數控設備的故障診斷與維修

內蒙古北方重型汽車股份有限公司（包頭 014030）趙丹陽 韓 冰 聶 坤

內蒙古北方重型汽車股份有限公司于2003年3月份建成了國內最先進的液壓缸生產線，該線配備了當今世界最先進的機加設備，下面筆者以現場實際修復機床為例，進行分析。立式車削中心CH5120D×16/8－1是齊齊哈爾數控裝備股份公司與德國多列士（DORRIES）公司合作生產VCE系列數控單柱立式車削加工中心。

VCE系列數控單柱立式車削加工中心

數控單柱立式車削加工中心主要由立柱、工作臺、主傳動系統、橫梁、橫梁升降機構、左、右垂直刀架、自動換刀系統（含左、右刀庫）、液壓系統、冷卻系統、自動排屑裝置及安全防護罩等組成。該設備選擇SIEMENS SINUMERIK 840C 2×2（雙通道）、SIMODRIVE 611 數字驅動系統和1FT5交流伺服電動機?？煽刂扑妮SX、Z、U和W，X、Z軸聯動，U、W軸聯動，裝有19in（1in=25.4mm，下同）操作面板，配10.4 in彩色顯示器，RS232標準接口，3.5 in軟驅，人機對話式自動編程圖形顯示，機外編程，PLC編程采用STEP 7語言，主軸采用交流變頻電動機、坐標軸全閉環控制、螺距補償、間隙補償、自診斷及報警功能和恒速切削等系統所帶的基本功能（840C基本功能配置）。

1.數控設備故障診斷與處理案例

故障現象：機床電源接通后CRT無灰度，無任何畫面，觀察機床其他部位，均正常，電控柜中也無異常。

首先對CRT的連接電纜進行檢查，發現連接無松動或是斷開現象，電控柜中的轉接插頭也沒有問題。

檢查CRT單元的輸入電壓，CRT單元所用的電源性質和電壓的高低因生產廠家的不同有較大的差異，一般來說9 in單色CRT多用+24 V直流電源，而14 in彩色CRT為200 V交流電壓，因此在此之前應先查找資料，搞清設備的具體情況。該設備的輸入電壓是直流24 V。

CRT單元本身的故障，CRT單元是由顯示單元、調節器單元等部分組成，這類檢查只是進行了簡單的直觀法，我們將數控系統中MMC電路板的VIDEO信號轉接到電腦上，發現電腦的顯示器也沒有信號，因此我們推斷問題在于MMC板，在處理電路板的問題時應謹慎處理，因為數控系統中如出現電路板問題時容易引起資料丟失。尤其是MMC板，它相當于一臺獨立的電腦，有自己的硬盤和內存，我們在處理問題的時候，首先對其內部所有東西進行了備份，而且連接電纜的時候一定要確保一端是斷電狀態，因為任何微小的波動都會引起資料的丟失或是電纜接頭的燒壞，在拆卸電路板的時候必須保證是在斷電的狀態，而且應將整個單元拆卸。找到問題后，對癥下藥，問題就可迎刃而解了。

2.數控設備常見故障分類

（1）進給驅動系統：進給驅動系統分為直流進給驅動和交流進給驅動，出現的故障大致可分為三類，一是利用軟件的診斷程序，在CRT上顯示報警信息；二是利用速度控制單元上的硬件（發光二極管的指示、熔絲熔斷等）來顯示報警；三是沒有任何報警指示的故障。

（2）軟件報警形式：這類報警是通過系統對進給驅動進行監視、報警來顯示在CRT上，第一種情況是有關伺服進給系統出錯報警；這類報警大多由于速度控制方面的故障引起，或是NC與位置控制或伺服信號有關部分的故障；第二種情況是有關檢測元件（測速電動機、旋轉變壓器或脈沖編碼器）引起的故障；第三種情況是有關過熱的報警，比如伺服單元、變壓器及電動機。

（3）硬件報警形式：包括速度控制單元上的報警指示燈和熔絲熔斷及各種開關（保護用）跳開等報警。報警指示燈的含義隨速度控制單元設計上的差異也有所不同。

一般有以下幾種情況：①高電壓報警。這類報警的原因一般是由于輸入的交流電源電壓超過了額定值的10%，或是電動機絕緣能力下降，可用搖表來測定電動機的絕緣能力。②大電流報警。這類報警多由于速度控制單元上的功率驅動元件——晶閘管模塊或是晶體管模塊損壞，可在斷電情況下，用萬用表測量模塊的集電極和發射極之間的阻值，如小于10 Ω，表明該模塊已損壞。③電壓過低報警。④過載報警。這類報警的原因有機械負載不正常，或是速度控制單元上電動機電流的上限制設定得太低，機械負載多由于設備使用時間較長，磨損嚴重。電流的設定值則可以更改。⑤速度反饋報警。這類報警多由于伺服電動機的速度或位置反饋線不良或連接器接觸不良引起的，也有可能是NC中反饋信號處理模塊的問題。⑥熔絲燒斷或斷路器跳閘。這類報警的原因很多，須視具體情況而定，如更換熔絲仍出現報警，就必須找到熔斷的原因。⑦保護開關動作。這類報警如果是明顯的保護開關動作，原因也很簡單，重復操作進行避免即可，如行程開關。如是變壓器過熱，空開跳閘，就要查找原因，有的是設定值有問題，有的是由于加工過程中過熱引起的。⑧無報警顯示的故障。這類故障包括機床振動，機床失控，機床噪聲過大等情況，遇到這種情況需綜合考慮，根據實際情況做出判斷。

3.主軸控制單元常見故障分類

與進給控制單元情況相同，主軸驅動也分為直流和交流兩種，目前的數控機床多為交流驅動，結合現場情況，著重談一下交流驅動的常見故障。

（1）電動機過熱。此類故障由于負載過大，電動機冷卻系統過臟，無法正常冷卻，冷卻風扇不能正常工作，電動機與控制單元之間接觸不良?，F場曾出現報警指示電動機過熱的報警，當時，檢查電動機沒有問題，卻發現電動機拖動的變速器的溫度也非常高，后來對變速器潤滑油進行檢查，發現油出現了嚴重的污染，造成了過熱。

（2）交流輸入電路的熔絲燒斷。這類故障的原因多為，交流電源側的阻抗太高，電源的整流橋損壞，逆變啟用的晶體管模塊損壞，控制單元的電路板出現故障。但根據現場的情況，遇到這種情況時更換熔絲就可解決問題。

（3）主軸電動機有異常噪聲和振動。對這類故障應先檢查確認是在何種情況下產生的。如在減速過程中產生，則故障發生在再生回路。此時應檢查該回路處的熔絲是否熔斷及晶體管是否損壞。如在恒速下產生，則應先檢查反饋電壓是否正常，然后突然切斷指令，觀察電動機停轉過程中是否有異常噪聲。若有噪聲，多出在機械部分。

（4）電動機速度超過額定值?？赡苁怯捎谠O定有問題，或是電路板有問題。

（5）電動機不轉或達不到正常轉速。這類故障的原因可能在速度指令不正常，主軸定向控制用的傳感器安裝不良，也可根據報警指示確定。

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