數控機床故障維修5例

顧 濤

隨著數控機床的越來越普及，數控機床的故障維修也日益受到重視。數控機床本身的特點決定了數控機床的故障維修相對比較復雜，對維修人員的要求也比較高。當數控機床發生故障后，如何在第一時間將其修復，是各個企業所面臨的一個難題。以下介紹了5臺數控機床的典型故障維修實例，以供借鑒。

1.軸竄動故障

北京第一機床廠產 XHK716立式加工中心，X軸在運動到某一固定位置時出現竄動，機床不報警。

分析處理：軸竄動可能是由速度環或者位置環異常引起的，首先檢查速度環路、測速機、電機、驅動器及連接電纜正常。該機床X軸采用感應同步器作為測量尺，檢查勵磁正弦和余弦信號、放大器、定尺和滑尺也都正常。發現隨工作臺移動的信號電纜有明顯磨損痕跡，測量該電纜線有時斷時續現象，導致機床X軸出現竄動。更換電纜后故障排除。

2.進給軸爬行故障

某加工中心運行時，工作臺Y軸方向位移過程中產生明顯的機械爬行故障，故障發生時系統不報警。

分析處理：因故障發生時系統不報警，同時觀察CRT顯示出來的Y軸位移脈沖數字量的速率均勻（觀察X與Z軸位移脈沖數字量的變化速率比較后得出），可排除系統軟件參數與硬件控制電路的故障影響。由于故障發生在Y軸方向，故可以采用交換法判斷故障部位。通過交換伺服控制單元，故障沒有轉移，故障部位應在Y軸伺服電機與絲杠傳動鏈一側。為區別電機故障，可拆卸電機與滾珠絲杠之間的彈性聯軸器，單獨通電檢查電機。檢查結果表明，電機運轉時無振動現象，顯然故障部位在機械傳動部分。脫開彈性聯軸器，用扳手轉動滾珠絲杠進行手感檢查，感覺到抖動故障的存在，且絲杠的全行程范圍均有這種異常現象。拆下滾珠絲杠檢查，發現滾珠絲杠軸承損壞。換上同型號規格新軸承后故障排除。

3.機床過載報警故障

某配套FANUC-0M系統的數控立式加工中心，在加工中經常出現過載報警，報警號為434，表現形式為Z軸電機電流過大，電機發熱，停40min左右報警消失，接著再工作一陣，又出現同類報警。

分析處理：經查電氣伺服系統無故障，估計是負載過重帶不動造成。為了區分是電氣還是機械故障，將Z軸電機拆下與機械脫開，再運行時該故障不再出現。由此確認為機械絲杠或運動部位過緊造成。調整Z軸絲杠防松螺母后，效果不明顯，又調整Z軸導軌鑲條，機床負載明顯減輕，故障消除。

4.振動故障

某采用FANUC 0T數控系統的數控車床，開機后，只要Z軸一移動，就出現劇烈振蕩，CNC無報警，機床無法正常工作。

分析處理：經觀察及檢查，發現該機床的Z軸在小范圍（約2.5mm以內）移動時，工作正常，運動平穩無振動，一旦超過以上范圍，機床即發生激烈振動。根據這一現象分析，系統的位置控制部分及伺服驅動器本身應無故障，初步判定故障在位置檢測器件，即脈沖編碼器上。考慮到機床為半閉環結構，通過更換電機進行了確認，判定故障原因是由于脈沖編碼器的不良引起。為了深入了解引起故障的根本原因，作以下分析與試驗：①在伺服驅動器主回路斷電的情況下，手動轉動電機軸，檢查系統顯示，發現無論電機正轉或反轉，系統顯示器上都能夠正確顯示實際位置值，表明位置編碼器的A、B、*A、*B信號輸出正確。②由于本機床Z軸絲杠螺距為5mm，只要Z軸移動2mm左右即發生振動，因此，故障原因可能與電機轉子的實際位置有關，即脈沖編碼器的轉子位置檢測信號C1、C2、C4及C8信號存在不良。

根據以上分析，考慮到Z軸可以正常移動2.5mm左右，相當于電機實際轉動180°，因此，進一步判定故障的部位是轉子位置檢測信號中的C8存在不良。取下脈沖編碼器，根據編碼器的連接要求（表1），在引腳N/T、J/K上加入DC 5V后，旋轉編碼器軸，利用萬用表測量C1、C2、C4及C8，發現C8的狀態無變化，確認了編碼器的轉子位置檢測信號C8存在故障。經查發現，編碼器內部的C8輸出驅動集成電路已經損壞。更換集成電路后，重新安裝編碼器，調整轉子角度后，機床恢復正常。

表1 編碼器引腳連接表

5.驅動器故障

一臺配套FANUC 0M系統的加工中心，機床啟動后在自動方式運行下，CRT顯示401號報警。

分析處理：401號報警的含義是“軸伺服驅動器的VRDY信號斷開，即驅動器未準備好”。根據故障的含義以及機床上伺服進給系統的實際配置情況，按下列順序進行了檢查與確認：①檢查L/M/N軸的伺服驅動器，發現驅動器的狀態指示燈PRDY及VRDY均不亮。②檢查伺服驅動器電源AC l00V及AC l8V均正常。③測量驅動器控制板上的輔助控制電壓，發現±24V及±15V異常。根據以上檢查，可以初步確定故障與驅動器的控制電源有關。查輸入電源，發現X軸伺服驅動器上的輸入電源熔斷器電阻大于2MΩ，遠遠超出規定值。更換熔斷器后，再次測量直流輔助電壓，±24V及±15V恢復正常，狀態指示燈PRDY及VRDY也均恢復正常，重新運行機床，401號報警消失。W 11.12-16