数控机床常见故障的诊断.ppt

第6章 数控机床常见故障的诊断,了解数控机床常见故障的处理方法 根据常见故障学会拟定故障解决方案，会解决操作中出现的有报警号的常见故障,知识目标,6.1 数控机床无法回参考点的报警,6.1.1 回参考点的作用6.1.2 回参考点的方式6.1.3 回参考点故障诊断案例,6.1.1 回参考点的作用,返回参考点的好处有下面两点。（1）系统通过参考点来确定机床的原点位置，以正确建立机床坐标系。（2）可以消除丝杠间隙的累计误差及丝杠螺距误差补偿对加工的影响。,图6.1 SCK-20数控车床参考点,图6.2 SCK-20数控车床返回参考点后的坐标值,6.1.2 回参考点的方式,1数控机床返回参考点控制原理,数控机床多数采用带减速挡块的栅格信号返回参考点控制，控制原理如图6.3所示。,图6.3 数控机床返回参考点控制原理图（有挡块）,*2数控机床返回参考点的PMC控制,图6.4 SCK-20数控车床返回参考点的PMC控制图,6.1.3 回参考点故障诊断案例,1常见现象及可能的原因,（1）找不到参考点（通常会导致机床超程报警）。机床回零过程无减速动作或一直以减速回零，多数原因为减速开关及接线故障。机床回零动作正常，但系统得不到一转信号。原因可能是电动机编码器及接线或系统轴板故障（工厂中多数采用交换法来判别故障具体部位）。减速开关偏移。,减速挡块偏移。栅格偏移量参数设定不当。参考计数器容量参数设定不当。位置环增益设定过大。编码器或轴板不良。,（2）找不准参考点（即返回参考点有偏差）。,【例6.1】某一数控车床（系统为FANUC-TD）回零时，X轴回零动作正常（先正方向快速运动，碰到减速开关后，能以慢速运动），但机床出现系统因X轴硬件超程而急停报警。此时Z轴回零控制正常。,2常见故障实例分析,分析：查阅系统手册，根据故障现象和返回参考点控制原理，可以判定减速信号正常，位置检测装置的零标志脉冲信号不正常。产生该故障的原因可能是来自X轴进给电动机的编码器故障（包括连接的电缆线）或系统轴板故障。处理方法：因为Z轴回零动作正常，可以通过采取交换方法来判断故障部位。交换后，发现故障转移到Z轴上（X轴回零操作正常而Z轴回零出现报警），则判定故障在系统轴板，最后更换轴板，机床恢复正常工作。,【例6.2】某一数控车床进行钻孔时（利用机床建立的坐标系），发现孔中心偏差了一个进给丝杠的螺距误差。分析：根据故障现象，返回参考点的动作过程正常，判定减速挡块偏离导致机床回参考点不准，使得该轴碰上该挡块时，脉冲编码器上的零标志刚错过，只能等待脉冲编码器再转过近一周后，系统才能找到零标志。,处理方法：故障排除方法是调整减速挡块且机床重新进行参考点的设定。（详细方法请参阅6.1.2节后的课后阅读）。总结：通过该故障分析，凡是机床返回参考点出现近似一个进给丝杠螺距误差时，多数故障原因是减速挡块偏离造成的，如果有很小的偏差就应按返回参考点不准的原因进行检查。,【例6.3】日本进口加工中心SH5000/40的数控系统采用FANUC-18i系列，该加工中心采用光栅尺作为位置检测装置而且为绝对编码器，系统的连接如图6.5所示。该加工中心经过节假日休息后，首次开机时出现“#300报警（绝对位置丢失）”的故障。分析：由于该机床采用绝对编码器，所以机床开机时，不需要回零操作。只有系统绝对位置数据丢失时，才会出现该报警。产生该报警的故障原因可能有系统和位置检测装置故障或绝对编码器电池故障。根据故障现象看，最大可能原因是绝对编码器的电池电压下降导致。,处理方法：经实际检测，电池电压不到3V（标准电压为6V），更换电池并手动操作返回参考点后，机床恢复正常工作。总结：该例子说明数控机床经常维护是十分必要的，要定期检查电池的电压并及时更换（包括系统电池和回转台的电池）。,图6.5 FANUC 18i系统的X轴控制连接图,6.2 数控机床超程故障及处理方法,数控机床的超程报警有两种情况：一种是硬件超程，即机床运动部件碰到硬限位开关（行程开关）的超程报警；另一种是软件超程报警，即超过机床坐标极限值（系统参数设定）的报警。,数控机床硬件超程控制有两种形式：一种是利用系统提供的专用硬件超程信号地址的超程保护；另一种是机床厂家根据PMC输入信号编制机床硬件超程保护。,1数控机床硬件超程控制及处理方法,下面以FANUC-0i系统为例，说明系统硬件超程保护的PMC控制及故障处理方法。（1）专用信号地址的硬件超程保护。一般地，设定信号X2.0、X2.1、X2.2、X2.3、X2.4和X2.5分别为机床的X轴正向超程行程开关输入信号、Y轴正向超程行程开关输入信号、Z轴正向超程行程开关输入信号、X轴负向超程行程开关输入信号、Y轴负向超程行程开关输入信号和Z轴负向超程行程开关输入信号。当机床各轴正向出现超程时，系统会发出500系统超程报警号；当机床各轴负向出现超程时，系统会发出501系统超程报警号。,处理方法：系统出现超程报警时，系统状态开关工作在手动连续进给状态（JOG），按下超程报警轴的反方向按钮开关，使机床反方向退出硬件超程范围，超程限位行程开关恢复常闭状态，然后按下系统复位键RESET使系统复位，一般就可以解除机床超程报警。如果反方向点动时机床不动，系统处于死机状态时，首先把系统硬件超程保护有效参数3004#5设定为0（该功能无效），系统断电再重新上电，点动反方向移动，使机床退出超程。然后把系统参数3004#5设定为1，就解除了该报警。,（2）厂家编制的硬件超程保护。X8.4为机床面板上的急停开关输入信号，G8.4为系统急停信号，X20.0为机床面板的超程释放开关输入信号。当机床出现超程故障时，系统就会产生厂家超程报警信息（如#1001 OVER TRAVEL：+X轴）及系统处于急停状态。处理方法：当系统出现超程报警时，系统状态开关工作在手动连续进给状态（JOG），同时按下机床超程释放按钮升关（X20.0）和超程报警轴的反方向按钮开关，使机床反方向退出硬件超程范围，超程限位行程开关恢复常闭状态，以解除机床超程报警。,（1）系统存储行程极限值的设定方法。图6.8所示为系统存储行程极限值的设定，数控铣床X轴带动工作台运动建立的机床坐标系，其中SQ1、SQ2为机床X轴方向的硬限位保护行程开关，SQ3为机床X轴正向返回机床参考点的减速开关。,2数控机床软件超程报警及处理方法,系统存储行程极限值的设定不能超过机床的硬限位保护范围，否则机床的软件限位功能不起作用。如果按图6.8所示设定存储行程极限坐标值，就把A、B（A为正值、B为负值）值转换成系统的检测单位后，分别输入到系统参数的1320和1321中，从而完成了系统存储行程极限值的设定。,图6.8 系统存储行程极限值的设定,（2）系统软件超程报警的处理方法。当机床运动坐标超过了存储行程极限值时，系统就会产生软件超程报警。各轴正向超程时，系统会发出500系统超程报警号；各轴负向出现超程时，系统会发出501系统超程报警号。处理方法：当系统出现软件超程报警时，系统状态开关工作在手动连续进给状态（JOG），按下超程报警轴的反方向按钮开关，使机床反方向退出超程范围，然后按下系统复位键RESET使系统复位，就可以解除系统软件超程报警。,如果机床出现软件超程而系统处于死机状态时，首先把存储行程极限参数设定为无效，即参数1320设定为99999999，参数1321设定为99999999，然后系统断电并重新上电，进行机床返回参考点操作后，再设定系统的存储行程极限参数。如果机床还出现超程报警或系统死机，则需要把系统参数全部清除，并重新恢复系统参数。,如果系统存储行程极限值设定在机床返回参考点之前（为了避免加工时刀具超过指定范围），那么机床首次开机时，返回机床参考点操作就会出现超程报警，解决办法是：同时按下系统MD1键盘的P和CAN后，系统上电。这样操作的目的是：系统开机首次返回参考点不进行存储行程极限值的检测，机床返回参考点后，系统存储极限值检测才有效。,6.3 数控机床操作中常见故障及诊断方法,6.3.1 机床手动和自动操作均无法执行6.3.2 机床手动（JOG）或手摇脉冲（MPG）不执行而自动正常6.3.3 自动操作无效而手动操作正常,6.3.1 机床手动和自动操作均无法执行,1位置坐标显示（相对、绝对、机械坐标）不变,（1）系统工作的状态不对。（2）系统处于急停状态（CRT显示“EMG”）。（3）系统复位信号接通。（4）系统轴互锁信号接通。（5）系统进给倍率为0。,故障原因是机床输入了进给轴的机床锁住信号。可以通过系统动态梯形图信号G44.1（机床所有轴锁住信号），G108.0、G108.1、G108.2、G108.3（分别为第1、2、3、4轴锁住信号）是否为“1”进行判断。若为1，则说明机床输入了轴锁住信号。,2位置坐标显示（相对、绝对、机械坐标）变化,6.3.2 机床手动（JOG）或手摇脉冲（MPG）不执行而自动正常,1机床手动（JOG）操作无效,（1）系统状态选择未在手动状态。（2）进给轴和方向选择信号未输入。（3）进给速度参数设定不正确。,（1）系统状态未在手摇脉冲状态（MPG）。（2）手摇脉冲轴选择信号未输入。（3）手摇脉冲本身及接线故障。,2摇脉冲操作无效手,图6.10 手摇脉冲发生器的信号及接线图,6.3.3 自动操作无效而手动操作正常,1自动操作无效（循环启动指示灯不亮）（1）系统状态选择信号不正确。（2）系统循环启动信号未被输入。（3）系统进给暂停信号被输入。,（1）机床进给倍率为零。（2）系统输入了轴互锁信号。（3）系统等待主轴速度到达信号（程序中只是插补移动指令不执行）。,2自动操作无效（循环指示灯亮）,【例6.4】某配套FANUC 0T系统的数控车床，在自动运行过程中，发现机床进给与编程值不符，且调节进给倍率开关无法改变进给速度。分析：由于机床在手动方式、回参考点方式下工作正常，故可以基本排除系统与驱动系统的故障。引起进给与编程值不符，且调节进给倍率开关无法改变的原因不外乎机床参数设定错误、进给倍率开关连接不良或机床“程序控制”方式选择不当等。,处理方法：首先检查系统与进给速度有关的参数设定正确，利用诊断页面检查进给倍率开关信号正确。因此故障原因应与机床“程序控制”方式选择不当有关。进一步利用诊断页面，检查机床的程序控制信号，发现CRT上的“DRY”显示始终存在，系统的“试运行”输入信号始终为“1”，导致了系统将程序指令中的F代码忽略，机床始终以“试运行”速度运行。取消“试运行”信号后，机床恢复正常。,【例6.5】南京JN系列数控系统调用零件加工程序时，不能进行选择。系统只给出第1个零件加工程序的内容。分析：根据故障报警的内容，检查数控系统内零件加工程序全部均存在，引导程序也存在。执行系统给出的那个零件加工程序时，也能够进行正常的加工，这说明整个数控系统没有问题。,处理方法：查阅该系统使用说明书可知:程序的调用必须要在N的序号后输入程序号才能进行。检查操作者调用加工程序的过程，发现其并未输入N及其序号，而是直接输入程序号进行调用，故产生了上述故障现象。纠正操作者的操作方法后，故障排除。,【例6.6】某配套SIEMENS 802C数控铣床，执行某零件加工程序时出现14011号报警。分析：14011号报警的含义为“调用的程序不存在，或者没有供执行”。检查零件加工程序段并没有发现明显的错误，但程序中使用M98指令调用了子程序，程序如下：N20 M98 P0010；于是，检查子程序，但发现找不到该子程序。从正在运行的零件程序中（主程序或子程序）调用所要调用的程序，但是它在NC存储器中不存在，因此产生此报警。,处理方法：正确修改零件程序，并按照以下步骤进行。（1）在调用的程序中检查子程序名称是否正确无误。（2）检查被调用程序的名称是否正确无误。（3）检查程序是否已经传送到NC存储器。按复位键消除报警，修改程序，重新启动零件程序。,【例6.7】某配套SIEMENS802S数控铣床，执行某加工程序时出现12110号报警。分析：12110号报警的含义为“程序出现语法错误或语义错误”。经检查发现该零件加工程序段中有如下程序：N110G01 I10X20.0 Y30.0 F800；程序段中编程的地址与句法定义的有效的G功能相矛盾。处理方法：线性程序段中不可以编程插补参数，将程序修改为：N110G01X20.0 Y30.0 F800；按复位键消除报警，重新启动零件程序，工作正常。,6.4 数控车床自动换刀装置常见故障的诊断,1意大利BARUFFALDI-TS200/12电动转塔结构和动作原理 该系列电动刀塔的特点如下。该刀架采用行星轮系传动的减速机构，结构紧凑，传动效率高。刀盘无须抬起实现转位刹紧控制。可双向回转和任意刀位就近选刀，最大限度地减少刀架转位的辅助时间。机电配合控制合理，故障率低。,图6.11 意大利BARUFFALDI-TS200/12电动转塔结构简图1电动机；2齿轮；3电动机齿轮；4行星齿轮；5空套齿轮；6锁紧接近开关；7预分度到位接近开关；8电磁铁；9插销；10动齿盘；11挡圈；12定齿盘；13分度主轴；14双联齿盘；15弹簧；16滚轮架；17滚轮；18驱动齿轮；19箱体；20角度编码器；21后盖一电动机刹紧装置,图6.12 电动转塔动作流程图,2电动刀塔的电气控制线路,图6.13 电动转塔电气控制线路图,（1）正常工作中出现刀塔未锁紧报警。（2）换刀时出现乱刀现象。（3）换刀过程中出现断路器跳闸现象。（4）换刀过程中系统发出电动机过热报警。,3电动刀塔常见故障及维修,【例6.8】某数控车床在运行过程中出现刀架不转位（一般系统会提示刀架位置信号错误），有多种原因可以引起刀架不转动。分析：刀架继电器过载后断开。刀架电动机380V相位错误。由于刀架只能顺时针转动（刀架内部有方向定位机械机构），若三相位接错，刀架电动机一通电就反转，则刀架不能转动。刀架电动机三相电缺相。刀架位置信号所用的24V电源故障。刀架体内中心轴上的推力球轴承被轴向定位盘压死，轴承不能转动，使得刀架电动机不能带动刀架转动。,拆下零件检查原因，发现由于刀架转位带来的振动，使得螺钉松动，定位键长时间承受正反方向的切向力，使得定位键损坏，螺母和定位盘向下移动，给轴承施加较大轴向力，使其转动不了。控制系统内的“系统位置板”故障，刀架到位后，“系统位置板”应能检测到刀架位置信号。处理方法：检查机床强电线路，拆开刀架，调整推力球轴承向间隙，更换损坏零件，检查24V电源，更换“系统位置板”。,【例6.9】刀架转位，但刀架锁不紧或不到位，用手扳动时，刀架可左右晃动。分析：刀架电动机反转电路故障，电动机不反转，因为当刀具转动位后，电动机应刻反转，将刀架体落下，定位并锁定于刀架底座的定位槽中。如果电动机不反转，则不能完成上述动作，必将造成刀架松动。刀架转动时，用于提升刀架的螺杆初始位置不对，使回复位置也不对。,在刀架体的内部定位中心轴上，装有一个用于提升和落下刀架的螺杆，其底部的凸台应与刀架蜗轮上的凹槽相配合，其初始位置应使凸台与凹槽镶入的深度适当，使刀架提升和落下的高度一样，此时，刀架体才能处于锁紧位置。处理方法：检查电动机反转控制电路，拆开刀架体，调整螺栓杆凸台和蜗轮上凹槽的初始位置。,【例6.10】刀架转位，但刀架转过多个刀位，并且不能固定于任意刀位处。分析：检测刀架位置的霍尔元件故障。控制系统中CPU板故障或位置信号板故障。处理方法：检测霍尔元件静态参数和动态参数，若参数不正常则更换元件。否则，更换CPU板和位置信号板。,6.5 加工中心自动换刀装置常见故障的诊断,BT50-24TOOL圆盘式刀库自动换刀装置的特点如下。刀库的旋转为电动机拖动（具有电磁制动装置），靠电气实现刀库旋转方向（具有就近选刀功能）、换刀位置检测及定位控制，结构简单，工作可靠。机械手换刀采用先进的凸轮换刀结构，实现电气和机械联合控制。,倒刀控制采用气动控制，通过汽缸的磁环开关检测控制。全机械式换刀，避免液压泄漏，降低了故障率。换刀时间仅2.7s，大大提高了机床工作效率。1BT50-24TOOL圆盘式刀库自动换刀装置机构和动作原理 BT50-24TOOL圆盘式刀库结构简图如图6.15所示。,图6.15 BT50-24TOOL圆盘式刀库结构简图1刀库旋转电动机；2刀库刀位计数开关（接近开关）；3刀库刀位复位开关（接近开关）；4刀库的刀座；5机械手换刀电动机停止开关；6机械手扣刀定位开关；7机械手原为到位开关；8倒刀到位检测信号开关；9回刀汽缸伸出定位开关；10换刀电动机；11机械手；12圆柱凸轮；13杠杆；14锥齿轮；15凸轮滚子；16主轴箱；17十字轴；18刀套,自动刀具交换动作步骤如下。（1）程序执行到选刀指令T码时，系统通过方向判别后，控制刀库电动机1正转或反转，刀库中刀位计数开关2开始计数（计算出到达换刀点的步数），当刀库上所选的刀具转到换刀位置后，刀库旋转电动机立即停转，完成选刀定位控制。如图6.16（a）所示。,图6.16 机械手换刀动作分解图,（2）当T码执行后，倒刀电磁阀线圈获电，汽缸推动选刀的刀杯向下翻转90（倒下），倒刀到位检测信号开关8（磁环开关）发出信号，完成倒刀控制，同时这个信号还是交换刀具的开始信号，如图6.16（b）所示。,图6.16 机械手换刀动作分解图,（3）执行到交换刀具指令，交换刀具指令一般为M06（实际是调换刀宏程序或换刀子程序），首先主轴自动返回换刀点（一般是机床的第2参考点），且实现主轴准停，然后机械手换刀电动机10启动运行，通过锥齿轮14、凸轮滚子15、十字轴17带动机械手从原位逆时针旋转60，进行机械手抓刀控制，当机械手扣刀定位开关6发出到位信号后，换刀电动机10立即停止，主轴刀具夹紧装置自动松开，如图6.16（c）所示。,图6.16 机械手换刀动作分解图,（4）主轴刀具松开后，换刀电动机10启动运行，通过圆柱凸轮12、杠杆13使机械手下降，进行拔刀控制，机械手完成拔刀后，换刀电动机10继续运转，连续完成下一个换刀动作，如图6.16（d）所示。,图6.16 机械手换刀动作分解图,（5）当机械手完成拔刀控制后，通过锥齿轮14、凸轮滚子15、十字轴17带动机械手逆时针旋转180，使主轴刀具与刀库刀具交换位置。然后通过圆柱凸轮12、杠杆13使机械手上升，把交换后的刀具插入主轴锥孔和刀库的刀套中。机械手完成插刀后，换刀电动机停止开关5（接近开关）发出信号使电动机立即停止。刀具插入主轴锥孔后，刀具的自动夹紧机构夹紧刀具，如图6.16（e）所示。,图6.16 机械手换刀动作分解图,（6）当机械手扣刀定位检测信号开关6（接近开关）再次接通后，换刀电动机10启动运行，通过锥齿轮14、凸轮滚子15、十字轴17带动机械手顺时针转动60，回到机械手的原点位置。机械手原位到位开关7接通后，换刀电动机10立即停止，如图6.16（f）所示。,图6.16 机械手换刀动作分解图,（7）当机械手回到原位后，机械手原位到位开关7（接近开关）接通，回刀电磁阀线圈获电，汽缸推动刀杯向上翻转90，为下一次选刀做准备。回刀汽缸伸出定位开关9（磁环开关）接通，完成整个换刀控制，如图6.16（g）、（h）所示。,图6.16 机械手换刀动作分解图,2自动换刀装置常见故障及维修,（1）刀库乱刀故障处理方法。,故障原因：PMC参数丢失或系统记忆值与实际不符。换刀装置拆修。操作者误操作。,处理方法：手动方式使刀库回到初始位置，即1号刀对应换刀位置。通过系统PMC参数画面，初始化数据表，数据表的D000设定为0，D001D024设定值分别为1，2，3，24进行设定。通过系统PMC参数画面，刀库计数器初始化设定为23。系统MDI方式下，把实际刀具送回到刀库中。,故障原因：主轴换刀点位置不正确。主轴准停位置不正确。处理方法：主轴换刀点位置不正确的处理措施:首先让机床手动返回到机床参考点；手动盘机械手电动机使机械手转到扣刀位置；然后调整主轴到换刀点，并记下机床坐标系的坐标值；最后把主轴换刀点的坐标值输入到换到宏程序的换刀位置中。主轴准停位置不正确的处理措施:首先要排除主轴一转信号不稳的故障，然后调整主轴准停角度使主轴刀座的键与机械手上的键槽对准（通过换刀宏程序调整）。,（2）刀具交换时掉刀。,处理方法：根据换刀动作时序图，查明换刀出现故障时是执行到第几步。借助系统梯形图的信号变化，查明故障发生时是前一个动作没结束还是后一个动作没开始。排除故障后，手动盘机械手电动机使机械手回到原位位置。,（3）换刀过程中停止并发出换刀超时故障报警处理。,【例6.11】一台配套OKUMA OSP700系统，型号为XHAD765的数控机床，出现“2722、刀库刀套号0”报警。分析：该报警的含义为“刀库刀套号的数据不定”。处理方法：切换到手动运行方式，打开刀库门，按上行键或下行键，让刀库过一次零点，故障未能排除；打开PLC数据查各开关状态，发现IMGRCT信号有闪烁，怀疑接触不良，关机将刀库内各传感器插头拔出，发现进油。清除油污再插好，开机后故障排除。,【例6.12】某配套KND100T系统的数控机床，在指定2号刀位时刀架旋转直至产生05号报警后停止。分析：05号报警的含义为“换刀时间过长”。从刀架开始正转，经过T时间后指定的刀架到达信号仍然没有接收到，故产生报警。处理方法：可适当延长T的值，但延长后仍然会产生报警。多次观察换刀过程发现有时2号刀位能找到，有时却找不到，通过检查发现换刀过程中刀架到位信号找不到，进一步检查发现刀架与刀架控制模块之间接触不好。重新连接后，故障排除。,6.6 数控机床进给伺服系统的报警处理,6.6.1 伺服过热和伺服不能就绪的报警处理6.6.2 伺服移动误差过大和伺服停止误差过大的报警处理6.6.3 伺服反馈线和伺服参数错误的报警处理,6.6.1 伺服过热和伺服不能就绪的报警处理,1伺服过热报警（报警号为400）,（1）系统检测原理。,图6.18 CNC系统伺服过热报警检测原理,首先确认CNC系统伺服过热报警，可以通过系统的显示装置CRT/LCD的报警画面或系统诊断号（FANUC-OC/OD系统为720723，FANUC-16/18/21/0iA系统为200或伺服调整画面的ALM 1）的7是否为“1”来判定。然后判别是伺服电动机过热还是伺服放大器过热，可以通过系统诊断号（FANUC-OC/OD系统为730733，FANUC-16/18/21/0iA系统为201或伺服调整画面的ALM2）的7是“1”还是“0”来判定。FANUC-16i/18i/21 i/0iB/0iC系统的430号伺服报警为伺服电动机过热；431号伺服报警为伺服放大器过热。,（2）故障的诊断方法。,电动机过热：机械传动故障引起的伺服电动机过载。切削条件引起的伺服电动机过载。伺服电动机本身不良（电动机定子绕组的热偶开关不良）。系统伺服参数整定不良，可进行伺服参数初始化。,（3）故障产生的原因。,伺服放大器过热：伺服放大器的风扇故障。如果为伺服单元（SVU），还可能是TH1、TH2接口或外接的热保护元件故障。伺服放大器本身故障，如硬件故障（智能逆变模块不良），伺服软件不良。,（1）系统检测原理。,2伺服不能就绪报警（报警号为401）,图6.19 FANUC OC/D系统伺服就绪信号流程图,当发生该故障时，首先要确认系统急停按钮是否处于释放状态，如果处于急停状态时，伺服装置就不能正常工作。伺服驱动装置故障：连接电缆故障；伺服装置的继电器MCC控制回路或线圈本身故障；内部控制回路或检测电路故障。系统轴控制卡（轴板）故障或系统伺服模块故障（此时需要更换系统轴板或对该板进行检修）。,（2）故障产生的原因。,【例6.13】某数控机床系统为FANUC-OD，伺服装置采用伺服单元（SVU）。系统出现401号报警，伺服单元上显示“”。分析：根据上面的故障诊断方法和故障现象，采用信号短接法来判别故障的部位。,（3）故障的诊断方法。,处理方法：具体做法是先拔下轴板上的M184（M187）电缆接头，用短接好的插头短接轴控制板的712管脚，系统上电后，系统报警号消失，而伺服单元还是“”，说明伺服单元一定出现了故障。检查伺服单元的供电电压是正常的，则故障在伺服单元的内部。拆下伺服单元，把JV1B（JV2B）的810管脚短接后，接上电源（三相200V）。用电压表测量控制电路有电压输出，说明伺服单元的辅助电路和检测电路都正常，故障在继电器MCC线圈回路。仔细检查后发现，MCC线圈的一个焊点虚焊，焊好虚焊点，系统恢复正常，故障排除。,总结：通过该例子的故障分析可知，数控机床有些故障可以采用信号短接的方法进行故障的诊断与排除，这样可以比较准确地判断故障发生的具体部位，但要求维修人员必须清楚系统的信号流程及各接头的管脚功能。,6.6.2 伺服移动误差过大和伺服停止误差过大的报警处理,1伺服移动误差过大报警（FANVC-OC/OD系统为4n1号报警，FANUC-16/18/21i/0iA系统为411号报警）,（1）系统检测原理,机械传动卡死。如果故障发生在垂直轴控制时，则故障在伺服电动机的电磁制动回路中。伺服电动机及动力线有断相故障或伺服电动机的动力线连接错误。伺服放大器本身故障。,（2）故障原因及判别方法。,硬件故障有如下几种。机械传动间隙过大或导轨润滑不良。伺服电动机编码器或系统有故障。伺服放大器不良。,（1）系统检测原理。（2）故障原因及判别方法。如果是垂直轴，则故障原因有如下几种。伺服电动机及动力电缆断相故障或伺服电动机的动力线连接错误。伺服放大器不良。系统该轴的伺服控制板不良。,2伺服停止误差过大报警（FANUC-OC/OD为4n0号报警；FANUC-16/18/21i/0iA为410号报警）,如果不是垂直轴，则故障产生的原因有如下两种。系统软件故障。伺服参数（停止误差检测标准参数）设定不当或伺服软件不良。系统硬件故障。伺服放大器故障或系统伺服控制板不良。,6.6.3 伺服反馈线和伺服参数错误的报警处理,1位置反馈断线报警（FANUC-OC/OD系统为4n6号报警，FANUC-16/18/21i/0iA系统为416号报警）,（1）系统检查原理。硬件断线报警 软件断线报警,图6.20 数控系统反馈断线检查原理图,（2）故障诊断方法。通过系统的诊断功能来判断伺服位置反馈断线是硬件断线还是软件断线故障。（3）故障原因和处理方法。产生硬件断线故障的可能原因有：分离型位置反馈装置的电缆连接线接触不良或断线故障；分离型位置反馈装置的电源电压偏低或没有；分离型位置反馈装置本身不良；系统轴板（FANUC-OC/OD系统）或系统伺服模块故障（FANUC-16/18/21/OiA系统）。,处理方法：目前，工厂多数采用交换法来判别故障是在分离位置检测装置侧（包括连接电缆）还是在系统轴控制板或伺服装置。具体方法是把两个驱动形式相同的进给伺服轴的连接电缆插头对调，查看故障报警是否转移到另一个进给轴上。如果故障报警转移则故障在分离型位置反馈装置侧，故障报警不转移则故障在系统轴控制板或伺服装置中。产生软件断线故障的可能原因有：进给伺服电动机与丝杠连接松动；机械传动机构的反向间隙过大。,处理方法：可以通过调整机械来排除该故障。在精度要求不高的场合，也可以通过修改系统检测标准参数的方法使机床工作。【例6.14】某卧式数控车床，数控系统采用FANUC-OTD系列。由于Z轴进给电动机与Z轴丝杠不是同轴相连，为了提高机床的加工精度，在Z轴丝杠的端部安装了独立脉冲编码器（2000P/R）。加工中，机床出现了426号报警。,分析：根据前面讲过的内容，首先判别系统为硬件断线故障还是软件断线故障，通过系统诊断号7317、7314检查，结果发现7和4均为“1”，说明系统出现了硬件断线故障。又根据硬件断线的故障原因分析，机床出现426号报警，可能是独立编码器侧（包括连接电缆）故障或系统轴控制板故障（系统软件问题或断线检查电路本身异常）。为了进一步判别故障部位，采用参数的封锁方法进行检查。,处理方法：将系统参数371改为“0”（原设定为“1”），重新设定伺服参数（Z轴改为串行编码器作为位置检测），系统断电再送电。如果报警号426号消失，机床可以运动，则故障在分离编码器侧。如果系统重新上电后，系统还出现426号报警，此时故障为系统的轴控制板故障。通过上面操作后，发现故障在独立编码器侧，经检查故障为编码器一根信号线虚焊，焊好虚焊点并恢复Z轴伺服设定参数，系统断电再重新上电，机床恢复了正常工作。,总结：通过此例故障的分析与诊断可知，数控机床某些故障可以采用系统参数的封锁方法进行故障部位的具体诊断，这种方法与交换法相比既省时又省力，但维修者必须清楚系统参数的具体功能（一般机床厂家不允许修改系统参数）。另外，从维修经验上来看，系统出现反馈断线报警原因多数为分离编码器的连接电缆或检测装置内部有脏东西（位置检测为光栅尺）。,（1）系统检测原理。（2）故障产生的原因。伺服电动机型号参数设定超过规定范围（FANUC-OC/OD系统的电动机型号参数为8n20；FANUC-16/18/21i/0iA系统的电动机型号参数为2020）。,2数字伺服参数设定异常报警（FANUC-OC/OD系统为4n7号报警；FANUC-16/18/21i/0iA系统为417号报警）,伺服电动机旋转方向参数设定了111或111以外的数值（FANUC-OC/OD系统参数为8n22；FANUC-16/18/21i/0iA系统参数为2022）。电动机速度反馈脉冲参数设定为0或小于0的数值（FANUC-OC/OD系统参数为8n23；FANUC-16/18/21i/0iA系统参数为2023）。电动机位置反馈脉冲参数设定为0或小于0的数值（FANUC-OC/OD系统参数为Sn24；FANUC-16/18/21i/0iA系统参数为2024）。,伺服柔性进给齿轮N/M控制形式设定与实际机床控制不符，如实际机床采用全闭环控制形式，而系统伺服参数N/M按半闭环控制形式设定（FANUC-OC/OD系统的进给齿轮比参数为8n84和8n85；FANUC-16/18/21i/0iA系统的进给齿轮比参数为2084和2085）。在FANUC-16/18/0iA系统中，伺服轴参数1023设定值超过了规定范围，或者是不连续的值。,（3）故障处理方法。实际数控机床出现伺服参数设定异常报警时，一般需要重新正确设定伺服参数，并对系统进行伺服参数初始化操作，就可以排除故障。如果经过上述处理后故障仍然存在，则故障为系统伺服放大器故障或系统伺服轴控制板（伺服控制模块）故障。【例6.15】配备FANUC系统的FTC-30数控车床出现伺服报警。报警号为414#、410#，动力停止。关闭电源再开机，X轴移动时机床振颤，后又出现报警并动力停止。,分析：可能有以下原因：（1）伺服驱动器坏；（2）X轴滚珠丝杠阻滞及导轨阻滞。针对原因（1），调换同型号驱动器后试机，故障未能排除。针对故障（2），进入伺服运转监视画面，移动轴观察驱动器负载率，发现明显偏大，达到250%300%，判断可能为机械故障。,处理方法：拆开X轴防护罩仔细检查滚珠丝杠和导轨均未发现异常现象。机床X轴水平倾斜45安装，应有防止其下滑的平衡块或制动装置，检查中未发现平衡块，但机床说明书电器资料显示PMC确有X轴刹车释放输出接点，而对比同型机床该接点输出正常。检查机床厂设置的I/0转接板，该点输出继电器工作正常，触点良好，可以输出110V制动释放电压。据此可断定制动线圈或传输电缆有故障。断电后，用万用表检测制动线圈直流电组及绝缘良好，两根使用的电缆中有一根已断掉。更换新的电缆后开机试验，一切正常。,总结：此故障虽然有系统报警，但直接原因却是电缆断线。这一故障并不常见。机床厂家在安装整机时处理不当或电器件压接不牢靠通常都能引起一些故障，而此类故障分析查找原因较麻烦。,【例6.16】1000型加工中心在加工时出现409#报警，停机重开可继续加工，加工中故障重现。分析：发生故障时，主轴驱动放大器处于报警状态，显示56号报警。维修手册说明为控制系统冷却风扇不转或故障。,处理方法：拆下放大器检查，发现风扇油污较多，清洗后风干，装上试机故障未排除。拆下放大器打开检查，发现电路板油污严重，且有金属粉尘附着。拆下电路板，用无水乙醇清洗，充分干燥后装机试验，故障排除。此例中，故障起因为设备工作环境因素，空气湿度大、干式加工、金属粉尘大。,总结：数控机床的系统主板、电源模块、伺服放大器等电路板由于高度集成，大都由多层印制电路板复合而成，线间距离狭小，异物进入极易引起电路板故障，这应该引起使用者的高度注意。,6.7 数控机床传动间隙误差调整及补偿方法,1进给间隙补偿量的测定 测定步骤如下。（1）手动操作使机床返回到机床参考点。（2）用切削进给速度使机床移动到机床测量点，如G91 G01 X100 F200，如图6.21（a）所示。（3）安装百分表，将百分表的指针调到0刻度位置。,（4）用切削进给速度使机床沿相同方向再移动100mm，如图6.21（b）所示。（5）用相同的切削进给速度从当前点返回到测量点，如图6.21（c）所示。（6）读取百分表的刻度值，如图6.21（c）中的A值。,图6.21 进给间隙补偿量的测定,快速进给间隙补偿量的测定过程如图6.22所示。,2快速进给间隙补偿量的测定,图6.22 快速进给间隙补偿量的测定,测定步骤如下。（1）手动操作使机床返回到机床参考点。（2）机床以快移速度移动到机床测量点，如G91 G00 X100，如图6.22（a）所示。（3）安装百分表，将百分表的指针调到0刻度位置。（4）用切削速度使机床沿相同方向再移动100mm，如图6.22（b）所示。（5）用相同的快移速度从当前点返回到测量点，如图6.22（c）所示。（6）读取百分表的刻度值，如图6.22（c）中的B值。,FANUC-16/18/21i/0iA系统和FANUC-16i/18i/21i/0iB/0iC系统为例，说明间隙补偿量和控制功能的设定。（1）间隙补偿量控制功能参数的设定。（2）间隙补偿量的参数设定。,3系统伺服参数的设定,4使用新的反向间隙补偿功能,（1）常规反向间隙加速功能。,设定反向间隙补偿值，参数1851（间隙补偿值）的设定值为正值，在半闭环时有效；如果是全闭环，可将此参数设为1，并将系统参数2006#0（FCBL）设定为1，即在全闭环中，反向间隙设定值不起作用。,使用反向间隙加速功能。参数2048（反向间隙加速范围值）设定为600。参数2071（反向间隙加速有效周期）通常设定为50100。如果过切，可加入反向间隙加速停止功能。参数2009#7（BLST）设为1，使用反向间隙加速停止功能。参数2082（反向间隙加速停止时间）设定为5。,设定反向间隙补偿（系统参数1851）。使用新反向间隙加速功能，在常规反向间隙加速功能的基础上，设置2009#2（ADLB）为1，即使新反向间隙加速功能有效。如是垂直轴，可调整转矩偏置。参数2087（转矩偏置）的设定值为830（a+b），（a+b）为带符号的算术值（a、b为在伺服检测板上检测到的与转矩成比例的电压值，单位为V）。,（2）采用新反向间隙加速功能。,（3）两级反向间隙加速功能。该功能可以区分来自电动机或机械上的反向间隙带来的延迟，分别予以加速处理。由于此功能调整较为复杂，限于篇幅，这里不做详述。,【例6.17】由某龙门数控铣削中心加工的零件，在检验中发现工件Y轴方向的实际尺寸与程序编制的理论数据存在不规则的偏差。该数控机床布局如图6.23所示。,图6.23 龙门数控铣削中心,分析：从数控机床控制的角度来说，零件在Y轴方向的尺寸偏差是由机床的Y轴在进给过程中产生的偏差所造成。该机床数控系统为SINUMERIK 810M，伺服系统为SIMODRIVE 611A驱动装置，Y轴进给电动机为带内装式ROD302编码器的1FT5交流伺服电动机。,通过检查Y轴有关位置参数（如反向间隙、夹紧允许误差等）均在要求范围内，故可排除由于参数设置不当引起故障的因素。检查Y轴进给传动链。该机床Y轴进给传动链如图6.24所示。从图6.24中可以看出，传动链中任何连接部分均有存在间隙或松动的可能，均可引起位置偏差，