数控机床维修案例及分析
林天极、管明炎
摘要：随着我公司生产的发展， 数控设备日益增多；介于航天企业的生产特性，所配备 的数控设备种类多、 数控系统不统一，这就给公司数控设备的日常维护带来不便；
本人从事
数控设备维修工作近二十年，特选择具有代表性的数控维修案例进行分析，与大家共享。
一、数控设备的工作环境要求：
本章节：电源三相五线制、干扰的概念、抗干扰的方式、地线的布置等。
通过
290P 慢 走丝线切割屏幕抖动问题的解决，阐述抗干扰在数控设备中的意义。
我国标准的工业用电源是 380V ,频率50HZ 这是数控机床普遍要使用的电源。
动力电源必须经过稳压，其变化范围在 380 ± 10%之内，稳压电源最好使用净化稳压电 源、车间一个区用一只， 容量合适，动力线按6A/MM 计算，在布线时必须考虑地线并按三相 五线制布线。
充分考虑抗干扰。
为保证数控机床电气控制系统的可靠性， 避免故障的发生，除数控系统本身在电气设计 要对干扰源进行抑制外，在使用上也要考虑提高抗干扰能力和防干扰措施。
数控系统的控制过程是实时处理信息的过程， 内、外部的干扰都会破坏整个系统的稳定
性，因此干扰是影响数控机床系统可靠性的主要问题。
干扰是指有用信号与噪声信号两者之比小到一定程度，
噪声信号影响到系统政策工作这 一物理现象。
案例：一台S-188数控车削中心，开机后机床不能启动，无报警型号。
如图是S-188数控车削中心启动电气图，
二、数控设备电源故障：
不同国家所用的工业用电的电压是不同的， 欧洲国家一般用电为 AC400V ,由于欧洲国 家的电网相当稳定，因此在设计电源部分时就没有过多地关注电源的工作环境问题，
这样一 来从欧洲进口的数控设备，如果配搭的是西门子或海德汉数控系统，工作在我国
AC380V 工业电的情况下，其电源部分就容易出故障。
其故障主要有二大类：1、是功率模块损坏：2、 是继电器触点冷焊。
具体维修案例如下：
1、电源单元内部短路的故障诊断
故障现象：哈莫600U 五轴加工中心，配西门子数控 611U 电源、海德汉530数控系统
,
机床电源指示灯亮而系统显示装置不亮，查电源部分，发现611U无DC530V输出。
图8-3 611U数控加工中心电源单元的连接
图8-3为611U数控电源单元连接图。
当按下NC准备SB2时，CRT无任何显示且CRT 的灯丝不亮。
测量CRT的CP15无24V输出，则说明电源单元没工作，即电源无法接通。
故障分析：在一般的情况下，611U电源的工作情况是：合上主开关，电源状态指示灯
LED （绿色PIL ）亮，机床启动，电源输出DC530V ;拉上急停开关，CNC启动，绿色PIL 灭、黄色PIL亮，电源输出DC600V，机床启动完成。
因此当电源状态指示灯LED （绿色PIL ）不亮时，则故障原因可能是外部AC输入电路（CP1输入端）故障、熔断器F11、F12故障或辅助电路熔断器F1故障。
当电源单元状态指示灯LED亮时｛此时ALM故障状态指示灯不亮｝，故障原因可能是
CP3外部连接开关SB2、SB3、SQ21及接线故障，也可能是内部电路RY2、RY3、RY4继电器控制电路故障。
当电源单元指示灯和故障状态指示灯都亮时，如果机床断电再送电故障解除，则为电
源单元受到外界的干扰导致。
如果不能解除，则可能是电源单元输出电压+5V、+15V、-15、+24V直流电压异常或内部电路故障。
本次故障为电源不工作，经分析是电源内部故障。
拆开电源模块后发现，电源模块熔
断丝损坏，进一步检查发现电源模块处于短路状态，经万用表检查后发现故障原因是内部启
动继电器的常开因电弧发生触点镀银融化而导致冷焊现象的发生。
更换内部启动继电器等相
关元件后，故障修复。
2、电源单元无法接通的故障诊断故障现象：EMCO332数控车削中心，配西门子840数控系统，西门子驱动。
机床在加工的过程中，突然停机，报警显示伺服无法接通。
如上图机床配西门子611U电源，打开电气控制柜，开机后发现整个数控系统没有电源，进一步检查发现西门子611U电源无任何输出，量输入有AC380V，初步判断为电源
模块故障。
拆开西门子611U电源，发现故障是由于如图电源模块中的驱动模块烧坏，更换驱动模块后，故障修复。
案例分析：通过上述两个案例可以看出在西门子数控系统中，一般配611电源模块，
由于其设计的余量、工作的方式（有两个继电器）等因素，导致在工作过程中，电源模块发生故障的概率比FANUC系统要高，而在611电源模块所发生的故障中，根据故障多发的因素，大部分是因为短路或驱动模块烧坏引起的，如果电源模块熔断丝完好、电路开路，则故
障很可能发生在驱动模块，更换驱动模块；如果电源模块熔断丝烧坏、电路短路，则故障很
可能发生在启动继电器，更换启动模块（单独更换启动继电器很困难）。
三、数控设备换刀系统的故障：
本章节：对于车床、立加，换刀系统的故障是常见的故障之一，通过济南数控车刀塔的故障，分析国产刀塔的工作原理及常见的故障处理方式、通过EMCO332 车刀塔的故障，分析进口车
削中心刀塔的工作原理及常见的故障处理方式、通过VMP32 立加换刀系统的故障，分析台湾产立加换刀系统的工作原理及常见的故障处理方式。
四、数控设备伺服故障：伺服系统是指以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统。
它接受来自数控装置的进给指令信号，经变换、调节和放大后驱动执行件，转化为直线或旋转运动。
伺服系统是数控装置(计算机)和机床的联系环节，是数控机床的重要组成部分。
FANUC 系统由于其电源电压为DC 400 V ，同时其电源的设计余量多，因此FANUC 系统的故障多发生在伺服。
1、台湾省产程泰GLS150 数控车床在加工过程中出现414# 、410#报警,动力停止。
关闭电源再开机,X 轴移动时机床振颤,后又出现报警并动力停止。
查系统维修手册,报警信息为伺服报警、检测到X 轴位置偏差大。
根据现象分析,认为可能有以下原因:(1) 伺服驱动器坏;(2)X 轴滚珠丝杠阻滞及导轨阻滞。
针对原因(1), 调换同型号驱动器后试机，故障未能排除。
针对故障( 2), 进入伺服运转监视画面, 移动轴观察驱动器负载率, 发现明显偏大, 达到250%-300% 。
判断可能为机械故障。
拆开X 轴防护罩, 仔细检查滚珠丝杠和导轨均未发现异常现象。
机床X 轴水平倾斜45o 安装, 应有防止其下滑的平衡块或制动装置,检查中未发现平衡块, 但机床说明书电器资料显示PMC
确有X 轴刹车释放输出接点, 而对比同型机床该接点输出正常。
检查机床厂设置的I/0 转接板, 该点输出继电器工作正常, 触点良好, 可以输出110V 制动释放电压。
据此可断定制动线圈或传输电缆有故障。
断电后, 用万用表检测制动线圈直流电组及绝缘良好, 两根使用的电缆中有一根已断掉。
更换新的电缆后开机试验, 一切正常。
此故障虽然是有系统报警, 但直接原因却是电缆断线。
这一故障并不常见机床厂家在安装整机时处理不当或电器件压接不牢靠通常却都能引起一些故障而此类故障分析查找原因较麻烦。
五、数控设备的润滑故障：本章节：主要讨论中央润滑单元的故障，其故障主要有二大类：1、
中央润滑单元压力
上不去：2、是中央润滑单元在启动时工作一次后，不能自动连续工作；3、GLS200 和S189开关故障说明压力开关如何调整。
六、数控设备的软故障：
本章节：通过1、通过电池的更换说明原点的设定方式和参数的修改；2、通过GLS200机床P代码不认识故障和通讯传输故障说明SET参数(0系统和11系统)的意义。
3、通过
20L 机床G84 功能不工作、风扇功能屏蔽等说明活用系统参赛的意义。
七、位置控制故障：本章节：通过镗铣加工中心、友佳加工中心、DECO2000 送料机故障，说明行程开关、接近开关的工作原理、位置控制的检查方式、位置控制的准确性要求等。
1、在FANUC系统的梯形图编程语言中,F是来自NC侧的输入信号(NC宀PMC), 而G是由PMC输出到NC的信号(PMC T NC)。
其中,G130是PMC输出到NC侧的各轴互锁信号, 当其中某一位被置为"1" 时, 允许对应的伺服轴移动；为"0" 时, 禁止对应的伺服轴移动。
应用实例: W-138 插铣中心使用FANUC 160 系统, 执行原点返回的NC 程序时, 当执行到"G91 G28 G00 XO;" 时,X 轴无动作,CNC 状态栏显示为"MEM STRT MTN ***", 即X 轴移动指令已发出。
用功能键|MESSAGE| 切换屏幕, 并无报警信息。
用功能键|SYSTEM| 切换屏幕, 按“诊断”软键, 这时005(INTERLOCK/START-LOCK) 为"1", 即有伺服轴进入了互锁状态。
故障排除过程: 进入梯形图程序显示功能屏幕, 发现与X 轴对应的互锁信号G130.0 的状态为"0", 即互锁信号被输入至NC, 打开机床盖板，检查其互锁原因, 发现是一传感器被铝屑污染。
擦拭后, 将G130.0 置为"1", 互锁解除, 重新启动原点返回的NC 程序, 动作正常, 故障排除。