诊断数控机床疑难故障的几种特殊方法

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诊断数控机床疑难故障的几种特殊方法1．采用电阻比对法诊断电源负载短路故障 & _8 v0 x' |) P% w 障实例：FANUC一BESK伺服驱动板十15V负载软击穿烧保险丝。 我们维修时，通过初步检查判定故障原因是负载局部短路，并且用数 % U# n) R7 S) [0 h& X1 W) U字表测得十15V对“地”电阻，正常板为1．3KΩ 故障板为300Ω。因为通 4 C1 b C* U$ v l7 `$ c, g电好烧保险丝，根本无法通电检查，所以只能做电阻测量或拆元件检查。 . L; V! W8 w' Q$ z; r6 F! a" ~7 o$ ^但是，由于该伺服板的十15V电源与其负载（24只集成元件）的印刷 " M5 X; ^% }' f* a" o ?电路成放射型结构，所以，电阻测量时无法做电路切割分离，并且由于元件 多且为直接焊装，也不可能逐一拆卸检查。维修的实际操作十分困难，即使 故障解决了，也往往弄得电路板伤痕累累。处理这种既不能做电路切割分离 0 w% s7 W6 T6 r) a! C或元件拆卸也无法通电检查的故障，我们采用电阻比对法检查很方便。诊断检 ! L7 Y' H! v* d2 [查时，不切割电路也不焊脱元件，而是直接测量十15V端与各集成元件的有关管 8 a. V% u0 `8 p4 Y+ S# F脚问的电阻值，同时将故障板与正常板做对应值比较，即可查出故障。处理以上 故障时，考虑到元件管脚多，所以首先分析厚膜块内部电路（图中已标出）和集 成块管脚功能图，然后从中筛选出若干主要的测试点，做电阻测量。当测量到Q7 时，发现其3脚（ ＋ 15V）对14脚（输出）电阻为150Ω（正常为6KΩ ，怀疑Q7 2 g5 z8 S: w* t! X g（LM339）有问题，更换Q7后，伺服板恢复正常，说明Q7管脚间阻值异常系内部软 击穿，从而引起电源短路。 ' p: g( w% r/ i( D$ G2. 快速过程的分步模拟法 有些控制过程，如步进电机的自动升降速过程，直流调速器的停车制动过程 : b+ @6 @( \3 y5 q' n; w; S0 J% t- ]，只有零点几秒的瞬间时间。查寻这种快速过程的电路故障，显然无法采用一般 仪表进行故障跟踪检测，所以故障诊断比较困难。下面通过故障实例一5V型直流 2 F$ R9 g5 B* `( D8 |可控硅主驱动停车时间太长的故障，介绍我们采用的特殊方法一分步模拟法。 : ?- s7 R$ L# Y经过对故障板的初步检查，判断故障原因在V5主驱动器制动电路。该制动控 制逻辑复杂，涉及电路多，诊断故障决非举手之劳，而且由于制动过程短，无法 测量，所以我们采用分步模拟法进行诊断检查。由电路原理得知制动过程如下： 6 T, b" ] V6 \! w3 l7 r1 h: N（1）本桥逆变，释放能量；（2）自动换桥，再生制动；（3）再次换桥，电路复原。 8 k" C X% s b- B为了分步测量的需要，以速度指令、速度反馈和电流反馈为设定量，将以上 过程细分为八个步骤（列成一张表），然后逐步改变相应设定量，检测有关电路 . @6 H; r! p7 l信号，对照电路逻辑，查出故障。我们做分步测试进行到第二步（即速度指令由 6 o# w7 F6 ^, c, W1变0）时，发现“a后移”和“积分停止”均为高电平，按电路逻辑，应为低电平， 据此查对电路，很快找出A2板中与非门Dl06（型号：FZHI01）有问题，更换后，故障排除。 3．CT4一OS3型查频器的一例特殊故障 7 i7 C8 B) M& l( oCT4一os3型变频器常用于YBM90和MK5oo加工中心的刀库驱动。在维修中，我 F' w K/ W- G; m# O们多次碰到该变频器时好时坏的缺相故障，并且测得缺相电压只有60至2ooV（正 8 e) M0 @# W" t5 x0 T% b/ {& X常为400v)。由于这是一种时好时坏的软故障，诊断查寻困难。 0 O0 @% p1 _# R( J& M, U* e5 q但是，我们发现该变频器这种故障的多数原因是脉冲隔离级问题——振荡不 稳定。这种故障现象，用示波器检查，很难发现“波形丢失”，但一般都有三组 脉冲幅值不相等，甚至差异软大的现象。其实，仔细分析一下隔离级电路的特点 就能看出问题，这是一个比较特殊的间歇振荡器，仅用二只三级管，分别做振荡 管和振荡器电源开关。由于采用单管振荡，而且振荡电路串入限流电阻和二只三 极管，加上变压器输出负载，所以振荡电路损耗大，增益低，容易造成电路偶发 性停振和脉冲幅值不足的毛病，即产生时好时坏的电机缺相故障。从以上分析可 - P! e3 V* S3 u5 p5 T% i4 m以看出，这种电路对脉冲变压器Q值和三极管β值要求严格，用户维修时，可以 采用如下措施得到弥补：（1）选用高β（120至180）振荡管；（2）适当减少限 " P! U5 @" O ?流电阻阻值，即在51Ω电阻上并接100一270Ω。 4．诊断多种故障综合症 下面通过CVT035型晶体管直流驱动器的典型实例，说明多种故障综合症的诊 断方法。该故障伺服板，经初步检查看出，电路板外观很脏，输出级烧损严重， / g( R* w2 V8 F( b! f' J( D可见用户的维护保养比较欠缺，处理这种故障，应该首先清除脏物，修复输出级 - O0 h+ |9 f# S，切忌贸然通电，否则可能引发短路，扩大故障面。例如铁粉灰尘的导电短路， 输出级开关管击穿对前级和电源的短路等等。经上述处理后，通电检查又发现如 % B- p$ j \ x0 S6 o7 o下故障：（1）“欠压”红灯有时闪亮（“READY”绿灯闪灭）；（2）电机不转； * p8 N3 \% ] `1 |（3）开关电源（±15V）变压器Tl和电源开关管V69异常发烫。 这是一例典型的综合症，而且故障之间可能存在某种因果关系，所以处理故 ( Q3 |/ E4 w; ^# `障需要顺序进行，否则可能事倍功半，甚至引发故障面扩大。我们通过分析，做 H+ X" g9 x( ?) ` Q/ q, |" Y( y出如下维修排序：开关电源一＞“欠压”灯——＞电机运转。首先检查电源板， 2 C L, ^# k' o通过测量主回路150V直流电压和断开±15V负载的检查后，得知故障在开关电源板内 部，在检查电源板中发现10V稳压管V32的电压只有9．5V，由此检查下去，找到故 障原因：V32的限流电阻Rl85阻值变大。更换Rl85后，±15V电源板和“欠压”灯 等均恢复正常，但电机仍不转。可见，以上灯闪和元件发烫均由Rl85变值引起， 电机不转则另有原因。按通常的检查方法，可以逐级检测，但由于经验的缘故， 我们只做简单的变换转向试验，结果发现反向运转正常，所以很快查出故障原因：换 向电路的集成块N5（TL084）失效，更换N5后，一切正常。 5 d( G o( |: m$ S7 C5．PC接口法 由于数控机床各单元（除驱动器外）与数控系统之间都是通过PC接口 （1／O）实现信号的传递和控制，因此，许多故障都会通过PC接口信号反映出 % H. F. b. w0 h( c; y% Y7 ]/ P) m. {来，我们可以通过查阅PC机床侧的1／O信号诊断各种复杂的机床故障或判别故 $ Q+ v/ `- P( J障在数控系统还是在机床电气。其方法很简单，即要求熟悉全部PC（机床侧） 5 j* F0 p% Y; N. ~% D2 C7 v接口信号的现行状态和正常状态（或制成一张表格），诊断时，通过对全部PC % W3 f5 \+ G" l1 a（机床侧）接口信号的现行状态和正常状态逐一查看比对，找出有故障的接口 信号，然后根据信号的外部逻辑关系，查出故障原因。当你熟悉了PC接口信号 # ]% l1 P$ m) Z% O3 j( M! n3 j* {后，应用这种PC接口比对法，非常简便快快捷，而且避免了分板复杂的梯形图 % o& N' ]- n$ m/ m$ A程序。 ( ~2 y! p0 B4 c. r& f+ ?" e5 @3 W0 i9 N6．西门子3GG系统数据异常的恢复 3 {4 p- _' _# T+ c3 l瑞士STUDER s45一6磨床配备西门子3GG系统，为双NC双PLC结构，该系统 具有很强的自诊断功能，发生故障时，可以借助屏幕提示，快速诊断修复故障 。但是如果发生系统无法启动，并且PLC处于停止状态，屏幕不亮，那么系统的 自诊断功能将无法发挥作用，导致诊断困难。发生这种故障的原因比较多，如果 2 {* A' N7 l* r电池电压低于2．7V，必须更换电池；如果NC或PLC硬件损坏，需要更换电路板； 如果机床的24V电源低于21V，需要检查电源电路和负载。 $ {: a/ n$ }' Q2 {) o 但是我们碰到更多的故障原因并不是硬件故障，而是机床数据异常这类软 故障。其原因比较复杂，如电网干扰、电磁波干扰、电池失效、操作失误等均 有可能造成机床数据的丢失或混乱，以致系统无法启动。 象这类软故障我们可以采用全清恢复法使系统恢复运行。3GG系统的全清 步骤如下： 6 D# Q1 u5 e+ A6 h（1） 机床数据、用户程序、设定数据和背景存贮器的清除； （2） 3GG系统的初始化； （3） PLc清零； （4） 恢复被清除的全部数据、程序。一般需要设定波特率，调出128KB内 / t) R. t$ U$ y K$ ]0 r存，然后，通过磁盘等媒体输入数据、程序。 （5） 试验并检查伺服系统的全部KV系数。 （6） 完成这些步骤后，系统恢复正常。