李東

（達(dá)州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 達(dá)州635000）

0 引 言

隨著我國(guó)制造裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及需求，數(shù)控機(jī)床廣泛應(yīng)用且作用尤顯重要。數(shù)控機(jī)床在使用過(guò)程中產(chǎn)生故障也較頻繁且現(xiàn)象各異。本文針對(duì)浙江凱達(dá)HNC-21T 系統(tǒng)CK6136S 數(shù)控車床維修實(shí)例，結(jié)合機(jī)電技術(shù)和數(shù)控機(jī)床維修知識(shí)，介紹數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法，解決了數(shù)控裝置和伺服驅(qū)動(dòng)器需要返廠維修的問(wèn)題，降低了維修成本，縮短了維修工期，使我院閑置3 年多的數(shù)控機(jī)床得以正常運(yùn)行使用。

1 維修背景

我院在2003 年購(gòu)買(mǎi)了一臺(tái)浙江凱達(dá)機(jī)床集團(tuán)有限公司生產(chǎn)的CK6136S 高速精密數(shù)控車床，使用華中數(shù)控世紀(jì)星HNC-21T 系統(tǒng)，主要用于數(shù)控專業(yè)的教學(xué)實(shí)訓(xùn)使用。由于長(zhǎng)時(shí)間使用和學(xué)生操作不當(dāng)?shù)仍?，?010 年5 月該機(jī)床已無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，一直閑置在我院的實(shí)習(xí)工廠。2013 年在國(guó)家財(cái)政資助下我院購(gòu)買(mǎi)了400 多萬(wàn)的數(shù)控設(shè)備現(xiàn)已全部安裝到位并投入使用，使我院數(shù)控專業(yè)實(shí)訓(xùn)教學(xué)條件得到大大改善。雖然有了嶄新的實(shí)訓(xùn)數(shù)控設(shè)備，但數(shù)控裝調(diào)與維修專業(yè)的實(shí)訓(xùn)教學(xué)還是多運(yùn)用在數(shù)控綜合實(shí)訓(xùn)臺(tái)上，學(xué)院原則上是不允許將新的數(shù)控機(jī)床用來(lái)拆裝實(shí)訓(xùn)的。鑒于此，為了給數(shù)控裝調(diào)與維修專業(yè)學(xué)生搭建一個(gè)真實(shí)的車床專業(yè)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，筆者承接了CK6136S 數(shù)控車床的維修任務(wù)。在維修過(guò)程中，首先解決了數(shù)控系統(tǒng)通電，CRT 無(wú)顯示問(wèn)題。但這臺(tái)數(shù)控車床故障較多，如數(shù)控車床一直處于急停狀態(tài)，不能復(fù)位；換刀指令不執(zhí)行；Z 軸伺服電機(jī)無(wú)動(dòng)作等?？此茊?wèn)題重重的數(shù)控車床需要大修，但筆者在仔細(xì)分析了上述故障現(xiàn)象后，運(yùn)用機(jī)電技術(shù)和數(shù)控機(jī)床維修專業(yè)知識(shí)，大膽地拆開(kāi)需要返廠維修的數(shù)控裝置和伺服驅(qū)動(dòng)器等，僅使用了價(jià)格很低的幾個(gè)小元件就排除了所有故障，使數(shù)控車床投入正常運(yùn)轉(zhuǎn)使用。

2 數(shù)控車床故障分析與維修

1）數(shù)控系統(tǒng)通電，CRT 無(wú)顯示。

故障分析：HNC-21 系統(tǒng)輸入是DC24V，可能的故障是輸入電源電壓或電源極性不正確。檢查電器柜中接線回路，確定電源電壓正常，直流電源極性接線無(wú)錯(cuò)誤。再檢測(cè)XS1 電源接口管腳電壓也正確。通過(guò)這些檢測(cè)可以斷定應(yīng)該是數(shù)控裝置內(nèi)部出現(xiàn)故障，一般情況下數(shù)控裝置內(nèi)部故障是需要返廠維修的。拆開(kāi)數(shù)控裝置，檢測(cè)電壓時(shí)發(fā)現(xiàn)數(shù)控裝置內(nèi)的接口板卡HC5301-7 有電壓DC24V 輸入,但沒(méi)有輸出電壓，拆下板卡仔細(xì)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)是主板上的保險(xiǎn)管（250V 6A）熔斷，更換同規(guī)格的保險(xiǎn)管，故障排除。

2）數(shù)控系統(tǒng)通電后，CRT 正常顯示，按下急停開(kāi)關(guān)，機(jī)床一直處于急停狀態(tài)，不能復(fù)位。

故障分析：系統(tǒng)急停不能復(fù)位是一個(gè)常見(jiàn)的故障現(xiàn)象，引起此故障的原因也很多。但如果CRT 無(wú)其它提示，引起此故障主要是電氣方面的原因，如：急?；芈范搪?；限位開(kāi)關(guān)損壞；急停按鈕損壞等。

首先檢查急?；芈分蠯A 繼電器沒(méi)有吸合，可以斷定故障是因?yàn)榧蓖；芈范搪芬稹z查急?；芈分幸蛭囱b手持單元，XS8 接口中的4、17 腳已短接。檢查超程限位開(kāi)關(guān)的常閉觸點(diǎn)正常。再檢查急停按鈕的常閉觸點(diǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，更換急停開(kāi)關(guān)，系統(tǒng)故障排除。

3）Z 軸伺服電機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)。

數(shù)控車床X 軸和Z 軸均采用伺服驅(qū)動(dòng)（HSV-16-020），X 軸伺服電機(jī)運(yùn)行正常，而Z 軸伺服電機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)，在手動(dòng)或回零時(shí)系統(tǒng)報(bào)警1242H，故障診斷內(nèi)容是Z 軸（42）定位誤差太大。

故障分析：數(shù)控系統(tǒng)至進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元除了速度與位置控制信號(hào)外，還有使能信號(hào)或伺服允許信號(hào)，一般為直流+24 V 繼電器線圈電壓，CRT 顯示定位誤差一般故障是伺服驅(qū)動(dòng)器沒(méi)有進(jìn)入工作狀態(tài)，無(wú)法驅(qū)動(dòng)電機(jī)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出了脈沖，而電機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)無(wú)法反饋脈沖原因造成的。造成伺服電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)的原因可能是：速度、位置控制信號(hào)未輸出；使能信號(hào)未接通；制動(dòng)電磁閥未釋放；機(jī)械負(fù)載過(guò)大造成絲桿卡死；進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元故障；伺服電動(dòng)機(jī)故障等。首先檢查系統(tǒng)的急停已打開(kāi)，電機(jī)強(qiáng)電電纜和Z 軸控制電纜及伺服動(dòng)力電源均正確連接。測(cè)量數(shù)值裝置的指令輸出端子的信號(hào)是正常的，確定控制信號(hào)已正常輸出。再通過(guò)CRT 觀察I/O 狀態(tài)，分析機(jī)床PLC 梯形圖（或流程圖），以確定進(jìn)給軸的啟動(dòng)條件，如潤(rùn)滑、冷卻等條件都具備，表示使能信號(hào)正常；檢測(cè)伺服電動(dòng)機(jī)制動(dòng)電磁閥控制信號(hào)已到位，電磁閥也無(wú)故障；再檢查機(jī)械負(fù)載即絲桿也沒(méi)有卡住。最后使用交換法，把X 軸與Z 軸的碼盤(pán)線、信號(hào)線和I/O 交換，發(fā)現(xiàn)Z 軸電機(jī)能正常運(yùn)轉(zhuǎn)而X 軸電機(jī)報(bào)警，即斷定是Z 軸伺服驅(qū)動(dòng)器損壞。拆下并拆開(kāi)Z 軸伺服驅(qū)動(dòng)器，聞到有燒焦糊味，認(rèn)定是伺服驅(qū)動(dòng)器中電子元件有損壞，仔細(xì)檢查發(fā)現(xiàn)是繞線電阻RX21-10W 68RJ燒爆，更換同規(guī)格型號(hào)的繞線電阻，故障排除。

4）刀位選擇后，執(zhí)行刀位轉(zhuǎn)換時(shí)刀架不動(dòng)。

數(shù)控系統(tǒng)在換刀時(shí)，如果換刀信號(hào)已經(jīng)發(fā)出，控制刀架電動(dòng)機(jī)的接觸器也已經(jīng)閉合，但刀架電動(dòng)機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)，可能是因?yàn)榈都茈妱?dòng)機(jī)電源缺相或刀架電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)信號(hào)接反。一般普通數(shù)控車床所使用的刀架是通過(guò)刀架電機(jī)的正反轉(zhuǎn)來(lái)進(jìn)行選刀及鎖緊等動(dòng)作，其過(guò)程是正轉(zhuǎn)選刀，反轉(zhuǎn)鎖緊。如果刀架電動(dòng)機(jī)電源的相序接反或者所發(fā)出的正反轉(zhuǎn)信號(hào)相反，那么數(shù)控系統(tǒng)選擇刀具時(shí)所發(fā)出的是刀架電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)信號(hào)，刀具電動(dòng)機(jī)此時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)恰好是反轉(zhuǎn)鎖緊，所以刀架電動(dòng)機(jī)就會(huì)靜止不動(dòng)，一直處在鎖緊狀態(tài)。

故障分析：換刀時(shí)刀架不轉(zhuǎn)的原因可能是：系統(tǒng)PLC程序出錯(cuò)，換刀信號(hào)沒(méi)有發(fā)出；刀架電動(dòng)機(jī)電源相序接反或電源缺相。檢查在刀位選擇后執(zhí)行刀位轉(zhuǎn)換時(shí)聽(tīng)到電器柜中的接觸器有動(dòng)作，說(shuō)明PLC 程序正確，換刀信號(hào)已經(jīng)發(fā)出。檢查刀架電動(dòng)機(jī)電源不缺相。又檢查換刀信號(hào)發(fā)出時(shí)首先動(dòng)作的是控制刀架反轉(zhuǎn)的接觸器，所以斷定是刀架電動(dòng)機(jī)電源的相序接反。將刀架電動(dòng)機(jī)的電源線任換兩組或者將PLC 的刀架正反轉(zhuǎn)輸出信號(hào)進(jìn)行互換，故障消除。

3 結(jié) 語(yǔ)

數(shù)控機(jī)床是一種復(fù)雜的機(jī)電一體化設(shè)備，數(shù)控系統(tǒng)的型號(hào)頗多，其故障發(fā)生的原因一般都比較復(fù)雜，這給數(shù)控維修人員的工作帶來(lái)一定的難度。但只要能確認(rèn)故障現(xiàn)象，分析故障原因，制定排除故障的方案，檢測(cè)故障，逐級(jí)定位故障部位，最終找出發(fā)生故障的真正部位，就能高效、高質(zhì)量、低成本地修復(fù)數(shù)控機(jī)床，讓數(shù)控機(jī)床盡快投入生產(chǎn)使用。

［1］ 鄭小年，楊克沖.數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修［M］.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2013.

［2］ 數(shù)控電氣控制基礎(chǔ)及實(shí)訓(xùn)［M］.武漢：華中數(shù)控股份有限公司，2013.

［3］ 世紀(jì)星數(shù)控裝置連接說(shuō)明書(shū)［M］.武漢：華中數(shù)控股份有限公司，2010.

［4］ HSV-160 系列全數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)單元使用說(shuō)明書(shū)（V1.4 版）［M］.武漢：華中數(shù)控股份有限公司，2011.