现象与原因“不相关”的故障维修

■西安航空发动机（集团）有限公司 （陕西 710021） 刘秀燕 张栋卿 龚 侃

现象与原因“不相关”的故障维修

■西安航空发动机（集团）有限公司 （陕西 710021） 刘秀燕 张栋卿 龚 侃

摘要：本文介绍了一些数控机床故障现象与最终原因没有直接逻辑关系的问题及其维修方法。

数控机床维修时，有些故障现象和最终的故障原因乍看起来好像毫无关系，但是在修理这些故障时，我们一定要相信事物是普遍联系的。不放过任何细微之处，最终将这些“案件”侦破。

1. 案例1

故障现象：TK42100数控镗铣床（见图1）X、Y和Z轴不能运动。

图1　TK42100数控镗铣床

图2

故障分析：该机床数控系统是西门子840 D，驱动为SIMODRIVE 611D（见图2）。检查电气柜，发现电源模块6SN1145上所有的指示灯都不亮。进线电源380 V正常。开始怀疑电源模块损坏。后来将电源模块上的直流母线与后面的驱动模块脱开，开机后，电源模块上的绿灯亮了，但是使能送不上。继续检查，使能线路上的24V不正常。后来将设备总线X172拔掉，电源模块上的使能可以送上。48脚得电。黄灯亮。直流母线充电后600V正常。排除电源模块损坏可能。既然设备总线拔掉使能可以送上，采用逐个排除法，最终发现Z轴驱动模块上的设备总线X351拔掉后，其他模块恢复正常。检查Z轴驱动模块。采用替换法，将其与X轴模块互换。故障没有变化，仍然是去除Z轴的设备总线可以送上使能。那说明驱动模块没有问题。可是问题出在哪里呢？为确诊，又将模块拿到别的机床上试，可以使用。彻底排除了模块损坏可能性。仔细想，我们的机床与别的机床唯一的区别就在X431插头上。再次测量，发现24V线的绝缘值很小，只有20Ω，查看强电图，SQ5SQ6是Z轴正负向限位开关，测量通断，阻值为0，接通。但是，测量对地绝缘，只有20 Ω。拆开机床，发现正向限位开关SQ5线皮磨损，露出铜线与机床壳体短路。修理后机床恢复正常。

图3

2. 案例2

故障现象：TK42100数控镗床运行过程中，X、Y轴回零标志丢失，需要重新回零，才可以执行程序。

故障分析：我们知道一般机床开机后，回一次参考点。可是为什么正在运行程序中参考点会丢失呢？开始笔者也是百思不得其解。分析：该机床有X、Y和Z3个坐标轴，Z轴的回零标志没有丢。那Z轴与X、Y的区别在哪儿呢？查看参数30200，X、Y坐标是2，属于全闭环，Z轴是1，属于半闭环，与光栅尺有关。为进一步确诊，将X轴改为半闭环，果然，再出故障时只有Y轴回零标志丢失，半闭环的X、Z的回零标志正常。2个坐标的光栅尺同时坏的可能性很小，那只能与光栅尺电源有关。光栅尺所用5V电源应该是从X421或X422 插座里来的，谁影响了这个电压？观察发现每次机床换挡后，该故障出现。我们知道，换挡用的电磁阀和到位开关用24V电源，难道这部分有问题，影响了光栅尺的5V电源。看图样电磁阀与到位开关用的是外部24V开关电源。电源模块上的使能信号也用的是同一个开关电源。电源模块的设备总线供给驱动模块电子电源。测量相关阀与开关，发现低挡电磁阀YV3b的线圈线绝缘差，只有10Ω左右。试着将此线更换，再试，机床仍然出现此类问题。将换挡有关的这几阀和开关线全部更换，并且单独接一个24V开关电源，问题彻底排除。

3. 案例3

故障现象：一台型号为CKQ61100上重车床，多种报警。

故障分析：数控系统是西门子810D。报警主轴从动编码器故障，检查了齿轮箱后的编码器，无松动。改为半闭环，甩开位置编码器，断电重启后，机床又显示主动编码器错误。再次断电后，又报Z轴硬件故障，X轴硬件故障。这么多报警，这些部件不可能同时出现问题。那一定是个公共部分出现了故障，最有可能的就是公共电源出现问题。测量24V直流正常，编码器用的是5V电源。测量插头X413（Z轴光栅的插头，见图3），其9脚的5V电源只有0.32V，说明5V电源被拉低。电源模块没有5V报警，那是什么影响了5V电源呢？

回想该机床维修历史，曾经将X轴改为了半闭环。查看CCU1上的接线，X轴光栅尺线仍然接在X414上，而且光栅尺也没有拆。X光栅是因为机床导轨护罩不严，进切削液损坏的。现在光栅尺没有拆掉，读数头如果进切削液，必将影响5V电源。关机，拔掉该线，重新开机，机床恢复正常。测量5V电压，也恢复至4.95V。

4. 案例4

故障现象：THS65100×100数控加工中心，B轴不回零。工人早上开机进行机床回零时，发现B轴不转，没有报警。

故障分析：B轴就是该机床转台，首先查看电柜里的模块，没有报警，正常。该转台是液压加紧松开的，查看松开到位信号X9.5，该信号为0，说明转台没有松开。查看输出信号Y2.4，为1，中间继电器KA22吸合，触点闭合，说明已经给电磁阀电信号了，查看电磁阀，也已经得电吸合。查看出油管，发现液压油没有过来。难道没有液压？去液压站观察，发现液压电动机不转。测量电动机接线端子，没电。再次打开电柜查看相关空气开关、继电器，发现空气开关跳闸，测量接触器上连接的电动机线，发现有一相对地短路。拆下电动机接线盒上的连线再次测量阻值，三相平衡并且绝缘良好。但是有一个端子上并连了一个散热风扇的线，测量散热风扇电动机线，对地短路。更换散热风扇后，机床恢复正常。

5. 结语

这几个例子大部分都与电源有关。由于开关电源，电子电源连接了许多部件，从而使故障现象与最终原因之间没有了直接的联系。问题变得复杂而难以快速解决。解决这类故障，大致有以下几个原则：

（1）判断硬件模块等好坏时，只保留电源线。将其他输入输出，测量系统的连线等先摘除，送电，观察现象，以便进一步判断故障点。

（2）有多个报警时就要考虑公共因素，尤其公共电源部分，测量下电压值等，与标准值比较后，再考虑下一步修理方向。

（3）如果我们屏蔽了或者将某些轴改为了半闭环等，至少要将相关连线从控制板等地拔掉，防止影响别的部件。

（4）遇到有液压加紧松开的轴不能正常运动时，要查看液压部分，多测量，不要轻易下结论。

参考文献：

［1］ 邱红. TK42100/2电路图，互联图［E］.昆明：昆明机床股份有限公司，2002.

［2］ 孙达. CKQ61100/CK6185电气原理图［E］.上海：上海重型机床厂，2004.

专家点评

本文用案例证明了排除法在解决实际问题中的重要性，并给出了问题分析的思路（利用PLC状态诊断，查看机床使能信号、机床参数等），给读者提供了解决设备故障问题的方面和思路，并从几方面证明了开关电源在机床数控系统中的重要性，具有学习和参考价值。

收稿日期：（20140904）