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JCS-018立式加工中心故障分析及維修
摘要：數控電火花線(xiàn)切割在內花鍵孔加工中的應用G威達公司高檔鉆夾頭技術(shù)喜獲突破CIMCO DNC-Max機床聯(lián)網(wǎng)系統設計新型工業(yè)控制系統方法探討示波器知識百問(wèn)向時(shí)間要錢(qián)：加快換刀速度經(jīng)典設計SE鉆尖硬質(zhì)合金鉆頭研制成功在數控車(chē)床上進(jìn)行鋸齒形加工高性能加工中心的結構特點(diǎn)數控滾齒機伺服系統故障機床工具業(yè)當前經(jīng)濟運行的九個(gè)問(wèn)題用普通磨床加工超精度、低粗糙度零件淺論如何有效提高Pro/NC編程效率先進(jìn)制造技術(shù)新進(jìn)展“軟”涂層刀具的發(fā)展與應用塑料模具零件的熱處理工藝砂輪的特性及種類(lèi)新型高速五軸聯(lián)動(dòng)加工技術(shù)及裝備”項目通過(guò)國家驗收洛軸將為"嫦娥工程"提供軸承五軸聯(lián)動(dòng)數控系統的應用與市場(chǎng)價(jià)值[標簽:tag]北京機床研究所生產(chǎn)的JCS-018立式加工中心是采用FANUC一BESK 7M系統的全功能數控機床。7CM系統是采用16位字長(cháng)的微處理器數控系統，它是以中央處理單元(CPU)為核心，用數據總線(xiàn)方式與存貯器以及各種接口組合成一個(gè)完整的數控系統。7CM系統的全部功能由系統軟件實(shí)現，.
北京機床研究所生產(chǎn)的JCS-018立式加工中心是采用FANUC一BESK 7M系統的全功能數控機床。7CM系統是采用16位字長(cháng)的微處理器數控系統，它是以中央處理單元(CPU)為核心，用數據總線(xiàn)方式與存貯器以及各種接口組合成一個(gè)完整的數控系統。7CM系統的全部功能由系統軟件實(shí)現，系統軟件由22K控制程序，4K CRT控制過(guò)序，診斷程序以及作為參數寄存器和數據暫存的工作寄存器所組成。整個(gè)程序具有總體結構簡(jiǎn)單、功能強、程序精練而嚴密的特點(diǎn)。因而當故障發(fā)生后，系統能從硬件、軟件上進(jìn)行指示，根據其指示就可查找出故障點(diǎn)，從而將其排除。本文將018加工中心的幾例故障的處理方法介紹如下，供同行參考。
例一故障現象：Y軸速度異常，05＃、07＃和37＃報警。
故障檢查及分析：查FANUC-BESK 7M系統維修手冊，05＃系統急停車(chē)信號接通；07＃系速度控制單元報警；37＃系Y軸位置控制偏移過(guò)大。
從維修手冊中看，05＃報警是由緊急停車(chē)造成，排除其報警并不困難，對于07＃報警，維修手冊指出：任意一軸的速度控制單元處于報警條件，或電機電源線(xiàn)的接觸器斷路，產(chǎn)生該報警�？煽紤]下列原因：①電機過(guò)載：②速度控制的電源變壓器過(guò)熱；③速度控制電源變壓器的電源保險絲斷；④在控制部分電源輸入端子板上，接線(xiàn)座Xl的EMGI N1和EMGI N2之間的觸點(diǎn)開(kāi)路；⑤在控制部分電源輸入支架上，交流100V保險絲(F5)斷；⑥連接速度控制單元與控制部分之間的信號電纜斷開(kāi)或從觸頭中脫落；⑦由于某種原因其它伺服機構報警，電機電源線(xiàn)上的接觸器(MCC)斷開(kāi)。
我們經(jīng)過(guò)對以上7項的宏觀(guān)分析，認為07＃報警與05＃均是由于Y軸速度異常之后，我們采用緊急停車(chē)手段所引起。因此，把以檢查的重點(diǎn)放在37＃報警上。
從維修手冊上看，37＃報警有兩條原因：①伺服電機電源線(xiàn)斷線(xiàn)；②位置檢測器和伺服電機之間的連線(xiàn)松動(dòng)。
分析原因①，伺服電機有轉速，說(shuō)明電源線(xiàn)未斷。與此同時(shí)，我們又將位置控制環(huán)內的偏移補償量調到CRT顯示器上，與正常值進(jìn)行比較，也無(wú)異常。從而排除了Y軸位置偏移量過(guò)大的問(wèn)題。對于②，我們根據“先外后內”的維修原則，用分段判定法對NC系統的01 GN 710位置控制器進(jìn)行了詳細的檢查，具體步驟如下：①根據X、Y、Z三個(gè)伺服驅動(dòng)系統的結構和參數完全一致的特點(diǎn)，將Y、Z兩個(gè)伺服驅動(dòng)系統的NC中位置控制器的連線(xiàn)XC(Z軸)和XF(Y軸)以及測速反饋線(xiàn)XE(Z軸)與XH(Y軸)對調，即在機床控制中，用Y軸信號控制Z軸，用Z軸信號控制Y軸，以檢查NC系統的好壞。調換后故障依然存在，說(shuō)明NC系統無(wú)故障；②將標準電柜中Y、Z伺服驅動(dòng)系統進(jìn)行對調，即用Z軸控制信號去驅動(dòng)Y軸，故障同樣存在，又排除了伺服驅動(dòng)系統的問(wèn)題，將故障范圍縮小到Y軸直流伺服電機中。
拆開(kāi)直流伺服電機，發(fā)現測速發(fā)電機與伺服電機之間的連接齒輪松動(dòng)。由于在自動(dòng)控制系統中測速發(fā)電機是一種產(chǎn)生加速或減速信號和對旋轉機械作恒速控制的元件。故它與伺服電機之間的連接松動(dòng)便造成對恒速控制不準，甚至對CNC產(chǎn)生加速信號，從而造成Y軸速度異常。
處理方法：將其連接齒輪緊固，故障排除。
例二故障現象：主軸不能定向，負載表指針達紅區，08＃報警。
故障檢查及分析：
查機床維修手冊，08＃報警為主軸定位故障。根據維修手冊的要求，我們打開(kāi)機床電源柜，在交流主軸控制器線(xiàn)路板上，找到了7個(gè)發(fā)光二極管(6綠1紅)。這7個(gè)指示燈(從左到右)分別表示；①定向指令；②低速檔；③磁道峰值檢測；④減速指令；③精定位；③定位完成；以上為綠色)；⑦試驗方式。
觀(guān)察這7個(gè)指示的情況如下：l＃燈亮，3＃、5＃燈閃爍。這表明定位指令已經(jīng)發(fā)出；磁道峰值已檢測到；定位信號也檢測到；但是系統不能完成定位，主軸仍在低速運行，故3＃、5＃燈不斷閃爍。調節主軸控制器上的電位器RV5、RV6、RV7，仍不能定位。
從以上情況分析，懷疑是主軸箱上的放大器有問(wèn)題。打開(kāi)主軸防護罩檢查放大器時(shí)，發(fā)現主軸上的刀具夾緊油缸軟管盤(pán)繞成絞形，纏繞在主軸上，分析這個(gè)不正常的現象，我們判斷就是該軟管盤(pán)繞致使主軸定位偏移而不能準確定位，造成08＃報警。
解決方法：將該軟管卸下回直后裝好，又將主軸控制器中的調節器RVII(定位點(diǎn)偏移)進(jìn)行了重新調節。故障排除，報警消失，機床恢復正常運行。
例三故障現象：主軸12＃報警
故障檢查與分析：
查JCS一018加工中心交流主軸系統明書(shū)知：主軸12＃報警為直流電路電流過(guò)大，故障原因有如下三種情況：①輸出端或電機繞組短路；②功率晶體管不良；③印刷板故障。
在確認輸出端或電機繞組無(wú)短路的情況下，斷開(kāi)電源，檢查晶體管組件，檢查方法如下：打開(kāi)印刷板，拆去電機動(dòng)力線(xiàn)，用萬(wàn)用表xl0Ω檔檢查晶體管組件的集電極(C1 C2)和發(fā)射極(E1 E2)之間；集電極(C1 C2)和基極(B1 B2)之間以及基極(B1 B2)和發(fā)射極(E1 E2)之間的電阻值。晶體管組件損壞時(shí)，C-E；C-B之間成短路狀態(tài)，檢查發(fā)現Cl-El之間短路，即晶體管組件已燒毀。
為確定故障源，又對印刷板上晶體管回路進(jìn)行了檢查。檢查情況如下：①將直流耦合熔斷器F7拆下，合上交流電源，輸入正轉指令。②測定8個(gè)晶體管(型號為ET191)U、V、W相再生回路的基極-射極電壓(CN6，CN7上測量)。
以發(fā)射極為基準，測量B-E正常值一般在2V左右，有問(wèn)題的回路與正�；芈凡煌�，發(fā)現了就可以判定。檢查1C-1B之間為短路，即C-B極擊穿。同時(shí)二極管D27也擊穿。在更換上述部件后，主軸報警變?yōu)?9＃報警。查閱有關(guān)資料知：AL-19報警為U相電流檢測電路偏置過(guò)流報警。
對控制回路的電源進(jìn)行檢查，檢查印刷電路板上電源測試端子19A-CT為AC19V；19B- CT為AC19V；交流輸入電源正常。直流輸出24V，15V，5V正常，而-15V電壓為“0”。說(shuō)明三端穩壓管7915電源異常，檢查7915端壓管已被擊穿。
解決方法：更換7915后，-15V輸出電壓正常，主軸AL-19報警消除。同時(shí)，主軸AL-12＃報警答也消除，機床恢復正常。
例四故障現象：主軸定位后，ATC無(wú)定位指示，機械手無(wú)換刀動(dòng)作故障檢查與分析，該故障發(fā)生后，機床無(wú)任何報警產(chǎn)生，除機械手不能正常工作外，機床各部分都工作正常。用人工換刀后機床也能進(jìn)行正常工作。
根據故障現象分析，認為是主軸定位完成信號未送到PLC，致使PLC中沒(méi)有得到換刀指令。查機床連接圖，在CN1插座22＃、23＃上測到主軸定位完成信號。該信號是在主軸定位完成后送至刀庫電機的一個(gè)信號，信號電壓為24V。這說(shuō)明主軸定位信號已經(jīng)送出。
在PLC梯形圖上看到，ATC指示燈亮的條件為：①AINI(機械手原位)ON；②A(yíng)TCP(換刀條件滿(mǎn)足)ON。
首先檢查ATCP換刀條件是否滿(mǎn)足。查PLC梯形圖，換刀條件滿(mǎn)足的條件為：①OREND(主軸定位完成)ON；②INPI(刀庫伺服定位正常)ON；③ZPZ(z軸零點(diǎn))ON。以上三個(gè)條件均已滿(mǎn)足，說(shuō)明ATCP已經(jīng)ON。
其次檢查AINI條件是否滿(mǎn)足。從PLC梯形圖上看，AINI滿(mǎn)足的條件為：①A75RLS(機械手75°回行程開(kāi)關(guān))ON；②INPI(刀庫伺服定位正常)ON；③180RLS(機械手180°回行程開(kāi)關(guān))ON；④AUPLS(機械手向上行程開(kāi)關(guān))ON。檢查以上三個(gè)行程開(kāi)關(guān)，發(fā)現A75RLS未壓到位。
解決方法：調整A75RLS行程開(kāi)關(guān)檔塊，使之剛好將該行程開(kāi)關(guān)壓好。此時(shí)，ATC指示燈亮，機械手恢復正常工作，故障排除。
例五故障現象：99＃報警故障
故障檢查與分析：
該故障發(fā)生后，按機床任何鍵均不能工作，系統停止了任何功能，也不能從手動(dòng)數據輸入／顯示燈面板執行任何控制，即整個(gè)系統處于“死機”狀態(tài)。同時(shí)，按清除鍵不能消除該報警，也不能熄滅上述指示燈。按R、S＋啟動(dòng)鍵不能啟動(dòng)系統。按I、L＋啟動(dòng)鍵，系統能啟動(dòng)，通用顯示器I顯示IL字符，也能用清除鍵消除和顯示器I上的字符及數碼，但不能清除號碼顯示器的99＃報警，按操作面板上的按鈕可進(jìn)行轉換，但用手和紙帶輸入機不能輸入任何數據，機床仍不能工作。查閱018操作說(shuō)明書(shū)，從86＃到99＃報警均未提示是何種報警，因此不能根據機床的報警表及其處理辦法是進(jìn)行解決。
根據上述檢查以及系統工作原理，我們懷疑是CNC系統出現了故障，于是進(jìn)行了如下的工作：檢查系統電源，在01GN700、01G705、01GN701、02GN710、01GN715、01GN820、01GN725、N01、N00上測得＋5、±15V、＋24V電壓均正常。查018機床維修手冊，在報警表上，未指明99＃為何種報警，我們從報警分類(lèi)欄上看到：99＃為p／S報警，表示程序誤差或操作誤差報警。根據該報警指示的范圍，我們首先將機床參數全部清零(將01GN700板上的電池去掉)排除了程序誤差的故障，99＃報警未消除。其次，仔細檢查機床的各參考位置，發(fā)現刀庫未回到參考點(diǎn)。為此，我們調整旋轉變壓器，使刀庫重新回到參考點(diǎn)，排除了機械故障。99＃報答還是未消除。
考慮到刀庫電機是由附加位置控制器所控制，刀庫不回參考點(diǎn)這一故障的發(fā)生是否將CPU數據總線(xiàn)鎖定，根據018 7CM系統為總結結構的特點(diǎn)，我們采用插拔法將02GN710板上的數據總線(xiàn)AX2拆下后，再重新開(kāi)機，系統啟動(dòng)成功，通過(guò)顯示器I上無(wú)任何顯示，號碼顯示器上則顯示02＃、07＃報警，按N＋1鍵，CRT顯示：02＃：數控柜過(guò)熱報警；07＃：速度控制裝置報警。
對于07＃報警我們認為：因機床參數已經(jīng)消除，伺服電機X、Y、Z的電磁接觸器已處于斷開(kāi)狀態(tài)，必然會(huì )產(chǎn)生該報警。只要將機床參數恢復，該報警的消除是不難的。對于02＃報警，機床操作說(shuō)明書(shū)上指出：(1)環(huán)境溫度過(guò)高；(2)冷卻風(fēng)扇故障；(3)空氣過(guò)濾器不清潔。
我們在排除上述因素后，利用CRT進(jìn)行接口診斷，在T地址下，查找到數據號16的第7位為0。正常狀態(tài)下該位應為“1”。機床操作說(shuō)明書(shū)上指出：該位為數控柜過(guò)熱信號，當輸入信號接通時(shí)(即數控柜過(guò)熱時(shí))它為0。由此，我們認為是數控柜中的熱控開(kāi)關(guān)接通。從數控柜中找到兩只熱控開(kāi)關(guān)，型號分別為：60M139 60M1Y7。一只在附加位置控制板02GN710上，另一只在PC-C主板上。檢查熱控開(kāi)關(guān)發(fā)現PC-c主板上那只開(kāi)關(guān)無(wú)＋5V工作電壓。故T地址16＃數據為0。根據PC-C印刷電路板電路檢查，在PC柜門(mén)上發(fā)現H50F PC 02穩壓裝置上無(wú)＋24P輸出電壓。該電壓一路供PC-C主板工作；一路送機床側信號。檢查穩壓裝置，發(fā)現該裝置燒壞。更換該穩壓裝置后，接上PC-C主板，＋24P電壓正常，同時(shí)號碼顯示器上99＃報警消除，但負載表旁的報警指示為：19＃。再接上機床側信號，(即將02GN710板(附加軸位置控制)上的數據總線(xiàn)AX2插上)＋24P電壓消失，同時(shí)99＃報警又出現。這說(shuō)明99＃報警與＋24P電壓有關(guān)，其機理為：由于PC-C失去＋24P工作電壓，其輸入、輸出動(dòng)作產(chǎn)生紊亂，從而封鎖了CPU數據總線(xiàn)，產(chǎn)生P／S操作誤差報警，使整個(gè)系統“死機”。該機理也與刀庫不回參考點(diǎn)的故障現象相吻合。
查機床側信號短路的原因，在機床強電柜XT2接線(xiàn)柱上查到XT2-1、XT2-2線(xiàn)有短路現象，再查該線(xiàn)，發(fā)現簡(jiǎn)易位置控制器輸入信號線(xiàn)毛刺短路，故使穩壓裝置燒壞。將該故障排除后，機床側信號＋24P電壓恢復正常，99＃報警消除，系統恢復正常。
通過(guò)對上述故障的維修，我們認為：FANUC-BESK 7M系統具有自診斷功能，在加工中可以在線(xiàn)診斷外部設備接口信號和機床控制輸入輸出信號，并由CRT顯示。7M系統有多達80多種報警，當出現報警時(shí)，操作者和維修人員可查閱操作說(shuō)明書(shū)上的報警信息表，根據具體報警號的提示來(lái)查找問(wèn)題的癥結所在，給系統的維修和檢修帶來(lái)極大的方便。
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