數(shù)控機床故障診斷與維修某企業(yè)一臺配備FANUC0iMD系統(tǒng)的機床出現(xiàn)故障，故障現(xiàn)象為正常使用加工中心加工器件時，由于突然停電，造成系統(tǒng)突然斷電，電力恢復后，給加工中心按照規(guī)定順序上電，數(shù)控系統(tǒng)正常啟動，X軸無法正常運行，驅(qū)動X軸運行的伺服電機不轉(zhuǎn)，屏幕出現(xiàn)“SV0401：X軸伺服沒有準備好”報警。一、任務(wù)引入故障現(xiàn)象進給軸無動作報警狀態(tài)下機床無法動作，根據(jù)報警信息“SV0401：X軸伺服沒有準備好”，初步診斷結(jié)果：機床的X軸伺服進給系統(tǒng)出現(xiàn)故障。故障調(diào)查一、任務(wù)引入進給軸無動作報警狀態(tài)下機床無法動作，根據(jù)報警信息“SV0401：X軸伺服沒有準備好”，初步診斷結(jié)果：機床的X軸伺服進給系統(tǒng)出現(xiàn)故障。故障調(diào)查一、任務(wù)引入進給軸無動作1、技術(shù)手冊：參數(shù)手冊、維修手冊、操作手冊等；2、測量工具：萬用表，示波器等；3、拆裝工具：螺絲刀等；任務(wù)準備一、任務(wù)引入進給軸無動作二、任務(wù)分析4.2.1數(shù)控機床伺服驅(qū)動系統(tǒng)的組成4.2.2進給傳動機構(gòu)引起的故障分析4.2.3數(shù)控系統(tǒng)(CNC控制單元)引起的故障分析4.2.4伺服驅(qū)動器引起的故障分析4.2.5電動機故障引起的故障分析4.2.6反饋檢測環(huán)節(jié)引起的故障分析進給軸無動作4/21/2025數(shù)控機床的進給驅(qū)動系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)圖

進給驅(qū)動系統(tǒng)由數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動器、伺服電動機、進給傳動機構(gòu)和檢測反饋裝置等組成。CNC控制單元通過FSSB(FANUCSerialServoBus，F(xiàn)ANUC串行伺服總線)總線發(fā)出控制信號給伺服驅(qū)動器，驅(qū)動器對該指令信號進行運動控制解析、驅(qū)動信號功率放大等將驅(qū)動信號輸送至伺服電機。伺服電機在驅(qū)動信號驅(qū)動下勵磁產(chǎn)生磁場旋轉(zhuǎn)運動。加工時由于受到加工力等的干擾，會導致進給傳動機構(gòu)的輸出位移以及電機的轉(zhuǎn)速與給定值不同，通過反饋檢測環(huán)節(jié)測量電機的轉(zhuǎn)速或者X軸滑板的位移，反饋回伺服驅(qū)動器或者CNC控制單元，形成半閉環(huán)或者全閉環(huán)的反饋。進給軸無動作4/21/2025伺服驅(qū)動系統(tǒng)的組成αi驅(qū)動器βi驅(qū)動器滾珠絲杠螺母副測量直線位移的光柵測量角度的旋轉(zhuǎn)編碼器反饋檢測裝置電機伺服驅(qū)動器進給軸無動作4/21/2025進給傳動機構(gòu)聯(lián)軸器滑動導軌及滾動導軌滾珠絲杠螺母副數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)實物進給軸無動作4/21/2025數(shù)控系統(tǒng)進給軸無動作4/21/2025內(nèi)裝式CNC單元分離式CNC單元CNC控制單元的主板CNC控制單元的接口伺服驅(qū)動器進給軸無動作4/21/2025伺服驅(qū)動器進給軸無動作4/21/2025電動機進給軸無動作4/21/2025反饋檢測環(huán)節(jié)1.串行數(shù)據(jù)輸出光柵尺和編碼器2.正弦波模擬輸出光柵尺進給軸無動作故障排除四、任務(wù)實施1.機床顯示報警信號為“SV0401”，查詢該故障為驅(qū)動器未準備好的報警信號。伺服報警“SV0401”為驅(qū)動器未準備好的報警，當CNC位置控制系統(tǒng)正常，但驅(qū)動器輸出到CNC的驅(qū)動器準備好信號VRDY為0時，CNC將顯示該報警。進給軸無動作故障排除四、任務(wù)實施2.通過CNC診斷參數(shù)DGN0200檢查原因，DGN0200第6位此時狀態(tài)為1，說明此時對應位表示的位置出現(xiàn)故障，通過查詢DGN0200對應的位信息表，此時對應的故障是驅(qū)動器輸入電壓過低。這樣可以判斷出故障位置在伺服驅(qū)動器上。進給軸無動作故障排除四、任務(wù)實施3.檢查伺服驅(qū)動器的報警狀態(tài)指示燈以及其模塊狀態(tài)指示燈：（1）首先觀察模塊指示燈，此時模塊指示燈的電源(PIL)燈亮，因此，電源模塊正常工作。但是此時報警(ALM)燈也亮起，因此可以判斷，此時驅(qū)動器內(nèi)部的模塊出現(xiàn)了故障。（2）觀察模塊狀態(tài)指示燈，此時模塊狀態(tài)指示燈顯示為4，查詢其所對應原因為：輸入電壓過低或主回路斷相；輸入電壓瞬間中斷或斷路器斷開、急停輸入動作。結(jié)合故障發(fā)生前，系統(tǒng)發(fā)生突然斷電，可以判斷出如果由于電機繼續(xù)旋轉(zhuǎn)造成逆變器的直流母線電壓升高擊穿整流電路的二極管(晶閘管)，會造成電機驅(qū)動器的輸入主回路斷相。進給軸無動作故障排除四、任務(wù)實施4.確定故障位置：驅(qū)動器的整流環(huán)節(jié)（1）測試伺服驅(qū)動器中的晶閘管：首先利用下述方法判斷晶閘管是否發(fā)生損壞：用萬用表R*1檔，黑表筆接陽極A、紅表筆接陰極K。用黑表筆在保持和A極相接的情況下和G極接觸，這樣就給G極加上一觸發(fā)電壓。這時由萬用表可以看到阻值明顯變小，表明晶閘管可能由于觸發(fā)而處于導通狀態(tài)。接著，在保持黑表筆和A極相接、紅表筆和K極相接的情況下，斷開和G極的接觸，如果晶閘管仍保持低阻導通狀態(tài)，則說明晶閘管是好的，否則，一般是晶閘管已壞。通過測試，判斷出此時與電機A相相連的晶閘管發(fā)生損壞。（2）根據(jù)報警信息逐步分析，X軸伺服驅(qū)動系統(tǒng)的伺服驅(qū)動器中與A相相連的晶閘管發(fā)生損壞，確定故障位置。進給軸無動作4/21/2025一、給系統(tǒng)斷電，更換交流熔斷器的保險絲。分析：根據(jù)伺服驅(qū)動器的工作原理分析，由于故障是在加工中心正常工作時突然停電造成的，而在突然停電時，主軸電動機的電感能量必然要立即釋放，而能量釋放產(chǎn)生的反向電動勢太高，可能會造成能量回收回路損壞。根據(jù)原理圖可以判斷出如果交流熔斷器的保險絲損壞，勢必是由于晶閘管發(fā)生反向擊穿，進而導致電流過大燒毀熔斷器，因此判斷伺服驅(qū)動器中的晶閘管發(fā)生損壞。二、測試伺服驅(qū)動器中的晶閘管，并對損壞的晶閘管進行更換。具體操作：首先利用下述方法判斷晶閘管是否發(fā)生損壞：用萬用表R*1檔，黑表筆接陽極A、紅表筆接陰極K。用黑表筆在保持和A極相接的情況下和G極接觸，這樣就給G極加上一觸發(fā)電壓。這時由萬用表可以看到阻值明顯變小，表明晶閘管可能由于觸發(fā)而處于導通狀態(tài)。接著，在保持黑表筆和A極相接、紅表筆和K極相接的情況下，斷開和G極的接觸，如果晶閘管仍保持低阻導通狀態(tài)，則說明晶閘管是好的，否則，一般是晶閘管已壞。對損壞的晶閘管進行解焊，找到同樣的晶閘管型號，更換晶閘管，重新焊入相應的位置中。進給軸無動作國之重器-機床中國機床行業(yè)“大而不強”，迎來產(chǎn)業(yè)升級和結(jié)構(gòu)調(diào)整。2019年中國機床消費223億美元，生產(chǎn)194.2億美元，是世界第一機床生產(chǎn)和消費大國。國產(chǎn)品牌占據(jù)中低端市場，高端依賴進口，進口量占消費量的32.69%。尤其是高端機床，我國每年的進口數(shù)量均在1萬臺以上。機床特別是高端機床是決定我國工業(yè)是否能夠?qū)崿F(xiàn)真正知識產(chǎn)權(quán)和供能自主化的關(guān)鍵技術(shù)。國家下發(fā)眾多政策推動機床行業(yè)發(fā)展。2015年工信部出臺的《中國制造2025》規(guī)劃中明確提出“到2025年，高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造裝備國內(nèi)市場占有率超過80%。高檔數(shù)控機床與基礎(chǔ)制造備總體進入世界強國行列”。以哈爾濱工業(yè)大學、華中科技大學等科研機構(gòu)領(lǐng)銜的科研工作者們正在向這個目標奮進。4/21/2025大而不強的中國機床-揚帆起航4/21/2025天時通用設(shè)備行業(yè)景氣度提升，高端數(shù)控機床下游固定資產(chǎn)投資回升。由于機床設(shè)備屬于固定資產(chǎn)，其周期邏輯是“下游工業(yè)企業(yè)盈利改善—產(chǎn)能投資擴張—設(shè)備需求好轉(zhuǎn)”。宏觀上，制造業(yè)PMI和工業(yè)企業(yè)利潤總額等數(shù)據(jù)，自疫情之后，保持回暖走強趨勢。中觀上，機床、工業(yè)機器人等通用設(shè)備產(chǎn)量增速逐月加快，側(cè)面印證行業(yè)復蘇邏輯。下游汽車行業(yè)在新能源車輕量化、3C行業(yè)5G替換等需求下，固定資產(chǎn)投資額逐步回升。4/21/2025地利10年以上使用年限的機床占存量機床的30%，這部分存在潛在的更新需求。金屬切削機床數(shù)控化率為37.75%，金屬成形機床數(shù)控化率更低，整體數(shù)控化率在30%左右，而日本（超過90%）、德國（超過75%）、美國（超過80%）的數(shù)控化率遙遙領(lǐng)先中國。另外，整體的國產(chǎn)化率不足70%，中高端機床國產(chǎn)化率約為20%，高端機床國產(chǎn)化率不足10%。因此國產(chǎn)中高端數(shù)控機床擁有廣闊的提升空間。4/21/2025人和國家重視，眾多政策推動行業(yè)發(fā)展。中國從