数控加工中心设备故障诊断与维修

1. 数控加工设备工作原理

数控加工设备主要由输入/输出装置、数控装置、伺服驱动装置、机床电气逻辑控制装置和位置检测装置几部分组成。工作原理为：在加工时，将需加工工件的尺寸和工艺数据按照系统规定的代码和格式编成数控加工程序，通过输入/输出装置传送给数控装置，由其对程序进行数据处理后，形成各种加工信息和加工指令，输出给机床电气逻辑控制装置与伺服驱动装置，从而控制机床各传动装置，完成对工件的切削与加工过程。在此过程中伺服驱动装置除了接受数控装置的指令外，还与机床电气逻辑控制装置之间进行信息与信号交互，从而使工件的切削与加工精度更高。数控加工过程中由位置检测装置对各运动部件进行数据检测与监控，并实时将数据和监控结果反馈给数控装置，以便于数控装置进行数据的运算与精准控制，从而形成一种有效的数控设备半闭环控制。在数控加工设备运行过程中出现许多故障，不同类型的数控系统所对应的故障类型也不一样，但总结起来主要分为系统有故障显示和系统无故障显示两类，下面对这两类故障进行简要介绍。

2. 系统有显示类故障

（1）伺服驱动器故障。

故障现象：一台数控车床（型号为：CKA6136），采用FANUC OTC系统，数控系统在开机时就显示报警号分别为 401：“SERVO X AXIS VRDY OFF”；403：“X AXISCNV LOW VOLT DC LINK”，加工程序不能运行，设备各部位均不能运行。

故障分析与检查：查FANUC维修说明书得知401号报警的解释为：数控系统没有得到伺服控制准备完毕信号；403号报警的解释为：伺服驱动器连接的直流电压降低，根据机床控制系统电气原理图进行检查后，发现控制伺服驱动器电源的接触器KM1未吸合，KM1由伺服系统的电源模块控制，检查电源模块端的交流220V输入与直流24V输出均正常，往下检查电源模块供给伺服驱动器的直流24V是否正常，经测量给伺服驱动器供电的插头发现无直流24V输出，进一步检查发现图3中CXA19B插头内电源线断一根，导致伺服驱动器无直流24V输入，使得图1中模块CXA29内部常开点无法闭合，致使图1中接触器KM1线圈在伺服起动指令发出后无法得电，使伺服驱动器驱动电源缺失，从而引起此故障现象。

故障处理：将检查出伺服驱动器CXA19B插头内断掉的电源线重新焊接后试运行，系统报警解除，设备运行正常。

（2）编码器故障。

故障现象：一台型号为R560的钻铣数控加工中心，采用MITSUBISHI，60S系统（三菱系统）该机床在正常工作过程中，系统突然停止工作，显示器出现：Z70 0001Y；S01 PR 0018 Y报警。

故障分析与检查：通过查科维修说明书得知，Z70 0001 Y报警，表示Y轴伺服电动机位置编码器无效，S01 PR 0018 Y报警，表示Y轴伺服电动机位置的通信信号不能执行，通过此两种报警信息，可基本确定是Y轴伺服电动机位置编码器原点位置发生异常所致。根据原理分析可知，引起原点位置异常的可能原因有：伺服电动机编码器的插头脱落、伺服驱动器发生损坏、数控装置（CNC）出现故障、伺服驱动器电池组无电、BUS LINK连接线路故障及编码器本身出现故障等。通过对编码器插头、连接线路、数控装置及伺服驱动器电池组等进行仔细检查，未发现异常。采用替换法进行判别故障，即将另一台同型号机床的伺服驱动器模块装到故障机床上，显示器出现同样的报警信息。经分析认为，引起此台数控机床的故障原因可确定是由编码器损坏引起的。

故障处理：更换新的编码器，并对Y轴伺服电动机编码器进行伺服控制系统原点重新设定后试运行，系统报警解除设备运行正常。

（ 3 ） 超行程故障。

故障现象： 一台型号为CKE6136的数控车床，采用FANUC OTC系统，该设备在开机后返参考点过程中，出现506“X AXISOVER TRAVEL”（X轴硬限位超程报警），使得机床不能正常运行。

故障分析与检查：根据系统工作原理，506报警是PMC（可编程序机床控制器）报警，表示X轴压上限位开关。观察故障现象，在机床开机返回参考点时，按+X键后，屏幕上显示X轴的运动数值，当X轴方向的限位块压上零点开关后，X轴减速运动，直到压上超程限位开关，并出现506报警。根据数控系统返回参考点的工作原理，在返回参考点时，当限位块压上零点开关后开始减速，在离开零点开关之后，系统再接到编码器的零点脉冲，以确定参考点。X轴能减速，说明零点开关的常闭触点能断开，传输信号线也没问题。那么可能的原因是X轴编码器有问题，更换编码器故障依旧，检查可编程机床控制器梯形图的零点开关信号X9.0状态，发现压上零点开关后，其状态由“1”变成“0”，但离开之后没有马上变回“1”，而是在压上硬限位并出现506报警之后才变成“1”，说明零点开关有问题，将限位开关拆开检查发现切削液进入开关内部，造成触点氧化，触点不能及时闭合接通，进而使零点开关由断开到闭合的信号不能及时传送给系统，系统检测不到零点开关信号，导致限位块碰上超程限位而产生此报警。

故障处理：将限位开关拆开，把零点开关接触片上的氧化皮清除后试运行，系统报警解除设备运行正常。