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CNC车床异常诊断与处理实例分享

发布时间:2019/01/19浏览次数:687

CNC机床有不同种类、不同结构和不同控制方式,在实际使用中会出现各种各样的故障,不同程度地影响了CNC机床的正常运行。本文通过CNC车床产品技术咨询中的几个典型实列,分析了故障产生的原因、诊断与采取的对策。实例有通用性的,也有特例,准确的咨询诊断与快速分析处理,是使CNC机床得以恢复正常的保证。

CNC机床是具有高科技含量和高技术复杂性的自动化产品,也是现代先进制造技术的基础和核心。随着CNC机床应用领域的发展和日趋普及,迅速、及时而又准确地分析机床运行过程中出现故障的原因,有效诊断异常并确认故障部位,快速解答应用过程中咨询的各种各样问题,并采取相应处理对策,使之尽快恢复使用,由此减少为企业带来的经济损失,也是现代机床产业发展的重要课题,因为它直接影响到CNC设备的可靠运行。

一、CNC车床故障的诊断与分析处理

1.实例1

出现异常的CNC机床为:CK8450CNC车床,系统配置SIEMENS802Dsl,主轴传动为变频调速器控制,同时实现分挡无级调速, X、Z2轴采用交流伺服驱动电机,SIEMENS611驱动,配有光栅尺实现位置调节闭环控制,电子手轮手动进给,4工位刀架,SIEMENS PLC S7-300逻辑控制器,Profibus接口等功能,机床配有集中润滑装置及冷却装置。

异常现象描述:CNC机床低速运转2r/min,进给刺刀4s时,机床供电电源跳闸,系统出现207900,伴随206010BP03报警。高速运转正常,没有上述报警出现。

咨询诊断与分析:系统报警描述:206010 BP03显示为 206010:DP03:从动装置03:A-INF-02 (0002)供电:运行中缺少功率部件EP24"。207900报警显示内容为:电机锁定/挡块处的转速调节器。通过系统自诊断报警功能提示可以看出,机床故障有可能反应在驱动部位。

咨询诊断与分析处理方法1:206010 BP03,运行中缺少功率部件。分析的可能原因为:电源模块和驱动模块的+24V电源问题,检查相关连接及跨接线,同时检查驱动控制反馈电缆的连接、反馈线接地以及电机动力线连接情况。经反复检测均未发现异常,同时排除上述可能。

咨询诊断与分析处理方法2:由于是低速运转报警,从机床主轴传动特性来看,低速时运转扭矩大。而变频器的启动特性要求,低速启动时间短,高速运转时则启动时间长。实际应用中也有下列个别情况:如机床使用一定时间后,由于电机在使用过程中的磨损、锈蚀或负载的变化,导致电机启动转矩增大,显示出机床切削力不够,从而反映出变频器加减速时间参数设置不合适,保持原有启动时间加速度的变频器就显示输出不够了,从而产生异常报警。但经变频器加减速时间参数的调整后,问题仍未能排除。

咨询诊断与分析处理方法3:驱动:207900,电机锁定/挡块处的转速调节器报警。该报警有可能是驱动部分功率不足引起的。首先调整并改变伺服增益参数32200,故障现象有所改善,但报警仍然存在。进一步分析问题产生的可能原因:①伺服电机扭矩小造成的,但经过论证,可以排除这一可能;②抱闸制动没有打开,但控制设计没有制动回路,故可以排除这一可能;③由于机械问题原因导致的报警,同时采取以下机械检测方法――将伺服电机拆下,用手动摇柄转动丝杠,发现在丝杠有效行程范围内,有运转受力不均匀的现象出现,且伴随不间断的异常震动。进一步检查发现:滚珠丝杠的珠子坏了,并有个别珠子脱落,因机械转动受力不均衡,而产生机床电器过载。重新采取恢复措施并调整,同时开机试运行,机床驱动系统恢复正常,故障迅速得到排除。

2.实例2

出现异常的CNC机床为:CK64160 CNC车床,系统配置SIEMENS802Dsl,主轴传动为SIEMENS交流伺服驱动控制,经齿轮传动,实现分挡无级调速。 X、Z2轴采用交流伺服驱动电机,SIEMENS611驱动控制,配有光栅尺实现位置调节闭环控制,电子手轮手动进给,4工位刀架,SIEMENS PLC S7-300逻辑控制器,Profibus接口等功能,机床配有集中润滑及冷却装置。

异常现象描述:机床开机运行出现25050报警。

咨询诊断与分析:25050报警系轮廓监控报警。该报警实际产生的原因为:当需要轴运动时,CNC给定发出后,如果不能在设定的监测周期内到达给定的预计位置,并超出了误差带,就会出现“轮廓监控”报警。也即系统没有移动,而机械结构运动了,导致了编码器有移动,而与CNC系统位置不符,并超出轴启动时的位置超差,所造成的报警。

咨询诊断与分析处理方法1:首先按照报警诊断提示进行处理。①检查参数MD 36400 CONTOUR-TOL,将公差带轮廓监控中的公差值放大。②系统KV系数设定不当也是产生问题的原因之一,通过改变并调整伺服增益系数MD32200 POSCTRL―GAIN的数据设定的方法修改参数。③改变加速度MD32300 MAX―AX―ACCELL轴加速设定,同时检查MD32300的设定值,如果由于加速度很大,而使电流值达到极限值,位置调节回路也将会被断开,而产生系统报警。采取适当降低MD32300数值的方法,观察25050报警是否再出现。在通过调整MD36400、MD32300和MD32200的相关参数后,报警仍存在未消除。

咨询诊断与分析处理方法2:检查机械润滑状况,当润滑状况不好时,负载导轨上的润滑油供给不足或当电机转动时,由于润滑性能不好,静态摩擦造成负载没有跟随电机运动,此时也会出现此报警。此时出现25050报警时,只需按复位键即可消除。但经检测排除这一可能。

咨询诊断与分析处理方法3:检查测量元件,一般测量元件都接在负载上或经同步带连接,当电机转动时,测量元件会随负载一起运动。由于测量元件固定位置连接不当或松动,当负载运动时,测量元件没有跟随负载变化,此时CNC系统没有来自位置环的反馈信号,也会出现25050报警。通过检查电机的编码器发现,编码器与弹性连接轴的连接有否松动、同时同步皮带连接的张紧度较差,将其重新固定并调整好,报警消除。   产生轮廓监控报警原因有多种情况,在实际中需要细心观察,具体情况具体分析,才会更好地处理解决此类问题。

3.实例3

出现异常的CNC机床为:CK64125/1.5M端面车床,FANUC 0iTD数控系统,主传动系统为齿轮传动,经滑移齿轮,实现分挡无级调速, X、Z2轴采用交流伺服驱动电机,FANUC伺服驱动控制,配有光栅尺实现位置调节闭环控制、电子手轮手动进给、4工位刀架、FANUC内置式PLC逻辑控制器以及Profibus接口等功能,机床配有集中润滑装置及冷却装置。

异常现象描述:加工件圆弧过象限处有台阶,程序采用自动编程机编程处理,且已使用多次。

咨询诊断与分析处理方法:依据问题描述,不像是编程问题。判断机床运行位置误差偏差的可能性比较大,同时检查丝杠间隙及丝杠备帽连接情况。通过百分表检测丝杠间隙: x轴=0.1s, z轴=8-10s,进一步检查发现, z轴电机与同步带的连接松脱,同时采取了更换并重新紧固同步带的措施,经处理后的重新检测: z轴=4s,通过参数补偿的修正,并重新加工工件,圆弧过象限处的台阶消除,机床恢复正常。

4.实例4

出现异常的CNC机床为:CK64160CNC车床,系统配置SIEMENS802D,主电机采用变频电机,配置变频器控制,经主轴箱齿轮传动,实现分挡无级调速。 X、Z2轴采用交流伺服驱动电机,SIEMENS611驱动控制,配有光栅尺实现位置调节闭环控制、电子手轮手动进给、4工位刀架、SIEMENS PLC S7-300逻辑控制器以及Profibus接口等功能。

异常现象描述:CNC机床开机后, X、Z轴有进给位移,轴坐标显示有漂移。

咨询诊断与分析处理方法:很明显该现象与系统抗干扰抑制能力有关。根据分析对系统抗干扰进行了检查发现:CNC机床自身的屏蔽线共地点处有连接压合不紧、松脱现象,多处屏蔽线处理措施不够完善,有导线耦合形成的感应干扰。同时现场工况负荷变化较大,对电网电压造成冲击,也反映在变频器输入端未加电抗器,有来自外部电网谐波对CNC系统的干扰,反映出抗干扰抑制能力不强。根据以上诊断对CNC机床屏蔽并重新采取了处理措施,同时在变频器进线端增加了电抗器,故障现象很快就消除了。

值得一提的是,CNC机床在使用过程中,要结合企业自身电网及负载工况情况,充分考虑这一扰动对变频器系统所带来的干扰,并采取必要的抗干扰抑制措施,以有效避免上述情况的发生。

二、结语

CNC机床异常的咨询诊断与分析处理是机床应用的重要环节,实例反映出,要想准确诊断故障部位,必须系统掌握CNC的基本性能、机床工作原理以及控制过程,同时充分利用系统的自诊断报警功能,对快速、准确的异常咨询诊断具有现实意义,同时也反映出只有合理、正确运用CNC知识,才能确保CNC机床更加安全、可靠运行,提高设备使用率。


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