快速入门学习数控机床电气技术

分享|数控机床维修经验浅析

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摘要:阐述数控机床的基本概念,介绍数控机床维护和保养的基本要求,以及维修实例,通过维修实例介绍自己的维修经验和体会等。

随着电子技术和自动化技术的发展,数控机床已在我国批量生产和大量引进。由于其自动化程度高、结构复杂,能实现机械加工的高速度、高精度和高自动化,在企业生产中往往占有重要的地位,如何搞好数控机床的维修管理工作,使其发挥应有的效率,直接关系到企业生产的经济利益。

本人从事数控机床电气维修工作多年,现将本人在实践中总结出的经验,遇到的问题,解决的方法,与同仁们作个阐述,供大家参考和交流,不足之处恳请批评指正。

 

一、概述

要使数控机床发挥其高效率,本人认为首先要重视数控机床日常维护和保养工作,要根据数控机床其功能、结构的不同及实际使用情况,并参照说明书的要求,制订和建立必要的定期、定级保养制度。做好资料管理和数据备份工作,对长期不用的数控机床,要定期通电,特别是在环境湿度较大的梅雨季节,应每周通电两次,以防电子元件受潮或印刷板电路霉断等现象,甚至有时会造成机床参数的丢失,从而造成意想不到的损失。

 

二、维修实例及总结

实例一:我厂一台FANUC-Oi系统卧式加工中心有两个刀库,分别为A刀库和B刀库,换刀臂靠运载器在两个刀库中移动,实现抓刀和还刀功能,换刀位固定不变。一次故障时,换刀臂在A库抓刀后,运载器一边向主轴移动,一边向换刀位移动,然而到换刀位时运载器并没有停,而是向上继续运行,换刀臂一边旋转一边完成换刀动作,直到运载器到B刀库换刀位才停止。此现象很危险,极易造成设备事故。故障发生时CRT上没有任何报警提示,通过监视与换刀有关的各个限位开关状态,开关状态都正常,外表看似乎是电气控制问题,然而用电气方法却遇到了难题,此时通过分析运载器的工作原理来寻找突破。由于其动作是靠各电磁阀的动作来控制运动的,通过分析其液压原理图,发现运载器在换刀位停止是靠撞一块机械阀的阀芯来控制其停止。通过检查该机械阀芯,发现该阀芯锈蚀,动作失灵,不能有效关闭油路造成的,经拆开清洗后重装,故障排出。

体会:对于电气维修人员来说,不仅要掌握数控机床的工作原理,还应熟悉机床的液压原理。

 

实例二:我厂一台加工中心,其Y轴驱动电机采用FANUC-S伺服电机,由于电机和编码器的联接器断裂,需脱开编码和电机之间的连接更换联接哭器,经更换重装后,显示编码器连接出错报警,说明编码器的安装位置有要求,经查阅相关资料,重新按照以下步骤重装后,机床正常。现将安装步骤介绍同仁,以供大家参考。

(1)将电动机电枢线的V、W相(电枢插头的B、C脚)相连。

(2)将U相(电枢插头的A脚)和直流调压器的“+”端相联,V、W和直流调压器的“—”端相联,编码器加入+5V电源(编码器插头的J、N脚间)。

(3)通过调压器对电动机电枢加入励磁电流。伺服电动机(永磁式)将自动转到U相的位置进行定位。

注意:加入的励磁电流不可以太大,只要保证电动机能进行定位即可(实际维修时调整在3-5A)。

(4)在电动机完成U相定位后,旋转编码器,使编码器的转子位置检测信号C1、C2、C4、C8(编码器插头的C、P、L、M脚)同时为“1”,使转子位置检测信号和电动机实际位置一致。

(5)安装编码器固定螺钉,装上后盖,完成电动机维修。

体会:伺服电机的电机轴和编码器(增量式)的联接,在安装上有位置上的要求,不能随意安装。

 

实例三:我厂一台立式龙门加工中心,在执行M06主轴换刀定位功能时,主轴旋转不停,不能定位,经检查主轴定位上各测试点电压正常,更换主轴定位备用板故障依旧。由于其主轴定位是靠磁感应器感应发磁体发出定位信号,初步判定其磁感应器有问题,更换磁感器后,主轴定位时,主轴来回摇摆,仍不能定位,经询问FANUC公司,将磁感应器调换1800重新安装后,故障排除。

体会:主轴定位磁传感器的安装位置也有要求。

 

实例四:我厂一台H3500卧式加工中心,采用FANUC-0i系统,因系统主板故障,经北京FANUC公司维修后,由于CNC存储器中有CNC参数、PMC参数、螺距误差补偿等数据全部丢失,必须重新向CNC存储器输入这些数据。由于有备份数据,在传输数据时应注意以下问题:

(1)只有在一定参数条件下,才能进行数据输入/输出,要对照备份参数说明书正确输入以下参数,参数号:0000、0020、0101、0102、0103。

(2)在输入PMC参数时,要先将K17参数第#1位设定为1,这样才可选择数据输入界面。

将以上参数全部输入时,发现各轴均可手动移动,然而在移动回零操作时,X、Y、Z轴均不动,CRT上无报警信息,在对照参数说明书核对有关轴移动参数时,发现参数1420参数为各轴进给倍率,其数值均为零。将参数全部由“0”改为“500”后,重新执行回零功能,动作正常。

体会:平时要做好机床参数的备份工作,各机床参数一定要在机床正常情况下备份。

 

实例五:辛辛那提1250立式加工中心(CINCINNAT850系统、GE FANUC驱动及交流伺服电机)开机自检一切正常,在执行回零操作时Y、Z轴工作正常,但X轴却一直向X—方向移动,直到撞到X—限位开关。正常时应该是向X+方向移动在接近零点时减速并精确停止定位,完成回零动做。出现此现象系统没有任何提示信息。

故障分析及排除:此故障很奇怪,转到手动操作状态,点动X轴(X+、X—)匀正常,用手轮移动X轴也正常。初步判定驱动器及伺服电机无故障,问题出在CNC部分,用万用表检测CN1端子8、9两脚电压,发现电压极性可以随X轴电机的转向而变化,但在执行回零操作时发现8、9两脚电压极性始终为负,CNC自检可以通过且没有任何告警信息说明系统无故障,应该是系统外围的开关状态不对。可能性最大的是X轴回零开关,经检查该开关始终为高电平。原来CNC检测到回零开关为高电平认为X轴离零点太近,先X—方向移动退出零点一旦回零开关为低电平再向X+方向移动完成回零动做。更换X轴回零开关故障排除。维修完毕做模拟实验移动X轴使回零开关动作,执行回零操作果然不出所料先X—方向移动退出零点再向X+方向移动完成回零。

 

实例六:辛辛那提MAXIN630卧式加工中心(CINCINNATI950系统、西门子640驱动及交流伺服电机,直线轴全闭环光栅尺反馈)开机自检一切正常,在执行回零操作时X、Y、Z、B轴动作正常。在完成回零动作后,CRT上出现Axis are aligning的信息没有消失(正常时应该出现Axis  aligning  finish) 由于提示状态信息不消失,表示对正没有完成。系统无法继续工作,所有的功能键都被禁止如同死机一样。只能关机重启。

故障分析及排除:转到手动操作状态,全部功能操作正常,有了第一例的经验可以得出以下结论:驱动器及伺服电机无故障,CNC自检可以通过且没有任何告警信息说明系统无故障,应该是系统外围的开关状态不对。转到I/O监视画面,执行回零操作,对照图纸逐一查看每个与回零有关的开关状态是否翻转,发现B轴下落到位的接近开关没有翻转。人为的在I 7点输入高电平(+24V)。系统马上出现Axis  aligning  finish 表示对正完成,仔细调整B轴下落到位开关,故障排除。原来系统一直在处于等待状态,I 7点没有输入高电平系统默认的动作没完成,导致发生“故障”。

 

实例七:高明KCM-3000立式龙门加工中心(FANUC-15系统\驱动器\交流伺服电机)开机自检一切正常,进入程序加工时X、Y、Z轴不能按程序移动,主轴可以旋转。不执行程序时手动移动X、Y、Z轴正常,执行G00G90X1000正常,但是执行G01G90X1000F200M04S1000就有故障。为何可以执行G00而不能执行G01?出现此现象系统没有任何提示信息。

故障分析及排除:分析G00是定位, G01是执行加工,加工是要检测主轴的转速是否达到设定值后直线轴才能按程序移动。执行G00仅仅是定位,主轴不旋转也可以。而不能执行G01应该是主轴的转速没有达到设定值使直线轴不能按程序移动。观察CRT上主轴的实际转速果然没有达到设定值,并且转速波动。检查主轴上的外置编码器组件,发现编码器的联轴器松动、一个固定螺钉丢失。修复后故障排除。

 

实例八:MAXIN630卧式加工中心(CINCINNATI950系统、西门子驱动及交流伺服电机)开机自检工作一切正常,在加工的过程中经常无规律地出现自动关机(MACHINE OFF),液压、主轴、冷却、进给等也同时关闭。给加工带来很大麻烦,特别是在攻丝的时候停机造成丝锥折断、严重时工件报废,直接经济损失很大,操作员不敢加工。整个过程没有任何警示信息出现,也没有预兆和规律。

故障分析及排除:关机信息(MACHINE OFF)应该只有在按动关机按钮的情况下才出现。在加工的过程中无规律关机后检查机床没有发现故障,无法捕捉到瞬时出现的故障点。将与关机有关的开关、电路、电缆、继电器、接口板卡等全部仔细检查部分更换,对全机的可疑的接近开关等逐一测试检查,故障还不时出现。经向生产厂多次咨询,怀疑是软件问题,在其指导下进行了软件刷新,故障没有排除。以经验判断是一个软故障,电源干扰或某个重要系统的接口状态抖动所致,将各个伺服单元送进CNC的READ信号短接,深夜开机空运行,故障存在。排除了电源干扰及软件问题,看来故障在系统外围的开关状态了,但在系统I/O监视画面又都正常,用带储存功能的示波器监视24V、15V、12V、5V以及重点怀疑的输入点。终于在一次故障发生时捕捉到接近开关LS17瞬时抖动,做模拟实验I23(LS17)输入+24V,故障立即出现,分析LS18、LS17是检测主轴的刀具情况,有三种状态(10、00、01),分别代表松刀、有刀、无刀。在加工的过程主轴旋转震动出现01表示无刀,系统运行的条件破坏导致关机(MACHINE OFF)。仔细检查原来主轴的刀具拉杆中的碟型弹簧破裂、刀抓螺帽松动,导致刀具拉杆行程加大,接近LS17使它误动作。修复后故障排除。

 

小结

以上是我在数控机床出现故障时维修过程和维修技术的心得和休会,是我多年中近百次数控系统的调试和维修的经验和总结。虽然,数控系统种类繁多,故障千变万化,维修方法也不尽相同,一篇短文很难尽述,但是我仍希望把一些基本方法与思路写出来,与大家交流以期能引起人们对数控系统维修技术的重视,旨在提高数控机床维修工作的快速性与针对性,克服盲目性与片面性,以期达到最佳维修效果。 

说明:

1、来源:互联网整理

2、本文作者解决维修问题很大的程度上应用了电气方面的知识和思路,值得我们学习。

3、台上一分钟、台下十年功,一切的结果都是努力的结果,解决数控机床电气的问题需要很多综合的知识。

4、知识的传播于转发能够让更多人获得收益,分享数控机床电气维修知识与技巧,共享屋一直在努力,共享屋里的收费项目都是为了价值而提供,让想提升自己技能的人获得能力的提升,为你的前进的方向提供动力。

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