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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(jīng)典設(shè)計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(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)動加工技術(shù)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(yīng)用與市場價值[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(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(shí)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(jié)構(gòu)簡單、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(jī)電源線的接觸器斷路，產(chǎn)生該報警。可考慮下列原因：①電機(jī)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(diǎn)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(jī)構(gòu)報警，電機(jī)電源線上的接觸器(MCC)斷開。
我們經(jīng)過對以上7項的宏觀分析，認(rèn)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(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(jī)電源線斷線；②位置檢測器和伺服電機(jī)之間的連線松動。
分析原因①，伺服電機(jī)有轉(zhuǎn)速，說明電源線未斷。與此同時，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(nèi)”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(jìn)行了詳細(xì)的檢查，具體步驟如下：①根據(jù)X、Y、Z三個伺服驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和參數(shù)完全一致的特點(diǎn)，將Y、Z兩個伺服驅(qū)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(diào)，即在機(jī)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(diào)換后故障依然存在，說明NC系統(tǒng)無故障；②將標(biāo)準(zhǔn)電柜中Y、Z伺服驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行對調(diào)，即用Z軸控制信號去驅(qū)動Y軸，故障同樣存在，又排除了伺服驅(qū)動系統(tǒng)的問題，將故障范圍縮小到Y(jié)軸直流伺服電機(jī)中。
拆開直流伺服電機(jī)，發(fā)現(xiàn)測速發(fā)電機(jī)與伺服電機(jī)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(jī)是一種產(chǎn)生加速或減速信號和對旋轉(zhuǎn)機(jī)械作恒速控制的元件。故它與伺服電機(jī)之間的連接松動便造成對恒速控制不準(zhǔn)，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(xiàn)象：主軸不能定向，負(fù)載表指針達(dá)紅區(qū)，08＃報警。
故障檢查及分析：
查機(jī)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(jī)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(jīng)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(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題。打開主軸防護(hù)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(zhǔn)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(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(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(jī)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(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(zhǔn)，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(guān)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(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(jī)床恢復(fù)正常。
例四故障現(xiàn)象：主軸定位后，ATC無定位指示，機(jī)械手無換刀動作故障檢查與分析，該故障發(fā)生后，機(jī)床無任何報警產(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未送到PLC，致使PLC中沒有得到換刀指令。查機(jī)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(jī)的一個信號，信號電壓為24V。這說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(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(刀庫伺服定位正常)ON；③ZPZ(z軸零點(diǎn))ON。以上三個條件均已滿足，說明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°回行程開關(guān))ON；②INPI(刀庫伺服定位正常)ON；③180RLS(機(jī)械手180°回行程開關(guān))ON；④AUPLS(機(jī)械手向上行程開關(guān))ON。檢查以上三個行程開關(guān)，發(fā)現(xiàn)A75RLS未壓到位。
解決方法：調(diào)整A75RLS行程開關(guān)檔塊，使之剛好將該行程開關(guān)壓好。此時，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(jī)”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(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(jī)床的報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上測得＋5、±15V、＋24V電壓均正常。查018機(jī)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(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)刀庫未回到參考點(diǎn)。為此，我們調(diào)整旋轉(zhuǎn)變壓器，使刀庫重新回到參考點(diǎn)，排除了機(jī)械故障。99＃報答還是未消除。
考慮到刀庫電機(jī)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(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，再重新開機(jī)，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(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狀態(tài)，必然會產(chǎn)生該報警。只要將機(jī)床參數(shù)恢復(fù)，該報警的消除是不難的。對于02＃報警，機(jī)床操作說明書上指出：(1)環(huán)境溫度過高；(2)冷卻風(fēng)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(jìn)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(yīng)為“1”。機(jī)床操作說明書上指出：該位為數(shù)控柜過熱信號，當(dāng)輸入信號接通時(即數(shù)控柜過熱時)它為0。由此，我們認(rèn)為是數(shù)控柜中的熱控開關(guān)接通。從數(shù)控柜中找到兩只熱控開關(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。檢查熱控開關(guān)發(fā)現(xiàn)PC-c主板上那只開關(guān)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(jī)床側(cè)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(fù)載表旁的報警指示為：19＃。再接上機(jī)床側(cè)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(guān)，其機(jī)理為：由于PC-C失去＋24P工作電壓，其輸入、輸出動作產(chǎn)生紊亂，從而封鎖了CPU數(shù)據(jù)總線，產(chǎn)生P／S操作誤差報警，使整個系統(tǒng)“死機(jī)”。該機(jī)理也與刀庫不回參考點(diǎn)的故障現(xiàn)象相吻合。
查機(jī)床側(cè)信號短路的原因，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(jī)床側(cè)信號＋24P電壓恢復(fù)正常，99＃報警消除，系統(tǒng)恢復(fù)正常。
通過對上述故障的維修，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)備接口信號和機(jī)床控制輸入輸出信號，并由CRT顯示。7M系統(tǒng)有多達(dá)80多種報警，當(dāng)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(jié)所在，給系統(tǒng)的維修和檢修帶來極大的方便。
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