現象與原因“不相關”的故障維修

■西安航空發動機（集團）有限公司 （陜西 710021） 劉秀燕 張棟卿 龔 侃

現象與原因“不相關”的故障維修

■西安航空發動機（集團）有限公司 （陜西 710021） 劉秀燕 張棟卿 龔 侃

摘要：本文介紹了一些數控機床故障現象與最終原因沒有直接邏輯關系的問題及其維修方法。

數控機床維修時，有些故障現象和最終的故障原因乍看起來好像毫無關系，但是在修理這些故障時，我們一定要相信事物是普遍聯系的。不放過任何細微之處，最終將這些“案件”偵破。

1. 案例1

故障現象：TK42100數控鏜銑床（見圖1）X、Y和Z軸不能運動。

圖1　TK42100數控鏜銑床

圖2

故障分析：該機床數控系統是西門子840 D，驅動為SIMODRIVE 611D（見圖2）。檢查電氣柜，發現電源模塊6SN1145上所有的指示燈都不亮。進線電源380 V正常。開始懷疑電源模塊損壞。后來將電源模塊上的直流母線與后面的驅動模塊脫開，開機后，電源模塊上的綠燈亮了，但是使能送不上。繼續檢查，使能線路上的24V不正常。后來將設備總線X172拔掉，電源模塊上的使能可以送上。48腳得電。黃燈亮。直流母線充電后600V正常。排除電源模塊損壞可能。既然設備總線拔掉使能可以送上，采用逐個排除法，最終發現Z軸驅動模塊上的設備總線X351拔掉后，其他模塊恢復正常。檢查Z軸驅動模塊。采用替換法，將其與X軸模塊互換。故障沒有變化，仍然是去除Z軸的設備總線可以送上使能。那說明驅動模塊沒有問題。可是問題出在哪里呢？為確診，又將模塊拿到別的機床上試，可以使用。徹底排除了模塊損壞可能性。仔細想，我們的機床與別的機床唯一的區別就在X431插頭上。再次測量，發現24V線的絕緣值很小，只有20Ω，查看強電圖，SQ5SQ6是Z軸正負向限位開關，測量通斷，阻值為0，接通。但是，測量對地絕緣，只有20 Ω。拆開機床，發現正向限位開關SQ5線皮磨損，露出銅線與機床殼體短路。修理后機床恢復正常。

圖3

2. 案例2

故障現象：TK42100數控鏜床運行過程中，X、Y軸回零標志丟失，需要重新回零，才可以執行程序。

故障分析：我們知道一般機床開機后，回一次參考點。可是為什么正在運行程序中參考點會丟失呢？開始筆者也是百思不得其解。分析：該機床有X、Y和Z3個坐標軸，Z軸的回零標志沒有丟。那Z軸與X、Y的區別在哪兒呢？查看參數30200，X、Y坐標是2，屬于全閉環，Z軸是1，屬于半閉環，與光柵尺有關。為進一步確診，將X軸改為半閉環，果然，再出故障時只有Y軸回零標志丟失，半閉環的X、Z的回零標志正常。2個坐標的光柵尺同時壞的可能性很小，那只能與光柵尺電源有關。光柵尺所用5V電源應該是從X421或X422 插座里來的，誰影響了這個電壓？觀察發現每次機床換擋后，該故障出現。我們知道，換擋用的電磁閥和到位開關用24V電源，難道這部分有問題，影響了光柵尺的5V電源。看圖樣電磁閥與到位開關用的是外部24V開關電源。電源模塊上的使能信號也用的是同一個開關電源。電源模塊的設備總線供給驅動模塊電子電源。測量相關閥與開關，發現低擋電磁閥YV3b的線圈線絕緣差，只有10Ω左右。試著將此線更換，再試，機床仍然出現此類問題。將換擋有關的這幾閥和開關線全部更換，并且單獨接一個24V開關電源，問題徹底排除。

3. 案例3

故障現象：一臺型號為CKQ61100上重車床，多種報警。

故障分析：數控系統是西門子810D。報警主軸從動編碼器故障，檢查了齒輪箱后的編碼器，無松動。改為半閉環，甩開位置編碼器，斷電重啟后，機床又顯示主動編碼器錯誤。再次斷電后，又報Z軸硬件故障，X軸硬件故障。這么多報警，這些部件不可能同時出現問題。那一定是個公共部分出現了故障，最有可能的就是公共電源出現問題。測量24V直流正常，編碼器用的是5V電源。測量插頭X413（Z軸光柵的插頭，見圖3），其9腳的5V電源只有0.32V，說明5V電源被拉低。電源模塊沒有5V報警，那是什么影響了5V電源呢？

回想該機床維修歷史，曾經將X軸改為了半閉環。查看CCU1上的接線，X軸光柵尺線仍然接在X414上，而且光柵尺也沒有拆。X光柵是因為機床導軌護罩不嚴，進切削液損壞的?，F在光柵尺沒有拆掉，讀數頭如果進切削液，必將影響5V電源。關機，拔掉該線，重新開機，機床恢復正常。測量5V電壓，也恢復至4.95V。

4. 案例4

故障現象：THS65100×100數控加工中心，B軸不回零。工人早上開機進行機床回零時，發現B軸不轉，沒有報警。

故障分析：B軸就是該機床轉臺，首先查看電柜里的模塊，沒有報警，正常。該轉臺是液壓加緊松開的，查看松開到位信號X9.5，該信號為0，說明轉臺沒有松開。查看輸出信號Y2.4，為1，中間繼電器KA22吸合，觸點閉合，說明已經給電磁閥電信號了，查看電磁閥，也已經得電吸合。查看出油管，發現液壓油沒有過來。難道沒有液壓？去液壓站觀察，發現液壓電動機不轉。測量電動機接線端子，沒電。再次打開電柜查看相關空氣開關、繼電器，發現空氣開關跳閘，測量接觸器上連接的電動機線，發現有一相對地短路。拆下電動機接線盒上的連線再次測量阻值，三相平衡并且絕緣良好。但是有一個端子上并連了一個散熱風扇的線，測量散熱風扇電動機線，對地短路。更換散熱風扇后，機床恢復正常。

5. 結語

這幾個例子大部分都與電源有關。由于開關電源，電子電源連接了許多部件，從而使故障現象與最終原因之間沒有了直接的聯系。問題變得復雜而難以快速解決。解決這類故障，大致有以下幾個原則：

（1）判斷硬件模塊等好壞時，只保留電源線。將其他輸入輸出，測量系統的連線等先摘除，送電，觀察現象，以便進一步判斷故障點。

（2）有多個報警時就要考慮公共因素，尤其公共電源部分，測量下電壓值等，與標準值比較后，再考慮下一步修理方向。

（3）如果我們屏蔽了或者將某些軸改為了半閉環等，至少要將相關連線從控制板等地拔掉，防止影響別的部件。

（4）遇到有液壓加緊松開的軸不能正常運動時，要查看液壓部分，多測量，不要輕易下結論。

參考文獻：

［1］ 邱紅. TK42100/2電路圖，互聯圖［E］.昆明：昆明機床股份有限公司，2002.

［2］ 孫達. CKQ61100/CK6185電氣原理圖［E］.上海：上海重型機床廠，2004.

專家點評

本文用案例證明了排除法在解決實際問題中的重要性，并給出了問題分析的思路（利用PLC狀態診斷，查看機床使能信號、機床參數等），給讀者提供了解決設備故障問題的方面和思路，并從幾方面證明了開關電源在機床數控系統中的重要性，具有學習和參考價值。

收稿日期：（20140904）