HNC-21T系統CK6136S數控車床維修

李東

（達州職業技術學院，四川 達州635000）

0 引 言

隨著我國制造裝備產業的發展及需求，數控機床廣泛應用且作用尤顯重要。數控機床在使用過程中產生故障也較頻繁且現象各異。本文針對浙江凱達HNC-21T 系統CK6136S 數控車床維修實例，結合機電技術和數控機床維修知識，介紹數控機床故障診斷與維修方法，解決了數控裝置和伺服驅動器需要返廠維修的問題，降低了維修成本，縮短了維修工期，使我院閑置3 年多的數控機床得以正常運行使用。

1 維修背景

我院在2003 年購買了一臺浙江凱達機床集團有限公司生產的CK6136S 高速精密數控車床，使用華中數控世紀星HNC-21T 系統，主要用于數控專業的教學實訓使用。由于長時間使用和學生操作不當等原因，在2010 年5 月該機床已無法正常運轉，一直閑置在我院的實習工廠。2013 年在國家財政資助下我院購買了400 多萬的數控設備現已全部安裝到位并投入使用，使我院數控專業實訓教學條件得到大大改善。雖然有了嶄新的實訓數控設備，但數控裝調與維修專業的實訓教學還是多運用在數控綜合實訓臺上，學院原則上是不允許將新的數控機床用來拆裝實訓的。鑒于此，為了給數控裝調與維修專業學生搭建一個真實的車床專業實訓平臺，筆者承接了CK6136S 數控車床的維修任務。在維修過程中，首先解決了數控系統通電，CRT 無顯示問題。但這臺數控車床故障較多，如數控車床一直處于急停狀態，不能復位；換刀指令不執行；Z 軸伺服電機無動作等。看似問題重重的數控車床需要大修，但筆者在仔細分析了上述故障現象后，運用機電技術和數控機床維修專業知識，大膽地拆開需要返廠維修的數控裝置和伺服驅動器等，僅使用了價格很低的幾個小元件就排除了所有故障，使數控車床投入正常運轉使用。

2 數控車床故障分析與維修

1）數控系統通電，CRT 無顯示。

故障分析：HNC-21 系統輸入是DC24V，可能的故障是輸入電源電壓或電源極性不正確。檢查電器柜中接線回路，確定電源電壓正常，直流電源極性接線無錯誤。再檢測XS1 電源接口管腳電壓也正確。通過這些檢測可以斷定應該是數控裝置內部出現故障，一般情況下數控裝置內部故障是需要返廠維修的。拆開數控裝置，檢測電壓時發現數控裝置內的接口板卡HC5301-7 有電壓DC24V 輸入,但沒有輸出電壓，拆下板卡仔細檢測發現是主板上的保險管（250V 6A）熔斷，更換同規格的保險管，故障排除。

2）數控系統通電后，CRT 正常顯示，按下急停開關，機床一直處于急停狀態，不能復位。

故障分析：系統急停不能復位是一個常見的故障現象，引起此故障的原因也很多。但如果CRT 無其它提示，引起此故障主要是電氣方面的原因，如：急停回路短路；限位開關損壞；急停按鈕損壞等。

首先檢查急停回路中KA 繼電器沒有吸合，可以斷定故障是因為急停回路短路引起。檢查急停回路中因未裝手持單元，XS8 接口中的4、17 腳已短接。檢查超程限位開關的常閉觸點正常。再檢查急停按鈕的常閉觸點時發現故障，更換急停開關，系統故障排除。

3）Z 軸伺服電機不運轉。

數控車床X 軸和Z 軸均采用伺服驅動（HSV-16-020），X 軸伺服電機運行正常，而Z 軸伺服電機不運轉，在手動或回零時系統報警1242H，故障診斷內容是Z 軸（42）定位誤差太大。

故障分析：數控系統至進給驅動單元除了速度與位置控制信號外，還有使能信號或伺服允許信號，一般為直流+24 V 繼電器線圈電壓，CRT 顯示定位誤差一般故障是伺服驅動器沒有進入工作狀態，無法驅動電機，當系統發出了脈沖，而電機不運轉無法反饋脈沖原因造成的。造成伺服電動機不轉的原因可能是：速度、位置控制信號未輸出；使能信號未接通；制動電磁閥未釋放；機械負載過大造成絲桿卡死；進給驅動單元故障；伺服電動機故障等。首先檢查系統的急停已打開，電機強電電纜和Z 軸控制電纜及伺服動力電源均正確連接。測量數值裝置的指令輸出端子的信號是正常的，確定控制信號已正常輸出。再通過CRT 觀察I/O 狀態，分析機床PLC 梯形圖（或流程圖），以確定進給軸的啟動條件，如潤滑、冷卻等條件都具備，表示使能信號正常；檢測伺服電動機制動電磁閥控制信號已到位，電磁閥也無故障；再檢查機械負載即絲桿也沒有卡住。最后使用交換法，把X 軸與Z 軸的碼盤線、信號線和I/O 交換，發現Z 軸電機能正常運轉而X 軸電機報警，即斷定是Z 軸伺服驅動器損壞。拆下并拆開Z 軸伺服驅動器，聞到有燒焦糊味，認定是伺服驅動器中電子元件有損壞，仔細檢查發現是繞線電阻RX21-10W 68RJ燒爆，更換同規格型號的繞線電阻，故障排除。

4）刀位選擇后，執行刀位轉換時刀架不動。

數控系統在換刀時，如果換刀信號已經發出，控制刀架電動機的接觸器也已經閉合，但刀架電動機不運轉，可能是因為刀架電動機電源缺相或刀架電動機正反轉信號接反。一般普通數控車床所使用的刀架是通過刀架電機的正反轉來進行選刀及鎖緊等動作，其過程是正轉選刀，反轉鎖緊。如果刀架電動機電源的相序接反或者所發出的正反轉信號相反，那么數控系統選擇刀具時所發出的是刀架電動機正轉信號，刀具電動機此時的運動狀態恰好是反轉鎖緊，所以刀架電動機就會靜止不動，一直處在鎖緊狀態。

故障分析：換刀時刀架不轉的原因可能是：系統PLC程序出錯，換刀信號沒有發出；刀架電動機電源相序接反或電源缺相。檢查在刀位選擇后執行刀位轉換時聽到電器柜中的接觸器有動作，說明PLC 程序正確，換刀信號已經發出。檢查刀架電動機電源不缺相。又檢查換刀信號發出時首先動作的是控制刀架反轉的接觸器，所以斷定是刀架電動機電源的相序接反。將刀架電動機的電源線任換兩組或者將PLC 的刀架正反轉輸出信號進行互換，故障消除。

3 結 語

數控機床是一種復雜的機電一體化設備，數控系統的型號頗多，其故障發生的原因一般都比較復雜，這給數控維修人員的工作帶來一定的難度。但只要能確認故障現象，分析故障原因，制定排除故障的方案，檢測故障，逐級定位故障部位，最終找出發生故障的真正部位，就能高效、高質量、低成本地修復數控機床，讓數控機床盡快投入生產使用。

［1］ 鄭小年，楊克沖.數控機床故障診斷與維修［M］.武漢：華中科技大學出版社，2013.

［2］ 數控電氣控制基礎及實訓［M］.武漢：華中數控股份有限公司，2013.

［3］ 世紀星數控裝置連接說明書［M］.武漢：華中數控股份有限公司，2010.

［4］ HSV-160 系列全數字交流伺服驅動單元使用說明書（V1.4 版）［M］.武漢：華中數控股份有限公司，2011.