数控机床维修教材

来源:百度文库 编辑:神马文学网 时间:2024/04/27 14:24:37
故障现象:某配套FANUC 6M的立式加工中心,在加工过程中,机床突然断电,再次开机,无法重新起动机床。
分析及处理过程:经检查,该机床电源输入单元的电源指示(PIL)与报警(ALM)灯同时亮,表明电源模块存在故障。检查电源模块输入熔断器F11、F12熔断,测量电源输入存在短路。
故障分析过程同例31,对照原理图检查,发现VSll、NFll、DSll均正常,因此判定故障发生在开关电源的一次侧驱动部分。断开SHll后,测量驱动输出Q14、Q15、D24、D25,发现Q15的CE极短路。
取下Q15测量,发现Q15正常,线路中的短路仍然存在,由此确认短路是由续流二极管D25故障引起的,更换D25(U19E)后,短路消失,开机后机床恢复正常。
例35.过电流检测电阻不良引起的故障维修
故障现象:某配套FANUC 6M的立式加工中心,在加工过程中,机床突然断电,再次开机,无法重新起动机床。
分析及处理过程:经检查,该机床电源输入单元的电源指示(PIL)与报警(ALM)灯同时亮,表明电源模块存在故障。检查电源模块输入熔断器F11、F12正常。对照原理图检查各元器件,发现VSll、NFll、DSll、Q14、Q15、D24、D25均正常,电源模块一次侧无短路,判定故障发生在开关电源的二次侧。
为了迅速判断故障部位,维修时依次取下短接设定端S1、S2、S4、S5,当取下S5后,故障消失,由此判定故障发生在DC24V电源回路。
进一步检查发现,线路中的DC24V电流检测电阻R26不良,引起了24V过电流保护回路动作。更换R26后,机床恢复正常。
维修体会与维修要点:
1)根据个人的维修经验,在FANUC系统中,电源单元故障的原因多发生在电网供电不良的地区。由于加工过程中的外部突然断电或在工厂自发电供电的情况下工作,是引起电源单元故障的主要原因。
2)在一般情况下,电源单元的故障以进线的浪涌吸收器(VSll)的故障居多。当VSll故障,但维修现场无器件时,为了保证机床的正常生产,通常的做法是暂时取消VSll,确保机床的使用,待备件到位后,再予以更换。
3)在电网电压波动太大(特别是自发电的场合),偶然也有整流桥、开关管、续流管损坏的情况。对于以上器件,在无备件时,一般可以直接利用其他同规格的整流桥、开关管、续流管进行替代。在安装尺寸不同时,有时也可以将整流桥安装到电源单元的外部。
4)FANUC不同的系统中,电源模块的型号有所不同,常见的电源单元有如下规格:
①FANUC l0系统用电源单元:A16B-1210-0510;
②FANUC ll系统用电源单元:A16B-1210-0560;
③FANUC l2系统用电源单元:A20B-1000-0770;
④FANUC 0系统用电源单元A:A16B-1211-0850
⑤FANUC 0系统用电源单元B:A16B-1212-0110:
⑥FANUC 0系统用电源单元AI:A16B-1212-0100(常用)。
以上电源单元的基本组成与工作原理与FANUC 6系统相似,不再赘述,发生故障的情况亦基本类似,为了便于维修人员参考,附录B中提供了以上常用电源单元的原理框图,可以供维修时参考。
例36~例38.外部24V短路的故障维修
例36.故障现象:某配套FANUC 0TD的数控车床,开机时系统出现报警ALM950:FUSEBREAK(+24E,F14)。
分析及处理过程:该机床配套的电源单元是FANUC AI型电源单元,报警提示非常明确,指示了机床故障的原因是由于系统电源单元的熔断器F14熔断。
根据系统提示,直接检查F14,确认已熔断。进一步检查,确认系统24E与0V以及地之间未发现短路,直接更换F14(5A)后,机床恢复正常。
例37.故障现象:某配套FANUC 0TD的数控车床,开机时系统出现报警ALM950:FUSEBREAK(+24E,F14)。
分析及处理过程:同上分析,根据系统提示检查系统电源单元的熔断器F14已经熔断。进一步检查发现,+24E与0V及地之间存在短路。由于+24E是系统提供给外部的24V电源,因此,可以初步判定故障在机床侧。
在该机床上,+24E被用于操作面板上的按钮、指示灯,机床上的开关输入,以及电柜内的触点输入等多种场合。为了确定短路的大致范围,维修时逐一取下了系统I/O信号连接插头M1、M2、M18、M19、M20进行检查。检查发现当取下M1或M18后,短路消失,从而确认短路发生在M1或M18上。由系统的连接手册可知,M1为系统+24E的总输出端(M1的29-32脚),在M1连接、M18取下时短路消失,可以判定短路发生在M18的输入信号上。
取下M18后,对其输入信号进行逐一测量,最后找到短路原因是由于车床尾架压力继电器对地短路引起的,更换压力继电器后,机床恢复正常。
例38.故障现象:
某配套FANUC 0TE的数控车床,在工件装卸过程中,机床突然断电,再次开机,无法重新起动机床。
分析及处理过程:经检查,该机床配套的电源单元为FANUC AI,检查电源输入单元的电源指示(PIL)与报警(ALM)灯同时亮,表明电源单元存在故障,检查系统电源单元的熔断器F14已经熔断。
对照AI电源单元原理图检查,发现系统提供给外部的+24E与地之间存在短路。由于+24E是系统提供给PMC外部输入/输出信号的24V电源,可以初步判定故障在机床侧。
通过上例同样的分析检查,对其输入信号进行逐一测量,最后找到短路原因是由于车床脚踏开关对地短路引起的,重新连接后,机床恢复正常。
本例故障的实质与上例相同,但由于早期的FANUC系统无ALM950报警显示,因此必须通过检查指示灯状态以确定故障部位。
例39.保护二极管接反引起的故障维修
故障现象:某配套FANUC 0T的数控车床,由于PMC输出中间继电器损坏,使得机床的尾架向前动作无法进行,经电工更换后,重新起动机床,工作正常。但在操作尾架向前后,机床突然断电,系统无法正常启动。
电工检查后发现系统电源单元的熔断器F14已经熔断,经测量,外部的+24E与0V之, 间未短路,电工重新换上其他机床的熔断器F14后,再次操作尾架向前后,机床又断电,电源单元的熔断器F14再次熔断。
分析及处理过程:现场检查,测量外部的+24E与0V之间确实未短路,经了解该机床在更换中间继电器前,F14未熔断,故障发生是由于更换了中间继电器后引起的,因此,首先检查了中间继电器的连接。
经检查发现,该机床在更换中间继电器时,将继电器线圈两侧并联的保护二极管方向接反,当尾架向前信号输出,PMC内部晶体管导通后,引起+24E与0V之间通过保护二极管短路,使F14熔断。
例40.操作面板不良引起的故障维修
故障现象:某配套FANUC 0TD的数控车床,在机床操作过程中,机床突然断电,再次开机,系统显示报警ALM950。
分析及处理过程:本例中的报警同例36,但经过彻底检查,确认系统的全部输入、输出无短路,换上FUl4后,机床恢复正常;但几天后,故障又重复出现。
现场检查,仍然未发现故障部位。但由于故障重复出现,经询问操作人员,了解到故障都是在程序试运行,并在改变进给倍率时出现,因此初步确定故障与倍率开关有关。
检查发现该机床配套的操作面板为机床生产厂家自制,在用力转动时,面板上的波段开关存在松动,且连接线存在对地短路的可能性。对波段开关进行重新连接,并加绝缘处理后,故障不再发生。
维修体会与维修要点:
1)FANUC电源单元的+24E熔断器熔断,是数控机床维修过程中经常遇到的问题之一,这一故障引起的原因一般与系统本身无关,属于系统外部故障。
2)+24E为系统提供外部(机床侧)输入、输出信号使用的电源,F14熔断器熔断,一般是由机床侧的输入、输出信号对地短路引起的。
3)为了确定短路的大致范围,维修时可以通过逐一取下系统I/O信号连接插头M1、M2、M18、M19?/p>
FANUC系统显示故障维修10例
例51.3M系统显示模块不良引起的故障维修
故障现象:配套FANUC 3M的数控铣床,开机后CRT无显示。
分析与处理过程:经检查,测量CRT工作电源、CRT的同步分离电路以及行、场同步输出电路均正常,系统除显示外的其他部分工作正常,但系统射频无输出。
根据以上分析,判定故障在系统的显示控制PC-II模块上,更换PC-II模块后,系统显示恢复正常。
例52.3M系统显示电源不良引起的故障维修
故障现象:配套FANUC 3M的数控铣床,开机后CRT无显示。
分析与处理过程:经检查,该机床系统与CRT的连接正常,但显示系统的电源DC24V、DCl5V均只有5V左右,初步判断故障原因在电源模块上。
FANUC 3M电源模块的原理与FANUC 0系统十分相似,经检查,电源模块的DC24V输出整流电容存在虚焊现象,重新安装后,显示恢复正常。
例53.显示页面不能变化的故障维修
故障现象:配套FANUC 6M系统的数控铣床,开机后CRT只显示位置画面,其余画面均不显示。
分析与处理过程:经检查,系统除显示页面不能改变外,其他部分工作均正常,且在这种情况下,系统完全可以正常工作,由此判定系统、显示均无故障,故障原因应在页面选择与页面转换上。
进一步仔细检查,发现系统MDI控制板(A20B—0007—0030)的位置显示按钮触点损坏,显示状态被固定在位置页面。
维修时取下了MDI面板上的薄膜,重新修理按钮后,系统页面可以正常转换。
类似故障:配套FANUC 0TA系统的数控车床,程序输入时的“T”键无法输入、显示,其余功能全部正常。
分析与处理过程:经检查发现,系统除“T”键无法输入、显示,其余功能全部正常;且在这种情况下,系统完全可以正常工作,由此判定系统、显示均无故障,故障原因应在MDI输入键上。进一步仔细检查,发现系统MDI控制板的“T”按钮触点损坏,使“T”键无法输入、显示。通过取下MDI面板上的薄膜,重新修理按钮后,系统恢复正常。
例54.显示保护熔断器故障维修
故障现象:一台采用FANUC-BESK 7CM数控系统的加工中心,机床通电起动后,机床能正常工作,但荧屏显示器无显示。
分析与处理过程:机床动作正常,但CRT无显示,说明故障仅在显示装置及其相关电路。通过检查发现,显示器的熔断器(1.0A)已经熔断,但经检测,CRT控制回路未发现异常。换上一只普通lA熔芯后,通电后又立即熔断。为检查其原因,将电流表串在电源回路内进行通电测量,结果表明显示器的工作电流极小,仅为20mA~0.5A左右,且CRT可以正常显示。但是当拆除电流表,换上熔芯后,现象又再次发生。
考虑到系统显示器与电视机相似,熔断器熔断的原因可能是由于CRT回路的冲击电流引起的。最后采用了电视机用熔断器,显示器恢复正常。
例55.0TD显示电缆引起的故障维修
故障现象:某配套FANUC 0TD的数控车床,在经过假期后,首先开机,发现系统无显示。
分析及处理过程:由于本机床在放假前工作正常,并正常关机,初步认为系统与机床不应有零部件的损坏,维修时重点检查了系统与显示器的连接电缆。经检查发现,该机床的显示电缆(CCX5—CNl)被老鼠咬断,重新连接后机床恢复正常。
例56.0MC显示电缆引起的故障维修
故障现象:某配套FANUC 0MC的加工中心,在用户调试时首次开机,发现系统无显示。
分析及处理过程:由于本机床在出厂前工作正常,初步认为系统与机床不应有零部件的损坏,故障可能是由于运输过程中的振动、颠簸引起的。
维修时检查了系统与显示器的连接电缆。经检查发现,该机床的显示器电源电缆(CPl5—CN2)脱落,重新连接后机床恢复正常。
例57.显示页面的调整
故障现象:某配套FANUC 0MA的加工中心,在经过长期使用后,系统显示逐渐变暗,特别是PLC梯形图显示模糊。分析及处理过程:由于本机床工作正常,无故障,系统仅仅是显示逐渐变暗,PLC梯形图显示模糊;所以维修只须针对显示器进行,重新调整显示器的“辉度”电位器后,显示变亮,机床显示恢复正常。
类似故障:某配套FANUC 0TE的数控车床,在经过长期使用后,系统显示出现页面上下幅度变小。
分析及处理过程:由于本机床工作正常,无故障,系统仅仅是显示页面上下幅度变小;所以维修只须针对显示器进行,重新调整显示器的“场幅”电位器后,显示恢复正常。
例58.10M系统显示电缆故障的维修
故障现象:一台配套FANUC l0M系统的加工中心,CRT画面的字符显示时有时无。
分析与处理过程:经检查,发现该机床的操纵台在转动一定的角度后,系统显示可以恢复正常,因此,初步判定故障是属于电缆线的安装、接触不良等原因引起的。
通过检查CRT信号电缆,发现信号电缆线的其中一根线已经断开,重新连接后,机床恢复正常。
例59.11系统CPU板显示“A”的故障维修
故障现象:日本进口插齿机,配套FANUC ll系统,在自动循环方式突然停止工作,CRT无显示,主板上的7段显示器显示报警“A”。
分析及处理过程:7段显示器报警“A”,表示MDI/CRT单元的连接异常。对于此类故障,通常应先检查MDI/CRT的连接器和光缆,然后再检查主板。经检查,发现本机床以上部分均不存在问题,机床故障无法消除。
为此,再对CRT进行了检查,经检查发现,CRT的24V电源有短路现象。进一步检查发现:CRT单元的熔断器F21/F22(3.2A)已经熔断,CRT电源单元上的电容器C29(1000F/35V)短路,驱动晶体管Q15(C3164)已被击穿。更换备件后,系统恢复正常。
从本例可看出,数控系统的报警提示对分析故障原因是有帮助的。但是,报警提示也有其局限性,它不可能将所有故障的原因进行确认。所以,在排除故障时,应该根据报警提示,再结合实际故障现象来进行综合分析,不可受到提示的约束,而放弃对系统其他相关部分的检查。
例60.1lM统CPU板显示“C”的故障维修
故障现象:某配套FANUC 11M的加工中心,在机床工作过程中,系统经常出现死机,页面无法转换,系统CPU板显示“C”。
分析及处理过程:在FANUC 11M,当系统主板出现报警“C”时,则说明MDI/CRT板出错(由于机床已经正常工作了多年,不可能是MDI/CRT单元配置错误);考虑到故障的偶发性,初步判定故障原因在MDI/CRT与主板的连接上。
重新整理、连接MDI/CRT单元的光缆、电缆后,故障现象消失,机床恢复正常。
2.SIEMENS系统显示故障维修6例
例61.3M系统接口模块不良引起的故障维修
故障现象:某配套SIEMENS 3M4B的加工中心,机床加工过程中,显示器突然无显示。
分析及处理过程:SIEMENS 3M系统无显示的原因有两方面:一是系统硬件故障,是系统软件出错;对于后者,一般可以通过对系统的初始化进行恢复(详见后述)。
检查系统各主要模块的指示灯状态,电源模块5V指示正常;CPU模块(6FXll22-03840)上的监控指示灯正常(不亮),则表明故障原因在CRT或操作面板接口模块(03731)上。
检查CRT电源正常,CNC与MDI/CRT间的连接可靠,排除了外部原因。通过互换法,最终确认故障原因是操作面板接口模块(03731)不良,更换后显示恢复正常。
例62.8M系统5V监控引起的故障维修
故障现象:某配套SIEMENS 8M的加工中心,机床加工过程中,偶尔显示器无显示,重新开机后,通常又可以恢复正常。
分析及处理过程:由于故障偶尔出现,关机后又可以恢复,初步认为系统无硬件损坏。在发生故障时,检查系统操作面板上的MS401接口模块,发现内部无5V工作电压。考虑到故障的偶发性,分析原因与5V监控回路有关。通过调整5V调节电位器,机床经多次起动,均可以正常工作,但不久故障又重复出现。
经过详细了解,在调整了5V以后,故障频率已经降低,但仍然未彻底消除。为了保证机床的正常工作,维修时根据5V监控原理,在确认对系统无影响的情况下,更换了5V监控电路的电阻,适当扩大了5V的允许变动范围,故障不再出现。
例63.880系统无显示的故障维修
故障现象:某配套SIEMENS 880M的加工中心,机床加工过程中,显示器突然消失,再次开机后无显示。
分析及处理过程:检查系统各主要模块的指示灯状态全部正常,甚至在无显示的情况下,机床仍然能够手动移动,证明故障仅仅在系统的显示部分。
取下CRT检查,经检查发现,CRT上的高压包的一个线圈接头烧断,重新连接后故障排除,机床恢复正常。
例64.810系统显示突然消失的故障维修
故障现象:某配套SIEMENS 810M的加工中心,机床加工过程中,显示器突然无显示。
分析及处理过程:810M系统无显示的原因有两方面:一是系统硬件故障,二是系统软件出错;对于后者,可以通过对系统的初始化进行恢复。
为了判别故障原因,维修时对系统进行初始化处理:按住系统面板上的诊断键(有“眼睛”标记的键),接通电源起动系统,但系统仍然无初始化页面显示。
由此可以判定,系统的显示器损坏,更换显示器后,机床恢复正常。
例65.810系统显示驱动不良的故障维修
故障现象:某配套SIEMENS 810M的加工中心,机床加工过程中,显示器突然变成水平一条亮线。
分析及处理过程:由于本机床工作正常,无故障,系统仅仅是显示器突然变成水平一条亮线,所以维修只须针对显示器进行。数控系统的显示器驱动电路与电视机原理相同,本故障属于显示的场偏转与场输出电路故障,经检查该显示器的场输出管损坏,更换场管后,显示恢复正常。
类似故障:某配套SIEMENS 810M的加工中心,机床加工过程中,显示器突然变成垂直一条亮线。
分析及处理过程:由于本机床工作正常,无故障,系统仅仅是显示器突然变成垂直一条亮线,所以故障属于显示的行偏转与行输出电路故障。经检查该显示器的行输出管损坏,更换后显示恢复正常。
例66.  810系统页面不能转换的故障维修
故障现象:配套SIMENS 810M的加工中心,开机后CRT停留在位置显示页面,无法进入其他任何显示页面。
分析与处理过程:经检查,系统除显示页面不能改变外,其他部分工作均正常,且在这种情况下,系统完全可以正常工作,由此判定系统、显示均无故障,故障原因应在页面选择与页面转换上。
进一步仔细检查,发现系统的位置显示软功能件被卡住,未能复位,重新拉出后,系统页面可以正常转换。
维修体会与维修要点:
1)根据个人的维修经验,在FANUC系统中,系统无显示的硬件方面原因,除公共电源单元的故障外,一般都是由于连接不良引起的;显示回路、显示板元器件损坏的故障情况非常少,因此维修时重点应检查系统与显示器的连接电缆。
2)在SIEMENS系统中、无显示的故障偶然有发生。硬件方面,由于810显示器与系统一体,因此,基本上可以排除连接方面的故障原因;显示回路、显示板元器件损坏的故障情况偶然存在,因此维修时重点应检查显示器本身。
3)数控系统的显示器驱动电路与电视机原理相同,故障多属于显示的行、场输出电路,维修可以参照电视机的有关维修方法。
4)对于一般的显示不良故障,如:亮度、辉度、同步、幅度等问题,通过对显示器的调节即可以解决,调节方法与电视机的调整相同。CRT无显示的一般诊断方法如下:
①接通电源数分钟,再关闭CRT,若显示器上有光斑,则证明CRT有光栅,可以排除显示器电源回路的故障:若CRT无光斑,则属于显示器无光栅,应重点检查显示器电源(一般为DCl2V)、系统公共电源回路(DC24V)。
②若CRT有光栅,但无显示,则可以通过调节CRT的“辉度”电位器,观察显示器是否会出现画面变白。若画面无变化,则故障原因可能在“辉度”调节、控制回路,这时应重点检查“辉度”调节、控制回路的有关电路与元器件。
③若调节“辉度”电位器后,画面变白,但显示器无画面显示,则可以确定显示器正常,故障原因在显示器的视频信号输入上,可以按以下步骤,通过逐级测量视频信号,检查故障原因。
④检测系统视频信号(在部分FANUC系统中,CRT控制板上带有直接视频信号的测量端VIDEO),若系统无视频信号输出,则属于系统CRT接口板故障,应更换CRT接口板或对CRT接口板进行维修。
⑤若系统有视频信号输出,则故障原因应在显示调节单元上,这一单元的结构与普通电视机的电路相似,一般情况下,可以对其进行元件级的维修处理。
⑥对于显示器图像的稳定性、辉度、同步性能、幅度等方面的调节,可以直接通过显示单元的“辉度”、“对比度”、“水平同步”、“垂直同步”、“场幅”、“行幅”、“线性”等调节电位器与偏转磁铁进行调整,其维修、处理方法与普通电视机相同。
3.其他系统显示故障维修9例
例67.LJ-10T系统无显示的故障维修
故障现象:配套LJ-10T的数控车床,开机后CRT无显示。
分析与处理过程:经检查发现,系统与CRT的连接以及系统电源正常,初步判断故障原因在显示器本身的控制电路中。
测量CRT工作电源(DCl2V)发现,当显示器不工作时,DCl2V正常,但在CRT工作以后,实际电压只有DC5V左右。
进一步测量发现,CRT电源输入正常,但集成稳压器(AN7812)输出电压为DC5V。更换AN7812后,显示恢复正常。
例68.LJ-10T系统视频信号无输出的故障维修
故障现象:配套LJ-10T的数控车床,开机后CRT无显示。
分析与处理过程:经与上例同样的检查,测量CRT工作电源DCl2V正常,但显示器无视频信号输入。
进一步检查发现,系统MTB板上的视频信号输出回路的一只电容器对地短路;更换后,显示恢复正常。
例69.LJ-10T同步分离电路故障的维修
故障现象:配套LJ-10T的数控车床,开机后CRT无显示。
分析与处理过程:经与上例同样的检查,测量CRT工作电源DCl2V正常,但显示器无视频信号输入。进一步检查发现,系统(MTB板)上的视频信号输出正常,显示器有光栅。因此,初步判定故障原因在CRT的同步分离电路上。该系统的CRT同步分离电路原理如图4-12所示,经测量发现,行、场同步输出信号

正常,但射频信号无输出。对照原理图检查发现,视频信号在R1、R2连接处无信号,但C1、C2正常,由此判定故障在R2上。测量发现,R2对地短路,更换后,显示恢复正常。
类似故障:配套LJ-10T的数控车床,开机后CRT无显示。
分析与处理过程:经以上同样的检查,测量CRT工作电源DCl2V正常,系统(MTB板)上的视频信号输出正常,显示器有光栅。因此,判定故障原因在CRT的同步分离电路上。对照原理图检查发现,行、场同步输出信号正常,但射频信号无输出。而视频信号在C307、C306连接处仍然有信号,但射频信号无输出,由此判定故障在C306、R301上。测量发现,R301断开,更换后,显示恢复正常。
例70.NUM l020T系统显示不能变化的故障维修
故障现象:某配套NUMl020T系统的数控车床,开机后发现CRT屏幕显示页面不能变化,引起死机。
分析与处理过程:数控机床发生死机的原因通常与系统软件、信号线的屏蔽等原因有关。在NUM系统中,对CRT到NC的传输电缆屏蔽线要求较严,如果没有按要求连接屏蔽线,容易造成CRT的显示死机。在本机床上,经检查故障原因为CRT到NC的传输电缆的屏蔽线脱落,重新焊接后,机床恢复正常。
例71.HEIDENHAIN TNC355B无显示的故障维修
故障现象:某配套HEIDENHAIN  TNC355B的数控铣床,机床加工过程中,显示器突然无显示。
分析及处理过程:由于本机床无显示,所以维修首先只须针对显示器进行。经检查,示器有光栅,但无图像,分析故障原因是行输出电路故障。
经测量检查后确认,原因是内部集成电路TDA-2594损坏,更换后,显示恢复正常。
例72.HEIDENHAIN TNC355B显示不稳定的故障维
故障现象:某配套HEIDENHAIN TNC355B的数控铣床,显示器显示不稳定,图形上下移动。
分析及处理过程:由于本机床工作正常、无故障,系统仅仅是显示不稳定,页面上下移动,因此维修只须针对显示器进行。重新调整显示器的“同步”电位器后,显示恢复正常,但不久页面又上下移动。
根据以上现象判断显示器同步电路存在故障,经认真检查发现,显示器的同步电路存在虚焊,重新焊接后,显示恢复正常。
例73.FAGOR 8030系统无显示但机床仍然工作的故障维修
故障现象:某配套FAGOR 8030的立式加工中心,在机床加工过程中,系统突然无显示,但机床加工仍然未停止;重新开机后,系统无显示。
分析及处理过程:由于机床在无显示的情况下工作仍然正常,可以认为故障原因仅仅是显示器本身的原因。
为了验证,在无系统显示的情况下,按照通常的操作步骤,依次进行操作,发现机床仍然可以运动,由此确认故障仅仅是显示器本身的原因。
经检查发现,该机床的显示器电源、连接电缆均正常,排除了外部原因。重新更换显示器后,机床恢复正常。
例74.FAGOR 8030系统显示时有时无的故障维修
故障现象:某配套FAGOR 8030的立式加工中心,在机床加工过程中,系统显示自动消失,但机床加工不停止。重新开机后,系统又出现,正常显示:但连续工作数小时后,显示又消失。
分析及处理过程:分析故障与计算机的屏幕自动保护动作十分相似,但由于FAGOR8030系统并无此功能,且按下面板上的任意键,显示均无法恢复,故确认CRT存在故障。经检查发现,该机床的显示器电源、连接电缆均正常;重新更换显示器后,机床恢复正常。
类似故障:某配套FAGOR 8050的龙门加工中心,在机床加工过程中,系统突然无显示,但机床加工不停止。故障出现后,重新开机,系统又出现正常显示;但工作数小时后,显示又消失。
分析及处理过程:故障现象与分析过程同上,虽然数控系统不同,但故障现象与原因完全一致,处理后机床恢复正常。
例75.FAGOR8050系统显示时有时无的故障维修
故障现象:某配套FAGOR 8050的龙门加工中心,在机床加工过程中,系统突然无显示。重新开机后,系统无显示;但在等待数小时后,显示又可以恢复正常,此后工作数小时,显示再度消失。
分析及处理过程:本例故障与例74相似,经检查可以确认,该机床的显示器电源、连接电缆均正常;排除了外部原因。
由于FAGOR 8030/8050的显示器故障现象较普遍,虽然各显示器的故障情况有所不同,但一般均为显示器本身的原因。直接更换显示器后,机床恢复正常。
维修体会与维修要点:
在初期的FAGOR3030、8050系统中,显示器无显示的故障十分普遍,其故障现一般象有:
①在加工过程中,显示突然消失,重新开机后,系统又出现正常显示:但工作数小时后,显示又消失。
②在加工过程中,显示突然消失,重新开机后,系统无显示。
在FAGOR3030、8050系统中,以上故障一般都是显示器本身的损坏、故障,因此,维修时重点应检查显示器本身或直接进行更换。特别是对于重新开机显示又可以恢复的情况,通常也与外部原因无关,应直接进行显示器的更换
4.3.1  系统软件故障维修10例
1.FANUC系统软件出错故障维修6例
例76.6M系统ALM901报警的维修
故障现象:某配套FANUC 6M的加工中心,在机床工作过程中,系统出现ALM901磁泡存储器报警,多次开机故障不能消除。
分析及处理过程:在FANUC6中,当出现系统报警ALM901、ALM905、ALM906时,说明磁泡存储器发生了故障,这时可以通过对磁泡存储器的初始化操作进行清除。
磁泡存储器的初始化操作步骤如下:
1)从系统上取下磁泡存储器板,从存储器板上(或从需要更换的新存储器板上)读取不良环信息(如:012、024、042等,这些信息被记录在磁泡存储器板的标签上,不良环的数量与信息内容,根据存储器板的不同有所区别)。
2)重新安装上磁泡存储器板(在系统断电的情况下进行)。
3)按住“-”与“.”键,同时接通系统电源,CRT出现以下画面:
IL—MODE
1  TAPE
2  MEMORY
3  ENPANE
4  BUBBLE
5  PC—LOAD
6  RAMTEST
4)按MDI面板的数字键4,选择磁泡存储器初始化模式;CRT显示以下画面:
BUBBLE  INITIALIZE
FUNCTION  KEY
1  WRITE  BY  TAPE
2  WRITE  BY  MANUAL
3  DISPLAY  LOOP  DATA
4  ORIGIN  RETURN  TO  IL—MODE
5)按MDI面板的数字键2,选择手动写入模式,CRT显示以下画面:
BUBBLE  INITIALIZE
MAKE  BMU—SWITCH  ON
6)将主板上的BMU  FREE  MODE开关打到ON位置,CRT显示以下画面:
BUBBLE  INITIALIZE
STEPl
INPUT=
INPUT:INPUT  LOOP  DATA
DELET:CLEAR  ALL  DATA
START:WRITE  BUBBLE
7)用数字键键入不良环信息,并按INPUT键输入,当输入错误时,可以利用DELET、CAN键清除后,重新输入;当不良环信息超过1个时,需要多次输入,直到全部不良环信息输入完成。
8)按START键,进行不良环信息的写入,CRT显示以下画面:
BUBBLE  INITIALIZE
DEVICEl   012  024  042
DEVICEl   039  052  068
9)将主板上的BMU  FREE  MODE开关打到OFF位置。
10)断开系统电源;再次接通系统。
11)重新输入系统参数。
在本机床中,经以上处理后,报警仍然存在,因此,基本可以排除参数错误的原因,估计故障是由于磁泡存储器本身不良引起的,为此,更换了系统的磁泡存储器板。换上新的磁泡存储器板后,再次对存储器进行了初始化处理,其步骤同上。经过以上处理后,系统恢复正常。
例77.6M系统ALM908、ALM911报警的维修
故障现象:一台卧式加工中心机床,配套FANUC 6M系统,在机床较长时间未开机后,开机时出现908和911号报警。
分析及处理过程:在FANUC 6中,当出现系统报警ALM908、ALM911时,说明磁泡存储器故障和RAM奇偶出错。通过对磁泡存储器的初始化操作进行清除,故障仍然无法消除;然后采用替换法,确认磁泡存储器与主控制板都存在故障。更换磁泡存储器板与主板后经上例同样的操作,故障排除,机床恢复正常。
分析本机床造成损坏的原因,可能是该加工中心处于湿度较大的地区,  CNC系统电柜内部很多地方已经锈蚀,机床又未能经常、及时进行去除潮湿处理,从而引起了主板、存储器板的损坏。
例78.0TD显示出现乱码的故障维修
故障现象:某配套FANUC 0TD的数控车床(二手设备),在强电线路维修完成,更换电池单元电池,系统电源正常后,开机显示器显示乱码。
分析及处理过程:由于本机床为二手设备,机床已经长常时间没有使用,维修时电池单元电池已经完全失效,估计系统内部RAM数据已经出错。因此,必须对系统RAM进行初始化处理。
同时按住系统操作面板的“DELETE”与“RESET”键,接通系统电源,对系统的参数、用户程序存储器进行总清,系统显示报警页面。继续操作系统面板上的其他功能键,系统页面显示恢复正常。
例79.OMC系统ALM911报警的维修
故障现象:某配套FANUC 0C的加工中心,系统电源接通后显示器系统报警ALM911,显示页面不能正常转换。
分析及处理过程:FANUC 0系列系统出现ALM911报警的原因是系统RAM出现奇偶校验错误,这一报警多发生于系统电池失效或不正确的更换电池之后,但偶尔也有因电池的安装不良,外部干扰,电池单元连线的碰壳、连接的脱落等偶然因数影响RAM数据。
在本例中,由于机床故障前曾经对机床其他电器进行过维修,估计偶然因数影响系统内部RAM数据出错的可能性较大。
同时按住系统操作面板的“DELETE”与“RESET”键,接通系统电源,对系统RAM进行初始化处理后,重新输入参数与程序,机床恢复正常。
例80.0TD系统ALM930报警的维修
故障现象:ALM 930为系统存储器ROM报警。某配套FANUC 0TD的数控车床(二手设备),系统电源接通后,显示器显示ALM930,系统CPU报警灯L1、L2亮,显示页面不能转换。
分析及处理过程:由于本机床为二手旧设备,机床在原使用单位故障后,已经闲置多时,并经过多次维修与转手。根据机床其他部位情况检查,零、部件缺损较多,系统中电源单元的熔断器等部件都已经遗失,电池单元电池已经被取走,因此,估计系统内部元器件亦有缺损。
考虑到系统报警ALM930与系统存储器卡有关,维修时对存储器板进行了检查,发现系统内部控制程序ROM已经全部被取走。根据系统的主板与存储器板的型号,重新配置系统ROM后,系统显示恢复正常。
例81.0TD系统ALM998报警的维修
故障现象:某配套FANUCOTD的数控车床(二手设备),系统电源接通后,显示器显示ALM998,系统CPU报警灯L1、L2亮,显示页面不能转换。
分析及处理过程:系统报警ALM998为系统ROM奇偶校验错误报警,该报警可以提示ROM的出错部位。
在本例中,报警的提示为:ROM NO:OBl,表示系统ROM OBl奇偶校验错误。考虑到本机床为二手旧设备,机床已经闲置多时,并经过多次转手,估计系统内部元器件有缺损。维修时对存储器板进行了检查,发现系统内部ROM已经被取走。
重新配置系统ROM OBl后,系统显示恢复正常。
SIEMENS系统软件出错故障维修4例
例82.810无显示、面板指示灯同时亮的故障维修
故障现象:某配套SIEMENS 810M的加工中心,系统电源接通后,显示器无显示,面板上的“报警”、“未到位”、“进给保持”、“循环运行”指示灯同时亮。
分析及处理过程: 810M系统面板上的“报警”、“未到位”、“进给保持”、“循环运行”指示灯同时亮,代表系统自检出错,系统无法正常启动。其原因可能是系统CPU板或系统软件出错。
为了判别故障原因,可以对系统进行初始化处理。按住系统面板上的诊断键(有“眼睛”标记的键),接通电源起动系统;在系统起动时,面板上方的4个指示灯闪烁;然后系统显示初始化页面;结束系统初始化后,机床恢复正常。
例83.880M无显示、面板错误指示灯亮的故障维修
故障现象:某配套SIEMENS 880M的加工中心,系统工作时,显示器无显示,面板上的“?”指示灯亮;关机后再次起动,系统无显示,面板上的“?”指示灯亮。
分析及处理过程:880M系统面板上的“?”指示灯亮,表明系统存在报警,但检查系统硬件无故障。从故障现象分析,原因应属于软件出错,但由于系统无显示,无法判别故障原因。此类故障的解决一般可以通过对系统进行初始化处理排除。
根据880使用说明书,对系统进行初始化处理,经系统初始化后,机床恢复正常。
例84.880M无显示、面板指示灯亮循环跳动的故障维修
故障现象:某配套SIEMENS 880M的加工中心,开机后面板上的“报警”、“未到位”、“进给保持”、“循环运行”指示灯循环跳动,显示器无显示。
分析及处理过程:SIEMENS 880M的加工中心,开机后面板上的“报警”、“未到位”、“进给保持”、“循环运行”指示灯循环跳动,代表系统自检出错,系统无法正常启动,其原因可能是系统CPU板或系统软件出错。此类故障的解决一般可以通过对系统进行初始化处理排除。
在本机床上,通过对系统进行初始化处理,并格式化用户存储器(USER MEMORYCLEAR)后,机床恢复正常。
例85.  PRIMO-S显示乱码的故障维修
故障现象:配套SIEMENS PRIMO-S的数控滚齿机,开机后系统显示(数码管)混乱,机床无法正常开机。
分析与处理过程:SIEMENS PRIMO-S的数控系统是SIEMENS公司早期生产的经济型系统,系统结构非常简单,可以控制3轴,系统CPU为Intel 8085。
检查系统硬件无故障,根据故障现象分析,原因应届于软件出错。根据SIMENS PRIMO-S说明书,按住M键,同时接通数控系统电源,系统恢复正常显示,检查发现系统内部参数混乱。重新输入参数后,系统恢复正常。
维修体会与维修要点:
1)在FANUC系统中,系统无显示的软件方面原因,一般以存储器出错居多;此类故障,通过按住系统操作面板的“DELETE”与“RESET”键,同时接通系统电源的初始化操作,对系统的参数、用户程序存储器进行总清后,系统显示可以恢复正常。
但是,由于存储器的初始化,将使系统的参数、加工程序等内容全部清除。因此,在机床正常加工时,必须事先做好加工程序、参数等RAM数据的记录工作,便于维修时的机床恢复。
2)在SIEMENS 810系统中,情况与FANUC系统类似,当软件出错时,也需要进行初始化操作,但可以保留RAM数据。为了防止在初始化操作过程中,对系统的参数、用户程序存储器可能进行的总清,初始化操作应按照以下步骤进行:
①按住系统面板上的诊断键(有“眼睛”标记的键),同时接通系统电源,系统显示初始化页面。
②按下系统功能键“INITIAL  CLEAR”,选择初始化操作。
③系统显示初始化内容选择页面。注意:这时切不要选择其中的任何一项内容!否则,对应的选择内容将被清除!
④按下系统功能键“SET UP END PW”,进行系统初始化操作。
⑤系统在完成初始化操作后,恢复正常工作状态。
4.3.2  系统硬件故障维修10例
1.FANUC系统硬件故障维修4例
例86.7T系统只能输入少量程序段的故障维修
故障现象:一台采用FANUC 7T系统的数控立车,在输入较短的程序,如10个程序段时,系统能正常工作;但输入的程序大于30个程序段时,系统则出现T08000001报警。
分析及处理过程:FS7系统的T08000001报警,为系统存储器的奇偶出错报警。由于它出现在输入加工程序时发生,所以初步判定故障原因在MEM板(即01GN715号板)上。
FANUC 7系统的RAM由17片HM43152P芯片组成,通过对它们进行诊断,发现第一组和第二组的诊断数据在第10位上出现错误,说明第10位RAM芯片故障(该芯片位于MEM板的A36位置上)。更换后,故障排除,机床恢复正常。
例87.7T系统部分键不能输入的故障维修
故障现象:一台采用FANUC 7T系统的数控车床,在输入加工程序时发现一旦输入FXXXX时,系统就显示输入无效。
分析及处理过程:FANUC 7CT数控系统的MDI/DPL面板由键盘驱动电路、显示器及显示译码电路等部分组成。所有键盘上的按键均通过74LS07驱动器接到地址总线上,其中F、S、T、M、Q、M这6个字母键用同一芯片。
进一步检查发现按这6个键中任一键,都无输入显示,对该芯片外加+5V电源进行逻辑关系测试,结果发现该芯片损坏;更换芯片,故障排除。
例88.10T主板出现报警“B”的故障维修
故障现象:一台车床,配置FANUC 10T系统,CRT无显示,主板上报警指示“B”统  “WATCHDOG”灯亮。
分析及处理过程:经检查,并通过互换处理确认,本机床的故障原因是主板存在故障。经更换主板(A16B-1010-0041),并对系统进行初始化处理,重新输入NC参数、PC参数后,机床即恢复正常工作。
例89.6M系统ALM 086报警的维修
故障现象:某采用FANUC 6M系统的卧式加工中心,当系统与计算机通过RS232口通信时,发生ALM 086号报警(传送异常或I/O设备异常)、ALM085报警(读入数据的位数不对或波特率不对),以及传送的程序发生程序段丢失现象,且无规律性。
分析及处理过程:根据085、086号报警信息,首先检查了计算机和数控设备的通信配置,但未发现问题。然后检查了计算机和数控设备的输入、输出接口,发现接口亦正常,从而排除了设备故障的可能:检查QHCAM-APT通信软件,它在其他机床上工作正常,因此也不应存在问题。由此初步认为故障应在连接电缆上。
通过检查通信电缆,发现电缆存在短路现象,打开RS232通信插头,检查发现插头连接不良;重新焊好后,故障消除。
2.SIEMENS系统硬件故障维修6例
例90.PRIMO-S系统CPU故障维修
故障现象:配套SIEMENS PRIMO-S的数控滚齿机,开机后系统无显示(数码管),机床无法正常开机。
分析与处理过程:经检查,系统的电源输入正常,由于系统无任何显示,无法进行CNC检查。
由于系统结构简单,打开系统后检测,发现系统CPU没有正常工作。考虑到系统简单,且CPU为通用型号,直接拆除CPU,而且为了方便今后维修,对CPU安装了插座。更换CPU后,数码管显示恢复正常,重新输入参数后,系统恢复正常。
例91.PRIMO-S系统电池故障维修
故障现象:配套SIEMENS PRIMO-S的数控滚齿机,开机后系统显示(数码管)混乱,机床无法正常开机。
分析与处理过程:根据SIEMENS PRIMO-S说明书,按住M键,同时接通数控系统电源,发现系统参数混乱;重新输入参数后,系统进行正常显示,机床恢复正常工作。
但在本例中经关机后,故障又重新出现,由此判断故障原因是系统的RAM无法记忆,测量系统电池发现只有0.5V左右,已经完全失效。
重新更换电池后,系统恢复正常。
例92.PRIMO-S系统RAM故障维修
故障现象:配套SIEMENS PRIMO-S的数控滚齿机,开机后系统显示(数码管)混乱,机床无法正常开机。
分析与处理过程:根据SIEMENS PRIMO-S说明书,按住M键,同时接通数控系统电源,发现系统参数混乱。重新输入参数时,发现面板输入的参数无法进入CNC记忆,系统参数无法恢复。
由于系统的电池已经更换,并经再次测量,系统的电池正常,由此初步判定故障原因在系统存储器上。打开系统、直接拆除系统存储器,并安装了插座。更换存储器后,数码管显示恢复正常;重新输入参数后,系统恢复正常。
例93. 8M系统CPU模块I/C、S报警灯亮的故障维修
故障现象:配套SIEMENS 8M的进口加工中心,开机后系统无显示,机床无法正常开机。
分析与处理过程:检查系统各控制模块的状态指示灯,发现NC-CPU模块(MSl00)上的I/C与S报警灯亮,操作面板上的“FAULT”指示灯亮,表明系统硬件故障。
IEMENS 8M系统NC-CPU模块(MSl00)上的I/C与S报警灯亮,通常与系统的位置测量模块(MS250)有关。维修时,通过互换法确认了以上判断。
取下该模块检查发现,其中的集成电路D186(74LS245)不良,更换同型号的集成电路后,系统恢复正常工作。
例94.802D系统PROFIBUS连接出错的故障维修
故障现象:配套SIEMENS 802D系统的数控铣床,开机时出现报警:ALM380500、400015、400000、025201、026102、025202:驱动器显示报警号ALM599。
分析与处理过程:根据系统诊断说明书,检查以上报警的内容如下:
ALM380500:PROFIBUS DP驱动器连接出错;
ALM400015:PROFIBUS DP I/O连接出错;
ALM400000:PLC停止;
ALM025201:驱动器1出错;
ALM025202:驱动器1出错,通信无法进行;
ALM026102:驱动器不能更新;
伺服驱动器ALM599:802D与驱动器之间的循环数据转换中断。
鉴于本机床的系统报警众多,维修时必须分清主次,否则维修工作将难以开展。根据以上报警内容与发生故障时的现象观察,首先进行了如下分析:
①开机时,伺服驱动器可以显示“RUN”,表明伺服驱动系统可以通过自诊断,驱动器的硬件应无故障。
②系统初始化完成后,驱动器“使能”信号尚未输出,系统就出现报警;并且,驱动器亦随之报警。
根据以上两点,可以暂时排除伺服驱动器的原因,而且由于伺服驱动的使能信号尚未加入,从而排除了由于电动机励磁产生的干扰,由此判定故障是由系统引起的。
③系统报警ALM400015(PROFIBUS DP I/O连接出错)与ALM400000(PLC停止)分析,ALM400015(PROFIBUS DP I/O连接出错)属于硬件故障报警,如果系统的I/O单元工作正常,即使是ALM400000(PLC停止),一般也不会引起系统产生硬件报警。
综合以上分析,报警的检查应重点针对I/O单元(PP72/48)进行。
经检查,该机床的I/O单元(PP72/48)指示灯“POWER”不亮,表明I/O单元无DC24V。测量外部供电DC24V正常,I/O单元内部全部熔断器都正常,由此初步判定故障原因在DC24V的输入回路或外部DC24V与I/O单元的连接上。
进一步检查I/O单元与外部24V的连接,发现I/O单元电源连接端子的接触不良,重新连接后,I/O单元的“POWER”、“READY'’指示灯亮,系统报警消失,机床恢复正常工作。
例95.802D系统I/O模块出错的故障维修
故障现象:配套SIEMENS 802D系统的数控铣床,开机时出现报警:ALM380500、400015、400000、025201、026102、025202,驱动器显示报警号ALM599。
分析与处理过程:同上例,经检查,该机床I/O单元(PP72/48)指示灯“POWER”不亮,表明I/O单元无DC24V。测量外部供电DC24V正常,I/O单元内部全部熔断器都正常,由此初步判定故障原因在DC24V的输入回路或外部DC24V与I/O单元的连接上。
检查I/O单元与外部24V的连接,发现I/O单元线路板上的电源连接端子上有DC24V,但在经过了熔断器F7后,24V电压消失。因单独测量熔断器F7正常,由此判定故障原因是熔断器F7接触不良引起的;进一步检查发现,线路板上的F7虚焊,重新焊接后,I/O单元的“POWER”、“READY”指示灯亮,系统报警消失,机床恢复正常工作。
4.3.3  系统外部干扰引起的故障维修10例
1.FANUC系统外部干扰引起的故障维修1例
例96.1lM系统主板报警“F”的故障维修
故障现象:一台配套FANUC 11M数控系统的加工中心机床,在正常加工过程中,CRT突然无显示,主控制板上产生“F”报警。
分析及处理过程:从系统的CRT无显示现象分析,可以检查CRT单元本身,CRT单元的连接,CRT单元的电源电压等部分。但经检查,以上部件以及CRT控制板等均未发现问题,可以初步判定系统CRT单元正常。
根据系统主板上提示的“F”报警分析,故障可能的原因有连接单元的连接不良、连接单元故障、主控制板故障、I/O板故障等。
但是,经认真检查,上述原因在本机床上都不存在。排除以上原因后,再次对系统进行了详细的检查,最后发现它是由于系统的外部电源+5V连接不良造成的故障。重新连接后,机床恢复正常。
2.SIEMENS系统外部干扰引起的故障维修7例
例97~例100.3M系统电源不良引起死机的故障维修
例97.故障现象:某配套SIEMENS 3M的立式加工中心,在使用过程中经常无规律地出现“死机”、系统无法正常起动等故障。机床故障后,进行重新开机,有时即可以正常起动,有时需要等待较长的时间才能起动机床;机床在正常起动后,又可以恢复正常工作。
分析及处理过程:由于该机床只要在正常起动后,即可以正常工作;且正常工作的时间不定,有时可以连续进行数天,甚至数周的正常加工;有时却只能工作数小时,甚至几十分钟,故障随机性大,无任何规律可寻,此类故障属于比较典型的“软故障”。
鉴于机床在正常工作期间,所有的动作、加工精度都满足要求,而且有时可以连续工作较长时间,因此,可以初步判断数控系统本身的组成模块、软件、硬件均无损坏,发生故障的原因主要来自系统外部的电磁干扰或外部电源干扰等。
一般来说,数控系统、机床、车间的接地系统的不良;系统的电缆屏蔽连接的不正确;电缆的布置、安装的不合理;系统各模块的安装、连接、固定的不可靠等因数是产生“软故障”的主要原因。维修“软故障”时,应主要针对以上各方面进行必要的检查与诊断。在排除了以上基础工作缺陷造成“软故障”的原因后,维修时应重点针对系统的电源输入回路与外部电源进行。
根据以上分析,维修时首先对数控系统、机床、车间的接地系统进行了认真的检查,纠正了部分接地不良点;对系统的电缆屏蔽连接,电缆的布置、安装进行了整理、归类;对系统各模块的安装、连接进行了重新检查与固定等基础性的处理。
经过以上处理后,机床在当时经多次试验,均可以正常起动。但由于该机床的故障随机性大,产生故障的真正原因并未得到确认,维修时的试验并不能完全代表故障已经被彻底解决,有待于作长时间的运行试验加以验证。
实际机床在运行了较长时间后,经操作者反映,故障的发生频率较原来有所降低,但故障现象仍然存在。
根据以上结论,可以基本确定引起机床故障的原因在输入电源部分。对照机床电气原理图检查,系统的直流24V输入使用的是普通的二极管桥式整流电路供电,这样的供电方式在电网干扰较严重的场合,通常难以满足系统对电源的要求。最后,采用了标准的稳压电源取代了系统中的二极管桥式整流电路,机床故障被排除。
例98.故障现象:某配套SIEMENS 3M的加工中心,在使用过程中经常无规律地出现“死机”、系统无法正常起动等故障。机床故障后,进行重新开机,又可以恢复正常工作。
分析及处理过程:机床故障现象与分析过程同上例。可以初步判断数控系统本身的组成模块、软件及硬件均无损坏,发生故障的原因主要来自系统外部的电磁干扰或外部电源干扰等。
在对机床进行了上例同样的基础性检查与处理后,故障现象有所好转但未能完全消除。
对照机床电气原理图检查发现,系统的直流24V输入使用的是三相全波二极管桥式整流电路加大容量滤波电容的供电方式,在电压输出正确的情况下,可以满足系统的要求。进一步检查发现,该机床的DC24V输入电压在正常工作时为DC29V左右,接近了系统允许的输入极限值(系统允许输入极限为DC20-30V),在这种情况下,电源的少量波动就可能导致电源电压的超差。由于该机床电气设计时,24V电源进线变压器采用的是多抽头可调式变压器,可以进行输入电压的调整。维修时对其输出端进行了调换,由3-ACl7V输出换到3-ACl4V,使DC24V电压为24V左右,则“死机”现象消除,机床故障被排除。
例99.故障现象:某配套SIEMENS 3M的加工中心,在使用过程中经常无规律地出现“死机”、系统无法正常起动等故障。机床故障后,进行重新开机,又可以恢复正常工作。
分析及处理过程:机床故障现象与分析过程同前例。可以初步判断数控系统本身的组成模块、软件及硬件均无损坏,发生故障的原因主要来自系统外部的电磁干扰或外部电源干扰等。
经过对系统的电源检查发现,该机床的直流DC24V输入电压在正常范围,但经示波器测量发现输出波形中的交流脉动较大,因此初步判断电源的波动可能是导致系统“死机”的原因。进一步检查发现,该机床系统的DC24V电源滤波电容器(10000μF/63V)已经失效:经更换电容器后,“死机”现象消除,机床故障被排除。
例100.故障现象:某配套SIEMENS 3M的加工中心,在使用过程中经常无规律地出现“死机”、系统无法正常起动等故障。机床故障后,进行重新开机,又可以恢复正常工作。
分析及处理过程:机床故障现象与分析过程同前例。可以初步判断数控系统本身的组成模块、软件及硬件均无损坏,发生故障的原因主要来自系统外部的电磁干扰或外部电源干扰等。
考虑到该机床为德国进口设备,在数控系统、机床、车间的接地系统,电缆屏蔽连接,电缆的布置、安装,系统各模块的安装、连接等基础性工作方面存在问题的可能性较小。
鉴于当时机床的安装环境条件较差,厂房内大型设备较多,电源的干扰与波动及电磁干扰可能是引起系统工作不正常的主要原因。为此,维修时对系统的电源进线增加了干扰滤波环节;在采取以上措施后,“死机”现象消除,机床长时间工作正常。
例101~例102.810M出现PLC停止的故障维修
例101.故障现象:某配套SIEMENS 810M的立式加工中心,在使用过程中经常无规律地出现系统报警“3-PLC停止”、系统无法正常起动等故障。机床故障后,进行重新开机,又可以恢复正常工作,有时需要开、关机多次。
分析及处理过程:810M系统发生“PLC停止”报警的原因是机床PLC没有准备好,使得PLC的工作循环中断。在条件许可时,使用SIEMENS PLC编程器(如:PG740等)可以通过调用PLC编程器的“中断堆栈”(OUTPUT ISTACK)功能,来进行故障的分析、诊断、关于“中断堆栈”(OUTPUT ISTACK)的检查方法,可参见SIEMENS手册中有关PLC故障维修部分的内容。
鉴于当时的维修现场无SIEMENS PLC编程器,且考虑到机床只要在正常起动后,即可以正常工作,因此初步判断该机床数控系统本身的组成模块、软件及硬件均无损坏,发生故障的原因主要来自系统外部的电磁干扰或外部电源干扰等。
根据上例同样的分析,在基础性维修检查时发现数控系统的接地系统连接错误,系统的主接地线在机床出厂时未正确连接,它是通过DC24V的0V线接入电柜内的接地铜排,形成了接地环流,影响了系统的正常工作。在纠正了接地线后,机床恢复正常工作。
例102.故障现象:某配套SIEMENS 810M的立式加工中心,在使用过程中经常无规律地出现系统报警“3-PLC停止”、系统无法正常起动等故障。机床故障后,进行重新开机,又可以恢复正常工作,有时需要开、关机多次。
分析及处理过程:故障分析过程同上例,故障属于“软故障”,发生故障的原因主要来自系统外部的电磁干扰或外部电源干扰等。
经过对系统的电源检查发现,该机床的直流DC24V输入电压虽然在正常范围,但经示波器测量发现输出波形中的交流脉动较大,因此初步判断电源的波动可能是导致系统“死机”的原因。维修采用了标准的稳压电源取代了系统中的二极管桥式整流电路,机床故障被排除。
例103.802D干扰引起ALM380500报警的维修
故障现象:配套SIEMENS 802D系统的数控铣床,开机时出现报警:ALM380500,驱动器显示报警号ALM504。
分析与处理过程:驱动器ALM504报警的含义是:编码器的电压太低,编码器反馈监控失效。
经检查,开机时伺服驱动器可以显示“RUN”,  表明伺服驱动系统可以通过自诊断,驱动器的硬件应无故障。经观察发现,每次报警都是在伺服驱动系统“使能”信号加入的瞬间出现,由此可以初步判定,报警是由于伺服电动机加入电枢电压瞬间的干扰引起的。
重新连接伺服驱动的电动机编码器反馈线,进行正确的接地连接后,故障清除,机床恢复正常。
3. KND系统外部干扰引起的故障维修2例
例104.100M电源干扰引起的故障维修
故障现象:某配套国产KNDl00M的数控镗床,在使用过程中经常无规律地出现系统报警“WATCH DOG”、系统无法正常起动等故障。机床故障后,只要进行一次重新开机,一般可以恢复正常工作;但有时需要开、关机多次或对系统的连接插头进行几次插、拔操作,系统报警才能消除。
分析及处理过程:KNDl00M是国产经济型数控系统之一,它具有4轴控制、3轴联动功能,系统可以带交流伺服驱动器,其硬件可靠性较高;软件功能较一般的经济型系统强,因此在国产经济型、普及型机床上有一定的使用量。系统报警“WATCH DOG”是该系统较容易产生的报警之一,它属于与上述例相类似的系统“软故障”。
与其他系统一样,KNDl00M发生“软故障”的原因也主要来自系统外部的电磁干扰或外部电源干扰等。数控系统、机床、车间的接地系统的不良,系统的电缆屏蔽连接的不正确,电缆的布置、安装的不合理,系统各模块的安装、连接、固定的不可靠等是产生这一故障的主要原因。在排除了以上基础工作缺陷造成“软故障”的原因后,维修应重点针对系统的电源单元进行。由于KND系统内部所有集成电路的DC5V/24V等的供电,均来自系统附加的外部电源单元,因此在KNDl00系列系统中,电源单元的性能显得尤其重要。
本机床维修时,经过检查确认:数控系统、机床、车间的接地系统,系统的电缆屏蔽连接,电缆的布置、安装,系统各模块的安装、连接、固定均符合要求,排除了以上基础工作缺陷造成“软故障”的原因。因此,初步判断电源的波动可能是导致系统“死机”的原因。
进一步检查发现电源模块的输出电压DC5V/24V均正确,但限于现场的条件,无法对电源模块进行进一步的深入检查,维修时直接采用了备用电源模块更换的方法。通过更换新的电源模块后,经长时间的运行证明,系统报警“WATCH DOG”从此不再出现,机床故障被排除。
例105.100M电缆过长引起的故障维修
故障现象:某配套国产KNDl00M的数控落地镗床(数控化改造机床),在使用过程中经常无规律地出现系统报警“WATCH DOG”、系统无法正常起动等故障。机床故障后,只要进行一次重新开机,一般可以恢复正常工作;但有时需要开、关机多次或对系统的连接插头进行几次插、拔操作,系统报警才能消除。
故障分析过程同上例,经过检查确认:数控系统、机床、车间的接地系统,系统的电缆屏蔽连接,电缆的布置、安装,系统各模块的安装、连接、固定均符合要求,排除了以上基础工作缺陷造成“软故障”的原因。
进一步检查发现:在机床正常工作时,系统电源模块的输出电压DC5V电压值为4.9V左右,其值偏低,它可能是导致系统工作不正常的主要原因。维修时对系统电源模块的输出电压进行了调整,考虑到该机床的各类连接电缆均较长(长度在20M左右),为了保证编码器侧的DC5V达到规定的电压值,实际调整电源模块的输出DC5V电压为5.1V左右。调整后经长时间的运行证明,系统报警“WATCH DOG”不再出现,机床故障被排除。
维修体会与维修要点:
数控机床在使用过程中经常无规律地出现“死机”、系统无法正常起动等故障,若重新开机,又可以恢复正常工作;而数控系统本身的组成模块、软件及硬件均无损坏;在正常工作期间,机床所有的动作、加工精度都满足要求。此类故障由于随机性大,一般无任何规律可寻,通常被称为系统“软故障”。
由于故障的随机性与偶发性,要根据故障现象直接判断引起“软故障”的真正原因往往比较困难:在有些场合,甚至到了机床故障完全排除、机床恢复正常工作后都未能真正确认引起“软故障”的根本原因。因此,“软故障”的维修是数控机床维修过程中的一大难题。
数控机床发生“软故障”的原因很多,归纳起来主要有以下几个方面:
1)系统软件的不成熟、不可靠(多见于国产系统或进口的开发、试用期系统)。
2)系统硬件元器件的质量不稳定或线路设计不成熟、可靠性差(多见于国产系统)。
3)机床电气控制线路的设计不合理,接地系统、屏蔽系统的设计、安装不规范,电气线路安装、施工不规范(多见于国产机床)。
4)系统的外部环境较差,不能满足数控机床对环境的要求。
5)来自系统外部电源的干扰,等等。
以上原因中的1、2、3点,在进口机床或进口系统上,一般都不存在此类问题,但在国产系统、国产机床上却是比较普遍的问题,它也是影响国产数控系统、数控机床可靠性的原因之一。特别是1、2两点,只能通过更换系统才能彻底解决问题。
对于3、4、5点,通常通过认真、仔细的维修可以得到解决。因此,当发生数控机床“软故障”时,一般来说,可以先从以下几个方面进行基础性检查:
①检查数控系统、机床、车间的接地系统。数控机床的接地系统必须为单点接地系统:车间、机床、系统的接地必须可靠,接地线线径必须达到规定的要求。
②系统电缆屏蔽的连接必须正确,屏蔽地的连接必须符合要求。
③电缆的布置、安装必须合理。
④系统各模块的安装、连接、固定必须可靠,等等。
在排除了以上基础工作缺陷造成“软故障”的原因后,维修时应重点针对系统的电源输入回路与外部电源进行。通常的检查内容有:
①电源电压必须在系统要求的范围内。
②当系统使用直流电源时(特别是对于SIEMENS系统),直流电源的电压值、纹波系数等必须满足系统的要求。
③必须消除、减小外部因数对系统电源的干扰与冲击等方面的影响,在干扰无法避免时,必须通过采取必要的措施,尽可能予以减小。
4.3.4  系统参数设定、调整错误故障维修3例
例106.FANUC l0T系统RAM测试错误的故障维修
故障现象:一台日本进口数控车床,配套FANUC 10TE系统,开机后CRT上出现以下显示:
FS10TF  1399B
ROM     TSET   END
RAM     TEST
此后,不再进行其他页面的显示。
分析及处理过程:上述显示表示,系统开机时的RAM测试未通过。对此类故障,一般情况下,是由于系统PC、NC参数出错或RAM故障引起的。
经了解本机床在发生故障前,曾经更换了系统的电池,为此,可以认为故障是由于更换电池引起的。进一步检查发现,该机床的电池存在接触不良,从而造成了参数丢失,重新安装电池,输入参数后,机床恢复正常。
例107.SIEMENS 810M系统FB62无法运行的故障维修
故障现象:某配套SIEMENS 810M的立式加工中心,在PLC程序调试时,发现PLC功能模块FB62无法运行。
分析与处理过程:SIEMENS 810M系统的PLC功能模块FB62的作用是进行PLC与CNC之间的数据交换与传送,该功能通常用于机床制造厂家,以实现特殊控制动作。通过本功能可以将PLC数据直接写入CNC的R参数中,同样PLC程序亦可以直接读取CNC的R参数。
在SIEMENS 810M系统中,  PLC数据与CNC的数据传送为选择功能,它需要通过指定的参数予以生效。该参数为NC-MD5015bit0,当NC-MD5015bit0=l时,功能允许。在本机床上,通过设定以上参数后,PLC与CNC间的数据传送正常。
例108.SIEMENS 3TT出现报警ALM222的故障维修
故障现象:一台采用SIEMENS 3TT的数控铣床,在开机回参考点时,出现报警ALM222“CONTROL LOOPNOT READY”报警。
分析与处理过程:该机床伺服驱动采用的是西门子6SC610交流伺服驱动系统,检查伺服驱动系统,发现Z轴的控制板(N1)上V11和GO板上的Vl灯亮。
根据以上故障现象,由于机床原来可以正常工作,可以排除伺服电动机与功率板匹配问题;因此可以判定故障可能的原因有:机械部件运动阻力过大或伺服电动机不良。通过手动旋转丝杠,检查机械传动系统,未发现传动系统异常:测量伺服电动机各相绕组以及连接也未发现问题。
仔细检查机床电气控制系统设计发现,该机床为了防止运动过程干涉,Z轴运动时X轴必须在干涉区域外,这时X轴应该压上“非干涉区”开关,“非干涉”指示灯亮。若开机时“非干涉区”指示灯不亮,回参考点,首先是X轴正向运动,直到压倒“非干涉区”开关后停止运动,Z轴开始回参考点。
而在故障时,Z回参考点时,X轴的“非干涉区”指示灯不亮,X轴开始正向运动,但到达非干涉区后,“非干涉区”指示灯仍然不亮,最后系统产生222报警,轴运动停止。检查“非干涉区”检测开关和正向限位开关,发现这两个开关的撞块都已移动,X轴正向运动过程中,两个开关都不能正常动作,最后X轴撞到了机械限位,产生了伺服电动机过载报警,并引起系统产生222报警。
根据机床的要求,经调整两个撞块的位置后,机床恢复正常。
4.3.5  其他系统故障诊断与维修7例
例109.三菱系统故障诊断及M3A无显示的维修
故障现象:一台使用M3A控制器的数控机床,较长时间未使用,通电后CRT无显示。
分析与处理过程:该机床配套的控制系统为日本三菱公司的数控系统,该公司的系统在数控机床上应用亦较多,常见的系统有M3/L3系列、M520系列等规格。为了供同类产品维修参考,现将系统的有关情况简介如下:
(1)三菱数控系统简介  MELDASM3/L3系统是日本三菱公司20世纪80年代中期开发,适用于数控铣床、加工中心(3M)与数控车床(3L)控制的全功能型数控系统产品。该系列系统硬件采用32位多CPU控制,NC与PLC、伺服驱动、主轴驱动间使用总线连接,系统可靠性高,体积较小。软件上采用了前馈控制、矢量插补、BASIC语言编程等功能,以适应高速、高精度加工要求与用户的特殊需要。MELDAS M3/L3系统通常与该公司生产的MR-S10系列全数字伺服驱动器配套使用,组成完整的机床数控系统。它在日本进口、台湾地区生产的数控机床上使用较多。
在日本三菱公司数控系统产品中,除M3/L3系列以外,常用的还有20世纪90年代中期开发的MELDAS 50系列,与本世纪初开发的MELDAS 60系列等产品。
其中,MELDAS50系列中,根据不同用途又分为钻床控制用50D、铣床/加工中心控制用50M、车床控制用50L、磨床控制用50G等多个产品规格。MELDAS 50/520系列仍然采用32位CPU与32位RISC处理器,可控制4轴+2主轴;伺服、I/O装置、CPU间采用了高速串行总线连接方式,简化了系统的连接;系统通过采用高速、大规模集成电路与高速DSP、TPM等智能组件,在提高系统性能的同时,大大减小了系统的体积。在软件方面,MELDAS50系列增加了平滑高增益控制(SHG控制)、高速同步攻螺纹、高速主轴定位等功能,减小了加减速的冲击、缩短了定位时间,使系统可以满足高速、高精度加工的需要。
MELDAS 60系列控制系统为三菱最新开发的数控系列产品,该产品采用了64位CPU、64位RISC控制器与超大规模集成电路,部分NC指令的执行时间仅为M50系列产品的1/8,PLC的指令执行时间为M50系列产品的1/5,整体性能比M50有了大幅度的提升。
MELDAS 60系列产品可分为M64/M65/M66等不同的规格,最大控制轴数为6轴+2主轴,可6轴联动。伺服、主轴、I/O装置间采用RS422总线连接,当需要时还可实现最多4台CNC间的数据通信,以适应柔性生产线的控制要求。
在当前数控机床维修过程中,遇到较多的是M3/L3及M50系列产品中的M520,现将与维修有关的主要情况简介如下。
(2)MELDAS M3/L3系统  MELDAS M3/L3系列CNC,在结构上主要由以下模块组成:
1)电源模块PDl9AVR:它负责提供系统控制电路所需的各种直流控制电压。
2)手轮接口模块MC301:它用于连接手轮,系统最多可以连接1-3个手轮。
3)CPU模块MCl61:它由系统主CPU与伺服接口信号处理器(DSP)等组成,是CNC的主控模块;根据系统需要,MCl61模块上还可以增加存储器(RAM)子模块MC852、MC853。
4)系统存储器模块MC433:MC433上安装有系统控制程序与机床控制程序(子模块MC841上)。
5)输入/输出模块MC713:用于系统输入/输出信号的处理。
6)显示控制模块MC727:它用于系统CRT的控制。
此外,还有MDI/CRT单元、MDI/CRT接口模块、机架等基本组成单元。
M3/L3数控装置故障通常有:NC电源不能正常接通;NC未准备好,即:不能建立“READY”状态;键盘不能操作;键盘灯不亮;CRT显示故障以及NC模块中的各种指示灯报警等,其可能的原因如下所述。
1)NC电源不能正常接通。NC电源不能正常接通的原因,一般有如下几种:
①NC电源开关处于关闭状态。
②外部交流电源200V没有输入。
③开关电源模块PDl9 AVR有故障;如:PDl9上的熔断器熔断。
④电缆连接不良。
2)NC未准备好。NC未准备好,表示系统的软件或硬件有故障存在。其可能的原因有:
①在CRT上有报警显示。
②未输入机床参数或机床参数不正确。
③MCl61模块设定不正确。
④MCl61模块存在故障。
⑤NC的“急停”信号输入,使NC处于急停状态。
3)MDI键盘不能操作。键盘不能操作的原因有:
①键盘与NC连接的电缆不良。
②系统内部发生“WATCH DOG”报警。
③MC433模块上的ROM存在故障。
④MC433模块存在故障。
⑤MCl61或MC713模块存在故障。
⑥MC201、202、211或MC213模块存在故障。
4)MDI键盘上的指示灯不亮。
①系统准备好“READY”指示灯不亮。原因除了指示灯本身不良或连接电缆故障之外还可能是MC713或MCl61模块故障,或是MC201、202、211或213模块故障。
②所有灯都不亮。故障原因可能是:+5V,+12V电源故障;指示灯的IC驱动电路故障;MC713或MCl61模块故障:MC201或MC211模块故障等。
③部分指示灯不亮。原因除了指示灯本身不良或连接电缆故障之外,还可能是系统的信号传输波特率设定不正确或MC201、MC211模块故障。
5)CRT显示故障。CRT上无图形显示时,除电源、连接电缆、CRT本身故障等因素外,最大可能的原因是MC713或MC211模块上的设定不正确,或是MC713或MC211模块故障。
CRT上图形显示不稳定,可能的原因是CRT上的CNB31、CNB32或CCN81电缆连接不良;MC713、MC211模块或CRT故障。
为了维修的需要,M3/L3各模块上还设有部分状态指示灯,各模块的状态指示灯及含义如下。
1)CPU模块MCl61。MELDAS M3/L3系列CNC的CPU模块MCl61上有7个状态指示灯,其含义如下:
①LEDl~LED3指示灯的不同组合:
a)LEDl和LED2同时亮。可能的原因有:一是系统奇偶校验出错。此时需要重新输入CPU模块上的RAM数据;如果通过RAM初始化仍然不能排除故障,则需更换CPU模块。二是“写”监视出错。可能是系统软件或CPU模块出错,需更换软件或CPU模块。
b)LEDl和LED3同时亮:表示系统总线出错。
c)LEDl、LED2、LED3同时亮:表示系统参数或系统出错。
d)LEDl灯亮:表示系统机床参数或加工程序及参数不正确。
②WDOG指示灯亮:表示CPU模块出现WATCH DOG报警,其可能的原因有:
a)CPU模块设定不正确。
b)参数丢失。
c)存储器电池故障。
d)CPU模块(MCl61)或存储器模块(MC433)故障。
③D.WD指示灯亮:表示CPU模块检测到DSP总线WATCH DOG报警,应检查CAMll连接器及电缆的连接,或更换CPU模块(MCl61)。
④D.AL指示灯亮:表示CPU模块检测到DSP报警,应检查CAMll连接器及电缆的连接,或更换CPU模块(MCl61)。
⑤MPE指示灯亮:表示存储器奇偶校验出错。可能的原因有:电池故障;电池电压不足:RAM故障;MEM故障;RAM区数据出错。
2)输入/输出模块MC713。该模块上有一个RUN指示灯,在正常情况下,指示灯闪烁,它表明系统与模块间的数据传送在进行中,系统工作正常。当指示灯停止闪烁时,表示系统与输入/输出模块的数据传送不能正常进行,一般来说,需要更换MC713模块。
3)手轮接口模块MC301。在手轮接口模块MC301上有一个绿色指示灯(LEDG),在附加MC303模块时,该模块上也有一个绿色的指示灯(LEDl),这两个指示灯不亮,表示系统软件不能正常运行。如果模块安装正确,但指示灯不亮,则需要更换CPU模块MCl61。
4)MDI/CRT接口模块MC201/202。在MC201/202模块上有3个绿色指示灯RD、SD与MON,含义如下:
①RD指示灯亮,表示模块在接收信号;当模块安装、连接不良,或模块本身不良,或I/O模块MC713不良时,信号不能正常传送,指示灯灭。
②SD指示灯亮,表示模块在发送信号,当模块安装、连接不良,或模块本身不良,或I/O模块MC713不良时,信号不能正常传送,指示灯灭。
⑧MON指示灯为系统监控指示灯,正常工作时指示灯闪烁。若MON一直处于亮或灭状态,则表示MC201/MC202存在故障;当MON闪烁、但RD或SD灯灭时,则可能是模块安装、连接不良,或模块本身不良,或I/O模块MC713不良;如RD、SD、MON灯全灭,则可能是直流24V电源存在故障。
5)模块MC211/MC213。在MC211/MC213模块上有3个指示灯LEDl、LED2及LED3。其中,LEDl为系统监视灯,正常工作时指示灯闪烁,如灯一直亮或灭,则表示模块工作不正常,需更换MC211/MC213模块。LED2和LED3灯分别表示发送接收信号,正常情况下为灭或闪烁状态,如指示灯一直亮,则表示数据传送不正常。如LEDl指示灯闪烁,而LED2和LED3灯均亮,则可能是模块安装、连接不良,或模块本身不良,或CPU模块MCl61不良。
在本例中,对机床进行了如下检查:
打开电气柜,检查控制器内各指示灯的状况如下:
a)PDl9绿色指示灯亮,说明电源工作正常。
b)输入/输出模块MC713/727的绿色指示灯工作正常,说明CRT显示器及MDI传输可正常进行。
c)MCl61的LEDl、LED2、LED3三个红色指示灯亮,说明系统不能正常工作。
由于机床已经较长时间没有使用,维修时首先对系统的RAM进行初始化处理,并重新输入了固定循环、机床参数、PLC计数器、定时器及刀具参数后,机床恢复正常工作。
(3)M520A系统  M520A系列的CNC硬件由控制电源模块QX084,CPU模块QX61l-1,CRTC模块QX522/QX524及DIO模块QX531~QX539等部分组成。
一旦M520A系列发生故障时,一方面可利用各模块的指示灯来表示,另一方面还可以在CRT上显示出各种报警。
各模块的状态指示灯及含义如下:
1)电源模块QX084。M520A电源模块上有3个状态指示灯,其含义如下:
①LEDl(绿色)指示灯亮,表示电源接通;如灯灭则表示电源存在异常。
②LED2(红色)指示灯亮,表示交流输入电压不正常(过压或欠压),电源模块无直流24V电压输出。
③LED3(红色)指示灯亮,表示电池电压低于2.6V。
2)CPU模块QX611-1。CPU模块QX611-1上有2个状态指示灯,其含义如下:
①LEDl指示灯。在正常工作时为绿色,且指示灯闪烁;当指示灯成为红色时,则表示系统出现WATCH DOG报警。
②LED2指示灯。在正常工作时为绿色,且指示灯闪烁;当指示灯成为红色时,则表示存储器存在故障。
3)CRTC模块QX522/QX524。QX524上有4个指示灯,其含义如下:
①SD和RD(绿色)指示灯。正常情况下亮;当灯灭时,则表示操作面板的信号传输出现故障,可能的原因有电缆连接不良或模块故障。
②FBAL1和FBAL2(红色)指示灯。当灯亮时,表示主轴编码器无信号,可能的原因有主轴编码器或电缆连接不良。
QX522模块上有3个指示灯,其含义如下:
①RUN(绿色)指示灯。正常情况下指示灯闪烁,当灯不亮时,则表示模块或电缆连接不良。
②FBALl和FBAL2(红色)指示灯。当灯亮时,表示主轴编码器无信号,可能的原因有主轴编码器或电缆连接不良。
4)QY201/QY221模块。在QY201/QY221模块上有3个绿色指示灯RD、SD与MON,其含义如下:
①RD指示灯亮,表示模块在接收信号;当模块安装、连接不良,或模块本身不良,I/O模块MC713不良时,信号不能正常传送,指示灯灭。
②SD指示灯亮,表示模块在发送信号:当模块安装、连接不良,或模块本身不良,或I/O模块MC713不良时,信号不能正常传送,指示灯灭。
③MON指示灯为系统监控指示灯,正常工作时指示灯闪烁。若MON一直亮处于或灭状态,则表示模块存在故障:当MON闪烁、但RD或SD灯灭时,则可能是模块安装、连接不良或模块本身不良;如RD、SD、MON灯全灭,则表示直流24V电源故障。
M520系统除指示灯状态显示外,还可以通过CRT显示部分系统硬件报警,这些报警主要有以下几种:
1)报警信息Parity error(存储器报警)。表示QX611-1模块的DRAM或QX42内的SRAM异常。可能的原因是:电池电压不足;QX084不良或存储模块不良。
2)报警信息Buserror(总线报警)。引起本报警的原因有:
①模块故障,如:CPU、CRTC、DIO模块内部存在故障或安装不良。
②电源、信号电缆受到干扰,引起报警电路动作。
③S/W出现不正确的地址和存取,可能的原因是S/W版本不正确。
3)报警信息Zero divide。除法运算式中出现除数为零的情况,此时需确认S/W清单。
4)报警信息WATCH DOG error。系统监控报警,此时系统动作停止。引起报警的原因有多种,常见的有:
①CPU模块不良。
②电源模块不良,可能是直流输出异常,可检查QX084模块的CPD03确认。
③外部干扰。
④S/W变更。
5)报警信息Illegal exception表示发生非法故障,其起因同WATCH DOG error。
6)报警信息Z07(CRT单元报警)。它表示QX81上ROM出现报警。可能的原因有:
①QX81不良。
②ROM不良。
③ROM中内容不正确。
④QX084的DC5V输出异常,这可以通过检查QX084的CPD03确认。
7)报警信息Z11(RAM异常)。通常是由于QX611-1或QX084模块不良引起的。
8)报警信息Z51(EEROM异常)。引起这一报警的原因主要有:
①QX611-1中的EEROM不良。
②QX611-1模块不良。
③QX084模块不良。
9)报警信息Z52(电池电压不足)。当电池电压不足2.6V时发生本报警。可能的原因有:
①电池已到寿命。
②电源模块不良。
③QX42、QX611-1、QX522、QX524、QX571等模块的不良,有时也会引起本报警。
10)报警信息Z53(过热)。当CNC单元的CPU QX611-1模块温度达到(70±5)℃或操作面板的QY201模块温度达到(70±5)℃时,将产生本报警。引起报警的原因可能是环境温度过高或风机不良。
11)报警信息Z55(DIO模块的24V异常)。引起本故障的原因主要有:
①DIO模块无24V电源。
②机床侧的24V负载发生短路。
③机床侧的输入、输出接口模块不良。
12)报警信息Z10(QX42模块的SRAM异常)。表示加工程序存储器模块(QX42)出现异常。可能的原因是电池报警或QX42模块不良。
例110.DYNAPATH系统的故障诊断及20M无显示的维修
故障现象:某配套DYNAPATH DELTA 20M的数控铣床,CNC接通后,CRT无显示,主板上的CNCRUN指示灯不亮。
分析与处理过程:DYNAPATH DELTA 20M是美国DYNAPATH公司生产的数控系统,该系统在美国进口的数控铣床配套系统中占有一定的比例,为了便于读者参考,现将DYNAPATH数控系统的主要产品情况简介如下。
(1)DYNAPATH系统简介DYNAPATH数控系统产品主要有DYNAPATH 10M/20M/30M/40M/50M/60M等规格,其中10M为20世纪80年代前期产品,20M为80年代末、90年代初期产品,40M/50M/60M为90年代中、后期产品。该公司产品中的10M/20M曾由辽宁精密仪器厂在1992年引进生产,国产化生产的型号为LJ-10/20,因此在国内数控机床上亦有一定数量的应用。
以上产品均采用模块化结构,多微处理器控制,系统通常由主板、存储器板、I/0板、PLC板、电源模块、位置控制板等模块构成。10M的最大控制轴数为4轴,20M为5轴,40M/50M/60M最大可控制8轴。以上产品中,20M/40M/50M/60M是数控机床维修过程中遇到较多的系统,现将与维修有关的主要情况简介如下。
(2)DYNAPATH DELTA 20M/T系统  该系统采用了IEEE796兼容的总线结构,主CPU为80186,辅助控制CPU为8080,PLC内装。系统可以采用人机对话式编程与G代码编程两种格式,并可与计算机进行通信,系统开放性较好。
20M系统在硬件结构上主要由以下部分组成:
1)带电源模块的基本框架。它包括电源模块、机架、主板、总线等,用于安装各类系统模块。系统通常采用交流230V/220V电源,由电源模块产生系统控制用的+24V、±15V及+5V等直流控制电压。各控制电压均带有指示灯,正常时,各指示灯均亮。
系统主板包括中央处理器(80186)、加工程序存储器(2×62256)、PLC程序存储器(4×27C512)、机床参数存储器(2864)、数模转换电路(ADC 0809)等,它是整个系统的核
2)伺服给定板。它用于提供伺服进给轴及主轴的速度给定值(0~±10V模拟量),通过参数设定,也可以输出0~±6V的模拟量,D/A转换器型号为DAC703。
3)位置测量输入板。它用于连接各伺服轴的位置反馈信号输入,以构成闭环/半闭环位置控制系统。
4)I/O板。用于连接来自面板或机床的I/O信号。
5)显示控制板。用于控制系统的显示器,向外部输出视频信号。
6)MDI/CRT单元。20M/T系统显示器为9″单色显示,该单元包括键盘、显示器及驱动电路,以及总线接口部分。
7)机床操作面板。通常选用20M标准的辅助操作面板,上面安装有各坐标轴的方向键、主轴及进给倍率调节电位器、循环起动/停止按钮、急停按钮等,它可直接与MDI/CRT单元的MTB接口相连。
(3)DYNAPATH DELTA40M/50M/60M系统  DELTA 40M/50M/60M为DYNAPATH公司20世纪90年代中后期开发的数控系统产品,系统仍采用多CPU模块化结构型号,主CPU一般为486SLC-33/66、486BL-75或Pentium产品,系统性能与20M相比有了大幅度的提高。
40M/50M/60M的CNC、MDI/CRT、I/O模块、伺服之间采用了Canbus总线连接,最大控制轴数可达8轴。系统可配备与IBM PC机兼容的硬盘、软驱、键盘,通过RS-232(或RS-422)接口可与PC机联机调试、通信,系统开放性好。
DYNAPATH DELTA40M/50M/60M的硬件组成主要有:
1)带电源模块的基本框架。它包括电源模块、机架、主板、总线、风机等部分,用于安装各类系统模块。
系统可以使用ACll5V以及AC230V两种电源,它可通过系统的输入电源选择器选择。由于内部使用了开关电源,因此对外部电源的输入要求较低,电压允许的范围如下:
ACll5V:90~132V(单相),47~63Hz;
AC230V:180~264V(单相),47~63Hz。
系统内部使用的电压有以下几种:
DC+5V:正常范围4.9~5.2V/15A;
DC+12V:正常范围11.7~12.5V/4A;
DC-12V:正常范围-11.7~-12.5V/0.5A;
DC+24V:正常范围22.8~25.2V/4A。
系统采用了多CPU结构,主CPU通常为486 SLC-33/66、486BL-75或Pentium系列处理器。
2)MDI/CRT单元。可以选择9in单色与14in彩色两种规格,该单元包括9in(或14in)显示器及驱动电路、软功能键、全字符键盘、Canbus总线接口、机床操作面板(MTB)接口等部分。
3)机床操作面板。一般都选用40M/50M/60M标准的辅助操作面板,面板上安装有各坐标轴的方向键、主轴及进给倍率调节电位器、循环起动/停止按钮、急停按钮等,它可直接与MDI/CRT单元的MTB接口相连。需要时,也可以选用40M/50M/60M标准机床操作面板,它在辅助操作面板的基础上增加了手轮、主轴负载表、冷却控制按钮等器件,也可直接与MDI/CRT单元的MTB接口相连。
4)位置控制板。40M/50M/60M的标准位置控制板带有X、Y、Z、4th及主轴共5轴的接口,它可以提供各轴伺服驱动的±10V模拟量速度给定,与接收来自编码器的位置反馈脉冲;控制板上设有各轴的偏移调整电位器,以调节系统零漂。
附加位置控制板带有5-8轴的4轴接口,其功能与标准位置控制板同。
5)Canbus总线控制与PLC板。该板装有Canbus总线控制器、PLC CPU、PLC I/O接口等部件,用于处理Canbus总线信号、I/O信号以及PLC程序。
6)I/O模块。40M/50M/60M系统一般可带3个I/O模块,通过扩展最大可带6个I/O模块。每个I/O模块均为32点输入/32点输出,因此系统的最大I/O范围为196/196。输入信号为+24VDC,输出为DC 24V/150mA。
7)RS232接口模块。RS232接口模块安装在机架上,它带有COMl与COM2两个RS232串行通信口,用于连接计算机或其他外设;根据需要,亦可选配RS422接口。
8)软驱与硬盘。根据需要,40M/50M/60M可以选配3.5″、1.44M标准软驱与兼容硬盘。
9)AT型兼容键盘。根据需要,40M/50M/60M可通过标准键盘口选用AT兼容键盘。
10)存储器板(Memory Board)。该板上安装有用户加工程序存储器用的SRAM以及支持电池,系统控制程序存储器Flash ROM等。用于存储系统软件、机床参数、加工程序、刀具数据等。
11)显示控制板(VGA)。采用标准VGA接口,用于支持9in或14in显示器。
12)数字化扫描接口板(Precision Scan)。它可以与Renishaw探头连接,用于数字化测量与仿形加工。
为了维修的需要DELTA 40M/50M/60M系统在各主要模块上均设有状态指示灯,其含义如下。
1)主板。主板上设有LED1~LED4四只发光二极管指示灯,其作用与意义如下:
LEDl(绿):CPU工作指示。系统正常时,该指示灯亮;当LEDl不亮时,则表明系统CPU不良。
LED2(红):CPU完成测试指示。正常时灭;当指示灯亮时,则代表CPU不能通过自检。
LED3(红):CPU测试进行中。正常时灭;当指示灯保持亮时,则代表CPU不良,不能通过测试。
LED4(红):PLC程序或机床参数编辑使能,允许修改PLC程序与机床参数。
2)Canbus总线/PLC板。Canbus总线/PLC板上安装有LED1~LED3三只发光二极管指示灯,其作用与意义如下:
LEDl(红):PLC监控(PLC WATCH DOG)指示。正常时灭;指示灯亮表示PLC程序出错,通常的故障原因有:
①PLC程序陷入了死循环。
②PLC程序中无结束指令,等等。
LED2(绿):PLC程序运行指令(Active)。正常时闪烁,表明PLC程序执行中;指示灯灭,表示PLC CPU存在故障,灯亮时,表示Canbus数据在传送进行中。
LED3(红):PLC出错指令(ERROR)。正常时灭;灯亮,则表示系统RAM存在错误或Canbus总线连接错误;灯闪烁,表示Canbus总线数据传输在进行中。
3)MDI/CRT上的Canbus接口/MTB接口板。MDI/CRT上的Canbus接口/MTB接口板上安装有LEDl、LED2两只发光二极管指示灯,其意义与作用如下:
LEDl(红):Canbus总线出错指示灯,正常时灭;当Canbus通信出错时亮;灯闪烁,则表示Canbus总线数据传输在进行中。
LED2(绿):Canbus总线数据传送指示灯。正常时闪烁:当Canbus数据在传送时,灯亮:Canbus连接出错时,灯灭。
4)I/O板。在40M/50M/60M的每一I/O板上均安装有LEDl~LED3三只发光二极管指示灯,其作用与意义如下:
LEDl(红):PLC CPU监控指示灯。正常时灭;灯亮:则代表PLC CPU监控错误。
LED2(绿):Canbus总线数据传输指示灯。正常时闪烁;灯亮,则代表Canbus总线数据传送在进行中:灯灭,在表示Canbus总线连接出错。
LED3(红):Canbus总线连接错误指示灯。正常时灭;灯闪烁,则代表Canbus总线数据传送进行中;灯亮,则表示Canbus总线通信出错。
除以上状态指示灯的故障显示外,若系统显示器工作正常,还可以显示以下系统软、硬件报警:
PLC I/O Fault:PLC I/O接口板错误。
Interrupt:CNC操作系统出错。
CPU watch dog:CNC CPU监控出错。
Loss of Comm.with front panel:CNC操作系统通信错误。
Unable to itialize:软驱初始化失败,软驱或软件出错。
ALM l76:系统硬件或操作系统软件错误。
ALM219:系统硬件或操作系统软件错误。
根据以上系统的情况,在本例中,经检查发现CNC的起动参数(N5位置的2864存储器中的1FF8、1FF9、1FFA字节)错误,该三字节在系统正常时应为EA、00、80。重新写入参数后,系统正常起动,故障排除。
考虑到该系统参数有时会因为干扰等原因丢失,为了可靠起见,在征求系统生产厂同意后最后将其固化(利用2764 ROM芯片),并代替了原2864芯片,以防止再出现上述故障。
例111.LJ-10T主板不良的故障维修
故障现象:某配套LJ-20T的数控车床,开机后CNC运行灯亮,但CRT上无显示,伺服驱动未准备好。
分析与处理过程:根据故障现象,首先检查了CNC与MDI/CRT单元间的电缆连接,未发现连接问题。由于本机床上,除CRT无显示外,同时还存在伺服驱动未准备好故障,因此初步判断,故障是由系统的主板不良引起的。
更换主板后,系统恢复正常工作,确认故障是因为主板不良引起的。进一步检查发现,该主板的8275集成电路不良,更换8275芯片后,主板恢复正常。
例112.LJ-20系统X轴不运动的故障维修
故障现象:某配套LJ-20T的数控车床,开机后发现X轴不运动,系统无报警。
分析与处理过程:检查伺服驱动器工作正常,机床参数正确,因此初步确定故障与X轴速度给定输出有关。测量驱动器速度给定模拟量输入,发现此值始终为“0”,检查CNC与驱动器间的电缆连接正确,在伺服给定板输出端测量,亦无模拟量输出,因此确认故障是由于伺服给定板或主板不良引起的。
通过互换法检查确认,故障原因在主板。进一步检查发现该主板的一只A/D转换芯片(ADC 0809)不良,更换后,机床恢复正常工作。
例113.LJ-20系统X轴伺服出错的故障维修
故障现象:某配套LJ-20T的数控车床,开机后,驱动器准备好,但手动X轴不运动,CRT上显示“X轴伺服出错”报警。
分析与处理过程:检查X轴驱动器无报警,驱动器与CNC、电动机间连接正确,因此初步判定故障是由于伺服给定板或位置测量板不良引起的。
由于机床中X、Y轴驱动器规格相同,为了进一步确认,通过互换法确认了以上判断。更换位置测量板后,机床恢复正常工作。
进一步检查发现,该系统位置测量板上的线路接收器(SN75115)芯片不良,更换后,重新装上试验,机床恢复正常工作。
例114.DELTA 50M系统Canbus通信错误的故障维修
故障现象:一台采用DELTA 50M系统的数控铣床,开机时,出现DC I/O板“Canbus通信错误报警”,系统进入停止状态。
分析与处理过程:DELTA 50M系统的I/O板上设有3个报警指示灯LEDl、LED2、LED3其含义如下:
LEDl(红)亮:系统主板与PLC模块错误报警。
LED2(绿)闪烁:系统工作正常。
LED3(红)亮:Canbus通信错误报警。
在本机床上,经检查发现系统I/O板上的LED3报警灯亮,表明系统Canbus通信存在错误,可能的原因有:
①系统存储器板的设定端存在错误。
②系统存储器板接触不良。
③系统软件需要进行重新引导。
④I/O模块安装不良或模块不良。
检查系统存储器板的设定端正确,存储器板安装良好,重新进行系统软件引导后,故障不变。进一步检查系统I/O板,发现I/O板接触不良,重新固定后,故障排除。
例115.DELTA 50M系统PLC程序无法写入的故障维修
故障现象:一台配套DELTA 50M的数控铣床,在开机调试时发现,PLC程序输入后按“Save Program'’键后,无“Done”字符显示,且CRT页面立即发生变化:关机后,PLC程序丢失。
分析与处理过程:PLC程序在DELTA 50M中存储于系统PLC存储器中,PLC程序丢失通常与Canbus总线控制/PLC板有关。检查该板状态指示灯LEDl-LED3正常。初步判断该板不良的可能性较小。
进一步检查系统,发现在该系统上,用户自己安装了一只通用硬盘,引起了系统的出错,取消硬盘,重新进行系统的初始化操作后,系统恢复正常工作。
例116.急停按钮引起的故障维修
故障现象:某配套FANUC 0M的加工中心,开机时显示“NOTREADY”,伺服电源无法接通。
分析及处理过程:FANUC 0M系统引起“NOT READY”的原因是数控系统的紧急停止“*ESP”信号被输入,这一信号可以通过系统的“诊断”页面进行检查。
经检查发现PMC到CNC急停信号(DGNl21.4)为“0”,证明系统的“急停”信号被输入。
再进一步检查,发现系统I/O模块的“急停”输入信号为“0”,对照机床电气原理图,检查发现机床刀库侧的手动操纵盒上的急停按钮断线,重新连接,复位急停按钮后,再按Reset键,机床即恢复正常工作。
例117.液压电动机互锁引起的急停故障维修
故障现象:某配套FANUC 0T的数控车床,开机后出现“NOT READY”显示,且按下“液压起动”按扭后,液压电动机不工作,“NOTREADY”无法消除。
分析及处理过程:经了解,该机床在正常工作情况下,应在液压起动后,CNC的“NOTREADY”自动消失,CNC转入正常工作状态。
对照机床电气原理图检查,机床的“急停”输入(X21.4)为“急停”开关、X/Z轴“超程保护”开关、液压电动机过载保护自动开关、伺服电源过载保护自动开关这几个开关的常闭触点的串联。
经检查这些信号,发现液压电动机过载保护的自动开关已跳闸。通过测试,确认液压电动机无短路,液压系统无故障,合上空气开关后,机床正常工作,且未发生跳闸现象。
例118.主轴驱动器报警引起的急停故障维修
故障现象:某配套FANUC 0TC的进口数控车床,开机后,CNC显示“NOTREADY”,伺服驱动器无法起动。
分析及处理过程:由机床的电气原理图,可以查得该机床急停输入信号包括紧急按钮、机床X/Z轴的“超程保护”开关以及中间继电器KAl0的常开触点等。
检查急停按钮、“超程保护”开关均已满足条件,但中间继电器KAl0未吸合。
进一步检查KAl0线圈,发现该信号由内部PLC控制,对应的PLC输出信号为Y53.1。根据以上情况,通过PLC程序检查Y53.1的逻辑条件,确认故障是由于机床主轴驱动器报警引起的。
通过排除主轴报警,确认Y53.1输出为“1”,在KAl0吸合后,再次起动机床,故障清除,机床恢复正常工作。
119.立卧转换互锁引起急停的故障维修
故障现象:某配套FANUC 0MC的进口“立卧复合”加工中心,开机后CNC显示“NOTREADY”,伺服驱动器无法起动。
分析及处理过程:故障分析过程同上例,对照机床电气原理图及PLC程序检查,发现机床“急停”信号已被输入。
进一步分析、检查发现,引起故障的原因是“立卧转换头”未到位,导致了机床“急停”。
检查实际机床的情况,立/卧转换头位置正确,但转换到位信号为“0”,检查后确认障原因是因为到位检测无触点开关损坏。
更换无触点开关后,机床恢复正常工作。
例120.起动条件不满足引起急停的故障维修
故障现象:某配套FANUC 0MC的数控铣床(手机床),开机后,CNC显示“NOTREADY”,伺服驱动器无法起动。
分析及处理过程:由于机床为二手设备,随机资料均已丢失,为了确定故障原因,维修时从X21.4“急停”信号回路依次分析、检查,确认故障原因是与X21.4输入连接的中间继电器未吸合引起的“急停”。
进一步检查机床的控制电路,发现该中间继电器的吸合条件是机床未超程,且按下面板上的“机床复位”按钮后,才能自锁保持。
据此,再检查以上条件,最终发现故障原因是面板上的“机床复位”按钮不良,更换按钮后,故障排除,机床可以正常动作。
例121.机床超极限保护引起急停的故障维修
故障现象:某配套SIEMENS 810M GA3的立式加工中心,开机后显示“ALM2000”机床无法正常起动。
分析及处理过程:SIEMENS 810M GA3系统出现ALM2000(急停)的原因是CNC的“急停” 信号生效。在本系统中,“急停” 信号是PLC至CNC的内部信号,地址为Q78.1(德文版为A78.1)。通过CNC的“诊断”页面检查发现Q78.1为“0”,引起了系统急停。
进一步检查机床的PLC程序,Q78.1为“0”的原因是由于系统I/O模块中的“外部急停”输入信号为“0”引起的。对照机床电气原理图,该输入信号由各进给轴的“超极限”行程开关的常闭触点串联而成。
经测量,机床上的Y方向“超极限”开关触点断开,导致了“超极限”保护动作,实际工作台亦处于“超极限”状态。
鉴于机床Y轴无制动器,可以比较方便地进行机械手动操作,维修时在机床不通电的情况下,通过手动旋转Y轴的丝杠,将Y轴退出“超极限”保护,再开机后机床恢复正常工作。
例122.垂直进给轴超极限保护引起急停的故障维修
故障现象:某配套SIEMENS 810MGA3的立式加工中心,开机后显示“ALM2000”机床无法正常起动。
分析及处理过程:分析及处理过程同上。经检查、测量,发现机床故障的原因是Z方向“超极限”开关触点断开,使“超极限”保护动作,Z工作台亦处于“超极限”位置。
由于该机床Z轴为垂直进给轴,伺服电动机带有制动器,无法简单地利用机械手动操作退出Z轴,维修时通过将机床的“Z超极限”信号进行瞬时短接,在取消了“超极限”保护后,手动移动机床Z轴,退出“超极限”保护位置,然后再恢复“超极限”,机床恢复正常工作。
例123.PLC24V故障引起急停的故障维修
故障现象:某配套SIEMENS 802D的立式加工中心,开机后显示“ALM3000”机床无法正常起动。
分析及处理过程:经初步检查,机床工作台均处在正常位置(未超程)、所有急停开关均已复位,且机床外部I/O输入对应的信号触点已接通。根据以上情况,可以认为机床急停的原因与机床的状态无关。
通过诊断页面检查,发现PLC的全部机床输入信号均为“0”状态,因此初步判断故障原因在I/O信号的输入信号的公共电源回路上。
打开电气柜后检查发现,该机床的DC24V断路器已跳闸,进一步测量24V输出未短路,合上断路器后,机床工作恢复正常。
例124.电缆连接不良引起急停的故障维修
故障现象:某配套SIEMENS 810M的卧式加工中心,在加工过程中突然停机,再次开机时,CNC显示ALM2000报警。
分析及处理过程:SIEMENS 810M引起ALM2000报警的原因是系统的“急停”输入信号Q78.1为“0”。
对照PLC程序,检查机床各输入条件,确认故障原因是机床X轴超程保护生效,但检查实际机床位置,未发现超程。
进一步检查机床X轴超程输入信号及超程开关,发现X轴限位开关的连接电缆在机床运动过程中被部分拉落,引起了超程报警。
重新连接电缆并固定可靠后,开机故障消失,机床恢复正常工作。
例125.自动换刀过程中停电引起急停的故障维修
故障现象:某配套SIEMENS 840D的进口卧式加工中心,在自动换刀过程中突然停电,开机后,系统显示“ALM3000”报警。
分析及处理过程:由于本机床故障是由于自动换刀过程中的突然停电引起的,观察机床状态,换刀机械手和主轴上的刀具已经啮合,正常的换刀动作被突然停止,机械手处于非正常的开机状态,引起了系统的急停。
本故障维修的第一步是根据机床液压系统原理图,在起动液压电动机后,通过手动液压阀,依次完成了刀具松开、卸刀、机械手退回等规定动作,使机械手回到原位,机床恢复正常的初始状态,并关机。再次起动机床,报警消失,机床恢复正常。
维修体会:
1)数控系统的“急停”信号一旦被撤消,CNC将进入“未准备好(NOT READY)”状态或“急停”状态。根据通常的习惯,数控机床上“急停”控制回路,主要考虑的因素有以下几点:
①面板上的“急停”生效。
②工作台的超极限保护生效。
③伺服驱动、主轴驱动器、液压电动机等主要工作电动机及主回路的过载保护。
④24V控制电源等重要部分的故障。
因此,在发生“急停”故障(或“NOT READY”)时,首先应对以上几点进行逐一检查。
2)一般来说,面板上的“急停”生效以及工作台的“超极限”保护生效,在相应的元器件、状态恢复正常后即可直接起动机床。但对于伺服驱动、主轴驱动器、液压电动机等主要工作电动机及主回路的过载保护,24V控制电源等重要部分的故障,应对过载保护动作的回路再进行进一步的测量,并确认、解决过载原因后,再起动机床;若电路中存在过载,则应作进一步维修,排除故障后才能起动机床。
3)当机床因“超极限”保护生效引起“急停”时,退出“超极限”状态的方法应优先采用“机械手动退出”,以保证机床安全。在“机械手动退出”较困难时,方可采用电气短接的方法将机床的“超极限”信号取消,在这种情况下,必须注意以下几点:
①确认机床驱动器、位置控制系统无故障。
②操作时应注意坐标轴的移动方向。
③机床退出“超极限”保护后,应立即将机床的“超极限”信号恢复,使机床的“超极限”保护功能重新生效。
4)“急停”信号在某些系统中有固定的输入地址,如FANUC 0系列系统。其“急停”信号(*ESP)的输入地址固定如下:
FANUC POWER MATE0为:X1000.4
FANUC 0系列系统(0MC/0MD/0TC/0TD/0TE等)一般为:X21.4
对于这些系统可以直接检查输入信号的状态,并进行处理。在大部分带有内部PLC的数控系统中(如:SIEMENS 802D/810D/840D/810M)等,“急停”信号(*ESP)无固定的输入点(地址),它是由PLC程序传输CNC的内部信号,但其内部信号的地址是固定不变的。在这种情况下,应根据机床PLC程序,找出、检查与“急停”信号(*ESP)相关的PLC输入点,通过检查这些输入信号的状态,最终确定引起“急停”的原因,并加以解决。
*ESP在SIEMENS常用系统中的内部信号地址如下
SIEMENS 810/820GA3中为:Q78.1
SIEMENS 802S/C/D中为:V2600 0000.1
SIEMENS 810/840D中为:DBl0/DBB56.1
对于“急停”报警,应对照PLC程序,利用系统的信号状态诊断功能,首先检查以上内部信号的状态,确定相关的PLC输入点,并加以解决。
1.FANUC系统手动操作故障维修6例
例126.按下方向键不运动的故障维修
故障现象:某配套FANUC 0T的数控车床,在手动(JOG)操作时,出现按下“+Z”键机床不运动,但在其余各方向的手动均正常的现象。
分析及处理过程:当-Z及其余坐标轴均正常运动的情况下,可以确认数控系统、驱动器以及手动的速度等均正常,+Z不运动的原因可以大致归纳如下:
1)+Z到达软件或硬件极限。
2)在伺服驱动器上加入了正向运动限制信号。
3)+Z方向键开关损坏。
4)与Z有关的参数设定错误。
经分析,若+Z到达软件或硬件极限,则系统应有报警显示;若在伺服驱动器上加入了正向运动限制信号,则在手轮方式下+Z通常亦不能运动,但在本机床上手轮运动正常,因此初步排除了1)、2)两种可能性。
通过PLC状态诊断检查发现,+Z方向信号(DCNll7.2)始终为“0”,对应的+Z输入信号X2.1亦为“0”。由于该机床的机床操作面板为机床厂自制,检查发现,其中的按键+Z已经损坏,更换按键后,机床即恢复正常。
例127.进给速度开关不良引起的故障维修
故障现象:某配套FANUC 0M的立式加工中心,使用机床厂自制机床操作面板,在手动操作时,所有坐标轴均无法运动。
分析及处理过程:由于系统无任何报警显示,因此初步判断数控系统、伺服驱动应无故障,故障的原因应从手动工作的条件上分析。
手动方向键的输入,手动方式选择,以及手动速度的选定是机床手动操作的必要条件,经检查,方向键、方式选择均正常,但手动时,运动速度始终为“0”,故确认坐标轴不产生手动运动的原因是手动运动速度为“0”引起的。
进一步检查发现,该机床的手动速度选择波段开关的+24V公共线脱落,重新连上后机床即恢复正常。
例128.显示变化但坐标轴不运动的故障维修
故障现象:某配套FUNAC 0M的立式加工中心,在手动操作时发现,显示变化,但实际坐标轴没有运动,系统无报警显示。
分析及处理过程:为了迅速判别坐标轴不运动的原因,检查时首先检查了移动坐标轴时,电动机是否转动。
经观察,发现该机床各轴伺服电动机均未转动。考虑到FANUC 0M为闭环系统,对于这种结构,出现显示变化,但伺服电动机不转,且系统无报警显示,其原因一般均为“机床锁住”信号生效而引起的,经进一步检查发现,该机床的MLK(G117.1)为“1”,使机床进入了“锁住”状态,取消该信号后机床即可正常工作。
例129.PLC程序互锁引起的故障维修
故障现象:某配套FANUC 0M的无机械手换刀立式加工中心,手动操作X、Y轴工作正常,但Z轴没有运动。
分析及处理过程:经检查,Z轴显示不变化,但方向键、手动速度给定均正确,机床“Z轴锁住”按钮状态正常;由此判断,该故障应是系统内部PLC程序互锁而引起的,检查系统的诊断页面,发现信号Z轴互锁信号*ITZ(G128.2)为零。
再进一步对照PLC程序梯形图检查后发现,该故障是由于刀库未退到后位而引起的进给互锁,恢复刀库位置后,机床工作即正常。
例130.手轮工作不正常的故障维修
故障现象:某配套FANUC 0系统的数控铣床,当用手摇脉冲发生器(手轮)工作时,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。
分析及处理过程:发生此类故障的原因,一般都是由于手摇脉冲发生器发生故障或系统主板不良等原因引起的,为此,一般可先进行系统的状态诊断(如:通过检查诊断参数DGNl00的第7位的状态,可以确认系统是否处于机床锁住状态)。
在本例中,由于转动手摇脉冲发生器时,有时系统工作正常,可以排除机床锁住、系统参数、轴互锁信号、方式信号等方面的错误,检查应重点针对手摇脉冲发生器和手摇脉冲发生器接口电路进行。
进一步检查发现,故障原因是手摇脉冲发生器接口板上RV05专用集成块不良引起的,经更换后,故障消除。
例131.松开方向键后出现运动的故障维修
故障现象:某配套FANUC 0-TD系统的数控车床,在JOG方式下,按下X轴方向键时,坐标轴不运动,但松开X轴方向键后,X轴却开始运动。
分析与处理过程:由于系统无报警,初步判定CNC及伺服驱动系统均无故障,根据故障现象分析,应是X轴方向键的触点被接成了常闭触点引起的。
通过测量确认了故障原因,更改触点连接线后,机床恢复正常。
应注意的是:在大多数系统中,若手动方向信号在操作方式选择信号“JOG”前已经输入,则系统自动将此信号视为无效,只有在操作方式已经转换到“JOG”方式后,手动方向信号才能生效。因此在本机床上,当方向键的触点被接成了常闭触点时,就会出现按方向键点动时坐标轴不运动,而松开后产生运动的现象。
2.SIEMENS系统手动操作故障维修5例
例132.B轴出现软件限位报警的故障维修
故障现象:某配套SIEMENS 810M的卧式加工中心,在机床调试过程中,对360°回转工作台,按下-B方向键后,系统出现ALM l523报警。
分析与处理过程:SIEMENS 810M出现报警ALM l523的含义是“B轴到达软件限位位置”。由于机床回转工作台为360°连续回转的回转工作台,不应存在B轴软件限位,即:可以进行B轴的任意方向运动;考虑到回转台工作正常,因此判定故障原因是由于系统参数设定不合理引起的。
检查机床参数,发现参数“NC-MD5603 bit5=1”,即在系统中生效了第4轴软件限位功能,故机床出现上述报警。修改参数,设定“NC-MD5603 bit5=0”后,故障排除。
例133.手动Y轴时、Z轴同时运动的故障维修

图4-13  坐标系转换示例图
故障现象:某配套SIEMENS 802D的4轴联动数控镗铣床,在操作过程中发现,当手动移动Y轴时,Z轴亦随之运动,但Y、Z移动的距离不相等。
分析及处理过程:要使坐标轴产生手动运动,必须输入坐标轴运动方向键。经检查,系统的输入/输出信号、+Y、-Y、+Z、-Z方向信号均正常,无相互关联,排除了外部原因。通过深入思考后,初步判定引起以上故障的原因是系统内部设置不当,而且与坐标系的旋转有关(见图4-13)。因为只有当坐标系发生旋转后,原来的P1→P2点的运动才可能在新坐标系上转换为Y′、Z′的直线插补运动。根据以上分析,检查机床坐标系设置页面,经检查,该机床操作人员在输入工件坐标系时,误将旋转轴(A轴)的工件零点偏置值输入了坐标系绕X轴旋转的位置,引起了以上现象。修改设置值后,以上故障现象即消除。
例134~例136.显示正常变化、坐标轴不动的故障维修
例134.故障现象:某配套SIEMENS 802S的数控钻铣床,手动操作时显示正常变化,但实际坐标轴没有运动,系统无报警显示。
分析及处理过程:经检查,机床的驱动步进电动机未转动,但在PLC中机床坐标轴使能信号已经生效,且系统无报警;测量确认数控系统已发出了进给脉冲指令。
由于802S为步进电动机开环驱动系统,它无位置检测装置,若在PLC中未使用步进驱动器的“准备好”信号,那么,即使驱动器工作不正常,数控系统仍可以正常显示,并输出指令脉冲。因此,判定故障原因可能是驱动器与CNC之间的连线或驱动器故障引起的。
进一步检查发现,该机床步进驱动器的输入电源(85V)跳闸,机床设计时又未对驱动器进行监控,故引起了上述故障。合上主电源后,机床即恢复正常。
例135.故障现象:某配套SIEMENS 802S的数控车床,手动操作时Z轴显示正常,但坐标轴没有运动。
分析及处理过程:与上述例子类似,观察发现Z轴步进电动机与丝杆没有转动,但Z轴电动机发热,且有明显的励磁。为了进一步判别,松开了电动机与丝杆的联接,再移动Z轴,发现Z轴电动机可以正常转动。
但手动转动丝杆发现阻力很大,故确认故障原因在机械部分,经进一步检查发现,该机床的导轨防护罩卡死,使坐标轴无法正常移动,导致步进电动机失步。修复防护罩后,机床恢复正常。
例136.故障现象:某配套SIEMENS 802D的数控镗铣床,手动操作时,X轴显示正常,但实际坐标轴没有运动。
分析及处理过程:SIEMENS 802D为半闭环系统。对于半闭环系统,当显示正常、但坐标轴不运动时,可首先检查伺服电动机是否旋转,以确定故障部位在机械传动系统还是在电气控制系统。
经检查,本机床X轴电动机正常旋转,因此可以马上确认故障是由于机械传动系统不良引起的。
进一步检查发现,该轴的伺服电动机与滚珠丝杠间联接的联轴器存在松动;经重新固定后,机床恢复正常。
3.其他系统手动操作故障维修4例
例137.NUM l020系统松开方向键后轴不停止的故障维修
故障现象:某配套NUM l020系统的数控车床,在手动运动时,发现X轴手轮停止或手动方向键松开后,机床仍向指令方向移动。
分析与处理过程:数控机床出现上述故障,通常是伺服进给系统的位置测量信号断开造成的,其原因一般为编码器不良或编码器与CNC的连接不良引起的。在本机床上,经检查编码器工作正常,电缆连接正确。
根据NUM l020系统的特点,考虑到该系统各伺服轴信号无固定的插座,区分坐标轴的方法是依靠插座的短接线进行的,如:对于X轴需要将11、12、23、24、25脚短接。经检查发现该机床的NC侧插座的11号脚断线,相当于X轴的位置反馈信号被系统视为了Y轴位置反馈信号,所以,当X轴运动时,系统未检测到位置反馈信号,而造成X轴不停地运动。将11脚重新焊接后,机床恢复正常。
例138.GSK980M系统运动方向无故变反的故障维修
故障现象:某配套GSK980M的数控铣床,在操作过程中发现,机床的X轴实际运动方向无故与原机床的运动方向相反。
分析及处理过程:在大多数数控系统中,坐标轴的运动方向的改变可以通过同时改变伺服电动机的电枢接线与交换脉冲编码器的A、B、及*A、*B相输出来实现;部分系统中,还可以通过改变数控系统的机床参数宋实现。但是,这样的改变通常需要由维修者进行,一般操作人员不太可能进行以上修改。
因此,分析产生以上故障的原因,应可能是在正常的操作下操作者有可能进行的改变。考虑到GSK980M系统,可以通过设置页面,直接将X轴工作于镜象方式,它是造成坐标轴反向的原因之一。经检查发现,引起的原因确是操作者将系统设置页面中的X轴镜象设为“开”的状态。重新设置后,机床即恢复正常。
例139.KNDl00T系统进给倍率开关无效的故障维修
故障现象:某配套KNDl00T的数控车床,在机床开机后,发现面板上的“进给倍率开关”无效,机床无任何报警号。
分析与处理过程:经现场分析,发现机床可以通过操作面板的进给速度增加、减少键调整进给速度,因此,可断定机床数控系统、驱动器工作正常。由于在KNDl00T中,外部“进给倍率开关”为选择功能,它决定于系统选择功能参数的设定,其选择参数为DGN 200 bit 0=“1”。经检查发现,该机床参数已经被修改;恢复该参数的设定后,“进给倍率开关”生效,机床恢复正常。