数控机床故障诊断与维修,武汉船舶职业技术学院 周兰,第4章 数控系统故障诊断与维修,单元四 数控系统故障诊断与维修,项目1 数控系统电源类故障诊断与维修 项目2 数控系统显示类故障诊断与维修 项目3 数控系统软件类故障诊断与维修 项目4 数控系统回参考点类故障诊断与维修 项目5 数控系统参数设定类故障诊断与维修 项目6 数控系统急停报警类故障诊断与维修 项目7 数控机床操作类故障诊断与维修 项目8 数控机床PLC类故障诊断与维修,学习导论：,本章主要介绍数控机床的发展过程和趋势，数控机床的基本概念，数控机床的组成、工作原理及分类，数控加工的特点。 重点掌握数控机床的组成及工作原理；点位控制、点位直线控制、轮廓控制数控机床的特点。,项目1 数控系统电源类故障诊断与维修,一、电源单元工作原理 1FS6数控系统输入单元和电源单元 在FS6数控系统中，采用了FANUC标准电气柜 进行机床电气设计时，只需要通过相应的外部控制信号，即可以实现对CNC、速度控制单元、IO单元等部分电源的通、断控制。 对于FS6系统电源不能接通的故障，在维修过程中，需要完整地掌握输入单元的工作原理与性能，有助于解决系统、伺服电源通断出现的故障维修。,（1）FS6输入单元,输入单元(A14B-0061B102)由“主回路安装板”与“输入ONOFF控制板”两部分组成。主回路安装板上安装有主回路通断控制接触器、主回路熔断器等部件；输入控制板上安装板上安装有FS6电源通断控制的控制线路与部件。,（2）输入单元的原理与维修,在正常情况下，输入单元的电源通、断控制过程如下： 1）通过系统MDI/CRT单元上的CNC-ON按钮S1或外部电源接通(E-ON)按钮S3，使RYl得电。 2）RYl的常开触点使LCl得电，图4-2中输入单元的AC200V外部电源(200A/200B) 加入，CNC稳压电源单元的输入电源与电气柜风机等部分电源接通。 3）在LCl得电后，200A/200B使LC2得电，图4-2中伺服变压器输入电源主回路SU、SV、SW电源加入，完成系统的电源输入控制过程。 输入单元的电源正常接通条件如下： 1）电气柜“门互锁”(DOORl/DOOR2)触点闭合。 2）外部电源切断E-OFF(S4)触点闭合。 3）MDICRT单元上的电源切断OFF按钮S2触点闭合。 4）系统电源模块的无报警，P-ALM触点断开。,（3）电源单元结构,FS6稳压电源单元用于产生系统所需要的各种直流电压。常用“自立型”电气柜的电源单元主要有A14B-0061B001B002两种型号，其中以A14B-0061-B002为常见 1）+5V：提供用于逻辑线路、固态继电器的+5V电源。 2）+24V：提供用于纸带阅读机、IO信号，磁泡存储器、CRT等的+24V电源。 3）+15V：提供用于位置控制线路的+15V电源。 4）-15V：提供用于位置控制线路、磁泡存储器的-15V电源。 5）TPll：稳压电源单元外部电源输入连接端 6）ALA、ALB：来自外部的报警信号输入。 7）CP34：稳压电源单元与输入单元CPl的连接信号。 8）CP35：稳压电源单元与系统主板的连接信号。,（4）电源单元的原理与维修,FS6电源模块A14B-0061-B002的原理框图如图4-6所示。图中各主要元件的作用如下： F11、F12：输入保险丝，主回路短路保护元件。 2）VSll：浪涌吸收器，用于吸收交流输入侧的瞬间高压。 3）NF11：输入滤波器，对输入交流电源进行滤波。 4）DSll：单相全波整流桥，整流产生直流母线电压。当输入电压为AC200V时通过DSll整流以及C12、C13的滤波稳压，可以在直流母线上获得DC210230V左右的直流电压。 5）C12、C13(220F400V)：直流母线滤波电容。 6）R11(2/20W)：与RYll常开触点并联，作为启动电流限流电阻，开机瞬间由于RYll触点断开，R11串联接入直流母线主电路，限制开关主电路的冲击电流；+24V输出正常后，RYll吸合，通过RYll常开触点接通限流电阻。,7）SHll：调试、测量用短接设定端子，通过断开SHll可以使Q14、D24、Q15、D25与整流电路分离。 8）Q14、Q15：开关电源功率驱动管，作为开关电源主变压器输出驱动。 9）D24、D25：续流二极管，在驱动管Q14、Q15关断时，对电源变压器进行续流。 10）M11、T11、D11、C17(330F/25V)：电源模块辅助电源控制及驱动环节。主要由集成电路PS01，以及辅助开关电源驱动部分的输出驱动、放大环节的Q24、Q25、C14、C15、C16等元件(图中未画出)组成，用于产生电源模块用的DCl0V基准电压与DCl5V辅助控制电压。 11）M12、T12：开关电源主回路PWM前级驱动。主要由集成电路PS04，以及用于前级驱动进行驱动、放大的Q11、Q12、Q13、D12、D13等元件(图中未画出)组成，作为开关电源主变压器输出驱动管Q14、Q15的开关控制信号输入。,2FS0数控系统电源单元,（1）FS0数控系统电源单元结构 （2）AI电源单元的组成与连接,3SIEMENS系统电源模块,SIEMENS 810系统的外部电源控制要求十分简单，只要CNC的+24V电源输入正常，短接CNC电源模块上的NC-ON端，即可以启动CNC。 图4-11 SIEMENS 810系统电源模块工作原理图 （1）810系统电源模块控制原理 810系统电源模块内部控制回路如图4-11所示。 （2）各主要元件的作用,4华中世纪星数控系统电源,华中世纪星数控系统电源部分工作原理图如图4-12所示。 图4-12 华中世纪星数控系统电源部分工作原理图 从图中可以看出，AC380V电源经过总空气开关T-QF1、空气开关T-QF2、伺服变压器给伺服驱动装置、刀架电机提供电源。 取AC380V中的两相通过控制变压器T-TC1、空开T-QF4、开关电源T-VC1给下列装置提供DC24V直流电源：,二、电源系统抗干扰技术,数控系统中常采用的干扰抑制措施有以下几种： 1物理隔离 2屏蔽 （1）静电屏蔽 （2）低频磁场屏蔽 （3）电磁屏蔽 3接地 （1）保护接地 （2）工作接地方式 (3)多点接地方式 4屏蔽接地 5滤波技术,三、电源类故障诊断与维修,1常见电源类故障及排除 （1）电源指示灯不亮 电源指示灯不亮，常见有以下原因造成： 1）没有提供外部电源，电源电压过低、缺相或外部形成了短路。排除方法是检查外部电源。 2）电源的保护装置跳闸或熔断形成了电源开路。排除方法是合上开关，找出故障原因，更换熔断器。 3）PLC地址错误或者互锁装置使用电源不能正常接通。排除方法是更改PLC地址或接线。 4）系统上电按钮接触不良或脱落。排除方法是更换按钮，重新安装。 5）电源模块不良、元器件的损坏引起故障。排除方法是更换元器件或电源模块。,（2）电源指示灯亮但系统无反应,电源指示灯亮但系统无反应可能有以下原因： 1）接通电源的条件未满足。排除方法是检查电源接通条件是否满足。 2）系统黑屏 3）系统文件被破坏，没有进入系统。排除方法是修复系统。,（3）系统强电部分接通后马上跳闸,可能原因有： 1）机床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。排除方法是在使用时外接一电抗。 2）系统强电电源接通条件未满足。排除方法是逐步检查电源上强电所需要的各种条件，排除故障。,（4）电源模块故障,可能原因有： 1）整流桥损坏引起电源故障。排除方法是更换整流桥。 2）续流二极管损坏引起短路。排除方法是更换。 3）电源模块外部电源短路。排除方法是调整线路。 4）滤波电容损坏引起的故障。排除方法是更换。 5）供电电源功率不足使电源模块不能正常工作。排除方法是增大供电电源功率。,（5）系统在工作过程中突然断电,可能的原因有： 1）切削力过大，使机床过载引起空气开关跳闸。排除方法有调整切削参数。 2）机床设计时选择的空气开关容量过小，引起空气开关跳闸。排除方法是更换空气开关。 3）机床出现漏电。排除方法是检查线路。,2故障排除实例,例4-1 外部200V短路引起的故障 例4-2 门互锁引起的故障 例4-3 整流桥不良引起的故障 例4-4 机床侧24V短路引起的故障 例4-5 电磁抱闸引起电源故障 例4-6 偶然因素引起电源系统故障 例4-7 电源系统抗干扰能力不强导致故障 例4-8 主板故障造成系统无法正常工作和显示 例4-9 伺服驱动引起过电流故障,项目2 数控系统显示类故障诊断与维修,一、系统显示类故障现象 显示系统故障通常表现为： 1）屏幕黑，系统无法强行启动； 2）屏幕显示一条水平或垂直的亮线； 3）屏幕左右图像变型； 4）屏幕图像上下线性不一致，或被压缩，或被扩展； 5）屏幕图像发生倾斜或抖动； 6）屏幕图像不完整；屏幕无图像，但有亮度等。,二、常见显示类故障及排除方法,1.运行或操作中出现死机或重新启动 2系统上电后花屏或乱码 3系统上电后，屏幕无显示或黑屏 4数控系统上电后，屏幕显示高亮，但没有内容 5数控系统上电后，屏幕显示暗淡，但可以正常操作，系统运行正常、,三、显示类故障维修实例,例4-10 主板变形引起的显示故障 例4-11 元器件接触不良造成显示故障 例4-12 显示出现乱码的故障 例4-13 0TD显示电缆引起的故障 例4-14 SIEMENS 810系统显示突然消失的故障维修 例4-15 SIEMENS 810系统显示驱动不良的故障维修 例4-16 SIEMENS 810系统页面不能转换的故障维修,项目3 数控系统软件类故障诊断与维修,一、数控系统软件的基本配置 数控系统软件包括以下三个部分： 1)由数控系统的生产厂家研制的启动芯片、基本系统程序、加工循环程序、测量循环程序等组成。 2)由机床制造厂家编制的针对具体机床所用的NC机床数据、PLC机床数据、PLC报警文本、PLC用户程序等组成。 3)由机床用户编制的加工主程序、加工子程序、刀具补偿参数、零点偏置参数、R参数等组成。,二、软件故障发生的原因,软件故障是由软件变化或丢失而形成的。机床软件一般存储于RAM中。软件故障形成的可能原因如下： （1）误操作引起的故障 （2）供电电池电压不足引起的故障 (3)干扰信号引起的故障 (4)软件死循环引起的故障 (5)操作不规范引起的故障 (6)用户程序出错引起的故障,三软件故障排除方法,其基本原则就是把出错的软件改过来。但能够查出来哪部分有问题是不容易的，所以最好消掉，重新输入。 1)对于软件丢失或变化造成的运行异常，程序中断，停机故障，可采取对数据、程序更改补充方法，亦可采用清除、重新输入法。 2)对于机床程序和数据处理中发生了引起中断的运行结果而造成的故障停机，可采取硬件复位的方法，即关后再开系统电源来排除。,项目4 数控系统回参考点类故障诊断与维修,一、机床返回参考点的必要性 大多数数控机床采用增量编码器作为位置检测装置，系统断电后，工件坐标系的坐标值就失去记忆，机械坐标值尽管靠电池维持坐标值的记忆，但只是记忆机床断电前的坐标值而不是机床的实际位置，所以机床首次启动系统或在执行了系统“急停”或“复位”操作后，要进行返回参考点操作，使系统的位置记数与脉冲编码器的零位脉冲同步。 机床执行返回参考点操作具有以下优点： 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。,二、机床返回参考点的几种方式,1回参考点的Z脉冲方式（零脉冲方式） 2回参考点的“+-”方式 3回参考点的“+-+”方式,三、机床回参考点的操作过程,1操作过程 2影响回参考点动作的因素 1）数控系统的操作方式必须选择回参考点(Ref)方式。 2