动转动 1 圈丝杠的反馈脉冲数只有50000pulse,而实际应该
8、为 100000pulse(10mm),为此用示波器检查了编码器的反馈脉冲，在从 NC 板观测输入输出回路的波形时发现 B 相脉冲不完全，出现了部分丢失，为此更换了编码器，故障解决。此故障可从三环控制原理进行解释，故障是由于位置反馈的脉冲丢失，致使 NC 系统需不断增加脉冲数，从而造成了电流值增加，从而出现伺服过载检测报警。此故障加深了对伺服控制原理的理解也拓宽了分析解决故障的思路。速度控制 电流控制反馈信号位置反馈NC AMP放大器M电机4三环控制原理图2.3 机床 950#（短路）的报警机床采用 FANUC 0T 控制，在机床上电后显示 950#即保险断的报警，检查后是输出回路保险短路，所
9、以应是外部线路的问题，同时由于是一合闸便有，所以应着重查找应用闭点的开关线路。首先查找的是机床 X、Y 轴的超程保护开关线路，最终查明故障是由于 X 轴的超程保护开关的 24V 对地造成的。提出这个故障主要是说明对于故障查找应首先根据故障现象进行分析，有侧重点的查找，特别是对于短路故障的查找，如果没有目标的查找，将会造成时间的浪费。2.4 机床 9031（主轴受到束缚，无法按指令速度旋转）报警机床为卧式加工中心，采用 FANUC 18iM 控制，主轴最高转速为 8000 转，采用高低速控制，在低于 3000 转/分时，是低速控制交流接触器吸合，高于3000 转时高速交流接触器控制吸合。故障现象
10、为机床在上电后执行空运转时出现了 9031 报警。在 MDI 方式下，如果输入 M19 主轴定向，会出现 9031 报警，但如果输用M03S*，则只有转速在 5000 转时才会出现 9031 报警。9031 报警是指电机无法按指令速度旋转，而是停止或以极低转速旋转，所以应该是定位有问题或者是主轴功率不够。由于机床已经正常运转过，所以不会是参数设定、电机相序的问题。有可能为电机的反馈电缆或动力线故障（主轴切换输出时电磁接触器是否打开）故障。最终查找为控制高速运转的交流接触器的上口进电的动力线松动造成。2.5 SIEMENS 伺服电源单元的报警在西门子 611A 的伺服电源模块上有 6 个 LED
11、 灯，分别代表不同的含义。1 2 1：+/-15v 电源供给错误 2：5v 电源供给错误 3 4 3：未准备好4：电源准备好（DC link charged）5 6 5：供给错误6：直流过电压 DC link over voltage故障现象为，机床在上电后，在进行 4 个轴返回参考点的确认过程中，电源单元出现 5 号的红灯报警。为判断是电源单元本身的故障还是外部的故障，所以首先进行了单轴运动。其他 3 个轴在进行回参考点的运动时，电源不报警，只有第 4 轴回参考点时出现报警，所以排除了电源单元的故障。查找后发现第54 轴在回参考点的过程中，无法准确定位造成了电源报警。在将回参考点的速度降低后
12、，故障消除。3、与 PLC 相关的故障3.1 与输入、输出相关的故障机床由西门子 S5 的 PLC 控制，且输入、输出部分采用 ET200 来控制。故障的表现为，在机床运转中输出点 Q72.0 会出现突然掉电现象，同时 PLC 的BF(bus fault)灯亮，ET200 处出现 IM fault 灯亮。K2100 I11.6 I33.2 I73.7 Q34.1 M11.5M11.5 Q72.0首先查找外部线路问题，由于 ET200 处出现 IM fault 灯亮，所以首先查找了 ET200 处的 I/O 模块。在更换 I/O 模块时发现，连接线缆有部分破损现象，更换后 IM fault 灯熄
13、灭，但输出点 Q72.0 仍然出现不固定的断电的故障。在进行 PLC 联机测试时发现 M11.5 断续出现断电现象的原因是 K2100 有断电现象，而输入点 I33.0 对应 K2100，由于已经更换了输入输出模块，所以只能通过变更输入点来进行解决，在将输入点改变后，故障消除。改变输入点时，应注意此输入点在其他功能模块中的引用，应全部变更。3.2 S5 程序的重新启动在进行修改 S5 的 PLC 程序后，一般只需对原程序进行覆盖，便可正常启动 PLC；但若是因为电池没电造成的 PLC 停止，在进行 PLC 的程序传输后，会出现无法启动 PLC，这时需要选择 PLC 菜单,点击其下的 PLC Start 才能使 PLC重新运转。3.3 SIEMENS 840C 系统上电后出现 43 PLCCPU not ready for operation 报警机床为 SIEMENS 840C 系统控制，系统上电后，进行自检时出现 43 PLCCPU not ready for operation 报警，查找 PLC 其显示状态正常，进行general reset 中的 PLC RESET 后故障依旧。最终查找故障原因是机床应用的手持单元中，有一个接口虚接造成，重新拔插后故障消除。
