數(shù)控機床故障診斷與維護教學課件 ppt1 作者 王文浩 第6章 數(shù)控機床常見故障的診斷

1、第6章 數(shù)控機床常見故障的診斷,?了解數(shù)控機床常見故障的處理方法 ?根據(jù)常見故障學會擬定故障解決方案，會解決操作中出現(xiàn)的有報警號的常見故障,知識目標,6.1 數(shù)控機床無法回參考點的報警,6.1.1 回參考點的作用6.1.2 回參考點的方式6.1.3 回參考點故障診斷案例,6.1.1 回參考點的作用,返回參考點的好處有下面兩點。 （1）系統(tǒng)通過參考點來確定機床的原點位置，以正確建立機床坐標系。 （2

2、）可以消除絲杠間隙的累計誤差及絲杠螺距誤差補償對加工的影響。,圖6.1 SCK-20數(shù)控車床參考點,圖6.2 SCK-20數(shù)控車床返回參考點后的坐標值,6.1.2 回參考點的方式,1．數(shù)控機床返回參考點控制原理,數(shù)控機床多數(shù)采用帶減速擋塊的柵格信號返回參考點控制，控制原理如圖6.3所示。,圖6.3 數(shù)控機床返回參考點控制原理圖（有擋塊）,*2．數(shù)控機床返回參考點的PMC控制,圖6.4 SCK-20數(shù)控車床返回參考點的PMC控制

3、圖,6.1.3 回參考點故障診斷案例,1．常見現(xiàn)象及可能的原因,（1）找不到參考點（通常會導致機床超程報警）。 ? 機床回零過程無減速動作或一直以減速回零，多數(shù)原因為減速開關(guān)及接線故障。 ? 機床回零動作正常，但系統(tǒng)得不到一轉(zhuǎn)信號。 原因可能是電動機編碼器及接線或系統(tǒng)軸板故障（工廠中多數(shù)采用交換法來判別故障具體部位）。 ? 減速開關(guān)偏移。,? 減速擋塊偏移。? 柵格偏移量參數(shù)設定不當。?

4、 參考計數(shù)器容量參數(shù)設定不當。? 位置環(huán)增益設定過大。? 編碼器或軸板不良。,（2）找不準參考點（即返回參考點有偏差）。,【例6.1】 某一數(shù)控車床（系統(tǒng)為FANUC-TD）回零時，X軸回零動作正常（先正方向快速運動，碰到減速開關(guān)后，能以慢速運動），但機床出現(xiàn)系統(tǒng)因X軸硬件超程而急停報警。此時Z軸回零控制正常。,2．常見故障實例分析,分析：查閱系統(tǒng)手冊，根據(jù)故障現(xiàn)象和返回參考點控制原理，可以判定減速信號正常，位置檢測裝置的零標

5、志脈沖信號不正常。 產(chǎn)生該故障的原因可能是來自X軸進給電動機的編碼器故障（包括連接的電纜線）或系統(tǒng)軸板故障。 處理方法：因為Z軸回零動作正常，可以通過采取交換方法來判斷故障部位。交換后，發(fā)現(xiàn)故障轉(zhuǎn)移到Z軸上（X軸回零操作正常而Z軸回零出現(xiàn)報警），則判定故障在系統(tǒng)軸板，最后更換軸板，機床恢復正常工作。,【例6.2】 某一數(shù)控車床進行鉆孔時（利用機床建立的坐標系），發(fā)現(xiàn)孔中心偏差了一個進給絲杠的螺距誤差。 分析：根

6、據(jù)故障現(xiàn)象，返回參考點的動作過程正常，判定減速擋塊偏離導致機床回參考點不準，使得該軸碰上該擋塊時，脈沖編碼器上的零標志剛錯過，只能等待脈沖編碼器再轉(zhuǎn)過近一周后，系統(tǒng)才能找到零標志。,處理方法：故障排除方法是調(diào)整減速擋塊且機床重新進行參考點的設定。 （詳細方法請參閱6.1.2節(jié)后的課后閱讀）。 總結(jié)：通過該故障分析，凡是機床返回參考點出現(xiàn)近似一個進給絲杠螺距誤差時，多數(shù)故障原因是減速擋塊偏離造成的，如果有很小的偏差就應按返回

7、參考點不準的原因進行檢查。,【例6.3】 日本進口加工中心SH5000/40的數(shù)控系統(tǒng)采用FANUC-18i系列，該加工中心采用光柵尺作為位置檢測裝置而且為絕對編碼器，系統(tǒng)的連接如圖6.5所示。 該加工中心經(jīng)過節(jié)假日休息后，首次開機時出現(xiàn)“# 300報警（絕對位置丟失）”的故障。 分析：由于該機床采用絕對編碼器，所以機床開機時，不需要回零操作。 只有系統(tǒng)絕對位置數(shù)據(jù)丟失時，才會出現(xiàn)該報警。 產(chǎn)生該報警的

8、故障原因可能有系統(tǒng)和位置檢測裝置故障或絕對編碼器電池故障。 根據(jù)故障現(xiàn)象看，最大可能原因是絕對編碼器的電池電壓下降導致。,處理方法：經(jīng)實際檢測，電池電壓不到3V（標準電壓為6V），更換電池并手動操作返回參考點后，機床恢復正常工作。 總結(jié)：該例子說明數(shù)控機床經(jīng)常維護是十分必要的，要定期檢查電池的電壓并及時更換（包括系統(tǒng)電池和回轉(zhuǎn)臺的電池）。,圖6.5 FANUC 18i系統(tǒng)的X軸控制連接圖,6.2 數(shù)控機床超程故障及處理

9、方法,數(shù)控機床的超程報警有兩種情況：一種是硬件超程，即機床運動部件碰到硬限位開關(guān)（行程開關(guān)）的超程報警；另一種是軟件超程報警，即超過機床坐標極限值（系統(tǒng)參數(shù)設定）的報警。,數(shù)控機床硬件超程控制有兩種形式：一種是利用系統(tǒng)提供的專用硬件超程信號地址的超程保護；另一種是機床廠家根據(jù)PMC輸入信號編制機床硬件超程保護。,1．數(shù)控機床硬件超程控制及處理方法,下面以FANUC-0i系統(tǒng)為例，說明系統(tǒng)硬件超程保護的PMC控制及故障處理方法。

10、（1）專用信號地址的硬件超程保護。 一般地，設定信號X2.0、X2.1、X2.2、X2.3、X2.4和X2.5分別為機床的X軸正向超程行程開關(guān)輸入信號、Y軸正向超程行程開關(guān)輸入信號、Z軸正向超程行程開關(guān)輸入信號、X軸負向超程行程開關(guān)輸入信號、Y軸負向超程行程開關(guān)輸入信號和Z軸負向超程行程開關(guān)輸入信號。 當機床各軸正向出現(xiàn)超程時，系統(tǒng)會發(fā)出500系統(tǒng)超程報警號；當機床各軸負向出現(xiàn)超程時，系統(tǒng)會發(fā)出501系統(tǒng)超程報警號。,處

11、理方法：系統(tǒng)出現(xiàn)超程報警時，系統(tǒng)狀態(tài)開關(guān)工作在手動連續(xù)進給狀態(tài)（JOG），按下超程報警軸的反方向按鈕開關(guān)，使機床反方向退出硬件超程范圍，超程限位行程開關(guān)恢復常閉狀態(tài)，然后按下系統(tǒng)復位鍵RESET使系統(tǒng)復位，一般就可以解除機床超程報警。 如果反方向點動時機床不動，系統(tǒng)處于死機狀態(tài)時，首先把系統(tǒng)硬件超程保護有效參數(shù)3004#5設定為0（該功能無效），系統(tǒng)斷電再重新上電，點動反方向移動，使機床退出超程。 然后把系統(tǒng)參數(shù)300

12、4#5設定為1，就解除了該報警。,（2）廠家編制的硬件超程保護。 X8.4為機床面板上的急停開關(guān)輸入信號，G8.4為系統(tǒng)急停信號，X20.0為機床面板的超程釋放開關(guān)輸入信號。當機床出現(xiàn)超程故障時，系統(tǒng)就會產(chǎn)生廠家超程報警信息（如#1001 OVER TRAVEL：+X軸）及系統(tǒng)處于急停狀態(tài)。 處理方法：當系統(tǒng)出現(xiàn)超程報警時，系統(tǒng)狀態(tài)開關(guān)工作在手動連續(xù)進給狀態(tài)（JOG），同時按下機床超程釋放按鈕升關(guān)（X20.0）和超程報警

13、軸的反方向按鈕開關(guān)，使機床反方向退出硬件超程范圍，超程限位行程開關(guān)恢復常閉狀態(tài)，以解除機床超程報警。,（1）系統(tǒng)存儲行程極限值的設定方法。 圖6.8所示為系統(tǒng)存儲行程極限值的設定，數(shù)控銑床X軸帶動工作臺運動建立的機床坐標系，其中SQ1、SQ2為機床X軸方向的硬限位保護行程開關(guān)，SQ3為機床X軸正向返回機床參考點的減速開關(guān)。,2．數(shù)控機床軟件超程報警及處理方法,系統(tǒng)存儲行程極限值的設定不能超過機床的硬限位保護范圍，否則機床的軟件限位

14、功能不起作用。 如果按圖6.8所示設定存儲行程極限坐標值，就把A、B（A為正值、B為負值）值轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)的檢測單位后，分別輸入到系統(tǒng)參數(shù)的1320和1321中，從而完成了系統(tǒng)存儲行程極限值的設定。,圖6.8 系統(tǒng)存儲行程極限值的設定,（2）系統(tǒng)軟件超程報警的處理方法。 當機床運動坐標超過了存儲行程極限值時，系統(tǒng)就會產(chǎn)生軟件超程報警。 各軸正向超程時，系統(tǒng)會發(fā)出500系統(tǒng)超程報警號；各軸負向出現(xiàn)超程時，系統(tǒng)會發(fā)出50

15、1系統(tǒng)超程報警號。 處理方法：當系統(tǒng)出現(xiàn)軟件超程報警時，系統(tǒng)狀態(tài)開關(guān)工作在手動連續(xù)進給狀態(tài)（JOG），按下超程報警軸的反方向按鈕開關(guān)，使機床反方向退出超程范圍，然后按下系統(tǒng)復位鍵RESET使系統(tǒng)復位，就可以解除系統(tǒng)軟件超程報警。,如果機床出現(xiàn)軟件超程而系統(tǒng)處于死機狀態(tài)時，首先把存儲行程極限參數(shù)設定為無效，即參數(shù)1320設定為99999999，參數(shù)1321設定為?99999999，然后系統(tǒng)斷電并重新上電，進行機床返回參考點操作后，

16、再設定系統(tǒng)的存儲行程極限參數(shù)。 如果機床還出現(xiàn)超程報警或系統(tǒng)死機，則需要把系統(tǒng)參數(shù)全部清除，并重新恢復系統(tǒng)參數(shù)。,如果系統(tǒng)存儲行程極限值設定在機床返回參考點之前（為了避免加工時刀具超過指定范圍），那么機床首次開機時，返回機床參考點操作就會出現(xiàn)超程報警，解決辦法是：同時按下系統(tǒng)MD1鍵盤的P和CAN后，系統(tǒng)上電。這樣操作的目的是：系統(tǒng)開機首次返回參考點不進行存儲行程極限值的檢測，機床返回參考點后，系統(tǒng)存儲極限值檢測才有效。,6.3

17、 數(shù)控機床操作中常見故障及診斷方法,6.3.1 機床手動和自動操作均無法執(zhí)行6.3.2 機床手動（JOG）或手搖脈沖（MPG）不執(zhí)行而自動正常6.3.3 自動操作無效而手動操作正常,6.3.1 機床手動和自動操作均無法執(zhí)行,1．位置坐標顯示（相對、絕對、機械坐標）不變,（1）系統(tǒng)工作的狀態(tài)不對。（2）系統(tǒng)處于急停狀態(tài)（CRT顯示“EMG”）。（3）系統(tǒng)復位信號接通。（4）系統(tǒng)軸互鎖信號接通。（5）系統(tǒng)進給倍率為

18、0。,故障原因是機床輸入了進給軸的機床鎖住信號。 可以通過系統(tǒng)動態(tài)梯形圖信號G44.1（機床所有軸鎖住信號），G108.0、G108.1、G108.2、G108.3（分別為第1、2、3、4軸鎖住信號）是否為“1”進行判斷。若為1，則說明機床輸入了軸鎖住信號。,2．位置坐標顯示（相對、絕對、機械坐標）變化,6.3.2 機床手動（JOG）或手搖脈沖（MPG）不執(zhí)行而自動正常,1．機床手動（JOG）操作無效,（1）系統(tǒng)狀態(tài)選擇未在手動

19、狀態(tài)。（2）進給軸和方向選擇信號未輸入。（3）進給速度參數(shù)設定不正確。,（1）系統(tǒng)狀態(tài)未在手搖脈沖狀態(tài)（MPG）。（2）手搖脈沖軸選擇信號未輸入。（3）手搖脈沖本身及接線故障。,2．搖脈沖操作無效手,圖6.10 手搖脈沖發(fā)生器的信號及接線圖,6.3.3 自動操作無效而手動操作正常,1．自動操作無效（循環(huán)啟動指示燈不亮）（1）系統(tǒng)狀態(tài)選擇信號不正確。（2）系統(tǒng)循環(huán)啟動信號未被輸入。（3）系統(tǒng)進給暫停信號被輸入。,（1）機

20、床進給倍率為零。 （2）系統(tǒng)輸入了軸互鎖信號。 （3）系統(tǒng)等待主軸速度到達信號（程序中只是插補移動指令不執(zhí)行）。,2．自動操作無效（循環(huán)指示燈亮）,【例6.4】 某配套FANUC 0T系統(tǒng)的數(shù)控車床，在自動運行過程中，發(fā)現(xiàn)機床進給與編程值不符，且調(diào)節(jié)進給倍率開關(guān)無法改變進給速度。 分析：由于機床在手動方式、回參考點方式下工作正常，故可以基本排除系統(tǒng)與驅(qū)動系統(tǒng)的故障。 引起進給與編程值不符，且調(diào)節(jié)進給倍率開關(guān)

21、無法改變的原因不外乎機床參數(shù)設定錯誤、進給倍率開關(guān)連接不良或機床“程序控制”方式選擇不當?shù)取?處理方法：首先檢查系統(tǒng)與進給速度有關(guān)的參數(shù)設定正確，利用診斷頁面檢查進給倍率開關(guān)信號正確。 因此故障原因應與機床“程序控制”方式選擇不當有關(guān)。 進一步利用診斷頁面，檢查機床的程序控制信號，發(fā)現(xiàn)CRT上的“DRY”顯示始終存在，系統(tǒng)的“試運行”輸入信號始終為“1”，導致了系統(tǒng)將程序指令中的F代碼忽略，機床始終以“試運行”速度運行。

22、取消“試運行”信號后，機床恢復正常。,【例6.5】 南京JN系列數(shù)控系統(tǒng)調(diào)用零件加工程序時，不能進行選擇。 系統(tǒng)只給出第1個零件加工程序的內(nèi)容。 分析：根據(jù)故障報警的內(nèi)容，檢查數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)零件加工程序全部均存在，引導程序也存在。 執(zhí)行系統(tǒng)給出的那個零件加工程序時，也能夠進行正常的加工，這說明整個數(shù)控系統(tǒng)沒有問題。,處理方法：查閱該系統(tǒng)使用說明書可知:程序的調(diào)用必須要在N的序號后輸入程序號才能進行。 檢查操

23、作者調(diào)用加工程序的過程，發(fā)現(xiàn)其并未輸入N及其序號，而是直接輸入程序號進行調(diào)用，故產(chǎn)生了上述故障現(xiàn)象。 糾正操作者的操作方法后，故障排除。,【例6.6】 某配套SIEMENS 802C數(shù)控銑床，執(zhí)行某零件加工程序時出現(xiàn)14011號報警。 分析：14011號報警的含義為“調(diào)用的程序不存在，或者沒有供執(zhí)行”。 檢查零件加工程序段并沒有發(fā)現(xiàn)明顯的錯誤，但程序中使用M98指令調(diào)用了子程序，程序如下：N20 M98 P0

24、010； 于是，檢查子程序，但發(fā)現(xiàn)找不到該子程序。從正在運行的零件程序中（主程序或子程序）調(diào)用所要調(diào)用的程序，但是它在NC存儲器中不存在，因此產(chǎn)生此報警。,處理方法：正確修改零件程序，并按照以下步驟進行。 （1）在調(diào)用的程序中檢查子程序名稱是否正確無誤。 （2）檢查被調(diào)用程序的名稱是否正確無誤。 （3）檢查程序是否已經(jīng)傳送到NC存儲器。按復位鍵消除報警，修改程序，重新啟動零件程序。,【例6.7】 某配

25、套SIEMENS 802S數(shù)控銑床，執(zhí)行某加工程序時出現(xiàn)12110號報警。 分析：12110號報警的含義為“程序出現(xiàn)語法錯誤或語義錯誤”。 經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)該零件加工程序段中有如下程序：……N110G01 I10X20.0 Y30.0 F800；…… 程序段中編程的地址與句法定義的有效的G功能相矛盾。 處理方法：線性程序段中不可以編程插補參數(shù)，將程序修改為：N110G01X20.0 Y30.0

26、F800；按復位鍵消除報警，重新啟動零件程序，工作正常。,6.4 數(shù)控車床自動換刀裝置常見故障的診斷,1．意大利BARUFFALDI-TS200/12電動轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)和動作原理 該系列電動刀塔的特點如下。 ? 該刀架采用行星輪系傳動的減速機構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高。 ? 刀盤無須抬起實現(xiàn)轉(zhuǎn)位剎緊控制。 ? 可雙向回轉(zhuǎn)和任意刀位就近選刀，最大限度地減少刀架轉(zhuǎn)位的輔助時間。 ? 機電配合控制合理

27、，故障率低。,圖6.11 意大利BARUFFALDI-TS200/12電動轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)簡圖1—電動機；2—齒輪；3—電動機齒輪；4—行星齒輪；5—空套齒輪；6—鎖緊接近開關(guān)；7—預分度到位接近開關(guān)；8—電磁鐵；9—插銷；10—動齒盤； 11—擋圈；12—定齒盤；13—分度主軸；14—雙聯(lián)齒盤；15—彈簧； 16—滾輪架；17—滾輪；18—驅(qū)動齒輪；19—箱體；20—角度編碼器； 21—后蓋一電動機剎緊裝置,圖6.12 電動轉(zhuǎn)塔

28、動作流程圖,2．電動刀塔的電氣控制線路,圖6.13 電動轉(zhuǎn)塔電氣控制線路圖,（1）正常工作中出現(xiàn)刀塔未鎖緊報警。（2）換刀時出現(xiàn)亂刀現(xiàn)象。（3）換刀過程中出現(xiàn)斷路器跳閘現(xiàn)象。（4）換刀過程中系統(tǒng)發(fā)出電動機過熱報警。,3．電動刀塔常見故障及維修,【例6.8】 某數(shù)控車床在運行過程中出現(xiàn)刀架不轉(zhuǎn)位（一般系統(tǒng)會提示刀架位置信號錯誤），有多種原因可以引起刀架不轉(zhuǎn)動。 分析：刀架繼電器過載后斷開。 刀架電動機380V相位

29、錯誤。由于刀架只能順時針轉(zhuǎn)動（刀架內(nèi)部有方向定位機械機構(gòu)），若三相位接錯，刀架電動機一通電就反轉(zhuǎn)，則刀架不能轉(zhuǎn)動。 刀架電動機三相電缺相。 刀架位置信號所用的24V電源故障。 刀架體內(nèi)中心軸上的推力球軸承被軸向定位盤壓死，軸承不能轉(zhuǎn)動，使得刀架電動機不能帶動刀架轉(zhuǎn)動。,拆下零件檢查原因，發(fā)現(xiàn)由于刀架轉(zhuǎn)位帶來的振動，使得螺釘松動，定位鍵長時間承受正反方向的切向力，使得定位鍵損壞，螺母和定位盤向下移動，給軸承施加較大

30、軸向力，使其轉(zhuǎn)動不了。 控制系統(tǒng)內(nèi)的“系統(tǒng)位置板”故障，刀架到位后，“系統(tǒng)位置板”應能檢測到刀架位置信號。 處理方法：檢查機床強電線路，拆開刀架，調(diào)整推力球軸承向間隙，更換損壞零件，檢查24V電源，更換“系統(tǒng)位置板”。,【例6.9】 刀架轉(zhuǎn)位，但刀架鎖不緊或不到位，用手扳動時，刀架可左右晃動。 分析：刀架電動機反轉(zhuǎn)電路故障，電動機不反轉(zhuǎn)，因為當?shù)毒咿D(zhuǎn)動位后，電動機應刻反轉(zhuǎn)，將刀架體落下，定位并鎖定于刀架底座的定

31、位槽中。 如果電動機不反轉(zhuǎn)，則不能完成上述動作，必將造成刀架松動。 刀架轉(zhuǎn)動時，用于提升刀架的螺桿初始位置不對，使回復位置也不對。,在刀架體的內(nèi)部定位中心軸上，裝有一個用于提升和落下刀架的螺桿，其底部的凸臺應與刀架蝸輪上的凹槽相配合，其初始位置應使凸臺與凹槽鑲?cè)氲纳疃冗m當，使刀架提升和落下的高度一樣，此時，刀架體才能處于鎖緊位置。 處理方法：檢查電動機反轉(zhuǎn)控制電路，拆開刀架體，調(diào)整螺栓桿凸臺和蝸輪上凹槽的初始位置

32、。,【例6.10】 刀架轉(zhuǎn)位，但刀架轉(zhuǎn)過多個刀位，并且不能固定于任意刀位處。 分析：檢測刀架位置的霍爾元件故障。 控制系統(tǒng)中CPU板故障或位置信號板故障。 處理方法：檢測霍爾元件靜態(tài)參數(shù)和動態(tài)參數(shù)，若參數(shù)不正常則更換元件。否則，更換CPU板和位置信號板。,6.5 加工中心自動換刀裝置常見故障的診斷,BT50-24TOOL圓盤式刀庫自動換刀裝置的特點如下。 ? 刀庫的旋轉(zhuǎn)為電動機拖動（具有電磁制動裝置

33、），靠電氣實現(xiàn)刀庫旋轉(zhuǎn)方向（具有就近選刀功能）、換刀位置檢測及定位控制，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。 ? 機械手換刀采用先進的凸輪換刀結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)電氣和機械聯(lián)合控制。,? 倒刀控制采用氣動控制，通過汽缸的磁環(huán)開關(guān)檢測控制。 ? 全機械式換刀，避免液壓泄漏，降低了故障率。 ? 換刀時間僅2.7s，大大提高了機床工作效率。 1．BT50-24TOOL圓盤式刀庫自動換刀裝置機構(gòu)和動作原理 BT50-24TOO

34、L圓盤式刀庫結(jié)構(gòu)簡圖如圖6.15所示。,圖6.15 BT50-24TOOL圓盤式刀庫結(jié)構(gòu)簡圖1—刀庫旋轉(zhuǎn)電動機；2—刀庫刀位計數(shù)開關(guān)（接近開關(guān)）；3—刀庫刀位復位開關(guān)（接近開關(guān)）； 4—刀庫的刀座；5—機械手換刀電動機停止開關(guān)；6—機械手扣刀定位開關(guān)；7—機械手原為到位開關(guān)；8—倒刀到位檢測信號開關(guān)；9—回刀汽缸伸出定位開關(guān)；10—換刀電動機；11—機械手；12—圓柱凸輪；13—杠桿；14—錐齒輪； 15—凸輪滾子；16—

35、主軸箱；17—十字軸；18—刀套,自動刀具交換動作步驟如下。 （1）程序執(zhí)行到選刀指令T碼時，系統(tǒng)通過方向判別后，控制刀庫電動機1正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，刀庫中刀位計數(shù)開關(guān)2開始計數(shù)（計算出到達換刀點的步數(shù)），當?shù)稁焐纤x的刀具轉(zhuǎn)到換刀位置后，刀庫旋轉(zhuǎn)電動機立即停轉(zhuǎn)，完成選刀定位控制。如圖6.16（a）所示。,圖6.16 機械手換刀動作分解圖,（2）當T碼執(zhí)行后，倒刀電磁閥線圈獲電，汽缸推動選刀的刀杯向下翻轉(zhuǎn)90°（倒下），倒刀

36、到位檢測信號開關(guān)8（磁環(huán)開關(guān)）發(fā)出信號，完成倒刀控制，同時這個信號還是交換刀具的開始信號，如圖6.16（b）所示。,圖6.16 機械手換刀動作分解圖,（3）執(zhí)行到交換刀具指令，交換刀具指令一般為M06（實際是調(diào)換刀宏程序或換刀子程序），首先主軸自動返回換刀點（一般是機床的第2參考點），且實現(xiàn)主軸準停，然后機械手換刀電動機10啟動運行，通過錐齒輪14、凸輪滾子15、十字軸17帶動機械手從原位逆時針旋轉(zhuǎn)60°，進行機械手抓刀控制

37、，當機械手扣刀定位開關(guān)6發(fā)出到位信號后，換刀電動機10立即停止，主軸刀具夾緊裝置自動松開，如圖6.16（c）所示。,圖6.16 機械手換刀動作分解圖,（4）主軸刀具松開后，換刀電動機10啟動運行，通過圓柱凸輪12、杠桿13使機械手下降，進行拔刀控制，機械手完成拔刀后，換刀電動機10繼續(xù)運轉(zhuǎn)，連續(xù)完成下一個換刀動作，如圖6.16（d）所示。,圖6.16 機械手換刀動作分解圖,（5）當機械手完成拔刀控制后，通過錐齒輪14、凸輪滾子15、

38、十字軸17帶動機械手逆時針旋轉(zhuǎn)180°，使主軸刀具與刀庫刀具交換位置。然后通過圓柱凸輪12、杠桿13使機械手上升，把交換后的刀具插入主軸錐孔和刀庫的刀套中。機械手完成插刀后，換刀電動機停止開關(guān)5（接近開關(guān)）發(fā)出信號使電動機立即停止。刀具插入主軸錐孔后，刀具的自動夾緊機構(gòu)夾緊刀具，如圖6.16（e）所示。,圖6.16 機械手換刀動作分解圖,（6）當機械手扣刀定位檢測信號開關(guān)6（接近開關(guān)）再次接通后，換刀電動機10啟動運行，通過

39、錐齒輪14、凸輪滾子15、十字軸17帶動機械手順時針轉(zhuǎn)動60°，回到機械手的原點位置。機械手原位到位開關(guān)7接通后，換刀電動機10立即停止，如圖6.16（f）所示。,圖6.16 機械手換刀動作分解圖,（7）當機械手回到原位后，機械手原位到位開關(guān)7（接近開關(guān)）接通，回刀電磁閥線圈獲電，汽缸推動刀杯向上翻轉(zhuǎn)90°，為下一次選刀做準備。回刀汽缸伸出定位開關(guān)9（磁環(huán)開關(guān)）接通，完成整個換刀控制，如圖6.16（g）、（h）所示

40、。,圖6.16 機械手換刀動作分解圖,2．自動換刀裝置常見故障及維修,（1）刀庫亂刀故障處理方法。,故障原因：① PMC參數(shù)丟失或系統(tǒng)記憶值與實際不符。 ② 換刀裝置拆修。 ③ 操作者誤操作。,處理方法：① 手動方式使刀庫回到初始位置，即1號刀對應換刀位置。 ② 通過系統(tǒng)PMC參數(shù)畫面，初始化數(shù)據(jù)表，數(shù)據(jù)表的D000設定為0，D001～D024設定值分別為1，2，3，…，24進行設定。

41、 ③ 通過系統(tǒng)PMC參數(shù)畫面，刀庫計數(shù)器初始化設定為23。 ④ 系統(tǒng)MDI方式下，把實際刀具送回到刀庫中。,故障原因：① 主軸換刀點位置不正確。 ② 主軸準停位置不正確。 處理方法：① 主軸換刀點位置不正確的處理措施: 首先讓機床手動返回到機床參考點；手動盤機械手電動機使機械手轉(zhuǎn)到扣刀位置；然后調(diào)整主軸到換刀點，并記下機床坐標系的坐標值；最后把主軸換刀點的坐標值輸入到換到宏程序的換刀位置

42、中。 ② 主軸準停位置不正確的處理措施: 首先要排除主軸一轉(zhuǎn)信號不穩(wěn)的故障，然后調(diào)整主軸準停角度使主軸刀座的鍵與機械手上的鍵槽對準（通過換刀宏程序調(diào)整）。,（2）刀具交換時掉刀。,處理方法：① 根據(jù)換刀動作時序圖，查明換刀出現(xiàn)故障時是執(zhí)行到第幾步。 ② 借助系統(tǒng)梯形圖的信號變化，查明故障發(fā)生時是前一個動作沒結(jié)束還是后一個動作沒開始。 ③ 排除故障后，手動盤機械手電動機使機械手回到原位位置。,（3）換刀過程中停止

43、并發(fā)出換刀超時故障報警處理。,【例6.11】 一臺配套OKUMA OSP700系統(tǒng)，型號為XHAD765的數(shù)控機床，出現(xiàn)“2722、刀庫刀套號0”報警。 分析：該報警的含義為“刀庫刀套號的數(shù)據(jù)不定”。 處理方法：切換到手動運行方式，打開刀庫門，按上行鍵或下行鍵，讓刀庫過一次零點，故障未能排除；打開PLC數(shù)據(jù)查各開關(guān)狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)IMGRCT信號有閃爍，懷疑接觸不良，關(guān)機將刀庫內(nèi)各傳感器插頭拔出，發(fā)現(xiàn)進油。 清除油污

44、再插好，開機后故障排除。,【例6.12】 某配套KND100T系統(tǒng)的數(shù)控機床，在指定2號刀位時刀架旋轉(zhuǎn)直至產(chǎn)生05號報警后停止。 分析：05號報警的含義為“換刀時間過長”。從刀架開始正轉(zhuǎn)，經(jīng)過T時間后指定的刀架到達信號仍然沒有接收到，故產(chǎn)生報警。 處理方法：可適當延長T的值，但延長后仍然會產(chǎn)生報警。 多次觀察換刀過程發(fā)現(xiàn)有時2號刀位能找到，有時卻找不到，通過檢查發(fā)現(xiàn)換刀過程中刀架到位信號找不到，進一步檢查發(fā)現(xiàn)刀

45、架與刀架控制模塊之間接觸不好。 重新連接后，故障排除。,6.6 數(shù)控機床進給伺服系統(tǒng)的報警處理,6.6.1 伺服過熱和伺服不能就緒的報警處理6.6.2 伺服移動誤差過大和伺服停止誤差過大的報警處理6.6.3 伺服反饋線和伺服參數(shù)錯誤的報警處理,6.6.1 伺服過熱和伺服不能就緒的報警處理,1．伺服過熱報警（報警號為400）,（1）系統(tǒng)檢測原理。,圖6.18 CNC系統(tǒng)伺服過熱報警檢測原理,首先確認CNC

46、系統(tǒng)伺服過熱報警，可以通過系統(tǒng)的顯示裝置CRT/LCD的報警畫面或系統(tǒng)診斷號（FANUC-OC/OD系統(tǒng)為720～723，F(xiàn)ANUC-16/18/21/0iA系統(tǒng)為200或伺服調(diào)整畫面的ALM 1）的＃7是否為“1”來判定。 然后判別是伺服電動機過熱還是伺服放大器過熱，可以通過系統(tǒng)診斷號（FANUC-OC/OD系統(tǒng)為730～733，F(xiàn)ANUC-16/18/21/0iA系統(tǒng)為201或伺服調(diào)整畫面的ALM2）的＃7是“1”還是“0”

47、來判定。 FANUC-16i/18i/21 i/0iB/0iC系統(tǒng)的430號伺服報警為伺服電動機過熱；431號伺服報警為伺服放大器過熱。,（2）故障的診斷方法。,電動機過熱： ① 機械傳動故障引起的伺服電動機過載。 ② 切削條件引起的伺服電動機過載。 ③ 伺服電動機本身不良（電動機定子繞組的熱偶開關(guān)不良）。 ④ 系統(tǒng)伺服參數(shù)整定不良，可進行伺服參數(shù)初始化。,（3）故障產(chǎn)生的原因。,伺服放大器過熱：

48、 ① 伺服放大器的風扇故障。 ② 如果為伺服單元（SVU），還可能是TH1、TH2接口或外接的熱保護元件故障。 ③ 伺服放大器本身故障，如硬件故障（智能逆變模塊不良），伺服軟件不良。,（1）系統(tǒng)檢測原理。,2．伺服不能就緒報警（報警號為401）,圖6.19 FANUC OC/D系統(tǒng)伺服就緒信號流程圖,① 當發(fā)生該故障時，首先要確認系統(tǒng)急停按鈕是否處于釋放狀態(tài)，如果處于急停狀態(tài)時，伺服裝置就不能正常工作。

49、 ② 伺服驅(qū)動裝置故障：連接電纜故障；伺服裝置的繼電器MCC控制回路或線圈本身故障；內(nèi)部控制回路或檢測電路故障。 ③ 系統(tǒng)軸控制卡（軸板）故障或系統(tǒng)伺服模塊故障（此時需要更換系統(tǒng)軸板或?qū)υ摪暹M行檢修）。,（2）故障產(chǎn)生的原因。,【例6.13】 某數(shù)控機床系統(tǒng)為FANUC-OD，伺服裝置采用伺服單元（SVU）。系統(tǒng)出現(xiàn)401號報警，伺服單元上顯示“—”。 分析：根據(jù)上面的故障診斷方法和故障現(xiàn)象，采用信號短接法來判別故障的

50、部位。,（3）故障的診斷方法。,處理方法：具體做法是先拔下軸板上的M184（M187）電纜接頭，用短接好的插頭短接軸控制板的7～12管腳，系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)報警號消失，而伺服單元還是“—”，說明伺服單元一定出現(xiàn)了故障。 檢查伺服單元的供電電壓是正常的，則故障在伺服單元的內(nèi)部。 拆下伺服單元，把JV1B（JV2B）的8～10管腳短接后，接上電源（三相200V）。 用電壓表測量控制電路有電壓輸出，說明伺服單元的輔助電路

51、和檢測電路都正常，故障在繼電器MCC線圈回路。 仔細檢查后發(fā)現(xiàn)，MCC線圈的一個焊點虛焊，焊好虛焊點，系統(tǒng)恢復正常，故障排除。,總結(jié)：通過該例子的故障分析可知，數(shù)控機床有些故障可以采用信號短接的方法進行故障的診斷與排除，這樣可以比較準確地判斷故障發(fā)生的具體部位，但要求維修人員必須清楚系統(tǒng)的信號流程及各接頭的管腳功能。,6.6.2 伺服移動誤差過大和伺服停止誤差過大的報警處理,1．伺服移動誤差過大報警（FANVC-OC/OD系統(tǒng)

52、為4n1號報警，F(xiàn)ANUC-16/ 18/21i/0iA系統(tǒng)為411號報警）,（1）系統(tǒng)檢測原理,① 機械傳動卡死。 ② 如果故障發(fā)生在垂直軸控制時，則故障在伺服電動機的電磁制動回路中。 ③ 伺服電動機及動力線有斷相故障或伺服電動機的動力線連接錯誤。 ④ 伺服放大器本身故障。,（2）故障原因及判別方法。,硬件故障有如下幾種。① 機械傳動間隙過大或?qū)к墲櫥涣?。?伺服電動機編碼器或系統(tǒng)有故障。③ 伺服放大器

53、不良。,（1）系統(tǒng)檢測原理。 （2）故障原因及判別方法。如果是垂直軸，則故障原因有如下幾種。 ① 伺服電動機及動力電纜斷相故障或伺服電動機的動力線連接錯誤。 ② 伺服放大器不良。 ③ 系統(tǒng)該軸的伺服控制板不良。,2．伺服停止誤差過大報警（FANUC-OC/OD為4n0號報警；FANUC-16/18/21i/0iA為410號報警）,如果不是垂直軸，則故障產(chǎn)生的原因有如下兩種。 ① 系統(tǒng)軟件故障。伺服

54、參數(shù)（停止誤差檢測標準參數(shù)）設定不當或伺服軟件不良。 ② 系統(tǒng)硬件故障。伺服放大器故障或系統(tǒng)伺服控制板不良。,6.6.3 伺服反饋線和伺服參數(shù)錯誤的報警處理,1．位置反饋斷線報警（FANUC-OC/OD系統(tǒng)為4n6號報警，F(xiàn)ANUC-16/18/21i/0iA系統(tǒng)為416號報警）,（1）系統(tǒng)檢查原理。① 硬件斷線報警② 軟件斷線報警,圖6.20 數(shù)控系統(tǒng)反饋斷線檢查原理圖,（2）故障診斷方法。通過系統(tǒng)的診斷功能來判斷伺服

55、位置反饋斷線是硬件斷線還是軟件斷線故障。 （3）故障原因和處理方法。產(chǎn)生硬件斷線故障的可能原因有：分離型位置反饋裝置的電纜連接線接觸不良或斷線故障；分離型位置反饋裝置的電源電壓偏低或沒有；分離型位置反饋裝置本身不良；系統(tǒng)軸板（FANUC-OC/OD系統(tǒng)）或系統(tǒng)伺服模塊故障（FANUC-16/ 18/21 / OiA系統(tǒng)）。,處理方法：目前，工廠多數(shù)采用交換法來判別故障是在分離位置檢測裝置側(cè)（包括連接電纜）還是在系統(tǒng)軸控制板或伺服

56、裝置。 具體方法是把兩個驅(qū)動形式相同的進給伺服軸的連接電纜插頭對調(diào)，查看故障報警是否轉(zhuǎn)移到另一個進給軸上。 如果故障報警轉(zhuǎn)移則故障在分離型位置反饋裝置側(cè)，故障報警不轉(zhuǎn)移則故障在系統(tǒng)軸控制板或伺服裝置中。 產(chǎn)生軟件斷線故障的可能原因有：進給伺服電動機與絲杠連接松動；機械傳動機構(gòu)的反向間隙過大。,處理方法：可以通過調(diào)整機械來排除該故障。 在精度要求不高的場合，也可以通過修改系統(tǒng)檢測標準參數(shù)的方法使機床工作。

57、 【例6.14】 某臥式數(shù)控車床，數(shù)控系統(tǒng)采用FANUC-OTD系列。 由于Z軸進給電動機與Z軸絲杠不是同軸相連，為了提高機床的加工精度，在Z軸絲杠的端部安裝了獨立脈沖編碼器（2000P/R）。 加工中，機床出現(xiàn)了426號報警。,分析：根據(jù)前面講過的內(nèi)容，首先判別系統(tǒng)為硬件斷線故障還是軟件斷線故障，通過系統(tǒng)診斷號731＃7、731＃4檢查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)＃7和＃4均為“1”，說明系統(tǒng)出現(xiàn)了硬件斷線故障。 又根據(jù)

58、硬件斷線的故障原因分析，機床出現(xiàn)426號報警，可能是獨立編碼器側(cè)（包括連接電纜）故障或系統(tǒng)軸控制板故障（系統(tǒng)軟件問題或斷線檢查電路本身異常）。 為了進一步判別故障部位，采用參數(shù)的封鎖方法進行檢查。,處理方法：將系統(tǒng)參數(shù)37＃1改為“0”（原設定為“1”），重新設定伺服參數(shù)（Z軸改為串行編碼器作為位置檢測），系統(tǒng)斷電再送電。 如果報警號426號消失，機床可以運動，則故障在分離編碼器側(cè)。 如果系統(tǒng)重新上電后，系統(tǒng)還出

59、現(xiàn)426號報警，此時故障為系統(tǒng)的軸控制板故障。 通過上面操作后，發(fā)現(xiàn)故障在獨立編碼器側(cè)，經(jīng)檢查故障為編碼器一根信號線虛焊，焊好虛焊點并恢復Z軸伺服設定參數(shù)，系統(tǒng)斷電再重新上電，機床恢復了正常工作。,總結(jié)：通過此例故障的分析與診斷可知，數(shù)控機床某些故障可以采用系統(tǒng)參數(shù)的封鎖方法進行故障部位的具體診斷，這種方法與交換法相比既省時又省力，但維修者必須清楚系統(tǒng)參數(shù)的具體功能（一般機床廠家不允許修改系統(tǒng)參數(shù)）。 另外，從維修經(jīng)驗上

60、來看，系統(tǒng)出現(xiàn)反饋斷線報警原因多數(shù)為分離編碼器的連接電纜或檢測裝置內(nèi)部有臟東西（位置檢測為光柵尺）。,（1）系統(tǒng)檢測原理。（2）故障產(chǎn)生的原因。 ① 伺服電動機型號參數(shù)設定超過規(guī)定范圍（FANUC-OC/OD系統(tǒng)的電動機型號參數(shù)為8n20； FANUC-16/18/21i/0iA系統(tǒng)的電動機型號參數(shù)為2020）。,2．數(shù)字伺服參數(shù)設定異常報警（FANUC-OC/OD系統(tǒng)為4n7號報警；FANUC-16/18/21i/0iA系統(tǒng)

61、為417號報警）,② 伺服電動機旋轉(zhuǎn)方向參數(shù)設定了111或?111以外的數(shù)值（FANUC-OC/OD系統(tǒng)參數(shù)為8n22；FANUC-16/18/21i/0iA系統(tǒng)參數(shù)為2022）。 ③ 電動機速度反饋脈沖參數(shù)設定為0或小于0的數(shù)值（FANUC-OC/OD系統(tǒng)參數(shù)為8n23；FANUC-16/18/21i/0iA系統(tǒng)參數(shù)為2023）。 ④ 電動機位置反饋脈沖參數(shù)設定為0或小于0的數(shù)值（FANUC-OC/OD系統(tǒng)參數(shù)為Sn2

62、4；FANUC-16/18/21i/0iA系統(tǒng)參數(shù)為2024）。,⑤ 伺服柔性進給齒輪N/M控制形式設定與實際機床控制不符，如實際機床采用全閉環(huán)控制形式，而系統(tǒng)伺服參數(shù)N/M按半閉環(huán)控制形式設定（FANUC-OC/OD系統(tǒng)的進給齒輪比參數(shù)為8n84和8n85；FANUC-16/18/21i/0iA系統(tǒng)的進給齒輪比參數(shù)為2084和2085）。 ⑥ 在FANUC-16/18/0iA系統(tǒng)中，伺服軸參數(shù)1023設定值超過了規(guī)定范圍，或者

63、是不連續(xù)的值。,（3）故障處理方法。 實際數(shù)控機床出現(xiàn)伺服參數(shù)設定異常報警時，一般需要重新正確設定伺服參數(shù)，并對系統(tǒng)進行伺服參數(shù)初始化操作，就可以排除故障。 如果經(jīng)過上述處理后故障仍然存在，則故障為系統(tǒng)伺服放大器故障或系統(tǒng)伺服軸控制板（伺服控制模塊）故障。 【例6.15】 配備FANUC系統(tǒng)的FTC-30數(shù)控車床出現(xiàn)伺服報警。 報警號為414#、410#，動力停止。 關(guān)閉電源再開機，X軸移動時機

64、床振顫，后又出現(xiàn)報警并動力停止。,分析：可能有以下原因：（1）伺服驅(qū)動器壞；（2）X軸滾珠絲杠阻滯及導軌阻滯。 針對原因（1），調(diào)換同型號驅(qū)動器后試機，故障未能排除。 針對故障（2），進入伺服運轉(zhuǎn)監(jiān)視畫面，移動軸觀察驅(qū)動器負載率，發(fā)現(xiàn)明顯偏大，達到250%～300%，判斷可能為機械故障。,處理方法：拆開X軸防護罩仔細檢查滾珠絲杠和導軌均未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。 機床X軸水平傾斜45°安裝，應有防止其下滑的平衡塊

65、或制動裝置，檢查中未發(fā)現(xiàn)平衡塊，但機床說明書電器資料顯示PMC確有X軸剎車釋放輸出接點，而對比同型機床該接點輸出正常。 檢查機床廠設置的I/0轉(zhuǎn)接板，該點輸出繼電器工作正常，觸點良好，可以輸出110V制動釋放電壓。 據(jù)此可斷定制動線圈或傳輸電纜有故障。 斷電后，用萬用表檢測制動線圈直流電組及絕緣良好，兩根使用的電纜中有一根已斷掉。 更換新的電纜后開機試驗，一切正常。,總結(jié)：此故障雖然有系統(tǒng)報警，但直接原因

66、卻是電纜斷線。 這一故障并不常見。 機床廠家在安裝整機時處理不當或電器件壓接不牢靠通常都能引起一些故障，而此類故障分析查找原因較麻煩。,【例6.16】 1000型加工中心在加工時出現(xiàn)409#報警，停機重開可繼續(xù)加工，加工中故障重現(xiàn)。 分析：發(fā)生故障時，主軸驅(qū)動放大器處于報警狀態(tài)，顯示56號報警。維修手冊說明為控制系統(tǒng)冷卻風扇不轉(zhuǎn)或故障。,處理方法：拆下放大器檢查，發(fā)現(xiàn)風扇油污較多，清洗后風干，裝上試機故障未排除

67、。 拆下放大器打開檢查，發(fā)現(xiàn)電路板油污嚴重，且有金屬粉塵附著。 拆下電路板，用無水乙醇清洗，充分干燥后裝機試驗，故障排除。 此例中，故障起因為設備工作環(huán)境因素，空氣濕度大、干式加工、金屬粉塵大。,總結(jié)：數(shù)控機床的系統(tǒng)主板、電源模塊、伺服放大器等電路板由于高度集成，大都由多層印制電路板復合而成，線間距離狹小，異物進入極易引起電路板故障，這應該引起使用者的高度注意。,6.7 數(shù)控機床傳動間隙誤差調(diào)整及補償方法,1．

68、進給間隙補償量的測定 測定步驟如下。 （1）手動操作使機床返回到機床參考點。 （2）用切削進給速度使機床移動到機床測量點，如G91 G01 X100 F200，如圖6.21（a）所示。 （3）安裝百分表，將百分表的指針調(diào)到0刻度位置。,（4）用切削進給速度使機床沿相同方向再移動100mm，如圖6.21（b）所示。 （5）用相同的切削進給速度從當前點返回到測量點，如圖6.21（c）所示。 （