A数控机床维修实例分析.docx

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A数控机床维修实例分析

第七章数控机床维修实例分析

由于现代数控系统的可靠性越来越高，数控系统本身的故障越来越低，数控设备的外部故障可以分为软件故障和外部硬件损坏引起的硬故障。

软件故障是指由于操作、调整处理不当引起的，这类故障多发生在设备使用前期或设备使用人员调整时期。

数控机床的修理，重要的是发现问题。

特别是数控机床的外部故障。

有时诊断过程比较复杂，但一旦发现问题所在，解决起来比较简单。

对外部故障诊断应遵从以下两条原则。

首先要熟练掌握机床的工作原理和动作顺序。

其次，要会利用PLC梯形图及NC系统的状态显示功能监测PLC的运行状态，一般只要遵从以上原则，小心谨慎，一般的数控故障都会及时排除。

外部硬件操作引起的故障是数控修理中的常见故障。

一般都是由于检测开关、液压系统、气动系统、电气执行元件、机械装置出现问题引起的。

这类故障有些可以通过报警信息查找故障原因。

对一般的数控系统来讲都有故障诊断功能或信息报警。

维修人员可利用这些信息手段缩小诊断范围。

而有些故障虽有报警信息显示，但并不能反映故障的真实原因。

这时需根据报警信息和故障现象来分析解决。

7.1  电源类故障

电源是电路板的能源供应部分，电源不正常，电路板的工作必然异常。

而且，电源部分故障率较高，修理时应足够重视，在外观法检查后，可先对电源部分进行检查。

电路板的工作电源，有的是由外部电源系统供给；有的由板上本身的稳压电路产生，电源检查包括输出电压稳定性检查和输出纹波检查。

输出纹波过大，会引起系统不稳定，用示波器交流输入档可检查纹波幅值，纹波大一般是由集成稳压器损坏或滤波电容不良引起。

运算放大器、比较器，有些用单电源供电，有些用双电源供电，用双电源的运放，要求正负供电对称，其差值一般不能大于0.2V（具有调零功能的运放除外）。

7.1.1FANUCOC/0D系统电源

1、单元输入电路工作原理

图8-1电源单元的输入电路

2、电源单元输出工作原理

3、电源单元常见故障及诊断

（1）电源单元无法接通的故障诊断

故障现象是机床工作指示灯亮而系统显示装置不亮。

图8-3SSCK-20数控车床电源单元的连接

图8-3为SSCK-20数控车床电源单元连接图。

当按下NC准备SB2时，CRT无任何显示且CRT的灯丝不亮。

测量CRT的CP15无24V输出，则说明电源单元没工作，即电源无法接通。

当电源状态指示灯LED{绿色PIL}不亮时，则故障原因可能是外部AC输入电路{CP1输入端}故障、熔断器F11、F12故障或辅助电路熔断器F1故障。

当电源单元状态指示灯LED亮时{此时ALM故障状态指示灯不亮}，故障原因可能是CP3外部连接开关SB2、SB3、SQ21及接线故障，也可能是内部电路RY2、RY3、RY4继电器控制电路故障。

当电源单元指示灯和故障状态指示灯都亮时，如果机床断电再送电故障解除，则为电源单元受到外界的干扰导致。

如果不能解除，则可能是电源单元输出电压+5V、+15V、-15、+24V直流电压异常或内部电路故障。

例SSCK-20数控车床

（2）电源单元熔断器熔断故障的诊断

1）熔断器F11、F12熔断故障诊断

熔断器F11、F12用来实现电源单元输入侧电路短路保护的。

当F11、F12熔断时,CRT不亮,电源单元状态指示灯PIL和故障状态指示灯ALM不亮。

产生故障原因可能是:

①浪涌吸收器VS11故障。

②整流块DS11击穿短路或电容C12、C13严重漏电。

③开关管Q14、Q15击穿短路或保护二极管D33、D34开路。

④辅助电路短路（如开关管Q1击穿短路）。

F11、F12的规格为A60L-0001-0194（7.5A）。

2）熔断器F13熔断故障诊断

熔断器F13用来实现电源单元+24V的输出侧短路保护。

当F13熔断时,CRT不亮（CRT灯丝也不亮）,电源单元状态指示灯PIL和故障状态指示灯ALM都亮。

产生故障原因可能是:

①CRT单元中可能发生短路或与之相连的+24V电源电缆线发生短路。

从电源单元上拔下CP15的插头,系统重新上电，如果电源单元的报警灯（红色指示灯ALM）不亮，且CP15端子有+24V输出，则故障在系统显示装置CRT侧。

②电源单元内部电路发生短路。

从电源单元上拔下CP15的插头,系统重新上电，如果电源单元的报警灯（红色指示灯ALM）还亮，说明故障在电源单元的内部，如二极管DS17击穿短路或电容C74、C75严重漏电等。

F13的规格为A60L-0001-0075（3.2A）。

3）熔断器F14熔断故障诊断

熔断器F14用来实现系统内部（各印刷电路板单元）、电源单元内部+24E电路及机床侧信号控制输入电路短路保护的。

当F14熔断时,CRT上将显示系统“950”报警号,电源单元状态指示灯PIL亮（故障状态指示灯ALM不亮）,系统主板故障指示灯L2亮。

产生故障原因可能是:

①系统内部+24E电路短路（包括电源单元内部电路）。

②机床侧+24E接线对地短路。

可以通过拔开系统I/O板的所有电缆接头后,测量系统+24E对地电阻,当测量的电阻为0时,则故障在系统内部+24E短路（需要更换相应的印刷电路板）。

如果测量的电阻为100Ω左右时,则故障在机床侧接线短路（详细检查机床侧所有的+24E接线）。

F14的规格为A60L-0001-0046（5A）。

4）熔断器F1熔断故障诊断

熔断器F1是实现电源单元内部控制模块及辅助调整电源电路短路保护的。

当F1熔断时,CRT不亮,电源单元状态指示灯PIL和故障状态指示灯ALM均不亮。

产生故障原因可能是:

①电源单元调整电源电路短路，如Q3击穿、ZD2击穿、C4漏电或浪涌吸收器故障。

②电源单元内部控制模块短路。

F1的规格为A60L-0001-0172（0.3A）。

系统中对各电路板供电的系统电源大多数采用开关型稳压电源。

这类电源种类繁多，故障率也较高，但大部分都是分立元件，用万用表、示波器即可进行检查，机修开关电源时，最好在电源输人端接一只1:

1的隔离变压器，以防触电。

关于电源类常见的几种故障现象，现总结了几点见下表：

故障现象

故障原因

排除方法

系统上电后系统没有反应，电源不能接通：

电源指示灯不

亮

1．外部电源没有提供、电源电压过低、

缺相或外部形成了短路

2．电源的保护装置跳闸或熔断形成了电

源开路

3．PLC的地址错误或者互锁装置使电

源不能正常接通

4．系统上电按钮接触不良或脱落

5．电源模块不良、元气件的损坏引起的故障（熔断器熔断、浪涌吸收器的短路等）

1.检查外部电源

2.合上开关、更换熔断器

4.更换按3.更改PLC的地址或接线

钮重新安装

5.更换元器件或更换电源模块

电源指示灯亮

系统

无反

应

1.接通电源的条件未满足

2.系统黑屏

3.系统文件被破坏，没有进入系统

1.检查电源的接通条件是否满足

2.见“显示类故障”排除方法

3修复系统

强电部分接通后，马

上跳闸

1）.机床设计时选择的空气开关容量过小，或空气开关的电流选择拨码开关选择了一个较小的电流

2）.机床上使用了较大功率的变频器或伺服驱动，并且在变频器或伺服驱动的电源进线前没有使用隔离变压器或电感器，变频器或伺服驱动在上强电时电流有较大的波动，超过了空气开关的限定电流，引起跳闸。

3）系统强电电源接通条件未满足

1.更换空气开关，或重新选择使用电流。

2.在使用时须外接一电抗。

3.逐步检查电源上强电所需要的各种条件，排除故障。

电源模块故障

1）整流桥损坏引起电源短路

2）续流二极管损坏引起的短路

3）电源模块外部电源短路

4）滤波电容损坏引起的故障

5）供电电源功率不足使电源模块不能正常工作

∙更换

∙更换

∙调整线路

∙更换

∙增大供电电源的功率

系统在工作过程中，突然断电

1.切削力太大，使机床过载引起空开跳闸

2.机床设计时选择的空气开关容量过小，引起空开跳闸

3.机床出现漏电

∙调整切削参数

∙更换空气开关

∙检查线路

事例1：

故障现象：

一普通数控车床，NC启动就断电，且CRT无显示

故障分析：

初步分析可能是某处接地不良，经过对各个接地点的检测处理，故障未排除。

之后检查了一下CNC各个板的电压，用示波器测量发现数字接口板上集成电路的工作电压有较强的纹波，经检查电源低频滤波电容正常。

我们在电源两端并接一小容量滤波电容，启动机床正常，本故障属于CNC系统电源抗干扰能力不强所致。

 事例2：

一进口数控系统，机床送电，CRT无显示，查NC电源+24V、+15V、-15V、+5V无输出。

故障分析：

此现象可以确定是电源方面出了问题，所以可以根据电气原理图逐步从电源的输入端进行检查，当检查到保险后的电噪声滤波器时发现性能不良，后面的整流、振荡电路均正常，拆开噪声滤波器外壳发现里面烧焦，更换噪声滤波器后，系统故障排除，

注意当遇到无法修复的电源时，可采用市面上出售的开关电源，但是一定要保证电压等级、容量一定要符合要求的情况下才可以使用。

对这种故障的排除首先是使屏幕正常工作。

有时也会仅仅是显示部分的原因。

但在许多时候可能并存着多种故障。

事例3：

一台进口卧式加工中心，开机时屏幕一片黑，操作面板上的NC电源开关已按下，红、绿灯都亮，查看电柜中开关和主要部分无异常，关机后重开，故障一样。

故障分析：

经查，确定其电源部分无故障，各处电压都正常，仔细检查发现数控系统有多处损坏，在更换了显示器，显示控制板后屏幕出现了显示，使机床能进入其它的故障维修。

事例4：

一立式加工中心，开机后屏幕无显示。

故障分析：

该加工中心使用进口数控系统，造成屏幕无显示的原因有很多，经对故障进行了检查，后确认系统提供的外部电源是正确的，但主板上的电压不正常，时有时无，可以确认是因主板故障造成，因此进行了更换，更换主板后系统有显示，由于主板更换后参数需要重新设置，按系统参数设置步骤，对照机床附带的参数表进行了设置调整后机床正常。

屏幕上无显示的故障原因很多，首先必须找出原因排除，如还有其他故障，根据机床的报警和其他故障信息作出处

事例5：

一加工中心，开机后打开急停，系统在复位的过程中，伺服强电上去后系统总空开马上跳闸

故障分析：

该加工中心使用国产数控系统，经对故障进行了检查分析，首先怀疑是否是空开电流选择过小，经过计算分析后确认所选择的空开有点偏小，但基本符合机床要求，然后用示波器观察机床上电时的电流的变化波形，发现伺服强电在上电时电流冲击比较大，也就是电流波形变化较大，进一步分析发现由于所选伺服功率较大，且伺服内部未加阻抗等装置，在使用时须外接一电抗与制动电阻，电气人员在设计时加了制动电阻，为了节省成本没有使用阻抗。

按照要求加上阻抗后，系统上电恢复正常。

7.2系统显示类故障

数控系统不能正常显示的原因很多，当系统的软件出错，在多数情况下回导致系统显示的混乱、不正常或无法显示，当电源出现故障、系统主板出现故障是都有可能导致系统的不正常显示。

显示系统本身的故障是造成系统显示不正常的主要原因，因此，系统在不能正常显示的时候，首先要分清造成系统不能正常显示的主要原因，不能简单的认为系统不能正常显示就是显示系统的故障，

数控系统显示的不正常，可以分为完全无显示和显示不正常两种情况。

当系统电源、系统的其他部分工作正常时，系统无显示的原因，在大多数的情况下是由于硬件原因引起，而显示混乱或显示不正常，一般来说是由于系统软件引起的。

当然，系统不同，引起的原因也不同，要根据实际情况进行分析研究。

关于电系统显示类常见的几种故障现象，现总结了下面几点：

故障现象

故障原因

排除方法

运行或操作中出现死机或重新启动

1）参数设置错