《数控机床中电压异常引起的故障》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控机床中电压异常引起的故障（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、数控机床中电压异常引起的故障数控机床中电压异常引起的故障数控机床中电压异常引起的故障摘 要 CNC(数控机床)是计算机数字控制机床(Computer number control)的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件.。因此数控机床是一种高度机电一体化的产物，其故障中因电压异常引起的是非常常见的。把数控机床电源按电压等级和派生关系进行分类，介绍电源回路中使用的元器件，结合具体维修实例说明电压异常引起的故障。1 概述数控机床是机电一体化的高科技产物，涉及到机、电、液、气与计算机自动控制等许多
2、方面，特别是数控系统、PLC 可编程序装置以及驱动系统等的微电子硬、软件部分。故它对电网突然停电、或掉电后又瞬间来电产生的这一个脉冲信号十分敏感，会给系统造成一定危害。因为它相当于给系统发出一个错误指令，使系统产生误动作，发出“急停”信号 根据数控机床维修经验证实，在故障总数中，由电源引发的故障占了相当大的比例。数控机床电源故障中很多属于机床用户有能力自行排除的器件损坏故障，其领域已属于片级修理。2 数控机床电源众所周知电源是维持系统正常工作的能源支持部分，它失效或故障的直接结果是造成系统的停机或毁坏整个系统。另外，数控系统部分运行数据，设定数据以及加工程序等一般存贮在 RAM 存贮器内，系统
3、断电后，靠电源的后备蓄电池或锂电池来保持。因而，停机时间比较长，拔插电源或存贮器都可能造成数据丢失，使系统不能运行。 同时，由于数控设备使用的是三相交流 380V 电源，所以安全性也是数控设备安装前期工作中重要的一环，基于以上的原因，对数控设备使用的电源有以下的要求：? 一、电网电压波动应该控制在+10%-15%之间，而我国电源波动较大，质量差，还隐藏有如高频脉冲这一类的干扰，加上人为的因素（如突然拉闸断电等） 。电高峰期间，例如白天上班或下班前的一个小时左右以及晚上，往往超差较多，甚至达到20%。使机床报警而无法进行正常工作，并对机床电源系统造成损坏。甚至导致有关参数数据的丢失等。这种现象，
4、在 CNC 加工中心或车削中心等机床设备上都曾发生过，而且出现频率较高，应引起重视。建议在CNC 机床较集中的车间配置具有自动补偿调节功能的交流稳压供电系统；单台 CNC 机床可单独配置交流稳压器来解决。? 二、建议把机械电气设备连接到单一电源上。如果需要用其他电源供电给电气设备的某些部分(如电子电路、电磁离合器)，这些电源宜尽可能取自组成为机械电气设备一部分的器件(如变压器、换能器等)。对大型复杂机械包括许多以协同方式一起工作的且占用较大空间的机械，可能需要一个以上的引人电源，这要由场地电源的配置来定。 除非机械电气设备采用插头/插座直接连接电源处，否则建议电源线直接连到电源切断开关的电源端
5、子上。如果这样做不到，则应为电源线设置独立的接线座。 电源切断开关的手柄应容易接近，应安装在易于操作位置以上 0.6m1.9m 间。上限值建议为1.7m。这样可以在发生紧急情况下迅速断电，减少损失和人员伤亡。? 三、数控设备对于压缩空气供给系统的要求数控机床一般都使用了不少气动元件，所以厂房内应接人清洁的、干燥的压缩空气供给系统网络。其流量和压力应符合要求。压缩空气机要安装在远离数控机床的地方。根据厂房内的布置情况、用气量大小，应考虑给压缩空气供给系统网络安装冷冻空气于煤机、空气过滤器、储气罐、安全阀等设备。四、数控设备对于工作环境的要求精密数控设备一般有恒温环境的要求,只有在恒温条件下，才能
6、确保机床精度和加工度。一般普通型数控机床对室温没有具体要求，但大量实践表明，当室温过高时数控系统的故障率大大增加。 潮湿的环境会降低数控机床的可靠性，尤其在酸气较大的潮湿环境下，会使印制线路板和接插件锈蚀，机床电气故障也会增加。因此中国南方的一些用户，在夏季和雨季时应对数控机床环境有去湿的措施。? 1、工作环境温度应在 035之间，避免阳光对数控机床直接照射，室内应配有良好的灯光照明设备。? 2、为了提高加工零件的精度，减小机床的热变形，如有条件，可将数控机床安装在相对密闭的、加装空调设备的厂房内。?3、工作环境相对湿度应小于 75。数控机床应安装在远离液体飞溅的场所，并防止厂房滴漏。? 4、
7、远离过多粉尘和有腐蚀性气体的环境。把数控机床所使用的电源分成了三级，从一次电源到三次电源，依次为派生关系，其造成的故障频次和难度也依次增加。具体分级如下：（1）一次电源。一次电源即由车间电网供给的三相 380 V 电源，它是数控机床工作的总能源供给。要求该电源要稳定，一般电压波动范围要控制在 5 10 ，并且要无高频干扰。（2）二次电源。由三相电源经变压器从一次电源派生。其用途主要有：1）派生的单相交流 220 V、交流 1l0 V，供电给 CNC 单元及显示器单元，做为热交换器、机床控制回路和开关电源的电源。2）有的数控机床派生的三相低电压做直流 24 V 整流桥块的电源。有的数控机床由三相
8、变压器产生三相交流 220 V，供给伺服放大器电源组件作为其工作电源。（3）三次电源。三次电源是数控机床使用的各种直流电源，它是由二次电源转化来的。主要有这样几种：1）由伺服放大器电源组件提供的直流电压、由伺服放大器组件逆变成频率和电压幅值可变的三相交流电以控制交流伺服电动机的转速。2）整流桥块提供的交流 24 V，作为液压系统电磁阀，电动机闸电磁铁电源和伺服放大器单元的“ready”和“controller enable”信号源。3）由开关电源或 DCDC 电源模块提供的低压直流电压，这些电压有：+5 V、12 V、15 V，分别做为测量光栅和单片机、数控单元和伺服单元电气板的电源。3 数控
9、机床电源回路使用的器件数控机床从一次电源到三次电源使用的器件分别有：（1）车间配电装置，一般包括：与车间电网连接的三相交流稳压器和断路器(又称空气开关，或闸刀开关)。（2）机床元器件，包括：滤波器、电抗器、三相交流变压器、断路器、整流器、熔断器、伺服电源组件、DCDC 模块和开关电源。4 电源故障实例分析（1）电网波动过大 PLC 不工作。表现为 PLC 无输出。先查输入信号(电源信号、干扰信号、指令信号与反馈信号)。例如，采用SINUMERIK 3G-4B 系统的数控车床，其内置式 PLC 无法工作。采用观察法，先用示波器检查电网电压波形，发现电网波动过大，欠压噪声跳变持续时间1s(外因)。
10、由于该机床处于调试阶段，电源系统内组件故障应当排除在外，由内部抗电网干扰措施(滤波、隔离与稳压)可知，常规的电源系统已无法隔断或滤去持续时间过长的电网欠压噪声，这是抗电网措施不足所致(内因)，导致 PLC 不能获得正常电源输入而无法工作。在系统电源输入端加入一个交流稳压器，PLC工作正常。（2）电源故障。某双工位数控车床，每个工位都由单独的 NC 系统控制，NC 系统采用西门子公司的 SINUMERIK810/T 系统。右工位的NC 系统经常在零件自动加工中断电停机，重新启动系统后，NC 系统仍可自动工作。检查 24 V 供电电源负载，并无短路问题。对图样进行分析，两台 NC 系统，共用一个
11、24 V 整流电源。引起这个故障可能有两个原因：1）供电质量不高，电源波动，而出故障的 NC 系统对电源的要求较灵敏。2）NC 系统本身的问题，系统不稳定。根据这个判断，首先对 24V 电源电压进行监视，发现其电压幅值较低，只有 21V 左右。经观察发现，在出故障的瞬间，这个电压向下浮动，而 NC 系统断电后，电压马上回升到 22V 左右。故障一般都发生在主轴启动时，其原因可能是 24V 整流变压器有问题，容量不够，或匝间短路，使整流电压偏低，电网电压波动，影响 NC 系统的正常工作。为确定这个故障的原因，用交流稳压电源将交流 380V 供电电压提高到 400 V，这个故障就没有再出现。为此更
12、换 24V 整流变压器，问题彻底解决。（3）一台 VDF.BOEHRINGER 公司(德国)生产的 PNE480L 数控车床，合上主开关启动数控系统时，在显示面板上除 READY(准备好)灯不亮外，其余指示灯全亮。该机数控系统为西门子 SYSTEM5T 系统。因为故障发生于开机的瞬间， 因此应检查开机清零信号 RESET 是否异常。又因为主板上的 DP6 灯亮，而且 DP6 是监视有关直流电源的，因此需要对驱动 DP6 的相关电路及有关直流电源进行检查。其步骤如下：因为 DP6 灯亮属报警显示，故首先对 DP6 的相关电路进行检查。经检查，确认驱动 DP6 的双稳态触发器 LA10 逻辑状态不
13、对，已损坏。用新件更换后，虽然 DP6 指示灯不亮了，但故障现象仍然存在，数控箱还是不能启动。检查*RESET 信号及数控箱内各连接器的连接情况良好，但*RESET 信号不正常，并发现与其相关的 A38 位置上的LA01 与非门电路逻辑关系不正确。于是对各直流电流进行检查。检查15V、5V、12V、+24V，发现电压为-5V4.0V，误差超过5。进一步检查，发现该电路整流桥后有一滤波大电容 C19 的焊脚处印制电路板铜箔断裂。将其焊好后，电压正常，LA01 电路逻辑关系及*RESET 信号正确，故障排除，数控箱能正常启动。（4）返回参考点异常。这是由于返回参考点时没有满足“必须沿返回参考点方向
14、，并距参考点不能过近(128 个脉冲以上)及返回参考点进度不能过低”的条件。对这类故障的处理步骤是：1）距参考点位置128 个脉冲，返回参考点过程中。电动机转了不到 1 转(即没有接收到 1 转信号)，此时首先变更返回时的开始位置，在位置偏差量128 个脉冲的状态下，在返回参考点方向上进行1 转以上的快速进给，检测是否输入过 1 转信号。电动机转了 1转以上，这是使用了分离型的脉冲编码器。此时，检查位置返回时脉冲编码器的 1 转信号是否输入到了轴卡中，如果是，则是轴卡不良；如果未输入，则先检查编码器用的电源电压是否偏低(允许电压波动在 0.2V 以内)，否则是脉冲编码器不良。2）距参考点位置1
15、28 个脉冲。检查进给速度指令值，快速进给倍率信号，返回参考点减速信号及外部减速信号是否正常。变更返回时的开始位置，使其位置偏差量超过 128 个脉冲。返回参考点速度过低。速度必须为位置偏差量超过 128 个脉冲的速度，如果速度过低，电动机 1 转信号散乱，不可能进行正确的位置检测。（5）某加工中心，配置 F-0M 系统，在自动运转时突然出现刀库、工作台同时旋转。经复位、调整刀库、工作台后工作正常。但在断电重新启动机床时，CRT 上出现 410 号伺服报警。查 LM 轴伺服PRDY、VRDY 两指示灯均亮；进给轴伺服电源 AC100V、AC18V 正常；x、y、z 伺服单元上的 PRDY 指示
16、灯均不亮，三个 MCC 也未吸合；测量其上电压发现 24V、15V 异常；轴伺服单元上电源熔断器电阻太大，经更换后，直流电压恢复正常，重新运行机床，401 号报警消失。（6）故障现象：某公司产 VF2 型立式铣加工中心。机床运行一年零七个月以后，加工中出现 161 号报警(x- axis over current or drive fault)，机床停止运行。使用“RESET”键报警可以清除，机床可恢复运行。此故障现象偶尔发生，机床带病运行两年后，故障发生频次增加，而且出现故障转移现象：即使用复位键清除 161 号报警时，报警信息转报 162 号(Y-axis over current or drive fault)，如果再次清除，则再次转报 z 轴，以此类推。机床已无法维持运行。故障分析及检查：根据故障报警信息在几伺服轴之间转移现象，不难看出故障发生在与各伺服轴都相关的公共环节，也就是说，是数控单元的“位置控制板”或伺服单元的电源组件出现了故障。位控板是数控单元组件之一，根据经验分析，数控单元
