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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(nèi)花鍵孔加工中的應(yīng)用G威達(dá)公司高檔鉆夾頭技術(shù)喜獲突破CIMCO DNC-Max機(jī)床聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)新型工業(yè)控制系統(tǒng)方法探討示波器知識(shí)百問(wèn)向時(shí)間要錢：加快換刀速度經(jīng)典設(shè)計(jì)SE鉆尖硬質(zhì)合金鉆頭研制成功在數(shù)控車床上進(jìn)行鋸齒形加工高性能加工中心的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)數(shù)控滾齒機(jī)伺服系統(tǒng)故障機(jī)床工具業(yè)當(dāng)前經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(yīng)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(dòng)加工技術(shù)及裝備”項(xiàng)目通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收洛軸將為"嫦娥工程"提供軸承五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用與市場(chǎng)價(jià)值[標(biāo)簽:tag]北京機(jī)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(tǒng)的全功能數(shù)控機(jī)床。7CM系統(tǒng)是采用16位字長(zhǎng)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(gè)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(shí)現(xiàn)，.
北京機(jī)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(tǒng)的全功能數(shù)控機(jī)床。7CM系統(tǒng)是采用16位字長(zhǎng)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(gè)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(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)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(shù)寄存器和數(shù)據(jù)暫存的工作寄存器所組成。整個(gè)程序具有總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)、程序精練而嚴(yán)密的特點(diǎn)。因而當(dāng)故障發(fā)生后，系統(tǒng)能從硬件、軟件上進(jìn)行指示，根據(jù)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(xiàn)象：Y軸速度異常，05＃、07＃和37＃報(bào)警。
故障檢查及分析：查FANUC-BESK 7M系統(tǒng)維修手冊(cè)，05＃系統(tǒng)急停車信號(hào)接通；07＃系速度控制單元報(bào)警；37＃系Y軸位置控制偏移過(guò)大。
從維修手冊(cè)中看，05＃報(bào)警是由緊急停車造成，排除其報(bào)警并不困難，對(duì)于07＃報(bào)警，維修手冊(cè)指出：任意一軸的速度控制單元處于報(bào)警條件，或電機(jī)電源線的接觸器斷路，產(chǎn)生該報(bào)警。可考慮下列原因：①電機(jī)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(xiǎn)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(diǎn)開(kāi)路；⑤在控制部分電源輸入支架上，交流100V保險(xiǎn)絲(F5)斷；⑥連接速度控制單元與控制部分之間的信號(hào)電纜斷開(kāi)或從觸頭中脫落；⑦由于某種原因其它伺服機(jī)構(gòu)報(bào)警，電機(jī)電源線上的接觸器(MCC)斷開(kāi)。
我們經(jīng)過(guò)對(duì)以上7項(xiàng)的宏觀分析，認(rèn)為07＃報(bào)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(diǎn)放在37＃報(bào)警上。
從維修手冊(cè)上看，37＃報(bào)警有兩條原因：①伺服電機(jī)電源線斷線；②位置檢測(cè)器和伺服電機(jī)之間的連線松動(dòng)。
分析原因①，伺服電機(jī)有轉(zhuǎn)速，說(shuō)明電源線未斷。與此同時(shí)，我們又將位置控制環(huán)內(nèi)的偏移補(bǔ)償量調(diào)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(duì)于②，我們根據(jù)“先外后內(nèi)”的維修原則，用分段判定法對(duì)NC系統(tǒng)的01 GN 710位置控制器進(jìn)行了詳細(xì)的檢查，具體步驟如下：①根據(jù)X、Y、Z三個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)完全一致的特點(diǎn)，將Y、Z兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的NC中位置控制器的連線XC(Z軸)和XF(Y軸)以及測(cè)速反饋線XE(Z軸)與XH(Y軸)對(duì)調(diào)，即在機(jī)床控制中，用Y軸信號(hào)控制Z軸，用Z軸信號(hào)控制Y軸，以檢查NC系統(tǒng)的好壞。調(diào)換后故障依然存在，說(shuō)明NC系統(tǒng)無(wú)故障；②將標(biāo)準(zhǔn)電柜中Y、Z伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)調(diào)，即用Z軸控制信號(hào)去驅(qū)動(dòng)Y軸，故障同樣存在，又排除了伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的問(wèn)題，將故障范圍縮小到Y(jié)軸直流伺服電機(jī)中。
拆開(kāi)直流伺服電機(jī)，發(fā)現(xiàn)測(cè)速發(fā)電機(jī)與伺服電機(jī)之間的連接齒輪松動(dòng)。由于在自動(dòng)控制系統(tǒng)中測(cè)速發(fā)電機(jī)是一種產(chǎn)生加速或減速信號(hào)和對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械作恒速控制的元件。故它與伺服電機(jī)之間的連接松動(dòng)便造成對(duì)恒速控制不準(zhǔn)，甚至對(duì)CNC產(chǎn)生加速信號(hào)，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(fù)載表指針達(dá)紅區(qū)，08＃報(bào)警。
故障檢查及分析：
查機(jī)床維修手冊(cè)，08＃報(bào)警為主軸定位故障。根據(jù)維修手冊(cè)的要求，我們打開(kāi)機(jī)床電源柜，在交流主軸控制器線路板上，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(cè)；④減速指令；③精定位；③定位完成；以上為綠色)；⑦試驗(yàn)方式。
觀察這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(cè)到；定位信號(hào)也檢測(cè)到；但是系統(tǒng)不能完成定位，主軸仍在低速運(yùn)行，故3＃、5＃燈不斷閃爍。調(diào)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(wèn)題。打開(kāi)主軸防護(hù)罩檢查放大器時(shí)，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(gè)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(zhǔn)確定位，造成08＃報(bào)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(diào)節(jié)器RVII(定位點(diǎn)偏移)進(jìn)行了重新調(diào)節(jié)。故障排除，報(bào)警消失，機(jī)床恢復(fù)正常運(yùn)行。
例三故障現(xiàn)象：主軸12＃報(bào)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(shū)知：主軸12＃報(bào)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(jī)繞組短路；②功率晶體管不良；③印刷板故障。
在確認(rèn)輸出端或電機(jī)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(jī)動(dòng)力線，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(xiàn)Cl-El之間短路，即晶體管組件已燒毀。
為確定故障源，又對(duì)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(zhuǎn)指令。②測(cè)定8個(gè)晶體管(型號(hào)為ET191)U、V、W相再生回路的基極-射極電壓(CN6，CN7上測(cè)量)。
以發(fā)射極為基準(zhǔn)，測(cè)量B-E正常值一般在2V左右，有問(wèn)題的回路與正�；芈凡煌l(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(shí)二極管D27也擊穿。在更換上述部件后，主軸報(bào)警變?yōu)?9＃報(bào)警。查閱有關(guān)資料知：AL-19報(bào)警為U相電流檢測(cè)電路偏置過(guò)流報(bào)警。
對(duì)控制回路的電源進(jìn)行檢查，檢查印刷電路板上電源測(cè)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(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(bào)警消除。同時(shí)，主軸AL-12＃報(bào)警答也消除，機(jī)床恢復(fù)正常。
例四故障現(xiàn)象：主軸定位后，ATC無(wú)定位指示，機(jī)械手無(wú)換刀動(dòng)作故障檢查與分析，該故障發(fā)生后，機(jī)床無(wú)任何報(bào)警產(chǎn)生，除機(jī)械手不能正常工作外，機(jī)床各部分都工作正常。用人工換刀后機(jī)床也能進(jìn)行正常工作。
根據(jù)故障現(xiàn)象分析，認(rèn)為是主軸定位完成信號(hào)未送到PLC，致使PLC中沒(méi)有得到換刀指令。查機(jī)床連接圖，在CN1插座22＃、23＃上測(cè)到主軸定位完成信號(hào)。該信號(hào)是在主軸定位完成后送至刀庫(kù)電機(jī)的一個(gè)信號(hào)，信號(hào)電壓為24V。這說(shuō)明主軸定位信號(hào)已經(jīng)送出。
在PLC梯形圖上看到，ATC指示燈亮的條件為：①AINI(機(jī)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(kù)伺服定位正常)ON；③ZPZ(z軸零點(diǎn))ON。以上三個(gè)條件均已滿足，說(shuō)明ATCP已經(jīng)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(jī)械手75°回行程開(kāi)關(guān))ON；②INPI(刀庫(kù)伺服定位正常)ON；③180RLS(機(jī)械手180°回行程開(kāi)關(guān))ON；④AUPLS(機(jī)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(xiàn)A75RLS未壓到位。
解決方法：調(diào)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(jī)械手恢復(fù)正常工作，故障排除。
例五故障現(xiàn)象：99＃報(bào)警故障
故障檢查與分析：
該故障發(fā)生后，按機(jī)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(dòng)數(shù)據(jù)輸入／顯示燈面板執(zhí)行任何控制，即整個(gè)系統(tǒng)處于“死機(jī)”狀態(tài)。同時(shí)，按清除鍵不能消除該報(bào)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(tǒng)。按I、L＋啟動(dòng)鍵，系統(tǒng)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(shù)碼，但不能清除號(hào)碼顯示器的99＃報(bào)警，按操作面板上的按鈕可進(jìn)行轉(zhuǎn)換，但用手和紙帶輸入機(jī)不能輸入任何數(shù)據(jù)，機(jī)床仍不能工作。查閱018操作說(shuō)明書(shū)，從86＃到99＃報(bào)警均未提示是何種報(bào)警，因此不能根據(jù)機(jī)床的報(bào)警表及其處理辦法是進(jìn)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(jìn)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(cè)得＋5、±15V、＋24V電壓均正常。查018機(jī)床維修手冊(cè)，在報(bào)警表上，未指明99＃為何種報(bào)警，我們從報(bào)警分類欄上看到：99＃為p／S報(bào)警，表示程序誤差或操作誤差報(bào)警。根據(jù)該報(bào)警指示的范圍，我們首先將機(jī)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(bào)警未消除。其次，仔細(xì)檢查機(jī)床的各參考位置，發(fā)現(xiàn)刀庫(kù)未回到參考點(diǎn)。為此，我們調(diào)整旋轉(zhuǎn)變壓器，使刀庫(kù)重新回到參考點(diǎn)，排除了機(jī)械故障。99＃報(bào)答還是未消除。
考慮到刀庫(kù)電機(jī)是由附加位置控制器所控制，刀庫(kù)不回參考點(diǎn)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(jié)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，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(kāi)機(jī)，系統(tǒng)啟動(dòng)成功，通過(guò)顯示器I上無(wú)任何顯示，號(hào)碼顯示器上則顯示02＃、07＃報(bào)警，按N＋1鍵，CRT顯示：02＃：數(shù)控柜過(guò)熱報(bào)警；07＃：速度控制裝置報(bào)警。
對(duì)于07＃報(bào)警我們認(rèn)為：因機(jī)床參數(shù)已經(jīng)消除，伺服電機(jī)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(bào)警。只要將機(jī)床參數(shù)恢復(fù)，該報(bào)警的消除是不難的。對(duì)于02＃報(bào)警，機(jī)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?cè)谂懦鲜鲆蛩睾�，利用CRT進(jìn)行接口診斷，在T地址下，查找到數(shù)據(jù)號(hào)16的第7位為0。正常狀態(tài)下該位應(yīng)為“1”。機(jī)床操作說(shuō)明書(shū)上指出：該位為數(shù)控柜過(guò)熱信號(hào)，當(dāng)輸入信號(hào)接通時(shí)(即數(shù)控柜過(guò)熱時(shí))它為0。由此，我們認(rèn)為是數(shù)控柜中的熱控開(kāi)關(guān)接通。從數(shù)控柜中找到兩只熱控開(kāi)關(guān)，型號(hào)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(xiàn)PC-c主板上那只開(kāi)關(guān)無(wú)＋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(wú)＋24P輸出電壓。該電壓一路供PC-C主板工作；一路送機(jī)床側(cè)信號(hào)。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(shí)號(hào)碼顯示器上99＃報(bào)警消除，但負(fù)載表旁的報(bào)警指示為：19＃。再接上機(jī)床側(cè)信號(hào)，(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(shí)99＃報(bào)警又出現(xiàn)。這說(shuō)明99＃報(bào)警與＋24P電壓有關(guān)，其機(jī)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(shù)據(jù)總線，產(chǎn)生P／S操作誤差報(bào)警，使整個(gè)系統(tǒng)“死機(jī)”。該機(jī)理也與刀庫(kù)不回參考點(diǎn)的故障現(xiàn)象相吻合。
查機(jī)床側(cè)信號(hào)短路的原因，在機(jī)床強(qiáng)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(jiǎn)易位置控制器輸入信號(hào)線毛刺短路，故使穩(wěn)壓裝置燒壞。將該故障排除后，機(jī)床側(cè)信號(hào)＋24P電壓恢復(fù)正常，99＃報(bào)警消除，系統(tǒng)恢復(fù)正常。
通過(guò)對(duì)上述故障的維修，我們認(rèn)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(shè)備接口信號(hào)和機(jī)床控制輸入輸出信號(hào)，并由CRT顯示。7M系統(tǒng)有多達(dá)80多種報(bào)警，當(dāng)出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，操作者和維修人員可查閱操作說(shuō)明書(shū)上的報(bào)警信息表，根據(jù)具體報(bào)警號(hào)的提示來(lái)查找問(wèn)題的癥結(jié)所在，給系統(tǒng)的維修和檢修帶來(lái)極大的方便。
滬公網(wǎng)安備31010802001143號(hào)
