CNC系统故障的实例及诊断方法

【例6-1】 机床无自动功能，手动Y轴电动机振动但不走的故障处理。

故障现象：机床无自动功能，手动X轴运行正常，手动Y轴电动机振动但不走。

故障检查与分析：该机床系上海第八机床厂生产的DK7716A电火花数控线切割机床。配置FANUC 6M控制系统。手动时X轴运转正常，而Y轴运转不正常，排除了公共部分有故障的可能。估计是Y轴驱动部分步进电动机及二者的连线、插头或插座有故障，对于机床有手动而无自动功能，怀疑高频取样电路有故障或者CNC装置有故障。

故障处理：首先检查Y轴步进电动机、步进电动机到电器柜的连线，均未发现异常。第二步互换X轴与Y轴驱动板，接通电源试验，手动Y轴运转正常，而X轴电动机有振动声且不走，由此可知，故障随Y轴驱动板转移，从而确诊Y轴驱动板有故障。进一步检查Y轴驱动板，发现其功放管有一只损坏，更换功放管，机床手动时，X轴和Y轴都运转正常。下一步检查高频取样电路，用示波器检查高频电源内插头32CZ的15脚，对地有脉冲信号。而自动运行时，用示波器测手动/自动的公共线，无脉冲信号，进一步检查连线时，发现在机床内部有一根线被压断，查此断线为信号的零线，将其接好，再通电，运行正常。

说明：通过故障分析、故障处理的过程可看出，故障原因有两个，首先要分清主次，确定先解决哪一个，后解决哪一个；第二步是解剖、隔离，把故障范围分成若干个小单元，如电源部分、驱动部分、CNC装置等，然后根据故障现象，判断、分析故障可能发生在哪一部分，从而重点检查，找出故障的真正原因。

【例6-2】 步进电动机失步故障。

故障现象：步进电动机失步。

故障检查与分析：该数控电火花线切割机床是苏州沙迪克三光机电有限公司生产的三光牌产品之一，配置FANUC6M控制系统。步进电动机的伺服驱动工作原理如图6-1所示。

图中S₁是进给开关，这里使用的是常闭开关，即关闭时接通，打开时断开。与非门的输入2的信号PA是微型计算机发出的控制步进电动机的信号。当关闭进给开关时，与非门的输入1为低电平（0V），或者控制信号PA为低电平（0.8V以下）时，与非门的输出3为高电平，光电耦合器V₁的输入端中没有足以使发光二极管发光的电流，因此输出端的光敏晶体管截止，+12V电源通过电阻R₃、R₄使晶体管V₂饱和导通。V₂对2M的电位值：基极约为0.7V，集电极约为0.3V，这样驱动电路中的晶体管V₅，V₆因得不到基极电流而截止。V₅、V₆各点的电位值：发射极约为0V，集电极约为8V以上（注：因+10V电源为整流滤波电源，空载时其值约为10V，负载时约为8V）。步进电动机绕组L因V₆截止而无电流通过。以上是与非门输入端有低电平时的电路状态，如果打开进给开关且控制信号PA为高电平，即与非门的输入均为高电平（2V以上）时，输出为低电平（0.5V以下），这样V₁饱和导通，使得V₂的基极电位低于0.5V，V₂截止，+12V电源通过R₄，V₃、R₅为V₅、V₆提供了基极电流，使它们导通，步进电动机绕组中流过工作电流。R₉和V₄是一个过电流保护电路，当V₆电流过大时，R₉的两端电压升高，即V₄的基极电位升高，流过V₄的电流增大，这就使V₅的基极电流减小，从而减小V₆的输出电流。这时R₉两端的电压又减小，V₄中电流也随之减小，V₅的基极电流加大，V₆的输出电流也加大，如此周而复始，使得步进电动机绕组在导通时电流趋于稳定。

图6-1 步进电动机的伺服驱动工作原理图

故障处理：在步进电动机失步故障中，最常见的是V₆损坏，这可以根据前面讲述的电路原理测量V₆各极的电位来确定。V₆的损坏有两种情况：①集电极与发射极之间击穿短路，这一般是由于V₇和R₈组成的续流电路引起，检修时应注意同时检查V₇、R₈回路；②集电极与发射极之间开路，一般是由于R₉和V₄组成的保护电路出现故障造成的，此时应同时检修该回路。如果失步故障不是V₆损坏，则通过测量电路中元器件各点的电位会很容易找出故障点。(www.xing528.com)

【例6-3】 系统通电后显示901号报警，系统不能起动。

故障现象：配置FANUC 6M系统的日本KT610B-01型数控切割机，每次系统通电后，CRT显示“SYSTEM ERROR 901”，主板上四位数码管显示状态为“××0×”（正常状态为“××××”），系统无法进入正常工作。

技术准备：根据显示的故障报警信息，查阅维修手册，可知故障报警900～908号为存储器类故障，901号的报警内容为系统未及时检测到存储器的初始状态点。

故障检查与分析：从硬件方面考虑，引起该报警的原因可能是存储器本身故障、存储器充电电池及其电路故障、线缆连接与接触性故障。从软件方面考虑，引起故障的原因可能是存储器内存混乱或未进行初始化。

现场调查：虽然从表面上看为硬件故障，但通过询问操作人员了解到，设备使用过程中未出现突然停电事故，且机床处于正常使用期，相关硬件出现故障的可能性较小。因此，初步判断引起故障最可能的原因为软件故障。

诊断和维修的步骤：

1）按照先软后硬的原则，调出系统的参数画面，发现参数混乱。

2）备份系统的有关参数、宏指令程序及加工程序。

3）按照说明书所述步骤对存储器进行初始化操作。

4）将备份的系统参数等数据重新输入系统。

重新输入机床参数和程序后，系统恢复正常。