故障诊断与维修实例分享

【例7-1】配备FANUC数控系统的数控机床，进给驱动为直流伺服电动机和晶闸管逻辑无环流可逆调速装置。

故障现象：Y轴正向进给正常，反向进给时，时而移动，时而停止，采用手摇脉冲发生器进给时也是如此。通过用交换法诊断，将故障定位在Y轴的驱动位置上。图7-12为FANUC系统晶闸管逻辑无环流可逆调装置控制线路简图。

图7-12 FANUC系统晶闸管逻辑无环流可逆调装置控制线路简图

故障判断：用手摇脉冲发生器让Y轴正、反向进给，将示波器测试棒接CH19和CH20两测试端，观察电动机电流波形，如图7-12所示。从图中看出，反向波形有时为一条直线，偶尔闪出几个负向波形，可见电动机负向供电不正常。用万用表测量速度调节器输出端CH8点电压，其极性随正、反向进给而改变，无断续现象。测逻辑切换控制电路脚5电压，正向进给时为0V，反向进给时为6.6V，方向控制输入电压正常。再测该电路输出脚9和10端电压，正向进给时SGA为低电平，SGB为高低平；反向进给时SGA为高电平；SGB为低电平，但有时会出现SGA和SGB皆为高电平的异常现象，这时反向就停止。

对逻辑无环流可逆控制系统，不允许正、反两组晶闸管同时导通，在该逻辑切换电路中，切换过程是电源向电容C20充电产生延时而获得的。可见故障是由于电路板外围电容C20不良引起的，从而产生SGA和SG13同时为高电平的异常现象。

故障处理：更换电容C20，重新运行，故障消失。

【例7-2】FANUC-0TE系统401号报警故障。

故障设备：济南第一机床厂MJ-50型数控车床，采用FANUC-0TK-A2数控系统，轴进给为交流伺服。

故障现象：X轴伺服板PRDY（位置准备）绿灯不亮，0V（过载）、TG（电动机暴走）两报警红灯亮，CRT显示401号报警。通过自诊断DGNOS功能，检查诊断数据DGN23.7为“1”状态，无“VRDY”（速度准备）信号；DGN56.0为“0”状态，无“PRDY”信号。X轴伺服不走。断电后，NC重新送电，DGN23.7为“0”，DGN56.0为“1”，恢复正常，CRT上无报警。按X轴正、负方向点动，能运行，但走后约2～3s，CRT又出现401号报警。

故障检查与分析：因每次送电时，CRT不报警，说明NC系统主板没有问题，故障可能发生在伺服系统。采用交换法，先更换伺服电路板，即X轴与Z轴伺服板交换（注意：短路棒S的位置），交换后，X轴可走，但不久出现400号报警，而Z轴不报警，说明故障在X轴上。继续重换驱动部分（MCC）后，X轴正、负方向走动正常并能加工零件，但加工第二个零件时，又出现400号报警。

查X轴机械负载，卸传动带，查丝杠润滑，用手可使刀架上下运动，确认机械负载正常；变伺服电动机，绝缘正常，电动机电缆、插接头绝缘正常；用钳形电流表测量X轴伺服电动机电流，电流值在6～11A范围内变动。查说明书，X轴伺服电动机为A06B-0512-B205为05型，额定电流为6A，而现空载电流已大于6A，但机械负载正常，只能怀疑是刹车抱闸没有松开，电动机带抱闸转动；用万用表检查，果然刹车没有90V电源；查保险管又未熔断；再查，发现保险座锁紧螺母松动，板后保险管座的引线脱落，造成无刹车电源。

故障处理。将上述部位修复后，故障排除。

说明：由于X轴电动机抱闸还能转动，容易误认为抱闸已松开，可实际是过载。因伺服电动机电流过大，造成电流环报警，引起NC系统出现“PRDY”（位置准备）没有信号，接触器MCC不吸又使“VRDY”（速度准备）没有信号，从而出现401号报警及0V和TG红灯亮。当电流大到一定程度就会出现400号报警。因此，不能单纯按照说明书检查步骤去查，而应从原理上思考分析后，去伪存真，抓住本质解决问题，以免走弯路。

【例7-3】数控车床数字伺服系统故障。

故障设备：美国CS-42数控车床，采用FANUC 0TB数控系统。

故障现象：随机性报警停车，CRT上显示信息为401 SERVO ALARM（VRDY OFF）、414 SERVO ALARM X轴DETECT ERR、424 SERVO ALARM Z轴DETECT ERR、434 SERVOALARM 3轴DETECT ERR伺服板上HC二极管发亮显示报警。

故障检查与分析：根据报警内容，判断401号报警的原因可能是数字伺服控制单元上的电磁接触器MCC未接通，数字伺服控制单元没有加上100V电源，数字伺服控制板或主控制板接触不良。414、424、434号报警是X轴、Z轴和第3轴数字伺服系统有故障，很可能是这三个轴的输入电源电压太低，伺服电动机不能正常运转。而HC报警的主要原因是伺服板上有电流穿过伺服放大器。根据以上分析，检测MCC接触器的线圈、连接导线、浪涌吸收器等元件均无异常。进一步检测观察，发现热保护动作。

故障处理。调整MCC热保护开关，使其完全复位。

【例7-4】FANUC 0TD系统误差的排除。

故障现象：机床运转正常，CRT显示器参考点位置没变，但每次按程序加工时，Z轴方向总是相差5mm左右。

故障检查与分析：该机床为沈阳第三机床厂生产的S3-241数控车床，数控系统原为美国DYNAPATN系统，后改造为日本FANUC 0TD系统。故障产生这5mm误差显然不能由刀具补偿来解决，肯定有不正常因素。经调查了解到，前一天加工时，因Z轴护挡板坏了，中间翘起，迫使Z轴走不到位（Z轴丝杠转不动）而停机。修好护挡板，开机时就出现这故障。

检查：轴的减速开关，挡铁都未松动，实际参考点位置与CRT显示值也相差5mm左右，而丝杠的螺距是8mm，因此正好差半圈左右。NC发令Z轴电动机运转，而Z轴丝杠因挡板卡住而转不动，很可能造成联轴器打滑。打滑后机床返回参考点时，减速开关释放后，找编码器栅格“1转”PC信号。原来转小半圈就找到了“1转”信号，而现在估计要转大半圈才找到“1转”PC信号（图7-13）。这样参考点尺寸位置就相差半个螺距了。

图7-13 编码器“1转”信号与丝杠螺距关系(www.xing528.com)

故障处理：松开Z轴联轴器，转动Z轴电动机轴半圈（丝杠轴不动），再试返回参考点，出现有时小于5mm，有时大于5mm的现象。估计“1转”信号处于临界位置，再松开联轴器，再转1/4圈，再试返回参考点和各程序动作，位置尺寸正常，实践与分析一致，故障排除。

【例7-5】某数控车床出现400号和401号报警。

数控系统：FANUC 0TC系统。

故障现象：这台机床开机就显示报警“400 SERVO ALARM：1.2TH OVERLOAD（伺服报警第一二轴过载）”和“401 SERVO ALARM：1.2TH AXIS VRDY OFF（伺服报警第一二轴没有VRDY信号）”，指示Z轴伺服有问题。

故障分析与检查：因为系统开机就出现400号报警，指示一二轴过载，两个轴都没有动，说明这个报警并不是真实的过载报警。系统说明书关于401号报警的解释，为数控系统没有得到伺服控制的准备好（Ready）信号。

根据机床控制原理图进行检查，伺服系统电源模块上没有三相电源输入；进一步检查发现，接触器MCC没有吸合，而MCC是受伺服系统的电源模块控制的；检查模块的供电没有问题，因此怀疑伺服系统的电源模块损坏。采用互换法与另一台机床的电源模块对换，证明确实是伺服电源模块损坏。

故障处理：将损坏的电源模块维修后，机床恢复了正常工作。

【例7-6】某数控车床出现报警414 SERVO ALARM（X AXIS DETECT ERR）（伺服报警X轴检测错误）

数控系统：FANUC 0TC系统。

故障现象：屏幕显示414号报警，指示X轴伺服有故障。

故障分析与检查：查阅发那科数控系统诊断手册得知，在伺服出现414报警时，通过诊断数据DGN N0720可以查看一些故障的具体原因。利用系统的诊断功能调出诊断数据DGN N0720进行查看，发现第5位变为了“1”，通常没有报警时应该为“0”。这位变为“1”指示伺服驱动过电流。

这台机床的伺服装置采用发那科а系列数字伺服装置，在出现报警时检查伺服系统，发现伺服驱动模块的数码管上显示“8”。查阅发那科伺服系统技术手册得知，伺服驱动的“8”号报警同样也表示伺服轴过电流。将该伺服驱动模块安装到其他机床上，也显示同样的报警，说明这个伺服驱动模块出现问题。

故障处理：对损坏的伺服驱动模块进行检查发现，其上几只IGBT损坏，更换新的后，机床故障排除。

【例7-7】某数控车床出现报警424 SERVO ALARM（Z AXIS DETECT ERR）（伺服报警Z轴检测错误）。

数控系统：FANUC 0TC系统。

故障现象：屏幕显示424号报警，指示Z轴伺服有故障。

故障分析与检查：这台机床采用发那科а系列数字伺服装置，X轴和Z轴使用一块双轴伺服驱动模块，在出现报警时检查伺服系统发现，伺服驱动模块的数码管上显示“9”。查阅发那科伺服系统技术手册得知，伺服驱动的“9”号报警指示第二轴Z轴过电流。

查阅数控系统报警手册，424报警为Y轴的数字伺服系统有错误。在伺服出现424报警时，通过诊断数据DGN N0721可以查看一些故障的具体原因。利用系统的诊断功能调出诊断数据DGN N0721进行查看，发现第4位变为了“1”，通常没有报警时应该为“0”，这位变为“1”指示伺服驱动出现异常电流。

出现这个报警的原因分析：

1）检查Z轴负载是否有问题。将Z轴伺服电动机拆下，手动转动滚珠丝杠，发现很轻没有问题，这时开机，只让伺服电动机旋转，也出现报警，所以不是机械故障。

2）检查伺服电动机是否有问题。将X轴伺服电动机与Z轴伺服电动机对换，还是Z轴出现报警，证明伺服电动机没有问题。

3）检查伺服驱动模块是否有问题。与其他机床互换伺服驱动模块，故障转移到另一台机床上，这台机床恢复正常，证明是伺服驱动模块出现故障。

将伺服模块拆开进行检查，发现Z轴W相的晶体管模块损坏。

故障处理：更换W相晶体管模块后，故障排除。