利用机床的状态信息维修数控机床四例-.pdf

利用机床 的状态信息 维修数控机床 四例 河北宣化工程机械股份有限公司 张家口0 7 5 1 0 5 刘雅军 如今 的数控系统都具有较为完善 的自诊断功能， C N C系统 的自诊断能力不仅能在 C R T上显示故障报警 信息，而且还能够以多页的 “ 诊断地址”和 “ 诊 断数 据”的形式 ，为机床用户提供各种机床的状态信息。这 些状态信息有C N C系统与机床之间的接 口输入／ 输出 信号状态 ；C N C与 P L C之间 的输 入／ 输 出信 号状态； P L C与机床之间的输入／ 输出信号状态；各坐标轴 的位 置偏差值 ；C N C 、P L C内部各存储器及寄存器的状态信 息；伺服系统的状态信息；M D I 面板、机床操作面板的 状态信息等。最大限度地利用 C N C提供的这些状态信 息，就能在数控机床的维修中较为迅速准确地查明机床 的大部分故障，从而将其排除。以下几例故障的维修实 例，说明如何利用机床的状态信息维修数控机床。 1 ． 零件的加工程序在执行时中断 该数控机床是由大连机床厂生产的 C K 6 7 6 3 ，数控 系统是 F A N U C - - 0 T D ，机床在加工零件时程序 自 动执行 时中断，观察程序的运行，发现程序执行 到 G 0 1 Z一 1 0 ． 3 F 1 D ． 5 时就不往下运行了。故障分析及排除①数 控系统的伺服单元是否有问题于是执行机床 回零点， 手动方式移动 轴、z轴都没有问题 ，机床没有报警而 且在程序的开始执行 G 0 0快速移动也没有问题，因此认 定伺服系统没有问题。②为求稳妥 ，用 MD I 功能进行测 试，G O 0快移没有问题 ，但是 G 0 1 、G 0 2 、G O 3这些指令 都不执行，因为这几个指令都必须指定进给速率 ．厂 ，故 障现象好像是设定的， 数值为 0 。 而使进给速率为 0的可能性有以下几种情况①在 程序的编辑中进给速率，的数值为 O ，但这种可能性在 检查程序后很快就排除了。②进给速率的倍率开关是否 打到了0位，或者倍率开关出现了断线检查这个开关 没有发现问题，调出机床的诊断表，当旋转倍率开关时 P L C的输入 点 X 2 1 ． 0一X 2 1 ． 3都有 变 化，G 1 2 1 ． 0～ G 1 2 1 ． 3 的状态也跟随着变化，说明倍率开关没有问题， 此外 ，机床诊断参数 7 0 0号的第五位 C O V Z为 0 ，也表 明倍率开关没有打在 0 位。③机床的参数是否出现了飘 移，将切削速度的上限值变为最小值打开参数表查看 5 2 7 号参数，数值为5 0 0 0是正常数值。④C N C的主板及 控制部分是否出现了问题于是执行机床的空运行功能 并且执行程序，发现程序还能运行，只是速度很慢，这 就说明 C N C的主板及控制部分没有问题。维修的思路一 时陷入困境。再仔细查阅机床的操作说明书和工作原 理， 发现机床 轴和z轴的进给速度与机床的主轴速度 有关，于是在 MD I 方式输入指令 M 0 3 M 4 2 2 0 0 G 0 1 Z一 1 0 0 F 0 ． 5使得主轴旋转起来 ，z轴也已经移动，但是显 示器上主轴的速度却为 0 ，没有显示主轴的实际速度， 因此，认为没有主轴反馈。 打开主轴箱旁边的侧门检查主轴编码器，发现主轴 编码器的插头脱落，当主轴旋转时，虽然编码器也跟着 旋转但是并没有把反馈信号传输给数控系统。经询问操 作者得知，原来是维修钳工在更换破损的主轴皮带时， 认为这根电缆碍事把它给拆了，更换完新皮带后忘了把 插头接上。知道了事情的原因后，把反馈电缆的插头与 插座接上拧紧， 然后试车 ， 加工程序得以执行，一切正 常。这个故障的解决，说明这台机床的切削速度与主轴 的旋转速度是成比例的，主轴旋转时没有反馈信号给数 控系统造成进给速率变为 0 ，从而导致 G 0 1 、G O 2 、G O 3 这些指令都不执行。 2 ． 下料时液压单元启动报警 下料分厂的 A T c 3 0 0板材下料中心，工作时液压 单元不能启动，并且屏幕出现 “ R O T O R A R M N O T A T P O S I T I O N M O N I T O R T I M E E X C E S S ”的报警信息 。 参磊 工冷 加 工 兰 堡 箜 塑_ WWW． m et al wor ki ng1 95 0 ． c om 故障分析 该下料中心是由美国惠特尼公司在 1 9 9 4 年生产的。其数控系统为 F A N u c 0 0 P ，该报警信息是 指 “ 旋转臂不在位的时间超出了监控时间” ，打开机床 的诊断表及梯形图， 定时器 T M R 3 8 D 4 8 5 查看该动作的 监控时间是 6 0 0 m s ， 试着把其值改为 “ 1 0 0 0 ” ，然后试 车。这时液压单元虽然能够启动，但只能维持 3 0 s ，之 后除了出现上述的报警外还报 出要检查 X 1 4 ． 0一X 1 4 ． 3 的状态 ，这 四个 状态 信 息X1 4 ． 0 T O O L C H A N G E R ARM 1 E XT E ND X1 4 ． 1 T OOL CHA NGE R ARM 2 E XT E ND； X1 4 ． 2 T OOL CHAN GER ARM 1 R E T RAC T； X 1 4 ． 3 T O O L C H A N G E R A R M 2 R E T R A C T 。这些信息 是指 1 、2号换刀臂伸出、缩回的状态，是四个接近开 关。仔细观察下料中心的结构，发现 R轴是旋转轴， 旋 转臂以及 1 、2号换刀臂都是在 轴上。本着先易后难 的维修思路，先检查这四个接近开关的状态，打开机床 诊断表发现 X 1 4 ． 0 ～ X 1 4 ． 3的状态都是 O ，正常情况下， 这四个接近开关应该有两个是有效的，并显示为 ⋯ 1 ’ 。 观察换刀臂 目前的的状况 1 、2号都处于缩 回的状 态，那么X1 4 ． 2 、X 1 4 ． 3应该显示为 ⋯ 1’ ，因此怀疑接 近开关有问题。打开换刀臂的护罩，发现这四个接近开 关都不亮 ，是否 2 4 V电源 2 0 0 线出了问题用数 字万用表测量，证实没有 2 4 V电源。打开控制柜检查 2 4 V电源 2 0 0 、1 0 4 以及这四个接近开关的线 路，发现从控制柜到换刀臂端子的所有线路都不通。进 一 步仔细检查发现这 6根线是一组电缆排线组成 9根 线 ，位于旋转臂上部的金属托盘里，托盘的盖子是有 机玻璃的，已经断裂，这一组电缆排线从中间折断了， 原来由于托盘盖子的断裂，造成这一组排线随着旋转臂 的旋转从托盘盒中冒出来缠绕到 R轴的丝杠上导致折 断。故障原因找到了，由于手头没有这 9 芯排线，于是 用普通计算机的8芯排线代替 ，重新更换后，进行试车 一 切正常。 3 ． F V 1 2 0 o立式加工中心数控系统出现报警 故障分析及排除 这台加工中心是由台湾友嘉 2 0 0 2 年生产的，数控系统为 F A N U C -- - 0 M C 。当机床通电不执 行任何动作时，屏幕显示一切正常。而当用手轮方式移 动 轴时即可出现 “ 4 1 4 、4 0 1 ’报警。查阅维修说明 书采取三种办法①按复位键， 4 0 1 报警能够消除，而 4 04 却不能消除。②调出机床的诊断参数表查看 7 2 0 ． 5 蕾 2 0 1 0 年第1 6 期 WWW． m et a wo r k i n g 7 950 , co m 参磊 工冷 加 工 地址的数值是 ⋯ 1 ’ 。③观察机床 轴伺服放大器的数码 显示值为 “ 8 ” 。通过以上检查，怀疑 轴伺服电动机及 伺服系统到伺服电动机的线路有问题。用万用表进行测 试，证实线路没有问题，而伺服电动机的出线与外壳的 绝缘电阻值为O 。拆下电动机，当拧开电动机的插头时， 从电动机的插座处往外滴切削液。于是送到公司机修分 厂的电动机维修组进行处理。当把检修过的电动机安装 上后，用手轮方式转动 轴时屏幕却又出现 4 1 0 、4 1 1 报警 ， 按复位键后报警消失；向 方 向继续转动手 轮，观察丝杠的运动，发现丝杠有时转动，有时却不 动，而这时4 l 1 报警又出现了；复位掉4 1 1 报警，接着 向 一 方向连续转动手轮，观察丝杠的运动情况，结果 不仅出现上述情况，而且还出现了4 1 4 报警。 当出现这三种报警时查阅机床的诊断信息 7 2 0 ． 5 以 及 轴伺服放大器数码管的情况，发现都是正常值 “ 0 ” 。维修的思路一时陷入迷茫，这时有的同志怀疑是 电动机编码器的问题，需要更换。为慎重起见，再仔细 分析 、观察后认为，这次的故障现象同 轴电动机进水 的故障现象完全一样，难道还是电动机的问题4 1 0 、 4 1 1 报警是否假象于是邀电动机维修组的组长到现场 进行分析，经过观察他认为，更换 电动机烧毁的线圈 时，可能把相序给接反了。于是再次把电动机拆下，送 到电动机维修组重新接线。之后，安装到车床上，试车 一 切正常。 4 ． B X 1 1 0 P卧式加工中心机械手不执行换刀指令 故障分析及排除该加工中心是我公司于 1 9 8 8年 从日 本池贝株式会社购买的，该加工中心不但具有交流 伺服驱动，三轴联动功能，而且还配有磁栅全闭环位置 反馈及自动测量、自动切削监视系统，其 C N C是当时国 际上最先进的F A N U C 一1 1 M系统。对于机械手不能换刀 这类故障要找到故障点，最简便的方法就是观察机械手 在换刀过程中各类指令开关的状态是否发生了异常变 化，当然在这之前必须得熟悉整个机械手的换刀过程， 于是我们马上调出该机床的 P c图检查各指令开关信号 的动作是否正常。如拔刀柄臂伸出 L S 9 1 9 、拔刀柄臂 进入 L S 9 2 0 、拔刀柄爪子伸出 L S 9 1 7 、拔刀柄爪 子缩回 L S 9 1 8 、传送盒有无刀具 L S 9 2 0 、刀库待 换刀套有无刀具 L S 9 1 1 、机械手在 0 。 位置 L S 9 2 1 、 机 械手在9 0 。 位置 L S 9 2 2 等 ， 由于篇幅所 限在此就 采用新材料新工艺修复 ‘ ‘ 8 5 ’ ’ 中国第一重型机械集团公司 黑龙江齐齐哈尔1 6 1 0 4 2 李玉霞 “ 8 5 ”泵是沈 阳中捷机床厂生产的摇臂钻床用 液压泵，主要用于机床夹紧、变速和开停车等用途。 我公司中装分厂缸块生产线上所用的Z 3 0 5 0摇臂钻床 就是其中之一 ，在使用过程中，经常出现液压泵不上 油的现象。由于 “ 8 5 ”泵是沈 阳中捷机床厂 自主研 发的专利产品，国内没有其他生产厂家 ，备件供货艰 难 。 一 、现象分析 “ 8 5 ”泵的结构如图 1所示。 泵不上油的现象通过工作经验判定 1 泵盖端面磨损。 2 液压泵轴承 9 4 1 ／ 1 5磨损。 泵 3 齿轮轴齿面两端磨损，齿轮轴轴颈磨损。 6 ＼ 7、 l ⋯ 夕 图1 1 ． 螺钉 2 ． 垫圈 3 、5 ． 泵盖4 ． 泵体 6 、 9 ．齿轮轴 7 ． 套8 ． 定心套1 O ． 轴承 1 1 ． 过滤网1 2 ． 压盖 不详细说明了，当检查到 L S 9 1 1这个光电开关时，发现 这个开关工作异常。 正常情况下 ，执行 M0 6换刀指令时，在刀库侧该刀 套中应该没有刀具，便于插入从主轴上换下的刀具，而 这个光电开关 1 5 9 1 1 就是判断刀库侧的换刀点有无 刀具。其正常的状态显示是无刀 红色光 0 、有刀 绿色光 1 ， 而此时刀库中这个换刀点的位置无刀，光 电开关应该发红色光 ，而 P c图诊断表 中该光电开关 目 前的地址显示却为 ⋯ 1 ’ ，这肯定是不对的。为了查明原 因，拆开刀库的护罩 ，却发现该开关此时是绿色光，于 是仔细检查这个光电开关，发现该开关表面覆盖了一层 油污，挡住了红色光，从而使数控系统误认为该位置有 刀， 所以不执行换刀指令，于是用无水酒精擦拭该光电 开关的表面后，再执行 M0 6换刀指令，结果一切正常。 5 ．结语 利用机床的状态信息维修数控机床，关键是掌握机 床的状态信息在正常工作下的状态，这些状态能够及时 准确地反映机床在正常工作过程中各部位的信息，这就 要求维修人员平时要收集、整理这些信息，一旦机床出 现故障，这些状态信息就会发生变化，机床维修人员通 过这些变化，就能较为准确的定位故障点，从而减少数 控机床的故障停机时间，提高数控机床的利用率。 从笔者对数控机床多年的维修经验来看，大多数故 障的来源都是来 自于数控机床外部的电器元器件 ，因为 这些元器件寿命受外部环境因素影响是很大的。例如， 机械碰撞磨损、切削液腐蚀 、灰尘过多、润滑不 良等， 使一些年久失修 的元器件处于不完好、不可靠的状态， 从而成为设备故障的最大隐患 ； 再 比如，数控机床各伺 服轴经常出现的超程报警、零点回归误差、位置信号不 反馈等，都是一些接近开关、光电开关、磁性开关或机 械式开关失灵造成的； 此外 ，还有一些故障会出现在输 出回路 ， 例如电磁阀、电动机和经常伸缩的电缆上，这 些也应该引起维修者的高度重视。MW 收稿 日期 2 0 1 0 0 5 2 1 参磊 工冷 加 工 2 0 1 0 年 第1 6 期 WWW， m e t al wo r ki n g 7 950 ． co m