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一． 數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷
ACRAMATIC 950 系統(tǒng)一般是有 A950母板（M950）、總線管理控制板（BOH）、數(shù)據(jù)處理板（MCPU）、伺服處理板（SCPU）、存儲(chǔ)板（GRAM）、硬盤(pán)和軟驅(qū)控制板（WFI）、彩色文本處理板（CTP）、彩色圖形處理板（CGP）、機(jī)構(gòu)控制接口板（APCI）、四通道控制板（FCC）、伺服管理控制板（SOH）、二通道伺服控制板（SV2 OR DV2）和硬盤(pán)等組成。從我們維修情況來(lái)看，它與FANUC、SIEMENS系統(tǒng)相比系統(tǒng)硬件故障相對(duì)較高。系統(tǒng)硬件故障時(shí)，通常情況下，需要對(duì)模塊進(jìn)行檢測(cè)與維修，而且應(yīng)具備一定的測(cè)試條件和相應(yīng)的維修器件。因此。我們現(xiàn)場(chǎng)維修時(shí)，一般根據(jù)模塊的功能結(jié)合故障現(xiàn)象，借助A950的診斷系統(tǒng)判斷、查找發(fā)生故障的模塊，進(jìn)行備件替換。當(dāng)硬盤(pán)被更換后，需要重新進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入，使系統(tǒng)恢復(fù)正常工作。下面介紹部分A950數(shù)控系統(tǒng)的維修實(shí)例。
例1．一臺(tái)T20臥式加工中心，開(kāi)機(jī)后系統(tǒng)啟動(dòng)診斷，CRT顯示 SYSTEM UP、RUNNING PHASE I DIAGNOSTCS,SELECTING IBL.、MASTER PROCESSOR、RUNNING PHASE II DIAGNOSTICS、RUNNING GLOBAL MEMORY、DIAGNOSTICS、SETTING UP START—UP,GLOBAL DATA時(shí)，在屏幕下方顯示紅色報(bào)警，SECONDARY STORAGE FAILED. 打開(kāi)機(jī)床數(shù)控箱觀察，出現(xiàn)死機(jī)狀態(tài)。我們采用最小化診斷，查到是硬盤(pán)故障，一般進(jìn)行調(diào)換新的硬盤(pán)。但我們打開(kāi)硬罩蓋，發(fā)現(xiàn)硬盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)有阻力，用手工撥動(dòng)硬盤(pán)后，重新將硬盤(pán)裝在機(jī)器上，通常硬盤(pán)故障消除，能延長(zhǎng)硬盤(pán)使用壽命，在日常維護(hù)保養(yǎng)時(shí)要注意硬盤(pán)下的軸流風(fēng)扇狀況。
例2．一臺(tái)T40臥式加工中心開(kāi)機(jī)時(shí)，A950數(shù)控系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)死機(jī)或有時(shí)出現(xiàn)黑屏。A950系統(tǒng)在季節(jié)變化時(shí)出現(xiàn)該故障概率較高，在出現(xiàn)該故障時(shí)我們觀察BOH板上指示燈正常。通過(guò)反復(fù)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)正負(fù)15VDC偏低，調(diào)整LINEAR POWER SUPPLY 上的R19、R26后機(jī)床恢復(fù)正常。通過(guò)上例說(shuō)明當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，由于電子元器件老化，需要對(duì)電源進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。
例3．T20臥式加工中心在加工零件時(shí)，數(shù)控屏幕下方突然出現(xiàn)0000系統(tǒng)報(bào)警，重新開(kāi)機(jī)后，機(jī)床恢復(fù)正常，但隨機(jī)會(huì)重復(fù)出現(xiàn)報(bào)警，影響了零件的生產(chǎn)加工。我們用A950數(shù)控的診斷系統(tǒng)，在BOH板上設(shè)定SSW1開(kāi)關(guān)在ON位置，SSW2、SSW3、SSW4在OFF位置，按RESET鍵，屏幕上出現(xiàn) Update System “1”，Resource Status “2”，Diagnostics“3”， 接著按2鍵屏幕上出現(xiàn)RESOURCE STATUS TABLE ，發(fā)現(xiàn) SLOT 7 槽的SERVO CPU 板故障，換新的備板后，故障排除。利用A950數(shù)控系統(tǒng)的診斷工具，能迅速查找故障板。
二．伺服進(jìn)給系統(tǒng)的故障診斷
我公司引進(jìn)的辛辛那提.米拉克龍A950 數(shù)控系統(tǒng)的臥式加工中心的伺服進(jìn)給系統(tǒng)，從控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可分為閉環(huán)控制和半閉環(huán)控制，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是SIEMENS公司的交流模擬式6SC610系列并配與1FT5系列交流伺服電機(jī)，作為機(jī)床的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)，系統(tǒng)以正負(fù)10V模擬量作為速度給定指令，內(nèi)部采用速度、電流雙閉環(huán)控制，PWM調(diào)制。伺服驅(qū)動(dòng)獨(dú)立組成裝置（不與主軸驅(qū)動(dòng)一體），全部進(jìn)給軸共用整流電源。位置檢測(cè)系統(tǒng)是HEIDENHAIN公司光柵尺或圓光柵和前置放大器EXE組成。SIEMENS 6SC610 由伺服變壓器、整流模塊、濾波電容、直流電壓控制、電源單元、調(diào)節(jié)器、功率單元等組成，伺服變壓器將外部380V電壓變?yōu)樗欧?qū)動(dòng)器的三相交流165V輸入電壓，整流模塊（V12,V15,V25）將三相交流165V電壓變?yōu)?/span>210V直流母線電壓，濾波電容（C0）進(jìn)行直流母線的濾波和儲(chǔ)存電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)的回饋能量，直流電壓控制模塊（G10）當(dāng)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)、回饋能量超過(guò)電容器的負(fù)荷能力時(shí)，將引起直流電壓的升高，通過(guò)直流電壓控制組件，可以使多余的能量通過(guò)放電電阻釋放，電源模塊(G0)產(chǎn)生控制部件所需的各種輔助控制電壓，并對(duì)各種電壓信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控，還負(fù)責(zé)與NC進(jìn)行信號(hào)交換。調(diào)節(jié)器模塊（N1,N2）主要完成驅(qū)動(dòng)器的速度與電流調(diào)節(jié)。模塊的轉(zhuǎn)速給定指令來(lái)自CNC；速度反饋信號(hào)來(lái)自伺服電動(dòng)機(jī)內(nèi)置式測(cè)速發(fā)電機(jī)；兩者在速度調(diào)節(jié)器進(jìn)行比較，構(gòu)成速度閉環(huán)，并產(chǎn)生電流指令信號(hào)。電流調(diào)節(jié)器根據(jù)速度調(diào)節(jié)器的輸出與功率模塊檢測(cè)的電流實(shí)際值，產(chǎn)生占空比可變的PWM控制信號(hào)，并根據(jù)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器的位置進(jìn)行三相電流的分配。功率模塊是將來(lái)自調(diào)節(jié)器的PWM控制信號(hào)進(jìn)行功率放大。
我們?cè)?span style="font-family:Times New Roman;">6SC610的維修中最常見(jiàn)的是電源模塊和調(diào)節(jié)器模塊故障。電源模塊（G0）上設(shè)有4個(gè)故障燈，由下到上依次為V1驅(qū)動(dòng)器發(fā)生報(bào)警、V2驅(qū)動(dòng)器15V電源故障、V3直流母線過(guò)電壓、V4驅(qū)動(dòng)器端子63/64未加使能信號(hào)。調(diào)節(jié)器模塊也設(shè)有4個(gè)故障燈有上到下依次為V1測(cè)速反饋報(bào)警、V2速度調(diào)節(jié)器達(dá)到輸出極限、V3驅(qū)動(dòng)器過(guò)載報(bào)警、V4伺服電機(jī)過(guò)熱。我們維修中，根據(jù)故障燈的指示，查找6SC610伺服驅(qū)動(dòng)器故障表，基本能判斷故障的原因。
例1．T20加工中心在自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中，出現(xiàn)伺服報(bào)警，經(jīng)查Y軸驅(qū)動(dòng)器過(guò)電流報(bào)警，驅(qū)動(dòng)器調(diào)節(jié)器模塊的V7燈亮。因驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)過(guò)電流的原因很多，機(jī)械傳動(dòng)不好，切削力過(guò)大，驅(qū)動(dòng)器設(shè)定調(diào)節(jié)不良，伺服電機(jī)不良等都可能引起驅(qū)動(dòng)器過(guò)電流。我們?cè)俅沃匦麻_(kāi)機(jī)故障依然存在，可以排除切削引起過(guò)流，為了確定故障的部位，通過(guò)互換驅(qū)動(dòng)器的調(diào)節(jié)模塊、功率模塊進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)更換功率模塊后故障消失，確定故障Y軸功率模塊不良引起的。在伺服驅(qū)動(dòng)器維修中，我們常常采用互換模塊和通道來(lái)判斷故障。
例2． T30臥式加工中心機(jī)床報(bào)警：2003 X AXIS OPEN LOOP ，我們采取了短接X軸反饋信號(hào)，機(jī)床報(bào)警消失，進(jìn)一步檢查光柵連接線、光柵放大器，最后確認(rèn)光柵尺存在問(wèn)題。然后，拆下了光柵讀數(shù)頭，發(fā)現(xiàn)燈泡壞了，調(diào)換新的燈泡故障排除。我們的維修經(jīng)驗(yàn)，如果發(fā)現(xiàn)光柵有問(wèn)題，首先查看光柵讀數(shù)頭的燈泡好壞。
三．主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的故障診斷
我們公司T系列加工中心的主軸驅(qū)動(dòng)是SIEMENS公司的6SC650系列交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，并與1PH5系列三相感應(yīng)主軸電機(jī)配套。6S650主軸驅(qū)動(dòng)采用數(shù)字控制、閉環(huán)調(diào)節(jié)，并通過(guò)磁場(chǎng)定向、矢量變換控制系統(tǒng)，將電動(dòng)機(jī)的三相定子電流解耦成勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流，進(jìn)行獨(dú)立的閉環(huán)控制，使之具有準(zhǔn)確、快速穩(wěn)定的控制特性。
6SC650交流主軸驅(qū)動(dòng)器，其功率部件直接安裝在功率模塊A1上，基本模塊構(gòu)成由控制模塊、輸入/輸出模塊、電源模塊和電源控制模塊、整流模塊、功率晶體管模塊?？刂破髂KN1，用于對(duì)驅(qū)動(dòng)器的調(diào)節(jié)與控制，主要包括兩只CPU（80816），以及必要的軟件（5片EPROM），主要作用是形成整流主回路的觸發(fā)脈沖控制信號(hào)，以及進(jìn)行矢量變換計(jì)算，產(chǎn)生PWM調(diào)制信號(hào)。輸入/輸出（I/O）模塊U1，此模塊通過(guò)U/F轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模擬信號(hào)的處理。電源模塊G01和電源控制模塊G02，用于產(chǎn)生控制所需的各種輔助電源電壓，在G02上還可以輸出各種繼電器信號(hào)，以便NC或PLC進(jìn)行控制。整流模塊A0，該模塊安裝在機(jī)架上，主要為主電路晶閘管及相應(yīng)的阻容保護(hù)電路。功率晶體管模塊也安裝在機(jī)架上，為逆變晶體管及相應(yīng)的阻容保護(hù)電路。
6SC650主軸驅(qū)動(dòng)器發(fā)生故障時(shí)，我們一般通過(guò)驅(qū)動(dòng)器面板上的數(shù)碼管顯示故障代碼。根據(jù)故障代碼，對(duì)照6SC650系列驅(qū)動(dòng)器故障一覽表和平時(shí)累積的維修經(jīng)驗(yàn)，能大致判斷故障的原因。若接通電源后，顯示器上所有數(shù)碼管均不亮，可能的故障是1）主電路進(jìn)線斷路器跳閘。2）主回路進(jìn)線電源至少兩相以上存在缺相。3）驅(qū)動(dòng)器至少有兩個(gè)的輸入熔斷器熔斷。4）電源A0中的電源熔斷器熔斷。5）顯示器模塊H1和控制器模塊N1之間連接故障。6）輔助控制電壓中的5伏電源故障。7）控制模塊N1故障。若開(kāi)機(jī)時(shí)顯示器顯示88888，則可能故障原因1）控制器模塊N1故障。2）控制模塊N1上的EPROM安裝不良。3）輸入/輸出模塊中的“復(fù)位”信號(hào)為“1”。在實(shí)際維修中，驅(qū)動(dòng)器參數(shù)P70用于診斷晶體管故障很有用，當(dāng)未使用晶體管故障診斷功能時(shí)，P70顯示0000H以外的參數(shù)值，表明驅(qū)動(dòng)器有故障，可能原因有1）功率模塊A1不好2）電源模塊G01/G02不好3）I/O模塊U1不好當(dāng)晶體管監(jiān)視功能生效時(shí)，P70參數(shù)的含義是：1)0001H是晶體管V2故障2）0002H是晶體管V6故障3）0004H是晶體管V3故障4）0008H是晶體管V7故障5）0010H是晶體管V4故障6）0020H是晶體管V8故障7）0040H是斬波管V1故障8）0080H是斬波管V5故障9）00FFH是A1電源故障。
例1 . T40臥式加工中心機(jī)床加工時(shí)，液壓系統(tǒng)突去，機(jī)床數(shù)控屏幕沒(méi)有顯示報(bào)警，，經(jīng)查主軸驅(qū)動(dòng)器報(bào)警F11，主軸轉(zhuǎn)速控制器完全開(kāi)放，無(wú)真實(shí)轉(zhuǎn)速故障，我們檢查電機(jī)三相正常，電機(jī)機(jī)械部分轉(zhuǎn)動(dòng)正常，編碼器接線良好，U1板正常，通過(guò)一系列檢查，發(fā)現(xiàn)主軸編碼器有問(wèn)題，換新的編碼器后，機(jī)床故障被排除。根據(jù)我們經(jīng)驗(yàn)，如有主軸驅(qū)動(dòng)器F11報(bào)警，同時(shí)主軸負(fù)載表指針來(lái)回?cái)[動(dòng)，可以基本確定主軸編碼器故障。
例2．在T20加工中心運(yùn)行中在主軸停時(shí)，會(huì)突然失去液壓，經(jīng)查主軸驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)F41的報(bào)警，查SC650主軸驅(qū)動(dòng)器的有關(guān)資料，為“中間電路過(guò)電壓”，引起原因可能是（1）驅(qū)動(dòng)器整流模塊不良（2）逆變晶體管模塊不良（3）直流母線“斬波管”V5、V1不良。為了進(jìn)一步判定故障原因，通過(guò)復(fù)位重新啟動(dòng)主軸，幾次試驗(yàn)后，驅(qū)動(dòng)器又出現(xiàn)F42（中間電路過(guò)電流）報(bào)警。我們對(duì)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)逆變晶體管模塊上有一組控制電路燒壞，對(duì)應(yīng)的母線斬波管V1的BE極間電阻明顯大于V5，限流電阻燒斷，電容擊穿，中間電路熔斷器F7熔斷。根據(jù)分析如果V1和V5在制動(dòng)時(shí)無(wú)法按照要求導(dǎo)通，制動(dòng)能量無(wú)法回饋電網(wǎng)，會(huì)引起直流母線電容的電壓超過(guò)允許的最大值，從而出現(xiàn)F41報(bào)警。同時(shí)，直流電壓使電容擊穿，熔斷器F7熔斷，限流電阻損壞。維修更換斬波管V1、擊穿的電容、熔斷器F7及A1板后，機(jī)床恢復(fù)正常。
四．外圍報(bào)警與故障的診斷
950系統(tǒng)T系列臥式加工中心的外圍故障的發(fā)生幾率較系統(tǒng)故障的幾率要高，要做到對(duì)外圍故障做出快速準(zhǔn)確的定位和排除，就必須對(duì)T系列機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)、電氣原理、數(shù)控系統(tǒng)，以及機(jī)床動(dòng)作和操作方法等方面有一個(gè)全面認(rèn)識(shí)。在實(shí)際維修中，一般先觀察外圍故障的情況和報(bào)警，檢查與跟蹤I/O接口的狀態(tài)，結(jié)合線路圖，進(jìn)行分析和判斷，查到故障的原因。
例1. 一臺(tái)T40加工中心在回參考點(diǎn)的過(guò)程中，發(fā)生X軸超程報(bào)警。依照故障現(xiàn)象分析，需檢查X軸減速接近開(kāi)關(guān)好壞，根據(jù)電氣線路圖，我們查對(duì)了輸入信號(hào)RACK0 SLOT4 的 X AXIS TAP(28PROX)的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)該接近開(kāi)關(guān)失靈，更換新的接近開(kāi)關(guān)，故障排除。
例2．T20加工中心交換臺(tái)工作門(mén)不能升起。依照故障現(xiàn)象，我們根據(jù)電氣線路，發(fā)現(xiàn)RACK1 SLOT8的ACO板1號(hào)輸出口熔斷器熔斷，同時(shí)檢查70SOL電磁閥發(fā)現(xiàn)電磁閥線圈損壞引起熔斷器熔斷，更換新的電磁閥和熔斷器，機(jī)床恢復(fù)正常。
辛辛那提.米拉克龍公司T系列臥式加工中心在我公司使用都在15年以上，機(jī)床進(jìn)入了老化狀態(tài)，故障也越來(lái)越頻繁，上述實(shí)例是我們維修中故障幾率相對(duì)較高的例子。在紡機(jī)行業(yè)也有許多T系列臥式加工中心，我們非常希望通過(guò)交流得到行業(yè)內(nèi)數(shù)控維修同行的指點(diǎn)，在數(shù)控維修配件互助調(diào)劑上得到幫助，在T系列臥式加工中心維修和改造上得到更進(jìn)一步交流與學(xué)習(xí)。
