数控进给故障与排除(7)

2019-05-17 11:35

测量驱动器主回路进线断1U、1W,确认驱动器主回路内部存在短路。

由于6RA26**驱动器主回路进线直接与晶闸管相连,因此可以确认故障原因是由于晶闸管损坏引起的。

逐一测量主回路晶闸管V1~V6,确认V1、V2不良(已短路);更换同规格备件后,机床恢复正常。

由于测量主回路其他部分均无故障,换上晶闸管模块后,机床恢复正常工作,分析原因可能是瞬间电压波动或负载波动引起的偶然故障。

例9:自动工作偶然出现剧烈震动的故障维修

故障现象:一台配套FAGOR 8030系统、SIEMENS 6SC610交流伺服驱动的立式加工中心,在自动工作时,偶然出现X轴的剧烈振动。

分析与处理过程:机床在出现故障时,关机后在开机,机床即可以恢复正常;且在故障时检查,系统、驱动器都无报警;而且振动在加工过程中只是偶然出现。

在振动时检查系统的位置跟随误差显示,发现此值在0~0.1mm范围内振动,可以基本确认数控系统的位置检测部分以及位置测量系统均无故障。

由于故障的偶然性,而且当故障发生时只要通过关机,即可恢复正常工作,这给故障的诊断增加了困难。为了确认故障部位,维修时将X、Y周的驱动器模块、伺服分别作了互换处理,但故障现象不变。因此,初步确定故障是由于伺服与驱动器间的连接电缆不良引起的。 仔细检查伺服与驱动器间的连接电缆,未发现任何断线与接触不良的故障,而故障仍然存在。为了排除任何可能的原因,维修时利用新的测速反馈电缆作为临时线替代了原电缆试验,经过长时间的运行确认故障现象消失,机床恢复正常工作。

为了找到故障的根本原因,维修时取下了X轴测速电缆进行仔细检查,最终发现该电缆的11号线(测速发电动机R相连接线)在电缆不断弯曲的过程中有“时通时断”的现象,打开电缆线检查,发现电线内部断裂。更换电缆后,故障排除,机床恢复正常工作。

例10:开机即出现电流报警的维修

故障现象:一台配套SIEMENS 810M及611A交流伺服驱的立式加工中心,在调试时,出现X轴过流报警。

分析与处理过程:由于机床为初次开机调试,可以确认驱动器、均无故障,故障原因通常与伺服与驱动器之间的连接有关。

对照SIEMENS 611A伺服驱动器说明书,仔细检查发现该机床X轴伺服的三项电枢线相序接反;正确连接后,故障排除。

例11:指令位置与实际移动距离不符的故障维修

故障现象:某配套SIEMENS 810MGA3的改造数控机床,机床调试时,发现X、Y、Z轴可以运动,但实际运动距离与指令值相差10倍。

分析与处理过程:由于机床X、Y、Z轴能正常工作,根据故障现象,可以基本确认故障原因在于系统参数设定不当。

检查与上例相同的参数,发现系统的MD5002 bit2、1、0的位置控制系统得控制分辨率参数与MD5002 bit7、6、5的位置控制系统的输入分辨率参数设定值为0010 0010;这显然与机床要求不符。

但调试人员对照系统中对参数的说明,表明其设定与说明书一致。为了进一步确认原因,维

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修时对照了说明书原文,发现该系统从软件版本1232以后对参数的定义作了修改,在新的软件版本下,参数MD5002的正确设定应为0100 0100; 修改参数后,机床实际运动距离与指令值完全一致。

例13:NUM 1020系统抖动的故障维修

故障现象:某配套NUM 1020系统的高速数控新的高速数控铣床,开机后,各轴伺服均有抖动现象。

分析与处理过程:由于机床三轴伺服驱动工作都不正常,可以初步认为故障与驱动公共部分有关。

测量驱动器的电源电压及直流母线电压,发现直流母线电压为直流200V左右。考虑到对于交流380V输入的驱动器,其直流母线电压正常情况下应为600V左右。该机床进线电压交流380V为正常,伺服系统业务报警,因此故障与直流主回路无关。

根据驱动系统的主回路原理图,注意检查直流母线各元器件,确认放电电阻损坏,更换后,故障排除,机床恢复正常。

例14:DYNAPATH 20M定位不准的故障维修

故障现象:一台配套DYNAPATH 20M系统的二手数控铣床,加工零件时的Y向加工尺寸与编程尺寸存在较大的误差,而且误差值与Y轴的移动距离成正比,距离越长,误差越大。 分析与处理过程:为了进一步确认故障原因,维修时对机床Y轴的定位精度进行了仔细测量。测量后发现,机床Y轴每移动一个螺距,实际移动距离均要相差0.1mm左右,而且具有固定的规律。 根据故障现象,机床存在以上问题的原因似乎与系统的参数设定有关,即:系统的指令倍率、检测倍率、反馈脉冲数等参数设定错误,是产生以上故障的常见原因。但在本机床上,由于机床参数被存储于EPROM上,因此参数出错的可能性较小。

进一步观察、测量机床Y周移动情况,发现该机床Y轴伺服在移动到某一固定角度是,都有一冲击过程:在无冲击的区域,测量实际移动距离与指令值相符,根据以上现象,初步判定,故障原因与位置检测系统有关。

因该机床采用的是半闭环系统,维修时拆下了伺服内装式编码器检查,经仔细观察发现,在冲击的区域,编码器动光栅上有一明显的黑斑。 考虑到更换编码器的成本与时间问题,维修时利用旧纪念馆对编码器进行了仔细的清晰,洗去了由于轴承润滑脂融化产生的黑斑。

重新安装编码器后,机床可以正常工作,Y轴冲击现象消失,精度恢复。

4.6 进给伺服故障诊断维修与维护

4.6.1 直流伺服电动机的故障诊断及维修

1. 直流伺服电动机不转。当机床开机后,CNC工作正常,“机床锁住”等信号已释放,按下方向键后系统显示动(坐标轴位置值在变化),但实际伺服电动机不转,可能原因见表4-33: 表4-33:直流伺服电动机不转故障综述 可能原因 检查步骤 排除措施 正确连接动力线 动力线断线或接触不依次用万用表测量动力线R、S、T端子 良 使能信号(ENABLE)如果没有使能信号,通常驱动器上的PRDY确保使能的条件,正常使

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没有送到速度控制单指示灯不亮 元 能 速度指令电压测量数控装置的速度指令电压输出端口是确保数控装置由指令电(VCMD)为零 否有输出 压输出 如果数控装置端有输出,测量速度指令线的确保指令输出电压传输驱动器端是否有电压 到位 永磁体脱落 制动器未松开 制动器断 电动机故障

2. 过热。可能的原因见表4-34。

表4-34:直流伺服电动机过热报警综述 可能原因 负载过大 检查步骤 校核工作负载是否过大 排除措施 改善切削条件,重新考虑切削负载 检查制动器,依次排查制动电路 更换永磁体或电动机 确保制动器能工作正常 更换制动器 更换驱动器 更换电动机 整流桥或驱动器损坏 用交换法判断是否有故障 换向器绝缘不正常或内部短路 由于切削液和电刷灰引起做好电动机的密封处理,定期清换向器绝缘不正常 理电刷灰 磁钢去磁 制动器不释放 由于电枢电流大于磁钢去更换磁钢或电动机 磁最大允 制动线圈断线、制动器为松更换制动器或调整制动摩擦片的开、制动摩擦片间隙调整不间隙 当 制动电路故障 温度检测开关不良 依次排查制动电路,确保正常 一般用手摸能感觉到温度 更换温控开关

3. 旋转时有大的冲击。若机床一开机,伺服即有冲击,通常是由于电枢或测速发电动机极性相反引起的。若冲击在运动过程中,可能的原因见表4-35。 表4-35:旋转时有大的冲击的故障维修综述 可能原因 负载不均匀 检查步骤 可目测和分析 排除措施 改善切削条件 测速发电动机输出电压突变 在不损坏机床的情况下,重现更换测速发电动机 故障,测量反馈电压 输出给电动机电压的波纹太大 是否外界的电压变化异常 驱动器有故障 电枢绕组不良 电枢绕组内部短路 电枢绕组对地短路 脉冲编码器不良

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采用稳压电源 更换驱动器 才用交换法,确认电动机电枢更换电动机 有故障 测量电枢的接线端子 测量电枢绕组的对地电阻 测量编码器输出信号 排除短路点 处理好屏蔽与接地 更换编码器

4. 低速加工时工件表面有大的振纹。造成低速加工时工件表面有大的振纹,其原因较多,有刀具、切削参数、机床等方面的原因,应予以综合分析,从电动机方面看有以下原因,见表4-36。

表4-36:低速加工时工件表面有大的振纹的故障总数 可能原因 速度环增益设定不当 检查步骤 排除措施 检查增益参数是否与要求一致 依照参数说明书,正确设置参数 重新充磁或更换永磁体 更换电动机 电动机的永磁体被局部去磁 才用交换法判断 电动机性能下降,纹波过大

5. 电动机运行噪声大。可能原因或排除见表4-37。 表4-37:电动机运行噪声大的故障维修综述 可能原因 换向器接触面的粗糙 换向器损坏 轴向间隙过大 检查步骤 可拆卸下来后,目测检验 排除措施 更换换向器 在数控装置端进行机床的螺距误差补偿与反向间隙补偿 换向器的局部短路(如:切削测量其接线端子,判断是否短更换换向器 液等进入电刷槽中) 路

6. 在运转、停车或变速时有振动现象。造成直流伺服电动机转动不稳、振动的可能原因见表4-38。

表4-38:在运转、停车或变速时有振动的故障综述 可能原因 脉冲编码器不良 绕组内部短路 绕组对地短路 电动机接触不良 电动机故障 检查步骤 测量脉冲编码器的反馈信号 测量电枢的接线端子 测量电枢绕组的对地电阻 用交换法判断 排除措施 更换脉冲编码器 排除短路点 处理好屏蔽与接地 重新调整、安装电动机 更换电动机 4.6.2 交流伺服电动机的故障诊断及维修 1. 交流伺服电动机的基本检查 原则上说,交流伺服电动机可以不需要维修,因为它没有损坏。但由于交流伺服电动机内含有精密检测器,因此,当发生碰撞、冲击时可能会引起故障,维修实应对作如下检查: ① 是否受到任何机械损伤?

② 旋转部分是否可用手正常转动? ③ 带制动器的,制动器是否正常? ④ 是否有任何松动螺钉或间隙?

⑤ 是否安装在潮湿、温度变化剧烈和有灰尘的地方?等等。

2. 交流伺服电动机的安装注意点 维修完成后,安装伺服要注意以下几点:

① 由于伺服防水结构不是很严密,如果切削液、润滑油等渗入内部,会引起绝缘性能降低或绕组短路,因此,应注意尽可能避免切削液溅入;

② 当伺服电动机安装在齿轮箱上时,加注润滑油时应注意齿轮箱的润滑油油面高度必须

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低于伺服的输出轴,防止润滑油渗入内部。

③ 固定伺服联轴器、齿轮、同步带等连接件时,在任何情况下,作用在上的力不能超过容许的径向、轴向负载。见表4-39

表4-39 交流伺服电动机容许的径向、轴向负载 电动机形式 1—0,2—0 0,5 容许的径向负载 25㎏ 75kg 电动机形式 10,20,30,30R 容许的径向负载 450kg ④ 按说明书规定,对伺服和控制电路之间进行正确的连接(见机床连接图)。连接中的错误,可能引起的失控或振荡,也可能使或机械件损坏。当完成接线后,在通电之前,必须进行电源线和壳体之间的绝缘测量,测量用500MΩ表进行;然后再用万用表检查信号线和壳体之间的绝缘。注意:不能用兆欧表测量脉冲编码器输入信号的绝缘。 3. 交流伺服电动机常见的故障有: 故障现象 可能原因 排除措施 确保连接正常且稳定 更换反馈装置 更换电磁阀 接线故障如:插座脱焊或端虚焊,连接不牢固 子接线松开 位置检测装置故障 检验其是否有输出信号 得电不松开、失点不吸合制电磁制动故障 动 ① 转子位置检测装置故障 当霍尔开关或光电脉冲编码器发生故障时,会引起失控,进给有振动。

4. 交流伺服故障判断的方法有:

① 用万用表或电桥测量电枢绕组的直流电阻,检查是否断路,并用兆欧表查绝缘是否良好。

② 将与机械装置分离,用手转动转子,正常情况下感觉有阻力,转一个角度后手放开,转子又返回现象;如果用手转动转子时能连续转几圈并自由停下,该已损坏;如果用手不动或转动后无返回,机械部分可能有故障。

5. 脉冲编码器的更换 如交流伺服的脉冲编码器不良,就应更换脉冲编码器。更换编码器应按规定步骤进行(请参照相应安装说明书)。注意,原联接部分无定位标记的,编码器不能随便拆离,不然会使相位错位;对采用霍尔元件换向的应注意开关的出线顺序。平时,不应敲击上安装位置检测装置的部位。另外,伺服一般在定子中埋设热敏电阻,当出现过热报警时,应检查热敏电阻是否正常。 4.6.3 进给伺服维修实例 例1:(可以少量运动但发热的故障维修)

故障现象:配套某系统的一台二手数控铣床,采用FUNAC S系列三轴一体型伺服驱动器,开机后,X、Y轴工作正常,但手动移动Z轴,发现在较小的范围内,Z轴可以运动,但继续移动Z轴,系统出现伺服报警。

分析与处理过程:根据故障现象,检查机床实际工作情况,发现开机后Z轴可以少量运动,不久温度迅速上升,表面发烫。 分析引起以上故障的原因,可能是机床电气控制系统故障或机械传动系统的不良。为了确定故障部位,考虑到本机床采用的是半闭环结构,维修时首先松开了伺服与丝杠的连接,并再次开机试验,发现故障现象不变,故确认报警是由于电气控制系统的不良引起的。

由于机床Z轴伺服带有制动器,开机后测量制动器的输入电压正常,在系统、驱动器关机的情况下,对制动器单独加入电源进行试验,手动转动Z轴,发现制动器已松开,手动转

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