|
数控机床是“机电一体化”的新型高效机床，将现代电子、机械、液压、气动、传感元件等先进技术 集于一身，综合应用了自动控制、计算技术、精密测量和机床结构等方面的最新成就。数控机床是由NC系统、伺服系统、位置检测、强电部分及机床本体组成。电气控制比一般机床的控制复杂得多，故障的形式也是多种多样的。数控机床的故障诊断、检测、维护与维修，已形成了一门专门的学科。故障处理也成为高技术含量的工作，并且已普遍引起了工业企业的重视。为了能尽快地分析、诊断出故障源，并及时排除故障，除了要全面掌握数控机床知识和性能外，还必须熟悉、运用随机资料中提供的机床参数、诊断数据（I﹨O信号表）、报警号等技术资料。
1 机床参数
机床参数是保证数控系统正常运行，并且经过一系列试验，调整而获得的重要数据，它们直接影响着数控机床的性能。
例一：我公司自制高精度长向件数控钻铣床，机床总长6米，X轴行程4.8米，X轴位置反馈采用外置编码器，系统采用FANUC 0MDⅡ系统。在调试过程中，当X 轴移动时，X轴伺服电机出现高频震动，停止时，也有不正常的音响，手放在机床上也感觉到很强的振动。针对这种现象，首先检查X轴移动时的电流值。调出X轴伺服调整画面，观察到X轴移动时的实际电流百分比从3％左右突然增加到380％左右，机械装配是否不适？用手转动X轴丝杠，很轻松，机械装配没问题。机床X轴伺服马达采用的是α30的，是否马达功率选小了？用FANUC 30M的直流电机替换α30交流电机，用电瓶车的电源来驱动30M的直流电机，移动X 轴，很平稳，没有振动，而FANUC α30 电机与FANUC 30M 电机，它们的输出功率和扭矩是一样的，说明选用的马达型号也合适。排除了以上两方面的原因，第三步，修改X轴伺服参数。将N脉冲抑制功能打开，8103号参数第五位设为“1”，这一功能可以用来抑制电机不转时很小的偏移被速度环的比例增益放大而产生的来回摆动。为了调整负载惯量比参数和250μS加速反馈增益参数，将8103号参数第四位设为“1”，使PI控制有效，然后多次调整8121 号参数（负载惯量比）的值为256 的2 倍、3 倍、4倍（根据FANUC AC 伺服电机参数手册规定），8166号参数（250μS加速反馈增益）为-10、-5、-1、-20（手册规定设定值在-10到-20），当8121号参数调整为1024，8166号参数调整为-1时，机床的高频振动有所改善，但没有消除。这台专机X轴丝杠长5.8米，直径80毫米，只在丝杠两端有固定点，中间有几个支撑架，根据经验，这种细长轴在快速运动时，可能会产生扰动。在FANUC系统中，可以用观测器功能来解决这种扰动转矩产生的谐振频率为几百赫的高频振动。将观察器功能打开，即P8103﹟2﹙OBEN﹚，此位参数设为“1”，又分别将观察器检测系数POA1按标准值设定为2935；观察器检测系数POK1按标准值设定为1874；观察器检测系数POK2按标准值设定为2332。开机，快速移动X轴，高频振动消除，停止时也很正常。8103号参数第三位设“1”，是这次解决问题的一个关键参数。
所有数控机床在出厂时，参数都已设定好。但作为一个维修技术人员，最好把每台机床的参数都做一份备份。因为在使用一段时间后，有些参数需作一些调整，有时长时间不开机，参数有可能丢失，操作者在改程序时不小心改错了参数，都可能使机床不能正常运行。
例二：我公司一台北京机床研究所生产的JCS-018 立式加工中心，FANUC 7M系统，出现007号报警，报警内容为速度单元没有准备好。从系统的控制原理讲，速度单元准备好的前提是位置单元要准备好。它俩之间的相互关系框图如图1：
图1
要NC单元收到速度单元准备信号（*VRDY），MCC触点必须闭合，MCC继电器线圈必须得电。出现故障以后，测量速度单元板接线端子上3号与4号之间有100V左右的交流电压。从控制图可知，这时MCC继电器不吸，只与PRDY1、PRDY2触点的通断有关。NC单元准备好了，PRDY1、PRDY2触点才能接通。参数正确，系统才能正常工作。检查机床参数发现没有了，检查保存参数的电池，有两节电池短路，电压偏低，更换电池，重新输入参数，故障消除。
例三：我公司一台HR-5B加工中心，最近工作时常出现411号报警，说明机床的跟踪误差超出了参数设定值，调整90号参数﹙KV参数，位控环增益﹚，使伺服系统位控环增益合适。具体方法是：使被测轴自动往复运动，用示波器观察其测速机输出波形。一边修改KV参数，一边检测波形，应无超调现象﹙一旦超调，将KV值减小﹚，KV值调整合适后，机床报警不在出现。
2 诊断数据
诊断数据是自诊断功能的状态显示。数控机床发生故障时，有时CRT上任何报警内容都没有显示，可机床就是不能正常运转。此时，可借用诊断功能查一下输入输出状态。利用自诊断功能检修机床，关键要掌握所诊断的系统在正常工作下的诊断数据，这些诊断数据显示出系统与主机之间信号的正常与否，从而判断出故障起因是在数控系统部分还是机械部分，并能指示出故障的大致部位，因此这个方法是当前维修中最常用的也是最有效的一种方法。
对于各厂家的数控系统，PMC虽然是有内置的、外置的，输入、输出所代表的符号也不一样，但一般都分以下几部分。
①由机床向PMC输入信号，如开关，按钮发出指令信号及动作完成的回答信号，简称MT→PMC。
②由PMC向机床输出信号，一般控制灯、电磁阀、继电器、电机，简称PMC→MT。
③由CNC向PMC输入信号。
④由PMC向CNC输出信号。
⑤内部继电器。
⑥保持型存储器的数据。
以FANUC为例，如图
X
MT→PMC 的输入信号
Y
PMC→MT 的输出信号
G
PMC→CNC 的输入信号
F
CNC→PMC 的输出信号
例如：机床启动后，手轮不起作用。此时，a：要先查机床操作面板的输入信号是否为“1”，查看CRT左下角的CNC状态显示。当状态显示为HND时，状态选择正确。如果显示不是HND，则状态选择信号没有正确输入，利用PMC DGN 检查方式选择信号。b：查手轮进给轴选择信号是否被输入X Y Z ， MT→PMC 的输入。c：手轮进给倍率是否为X1、X10、X100。d：CRT的位置是否有变化。e：没有变化时，确认外部复位信号是否为“1”，此时，查CNC 内部诊断信号，看是否有运动信号。f：查互锁信号是否不具备运动条件。g：查手摇脉冲发生器信号线及电源。
例四：我公司一台3060型台湾福裕立式加工中心，出现Z轴离开原点不能手动换刀故障，即主轴上的夹紧、松开按钮按下后，主轴上的刀不能手动取下，而Z 轴在原点时，刀能取下。根据这个现象，先看诊断页的诊断数据，找到控制夹紧或松开电磁阀的Y 参数为Y82.0，Z轴在原点时，按下松刀按钮，Y82.0有“1”、“0”变化，当Z轴离开原点后，按下松刀按钮，Y82.0也应有“1”和“0”的变化，但是没有。查PLC梯形图，看Y82.0接通的条件是否满足，发现D555.5号PC参数“触点”不通。D555.5号参数是机床厂家设置的功能参数，对照厂家提供的参数表，发现D555.5 号参数由“1”变成了“0”，打开诊断画面，将D555.5改置为“1”，即恢复任意位置手动换刀功能。
可以这样认为，诊断页是维修人员的一个重要窗口，诊断数据是维修工作的重要数据，维修人员必须很好地熟悉它，灵活地运用它，充分发挥诊断数据在维修工作中的作用。
3 报警号
报警号是机床的生产厂家为便于用户查找故障而提供的重要维修资料之一。报警号是诊断程序在诊断的过程中，发现某一部件或某一数据有错误时向操作者和维修人员发出的报警信息。同时，在诊断程序的控制下，切断NC与伺服单元等外部电路的联系，使进给停止，对机床实施保护。报警号一般还进行了分类，在每一类中由若干种报警号组成。分类，是将故障源的范围进行第一次压缩，将故障源压缩到一定的范围。每个类中的报警号，是将故障源进行第二次压缩，将故障源压缩到更小的范围。有的报警号还有详细的说明，将故障源的范围进行了第三次压缩。报警号的出现，不但可以使维修人员了解故障出现的部位，还提供了一些初步的查找方法。只要维修人员对机床的控制原理有一定的了解，便可以查到故障源所在的部位，将故障排除。
以FANUC为例：
出现000 号报警，只需把电源关上，重新启动就可以了，这号报警内容只是设定了必须切断电源的参数，应切断电源。
出现100号报警，当修改参数时，设定PWE＝1，就会有此报警。此时，只需在修改完参数后把PWE设定为0，按下“清除”就可以了。
出现100 号以内报警，一般都为程序错误，这时操作者应多注意参数，都是因为操作不当，或程序编辑有问题而造成。
出现400 号报警，内容为过载信号产生。出现这号报警的原因很多，伺服驱动装置，伺服电极，电源连接不好，另外机械传动有问题，丝杠连接不好都有可能出现这号报警。在无法断定是电气还是机械问题时，可把电机与连接之处拆开，单独试电机与电气。如果运转很长时间，一切正常，电机也不发烫，那就是机械连接有问题。
出现500 多号报警，为超程报警。超程报警中有软限位超程和硬限位超程，即软超程和硬超程。每款数控系统都有相应的参数，由生产厂家设定每个坐标轴正、负向行程。在操作过程中，如果是软超程，在正向超程时，只需往负向运动，然后按一下清除；负向超程时，只能往正向运动，然后清除一下就可以了。
出现900 多号报警，该报警是主板及系统内部出现奇偶错误。在维修时改了不该动的参数，系统会出现900号报警。此时，只有做全清处理，如果全清后，依然不能正常工作，一般为主板问题。
出现1000多号报警，该报警为外部报警，由ＰＭＣ梯形图检测到的。详细情况参见各机床制造厂家提供的有关手册。 机床参数、诊断数据、报警号，它们都是一批数据，都可以在显示屏上显示出来，都可以用于维修工作中，这是它们的相同点。它们的不同之处： 第一、机床参数不论开机或关机，都存放在参数存储器中，机床加工时使用。 第二、诊断数据，必须在机床加工时，由连接单元（即I﹨O口）生成，存放在随机存储器中，关机后自动消失。 第三、报警号是机床加工过程中出现故障时，由诊断程序生存，关机后自动消失 机床参数、诊断数据、报警信息是维修人员查找故障，保证NC机床正常工作的重要资料，保存好这些技术资料，利用好这些数据，是维修人员查找故障的重要手段。
| 
论坛首页 → 维护与维修 → [分享]数控设备中技术数据在维修中的应用
