数控车床伺服准备信号异常故障诊断与维修

2018-10-11赵飞

制造业自动化 2018年9期

赵飞

（1.无锡职业技术学院机械技术学院，无锡 214121；2.江苏大学流体机械工程技术研究中心，镇江 212013）

0 引言

随着社会经济的发展和科技水平的提升，数控机床得到了越来越广泛的使用，极大地提升了机械加工精度和自动化生产水平。数控机床作为复杂的机电一体化设备，在发生故障时如何快速维修对维持企业正常生产显得非常重要[1,2]。本文对CK6140数控车床伺服系统的一个典型故障的维修实例进行了分析。CK6140数控车床采用FANUC-0iTC数控系统，使用两台βiSV-20伺服放大器分别控制X、Z轴伺服电机，使用一台三菱S500变频器控制主轴正反转及转速。

1 故障现象

机床启动后，数控系统启动后提示报警，如图1所示。401报警信号表明伺服准备信号异常，导致数控机床不能正常工作[3]。

2 故障分析

401报警意味着伺服放大器没有正常启动。图2为FANUC-0iTC数控系统连接框图。

由图2及FANUC技术手册和文献[4～8]可知，伺服放大器的正常启动需要三个前提条件：

1）24V控制电源接入及急停按钮触点闭合；

2）MCC端子输出控制信号控制接触器接入动力电源；

3）X、Z轴伺服放大器间通信及电源线连接正常。

图1 伺服准备信号异常报警画面

图2 FANUC-0iTC数控系统连接框图

按先易后难的顺序，分析故障可能原因包括：机械故障、系统故障和电气故障，故障分析的流程如图3所示。

图3 伺服准备信号异常故障分析流程图

由图3可知，首先查找机械故障，检查急停按钮机构是否异常，检查方法是：重复按下和旋开急停旋钮，若存在故障则更换急停按钮。

若无机械故障，查找系统故障，检查方法是：打开PMC梯形图，按下、松开急停按钮，查看X8.4触点状态有无变化，若无变化，检查系统梯形图逻辑关系。

若无系统故障，查找电气故障，检查方法是：根据电气原理图，分析电气线路连接及电气元件功能是否正常。

若存在故障对电气故障点进行维修。

3 故障诊断

依据故障分析流程，首先查找机械故障。重复按下和旋开急停旋钮，检查急停按钮的机械结构是否正常，经检查急停按钮机械结构正常，无机械故障。

接着查找系统故障。依照电气原理图[4]，在系统PMC梯形图中搜索与急停按钮相对应的X8.4触点，通过改变急停按钮状态，观察PMC梯形图中X8.4触点的状态变化，来验证急停按钮的状态能否被PMC正确读取。具体操作如下：当急停按钮松开时，按SYSTEM键→选PMC→选PMCLAD→选SRCH→输入X8.4→按下搜索键，发现X8.4触点得电；按下急停按钮后，X8.4触点失电、G8.4线圈失电；因此急停按钮的状态能被PMC正确读取，无系统故障。

图4 伺服放大器外围电气接线图

图4为伺服放大器外围电气接线图。依据伺服系统启动电气动作过程，伺服系统启动电气动作流程如下：24V控制电源接入→急停按钮触点闭合→X轴伺服放大器MCC输出端子导通→接触器KM2线圈得电→220V动力电源接入，X轴伺服放大器启动→X轴伺服放大器与Z轴伺服放大器连接线正常→Z轴伺服放大器启动→伺服系统启动完成。

按照伺服系统启动电气动作流程，逐步查找电气故障。

首先检查24V直流控制电源：启动系统后，通过观察，X轴和Z轴伺服放大器风扇均在正常工作，而风扇的供电来自直流24V控制电源，因此伺服放大器24V直流控制电源接入正常。同时确认此时急停按钮位于松开状态，其内部触点此时为闭合状态；接着根据X轴伺服放大器MCC端子电气接线图，检查X轴伺服放大器MCC端子外部电路是否正常。

加载在MCC端子处的电压来源于变压器TC1的输出端102、103；经空气开关QF3、接触器KM1的两对主触点、KM2线圈后最终汇聚到MCC端子CX29-1和CX29-3；关闭电源开关后，按照此电气接线图逐步检查电路将万用表拨至蜂鸣档，首先测量KM1上端子108、109间线路连接情况，按下接触器KM1上的按钮，此时万用表发出蜂鸣声，万用表上显示的阻值很小，表明端子108、109间线路连接正常；随后测量KM1上108端子到KM2上108端子的连接情况，此时万用表发出蜂鸣声，表明线路连接正常；接着测量KM1上108端子到KM2上110端子的连接情况，此时万用表无读数，表明线路断路，该段线路存在故障；进一步检测KM2上108端子到KM2上110端子的连接情况，此时万用表无读数，表明KM2线圈断路。

因此故障原因为接触器KM2内部线圈发生断路，导致KM2主触点无法吸合，伺服放大器无法接入三相交流电源。