CNC数控机床检修实例
1 CNC数控机床不能起动
1．1故障现象
一台沈阳第三车床厂sl一296A型数控车床，工作台加工过程中出现CRT无显示(俗称黑屏)，当重新按车床NC起动按钮，数控机床也不能恢复正常，各项加工功能均无。据操作者讲，几天前偶而出现同样故障，但能重新启动且工作如常。
1． 2故障检测与分析处理
根据图1电气原理，首先检测数控系统的FANUC-0T—MATE—E2电源单元，控制单元的MTEE2ADC一与CRT／MDI部件，采用先易后难方法：
a．先查看-SB1，-SB2启动与停止按钮无损坏，触点良好。
b．再查看J37，J27，J38，等多头线电缆与叉头无松动等异常现象。
c．当检测到CRT／MDI单元时发现+24 V供电没有到位。而电源单元的LED绿灯已亮，证明AC输入正常，并实测出该输出电压匀在正常范围之内．这说明电源单元本身良好。
d．经检测后分析：可能电源与CNC系统启动电路有故障，按此思路，仔细检查NC电路，怀疑是0N、0FF、COM三条信号线在机床中经多节插头插座串联导致的故障，为快速证明判断证确与否，采用“信号短路法”，将电路图中CP3处的ON、0FF、COM信号在插座XP／S54(1)、XP／S54(2)、XP／S54(3)的三个插孔内，进行短路处理后，合上机床总电源，这时NC立即启动。CRT／MDI面板显示正常,经试车机床的各项加工功能运转正常；也无其他异常报警。随后进一步处理；实测经校线(俗称叫线)，发现故障点是在XP／S62(2)的插头处，电信号线脱焊所造成CNC程序启动后数控系统不能复位，经焊接处理后故障彻底排除；故障检修完毕。
2主轴电机过热故障
2．1故障现象
一台s1-296A数控车床在加工运转时发生“啃刀”现象并造成刀具损坏。 2．2故障检测与分析处理
a．用手动JVC慢跑模式将车床X，Z轴调至原点，重新启动加工程序，进行试车，当工作台快速进给到加工位置时主轴仍不转，至此确诊为交流变频主轴电机调速系统存在故障。
b．根据图2分析主轴电机是由FR-SF-2-15K交流变频器控制转速的(因机床厂家不提供交流变频器内部图纸)故采用“数学模糊检修法”，视交流变频器内部为‘黑匣子”只需检查其外部各功能接口状态即可判断。
c．首先察看交流变频器控制系统的LED报警显示内容。
d．为区分是过热(指电动机本身过热)还是过载(指电动机所带负载过重，转动过沉)保护，当时凭经验手摸电动机外壳已经很烫，用大风扇进行强制冷却一段时间后，电动机热度下降。重新试车，主轴电机转动正常；至此判断该例为典型的电动机过热故障。拆卸该主轴电机，仔细检查后发现是独立散热风扇电机轴承损坏，散热不良，引起主轴电机过热报警，导致数控车床主轴在加工运转时突然停止转动，发生“啃刀”故障。
e．更换独立散热风扇电机后，S1—296A数控车床加工运转正常，故障排除。
3主轴电机不转故障
3.1 故障现象 一台S1-296A数控机床，早班生产一开机，出现主轴电机不转，主轴变频系统LED也显示报警，但主轴电机外壳不热，数控系统的其它功能正常。
3.2故障检测与分析处理
a．用手动及JVC慢跑模式将工作台调至原位，重新启动车床使其故障再现，以便来确认其故障的真实性，结果证实故障如初。 b．用手摸主轴电机外壳温度不高，根据主轴电机没有温升，从而排除是机械负载过重引起故障。 c．检测变频器与数控系统内置PLC的有关控制接口如图2所示；先测得+24，ALM一组控制信号已到位没问题，怀疑主轴电机内置过载控制信号没有送至变频器接口，当检测到已拆下的OHS1，OHS2一组控制信号线没问题，而检测过热器件那侧OHS1，OHS2信号时，该器件的闭点没有闭合，证明内置的过热器件已经损坏。因没有备件，小心拆下过热器件，精心地修磨触点，试车生产加工正常，故障排除。
4 U轴加工动作突然停止
4.1故障现象 一台日本三菱MD4800C加工中心机床，该机床在加工中突然停止加工。
4．2故障检测与分析处理 a．现场查看:MD4800C机床在加工中CRT出现停止T01诊断码。经查该机床的MITSUBISHI三菱CNC控制器MEL／IS 520AM系列操作说明书：该停止TOI(内容为不得进行自动启动操作，因数控系统的CNC从停止状态要执行自动运转时无法执行到自动运转的状态)，而停止T01码中有显示警示号码0101，内容为各轴均不能自动起动，并指示处理方法：全轴停止后再起动(通过该例检修证明此段翻译不准确)。经分析是PLC的控制部分有问题，根据CRT/MDI面板上LED指示中(READ)灯窗不亮，手动模式下X、Z、Y、U的各轴均不能动作．怀疑可能是U轴加工动作超程故障。 b．检测与处理：在CRT／MDI面板调出CNC系统的内置PLC程序梯形图，按动U轴上原位行程开关，观察相关的程序梯形图中X1B没有改变；检测行程开关和连线，发现此行程开关已损坏。 c．更换同型号行程开关，再按RESET键，解除报警后试车正常，故障排除。
4．3小结
检修故障时要灵活分析，不能完全依赖数控系统的自诊断功能与资料，数控系统的自诊断功能有它本身局限性，资料也存在翻译的错误，此例检修故障凭借日常检修经验，而顺利排除故障。
5 刀号与程序刀号不符故障
5．1故障现象
一台韩国PUMA 230数控车床在刀位自动模式下加工时刀位突然不动。
5．2故障检测与分析处理
a．现场查看：CRT上报警号为2023，资料所示故障，为刀库换刀方面有故障。 b．经试车观察实际故障现象，用手动模式调整该刀位时，刀塔乱动；不定位或刀号与CRT上显程序刀号不符。 c．按维修手册改动相应参数由“0”改为“1”后报警解除，故障排除。
6刀库左右摆动找不到刀位
6．1故障现象
一台日本三菱MD 4800 c加工中心机床z轴在自动加工模式下进行加工时，刀库执行换刀程序，当换至第6把刀位时刀库左右摆动，找不到刀位，停止加工并报警。CRT报警显示为PLC控制侧电路有故障。调查操纵者得知：几天前偶尔出现过类似故障，但故障较轻，解除报警后，返回原点还能照常加工。什么时间故障再现，没有规律。
6，2故障检测与分析与处理
根据报警信息所指引检修方向与故障范围，应先从电气故障入手。 a．验证故障属性。用手动模式指令将刀库换刀，从第一把刀换至第6把刀位时故障马上再现，刀库左右摆动找不到刀位。 b．调阅相关CNC内置PLc程序与系统参数匀无问题。 c．检测强电控制网路行程开关与弱电CNC接口均无问题，故障如初不见好转。经冷静分析检修前后思路，一般检修数控机床采用先修电气，后修机械液压及其它。可能受此思路的局限和拆卸机械很费事的惯例影响，走了检修弯路。 d．拆卸相关机械传动部件，发现(REV TOOL CUP MOTOR)换刀电机转子轴上齿轮有轻微松动，经拆开检查是方形键已磨损成椭圆(俗称滚键)．致使刀库左右摆动找不到刀位，经更换同型号键，仔细调整相关齿轮后，试车用手动模式刀库换刀和自动模式加工均正常，故障检修完毕。
6．3小结
此检修经验实例证明数控机床是机电一体化的技术密集型设备，检修机电故障需检修技术人员具备相应的机械传动、液压控制、气动控制等相关维修知识与经验。此例检修经验关键在于掌握如何及时变通检修思路，少走弯路，检修技术才能得以提高。
7伺服系统-z轴超程
7．1故障现象
一台南京N-084型数控车床(30系列)，该数控车床采用FANUC 0-TD系统。在自动加工模式中工作台突然停止工作。
7．2故障检测与分析处理
a．现场查看CRT显示52l报警号，为-Z轴负方向限位超程报警。(超程报警，分硬件超程即限位行程开关被压动作时，给数控系统发超程报警信号，使数控车床停止运行，以确保人机安全；及软件超程即指在CNC数控系统内设置相应参数．用来防止工作台上刀具超出有效工作区域，避免机床夹具被刀具撞坏)。 b．根据-z轴超程故障报警，在手动JOG模式下，用手轮(脉冲发生器)配合进给倍率，将工作台向报警的反方向移动，即+Z轴方向移动，切记不可弄错。(注：如遇手动不能向报警的反方向移动时，可能是电源脱开，按CRT／MDI操作面板上的P键及CAN键同时接通电源，这时特别注意在按RESET复位键及DELETE删除键时不可接通电源，一直等到工作台退出机床超程禁区，返回机床参考点后，方可操作按RESET复位键及DELETE删除键。) c．处理该超程故障时，只将数控车床工作台退出机床禁区后，更换损坏的x18限位开关，按RESET复位键解除报警，把工作台返回数控机床参考点，重新试车正常，至此故障得以排除。
7．3小结
此例属硬件超程故障，如是软件超程故障。只需修改对应参数即可。
8 AC伺服电机一侧过电流
8．1故障现象
一台日本三菱MD DM4500加工中心机床。早班生产一开机立即报警。
8．2故障检测与处理
a． 在三菱系统CRT／MDI操作面板上调阅报警诊断信息，CRT显示为(PR32,X)。 报警信息为X轴的AC伺服电机一侧存在过电流问题，使系统进入保护状态。 b．为快速区别是X轴伺服单元IPM晶体问题还是负载X轴AC伺服电机有故障，用已知完好的Y轴AC伺服电机与AC X轴伺服电机电缆插头互换后，这时故障改到Y轴伺服单元IPM晶体(指电路板上功放模块等元件)及负载AC伺服电机等有过电流故障；由此确认是AC X轴伺服电机和电缆插头的问题。 c．经对AC伺服电机进行部件替换法检测,证明该AC伺服电机良好。 d．检查该AC伺服电机电缆插头插座，发现该插座内侧接线柱之间存有污垢与放电后氧化的积碳电阻，因此确认这就是故障点。 e．用小刀尖刮净该处污垢与放电后积碳，随后再用工业酒精刷洗、烘干处理。 f．重新试车报警消除，故障顺利排除。
8．3小结
AC伺服单元的故障检修也很关键，这类故障发生频率较高，具有普遍性，此例故障原因是由于DM4500加工中心机床所在环境恶劣，受附近清洗机潮湿气影响，屡犯同类故障，改善环境后，所有各类故障发生频率大为下降。
9 Z轴自行锁定故障
9．1故障现象
一台DM4500加工中心机床采用FANUC Oi系统，Z轴自行锁定不能运行加工并报警。
9．2故障检测与分析处理
a．询问操纵者得知，该机床在自动模式加工换刀程序中动作突然中断，Z出现自行锁定故障。 b．在系统CRT／MDI操作面板上调阅诊断信息，CRT显示为2027的报警号，内容为英文缩写(RESORE MAG STEP B YSTER PEARFFUL)指示了此项操作慎重的事项。 c．要小心操作，逐步恢复刀库各项功能，特别注意此时Z轴已进入自动锁定状态，在各种(包括AUTO自动模式，HANDLE手动模式， EDIT编程模式，JOG慢跑模式，TEACH教导模式，HOME归原模式)模式下都不准移动Z轴，才能避免刀臂撞坏主轴刀具，造成设备事故。 d．此时要检查如果刀臂没在主轴刀具位置卡住，可执行主轴定位。选择HANDLE手动模式，按下主轴定位按钮即可。如果此时刀臂在主轴刀具位置卡住，不能执行主轴定位，直接进行下一步操作。 e．将MODE SELEECT模式选择开关转换到HANDLE手动模式位置，打开刀库盘操作盒钥匙开关。此时操作盒上RELEASE的LED黄灯亮。 f．打开PM开关使其闭合(RSETMAG)（ON）操作步骤为按以下键(OFFSET SETTIN G)／(↓)／(操作PN)(PAGE↓)／(→)／(RET／VA G)／(■ON)(0N)按下操作面板的刀库正转(■)按键，从发生故障程序中断处，一步一步的执行换刀动作，直至完成一个循环。 g．当恢复完换刀功能后，这时CRT显示提示信息(TURN OFF SOFFSW8)，断开PM开关(RSETMAG OFF)。 h．z轴出现自行锁定故障，经修正FANUC Oi系统相应参数KO“1”清零，再全部置“0”后，该机床FANUC Oi系统的刀库选刀正常，故障排除。
10手轮故障(手动脉冲发生器)
10．1故障现象
一台MJ460型数控机床，该数控车床采用FANU C O-TD系统。 开班生产调整z轴与x轴加工精度时，摇动手轮(即脉冲发生器)，两轴均出现误差过大并报警。从操作者处得知，该机床经别人检修手轮后，当时已好。这次重出手轮故障，出现报警号为410，420。
10．2故障检测与分析处理
a．现场试车证明手轮故障属实，但用力关防护门时，再现410，420报警号。 b．按操作说明书查阅出现故障报警号信息：--(4n0为停止时位置偏差量的值大于编程设定值)。没有明确故障方向。 c．分析后怀疑手轮性能不良，拆开手轮盒检查．用放大镜仔细观察，发现手轮脉冲发生器电路板上的一芯片管脚虚焊。 d．焊接后安装好，凋整在适当位置后，重新试车，MJ460型数控机床，运行正常，故障排除。 11 Z轴伺服单元过负荷
1 1．1 故障现象
一台DM4500C加工中心机床，一开机自动加工就停止工作并报警。从操作者处得知该机床经别人检修过后，就出现这种情况。
11．2故障检测与分析处理
a．查阅报警的诊断信息为S03伺服异常：NR号码：50略称：OL1内容：Z轴伺服电机电流超过三菱系统设定SV022参数值，确认Z轴伺服单元存在过负荷故障。 b．经部件替换法验证Z轴伺服单元及负载AC伺服电机等均无问题，那么问题出在哪?重新整理检修思路。 c．分析为什么该机床经别人检修后就有此故障?再重新检查别人检修过的电源电路，发现该机床电源线号与电力网来的电源端子相序线号不附。(特别注意：三菱系统的DM4500C加工中心机床的电源相序，有严格要求，不允许接错。) d．经过更正机床电源相序，报警消除，机床一切恢复正常，故障排除。
12 401报警
12.1 故障现象
一台沈阳第一机床厂产S1-406车床，更换伺服电源模块与伺服驱动模块通讯线后，产生401报警。
12.2故障检测与分析处理
a.S1-406车床系统为FANUC 0TD ，驱动部分为模块化结构。
伺服驱动电源型号为：A06B-6087-H126 INPUT 200V～230V 106A; OUTPUT DC283～325V DC29.8A;
主轴驱动模块型号为：A06B-6102-H222#520 INPUT DC283～325V OUTPUT 25.2kW 95A;
伺服驱动模块型号为：A06B-6079-H205 Pe=3.9KW OUTPUT AC230V L:5.9A M:12.5A;
电机为α系列交流伺服电机。
查阅报警401号的诊断信息为：速度控制单元VRDY信号断开。它表示当NC将MCC接通信号送给伺服放大器时，伺服放大器却不返回已准备好信号。
b.检查控制电源模块的输入电源的主接触器MCC,发现MCC没有闭合。
C.屏蔽掉X、Z轴驱动后，开机正常，主轴及其它部件运转正常，说明伺服驱动模块有故障。用同型号驱动模块替换，故障排除。
13. 故障两例
一台沈阳数控机床厂CK3263 数控车床。床身为斜床身 , 配日本 FANUC OT 系统 , 转塔选用的是意大利 BARFFADI TOE320(12 工位 ) 。使用过程中 , 有时也出现一些故障 , 多半是外围电路如接触器、电磁阀、 限位开关等。 故障现象一 CRT 显示 414# 报警。报警信息为 : SERVO ALARM:X －－－AXIS DETECTION SYSTEM ERROR 同时 , 伺服驱动单元的LED报警显示码为 [8] 点亮。 故障分析与处理通过查看 FANUC O 系统维修说明书可知 :414# 报警为“X 轴的伺服系统异常 , 当错误的信息输出至 DGN0720 时 , 伺服系统报警”。根据报警显示内容 , 用机床自我诊断功能检查机床参数 DGN072 上的信息 , 发现第 4 位为 “1”，而正常情况下该位应为“0”。现该位由“0” 变为 “1”则为异常电流报警 , 同时伺服驱动单元LED 报警显示码为[8]点亮 , 也表示该伺服轴过电流报警。检查伺服驱动器模块 , 用万用表测得电源输入端阻抗只有6Ω, 低于正常值 , 因而可判断该轴伺服驱动单元模块损坏。更换后正常。 故障现象二 转塔刀架在换刀过程时出现 2011# 、 2014# 报警。
故障分析与处理查看电气使用说明书可知 :2011# 报警表示转塔有故障 ,2014# 报警指转塔未卡紧。可能是由于精定位时接近开关未发出信号 , 电磁铁不能锁紧。利用 FANUC 系统具有的 PLC 梯形图动态显示功能 , 发现精定位接近开关 X0021.2 未亮 ( 没有接通 ) 。拆下此开关并检查 , 通断正常。估计是接近开关与感应块的距离不当造成的。调整两者的距离使它们保持适当的距离 0.8mm, 再查看 X0021.2 信号通断正常 , 转塔刀架能正常 使用。
14. 故障两例
一般情况下 ,FANUC 系统运行稳定、故障率低 , 故障的发生往往与外围电路和操作使用有很大关系。这里有两个维修事例可以说明问题。 例 1: 伺服报警 414# 、 410# 台湾产FTC-30 数控车床在加工过程中出现 414# 、 410# 报警 , 动力停止。关闭电源再开机 ,X 轴移动时机床振颤 , 后又出现报警并动力停止。查系统维修手册 , 报警信息为伺服报警、检测到 X 轴位置偏差大。根据现象分析 , 认为可能有以下原因 :(1) 伺服驱动器坏 ;(2)X 轴滚珠丝杠阻滞及导轨阻滞。针对原因 (1), 调换同型号驱动器后试机 , 故障未能排除。针对故障（2), 进入伺服运转监视画面 , 移动轴观察驱动器负载率 , 发现明显偏大 , 达到 250%-300%。 判断可能为机械故障。拆开 X 轴防护罩 , 仔细检查滚珠丝杠和导轨均未发现异常现象。机床 X 轴水平倾斜 45º 安装 , 应有防止其下滑的平衡块或制动装置 , 检查中未发现平衡块 , 但机床说明书电器资料 显示 PMC 确有 X 轴刹车释放输出接点 , 而对比同型机床该接点输出正常。检查机床厂设置的 I/0 转接板 , 该点输出继电器工作正常 , 触点良好 , 可以输出 110V 制动释放电压。据此可断定制动线圈或传输电缆有故障。断电后 , 用万用表检测制动线圈直流电组及绝缘良好 , 两根使用的电缆中有一根已断掉。更换新的电缆后开机试验 , 一切正常。此故障虽然是有系统报警 , 但直接原因却是电缆断线。这一故障并不常见机床厂家在安装整机时处理不当或电器件压接不牢靠通常却都能引起一些故障而此类故障分析查找原因较麻烦。 例 2: 系统409#报警 1000 型加工中心在加工时出现 409# 报警 , 停机重开可继续加工 , 加工中故障重现。发生故障时 , 主轴驱动 放大器处于报警状态，显示５６号报警。维修手册说明为控制系统冷却风扇不转或故障。拆下放大器检查 , 发现风扇油污较多 , 清洗后风干, 装上试机故障未排除。拆下放大器打开检查 , 发现电路板油污严重, 且有金属粉尘附着。拆下电路板 , 用无水乙醇清洗 , 充分干燥后装机试验 , 故障排除。此例中 , 故障起因为设备工作环境因素 , 空气湿度大、干式加工、金属粉尘大。数控机床的系统主板、电源模块、伺服放大器等的电路板由于高度集成 , 大都由多层印刷电路板复合而成 , 线间距离狭小 , 异物进入极易引起电路板故障 , 这应该引起使用者的高度注意。
数控机床经过近年来发展，技术己日臻成熟，功能越来越强，维修越来越方便。作为数控系统的最终用户－－－加工工厂来说 , 所要做的就是选取合适的系统配置 , 造就机床适当的工作环境 , 加强维护保养 , 利用有效的设备资源 , 充分开发系统潜能 , 最大限度地为企业创造利润。
