1、数控设备维修实例摘要 介绍了国内外一些数控机床(数控系统) 故障维修实例。如南京 TND360 数控车床(德国特劳伯 TX-8 系统)、台湾 Vturn-46 型数控车床(FANUC 0T 系统)、济南 MI-50 型数控车床(FANUC 0T 系统)的主轴驱动故障维修；青海 XH754 卧式加工中心(FANUC 6M 系统)、TND360数控车床、北京 5440A 电火花机床、瑞典 HMC-40 加工中心(SINUERIK840C 系统)的液压伺服和机床电器故障维修。平顶山天鹰集团有限责任公司主要产品为 35kV 以上的高压开关，目前拥有数控设备 20 多台套。就数控系统的种类来说，主要有德
2、国西门子 SINUMERIK840C 数控系统、日本 FANUC 0 系统、6 系统、特劳伯 TX-8 系统等。设备的生产厂家国外的有瑞典 SAJ0 加工中心制造厂、美国哈廷、德国、芬兰等；国产的有南京机床厂、青海第一机床厂、沈阳第三机床厂、济南第一机床厂、南京第二机床厂，还有台湾的台中精机等。一、数控设备主驱动部分故障实例1.南京机床厂生产 TND360 型数控车床( 德国特劳伯 TX-8 系统)故障现象：机床开机前 10min 左右，主轴速度上不去，无具体报警信号指示或显示，10min 后，可以正常工作。一个多月后，这种现象的时间稍延长，且设备正常运行当中也会出现主轴转速不稳，并出现“A1
3、6”号报警。在设备出现故障初始而无报警显示的情况下，只检查了主驱动部分的主电源电压、连接电缆、焊接件、主电机电刷及测速元件等，均正常，其它基本无从查起。出现“A16”号报警后图 1 磁场调节电源板变压器查报警内容为：低于最低场激磁或者“运行没有准备”。利用开机前 10min，检查各运行准备正常，只是主轴速度上不去，因主轴速度与场激磁有关，所以重点检查场激磁部分。检查主轴电机、测速电机接线端子、电枢线圈、电刷，连接电缆等均正常，再检查场激磁部分的电源(图 1)，发现磁场调节部分用电源变压器原边交流 380V 正常，副边交流 20V 电压有波动，激磁线圈的电压也跟着波动，当激磁电压快减小到 0V
4、时，出现“A16” 号报警，因激磁线圈本身正常，所以故障应在磁场调节电源板上。取下线路板，仔细观察测量发现变压器副边 15 脚有裂痕，用手触动，出现明显接触不良状态，重新焊接后故障排除。此种故障原因是由于温度影响。开机 10min 后，焊点随温升而膨胀，接触良好，关机冷却，接触不好，反复如此，工作中设备若有大的振动，故障就会出现。2.上述数控车床另一个故障现象：主轴转速正转为 200r/min500r/min 时，CRT 显示的监测值与设定值相差 50100 转，但主轴反转或其它速度范围内却正常。据操作工交接班记录，故障前一班设备正常，快交接班时，对主轴箱进行了加油。首先用转速表检查，主轴实际
5、转速与设定值基本符合。分析应该是检测元件或线路有问题。因故障出现在主轴箱换油之后，所以先检查主轴箱油标，已远高于标准值。放掉多余部分油至标准油位，再拆下主轴脉冲编码器，打开编码器外罩，发现内部已进油，编码器的光栅格，线路板都像在油中浸泡过一样，用无铅汽油对其进行清洗，并用电吹风将其吹干，安装后，运行正常。这是因为油进入编码器后，由于速度惯性对油的作用不同，光栅栅格被油堵塞情况不同而引起的。3.台湾台中精机产 Vturn-46 型数控车床(FANUC 0T 系统) 故障现象：当开机启动主轴时，主轴不启动，产生“ERI”故障报警指示，其内容为主驱动部分故障。检查电气柜内主轴驱动器窗口显示“AL-1
6、2” 。据此可大致判定：主驱动部分各种保险丝、大功率晶体模块、某块线路板等某一处损坏，在无详细资料的条件下采用以下两种方案开始检查：(1)线路板基板部分。将基板(A20B-1003-0010)从主驱动部分基座上取下，使用普通数字表 档，检查上面的保险丝 F4AF4M，全部正常，进一步检查 D17AD17M 各二极管也正常，说明该基板基本没问题。图 2 功率晶体俯视图(2)大功率晶体的检查 (图 2)。在不熟悉功率晶体内具体结构的情况下，用比较法将其分组测试比较，差值(数字表切至二极体档)不应大于 10%或有任一测量值为 0，否则该功率晶体已损坏或为不良品。分组测试其中不正常的一块，数据如下(数
7、值为参考值) ：B1-U300 B2-U150B3-V300 B4-V150B5-W0 B6-W150U.V.W 对 (-)，逆编正常U.V.W 对 (+)，发现 W 对(+) 为 0进一步查另外几块功率晶体均正常，因此可判定此块功率晶体已损坏，考虑匹配问题，同时更换同组的两块后，设备运行正常。分析该故障的原因是功率晶体过热所致，因为拆下损坏的功率晶体时，发现其与散热片的紧固螺钉相当松，散热不好，引起过热。4.济南第一机床厂产 MI-50 型数控车床(FANUC 0T 系统)故障现象：主轴运转当中突然出现速度往下大幅度波动，从实际转速和 CRT 实际检测值显示也可以看出。故障刚出现时，很快又恢
8、复正常，但一个多月后，一个班故障出现多次，已不能继续加工，无任何报警指示，检查分析故障的现象，应该是主驱部分有故障。首先用转速表检测主轴故障时实际转速与 CRT 显示值相符，但比设定值小得多( 一半以上)，说明检测元件没问题。其次，打开电气柜，检查主驱动部分各指示灯无异常，再检查主电机电缆各接线端子等，发现与主电机连接的 U.V.W 三相电缆中，其中有一相与主轴伺服单元的功率板连接处已烧成碳黑状。仔细观察，发现连接螺钉松开，属严重接触不良所致。将功率板取下，清除碳化部分，换下接线端子重新连接后，设备运转正常。分析原因，由于接触不良，设备切削中遇到大的振动，接触不良加剧，阻值增大，引起发热，并伴
9、随输出功率减小，转速下降，且故障会越来越明显。二、数控设备液压伺服、机床电器故障实例1.青海第一机床厂产 XH754 卧式加工中心(FANUC 6M 系统) ，工作不到一年，加工中有时出现自动停机，并在 CRT 上指示伺服系统有故障。在技术资料不熟悉又不全的情况下，按常规感性检查，检测伺服部分供电电源、各电机、电源变压器及连接电缆等，当查到伺服系统电源变压器输出端时，发现一个端子特别松，重新紧固后故障排除。2.北京恒源电火花厂生产 5440A 电火花机床，加工中发现电极损耗太大，工件表面粗糙度不好。进行故障排查时，根据现象分析，各部分功能均正常，考虑是高频电源功率未达到设定值要求，即按工艺设定
10、值的加工电流与高频电源实际输出电流不符。利用普通万用表检查电源输出电压时，波动较大，采用逐级递推向前检查到主电源接触器(AC380V)时，发现有一相固定螺丝脱落，电源线接点只靠自重浮置于原接点上，严重接触不良，造成该相电压不稳，电流小，输出功率时大时小，重新紧固后，故障消失。3.南京产 TND360 数控车床，按设备启动顺序开机后，CRT 无任何画面显示，但按顺序关机时，CRT 屏幕有余辉闪亮。因 CRT 无显示，先检查数控柜内各指示灯无异常，查 CRT 显示板各供电电源等也正常，再根据CRT 关机有余辉，说明 CRT 显示及 CRT 本身无故障，应是显示内容没有传输过来或者数控系统根本没启动
11、。该机床的开机顺序为：机床总电源开关，电源控制钥匙开关(ON/OFF)，数控开关控制按钮，驱动部分开关控制按钮。先按设备启动顺序依次检查。当检查到第三步开数控时，CRT 应该有显示，但未见有反应，估计启动按钮没起作用。关电，拆开该操作面板，进行数控启动按钮的接线测试，发现其中有一接点连接螺钉压住了导线一半绝缘胶皮，使该点接触已处于断开状态。该点在数控启动时必须处于接通状态，将其重新连接后，开机故障消除。4.有时因生产厂家安装过程中的小失误也会给设备后期使用留下隐患，比如瑞典进口的 HMC-40 型加工中心(西门子 SINUERIK840C 系统)故障现象为：双工作台在交换过程中动作混乱或动作未
12、完成就停止。检查故障时一次传感元件(接近开关或碰撞开关)的输入不正常，但拆线进一步检查均正常。测一次元件连接电缆有短路现象，进一步检查线路发现电缆中间有一插头插座被切削液浸湿。取下用酒精清洗，用电吹风吹干，重新装上后，故障消除。当时不解的是该插头插座是安装在电气柜内，与切削加工的密封仓是隔开的。仔细观察后发现该连接座上有一固定插座用废孔没有堵住，而该孔恰与切削加工仓连通，日久天长，切削液慢慢渗入，从而引起线路短接。另一例，也是该台设备，工作台液压部分出现液压油渗漏现象，而且工作台锁不紧，加工的产品精度不稳定。将整个工作台按步骤解体，发现主液压油缸内两个 O 型圈像被刀从中间割了一圈一样，这是因
13、为制造厂家在装配时缸体未打毛刺所造成的。三、数控设备在使用维修中应注意的几个问题前面所述只是笔者在维修中碰到的实际问题的一小部分，在此想说明的是，数控的初期故障大部分是在外围设备，数控系统本身的故障率要少得多，所以对一般用户来说，并不要求维修人员对数控系统本身的内部线路、软件很精通，但应了解其工作原理与 PC、机床等外围的数据交换关系等。所以用好、修好数控设备主要应注意以下几方面的问题：1.使用和维修人员的技术素质要达到一定的水平，并且要不断地对他们进行业务培训。2.要根据设备周围的环境条件，比如灰尘、温度、湿度等，对设备进行定期维护保养。3.选购设备时，维修与使用单位应参与设备的选型。从维护修理方便的角度来看，尽量选用统一系列的数控系统。4.选购进口设备时，除了其性能价格之外，还应注意我们是否具备使用条件，或者说能否使用得起，比如我厂购进价值人民币近千万元的国外环氧树脂压力注射机，加工的产品需用昂贵的进口材料；还有一台相同价格的进口筒体拉孔机的拉孔头润滑脂需用进口的。至今这两台设备基本未用。此外，也有进口设备使用的刀具要进口等。所以在使用进口高精度、高度自动化设备的同时，我们用户也付出了相当大的代价。5.选购进口设备时，最好不要向无安装维修技术力量的代办处所购买设备。否则会给后期维护、备件购买等带来麻烦。
