数控机床是机电一体化的高科技产物,涉及到机、电、液、气与计算机自动控制等许多方面,特别是数控系统、PLC可编程序装置以及驱动系统等的微电子硬、软件部分。故它对电网突然停电、或掉电后又瞬间来电产生的这一个脉冲信号十分敏感,会给系统造成一定危害。因为它相当于给系统发出一个错误指令,使系统产生误动作,发出“急停”信号。不少操作者对停电后引发的各种故障现象束手无策,下面这些实例可使操作者解除工作中的困惑。
例1:一台配套FANUC 0MC系统,型号为XH754的数控机床,换刀过程中刀库旋转时突遇停电,刀库停在随机位置。
由于本机床故障是因为自动换刀过程中的突然停电引起的,刀库停在随机位置,会影响开机刀库回零。故障发生后应尽快用螺钉旋具打开刀库伸缩电磁阀手动钮让刀库伸出,用扳手拧刀库齿轮箱方头轴,将刀库转到与主轴正对,同时手动取下当前刀爪上的刀具,再将刀库电磁阀手动钮关掉,让刀库退回。经以上处理,来电后,正常回零可恢复正常。
例2:某配套SIEMENS 840D的进口卧式加工中心,在自动换刀过程中突然停电,开机后,系统显示“ALM3000”报警。
观察机床状态,换刀机械手和主轴上的刀具已经啮合,正常的换刀动作被突然停止,机械手处于非正常的开机状态,引起了系统的急停。
本故障维修的第一步是根据机床液压系统原理图,在起动液压电动机后,通过手动液压阀,依次完成了刀具松开、卸刀、机械手退回等规定动作,使机械手回到原位,机床恢复正常的初始状态,并关机。再次起动机床,报警消失,机床恢复正常。
例3:一台配置有FANUC-6M系统的加工中心机床,X轴方向发生软件超程。
通过对系统进行检查,没有发现什么问题。经对操作者的详细了解,得知该报警是在突然停电之后引起的。因此,可以认为这是一起由于外界干扰引起的偶发性故障。只需按“RESET(复位)”按钮,让机床完成返回参考点动作,机床即可恢复正常运行。
例4:一台配套西门子3T系统,型号为742MCNC的四孔精密镗床,机床主轴不动,CRT故障显示n<nx。
查阅维修资料得知:n为给定值,nx为实际转速值。在机床主轴起动或停止的控制中,根据预选的方向接触器D2或D3工作,接通相应的主接触器,起动信号使继电器D01接通,并同时使“n<n最小”的触头(119~117)接通,此触头在调节器释放电路中。当起动信号消失后,D01保持自锁,调节器释放电路因为“n<n最小”的触头而得以保持。“n<n最小”的触头在机床停止时是打开的,在约20 r/min~30 r/min时闭合。在发出停止信号后,“n给定=0”,D01断开,调节器释放电路先仍保持接通,直到运转在“n=n最小”时才断开。当转速调节器的输出极性改变时,相应的接触器D2或D3打开或接通。
根据维修资料检查,发现当系统起动信号发出后,在系统的调节器线路中,50号、14号线没有指令电压(+10 V),213号没有24 V工作电压。
从西门子3T系统原理知:机床主轴系统当无指令电压和工作电压时,其调节封闭装置将起作用。使104号、105号线接通,产生一个封闭信号,封锁主轴的起动,同时,在CRT上显示出实际转速大于给定值的故障报警。
检查分析该故障的原因,按钮开关无故障,各控制线路无故障。通过操作人员了解到:在该故障发生之前,曾因线路事故造成该机床在加工过程中突然停电,致使快速熔断器熔断现象。因此,怀疑是因突然停电事故使CNC内部数据、参数发生紊乱而造成上述报警。
将机床NC数据清零后,重新输入参数,故障排除,机床恢复正常。
例5:一台HAMAI公司生产的加工中心(配置F-10M系统),在运行过程中突然停电之后,造成主轴伺服单元不能工作。
对主轴伺服单元进行检查,发现三个交流电源输入熔断器全部烧毁。按照系统维修说明书的维修指示内容去检查,均未发现有异常。按交流主轴伺服单元的工作原理进行分析,因故障是在正常工作时突然停电造成的。而在突然停电时,主轴电动机内的电感能量必然要立即释放。由于能量释放时产生的反电势太高,可能会造成能量回收回路损坏。根据上述分析,检查有关回路部分,果然发现两个晶闸管损坏,经更换之后,机床恢复正常。
例6:一台配套西门子820G系统由德国MIKROSA公司生产的无心磨床,起动机床后就产生2039号报警,机床不能进入正常加工状态。
在选择开关处于“自动”方式下,起动机床后就产生2039号报警(意为未返回参考点),系统即进入加工画面,而未按正常情况进入自动返回参考点画面,因而机床不能进行正常工作。但按“∧”键(即上位键)可进入该画面,也能进行自动返回参考点操作,此后,机床能进行正常操作。但重新起动机床后又会产生2039 号报警,重复上述故障。根据以上检查,认为该报警的产生可能是系统参数配置错误。于是,在“自动”方式下,首先进入加工画面,选择软键OPERAT MODE进入系统设置菜单画面,发现“CYCIE WITHOUT WORKPIECES”项参数由“0”变为了“1”。使系统每次起动后都在工作区外循环,从而造成2039号报警。
故障产生原因:经了解在该故障发生前,曾因车间电工安装新机床电源时,造成全车间电源短路跳闸。从而影响了正在工作的该机床,致使其系统参数改变。
将该参数由“1”改为“0”后,重新起动机床,报警消除。
例 7:一台1710GM300/NC数控龙门镗铣床(配置SIEMENS 8M系统)。机床主轴在几年的运行中一直较稳定,但在一次电网拉闸停电后,主轴转动只能以手动方式10 r/min的速度运行;当起动主轴自动运行方式时,转速一旦升高,主轴伺服装置三相进线的A、C两相保险立即烧断。在主轴手动方式运转时转速很不稳定,在3 r/min~12 r/min的范围内变化,电枢电流也很大,多次产生功率过高报警,故障随机性大,主轴电动机为55 kW。
根据经验分析,机床主轴在高速运转时,电网忽然停电,在电机电枢两端会产生一个很高的反电动势(大约是额定电压的3~5倍),将晶闸管击穿;由于V5伺服单元的晶闸管对偶发性浪涌过电压保护能力不够,对较大能量过电压不能完全抑制;晶闸管工作时有正向阻断状态、开通过程、导通状态、阻断能力恢复过程、反向阻断状态5个过程。在开通过程和阻断能力恢复过程中,当发生很大能量的过电压时,晶闸管很容易损坏;拉闸停电随机性很大,而且伺服单元内部控制电路处于失控状态;晶闸管有时被高电压冲击后并没有完全损坏,用数字式万用表测量时有12 MΩ电阻值(正常情况不应在10 MΩ以上),所以还能在很低的电压值下运行。
图1三相桥全控整流电路及波形图
三相桥全控整流电路在WT1-WT2期间,A相电压为正,B相电压低于C相电压,电流从A相流出经T1、负载D、T4流回B相,负载电压为A、B两相间的电位差;在WT2-WT3期间,A相电压仍为正,但C相电压开始比B相更负,T6导通,并迫使T4承受反向电压关断,电流从A相流出经T1、负载D、 T6流回C相,负载电压为A、C两相间的电位差,在WT2为B、C相的换相点,其它依此类推。停电时,如果T1被击穿,T4或T6将遭受很大的冲击,可能使其达到临界状态,也可能使它被击穿。
根据上述分析,一次更换两只相同型号的晶闸管,在V5直流伺服单元的晶闸管上安装6只压敏电阻后,故障彻底排除。
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