數控加工中心(xin)設備故障(zhang)診斷與維修

1. 數(shu)控加工設備工作原理(li)

數控加工設備主要由輸入/輸出裝置、數控裝置、伺服驅動裝置、機床電氣邏輯控制裝置和位置檢測裝置幾部分組成。工作原理為：在加工時，將需加工工件的尺寸和工藝數據按照系統規定的代碼和格式編成數控加工程序，通過輸入/輸出裝置傳送給數控裝置，由其對程序進行數據處理后，形成各種加工信息和加工指令，輸出給機床電氣邏輯控制裝置與伺服驅動裝置，從而控制機床各傳動裝置，完成對工件的切削與加工過程。在此過程中伺服驅動裝置除了接受數控裝置的指令外，還與機床電氣邏輯控制裝置之間進行信息與信號交互，從而使工件的切削與加工精度更高。數控加工過程中由位置檢測裝置對各運動部件進行數據檢測與監控，并實時將數據和監控結果反饋給數控裝置，以便于數控裝置進行數據的運算與精準控制，從而形成一種有效的數控設備半閉環控制。在數控加工設備運行過程中出現許多故障，不同類型的數控系統所對應的故障類型也不一樣，但總結起來主要分為系統有故障顯示和系統無故障顯示兩類，下面對這兩類故障進行簡要介紹。

2. 系統有顯示類故障

（1）伺服驅動器故障。

故障現象：一臺數控車床（型號為：CKA6136），采用FANUC OTC系統，數控系統在開機時就顯示報警號分別為 401：“SERVO X AXIS VRDY OFF”；403：“X AXISCNV LOW VOLT DC LINK”，加工程序不能運行，設備各部位均不能運行。

故障分析與檢查：查FANUC維修說明書得知401號報警的解釋為：數控系統沒有得到伺服控制準備完畢信號；403號報警的解釋為：伺服驅動器連接的直流電壓降低，根據機床控制系統電氣原理圖進行檢查后，發現控制伺服驅動器電源的接觸器KM1未吸合，KM1由伺服系統的電源模塊控制，檢查電源模塊端的交流220V輸入與直流24V輸出均正常，往下檢查電源模塊供給伺服驅動器的直流24V是否正常，經測量給伺服驅動器供電的插頭發現無直流24V輸出，進一步檢查發現圖3中CXA19B插頭內電源線斷一根，導致伺服驅動器無直流24V輸入，使得圖1中模塊CXA29內部常開點無法閉合，致使圖1中接觸器KM1線圈在伺服起動指令發出后無法得電，使伺服驅動器驅動電源缺失，從而引起此故障現象。

故障處理(li)：將檢(jian)查(cha)出伺服驅(qu)動器CXA19B插頭內(nei)斷(duan)掉的(de)電(dian)源線重新焊(han)接后試運(yun)行(xing)，系統報警解除，設備運(yun)行(xing)正常。

（2）編碼器故障。

故障現象：一臺型號為R560的鉆銑數控加工中心，采用MITSUBISHI，60S系統（三菱系統）該機床在正常工作過程中，系統突然停止工作，顯示器出現：Z70 0001Y；S01 PR 0018 Y報警。

故障分析與檢查：通過查科維修說明書得知，Z70 0001 Y報警，表示Y軸伺服電動機位置編碼器無效，S01 PR 0018 Y報警，表示Y軸伺服電動機位置的通信信號不能執行，通過此兩種報警信息，可基本確定是Y軸伺服電動機位置編碼器原點位置發生異常所致。根據原理分析可知，引起原點位置異常的可能原因有：伺服電動機編碼器的插頭脫落、伺服驅動器發生損壞、數控裝置（CNC）出現故障、伺服驅動器電池組無電、BUS LINK連接線路故障及編碼器本身出現故障等。通過對編碼器插頭、連接線路、數控裝置及伺服驅動器電池組等進行仔細檢查，未發現異常。采用替換法進行判別故障，即將另一臺同型號機床的伺服驅動器模塊裝到故障機床上，顯示器出現同樣的報警信息。經分析認為，引起此臺數控機床的故障原因可確定是由編碼器損壞引起的。

故障處理：更換新的編碼器，并對Y軸伺服電動機編碼器進行伺服控制系統原點重新設定后試運行，系統報警解除設備運行正常。

（ 3 ） 超行程故障。

故障現象： 一臺型號為CKE6136的數控車床，采用FANUC OTC系統，該設備在開機后返參考點過程中，出現506“X AXISOVER TRAVEL”（X軸硬限位超程報警），使得機床不能正常運行。

故障分析與檢查：根據系統工作原理，506報警是PMC（可編程序機床控制器）報警，表示X軸壓上限位開關。觀察故障現象，在機床開機返回參考點時，按+X鍵后，屏幕上顯示X軸的運動數值，當X軸方向的限位塊壓上零點開關后，X軸減速運動，直到壓上超程限位開關，并出現506報警。根據數控系統返回參考點的工作原理，在返回參考點時，當限位塊壓上零點開關后開始減速，在離開零點開關之后，系統再接到編碼器的零點脈沖，以確定參考點。X軸能減速，說明零點開關的常閉觸點能斷開，傳輸信號線也沒問題。那么可能的原因是X軸編碼器有問題，更換編碼器故障依舊，檢查可編程機床控制器梯形圖的零點開關信號X9.0狀態，發現壓上零點開關后，其狀態由“1”變成“0”，但離開之后沒有馬上變回“1”，而是在壓上硬限位并出現506報警之后才變成“1”，說明零點開關有問題，將限位開關拆開檢查發現切削液進入開關內部，造成觸點氧化，觸點不能及時閉合接通，進而使零點開關由斷開到閉合的信號不能及時傳送給系統，系統檢測不到零點開關信號，導致限位塊碰上超程限位而產生此報警。

故障處理：將限位開關拆開，把零點開關接觸片上的氧化皮清除后試運行，系統報警解除設備運行正常。