数控机床故障的实用诊断方法

研磨者

数控机床故障的实用诊断方法 数控机床由于采用了机电一体化技术，技术先进、控制复杂，易出现故障，不掌握故障诊断与维修的方法，判断故障及维修的难度相当大。为了提高维修效率，下面介绍常用的故障诊断方法。1、了解故障在什么情况下发生 , d4 k# N. _7 m' ?- W$ e/ I当发生故障时为了更快的恢复机床，首先应正确地把握故障情况，进行妥善处理是最主要，因此应根据下列内容确认故障情况。

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（1）“何时”发生的故障 - M+ x2 ]' |/ _0 E% A- {? 故障发生的日期及时间？ ? 是否是运行时发生的？（运行多久发生的） * [+ {, I$ l% Q) h" j& s2 _" z& d? 接通电源时发生的？ $ ?: }+ O: ~/ k9 d? 是否在打雷、停电或对电源有干扰时发生的？ 6 |3 d: ?% I# T5 A+ P? 多次出现？（发生的频率，几次/小时，几次/日，几次/月） . z! @7 o J- ?. }; h（2）“进行了何种操作”后发生的故障 6 S( J1 k* v4 u5 n) u- t" M? 发生故障时CNC的运行方式？ ? （JOG方式/存储器（MEM）方式/MDI方式/远程运行方式（RMT）？） + {5 q; Y( [8 i7 W? 程序运行时的情况… 1） 发生故障时程序执行到什么位置？ 2） 程序号/顺序号？ 3） 程序的内容？ 4） 是否在轴移动中发生的？ % X7 Q4 i Q: g( d1 A% ]1 m" U4 q5） 是否在M/S/T代码执行中发生的？ ( _+ K" ~" Y" R% J. h: B: ^7 c) X6） 发生故障时是否在执行程序？ ? 在此进行同样的操作是否发生同样的故障？（确认故障的在现性） ' v3 H( N c2 c9 @2 H0 ]? 是否在输/输出数据时发生的故障？ ? 当发生与进给轴伺服有关的故障时： 1）是否在低速进给、高速进给时都发生故障？ + s& } f, v" H, @0 Q1 r5 O# b2）是否某一特定轴移动时发生的故障？ ? 发生了与主轴有关的故障时，主轴运行在加/减速状态？ 1 M" ]2 ~1 z* y3 }（3）发生的故障现象 ? 画面显示是否正常？ # s. F/ Q) v( I2 \. m0 }% A9 w p? 报警画面显示的内容？ ? 如果加工尺寸不准确： 1）误差大小？ 2）位置显示画面的尺寸是否正确？ ; U/ l: ]$ D- y2 h3）偏置量设定是否正确？ ) g/ S k% N5 H `9 K% C( T2 O（4）关于其他信息 ? 装置附近是否有干扰发生源：故障发生频率低时，考虑电源电压的外部干扰因素的影响，要确认在同一电源上是否还连接其他机床及焊机，如果有，应检查故障发生时，是否有设备在启动（或运行）。（干扰电源的检查） ? 在机床方面，对干扰是否采取有措施？ 7 I6 q9 J( d5 ^$ }& v; t$ I? 对于输入电压应确认： 1）电压有无变动？ " g- b k5 F3 \/ C2）有无相间电压？ 3）是否供给标准电压？ 2、根据报警信息进行故障诊断 * s7 ~% `3 K$ _- A现在的数控系统自诊断技术越来越先进，许多故障数控系统都可以检测出来，并产生报警及给出报警信息。当数控机床出现故障时，有时在显示器上显示报警信息，有时在数控装置上、PLC装置上和驱动装置上还会有报警指示。这时要根据《手册》对这些报警信息进行分析。另外，机床广家设计的PLC程序越来越完善，可以检测机床出现的故障并产生报警信息。所以在机床出现报警时，要注重报警信息的研究和分析，有些故障根据报警信息即可判断出故障的原因，从而排除故障。 例如一台使用西门子810系统的数控沟道磨床，开机后就产生1号报警显示\"BATTERYALARMPOWERSUPPLY很明显指示数控系统断电保护电池没电，更换新的电池后（注意：一定要在系统带电的情况下更换电池），将故障复位，机床恢复正常使用。 3、利用PL(M)C的状态信息诊断故障 - C) Z- O8 J' _8 X7 O* @9 b" J很多数控系统都有PLC输人、输出状态显示功能，如SIEMENS810系统DIAGNOSIS菜单下的PLCSTATUS功能、FANUC0系统DGNOSPARAM软件菜单下的PMC状态显示功能，日本MITSUBISHI公司MELDASL3系统DI-AGN菜单下的PLC-I/F功能、日本OKUMA系统的CHECKDATA功能等。利用这些功能，可以直接在线观察PLC的输人和输出的瞬时状态，这些状态的在线检测对诊断数控机床的很多故障是非常有用的。 数控机床的有些故障可以根据故障现象和机床的电气原理图，查看PLC相关的输人、输出状态即可确诊故障。 数控机床出现的大部分故障都是通过PLC装置检查出来的。PLC检测故障的机理就是通过运行机床厂家为特定机床编制的PLC梯形图（即程序），根据各种输人、输出状态进行逻辑判断，如果发现问题，产生报警并在显示器上产生报警信息。所以对一些PLC产生报警的故障，或一些没有报警的故障，可以通过分析PLC的梯形图对故障进行诊断，利用NC系统的梯形图显示功能或者机外编程器在线跟踪梯形图的运行，可提高诊断故障的速度和准确性。 }( u' Z U: T& g# E例如一台数控磨床出现报警6025“Dresser Arm Lower Time out”，指示修整臂下落超时。检查修整器的状态，发现修整器已经落下。手动抬起落下修整器正常没有问题，根据电气原理图，修整器落下是由位置开关2LS5检测的，开关2LS5接人PLC的输人12.5，如图2-5所示。在系统DIAGNOSIS菜单下找到PLCSTATUS功能，在线检查12.5的状态，发现不管修整器落下还是升起，12.5的状态一直是“0”说明PLC没有接收到修整器到位信号。检查到位开关2LS5并没有发现问题，检查12.5的端子电平为“0”，说明PLC的输人口没有问题，最后检查线路连接，发现开关2LS5在电源端子34上的电源连线脱落，重新将开关连线连接到电源后，机床故障消失。 * c, H% Q% C) f) }2 p2 v1 }& w4、利用PL(M)C程序（梯形图）跟踪法确诊故障 数控机床出现的绝大部分故障都是通过PLC程序检查出来的。有些故障可在屏幕上直接显示出报警原因，有些虽然在屏幕上有报警信息，但并没有直接反映出报警的原因，还有些故障不产生报警信息，只是有些动作不执行。遇到后两种情况，跟踪PLC梯形图的运行是确诊故障的很有效的方法。FANUC0系统和MITSUBISHI系统本身就有梯形图显示功能，可直接监视梯形图的运行。西门子数控系统因为没有梯形图显示功能，对于简单的故障可根据梯形图通过PLC的状态显示信息，监视相关的输人、输出及标志位的状态，跟踪程序的运行，而复杂的故障必须使用编程器来跟踪梯形图的运行。 9 v! d% f. ^+ z! f例如一台采用西门子810系统的数控磨床，开机后机床不回参考点，并且没有故障显示。检查控制面板发现分度装置落下的指示灯没亮，为了安全起见，只要分度装置没落下，机床的进给轴就不能运动。但检查分度装置，已经落下没有问题。根据机床电气原理图，如图所示，PLC的输出Q7.3控制面板上的分度装置落下指示灯。为此查看PLC梯形图。 & o( G) X. c! r5 C: Z- F$ T1 b有关Q7.3的梯形图在PB12的21块中，如图2-7所示。用编程器在线观察梯形图的运行，发现标志位F143.4没有闭合，致使输出Q7.3没有电。标志位F143.4指示工件分度台 . x8 K2 D, J% _ G& |( o. w! f

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% n7 T% v; S3 E3 ~9 s" Z/ L在落下位置，其控制梯形图在PB10的8块中，如图2-8所示。用编程器查看这部分梯形图，发现由于输人113.2的触点没有闭合，导致F143.4没有电。根据如图2-9所示的电气原理图，PLC输人113.2接的是检测工件分度装置落下的接近开关13PS2。将分度装置拆开，发现机械装置有问题，不能带动驱动接近开关的机械装置运动，所以113.2始终不能闭合。将机械装置维修好后，机床恢复了正常使用。 5、利用机床数据维修机床 数控机床有些故障是由于机床数据设置不合理或者机床使用一段时间后需要调整。遇到这类故障将相应的机床数据做适当的修改，即可排除故障。 - ] C6 o, r9 I2 [7 F/ t: U. x例如一台采用西门子公司siemens系统的数控磨床，在磨削加工时发现，有时输人的刀具补偿数据在工件上反映的尺寸没有变化或者变化过小。根据机床工作原理，在磨削加工时Z轴带动砂轮对工件进行径向磨削，X轴正常时不动，只有要调整球心时才进行微动，一般在往复 0.02mm范围内运动，因为移动距离较小，可能丝杠反向间隙会影响尺寸变化。 在测量机床的往返精度时发现，X轴在从正向到反向转换时，让其走 0.01mm，而从千分表上没有变化；X轴在从反向到正向转换时，亦是如此。因此怀疑滚珠丝杠的反向间隙有问题，研究系统说明书发现，数控系统本身对滚珠丝杠的反向间隙具有补偿功能，根据数据说明，调整机床数据2201反向间隙的补偿数值，使机床恢复了正常工作。