診斷數(shù)控機床疑難故障的幾種特殊方法及實例應用

1．采用電阻比對法診斷電源負載短路故障 
    故障實例：FANUC一BESK伺服驅動板十15V負載軟擊穿燒保險絲。
    我們維修時，通過初步檢查判定故障原因是負載局部短路，并且用數(shù)字表測得十15V對“地”電阻，正常板為1．3KΩ 故障板為300Ω。因為通電好燒保險絲，根本無法通電檢查，所以只能做電阻測量或拆元件檢查。
    但是，由于該伺服板的十15V電源與其負載（24只集成元件）的印刷電路成放射型結構，所以，電阻測量時無法做電路切割分離，并且由于元件多且為直接焊裝，也不可能逐一拆卸檢查。維修的實際操作十分困難，即使故障解決了，也往往弄得電路板傷痕累累。處理這種既不能做電路切割分離或元件拆卸也無法通電檢查的故障，我們采用電阻比對法檢查很方便。診斷檢查時，不切割電路也不焊脫元件，而是直接測量十15V端與各集成元件的有關管腳問的電阻值，同時將故障板與正常板做對應值比較，即可查出故障。處理以上故障時，考慮到元件管腳多，所以首先分析厚膜塊內部電路（圖中已標出）和集成塊管腳功能圖，然后從中篩選出若干主要的測試點，做電阻測量。當測量到Q7時，發(fā)現(xiàn)其3腳（ ＋ 15V）對14腳（輸出）電阻為150Ω（正常為6KΩ ，懷疑Q7（LM339）有問題，更換Q7后，伺服板恢復正常，說明Q7管腳間阻值異常系內部軟擊穿，從而引起電源短路。
    2. 快速過程的分步模擬法
    有些控制過程，如步進電機的自動升降速過程，直流調速器的停車制動過程，只有零點幾秒的瞬間時間。查尋這種快速過程的電路故障，顯然無法采用一般儀表進行故障跟蹤檢測，所以故障診斷比較困難。下面通過故障實例一5V型直流可控硅主驅動停車時間太長的故障，介紹我們采用的特殊方法一分步模擬法。
    經過對故障板的初步檢查，判斷故障原因在V5主驅動器制動電路。該制動控制邏輯復雜，涉及電路多，診斷故障決非舉手之勞，而且由于制動過程短，無法測量，所以我們采用分步模擬法進行診斷檢查。由電路原理得知制動過程如下：（1）本橋逆變，釋放能量；（2）自動換橋，再生制動；（3）再次換橋，電路復原。
    為了分步測量的需要，以速度指令、速度反饋和電流反饋為設定量，將以上過程細分為八個步驟（列成一張表），然后逐步改變相應設定量，檢測有關電路信號，對照電路邏輯，查出故障。我們做分步測試進行到第二步（即速度指令由1變0）時，發(fā)現(xiàn)“a后移”和“積分停止”均為高電平，按電路邏輯，應為低電平，據(jù)此查對電路，很快找出A2板中與非門Dl06（型號：FZHI01）有問題，更換后，故障排除。
    3．CT4一OS3型查頻器的一例特殊故障
    CT4一os3型變頻器常用于YBM90和MK5oo加工中心的刀庫驅動。在維修中，我們多次碰到該變頻器時好時壞的缺相故障，并且測得缺相電壓只有60至2ooV（正常為400v)。由于這是一種時好時壞的軟故障，診斷查尋困難。
    但是，我們發(fā)現(xiàn)該變頻器這種故障的多數(shù)原因是脈沖隔離級問題——振蕩不穩(wěn)定。這種故障現(xiàn)象，用示波器檢查，很難發(fā)現(xiàn)“波形丟失”，但一般都有三組脈沖幅值不相等，甚至差異軟大的現(xiàn)象。其實，仔細分析一下隔離級電路的特點就能看出問題，這是一個比較特殊的間歇振蕩器，僅用二只三級管，分別做振蕩管和振蕩器電源開關。由于采用單管振蕩，而且振蕩電路串入限流電阻和二只三極管，加上變壓器輸出負載，所以振蕩電路損耗大，增益低，容易造成電路偶發(fā)性停振和脈沖幅值不足的毛病，即產生時好時壞的電機缺相故障。從以上分析可以看出，這種電路對脈沖變壓器Q值和三極管β值要求嚴格，用戶維修時，可以采用如下措施得到彌補：（1）選用高β（120至180）振蕩管；（2）適當減少限流電阻阻值，即在51Ω電阻上并接100一270Ω。
    4．診斷多種故障綜合癥
    下面通過CVT035型晶體管直流驅動器的典型實例，說明多種故障綜合癥的診斷方法。該故障伺服板，經初步檢查看出，電路板外觀很臟，輸出級燒損嚴重，可見用戶的維護保養(yǎng)比較欠缺，處理這種故障，應該首先清除臟物，修復輸出級，切忌貿然通電，否則可能引發(fā)短路，擴大故障面。例如鐵粉灰塵的導電短路，輸出級開關管擊穿對前級和電源的短路等等。經上述處理后，通電檢查又發(fā)現(xiàn)如下故障：（1）“欠壓”紅燈有時閃亮（“READY”綠燈閃滅）；（2）電機不轉；（3）開關電源（±15V）變壓器Tl和電源開關管V69異常發(fā)燙。
    這是一例典型的綜合癥，而且故障之間可能存在某種因果關系，所以處理故障需要順序進行，否則可能事倍功半，甚至引發(fā)故障面擴大。我們通過分析，做出如下維修排序：開關電源一＞“欠壓”燈——＞電機運轉。首先檢查電源板，通過測量主回路150V直流電壓和斷開±15V負載的檢查后，得知故障在開關電源板內部，在檢查電源板中發(fā)現(xiàn)10V穩(wěn)壓管V32的電壓只有9．5V，由此檢查下去，找到故障原因：V32的限流電阻Rl85阻值變大。更換Rl85后，±15V電源板和“欠壓”燈等均恢復正常，但電機仍不轉�？梢姡�以上燈閃和元件發(fā)燙均由Rl85變值引起，電機不轉則另有原因。按通常的檢查方法，可以逐級檢測，但由于經驗的緣故，我們只做簡單的變換轉向試驗，結果發(fā)現(xiàn)反向運轉正常，所以很快查出故障原因：換向電路的集成塊N5（TL084）失效，更換N5后，一切正常。
    5．PC接口法
    由于數(shù)控機床各單元（除驅動器外）與數(shù)控系統(tǒng)之間都是通過PC接口（1／O）實現(xiàn)信號的傳遞和控制，因此，許多故障都會通過PC接口信號反映出來，我們可以通過查閱PC機床側的1／O信號診斷各種復雜的機床故障或判別故障在數(shù)控系統(tǒng)還是在機床電氣。其方法很簡單，即要求熟悉全部PC（機床側）接口信號的現(xiàn)行狀態(tài)和正常狀態(tài)（或制成一張表格），診斷時，通過對全部PC（機床側）接口信號的現(xiàn)行狀態(tài)和正常狀態(tài)逐一查看比對，找出有故障的接口信號，然后根據(jù)信號的外部邏輯關系，查出故障原因。當你熟悉了PC接口信號后，應用這種PC接口比對法，非常簡便快快捷，而且避免了分板復雜的梯形圖程序。
    6．西門子3GG系統(tǒng)數(shù)據(jù)異常的恢復
    瑞士STUDER s45一6磨床配備西門子3GG系統(tǒng)，為雙NC雙PLC結構，該系統(tǒng)具有很強的自診斷功能，發(fā)生故障時，可以借助屏幕提示，快速診斷修復故障。但是如果發(fā)生系統(tǒng)無法啟動，并且PLC處于停止狀態(tài)，屏幕不亮，那么系統(tǒng)的自診斷功能將無法發(fā)揮作用，導致診斷困難。發(fā)生這種故障的原因比較多，如果電池電壓低于2．7V，必須更換電池；如果NC或PLC硬件損壞，需要更換電路板；如果機床的24V電源低于21V，需要檢查電源電路和負載。
    但是我們碰到更多的故障原因并不是硬件故障，而是機床數(shù)據(jù)異常這類軟故障。其原因比較復雜，如電網干擾、電磁波干擾、電池失效、操作失誤等均有可能造成機床數(shù)據(jù)的丟失或混亂，以致系統(tǒng)無法啟動。
    象這類軟故障我們可以采用全清恢復法使系統(tǒng)恢復運行。3GG系統(tǒng)的全清步驟如下：
    （1） 機床數(shù)據(jù)、用戶程序、設定數(shù)據(jù)和背景存貯器的清除；
    （2） 3GG系統(tǒng)的初始化；
    （3） PLC清零；
    （4） 恢復被清除的全部數(shù)據(jù)、程序。一般需要設定波特率，調出128KB內存，然后，通過磁盤等媒體輸入數(shù)據(jù)、程序。
    （5） 試驗并檢查伺服系統(tǒng)的全部KV系數(shù)。
    （6） 完成這些步驟后，系統(tǒng)恢復正常。