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1、烟台烟台 SGM 动力总成曲轴线动力总成曲轴线 N30 车床故障处理报告车床故障处理报告 李萌 最终用户：上海通用东岳动力总成（烟台） GEN3 项目曲轴线 机床厂家：NILES-SIMMONS（奈尔斯-西蒙斯） 型号：N30 系统配置：160i-TB 双通道 BASIC CONTROL UNIT A02B-0281-B803 FAST Ethernet board A20B-8100-0670 MAIN BOARD A16B-3200-0420 A20B-3300-0311 FROM/SRAM A20B-3900-0225 CPU CARD A20B-3300-0601 A20B-3300-
2、0390 MDI and ethernet card PCB A20B-3300-0362 AXIS CARD A20B-3300-0241 PROFIBIS MASTER BOARD A20B-8100-0470 POWER SUPPLY UNIT A20B-8100-0850 HSSB INTERFACE BORDA20B-8001-0730 Sub CPU board PCB A16B-2203-0754 PANEL I A13B-0196-B412 机床结构： 故障现象： 1、 偶尔 A1，A2（刀盘）轴在换刀过程中会出 410，433，439 报警。 2、 客户希望在执行热机程序时刀
3、具寿命不计数，只有在真正加工时再计数。 3、 偶尔关闭 NC 电源一段时间后无法打开系统，只能关闭机床总电源。 维修担当：菊池、张国宗、严雁飞、李萌 故障处理过程： 1、410、433、439 报警具体现象及处理过程报警具体现象及处理过程 在机床换刀过程中， 偶尔会出现 A1 轴或 A2 轴 410 报警， 同时引起各轴 433、 439 报警。 如下图所示， 通过看报警历史记录时间可以看出是由于 410 报警先出现导致先关断励磁， 直 流母线电压升高或降低导致 433、439、9011 等报警出现。 报警时程序停止位置截图如下： 程序停止位置前后如下表所示： IF#1010EQ1GOTO33
4、3 M2079 M79M84 N333M912 M819 G1X#11520+0.2F.3M84 G0G90X#11506-60D99 (*OP12 MAIN 3 LEFT*) IF#1010EQ1GOTO100 T201201 N100G0Z#11510-#11516/2+0.2A#548DN100G0Z#11510-#11516/2+0.2A#548D 99 99 G0X#11520+22D#516 M912 IF#1010EQ1GOTO600 M815 G1G41X80.5F0.3 G1X76.9Z#11512-#11518/2-0.6 3 G1X63.6-3 G18G3G91Z0.8X
5、-3K3I0R3 G90G1X#11520+0.2 G0G40G91X4Z2M3030M140 G0G90X#11506-60M1030D99 G0G90X#11506-60M1030D99 (*OP12 MAIN 5 RIGHT*) IF#1010EQ1GOTO220 程序及机床动作的一些说明： M912 为双通道所用的等待信号，当一个通道执行到 M912 时，程序将在此处暂停，直 到另外一个通道也执行到 M912 时，通过参数 8110 及 8111 可以设定等待信号 M 代码的最 小值及最大值。当程序执行 T201201 本身时，刀盘并不旋转，而是用 T201201 调用 O9000 号
6、程序， 使用系统中 T#149 代码调用子程序功能 （当#149 为 201201 时， 系统执行到 T201201 后将调用 O9000。并在 O9000 中给#149 赋新的值） 。然后在 9000 号程序中，根据所需要的 刀号，计算 A 轴所需要旋转的角度，赋值给#548，在执行 N100 时旋转刀盘至目标位。所有 的换刀过程都是这种方式（因为一个刀盘上有 45 把刀，有很多重复的，并且会进行刀具寿命管理，因此执行 T 代码后会选择最合理的刀具，将旋转角度再赋值给#548，因此这里和 平时所见的 T 代码换刀不太一样。 ）1 通道在旋转时报警，有时报警时已经旋转到位，有时 还在旋转就报警
7、。2 通道此时正在执行移动 X 轴和执行 M1030。M1030 为刀盘液压松开。A 轴伺服电机本身带报闸线圈，同时刀盘还有一套液压夹紧系统，机床断电，A 轴是靠电机报 闸，机床通电后电机报闸松开，当切削量 F 值比较大时，需要用液压松紧套装置来夹紧 A 轴后再切削，当切削量 F 值比较小时，不需要液压夹紧，只靠电机励磁来保证电机不动。A 轴伺服电机和旋转刀盘轴之间有变速箱，非直联，同时轴配有球栅，作位置反馈。 故障处理过程： 首先怀疑是液压夹紧装置是否未松开 A1 轴或未完全松开就旋转导致超差，但检查 1 通 道程序发现，已经在之前就执行了 M1029（松开） ，并且之前是执行完 M1029
8、 后已经换过几 次刀，其间也一直没有执行 M1030（夹紧） ，机床是在空运转状态下。检查电机报闸线圈电 压 24V 正常，线圈电阻两边均为 26 欧，也无异常。因为故障有时发生在 A1 轴，有时发生 在 A2 轴，两边放大器、球珊、反馈电缆同时损坏的可能性也不大，检查参数也没有明显设 置不当的地方。此问题最早出现在去年 12 月份，当时外籍工程师罗伯特删除了 O9000 程序 开头的注释部分，大概有 30 行左右，全为说明各个变量意义的句子，例如“(#1033 MACRO INPUT FROM PMC) ；(#1133 MARCO OUTPUT TO PMC)；(#544 POT)”结果在
9、100% 进给倍率下报警就会发生，当时和张工也一起检查过，因为马上 SGM 就要做产能测试，罗 伯特恢复了删除的注释，并将 1829 由 1000 设为 5000，在 100%进给倍率情况下就基本不发 生，120%偶尔发生，便回国了。今年 2 月新来一德国工程师，他听德国同事说这个问题可 以通过优化电机参数来解决。2 月 27、28 两天和张工一起对电机参数做了部分更改，降低 了 2021 速度环增益，适当提高位置环增益等来做测试，在删除 O9000 注释情况下，100% 进给倍率下故障基本不出现，120%偶尔出现，但因为报警本身也是偶发，没有特别明显的 规律，有时所发现的规律可能是一些巧合导
10、致，仍需要找到根本原因。 本周二下午严工和菊池先生过来一起帮忙判断。 首先恢复原来的伺服参数， 并让德国工 程师修改程序， 在空运转情况下不使用液压夹紧来实验， 来判断是否在一直没有液压夹紧情 况下也会出报警。周三空运转至下午 5 点左右，报警出现，因为德国工程师都中午不吃饭要 下班，只能次日再继续寻找解决方案。周四我和严工怀疑是否因为瞬间电机报闸 24V 电压 低导致电机报闸，准备再做运转时用示波器一直监视 24V 电压情况，并告诉了菊池先生， 菊池给我们看了昨天用 servo guide 的图形功能扑捉到了 A 轴报警瞬间的电流、位置误差、 和位置坐标图，如下页图标所示。 当 A 轴在有励
11、磁时电流比较稳定，非常小。启动瞬间，波动比较大，随后稳定在一定 速度，此时 A 轴也正在旋转，位置误差也比较小。但突然电流瞬间变成了 0，随后位置误差 变大，出现 410 报警！如果是报闸线圈或其它机械上负载等问题，电流都应该瞬间变大，但 现在可以看出时变为 0。并且时间上是先电流变为 0，位置误差变大，再 410 报警。这说明 不知何种原因，电机没有励磁了。前两天刚好看了 SERVO OFF 信号，立刻想到会不会是因 为这个信号不稳定导致的。 查看梯形图， 果然用了 G126.3 （A1 轴 SERVO OFF） ,G1126.3(A2 轴 SERVO OFF)信号： |-|/|-|/|-O
12、-| X20.2 R961.5 G126.3 R961.5 在 A 旋转时是为 0 的，X20.2 在旋转时应该为 1，但这个信号如果在旋转时有瞬 间的变化为 0，就会导致 G126.3 为 1，A1 轴伺服关闭。X20.2 为压力开关给出的检测信号， 用于检测刀盘是否松开，当油压小于等于 2BAR 时，X20.2 就为 1，如果大于 2BAR,就为 0。 在 MDI 方式下旋转轴，将倍率设为，强制20.2,系统出现 410 报警，证明分 析与实际一致。这样也就能理解为什么旋转中报警为 410 而不是 411！决定让外籍工程师先 恢复成需要液压夹紧的加工程序，再来监控电流、位置误差，及 X20
13、.2，X21.4（A2 轴液压 松开检测信号） ，G126.3 及 G1126.3，希望故障出现时再通过图形功能监测出信号瞬间会变 化。但因为本来也偶发，另外外国工程师也是第一次使用 FANUC 系统，修改程序比较慢， 周四及周五运转报警也没有出现。周五和外国工程师、SGM 工程师又一起分析了一下液压 回路，怀疑是因为例如当一个通道在 A1 轴旋转时，另外一个通道 A2 如果恰好执行 M1030 松开时，A1 的油压回路会偶尔受到 A2 松开瞬间影响，导致油压2BAR，使得 X20.2 变化， 从而出现 410 报警。 关于油路方面外籍工程师还要向德国方面反映， 他也对我们对他们所做 的帮助和
14、分析表示感谢。 2、刀具寿命管理问题、刀具寿命管理问题 客户希望在热机时不要进行刀具寿命计数，但因为热机与实际加工程序使用同一个程 序，区别是热机时 X 轴刀补设置比较大，可以在曲轴上位置方空运转。但刀具计数都是通 过 T 代码来实现的。 客户希望用最简单的方法解决此问题， 例如询问我们系统是否有 WARM UP 信号，可以实现等。 160i 刀具管理器为选择功能，也没有找到有这种功能的 G 信号。但查参数发现刀具寿 命有两种计数方法，一种是通过指定的 M 代码，一种是通过代码。 当 13203#7=0 时，用 M06 或由 13221 指定的 M 代码来做刀具寿命计数，当 13203#7=1
15、 时， 用 T 代码来开始计数。 现在机床使用的是 T 代码计数， 在热机时， 可以将参数 13203#7=0， 用 M 代码来计数，又因为程序中没有这个 M 代码，因此不会计数。当正真加工时，在改回 为 1，变可正常计数。 热机是通过 HMI 来选择， 最终改变的为#1010， 当#1010=0 为正常加工， 为 1 时为热机。 这样，可以通过10L50,在每次加工程序开始都给 13203#7 置 1，然后通过 IF 来判断#1010 的值，为 0 时跳转到正常加工，为 1 时先将 13203#7 用 G10L50 置 0 再继续执行。 3、 偶尔无法开机的问题偶尔无法开机的问题 故障现象：
16、因为 SGM 的使用惯例，一般带有 PANEL 的机床，在下班后通常只关闭 及机床液压等动力电， PAENL i 的电源不关闭， 并且这台车床还给 PANEL i 配备了 UPS。 但有时上班回来后接通 NC 电源 NC 确无法启动。仔细观察发现，当 NC 无法启动时，LED 报警显为 8，并且 PANEL i 上 HMI 软件 CPU 占用率已经接近 100%，panen I 已经处于死机 状态了。HSSB 旋转开关此时为 1。 原因及处理办法：因为 HSSB 旋转为 1，意为只有 PANEL i 和 NC 建立好联接后系统才 能正常启动，否则变会出现 8 号报警。但因为在下班后，PANEL i 没有关闭，HMI 软件也 没有退出。HMI 软件会不停的向 NC 读取数据，但因为
