机电部分故障实例与诊断详解

【例6-7】 运丝不正常故障。

故障现象：运丝电动机运行不正常。

故障检查与分析：该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FANUC 6M控制系统。

运丝电动机控制电路如图6-6所示。起动运丝电动机时，接触器K₁的常开触点接通，X₁、Y₁、Z1得电，由于继电器K₂的常闭触点接通，换向电路中的晶闸管V₂和V₄导通，X₁和Z₁分别通过V₂、V₄对电动机的X₂和Z₂供电，Y₁与Y₂为直通，电动机正转。当运丝拖板运行到限位块压上换向开关S₁时，继电器K₂得电动作，其常开触点闭合而常闭触点断开，这样换向电路中的V₂，V₄关断，V₁和V₃导通，运丝电动机的供电也就变为X_l对Z₂而Z_l对X₂，也就是交换了三相供电中两相的相位，所以电动机反转。当拖板反向运行到限位块压上换向开关S₂时，继电器K₂失电释放，晶闸管又恢复到V₂、V₄导通状态，再使电动机正转，运丝电动机就这样周而复始地工作。

图6-6 运丝电动机控制电路

由于晶闸管V₂导通后，当交流电源过零是不会自动关断的，而继电器K₂动作后又使V₁导通，这样有可能使V₁和V₂同时导通，同理V₃和V₄也有可能同时导通，造成X₁与Z₁之间短路，电路中的R₉、R₁₀、R11就起限流作用。在运丝电动机工作的同时，由于接触器K₁的常闭触点断开，通过二极管V₅对电容C₅进行充电，一旦接触器的常开触点断开，运丝电动机工作即停止，此时K₁的常闭触点接通，电容C₃则迅速放电，起到制动的作用。

故障处理：运丝电动机电路常见故障的处理方法有：①电动机不运转，一般是晶闸管开路引起的，应更换不通的晶闸管；②X₁、Z₁相线中的限流电阻R₉和R₁₁烧焦，这是由于晶闸管的阴极和阳极之间有漏电现象，应更换漏电的晶闸管；③Y₁、Z₁相线中的限流电阻R₁₀和R₁₁烧焦，主要是充电二极管V₅击穿短路所致，应更换该二极管；④停机时制动失效，这是由充电二极管V₅开路损坏或者电容C₅失效引起的，应检查、更换二极管或电容。

【例6-8】 U轴坐标不动，机床出现430号、431号报警故障。

故障现象：按U轴坐标移动按钮，坐标不动，机床出现430号、431号报警。

故障检查与分析：该机床是HC-6型数控线切割机床，配FANCU6M数控系统。

430号报警为U轴在停止时，位置偏差量大于设定值；431号报警为U轴在移动中，位置偏差量大于设定值。查维修手册，431号报警的原因有：①允许误差设定有误；②增益过调；③伺服用变压器电压设定有误；④线路连接故障；⑤主印制电路板上位置控制部分以及速度控制印制电路板故障。

针对故障，对上述五项分别进行检查和分析，结果如下：

1）允许误差的设定是由参数76、80、88设置的，76参数为停止时的位置偏差极限值，80参数为移动中的位置偏差极限值，88参数为伺服环路增益倍数。检查上述3个参数，其值与NC所附参数表的值相同，因此，不再怀疑允许误差设定有问题。

2）增益调整是通过RV₁电位器调整的，调整RV₁电位器，故障无变化。

3）对U轴速度控制装置上的电源测试点CH₉、CH₁₀、CH₁₁、CH₁₂分别进行测量，各点电压均正常，说明伺服用变压器电压设定正确。

4）检查伺服电动机、测速发电机、旋转变压器之间的连线，没发现异常。

5）根据U、V轴两个伺服系统的结构参数完全一致的特点，将U、V轴两个坐标的控制信号插座、反馈信号插座进行对调，即用V轴的控制信号和伺服驱动系统去驱动U轴，故障仍然存在，这样也排除了位置控制部分和速度控制部分的故障。

通过以上分析，维修手册上所提供的疑点均被排除，问题可能出在机械部分和电动机部分。为确定故障，我们打开U轴防护罩，发现许多地方有锈斑，用手拧丝杠，感觉移动时阻力很大，有时感觉到有一种向回拉的力，因为U轴电动机功率很小，连续额定转矩只有0.0715N·m，这么大的负载，电动机很难带动，因此初步确定故障在机械部分，机械有卡死现象。

分析该机床U轴的机械结构，造成卡死的部件有三部分：①丝杠被锈蚀或铁屑卡入会出现卡死现象；②直流电动机、测速发电机、旋转变压器和丝杠是靠齿轮连接的，如果齿轮之间的啮合不好或过紧，也会出现卡死现象；③导轨中有脏物或被锈蚀会造成机械卡死，通过仔细检查丝杠和齿轮，没有发现异常，疑点集中在导轨上。首先向导轨中注入润滑油，发现从导轨中滴出的油带有许多铁锈。将导轨拆开，看见整个导轨锈蚀得非常严重。清除导轨锈斑，重新安装、调整，U轴工作正常。由此看来，此故障是因为防护罩密封不严，电解液渗入防护罩内，而机床又很久未用，从而使导轨锈蚀，造成电动机负载太重，无法运转，即控制系统有指令发出，导轨不动，无位置反馈值给系统，使自诊断系统诊断为位置偏差值大于设定值的故障报警。

【例6-9】 U轴坐标不动，机床出现430号、431号报警故障。

故障现象：按U轴坐标移动按钮，又出现坐标轴不动，机床出现430号、431号报警。(www.xing528.com)

故障检查与分析：该机床是HC-6型数控线切割机床，配FANUC6M数控系统。

由于与【例6-8】的故障现象完全相同，因而采用同样的方法检查，没有发现异常，说明U轴电动机部分有问题。仔细检查电动机，发现直流伺服电动机电刷架上的弹簧全部锈断，此弹簧无处购买，万般无奈的情况下，用锁里面的弹子弹簧代替装入电动机。装入后坐标能运行但出现抖动，怀疑弹子弹簧弹性差，电刷接触不良。采用替换法，将U、V两轴的直流电动机调换，故障没有转移，U轴仍然抖动，由此可以说明造成机床抖动的原因不是直流电动机。修理后的U轴直流电动机能正常运转。

为查找抖动的原因，将齿轮与丝杠脱开，即只加速度环，不加位置环，开机后，发现电动机运行时，在某一点有一减速现象，初步判断速度反馈有问题。为进一步确定，将U、V两轴的测速发电机对调，故障发生了转移，V轴出现抖动，由此证明测速发电机有问题，造成机床抖动的原因是速度反馈不正常。

要修理该测速发电机，首先要搞清其结构。该电动机共有13个绕组，采用波绕法，各绕组之间相连，若某一绕组有断线，就会造成速度反馈不正常。测速发电机绕组支路图如图6-7所示。

测速发电机感应电动势与转速的关系如下：

式中 p——磁极数；

N——电枢总导体数；

a——并联支路数；

n——转速（r/mm）；

E——感应电动势（V）。

若绕组11断线，当电刷没有接触4、5换向片时，由A～B的支路数只有一条，另一条断路，那么电枢总导体数N减小，根据公式可以看出，反馈电势减小。当电刷接触4、5换向片时，将断线短接，由A～B的支路数有两条，那么电枢总导体数N增加，反馈电势增大，这样周期运转，引起抖动。

我们将测速发电机拆开，用50倍放大镜仔细观察，发现有一断线处。由于漆包线的线径很小，只有0.12mm,焊接十分困难，稍有不慎就会折断，我们用φ0.15mm的漆包线在50倍放大镜下仔细将断线连接，并刷漆、烘干，安装使用后坐标运行正常，并保证了原有的精度。

说明：通过以上两例故障的排除，可以看出，同一故障现象，故障源却不相同。作为一名数控机床维修人员，不但要具有自动控制、电子技术、计算机技术等基础知识，同时要有丰富的实践经验；不但能处理电气、数控部分的故障，同时应能分析机械方面存在的故障，配合机械技术员解决问题，提高数控机床的利用率。

【例6-10】 丝筒电动机不反向，撞终点开关才停止的故障。

故障现象：丝筒电动机不反向，撞终点开关才停止。

图6-7 测速发电机绕组支路图

故障检查与分析：北京线切割机厂生产的DK77328D线切割机床配置FANUC 6M控制系统。丝筒是用三相交流电动机传动的，其行程是靠接近开关控制接触器来实现正、反转，从而达到循环工作的目的。从电器方面分析，可能是换向的接近开关有问题或接触器铁心有连接的现象。

故障处理：通电后用铁块检查接近开关，接触器动作正常，开动丝筒电动机观察，发现在换向时电动机已减速，但丝筒仍向前滑行，而终点限位与换向限位又较近，马上压终点限位而停止丝筒电动机，从电气方面来分析没有发现问题。检查电动机轴与丝筒的连接，发现电动机轴与丝筒不同步转动，有打滑现象。将丝筒与电动机轴的锥度连接部分拆开，发现内部的10个自动调节弹簧全部未装，用合适的弹簧配上后，起动丝筒电动机，运转正常。