淺談數控機床維修心得與實例

李生菊，張 靜，趙 敏

（中航飛機股份有限公司漢中飛機分公司，陜西漢中 723215）

0 引言

數控機床是機電一體化的綜合體，數控機床維修是一項復雜、技術含量很高的工作，維修人員不但要熟知電氣系統知識，還要熟悉機械、液壓、光學等方面的知識。認真、負責、膽大、心細及技術過硬是對維修人員最基本的要求。理論與實踐相結合，上機熟悉機床的操作面板和各菜單內容，同時也要充分利用數控機床的自診斷技術來迅速地處理故障。介紹在實際工作中的維修實例。

1 故障實例1

數控車床采用廣州數控GSK980TD 數控系統，兩軸選用廣州DA98A 伺服驅動器和南京力源的伺服電機組成半閉環系統。該機床能車削各種零件的內、外圓柱表面，錐面、球面、曲面、切槽，公英制螺紋、圓錐螺紋等，適用于多品種、中小批量產品的加工。機床加工效率高，質量穩定，特別對形狀復雜，精度高零件更顯示其優越性。由于該機床Z 軸驅動模塊更換后，Z 向行程達到1000 mm 以上，進行刀具補償就無法輸入，并且機床出現報警顯示，無法正常使用，造成零件未能加工，嚴重耽誤生產任務，需要對數控車床Z 軸進行刀具補償的技術攻關。

1.1 伺服驅動器功能

DA98A 伺服驅動器集成度高，體積小，保護完善，可靠性好。優點有：避免失步現象，寬調速比、恒轉矩，高速度、高精度，控制簡單、靈活，通過修改參數可對伺服系統的工作方式、運行特性做出適當的設置，以適應不同的要求。

1.2 驅動模塊參數的設定

由于機床原來的驅動器已壞，數據無法恢復查看，并且新的驅動器里面的參數與該機床的伺服電機不匹配，需盡快解決。根據DA98A 交流伺服驅動模塊說明書參考,經過分析懷疑與Z軸伺服電子齒輪比關系較大，見公式（1）。設置位置指令脈沖的分倍頻（電子齒輪），在位置控制方式下，通過對No.12，No.13 參數的設置，可以實現與各種脈沖源相匹配，已達到理想的控制分辨率（即角度/脈沖）。

式中G 為電子齒輪比。經過對該機床進行現場測量和觀察分析，發現執行完回零后，對Z 軸行程進行測量，發現實際行程運行600 mm，而顯示器顯示是1000 mm，說明Z 軸電子齒輪比不對，根據公式計算G=實際值600/顯示值1000=3/5，而根據電子齒輪比推薦范圍：1/50≤G≤50 經過分析原因，更換驅動器以后，該驅動器參數也需重新設定。而且計算出的G 值也正好在電子齒輪比推薦范圍內，符合技術條件，根據維修經驗仔細查找設置參數的輸入號和方法，將驅動模塊參數12 號參數值設定為5，13 號參數值設定為3，并進行調整保存，這樣輸入設置后，重新對該設備Z 向行程運行進行測量和觀察，Z 向行程可達到1000 mm 以上，并且測量的實際數值和該機床顯示的數值完全一致，刀具補償也能有效完成，可以很方便與該設備脈沖源相匹配。該機床實現本身的有效價值，運行良好，工作穩定，加工過程中一直未出現過此現象，有效保障了生產，節約了請專業人員維修的費用及周期。

1.3 效果

通過對此機床驅動器參數的測量計算，重新設定后，有效地實現Z 軸能良好的進行刀具補償設置，機床不但運行良好，而且大大提高機床的使用率，機械傳動平穩可靠，滿足設備的使用要求。該機床實現刀具補償功能的有效性，改善機床的性能，在提高生產效率方面較之以前有很大進步。

2 故障實例2

（1）故障現象：1 臺型號為TH5660B 的加工中心，采用西門子公司SINUMERIK 840D 數控系統，接通電源按下啟動按鈕后無法進入系統；

（2）故障分析與處理：由于屏幕顯示CNC 系統處于等待狀態，故懷疑伺服部分未準備就緒，或系統本身故障；經檢查發現西門子系統輸入電源正常，直流24 V 有輸出而無DC600 V 輸出電壓，打開電源模塊檢查發現電路板IGBT 場效應管擊穿；更換其同型號的IGBT 后機床恢復正常，檢查過程中同時出現電氣柜空調不制冷，懷疑這才是引起電源故障的主要原因（空調電源沒加載，保險燒壞），更換新空調后故障排除。

3 故障實例3

（1）故障現象：1 臺型號為TH6363B 臥式加工中心，采用西門子公司STNUMFRIK840D 數控系統；換刀時刀臂不拔刀。

（2）故障分析與處理：由于現在的數控加工中心集機、電、液等一體化，先從簡單做起，機械師手動將刀臂換刀機構手動旋轉360°，各個動作良好，電氣人員檢查以下信號：當刀臂在原位時，刀臂剎車到達信號燈1 和刀臂定位信號燈3 亮，這時執行換刀命令，主軸定位一下（即主軸旋轉一下到拔刀位置），刀臂開始扣刀，這時工作狀態應該是刀臂剎車到達信號燈1 和刀臂扣刀信號燈2 亮，同時查看PLC 里TSCI 模塊的倒刀信號26 腳應亮，且同時松刀信號燈SQ14 燈亮，這時刀臂拔刀才能完成，但是松刀信號燈SQ14 沒有亮，懷疑松刀磁感應開關（DW-AD-603-M12）失效，換上同型號的磁感應開關后SQ14 燈亮，重新執行換刀程序一切正常，故障處理完成。建議：以上信號在排查應盡可能在PLC 上去查信號燈指示。

4 故障實例4

（1）故障現象：1 臺型號為XH715 立式加工中心，采用日本FANUC-01-MB 數控系統。換刀時主軸夾不住刀，機床無任何報警信息。

（2）故障分析與處理：對于這類故障先從以下4 方面考慮。①主軸內卡爪是否到位；②固定卡爪彈簧是否損壞；③機械手ATC（Auto Tool Changing，自動換刀）在抓刀時，刀庫刀柄的中心、機械手的中心、主軸內刀柄的中心，三個中心是否在一條直線上（垂直平面內，水平平面內）；④主軸準停位置不準，影響刀柄定位槽與主軸端部定位塊錯位，不能準確地把刀柄送進主軸錐套內。機械師拆下主軸內卡爪，發現固定卡爪彈簧損壞，更換相同型號的彈簧，調整機械手位置，使三點（刀庫刀柄的中心、機械手的中心、主軸內刀柄的中心）成一線，能準確地抓刀，同時還要調整編碼器（旋轉位置）或更改主軸準停位置，使刀柄順利準確無誤地進入主軸錐孔內，經以上方法調整，故障排除。

5 結束語

數控設備維修的經驗總結：詳細問詢操作人員故障的發生、種類、頻繁程度、重復性、外接狀態、操作狀況、運轉情況，機床與數控系統之間的接線及接口情況，認真檢查數控裝置的外觀及程序狀態；對數控機床出現的故障進行分析與診斷，即對系統或外圍線路進行檢測，確定無故障，并對故障定位，找出故障的確切位置，從整機到各個電路板，甚至定位到元器件；認真做好總結工作，維修完成后，仔細記錄維修過程中數控機床的各種參數，以及排除故障的分析過程，包括誤判、排除方法、維修時間等建立相應的故障維修檔案，作為重要的技術資料妥善保存。