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JCS-018立式加工中心故障分析及維修
摘要：數(shù)控電火花線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喜獲突破CIMCO DNC-Max機床聯(lián)網系統(tǒng)設計新型工業(yè)控制系統(tǒng)方法探討示波器知識百問向時間要錢：加快換刀速度經典設計SE鉆尖硬質合金鉆頭研制成功在數(shù)控車床上進行鋸齒形加工高性能加工中心的結構特點數(shù)控滾齒機伺服系統(tǒng)故障機床工具業(yè)當前經濟運行的九個問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編程效率先進制造技術新進展“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新型高速五軸聯(lián)動加工技術及裝備”項目通過國家驗收洛軸將為"嫦娥工程"提供軸承五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)的應用與市場價值[標簽:tag]北京機床研究所生產的JCS-018立式加工中心是采用FANUC一BESK 7M系統(tǒng)的全功能數(shù)控機床。7CM系統(tǒng)是采用16位字長的微處理器數(shù)控系統(tǒng)，它是以中央處理單元(CPU)為核心，用數(shù)據(jù)總線方式與存貯器以及各種接口組合成一個完整的數(shù)控系統(tǒng)。7CM系統(tǒng)的全部功能由系統(tǒng)軟件實現(xiàn)，.
北京機床研究所生產的JCS-018立式加工中心是采用FANUC一BESK 7M系統(tǒng)的全功能數(shù)控機床。7CM系統(tǒng)是采用16位字長的微處理器數(shù)控系統(tǒng)，它是以中央處理單元(CPU)為核心，用數(shù)據(jù)總線方式與存貯器以及各種接口組合成一個完整的數(shù)控系統(tǒng)。7CM系統(tǒng)的全部功能由系統(tǒng)軟件實現(xiàn)，系統(tǒng)軟件由22K控制程序，4K CRT控制過序，診斷程序以及作為參數(shù)寄存器和數(shù)據(jù)暫存的工作寄存器所組成。整個程序具有總體結構簡單、功能強、程序精練而嚴密的特點。因而當故障發(fā)生后，系統(tǒng)能從硬件、軟件上進行指示，根據(jù)其指示就可查找出故障點，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(xiàn)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(tǒng)維修手冊，05＃系統(tǒng)急停車信號接通；07＃系速度控制單元報警；37＃系Y軸位置控制偏移過大。
從維修手冊中看，05＃報警是由緊急停車造成，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，或電機電源線的接觸器斷路，產生該報警。可考慮下列原因：①電機過載：②速度控制的電源變壓器過熱；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，接線座Xl的EMGI N1和EMGI N2之間的觸點開路；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，電機電源線上的接觸器(MCC)斷開。
我們經過對以上7項的宏觀分析，認為07＃報警與05＃均是由于Y軸速度異常之后，我們采用緊急停車手段所引起。因此，把以檢查的重點放在37＃報警上。
從維修手冊上看，37＃報警有兩條原因：①伺服電機電源線斷線；②位置檢測器和伺服電機之間的連線松動。
分析原因①，伺服電機有轉速，說明電源線未斷。與此同時，我們又將位置控制環(huán)內的偏移補償量調到CRT顯示器上，與正常值進行比較，也無異常。從而排除了Y軸位置偏移量過大的問題。對于②，我們根據(jù)“先外后內”的維修原則，用分段判定法對NC系統(tǒng)的01 GN 710位置控制器進行了詳細的檢查，具體步驟如下：①根據(jù)X、Y、Z三個伺服驅動系統(tǒng)的結構和參數(shù)完全一致的特點，將Y、Z兩個伺服驅動系統(tǒng)的NC中位置控制器的連線XC(Z軸)和XF(Y軸)以及測速反饋線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(tǒng)的好壞。調換后故障依然存在，說明NC系統(tǒng)無故障；②將標準電柜中Y、Z伺服驅動系統(tǒng)進行對調，即用Z軸控制信號去驅動Y軸，故障同樣存在，又排除了伺服驅動系統(tǒng)的問題，將故障范圍縮小到Y軸直流伺服電機中。
拆開直流伺服電機，發(fā)現(xiàn)測速發(fā)電機與伺服電機之間的連接齒輪松動。由于在自動控制系統(tǒng)中測速發(fā)電機是一種產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便造成對恒速控制不準，甚至對CNC產生加速信號，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(xiàn)象：主軸不能定向，負載表指針達紅區(qū)，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(jù)維修手冊的要求，我們打開機床電源柜，在交流主軸控制器線路板上，找到了7個發(fā)光二極管(6綠1紅)。這7個指示燈(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。
觀察這7個指示的情況如下：l＃燈亮，3＃、5＃燈閃爍。這表明定位指令已經發(fā)出；磁道峰值已檢測到；定位信號也檢測到；但是系統(tǒng)不能完成定位，主軸仍在低速運行，故3＃、5＃燈不斷閃爍。調節(jié)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題。打開主軸防護罩檢查放大器時，發(fā)現(xiàn)主軸上的刀具夾緊油缸軟管盤繞成絞形，纏繞在主軸上，分析這個不正常的現(xiàn)象，我們判斷就是該軟管盤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(jié)器RVII(定位點偏移)進行了重新調節(jié)。故障排除，報警消失，機床恢復正常運行。
例三故障現(xiàn)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(tǒng)明書知：主軸12＃報警為直流電路電流過大，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短路的情況下，斷開電源，檢查晶體管組件，檢查方法如下：打開印刷板，拆去電機動力線，用萬用表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，C-E；C-B之間成短路狀態(tài)，檢查發(fā)現(xiàn)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，有問題的回路與正常回路不同，發(fā)現(xiàn)了就可以判定。檢查1C-1B之間為短路，即C-B極擊穿。同時二極管D27也擊穿。在更換上述部件后，主軸報警變?yōu)?9＃報警。查閱有關資料知：AL-19報警為U相電流檢測電路偏置過流報警。
對控制回路的電源進行檢查，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”。說明三端穩(wěn)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，主軸AL-12＃報警答也消除，機床恢復正常。
例四故障現(xiàn)象：主軸定位后，ATC無定位指示，機械手無換刀動作故障檢查與分析，該故障發(fā)生后，機床無任何報警產生，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行正常工作。
根據(jù)故障現(xiàn)象分析，認為是主軸定位完成信號未送到PLC，致使PLC中沒有得到換刀指令。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信號，信號電壓為24V。這說明主軸定位信號已經送出。
在PLC梯形圖上看到，ATC指示燈亮的條件為：①AINI(機械手原位)ON；②ATCP(換刀條件滿足)ON。
首先檢查ATCP換刀條件是否滿足。查PLC梯形圖，換刀條件滿足的條件為：①OREND(主軸定位完成)ON；②INPI(刀庫伺服定位正常)ON；③ZPZ(z軸零點)ON。以上三個條件均已滿足，說明ATCP已經ON。
其次檢查AINI條件是否滿足。從PLC梯形圖上看，AINI滿足的條件為：①A75RLS(機械手75°回行程開關)ON；②INPI(刀庫伺服定位正常)ON；③180RLS(機械手180°回行程開關)ON；④AUPLS(機械手向上行程開關)ON。檢查以上三個行程開關，發(fā)現(xiàn)A75RLS未壓到位。
解決方法：調整A75RLS行程開關檔塊，使之剛好將該行程開關壓好。此時，ATC指示燈亮，機械手恢復正常工作，故障排除。
例五故障現(xiàn)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(tǒng)停止了任何功能，也不能從手動數(shù)據(jù)輸入／顯示燈面板執(zhí)行任何控制，即整個系統(tǒng)處于“死機”狀態(tài)。同時，按清除鍵不能消除該報警，也不能熄滅上述指示燈。按R、S＋啟動鍵不能啟動系統(tǒng)。按I、L＋啟動鍵，系統(tǒng)能啟動，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(shù)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行轉換，但用手和紙帶輸入機不能輸入任何數(shù)據(jù)，機床仍不能工作。查閱018操作說明書，從86＃到99＃報警均未提示是何種報警，因此不能根據(jù)機床的報警表及其處理辦法是進行解決。
根據(jù)上述檢查以及系統(tǒng)工作原理，我們懷疑是CNC系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，于是進行了如下的工作：檢查系統(tǒng)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(jù)該報警指示的范圍，我們首先將機床參數(shù)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(xiàn)刀庫未回到參考點。為此，我們調整旋轉變壓器，使刀庫重新回到參考點，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，刀庫不回參考點這一故障的發(fā)生是否將CPU數(shù)據(jù)總線鎖定，根據(jù)018 7CM系統(tǒng)為總結結構的特點，我們采用插拔法將02GN710板上的數(shù)據(jù)總線AX2拆下后，再重新開機，系統(tǒng)啟動成功，通過顯示器I上無任何顯示，號碼顯示器上則顯示02＃、07＃報警，按N＋1鍵，CRT顯示：02＃：數(shù)控柜過熱報警；07＃：速度控制裝置報警。
對于07＃報警我們認為：因機床參數(shù)已經消除，伺服電機X、Y、Z的電磁接觸器已處于斷開狀態(tài)，必然會產生該報警。只要將機床參數(shù)恢復，該報警的消除是不難的。對于02＃報警，機床操作說明書上指出：(1)環(huán)境溫度過高；(2)冷卻風扇故障；(3)空氣過濾器不清潔。
我們在排除上述因素后，利用CRT進行接口診斷，在T地址下，查找到數(shù)據(jù)號16的第7位為0。正常狀態(tài)下該位應為“1”。機床操作說明書上指出：該位為數(shù)控柜過熱信號，當輸入信號接通時(即數(shù)控柜過熱時)它為0。由此，我們認為是數(shù)控柜中的熱控開關接通。從數(shù)控柜中找到兩只熱控開關，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。檢查熱控開關發(fā)現(xiàn)PC-c主板上那只開關無＋5V工作電壓。故T地址16＃數(shù)據(jù)為0。根據(jù)PC-C印刷電路板電路檢查，在PC柜門上發(fā)現(xiàn)H50F PC 02穩(wěn)壓裝置上無＋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(wěn)壓裝置，發(fā)現(xiàn)該裝置燒壞。更換該穩(wěn)壓裝置后，接上PC-C主板，＋24P電壓正常，同時號碼顯示器上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(shù)據(jù)總線AX2插上)＋24P電壓消失，同時99＃報警又出現(xiàn)。這說明99＃報警與＋24P電壓有關，其機理為：由于PC-C失去＋24P工作電壓，其輸入、輸出動作產生紊亂，從而封鎖了CPU數(shù)據(jù)總線，產生P／S操作誤差報警，使整個系統(tǒng)“死機”。該機理也與刀庫不回參考點的故障現(xiàn)象相吻合。
查機床側信號短路的原因，在機床強電柜XT2接線柱上查到XT2-1、XT2-2線有短路現(xiàn)象，再查該線，發(fā)現(xiàn)簡易位置控制器輸入信號線毛刺短路，故使穩(wěn)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(tǒng)恢復正常。
通過對上述故障的維修，我們認為：FANUC-BESK 7M系統(tǒng)具有自診斷功能，在加工中可以在線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(tǒng)有多達80多種報警，當出現(xiàn)報警時，操作者和維修人員可查閱操作說明書上的報警信息表，根據(jù)具體報警號的提示來查找問題的癥結所在，給系統(tǒng)的維修和檢修帶來極大的方便。
滬公網安備31010802001143號
