例244~245.加工过程中出现过热报警的故障维修
例244.故障现象:某配套FANUC 0T MATE系统的数控车床,在加工过程中,经常出现伺服电动机过热报警。
分析与处理过程:本机床伺服驱动器采用的是FANUC S系列伺服驱动器,当报警时,触摸伺服电动机温度在正常的范围,实际电动机无过熟现象。所以引起故障的原因应是伺服驱动器的温度检测电路故障或是过热检测热敏电阻的不良。
通过短接伺服电动机的过热检测热敏电阻触点,再次开机进行加工试验,经长时间运行,故障消失,证明电动机过热是由于过热检测热敏电阻不良引起的,在无替换元件的条件下,可以暂时将其触点短接,使其系统正常工作。
例245.故障现象:某配套FANUC 0T MATE系统的数控车床,在加工过程中,经常出现X轴伺服电动机过热报警。
分析与处理过程:故障分析过程同上例,经检查X轴伺服电动机外表温度过高,事实上存在过热现象。
测量伺服电动机空载工作电流,发现其值超过了正常的范围。测量各电枢绕组的电阻,发现A相对地局部短路;拆开电动机检查发现,由于电动机的防护不当,在加工时冷却液进入了电动机,使电动机绕阻对地短路。修理电动机后,机床恢复正常。
例246.驱动器出现OVC报警的故障维修
故障现象:某配套FANUC 0T-C系统、采用FANUC S系列伺服驱动的数控车床,手动运动X轴时,伺服电动机不转,系统显示ALM414报警。
分析与处理过程:FANUC 0T-C出现ALM 414报警的含义是“X轴数字伺服报警”,通过检查系统诊断参数DGN720~723,发现其中DGN720 bit5=l,故可以确定本机床故障原因是X轴OVC(过电流)报警。
分析造成故障的原因很多,但维修时最常见的是伺服电动机的制动器未松开。
在本机床上,由于采用斜床身布局,所以X轴伺服电动机上带有制动器,以防止停电时的下滑。经检查,本机床故障的原因确是制动器未松开:根据原理图和系统信号的状态诊断分析,故障是由于中间继电器的触点不良造成的,更换继电器后机床恢复正常。
例247~例248.参数设定错误引起的故障维修
例247.故障现象:某配套FANUC 0TD系统的二手数控车床,配套FANUC子α系列数字伺服,开机后,系统显示ALM417、427报警。
分析与处理过程:FANUC 0TD出现ALM 417、427报警的含义是“数字伺服参数设定错误”。
由于机床为二手设备,调试时发现系统的电池已经遗失,因此,系统的参数都在不同程度上存在错误。进一步检查系统主板,发现主板上的报警指示灯L1、L2亮,驱动器显示“-”,表明驱动器未准备好。
根据系统报警ALM417、427可以确定,引起报警可能的原因有:
1)电动机型号参数8*20设定错误。
2)电动机的转向参数8*22设定错误。
3)速度反馈脉冲参数8*23设定错误。
4)位置反馈脉冲参数8*24设定错误。
5)位置反馈脉冲分辨率PRM037bit7设定错误,等等。
通过数字伺服设定页面,在正确设定以上参数以及系统的PRM900~PRM919参数后,通过数字伺服的初始化操作,报警消失,主板上的报警指示灯L1、L2灭,驱动器显示“0”,表明驱动器已经准备好,本故障排除。
例248.故障现象:一台配套FANUC 0TD系统αC伺服驱动的二手数控车床,开机后系统显示ALM401报警。
分析与处理过程:FANUC 0TD系统出现ALM401报警的原因是驱动器未准备好,(DRDY)信号未接通。
检查驱动器状态,发现7段数码管显示为“一”,表明驱动器未准备好。由于机床为二手设备,停机时间已较长,并经过了多次转手,因此,系统参数丢失的可能性较大。
维修时,通过检查机床上使用的电动机型号、编码器类型、丝杠螺距与减速比等相关参数后,重新对数字伺服系统进行了初始化处理(初始化的方法详见第5章第5.2.6节)后,起动机床,驱动器显示“0”,CNC报警消失,通过操作试验,机床X、Z轴可以正常工作。
例249~例250.加工工件尺寸出现无规律的变化的故障维修
例249.故障现象:某配套FANUCPM0的数控车床,在工作过程中,发现加工工件的X向尺寸出现无规律的变化。
分析与处理过程:数控机床的加工尺寸不稳定通常与机械传动系统的安装、连接与精度,以及伺服进给系统的设定与调整有关。在本机床上利用百分表仔细测量X轴的定位精度,发现丝杠每移动一个螺距,X向的实际尺寸总是要增加几十微米,而且此误差不断积累。
根据以上现象分析,故障原因似乎与系统的“齿轮比”、参考计数器容量、编码器脉冲数等参数的设定有关,但经检查,以上参数的设定均正确无误,排除了参数设定不当引起故障的原因。
为了进一步判定故障部位,维修时拆下X轴伺服电动机,并在电动机轴端通过划线作上标记,利用手动增量进给方式移动X轴,检查发现X轴每次增量移动一个螺距时,电动机轴转动均大于360º。同时,在以上检测过程中发现伺服电动机每次转动到某一固定的角度上时,均出现“突跳”现象,且在无“突跳”区域,运动距离与电动机轴转过的角度基本相符(无法精确测量,依靠观察确定)。
根据以上试验可以判定故障是由于X轴的位置检测系统不良引起的,考虑到“突跳”仅在某一固定的角度产生,且在无“突跳”区域,运动距离与电动机轴转过的角度基本相符。因此,可以进一步确认故障与测量系统的电缆连接、系统的接口电路无关,原因是编码器本身的不良。
通过更换编码器试验,确认故障是由于编码器不良引起的,更换编码器后,机床恢复正常。
例250.故障现象:某配套FANUC 0T系统的数控车床,在工作运行中,被加工零件的Z轴尺寸逐渐变小,而且每次的变化量与机床的切削力有关,当切削力增加时,变化量也会随之变大。
分析与处理过程:根据故障现象分析,产生故障的原因应在伺服电动机与滚珠丝杠之间的机械连接上。由于本机床采用的是联轴器直接联接的结构形式,当伺服电动机与滚珠丝杠之间的弹性联轴器未能锁紧时,丝杠与电动机之间将产生相对滑移,造成Z轴进给尺寸逐渐变小。
解决联轴器不能正常锁紧的方法是压紧锥形套,增加摩擦力。如果联轴器与丝杠、电动机之间配合不良,依靠联轴器本身的锁紧螺钉无法保证锁紧时,通常的解决方法是将每组锥形弹性套中的其中一个开一条0.5mm左右的缝,以增加锥形弹性套的收缩量,这样可以解决联轴器与丝杠、电动机之间配合不良引起的松动。
例251.实际移动量与理论值不符的故障维修
故障现象:某配套FANUC 0T的数控车床,用户在加工过程中,发现X、Z轴的实际移动尺寸与理论值不符。
分析与处理过程:由于本机床X、Z轴工作正常,故障仅是移动的实际值与理论值不符,因此可以判定机床系统、驱动器等部件均无故障,引起问题的原因在于机械传动系统参数与控制系统的参数匹配不当。
机械传动系统与控制系统匹配的参数在不同的系统中有所不同,通常有电子齿轮比、指令倍乘系数、检测倍乘系数、编码器脉冲数、丝杠螺距等。以上参数必须统一设定,才能保证系统的指令值与实际移动值相符。
在本机床中,通过检查系统设定参数发现,X、Z轴伺服电动机的编码器脉冲数与系统设定不一致。在机床上,X、Z轴的电动机的型号相同,但内装式编码器分别为每转2000脉冲与2500脉冲,而系统的设定值正好与此相反。
据了解,故障原因是用户在进行机床大修时,曾经拆下X、Z轴伺服电动机进行清理,但安装时未注意到编码器的区别,从而引起了以上问题。对X、Z电动机进行交换后,机床恢复正常工作。
例252.FANUC 0TD系统ALM416报警的维修
故障现象:一台配套FANUC 0TD系统αC伺服驱动的二手数控车床,开机后系统显示ALM401、ALM416报警。
分析与处理过程:FANUC 0TD系统出现ALM401报警的含义同前述,ALM416报警的含义是“位置测量系统连接不良”。
检查系统的诊断参数,DGN202 bit4=l,证明故障原因是电动机内装式串行脉冲编码器断线。
根据报警提示,检查X、Z轴编码器连接电缆,发现X轴位置编码器连接电缆存在部分断线。
重新连接,更换编码器电缆后,报警排除,机床X、Z轴恢复正常工作。
例253.FANUCll系统发生SV023报警的维修
故障现象:一台配套FANUC llM系统的加工中心,开机时,发生SV023和SV009报警。
分析与处理过程:FANUC llM发生SV023报警的含义是“伺服驱动系统过载”,SV009报警的含义是“在移动过程中,位置跟随误差超差”。在这两个报警中,如驱动器发生SV023报警,必然会引起驱动器的停止,从而产生SV009报警。因此,SV023是本机床故障的主要原因。产生SV023报警可能的原因有:
1)电动机负载太大。
2)速度控制单元上的热继电器动作。
3)伺服变压器热敏开关动作。
4)驱动器再生反馈的能量过大。
5)速度控制单元的设定错误或调整不当。
对于以上故障,可以通过如下方法进行检查、判别:
1)电动机负载太大:可在机床运行时,通过测定电动机电流,判断它是否超过额定值。
2)速度控制单元上的热继电器动作:可以通过检查热继电器的电流设定值是否小于电动机额定电流、并观察热继电器是否动作进行判定。
3)伺服变压器热敏开关动作:可以通过触摸变压器表面温度进行判断。如变压器表面温度低于60ºC时,热敏开关动作,则说明此开关不良;否则,属于变压器过热。
4)再生反馈的能量过大:可以检查电动机的加、减频率是否过高:垂直轴的平衡是否合适等。
5)速度控制单元的设定错误或调整不当:可以通过检查设定端、信号动态波形等进行确认。
根据以上分析,经测试机床空运时的电动机电流,发现电流值已经超过电动机的额定电流。将伺服电动机拆下后,在电动机不通电的情况下,用手转动电动机输出轴,结果发现轴的转动困难。由于该电动机不带制动器,因此,可以判定电动机存在问题,经进一步检查发现,电动机输出轴轴承损坏,维修后机床恢复正常。
例254.FANUC l5系统偶尔出现SV013报警的维修
故障现象:一台配套FANUC 15MA数控系统的龙门加工中心,在正常加工过程中,系统偶尔出现SV013报警。
分析与处理过程:FANUC 15MA系统出现SV013报警的含义是“Y轴伺服驱动器的V-READY信号断开(YAXIS IMPROPER V-READY OFF)”。检查伺服驱动器,发现Y轴伺服驱动上的VRDY发光二极管不亮。
由于FANUC交流伺服驱动的VRDY信号是在伺服驱动器的主接触器MCC吸合、伺服驱动器主回路接通后,如驱动器工作正常(即驱动器无过电流、过电压、过热、测速反馈等报警),MCC就保持吸合,信号VRDY为“1”。
本故障的实质是主接触器MCC未能正常吸合、保持或触点接触不良,根据本章前述,其可能的原因有:
1)伺服驱动器故障。
2)驱动器主回路过电流。
3)CNC与伺服单元之间的电缆连接不良。
仔细检查Y轴伺服驱动器,发现驱动器除VRDY发光二极管不亮外,无其他的报警灯亮,由此可初步排除驱动器主回路过电流的原因。检查CNC和伺服驱动器间的连接电缆,未发现连接问题。
为了进一步判定故障原因,维修时将Y轴和Z轴伺服驱动器的控制板进行了交换,但故障仍然存在,排除了驱动器控制板不良的原因。接着,又交换了Y轴和Z轴伺服驱动器的功放板,交换后故障从Y轴移到了Z轴,由此判定故障原因在Y轴伺服驱动器的功放板。
对照FANUC交流伺服主回路进行详细检查,确认主回路的电气元器件均无故障,由此推断产生故障的原因可能是MCC接触器本身的不良。为了确认,维修时通过外部电源直接给MCC接触器线圈加110V交流控制电压,经试验发现MCC存在自动断开现象,说明MCC接触器线圈存在故障。
更换接触器后,机床恢复正常。
例255.FANUC l6系统ALM411、ALM414报警的维修
故障现象:某配套FANUC l6系统的进口卧式加工中心,在B轴回转时出现ALM414、ALM411报警。
分析与处理过程:FANUC 16系统发生ALM411报警的含义是“移动过程中位置遍差过大”;ALM414的含义是“数字伺服报警(B-Axis DETECTION SYSTEM ERROR)”。
该机床的B轴为回转工作台,经诊断、检查,确认故障原因为B轴过电流。
仔细观察机床B轴的故障现象,发现B轴在一抬起后即开始回转,两个动作间几乎没有停顿过程,因此,分析故障原因可能是由于B轴抬起未到位引起的。
鉴于机床液压系统压力已达到规定值,且B轴抬起开关的安装位置不方便调整,通过PMC程序检查发现,抬起信号在PMC程序中是通过延时实现的。为此,首先通过延长延时时间,进行了进一步试验。
通过试验,结论是当延时时间加长后,B轴可以到达完全抬起的状态,结合考虑效率与可靠性因素,最终将延时由原0.5s改为1s后,故障排除,机床恢复正常。
例256.FANUC 16系统ALM410报警的维修
故障现象:一台配套FANUC l6系统的卧式加工中心,开机后CNC部出现ALM410(Z轴)报警,机床无法正常起动。
分析与处理过程:FANUC 16系统出现ALM410的含义是“轴停止时的任意跟随误差超差”。导致系统出现该报警的原因较多,如电动机电极相序不正确,编码器连接不良等。
在本机床上,由于故障前机床工作正常,因此可以基本排除电动机相序的原因,检查驱动器与电动机的连接均正确无误,插头固定良好,排除了连接上可能产生的报警原因。
进一步观察机床的实际故障现象,发现机床开机时无报警,但一旦Y轴制动器松开后,主轴箱即有较明显的下落,随即CNC出现报警。针对以上现象,维修时根据该机床Y轴采用的是液压平衡系统的特点,结合主轴箱在Y轴松开后存在自落的现象,初步判断,报警与液压平衡系统有关。
为了验证,在对主轴箱下部用木块进行局部支撑,并留少量间隙后,起动液压系统,并手动强制松开Y制动器后试验,试验发现,一旦Y制动器被松开,主轴箱立即下落,并到达支撑位置。
但若在Y轴已支撑的情况下,再次起动机床,系统无报警,Y轴亦可以正常工作,由此确认故障是由于Y轴平衡系统不良引起的。在对液压平衡系统进行维修、调整后,故障消失,机床恢复正常工作。
例257.FANUC l6B系统ALM414报警的维修
故障现象:一台配套FANUC l6B系统、α系列伺服驱动的卧式加工中心,在用户因驱动器损坏,重新更换Y轴驱动器后,开机后移动Y轴时,出现ALM414报警。
分析与处理过程:FANUC l6B出现ALM414报警的含义是“数字伺服报警”,故障原因可以通过诊断参数DGN200~DGN204进行检查。
检查发现,该机床DGN200 bit2=“1”,表明再生制动电路存在不良,进一步检查驱动器,其状态显示为“4”,•表明再生制动电路存在报警。
考虑到驱动器更换的是全新备件,据现场了解,更换驱动器前已经确认Y轴电动机、连接电缆均无异常,分析以上几点,初步确定故障原因是驱动器设定不正确引起的。
通过检查实际机床电气控制系统的设计,确认该轴驱动器使用了外接200W的再生制动电阻。因此,驱动器设定必须与此相对应。打开驱动器前盖检查,发现驱动器的再生制动设定(S3/S4)不正确。进行正确的设定后,故障排除,机床恢复正常工作。
例258~例259.FANUC l6B系统ALM414、ALM411报警的维修
例258.故障现象:一台配套FANUC 16B系统、α伺服驱动的进口立式加工中心,在自动加工过程中,经常出现Y轴ALM414、ALM411报警。
分析与处理过程:FANUC l6B系统出现ALM414、ALM411的含义及分析过程同前述,通过诊断参数DGN200、DGN201检查,出现报警时DGN200 bit7=“1”,DGN201 bit7=“0”,表明故障原因为Y轴电动机过热。在故障时手摸Y轴伺服电动机,感觉电动机外表发烫,证明Y轴电动机事实上存在过热。
由于机床在开机后的一定时间内工作正常、无报警,因此,初步判定故障是Y轴负载太大引起的。
在停机后,手动转动Y轴丝杠,发现转动十分困难,由此确认故障原因在机械部分。维修时检查Y轴拖板与导轨,发现该机床床身上切屑堆积,Y轴导轨污染严重。重新清除铁屑,拆下Y轴导轨镶条,对拖板进行全面清理、维护保养后,经连续运行试验,故障消失,机床恢复正常工作。
例259.故障现象:一台配套FANUC 16B系统、α伺服驱动的进口立式加工中心,在回转工作台(A轴)回转时,出现A轴ALM414、ALM411报警。
分析与处理过程:FANUC l6B系统出现ALM414、ALM411的含义及分析过程同前述,通过诊断参数检查确认,故障原因是A轴过载。现场分析,该机床A轴为回转工作台,并有带液压夹具的尾架,引起A轴过载的原因可能与回转台的松开与尾架的松开动作有关。为了确定故障部位,在维修过程中,取下了液压夹具,使尾架与回转台连接脱开后,再开机试验,机床故障消失,由此判定,导致A轴过载的原因可能与尾架有关。开机,松开尾架后,手动转动尾架发现转动困难,重新调节尾架夹紧、松开机构,在确认尾架能可靠松开后,开机试验,故障消失,机床恢复正常。
例260.FANUC l6B系统偶尔出现ALM414报警的维修
故障现象:一台配套FANUC l6B系统、α伺服驱动的进口立式加工中心,在机床自动加工时,偶尔出现ALM414(X数字伺服)报警,重新开机后,机床故障即可消失。
分析与处理过程:FANUC 16B系统出现ALM411报警的含义同前述,通过诊断参数确认,故障原因是X轴编码器连接不良。由于故障偶尔出现,分析最大可能的原因是X轴编码器连接不良。
通过对X轴伺服电动机编码器的检查,发现其插头松动,重新固定后,故障排除,机床恢复正常工作。