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数控机床维修.docx
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数控机床维修
数控机床维修
第四章第一课
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以下是一些经典案例,供大家参考学习!
4.1.1 电源不能接通故障维修30例
系统控制电源不能正常接通,这是数控机床维修过程中经常遇到的故障之一,维修时必须从电源回路上入手。
在早期的FANUC系统(如:
FS6、FS11、FS0等)中,系统及I/O单元的电源一般采用FANUC电源单元A、B、B2等,这种形式的系统,为了对系统的电源通/断进行控制,一般都需要配套FANUC公司生产的“输入单元”模块(模块号:
A14C-0061-B101~B104),通过相应的外部控制信号,进行数控系统、伺服驱动的电源通、断控制。
在FANUC0等系统中,则比较多地采用输入单元与电源集成一体的电源控制模块FANUCAI,其输入单元的控制线路与电源电路均安装于同一模块中。
对于FANUC系统出现电源不能接通的故障,在维修过程中,如能完整地掌握FANUC输入单元的工作原理与性能,对数控机床的维修,特别是解决系统、伺服电源通/断回路的故障有很大的帮助。
1.FANUC输入单元的故障维修12例
图4-1~图4-3为FANUC输入单元模块(A14C-0061-B101~B104)的实测电气原理图,可以供维修参考。
为了便于与实物对照、比较,图中各元器件的代号均采用了与实物一致的代号,而未采用国家标准规定的代号(下同)。
FANUCAI电源单元中的电源接通/断开控制回路与FANUC输入单元相似,
图4-3 FANUC输入单元ON/OFF控制电源回路
图4-1为输入单元的主回路,由图可见,外部电源经输入端子TPl的U、V、W端加入,其中的一路经接触器LC2、熔断器F4、F5、F6输出,作为伺服驱动器的电源。
另一路经熔断器P1、F2、接触器LCl从端子TP3的200A、200B输出,作为数控系统的输入电源。
输入单元本身的控制电源U1、V1亦来自熔断器F1、F2的输出端。
接触器LC2的线圈,直接连接于接触器LCl的主触点后,因此,伺服驱动器的电源接通必须在系统的输入电源已经接通(接触器LCl吸合)的情况下,才能正常接通。
图中的SKI、SK2为RC(0.1μF/200Ω)吸收器,在线路中作为过电压保护与抗干扰器件。
图4-2为输入单元本身的辅助控制电源回路,U1、V1经变压器降压、DSl全波整流以及Ql、ZDl组成的稳压环节,为输入单元本身提供DC24V辅助电源。
当DC24V电源正常后,发光二极管PIL正常发光。
图4-3为输入单元的电源通、断控制回路,它由中间继电器RYl、AL、接触器LCl等组成。
线路中综合考虑了电柜门互锁、MDI/CRT单元上的电源ON/OFF控制、外部电源通/断(E-ON/E-OFF)控制、系统电源模块的报警(P.ALM信号)等多种条件,为用户使用提供了便利。
由图4-3可见,输入单元的电源通、断控制过程如下:
1)通过系统MDI/CRT单元上的系统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4-1中主回路系统电源(200A/200B)加入;
3)通过LCl得电,200A/200B使LC2得电,图4-1中主回路的伺服驱动主回路电源(SU、SV、SW)加入。
在图4-3中,输入单元的电源接通条件如下:
1)电柜门互锁(DOORl/DOOR2)触点闭合;
2)外部电源切断E-OFF(S4)触点闭合;
3)MDI/CRT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。
图4-1~图4-3中各主要元器件的型号、规格见表4-1,表中的数据为实物测绘数据,根据系统的不同,可能略有区别。
表4-1FANUC输入单元主要元器件参数一览表
序号图上代号名称型号及参数生产厂家
1LCl直流中间继电器MJ3C-DC24(10A)
线圈电压:
DC24VOMRON
2LC2交流接触器PMC-3(50A)
线圈电压:
AC200VFUJI
3SKl、SK2过电压抑制器DCR2-10D500.1μF/200ΩMARCON
4Q1晶体管2SCl983Vcc=60V,Ic=3A
Pc=30Whfe≥200SANKEN
5AL、RYl直流中间继电器MY4Z-DC24(3A)
线圈电压:
DC24VOMRON
6DSl全波整流桥S1RBA20200V/30ASHINDENGEN
7ZDl稳压管22EB4Vz=22VP=400mW
Iz=5mANEC
8D1、D2二极管IS953VRM=35VI0=100mANEC
9PIL发光二极管ˋSEL301GIf=40mA(绿)SANKEN
10ALM发光二极管SELl01WIf=40mA(红)SANKEN
例1.外部200V短路引起的故障维修
故障现象:
某配套FANUC6M的立式加工中心,在长期停用后首次开机,出现电源无法接通的故障。
分析及处理过程:
对照以上原理图4-1,经测量电源输入单元TPl,输入U/V/W为200V正常,但检查U1、V1端无AC200V。
由图4-1可见,其故障原因应为F1、F2熔断,经测量确认F1、F2已经熔断。
进一步检查发现,输入单元的TP3上200A/200B间存在短路。
为了区分故障部位,取下TP3上的200A、200B连线,进行再次测量,确认故障在输入单元的外部。
检查线路发现200A、200B电缆绝缘破损。
在更换电缆、熔断器F1、F2,排除短路故障后,机床恢复正常。
例2.RC吸收器短路引起的故障维修
故障现象:
一台配套FANUC-6M系统的立式加工中心,在加工过程中突然停电,再次开机后,系统电源无法正常接通。
分析及处理过程:
对照以上原理图,检查机床电源输入单元,发现发光二极管PIL不亮,检查熔断器F1、F2已经熔断。
通过测量,确认该机床的200A/200B间存在短路。
为了迅速判定故障部位,维修时断开了端子TP3的200A/200B的连接,再次测量发现短路现象依然存在,因此判定故障存在于输入单元内部。
对照原理图4-1,首先测量F1、F2的输出端U1、V1,确认无短路;因此,故障范围被缩小到SKl、SK2、LC2上。
逐一检查以上各元器件,最终确认故障是由于RC吸收器SKl短路引起的。
取下SKl,并更换同规格(0.1μF/200Ω)RC吸收器后,故障排除,机床恢复正常工作。
例3.“电源断开”信号引起的故障维修
故障现象:
某配套FANUCllM的立式加工中心(自立型电柜),在车间进行日常维护后,系统电源无法接通。
分析及处理过程:
经检查该机床电源输入单元的熔断器Fl~F6均正常;输入电源正确;发光二极管PIL正常发光,图4-2中的E/O端DC24V正常。
但按下S1按钮,LCl/LC2均不吸合。
对照图4-3进行线路测量、检查,发现电柜门互锁开关(触点DOORl/DOOR2)开路。
进一步检查发现,电柜门开关中有一个开关损坏,经更换后,机床恢复正常。
类似故障:
某配套FANUC6M的立式加工中心,开机时发现系统电源无法正常接通。
分析及处理过程:
对照原理图4-3,经上例同样检查,发现该机床输入单元的COM与EOF间开路。
对照机床电气原理图检查发现,该机床在COM与EOF间加入了主轴驱动器报警触点,由于此触点断开,引起了系统电源无法加入。
在排除主轴单元故障后,机床恢复正常。
例4.ON/OFF信号不良引起的故障维修
故障现象:
某配套FANUCllM的卧式加工中心,开机时发现系统电源无法正常接通。
分析及处理过程:
经检查,输入单元的发光二极管PIL灯亮,但LCl/LC2未吸合。
对照原理图4-3,测量发现图中MDI/CRT单元上的电源切断OFF按钮S2触点断开。
进一步检查发现系统的OFF按钮(S2)连接脱落,重新接线后,机床恢复正常。
类似故障:
某配套FANUCllM的卧式加工中心,开机时系统电源无法正常接通。
分析及处理过程:
经检查输入单元中的发光二极管PIL灯亮,但按下MDI/CRT上的ON按钮(S1),LCl/LC2不吸合。
对照原理图4-3,经测量发现0V与COM间、门互锁触点、AL触点均可靠闭合,+24V电源正常,但按下S1仍无法接通系统电源。
由此初步判断其故障是由按钮S1故障或连接不良引起的。
维修时通过短接线,瞬间对EON-COM端进行了短接试验,CNC电源即接通。
由此证明,故障原因在S1或S1的连接上。
进一步检查发现,故障原因是S1损坏,经更换后,机床即恢复正常。
例5.电源模块故障引起的故障维修
故障现象:
某配套FANUC6M的立式加工中心,开机时发现系统电源无法正常接通。
分析及处理过程:
经检查,输入单元PIL灯与ALM灯均亮,由原理图4-3可知,引起故障的原因可能是来自CPl-5/6的+24V/±15V/+5V电源模块报警。
当CPl-5/6接通后,由于中间继电器AL的吸合,使RY1互锁,RYl无法吸合。
为了确认,维修时暂时断开了CPl-5、6间的连接,再次进行试验,ALM灯灭,CNC可以起动(CRT上显示报警),证明了故障原因。
通过对电源单元进行必要的维修处理(有关电源单元的维修,参见本节后述),排除电源模块故障后,机床恢复正常。
例6.偶然性过电流引起的故障维修
故障现象:
某配套FANUC6M的立式加工中心,开机时发现系统电源无法正常接通。
分析及处理过程:
经检查,该机床输入单元的发光二极管PIL不亮,内部无DC24V电压,对照原理图4-2可知,可能的原因为Q1、DSl、C1与F3等元器件不良。
逐一检查以上元器件,发现输入单元的F3已经熔断,其他元器件均无故障。
更换F3后开机试验,机床随即恢复正常,证明故障是偶然性的过电流引起的。
例7.电源缺相引起的故障维修
故障现象:
一台配套FANUC6ME的立式加工中心,在机床加工时,出现快速运动过程中发生碰撞,引起机床的突然停机,再次开机后,系统显示ALM401,伺服驱动器主回路无法接通。
分析及处理过程:
FANUC6M系统出现ALM401报警的含义是伺服驱动器的“VRDY”信号断开,即:
驱动器未准备好。
根据伺服驱动系统的故障分析方法(详见本书第5章),检查3轴驱动器的主回路电源输入,发现只有V相有电压输入。
逐级测量主回路电源,最终发现输入单元的伺服主回路熔断器F4、F6熔断,在确认驱动器无损坏的前提下,换上F4、F6后,机床恢复正常工作。
例8.主轴电动机互锁引起的故障维修
故障现象:
一台配置SIEMENS6M系统的进口立式加工中心,开机调试时,发现系统电源无法正常接通。
分析及处理过程:
SIEMENS6M系统是SIEMENS与FANUC公司合作生产的产品,系统除采用S5-130WBPLC代替FANUC6M的连接单元外,其余部分与FS6M完全相同。
根据输入单元的原理图4-3进行分析测量,确认故障原因为输入控制电路的外部电源切断触点COM-EOF间开路所至。
对照机床电气控制原理图分析,检查该机床外部电源切断触点的闭合条件,发现其中的直流主轴电动机励磁回路的欠电流继电器动作,导致了COM-EOF断开。
排除主电动机故障后,触点闭合,再次起动机床,电源正常接通。
例9.PLC未运行引起的故障维修
故障现象:
一台配置SIEMENS6M系统的进口立式加工中心,机床到厂后第一次开机,发现系统的电源无法正常接通。
分析及处理过程:
系统同上例,根据输入单元的原理图分析测量,确认故障原因为输入单元的ON/OFF控制电路的外部触点COM-EOF开路。
对照机床电气控制原理图分析、检查,发现COM-EOF触点闭合条件中包括了PLC(S5-130WB)的输出信号,作为系统起动的互锁条件,由于此信号无输出,引起了触点的断开。
进一步检查PLC,发现该PLC中的运行开关在出厂时被置于“STOP”位,整个PLC未正常运行,根据PLC的说明,通过以下步骤重新启动PLC:
1)按住PLC的“Restart”键并保持,将PLC的运行开关拨至“RUN”位,PLC的“RUN”、“STOP”灯同时亮;
2)在不松开“Restart”键的前提下,等待PLC的指示灯“RUN”灭,“STOP”亮;
3)松开“Restart”键,再次将PLC的运行开关拨至“STOP”,然后再拨至“RUN”:
4)PLC的“RUN”、“STOP”再次同时亮,等待数秒后,再次变成只有“STOP”亮:
5)第三次将PLC运行开关拨至“STOP”,然后再拨至“RUN”:
6)PLC的“RUN”、“STOP”第三次同时亮,等待数秒后,PLC上的“STOP”灯灭,“RUN”灯亮,PLC完成重新启动过程。
通过以上操作,PLC开始运行,互锁触点开始闭合,开机后,机床可以正常工作。
例10.PLC互锁引起的故障维修
故障现象:
一台配置SIEMENS6M系统的进口立式加工中心,机床在程序试运行过程中,突然停机,再次开机时发现系统电源无法正常接通。
分析及处理过程:
机床型号及系统规格同上例,经与上例同样的分析,确认故障是由于PLC输出互锁引起的。
检查PLC工作正常,但操纵台上的“急停”指示灯不停地闪烁,表明机床进入了“急停”状态。
进一步检查随机提供的PLC程序,发现“急停”指示灯不停闪烁的原因是由于工作台的超极限引起的。
在关机状态下,通过手摇X轴滚珠丝杠(机床上本身设计了紧急退出的手动装置),X轴退出限位后,重新起动机床,故障排除,机床恢复正常工作。
例11.24V保护引起的故障维修
故障现象:
一台配置SIEMENS6M系统的进口立式加工中心,在夹具调试过程中突然停机,再次开机时,电源无法正常接通。
分析及处理过程:
机床型号及系统规格上例,经过与上例同样的分析检查,确认故障原因是由于PLC的互锁触点动作引起的。
在本例中,检查PLC处于正常运行状态;机床工作台未超程;但PLC互锁输出的中间继电器未吸合。
进一步检查发现,PLC上的DC24V/2A输出模块中的全部输出指示灯均不亮,但其他输出模块(DC24V/0.5A)上的全部指示灯正常亮,由此判定故障原因是S5-130WB的DC24V/2A公共回路故障引起的。
检查该模块的全部输出信号的公共外部电源DC24V为“0”,24V断路器跳闸。
进一步测量发现,夹具上的24V连接线碰机床外壳,导致了断路器的跳闸重新处理后,合上DC24V断路器,机床恢复正常工作。
例12.PLC地址错误引起的故障维修
故障现象:
一台配置SIEMENS6M系统的进口立式加工中心,在用户使用时,发现电源无法正常接通。
分析及处理过程:
机床型号及系统规格同例11,经分析检查,确认故障原因为PLC引起的互锁。
在本例中,检查PLC输出,确认PLC的互锁信号无输出。
对照PLC程序与机床电气原理图,逐一检查PLC程序中的逻辑条件,发现可能引起PLC互锁的条件均已满足,且PLC已正常运行,输出模块上的公共24V电源正常,排除了以上可能的原因。
为了确认故障部位,维修时取下PLC输出模块进行检查,经仔细检查,发现故障的原因是模块地址设定错误引起的。
对于SIEMENSS5-130WB的输入、输出模块,需要通过设定端进行模块地址设定。
在本机床上,用户在机床出现其他故障时,曾调换过PLC的输出模块,但在调换时,未考虑到改变模块的地址设定,从而引起上述报警,恢复地址设定后,故障排除,机床可以正常起动。
维修体会与维修要点:
1)FANUC6/11等系统电源控制,由于采用了“输入单元”进行电源通/断控制,因此,其控制线路比直接电源加入型系统要复杂。
通过测绘输入单元的电气原理图,再对照原理图进行维修是最有效、最可靠的方法。
2)由于输入单元的控制电压种类较多,在进行测量维修处理,特别是作“短接”试验时,必须十分谨慎,防止损坏控制元器件。
3)根据个人的维修经验,FANUC6/11等系统的电源输入单元的元器件,除熔断器外,其他元器件损坏的几率非常小,维修时切勿轻易更换元器件。
4)在某些机床上,由于机床互锁的需要,使用了外部电源切断信号,这时应根据机床电气原理图,综合分析故障原因,排除外部电源切断的因素,才能起动。
2.FANUCAI电源模块通/断控制故障维修8例
例13.浪涌吸收器不良引起的故障维修
故障现象:
某配套FANUC0MC的立式加工中心,在外部突然断电后再开机时,出现系统电源无法正常接通的故障。
分析及处理过程:
经检查,该机床的系统采用了输入单元集成式FANUCAI电源单元(A16B-1211-0100),其外形以及与外部的连接如图4-4所示。
AI电源单元是FANUC公司生产的输入单元与电源集成一体的电源控制单元,它既具有普通FANUC系统电源单元(如:
FANUC电源单元A、电源单元B、B2)的功能,又具有前述的FANUC输入单元的系统电源通/断控制功能。
这种模块体积小,使用方便,可靠性好,因此在数控机床上使用较多。
FANUCAI电源单元的输入/输出连接如下:
CPl:
AC200V(220V/230V/240V)电源输入;
CP2:
与系统电源ON/OFF同步的AC200V(220V/230V/240V)电源输出:
CP3:
电源单元的控制信号输入,包括:
系统电源ON/OFF开关触点输入(ON、OFF、COM);外部报警信号触点输入(AL、OFF);电源单元报警输出(FA、FB);
CPl2:
向主板提供的+5V、+15V、-15V、+24V、+24VE电源输出;
CPl5:
向CRT提供的+24V电源输出。
模块正面有PIL(绿)与ALM(红)两只指示灯,指示灯状态的含义如下:
PIL(绿):
电源指示灯。
当外部AC电源加入,且内部输入单元的DC24V辅助控制电源电压正常时,指示灯亮。
ALM(红):
报警指示灯。
灯亮时表明电源单元内部存在故障或外部报警信号(AL、OFF)触点闭合。
FANUCAI电源单元的系统、伺服电源接通/断开控制部分的原理如图4-5、图4-6所示。
图4-5 AI电源模块主回路原理图
由图4-5可见,外部电源经输入端子CPl的R、S端加入,经熔断器P11、F12(7.5A),浪涌电压吸收器VSll、继电器触点RY3、RY4,控制AC200V。
这一AC200V电压,经CP2上的200R、200S端输出到模块外部,使外部获得与电源单元同步接通/断开的200V控制电压。
在通常情况下,CP2上的AC200V输出电压用来接通伺服驱动的主接触器MCC,从而实现伺服驱动器和系统的同步通/断控制。
在电源单元内部,200V(200R、200S)控制电压又经电源滤波器NFl、二极管整流桥DSl、滤波电容C12、C13产生开关电源的直流母线电压(V+/V-)。
输入单元内部的DC24V辅助控制电压、开关主电源的DCl5V控制电压,由单独的集成开关电源控制模块M11进行控制。
M11的开关信号经变压器T1输出,通过D1整流、C2滤波以及ZDl、Q1组成稳压环节,在A24上获得DC24V的输入单元辅助控制电压。
当DC24V电源正常后,发光二极管PIL正常发光。
同时,24V辅助控制电压又经过熔断器P1(0.3A)、浪涌电压吸收器VSl以及ZD2、Q3、C4组成的稳压、滤波环节产生用于开关主电源的DCl5V
控制电压A15。
图4-6为AI内部输入单元的电源通、断控制回路,它由中间继电器RYl~RY5、RYl2等组成。
其原理与FANUC6/11所使用的FANUC输入单元相类似,线路中考虑了MDI/CRT单元上的系统电源ON/OFF控制、外部报警(E.ALM信号)、内部电源模块的报警等多种条件,为用户使用提供了便利。
由图4-6可见,AI内部输入单元的电源通、断控制过程如下:
1)通过系统MDI/CRT单元上的系统ON按钮使RY2~RY4得电;
2)RY3、RY4的常开触点闭合,AC200V电源(200R、200S)接通,开关电源主回路开始工作,产生系统所需要的DC5V、DC24V、DC±15V等电源电压;
3)通过CP2上的200R、200S输出,可以同时接通外部的主接触器MCC,接通伺服驱动电源。
输入单元的电源接通条件如下:
1)MDI/CRT单元上的电源切断OFF按钮触点闭合;
2)外部报警触点断开、系统内部开关主电源DC5V、DC24V、DC±15V无故障。
注:
在外部报警触点闭合或内部开关主电源故障时,通过电源单元内部的电压监控电路,将使继电器RYl2接通,并通过晶闸管CRl接通报警继电器RYl,断开系统电源。
在本例中,经检查发生故障时,图4-5中的熔断器F11、F12已熔断。
再进一步测量发现,熔断器F11、F12间发生短路,原因是浪涌电压吸收器VSll短路。
由于当时无备件,为了保证机床的正常生产,维修时暂时取下了浪涌电压吸收器VSll,并更换F11、F12后,机床故障排除。
例14.主接触器短路引起的故障维修
故障现象:
某配套FANUC0MC的数控铣床,在加工过程中突然断电,再开机时,系统电源无法正常接通。
分析及处理过程:
经检查,图4-5中的熔断器F11、F12已熔断:
通过测量,R、S间无短路,证明浪涌电压吸收器VSll以及辅助电源控制模块M11无故障。
但200R、200S间存在短路现象,表明故障是由于NFl、DSl或外部200R、200S间的短路引起的。
为了判别短路部位是在电源单元内部或外部,当时拔下了插头CP2,断开了200R、200S与外部的连接。
通过检查发现短路消失,确认AC200V短路是由于外部200R、200S短路引起的。
进一步检查200R、200S上的各元器件,最终找到故障原因是由伺服主接触器发生短路引起的,更换接触器及F11、F12后,故障排除,机床恢复正常。
例15.整流桥不良引起的故障维修
故障现象:
某配套FANUC0M的数控铣床,在加工过程中,车间突然断电,恢复供电后开机,系统电源无法正常接通。
分析及处理过程:
分析过程同前例,经检查,图4-5中的熔断器F11、F12已熔断;通过测量,R、S间无短路,证明浪涌电压吸收器VSll以及辅助电源控制模块M11无故障。
拔下了电源模块的插头CP2测量,在本例中短路现象未消失,则确认AC200V短路原因在电源单元内部。
进一步检查发现,二极管整流桥DSll短路,由于当时无FANUC备件DSll,为了保证机床的正常生产,维修时直接利用了同规格的二极管整流桥进行取代,经过重新安装,并更换F11、F12后,机床故障排除。
例16.控制模块M11不良引起的故障维修
故障现象:
某配套FANUC0MC的数控铣床,在加工过程中突然断电,重新开机,系统电源无法正常接通。
分析及处理过程:
分析过程同前,经检查,图4-5中的熔断器F11、F12已熔断;换上熔断器F11、F12,再次测量电源进线R、S,发现线路中存在短路;但浪涌电压吸收器VSll正常。
测量开关电源次级回路无故障,显然,短路原因在内部输入单元的集成开关电源控制模块M11上。
直接更换FANUC备件后,机床故障排除。
例17.外部报警引起的故障维修
故障现象:
某配套FANUC0T的数控车床,正
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- 数控机床 维修