数控中梁组合钻典型故障诊断与处理

■ 中车石家庄车辆有限公司 （河北石家庄 050000） 郭 磊

数控中梁组合钻主要功能为完成铁路货车中梁上铆接孔的加工。设备的数控装置采用西门子802C数控系统，伺服系统采用西门子611U系列伺服驱动器和1FK7系列伺服电动机。由于该设备在铁路货车制造过程中属于关键装备，所以设备状态的好坏直接影响到公司铁路货车的质量及生产进度，掌握设备典型故障的诊断与处理方法对于维护好该设备至关重要。

1. 故障实例一

（1）故障现象 进行回参考点操作时系统报警，故障代码：020005，报警内容：Z轴回参考点失败。

（2）故障分析 中梁组合钻Z轴采用增量脉冲编码器作为反馈机构，在确定工作坐标前需通过零点开关确定坐标基准。Z轴回参考点的动作过程中，当手动Z轴回参考点时，Z轴先快速移动，如图1所示。当零点开关被挡块压下时，对应PLC输入点I0.5信号由1变为0，CNC接收到该跳变信号后输出减速指令，使Z轴制动后以低速向反方向移动，如图2所示。

当挡块释放零点开关时，I0.5信号由0跳变为1，Z轴制动后改变方向，以回参考点速度向参考点移动，如图3所示，当零点开关再次被挡块压下时，I0.5信号由1变为0，此时起，CNC接受到的增量脉冲编码器发出的第一个零位标志脉冲时，Z轴再继续运行到参数设定的距离后停止，参考点确立，回参考点的过程结束。

图1 Z轴回参考点的动作过程

图2 Z轴制动后以低速向反方向移动

图3 Z轴制动后改变方向，以回参考点速度向参考点移动

根据故障现象及Z轴回参考点的动作过程和条件，分析原因与零点开关有关。经过试验，发现Z轴挡块已经远离零点开关位置后，调出PLC状态表，IB0.5仍然显示状态为1。经进一步检查，发现零点开关的弹簧疲劳失效，不能自动复位。更换开关后故障消除。

（3）经验小结 无法完成回参考点动作的故障是数控机床中比较常见的故障之一，而导致这种故障的原因有挡块松动、减速开关失灵、参数丢失及编码器等位置检测反馈元件损坏等因素，其中挡块松动、减速开关失灵较为常见，参数丢失、编码器损坏等出现的概率较低。所以在遇到这类故障时，通过监控PLC的输出通道状态并掌握系统回参考点的过程对维修人员快速分析判断故障点有很大帮助。

图4 测试驱动器电源

2. 故障实例二

（1）故障现象 通过操作面板移动伺服轴时出现报警号700016，报警内容：驱动器未就绪。

（2）故障分析 观察系统面板K1键使能指示灯亮，观察PLC输出状态，Q1.7有输出，检查控制柜内KA7吸合状态。

如图4所示，测得驱动器电源63脚和9脚之间在KA7线圈失电时为DC24V，KA7线圈得电时为0V，说明脉冲使能控制良好。进一步试机发现，虽有报警指示但是各轴还可以正常动作，驱动器使能也可以保持，故障应当出现在驱动器至系统反馈电路中。查阅手册后发现，整流模块72脚外接I1.7是驱动器反馈数控系统的就绪信号，进一步监测数控系统IB1通道状态，发现当系统操作面板移动位置时，I1.7由1变为0，同时出现报警号700016。经检测发现，由于整流模块72脚外接线路不良导致I1.7点的反馈信号异常，更换备用线后试机，故障消除。

（3）经验小结 对于700016号报警这类用户定义的报警号，应根据报警文本先观察相应的主要功能，如各轴能否正常运行等进行判断，如果主要功能正常运行则故障点可能出现在反馈回路侧，反之出现在主回路中的可能性更大。

3. 故障实例三

（1）故障现象 手动移动X轴时，出现系统报警号025040，报警内容：Z轴静止功能监控。

（2）故障分析 报警“025040静止监控”有时也被称为“零速监控”，是指当轴处于STANDSTILL（可以理解为“运动中的静止”）时的实际位置超差。轴在STANDSTILL时使能处于有效状态，位置环是生效的，电动机有力矩地带着负载处于“位置保持”状态。如果此时实际位置超过了轴数据MD36030中所设定的公差带，则报警“静止监控”。进一步观察，在手动移动X轴时，Z轴有向下的动作。根据以上条件分析，判断是驱动器公共部分出现问题，可能性最大的是电源模块。X轴运行时Z轴的力矩不能保持负载处于“位置保持”状态，进而在重力的作用下下降，然后出现报警，X轴停止动作，Z轴力矩恢复正常。更换驱动器电源模块后试机，故障消除。

（3）经验小结 对于025040静止监控报警的出现，垂直轴应先考虑是否配重或驱动器电源等外部元件出现了问题，造成电动机转矩减小，无法保持住轴的位置，在重力作用下使轴位置发生了变化，从而出现报警；而水平轴应先考虑轴数据MD36030是否丢失或修改，可根据情况采用增大轴公差带数值来消除报警。

4. 结语

维修工作的直接目的和结果是使设备恢复正常状态，从而保证生产制造的顺利进行，保障产品质量。作为设备电气维修人员，应该不断地学习和掌握新的知识与技术，熟悉设备的控制原理与构成，针对各类故障进行总结，得出有效的维修诊断方法。上述几个维修实例，是本人近几年在维修工作中经验的总结，希望这些分析对大家在日常工作中开拓维修思路能有所帮助。