《典型数控装置的维修技术》系列专题讲.docx

?典型数控装置的维修技术?系列专题讲座名册第一篇日本FANUC公司数控装置第五章故障诊断实例下面介绍的一些系统故障，都是在实际使用中遇到的，具有一定的普遍性，现将这些材料汇总，供读者遇到实际故障时参考。例1日本三井精机生产的一台数控铳床，用FANUC公司的6M系统。故障现象：过载报警和机床有爬行现象。故障诊断：引起过载的原因无非是：机床负荷异常，引起电机过载；速度控制单元上的印刷线路板设定错误；速度控制单元的印刷线路板不良；电机故障；电机的检测部件故障等。详细判断方法，参见有关章节，最后确认是电机不良引起的。至于机床爬行现象，先从机床着手寻找故障原因，结果认为机床进给传动链没有问题，随后对加工程序进展检查时发现工件曲线的加工，是采用细微分段圆弧逼近来实现的，而在编程时采用了G61指令，也即每加工一段就要进展一次到位停顿检查，从而使机床出现爬行现象。当将G61指令改用G64指令（连续切削方式）之后，上述故障现象立即消除。从这一故障的排除过程可以看出，一旦遇到故障，定要开阔思路，全面分析来考虑问题。一定要将与本故障有关的所有因素，无论是数控系统方面还是机械、气、液等方面的原因，都要将其列出来，然后从中筛选拔出故障的最终原因。象本例故障，外表上看是机械方面原因，而实际上都是由于编程不当引起的。例2数控铳床，配置F6M系统故障现象：当用手摇脉冲发生器使两个轴同时联动时，出现有时能动，有时却不动的现象，而且在不动时，CRT的位置显示画面也不变化。故障分析：发生这种故障的原因有手摇脉冲发生器故障或连接故障或主板故障等多种原因。为此，一般可先调用诊断画面，检查诊断号DGNlOO的第7位的状态是否为1,也即是否处于机床锁住状态。但在本例中，由于转动手摇脉冲发生器时CRT的位置画面不发生变化，不可能是因机床锁住状态致使进给轴不移动，所以可不检查此项。可按下述几个步骤进展检查：检查系统参数000005号的内容是否与机床生产厂提供的参数表一致；检查互锁信号是否已被输入（诊断号DGN096-099,及DGNII9号的第4位为0）；方式信号是否已被输入（DGNlO5号第1位为1）;检查主板上的报警指示灯是否点亮；如以上几条都无问题，那么集中力量检查手摇脉冲发生器和手摇脉冲发生器接口板。最后发现是手摇脉冲发生器接口板上RV05专用集成块损坏，经调换后故障消除。例3日本AMADA数控冲床，配置F6ME系统。故障现象：CRT出现401报警，而且Y轴伺服单元上HCAL报警灯亮。故障分析：CRT上出现401报警，说明X、Y、Z等进结轴的速度控制准备信号（VRDY）变成切断状态，即说明伺服没有准备好。这表示伺服系统有故障。再根据Y轴伺服单元上HCAL报警灯亮，可以十有八九地判断Y轴伺服单元上的晶体管模块损坏。实测结果，证明上述判断正确，有二个晶体管模块烧毁。例4一台加工中心机床，配置F6M系统故障现象：在运行过程中，CRT画面突然出现401,410及420报警。故障分析：401号报警表示速度控制单元VRDY信号断开，其可能原因是伺服单元上电磁接触器MCC未接通；速度控制单元没有加上100v电源；伺服单元印刷线路板故障；CNC和伺服单元连接不良：以及CNC主控制板不良等多种原因。而410和420报警表示X轴和Y轴的位置偏差过大的报警。其可能的原因有：位置偏差值设定错误；输入电源电压太低；电机电压不正常；电机的动力线和反响线连接故障；伺服单元故障以及主板上的位置控制局部故障。故隙的原因是很多的，但只要冷静分析一下，就可发现故障所在位置。一般来说，不可能同时发生二个控制单元损坏，所以木故障最大可能发生在主板的位置控制局部。因此，只要替换一下主板即可确认、排除故障。例5一台加工中心机床，配置F6M系统故障现象：工人在操作系统过程中突然出现401、410、411、420、421、430、431号报警。故隙分析：按照6M系统的维修说明书有关报警的说明，发生这些报警号的原因有许多，且都又与伺服单元有关。但要掌握一个原那么，在一般情况下不可能同时发生X轴，Y轴，Z轴伺服单元损坏，因此不可能是伺服单元的故障。此时先可检查CNC系统中有关伺服局部的参数。实际上这台数控机床之所以产生这么多报警号的原因是由于工人的误操作，使CNC系统参数被消除，一旦将这些参数恢复，系统就恢复正常。例6一台卧式加工中心机床，配置F6M系统故障现象：CRT显示908和911号报警。故隙分析：这二个报警号表示磁泡存储器和RAM奇偶出错报警。采用替换法，确认磁泡存储器和主控制板损坏。究其造成损坏的原因是，该加工中心处于湿度较大的地区，而CNC系统又未及时去除潮湿，从而造成这二块价格极高的部件损坏。例71一台日立精机的加工中心机床，配置有F6M系统故障现象：X轴方向发生软件超程。故障分析：通过对系统进展检查，没有发现有什么问题。经对操作者的详细了解，得知该报答是在突然停电之后引起的。因此，可以认为，这是一起由于外界干扰引起的偶发性故障。只需按“RESET（复位）"按钮，让机床完成返回参考点动作，机床即可恢复正常运行。例8数控铳床，配置F6M系统。故障现象：CRT只显示位置画面，其余画面均不显示。故障分析：这类故障多是由MDl控制板（A20B-0007-0030）故隙引起的。例9一台加工中心，配置F6M系统。故障现象：工作台位于行程的中段时，X轴丝杠缓慢地作正、反向摆动。故障分析：经检查系统、伺服单元和机械均无问题的情况下，应检查系统的有关设定。因为机床使用一段时间后，如果机床与伺服系统设定配合不良时容易引起这种故障。此时，可短接X轴的伺服单元上的S13设定直流增益设定）即可消除振动故隙。例10台卧式加工中心，配置F6U系统。故障现象：手动操作Z轴时，Z轴有振动和异常响声，CRT显示431号报警。故障分析：431号报警表示Z轴定位误差过大。可用诊断号DGN802来观察Z轴的位置误差。再用电流表检查发现Z轴负载电流很大。在确认Z轴伺服单元无问题的情况下检查Z轴机械局部，发现Z轴滚珠丝杠的轴承发烫。经仔细检查，故障是由于油路不畅造成润滑不好所致。例11美国莫尔公司生产的数控磨床Gl8CP4,采用FIlM系统。故障现象：机床不能工作，但CRT无任何报警信息。故隙分析：对于这类故障，虽然引起故障的原因很多，但首先要判断出故隙发生在机械局部还是CNC系统局部。这可以利用自诊断功能检查PLC和CNC之间的接口信号，结果发现诊断号No4.7（MLK=I,也就是说机床锁住信号已经送到CNC,从而造成机床不能运动。但实际上没有机床锁住信号送入，再查数控系统柜内的连接单元也是好的（采用置换法确认）。最后查清是由于外部干扰引起磁泡存储器混乱而造成的。因此，对磁泡存储器进展初始化，然后重新送人数控系统参数之后，数控机床即恢复正常，从本例故障也可看出，系统参数的重要性，用户一定要把有关数控机床的各种文件包括数控系统参数、PCL参数以及用户宏程序等妥善保管。例12日本唐津铁工所生产的GSM25RN插齿机，配置F-Il系统。故障现象：在自动循环工作突然停顿工作，CRT无显示，主板上的七段显示器显示报警A。故障分析：从七段显示器显示报警A来看，它表示MDI/CRT单元的连接异常。对这样故障，一般先检查MDI/CRT的连接器和光纤电缆。然后再检查主板。但经检查，发现都不存在问题。再从无CRT显示的角度来分析，认为问题出在MDI/CRT的电源上。经查，发现24V电源有短路现象。最后发现三处故障：保险丝F21、F22（3.2A）熔断；一个电容IoOoH/35V（在印刷板的C29位置）短路；二个晶体管Q15（C3164）击穿。经更换上述三处备件后，系统恢复正常。从本例也可看也，数控系统的报警提示，对分析故障原因是有很大好处的，但是，这种提示毕竟有其局限性，不可能将所有故障根源都指示出来。也就是说，F11系统还做不到报警到板级。所以，在排除故障时应该根据其提示，再结合实际故障现象来分析，切不可受到提示框框的限制。例13一台新日本工机的加工中心，配置F11MEA4系统。故障现象：X轴在作正向运动时发生振动。故障分析：进给轴运动时发生振动的原因，除机械原因之外，电气方面的原因。也有多种。而且最大可能的原因是在电机或检测部件或是增益的设定和调整。因此，应该先从这局部着手进展检查。结果发现是由于X轴电机上旋转变压器不良引起X轴振动。例14一台日本本间公司的数控铳床，配置有F1IMA4系统。故障现象：空载运行两小时之后，主轴偶然发生停车，且显示AL12或AL-2报警。故障分析：从所发生的报警号来看，引起本故障的原因可能是电机速度偏离指令值（如电机过载；再生回路故障；脉冲发生器故障等）以及直流回路电流过大（如电机统组短路；晶体管模块损坏等）。但从机床运行情况看，又不象是上述问题，因为电机处于空载，并不发生在加/减速期间，并且能运行两个小时才出故障。事实上也是如此，经检查，上述原因均可排除。再从偶发性停车现象着手，可分析出有些器件工作点处于监界状态，有时正常，有时不正常，而这与器件的电源电压有关，所以着重检查直流电源电压。发现+5V,±15V均正常，而+24V却在+182OV之间，处于偏低状态。进一步检查发现，交流输入电压为190200V,而电压开关却设定在220V一档。因此将电压设定开关设定在200V之后系统即恢复正常。造成报警号与实际故障不一致的原因是因为该主轴伺服单元的报警号还不全面，没有+24V电压太低的报警，而只有+24V电压太高的报警。所以只好用其它报警号来显示伺服单元处于不正常的状态。例15一台日立精机加工中心，配置F11MA数控系统。故隙现象：加工中心机床在运行时，CRT突然无显示，主控制板上产生“F报故障分析：先从系统的CRT无显示来分析，但检查CRT单元本身；与CRT单元有关的电缆连接，输入CRT单元的电源电压以及CRT控制板等均未发现问题。再按照主板上提示的"F”报警号来分析，其可能的原因有，连接单元的连接有问题，连接单元故障，主控制板故障，以及I/O板有故障。但经认真检查，上述原因都可排除。发现却是由于外加电源+5V电压没有加上造成的。例16一台加工中心，配置FIlM数控系统。故障现象：发生SV023和SV009报警。故障分析：SV023报警，表示伺服电机过载。产生SV023报警的可能原因是：电机负载太大（可在机床空载运行时，测定电机电流，观察它是否超过额定值）；速度控制单元上的热继电器设定错误（检查热继电器设定值是否小于电机额定电流）；伺服变压器热敏开关不良（如变压器外表温度低于60°C时，热敏开关动作，说明此开关不良）；再生反响的能量过大（电机的加减速频率过高或机械重力轴的平衡块调整不良，均会引起再生反响能量过大）；以及速度控制单元印刷线路板上设定错误或接线错误。SV009报警，表示移动时误差过大，引起本报警的可能原因有：数控系统位置偏差量设定错误；伺服系统超调（电机绕组内没有流过加减速所必须的电流）；输入的电源电压太低；连接不良，位置控制局部或速度控制单元不良；电机输出功率太小或负载大大等。综合上述两种报警产生的原因，可分析得出，电机负载太大的可能性最大。经测试，机床空运行时的电机电流超过电机的额定电流。将该伺服电机拆下后，在电机不通电的情况下，用手转动电机输出轴，结果发现轴的转动也很费力，而该电机又不带制动器。因此，可以肯定，该电机的磁钢有局部脱落现象，造成电机超载。例17一台英国卧式加工中心，配置F11MA系统。故障现象：CRT显示SvO08号报警，Z轴发生周期性振动。故障分析：SVOO8号报警，表示坐标轴停机时误差过大。引起本报警的可能原因有：位置偏差量参数设定错误；超调；电源电压异常；电机和测速机等连接不良。根据上述可能的原因，再结合Z轴作周期性振动的现象综合分析，可以认为是Z轴脉冲编码器不良。经仔细检查，是由于速度控制单元上有关反响局部的器件不良造成反响不正常。例18一台HAMAI公司生产的加工中心，配置FIOM系统。故障现象：在运行过程中突然停电之后，造成主轴伺服单元不能工作。故障分析：对主轴伺服单元进展检查，发现三个交流电源输入保险全部烧毁。按照系统维修说明书的维修指示内容去检查，均未发现有异常。按交流主轴伺服单元的工作原理进展分析，因故障是在正常工作时突然停电造成的。而在突然停电时，主轴电机内的电感能量必然要立即释放。由于能量释放时产生的反电势太高，可能会造成能量回收回路损坏。根据上述分析，检查有关回路局部，果然发现两个可控硅损坏，经更换之后，机床恢复正常。例19一台车床，配置FIOT系统。故障现象：CRT无显示，主板上指示“b”报警，而且“Watchdog"灯亮。故障分析：这类故障多是主板故障。经更换主板(A16B-1010-0041),进展初始化，重新输入NC参数，PC参数即恢复正常工作。例20一台加工中心，配置FIOM系统。故障现象：当吊挂转一个角度时，CRT画面的字符显示时有时无。故障分析：对于因转动某一部件而出现时有时无的故障，多是接触不良引起的。在此应检查CRT的信号电缆。发现信号电缆的CA5(HSYN)断开，重新焊接之后恢复正常。例21一台日本池贝株式会社生产的AX15Z数控车床，配置F10TEF系统。故障现象：CRT上显示：FS10TE1399BROMTSETENDRAMTEST故障分析：上述显示表示系统开机时的自测试时的RAM测试没有通过。对这个故障，一般情况下多是由于PC、NC及FAPT参数丧失引起的。如参数正常，那么需考虑RAM片的故障。经检查，是由于更换电池之后，电池接触不良，造成参数丧失，所以一开机就出现上述故障现象。例22台沈阳第一机床厂生产的数控车床，配置F-OTMATEE-2系统。故障现象：发生511号报警。故障分析：511号报警，表示X轴超程报警。这类故障多是软故障。解决方法是重新设定704号，705号参数，并将机床轴移到中间部位，即可消除超程。然后再将704,705号参数恢复成原定的设定值即可。例23一台TSUGamicorpora?ION数控车床，配置fotb系统。故障现象：在正常工作时突然不能工作，并在主轴伺服单元上出现AL02报警。故障分析：经仔细观察，当主轴在IOormin时，电机开场振动，在500r/min时出现AL02报警。根据AL02报警可能原因的提示，逐项进展分析、检测。发现交流主轴电机的速度检测器亦即脉冲发生器信号异常，其中有一路信号的阻值偏大。更换脉冲发生器之后，故障排除，机床恢复正常。例24保定螺旋桨制造厂有一台卧式加工中心，采用FANUC6M系统。故障现象：当6M系统与计算机通过RS232口通讯时发生：当数据发送或接收时，时常出现086号报警（传送异常或I/O设备异常）；传送程序的前部发生程序段丧失现象，且无规律性；数据传送时无规律地发生085报警（读入数据的位数不对或波特率不对）。报算 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备设，Dffl现好接的常发焊焊性正S;时新线律切建头重接规一”插头连无例25东方汽轮机厂的CF52252.5m立车，采用FANUC7CT数控系统。故障现象：当数控系统输入较短的程序，如十个程序段，能正常工作，但输入较长程序，如二十个程序段，那么显示T08000001报警。故障分析：T08000001报警，属奇偶出错报警。由于它出现在输入加工程序时，所以，故障应出在UEM板（即01GN715号板）。它是由17片HM43152P芯片组成的存储器板。它们分别表示O-15位和一位P/V校验。对它们各位进展诊断记录，发现第一组和第二组两组的诊断数据在第十位都不对，说明第十位芯片出了故障（该芯片位于MEM板的A36位置上）.由于该芯片在市面上很难买到，所以将第二刀架上未用的芯片取下换到有故障的第一刀架的第十位上，上述故障排除。例261东方汽轮机厂的CF5225立车，采用FANUC7CT数控系统。故障现象：输入加工程序时发现一旦输入FXXXX时就显示输入无效。故障分析：FANUC7CT数控系统的MDI/DPL面板由键盘、键盘驱动电路，显示器及显示译码电路几局部组成，所有键盘按键均通过74LS07驱动器接到地址总线上。其中F、S、T、M、Q、M这六个字母键用同一芯片，且按这六个键中任一键，都无输入显示。对该芯片外加+5V电源进展逻辑关系测试，结果发现该芯片损坏，经更换芯片，故障排除。例27天津钢管公司一台数控车床，采用FANUC-IlT数控系统。故障现象：RoM存储器板损坏；磁泡存储器板损坏。故障排除：FIIT系统的A16B12100470VROM板它用来存贮数控系统功能软件，这局部内容不允许用户修改，而且上面的芯片用胶粘死在板子上。如作为备件购置此板时，也不提供存贮芯片，如要，那么芯片软件的价格是板子的数倍。为了节约重复购置软件的费用，可在原ROM板的EPROM芯片封死的情况下，大胆地尝试自己设计外围电路，把每个芯片内存贮的内容读出来，再写到同型号板子的空白芯片中，从而解决存贮芯片的软件问题。磁泡存储器板的生产号为A87L-0001-0084o它用来存贮系统参数和加工程序。当它损坏时，如果更换同型号的备板，只需按维修手册的操作方法进展初始化操作等步骤即可，但如更换的是新型的SRAM（BMU）IM-1（A16B-2001-0132A）,那么不需初始化，只需先把CNC的任选参数（OPtiOn）重新输入，然后再输入参数和零件加工程序，机床即可正常运行。例28江西景德镇印刷包装机械公司有台加工中心，采FANUC-BESK7CM数控系统。故障现象：机床通电启动后，机床能正常操作，但荧屏显示器无显示。故障分析：CRT无显示说明该显示装置及其相关电路有故障。因无有关资料，故采用常规方法检查。发现显示器的控制保险（1.0A）管芯炸断。经分析，管芯炸断显然是控制回路存在大电流冲击影响，疑心有短路或漏电故障。但对控制回路进展检测未发现异常。（此回路较简单，被保护的电源变压器电路与普通电路基本一样，未发现有短路且绝缘也符合要求。）但换上一只普通IA速熔保险管芯后通电又立即熔断。为了检查其原因，将电流表串在回路内通电测量，结果说明回路空载电流极小，仅为20mA,有我时也不过460mA（采用500型万用表测量），而且CRT显示也正常。但当撤除电流表恢复熔断管芯后，结果“故障现象又再次发生。后考虑到电源变压器初级线圈通电瞬间由于电感影响其浪涌电流可能到达稳态值的20倍以上（其幅值与变压器接通时的初相角有关），所以通电时易炸保险，而回路中串接电流表后又为正常是由于电流表的表头线圈抑制了通电瞬时的浪涌电流。但原来显示器上用的LOA保险管为什么能数年长期到维持正常工作而不发生熔断呢为此，对原管芯作仔细检查发现在管芯碎片堆里有一个类似小电感的东西，估计是串接在熔断回路中起抑制“涌流的作用。仿此，自制了几种熔断管芯，将它们分别装于CRT上试用，均能正常使用。故障处理：因一时找不到这种特殊规格的熔断管芯，故采用机专用的合金保险丝（规格参数为1.0A至1.3A）,在管芯上绕10至20圈后，将两端线头焊牢即可代用。经实际使用，效果不错。例28陕西汽车齿轮总厂一台由大连机床厂生产的TH6263加工中心，配FANUC-7M系统。故障现象：机床启动后在CRT上显示05,07号报警。故障分析：首先应检查机床参数及加工零件的主程序是否丧失，因它们一旦丧失即发生05,07号报警。如未丧失，那么故障出在伺服系统。检查发现X轴速度控制单元上的TGLS报警灯亮。其含义是速度反响信号没有输入或电机电枢连线故障。检查电机电枢线连接正确且阻位正常。据此，可断定测速机反响信号有问题。将X轴电机卸下，通直流电单独试电机，用示波器测量测速机输出波形不正常。拆下电机，发现测速机炭刷弹簧断。故障处理：清扫测速发电机，并更换炭刷，机床恢复正常。例30机床同第28例。故障现象：进给加工过程中，发现Y轴有振动现象。故障分析：对机床操作置于手动方式，用手摇脉冲发生器控制Y轴送给（空载），Y轴仍有振动现象，从而排除了由过载引起故隙的可能。进一步检查，发现Y轴速度单元上OVC报警灯亮。卸下Y轴电机，发现6个炭刷中有2个弹簧烧断，电枢电流不平衡，造成输出转矩不够且不平衡。另外，发现轴承亦有损坏，故引起Y轴振动。故障处理：更换电枢炭刷和轴承。例31机床同第28例。故障现象：机床启动后，CRT显示38号报警。故障分析：38号报警的含义是Z轴误差超出范围。静态时，从伺服单元的CH8对地的偏移电压应在±0.5V以下，电机处于“零位抖动”,RV1电位器设定在60%,也即开环增益为251/秒，调整RVI不能排除故障。卸下Z轴电机通电，用示波器观察测速发电机输出波形，发现脉动峰值大高，因而引起速度反响信号不良。进一步检查发现测速机刷架的机械位置偏移、刷架裂，造成反响不良，引起误差超过。故障处理：更换一合测速发电机。例32机床情况同第28例故障现象：机床启动后CRT显示05,07号报警。故障分析：由于机床参数未丢，三个速度控制单元上的报警灯均未点亮。这显然是伺服未准备好，速度单元有故障。进一步检查Z轴伺服单元上30A（可控硅主回路）和1.3A（控制）保险烧毁。这说明主回路有短路现象。经检查发现一组可控硅击穿，造成短路。故障处理：更换可控硅。例33一台配有FANUC-6M的加工中心，机床在自动方式运行中出现416号报故障分析：按以下顺序检查脉冲编码器未发现不良；各连接器均结实连接；X轴印刷线路板未见异常；用万用表测量电机连接线，也未发现问题。在重新启动机床，回零之后，用自动方式运转，机床正常。但1小时后又出现416号报警。再次按上述顺序复查一遍，发现反响信号线有一根已断。换接备用线后，机床工作正常，报警不再出现。例34唐山齿轮厂一台配有FANUC-OM系统的加工中心，在自动方式运转时突然出现刀库、工作合同时旋转。经复位、调整刀库，工作台后工作正常。但在断电重新启动机床时，CRT上出现410号伺服报警。故障诊断：查L/M轴伺服PRDY、VRDY两指示灯均亮；进给轴伺服电源AClOOV,AC18V正常；X,Y,Z伺服单元上的PRDY指示灯均不亮，三个MCC也未吸合；测量其上电压发现±24V,±15V异常；发现X轴伺服单元上电源保险电阻大于2MQ,远远超出规定值1。经更换后，直流电压恢复正常，重新运行机床，401号报警消失。例35唐山齿轮厂一台配有FANUC-OM加工中心在通电机床回零时出现501号报警。故障诊断：检查X轴回零开关发现损坏，更换后重启动机床并回零还是出现501号报警；查伺取单元，电机及反响信号均未见异常；修改系统参数，取消X轴软限位设定，经断电重新启动，机床回零，报警消除。重新设定及轴软限位参数，机床恢复正常。例36唐山齿轮厂一台配有6M系统的加工中心在自动方式运转中发生主轴停顿转动，CRT上没有报警显示。故障诊断：停机之后检查主轴伺服板未见异常，主轴电机正常，电机的动力线及反响线也未见异常。重新起动机床，及工作正常，但过后又断续出现主轴停机现象，后将电机动力线、反响线更换之后，故障消除，估计是导线不良或接触不良引起的。例37唐山齿轮厂一台配置有F6M加工中心工作台出现TGLS报警。故障诊断：经检查脉冲编码器信号正常，伺服单元未见异常，电机电枢的接线端子(TI)(5)-(8)连接良好，也就是说按TGLS报警提示的方法进展检查都未发现问题。重新起动机床，报警消失，但工作台回零后，又重现报警。最后发现工作台齿牙盘位置偏离。经调整后，报警消除，机床工作正常。