維修數控機床的六種方法

時間：2022-12-21 12:24:44 兆波數控機床我要投稿

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維修數控機床的六種方法

　　數控機床技術復雜且種類繁多,維修問題是影響數控機床有效利用的首要問題。下面，小編為大家講講維修數控機床的方法，希望對大家有所幫助!

維修數控機床的六種方法

　　診斷多種故障綜合癥

　　下面通過CVT035型晶體管直流驅動器的典型實例，說明多種故障綜合癥的診斷方法。該故障伺服板，經初步檢查看出，電路板外觀很臟，輸出級燒損嚴重，可見用戶的維護保養比較欠缺，處理這種故障，應該首先清除臟物，修復輸出級，切忌貿然通電，否則可能引發短路，擴大故障面。例如鐵粉灰塵的導電短路，輸出級開關管擊穿對前級和電源的短路等等。經上述處理后，通電檢查又發現如下故障：(1)“欠壓”紅燈有時閃亮(“READY”綠燈閃滅);(2)電機不轉;(3)開關電源(±15V)變壓器Tl和電源開關管V69異常發燙。

　　這是一例典型的綜合癥，而且故障之間可能存在某種因果關系，所以處理故障需要順序進行，否則可能事倍功半，甚至引發故障面擴大。我們通過分析，做出如下維修排序：開關電源一>“欠壓”燈——>電機運轉。首先檢查電源板，通過測量主回路150V直流電壓和斷開±15V負載的檢查后，得知故障在開關電源板內部，在檢查電源板中發現10V穩壓管V32的電壓只有9.5V，由此檢查下去，找到故障原因：V32的限流電阻Rl85阻值變大。更換Rl85后，±15V電源板和“欠壓”燈等均恢復正常，但電機仍不轉。可見，以上燈閃和元件發燙均由Rl85變值引起，電機不轉則另有原因。按通常的檢查方法，可以逐級檢測，但由于經驗的緣故，我們只做簡單的變換轉向試驗，結果發現反向運轉正常，所以很快查出故障原因：換向電路的集成塊N5(TL084)失效，更換N5后，一切正常。

　　CT4一OS3型查頻器的一例特殊故障

　　CT4一OS3型變頻器常用于YBM90和MK5oo加工中心的刀庫驅動。在維修中，我們多次碰到該變頻器時好時壞的缺相故障，并且測得缺相電壓只有60至200V(正常為400V)。由于這是一種時好時壞的軟故障，診斷查尋困難。

　　但是，我們發現該變頻器這種故障的多數原因是脈沖隔離級問題——振蕩不穩定。這種故障現象，用示波器檢查，很難發現“波形丟失”，但一般都有三組脈沖幅值不相等，甚至差異軟大的現象。其實，仔細分析一下隔離級電路的特點就能看出問題，這是一個比較特殊的間歇振蕩器，僅用二只三級管，分別做振蕩管和振蕩器電源開關。由于采用單管振蕩，而且振蕩電路串入限流電阻和二只三極管，加上變壓器輸出負載，所以振蕩電路損耗大，增益低，容易造成電路偶發性停振和脈沖幅值不足的毛病，即產生時好時壞的電機缺相故障。從以上分析可以看出，這種電路對脈沖變壓器Q值和三極管β值要求嚴格，用戶維修時，可以采用如下措施得到彌補：(1)選用高β(120至180)振蕩管;(2)適當減少限流電阻阻值，即在51Ω電阻上并接100一270Ω。

　　PC接口法

　　由于數控機床各單元(除驅動器外)與數控系統之間都是通過PC接口(1/O)實現信號的傳遞和控制，因此，許多故障都會通過PC接口信號反映出來，我們可以通過查閱PC機床側的1/O信號診斷各種復雜的機床故障或判別故障在數控系統還是在機床電氣。其方法很簡單，即要求熟悉全部PC(機床側)接口信號的現行狀態和正常狀態(或制成一張表格)，診斷時，通過對全部PC(機床側)接口信號的現行狀態和正常狀態逐一查看比對，找出有故障的接口信號，然后根據信號的外部邏輯關系，查出故障原因。當你熟悉了PC接口信號后，應用這種PC接口比對法，非常簡便快快捷，而且避免了分板復雜的梯形圖程序。

　　西門子3GG系統數據異常的恢復

　　瑞士STUDER S45一6磨床配備西門子3GG系統，為雙NC雙PLC結構，該系統具有很強的自診斷功能，發生故障時，可以借助屏幕提示，快速診斷修復故障。但是如果發生系統無法啟動，并且PLC處于停止狀態，屏幕不亮，那么系統的自診斷功能將無法發揮作用，導致診斷困難。發生這種故障的原因比較多，如果電池電壓低于2.7V，必須更換電池;如果NC或PLC硬件損壞，需要更換電路板;如果機床的24V電源低于21V，需要檢查電源電路和負載。

　　但是我們碰到更多的故障原因并不是硬件故障，而是機床數據異常這類軟故障。其原因比較復雜，如電網干擾、電磁波干擾、電池失效、操作失誤等均有可能造成機床數據的丟失或混亂，以致系統無法啟動。

　　象這類軟故障我們可以采用全清恢復法使系統恢復運行。3GG系統的全清步驟如下：

　　(1) 機床數據、用戶程序、設定數據和背景存貯器的清除;

　　(2) 3GG系統的初始化;

　　(3) PLc清零;

　　(4) 恢復被清除的全部數據、程序。一般需要設定波特率，調出128KB內存，然后，通過磁盤等媒體輸入數據、程序。

　　(5) 試驗并檢查伺服系統的全部KV系數。

　　(6) 完成這些步驟后，系統恢復正常。

　　采用電阻比對法診斷電源負載短路

　　故障障實例：FANUC一BESK伺服驅動板十15V負載軟擊穿燒保險絲。我們維修時，通過初步檢查判定故障原因是負載局部短路，并且用數字表測得十15V對“地”電阻，正常板為1.3KΩ 故障板為300Ω。因為通電好燒保險絲，根本無法通電檢查，所以只能做電阻測量或拆元件檢查。

　　但是，由于該伺服板的十15V電源與其負載(24只集成元件)的印刷電路成放射型結構，所以，電阻測量時無法做電路切割分離，并且由于元件多且為直接焊裝，也不可能逐一拆卸檢查。維修的實際操作十分困難，即使故障解決了，也往往弄得電路板傷痕累累。處理這種既不能做電路切割分離或元件拆卸也無法通電檢查的故障，我們采用電阻比對法檢查很方便。診斷檢查時，不切割電路也不焊脫元件，而是直接測量十15V端與各集成元件的有關管腳問的電阻值，同時將故障板與正常板做對應值比較，即可查出故障。處理以上故障時，考慮到元件管腳多，所以首先分析厚膜塊內部電路(圖中已標出)和集成塊管腳功能圖，然后從中篩選出若干主要的測試點，做電阻測量。當測量到Q7時，發現其3腳( + 15V)對14腳(輸出)電阻為150Ω(正常為6KΩ ，懷疑Q7(LM339)有問題，更換Q7后，伺服板恢復正常，說明Q7管腳間阻值異常系內部軟擊穿，從而引起電源短路。

　　快速過程的分步模擬法

　　有些控制過程，如步進電機的自動升降速過程，直流調速器的停車制動過程，只有零點幾秒的瞬間時間。查尋這種快速過程的電路故障，顯然無法采用一般儀表進行故障跟蹤檢測，所以故障診斷比較困難。下面通過故障實例一5V型直流可控硅主驅動停車時間太長的故障，介紹我們采用的特殊方法一分步模擬法。

　　經過對故障板的初步檢查，判斷故障原因在V5主驅動器制動電路。該制動控制邏輯復雜，涉及電路多，診斷故障決非舉手之勞，而且由于制動過程短，無法測量，所以我們采用分步模擬法進行診斷檢查。由電路原理得知制動過程如下：(1)本橋逆變，釋放能量;(2)自動換橋，再生制動;(3)再次換橋，電路復原。

　　為了分步測量的需要，以速度指令、速度反饋和電流反饋為設定量，將以上過程細分為八個步驟(列成一張表)，然后逐步改變相應設定量，檢測有關電路信號，對照電路邏輯，查出故障。我們做分步測試進行到第二步(即速度指令由1變0)時，發現“a后移”和“積分停止”均為高電平，按電路邏輯，應為低電平，據此查對電路，很快找出A2板中與非門Dl06(型號：FZHI01)有問題，更換后，故障排除。

　　數控機床故障判斷與維護

　　1.數控機床的維護

　　對于數控機床來說，合理的日常維護措施，可以有效的預防和降低數控機床的故障發生幾率。

　　首先，針對每一臺機床的具體性能和加工對象制定操作規程建立工作、故障、維修檔案是很重要的。包括保養內容以及功能器件和元件的保養周期。

　　其次，在一般的工作車間的空氣中都含有油霧、灰塵甚至金屬粉末之類的污染物，一旦他們落在數控系統內的印制線路或電子器件上，很容易引起元器件之間絕緣電阻下降，甚至倒是元器件及印制線路受到損壞。所以除非是需要進行必要的調整及維修，一般情況下不允許隨便開啟柜門，更不允許在使用過程中敞開柜門。

　　另外，對數控系統的電網電壓要實行時時監控，一旦發現超出正常的工作電壓，就會造成系統不能正常工作，甚至會引起數控系統內部電子部件的損壞。所以配電系統在設備不具備自動檢測保護的情況下要有專人負責監視，以及盡量的改善配電系統的穩定作業。

　　當然很重要的一點是數控機床采用直流進給伺服驅動和直流主軸伺服驅動的，要注意將電刷從直流電動機中取出來，以免由于化學腐蝕作用，是換向器表面腐蝕，造成換向性能受損，致使整臺電動機損壞。這是非常嚴重也容易引起的故障。

　　2.數控機床一般的故障診斷分析

　　2.1檢查

　　在設備無法正常工作的情況下，首先要判斷故障出現的具體位置和產生的原因，我們可以目測故障板，仔細檢查有無由于電流過大造成的保險絲熔斷，元器件的燒焦煙熏，有無雜物斷路現象，造成板子的過流、過壓、短路。觀察阻容、半導體器件的管腳有無斷腳、虛焊等，以此可發現一些較為明顯的故障，縮小檢修范圍，判斷故障產生的原因。

　　2.2系統自診斷

　　數控系統的自診斷功能隨時監視數控系統的工作狀態。一旦發生異常情況，立即在CRT上顯示報警信息或用發光二級管指示故障的大致起因，這是維修中最有效的一種方法。近年來隨著技術的發展，興起了新的接口診斷技術，JTAG邊界掃描，該規范提供了有效地檢測引線間隔致密的電路板上零件的能力，進一步完善了系統的自我診斷能力。

　　2.3功能程序測試法

　　功能程序測試法就是將數控系統的常用功能和特殊功能用手工編程或自動變成的方法，編制成一個功能測試程序，送人數控系統，然后讓數控系統運行這個測試程序，借以檢查機床執行這些功能的準確定和可靠性，進而判斷出故障發生的可能原因。

　　2.4接口信號檢查

　　通過用可編程序控制器在線檢查機床控制系統的接回信號，并與接口手冊正確信號相對比，也可以查出相應的故障點。

　　2.5診斷備件替換法

　　隨著現代技術的發展，電路的集成規模越來越大技術也越來越復雜，按常規方法，很難把故障定位到一個很小的區域，而一旦系統發生故障，為了縮短停機時間，在沒有診斷備件的情況下可以采用相同或相容的模塊對故障模塊進行替換檢查，對于現代數控的維修，越來越多的情況采用這種方法進行診斷，然后用備件替換損壞模塊，使系統正常工作，盡最大可能縮短故障停機時間。上述診斷方法，在實際應用時并無嚴格的界限，可能用一種方法就能排除故障，也可能需要多種方法同時進行。最主要的是根據診斷的結果間接或直接的找到問題的關鍵，或維修或替換盡快的恢復生產。

　　3數控機床故障診斷實例

　　由于數控機床的驅動部分是強弱電一體的，是最容易發生問題的。因此將驅動部分作簡單介紹：驅動部分包括主軸驅動器和伺服驅動器，有電源模塊和驅動模塊兩部分組成，電源模塊是將三相交流電有變壓器升壓為高壓直流，而驅動部分實際上是個逆變換，將高壓支流轉換為三相交流，并驅動伺服電機，完成個伺服軸的運動和主軸的運轉。因此這部分最容易出故障。以CJK6136數控機床和802S數控系統的故障現象為例，主要分析一下控制電路與機械傳動接口的故障維修。

　　如在數控機床在加工過程中，主軸有時能回參考點有時不能。在數控操作面板上，主軸轉速顯示時有時無，主軸運轉正常。分析出現的故障原因得該機床采用變頻調速，其轉速信號是有編碼器提供，所以可排除編碼器損壞的可能，否則根本就無法傳遞轉速信號了。只能是編碼器與其連接單元出現問題。兩方面考慮，一是可能和數控系統連接的ECU連接松動，二是可能可和主軸的機械連接出現問題。由此可以著手解決問題了。首先檢查編碼器與ECU的連接。若不存在問題，就卸下編碼器檢查主傳動與編碼器的連接鍵是否脫離鍵槽，結果發現就是這個問題。修復并重新安裝就解決了問題。

　　數控機床故障產生的原因是多種多樣的，有機械問題、數控系統的問題、傳感元件的問題、驅動元件的問題、強電部分的問題、線路連接的問題等。在檢修過程中，要分析故障產生的可能原因和范圍，然后逐步排除，直到找出故障點，切勿盲目的亂動，否則，不但不能解決問題。還可能使故障范圍進一步擴大。總之，在面對數控機床故障和維修問題時，首先要防患于未燃，不能在數控機床出現問題后才去解決問題，要做好日常的維護工作和了解機床本身的結構和工作原理，這樣才能做到有的放矢。

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