第六讲 常见维修故障分析

1．机床运行方式和通道的选择:

由于NCK的功能不断加强,一个NCK可以完成原来多个系统才能完成的工作,因而可以有多个通道,一个通道相当与一个独立的NC,840D最多可以有十个通道,每个通道都有自己的零点徧置,刀具补偿和R参数等,但程序区是共用的,每个通道有自己的工作方式,如果几个通道的工作方式一直相同的话,这就构成了一个方式组.在840D上,方式是用方式开关来选择,通道是用键W1…n来选择.

2．刀具和零点偏置

由于不同的刀具有不同的几何形状和几何尺寸,而编程是以工件尺寸为准,因而需要刀具补偿,每把刀有一个与自己的几何形状对应的刀具类型,比如钻头,铣刀.每把刀可有多个刀补尺寸,以D号来标记

与刀具一样,加工不同的工件需要不同的零点,因而就有零点偏置,在840D中用G54到G57来选取,如果需要的话,零点偏置个数还可以用机床参数来扩充.

3．840D系统的维护

·液晶显示器的维护

液晶显示器的使用寿命是30000个小时.而背光管的使用寿命是时10000－ 20000个小时.

更换背光管的方法：a.打开防护罩 b.松开显示器的安装螺丝，断开背光管的电源和显示器的信号电缆，卸下显示器 c.更换背光管 d.按上述相反的步骤安装

·电池的更换方法

840系统共有两处电池，一个在MMC上面，主要保存CMOS的信息 , 它的使用寿命至少是十年，所以一般不需要更换. 另外一块电池在NCU BOX里面，和风扇在一起，它的使用寿命一般在三年左右，用来保存NCK里面的程序和数据，由于有充电电容的保护，可以在NCK完全断电后更换电池，但时间不能超过15分钟

这两块电池的型号一样. 型号为 : 6FC5247-0AA18-0AA0

(注意：在更换电池前最好作一下NCK和PLC的数据备份,西门子840C的电池在CSB板上，必须在系统通电的情况下更换!)

4．840D系统数据的备份

840D系统的数据很多，包括NCK的数据，PLC的数据和MMC的数据，其中NCK和PLC的数据是靠电池来保持的，它的丢失直接影响到NC的正常运行，而MMC的数据是存放在MMC的硬盘(MMC103)或者是Flash EPROM里(MMC100.2)，它的丢失在一般情况下仅能影响NC数据的显示和输入。

系统数据备份的方法有以下三种

（1）备份到MMC的硬盘上(仅对MMC103适应),建议最好是MMC，NCK和PLC的数据分开备份，文件名最好用系统默认的文件名加上日期。

（2）备份到软盘上或者是通过RS232口备份到外部的计算机上。

（3） 备份到NCK上面的PCMCIA卡上，该卡是一个装NC系统程序的8M的Flash EPROM卡。它大约有5M左右的空间可用来储存系统备份数据。该功能只有在MMC软件版本5。0以上才能使用。这种数据的备份方法特别适合没有硬盘的MMC100.2。

5．MMC103的文件结构

·MMC103的硬件实际上是一个带MPI(OPI)接口的PC机。软件是运行在WINDOWS操作系统上的一个人机接口软件。由于MMC软件的版本不一样，其运行的操作系统也不一样，有早期的WIN32，中期的WIN95和现在的WINNT，以运行在WIN95环境下的MMC Ver5.3为例说明MMC的文件结构。

·MMC103的硬盘共分两个分区，C:盘和D:盘，其中D盘主要用来存放硬盘的和分区的一些备份文件，其中就包括系统带来的MMC几种版本的系统备份，还用来安装软件时作临时存放区用。C盘则主要存放WINDOWS系统的运行文件，MMC的系统文件，机床厂家开发的附加软件以及用户的一些程序和数据。

·C盘下目录结构:

C盘下主要有以下几个目录

MMC2：主要用来存放西门子的系统文件，西门子的一些标准配置文件 也存在这个目录里，该目录下的文件最好不要修改。Windows 存放Windows系统文件和运行在Windows环境下的其他文件

Add_on：西门子的附加产品，比如远程诊断等。OEM用来存放机床厂家自己开发的

产品。

USER：存放用户自己的配置文件，所有与标准配置不一样的文件都存放在这个目录里，比如报警服务的设置。

DH ： 用来存放与NCK相关的数据，其文件结构与NCK的文件结构一样，有工件子目录，工件主程序子目录，子程序子目录，标准固定循环子目录，用户固定循环子目录等。用户的报警文本一般存在该目录下面的MB子目录里面。

以上是MMC103的文件结构，一般来讲，用户自己的文件都存放在后面这四个目录里面，因此MMC的数据备份主要就是这四个目录文件的备份。

注意：MMC的早期版本，用户自己的配置文件和系统的配置文件都存放在系统文件的目录里。

·MMC103报警服务器的配置

MMC103的配置大部分是以.INI为后缀的文件来实现的，比如刀库的显示内容，各种操作方式下操作所需的口令等级，还有报警服务器的设置，下面以报警服务器的设来置说明配置文件的修改。

MMC负责报警文本的显示，报警文本存放在MMC2和DH下面的MB子目录里面，文件名的格式为Alxx_xx.com,其中前两个XX表示报警文本的内容，后面两个XX表示报警文本的语言。比如ALP_UK.COM表示是PLC的报警文本，语言为英语。而有关报警显示的设置都存放在MBDDE.INI文件里。

注意：用户目录下面的配置文件的内容覆盖MMC2目录下的配置文件。 WINDOWS系统下所有的配置文件的总和不能超过60KB。     

6．611系列驱动和电机的工作原理

·611系列驱动是交流调速装置，它通过控制供给交流电机的电源的频率来达到调速的目的。其主要部分是由一个把交流变成直流的整流器和一个把直流变成频率可变的交流的逆变器组成。由于接口信号的不同，

伺服电机的特点

由于数控机床对运动控制的要求很高,需要有良好的动态特性,大的调速范围和精确的位置控制精度,因而它需要特殊的伺服电机,西门子的驱动系统一般采用同步伺服电机 ，主轴是精密的异步电机,其原理和一般的鼠笼电机的原理相同,同步伺服电机与异步电机最大的不同就是转子的结构不一样.同步电机的转子上有交错分布的磁极,因而需要有相应的检测转子位置的检测元件,更换这些检测元件的时候也需要重新调整,下面就是西门子常用的三种电机的区别:

·1FT5和1FT6/1FK6电机的区别

这两种电机的原理基本相同,但结构和检测装置不一样,1FT5电机用在交流伺服系统上,而1FT6电机则用在数字伺服系统上。

定子绕组结构不一样,1FT6电机的定子绕组结构使得电机的电流更接近于正余弦波形

1FT5电机是用测速发电机来检测速度,用均分在电机圆周上的霍尔元件来检测转子的相对位置,而1FT6电机则是用一个位置编码器来检测电机速度,其电机编码器除了常规的A,B和R相的正余弦信号外,还有两个C相和D相的正余弦信号来检测电机转子的位置.

1FK6 1FT6电机的原理一样,只是在机械结构上有点区别,1FK6较1FT6经济.

注:在更换电机的编码器时要注意编码器的零点位置,更换编码器时要保证更换 前后电机转子不动时编码器转盘上的一个标志和外壳上的标志的相对位置不变,如果这个相对位置有变化只能通过示波器来调整. 编码器的位置不对会影响电机的运行,比如运行不平稳,电流过大等,甚至会影响电机的使用寿命.

7．伺服电机和主轴电机的区别

转子结构不一样,主轴电机的转子与鼠笼电机的转子一样,由于没有磁极,因而不需要相应的检测转子位置的信号,1PH7主轴电机的编码器型号为ERN1381,1FT6/1FK6电机的编码器型号为ERN1387,其主要区别就是ERN1381没有附加的C相和D相信号,故更换编码器不需要重新调整,ERN1387可以用在1PH电机上,但反过来ERN1381不能用在进给电机上.

主轴电机一般功率很大,因而电机的结构对散热要求更高.

工作范围不一样,伺服电机工作在最低转速和额定转速之间的恒转矩区,而主轴电机工作在额定转速和最高转速之间的恒功率区,由于要达到很大的调速范围,主轴电机的额定转速一般都很低

8．常用维修技巧

·ERN1387编码器更换方法

1. 卸开电机后盖, 编码器的后盖

2. 松开编码器安装螺丝

3. 旋转电机转子轴, 使编码器转子上的标志和编码器壳上的标志重合

4. 卸下编码器, 注意在装卸的时候尽量使用特制螺丝顶出来, 免得损坏编码器

5. 旋转新的编码器, 使编码器的两个标志重合

6. 按以上相反的顺序安装编码器

注意:在安装编码器的过程中,要保证电机的转子不同,否则会失去转子的相对位置,如果失去了相对位置 , 老电机则需要用示波器来调整编码器的安装位置, 新电机则可以依据电机转子轴上的标志来判断调整编码器的安装位置时,即可以机械调整,也可以调整驱动参数MD1016来设置一个偏置值,但该方法仅能用在840D上 , 通过这个方法调整的电机换到别的机床上使用可能会因为驱动参数的不同而不能正常使用.

·零点调整

调整步骤如下：startup--→machine data--→Axis MD--→进行参数调整：将34100（轴在参考电坐标值）修正，如果换完后，现在和原来相差10mm，则将参数34100调至10。

也可以对34090（参考点偏移）进行修改：现在的零点与原来的零点相差多少，则输入多少。

·功率模块的简易检测方法:

由于功率模块主要部件是大功率管, 用以下方法可以大致检测功率管的好坏：

万用表打到电阻档,用万用表的正表笔接到功率模块的直流电压输入端子P600上 , 地接到功率管的三相电源输出U2,V2,W2上,此时电阻应为无穷大 , 交换万用表的两个表笔,电阻应很少. 把万用表的一个表笔接到M600上,重复以上过程, 结果应该和上面的正好相反.

·电机温度报警的处理

电机里面装有热敏电阻,其信号通过信号电缆反馈到驱动控制板里面,当温度达到报警值时,系统产生相应的报警 , 这时可以检测反馈端相应的电阻值,如果需要屏蔽该报警时,对611D可以通过在驱动参数MD1608(对611A的控制板是参数MD64)设定一个小于100的值,即可屏蔽该报警,该方法仅能使用于诊断.

·611A主轴控制单元编码器报警的屏蔽

驱动控制板能对连接的编码器进行监控,如果有异常,则产生相应的报警,611A的主轴控制板可以通过对参数MD P- 90的位2置1屏蔽该报警.

·611D驱动的V/F控制

有时为了诊断用,需要对驱动进行开环的频率控制, 该方法仅能用于诊断用,且转速不能设得太高.设驱动参数MD1014为1即为开环的频率控制

·驱动的优化

数控的驱动由电流环,速度环和位置环组成的,其优化一般由里及外层层优化,但由于电流环的参数在电机和功率模块的型号确定后用厂家的默认参数即可, 一般不需要优化,故优化时先优化速度环,再优化位置环即可.

速度环的优化,一般涉及到速度环增益和速度环时间常数, 速度环时间常数越大和增益越低,速度环越稳定 ,但精度和动态特性越差,一般来说,速度环时间常数设在10ms左右, 而速度环增益调整在使速度环的阶约响应有20-40的超调.

位置环的优化涉及到位置环增益和加速度, 调整时先可以减少加速度值,再增加位置环增益值,保证系统稳定, 然后在适当增加加速度值,使之适应机床的机械特性,注意同一组的插补轴的位置环增益要一致,否则会影响加工精度.

·轴的屏蔽处理

有时需要对单个轴进行屏蔽,具体步骤如下:

（1）    在相应的轴参数里,设MD13030和MD13024为0

（2）    在驱动配置菜单里,找到相应的模块,设为"no active"即可，这时,该轴就为虚拟轴,其相应的模块和电机就可以去掉了,如果要恢复,把上面的参数该回原来的值即可.

轴的卸载处理：有时因机床需要对机床的轴要卸掉或装载,比如旋转分度头,这时候要插拔编码器和电机电源插座,然又不希望操作者改以上参数,这时候可以把该轴临时设为PARKING轴,具体方法是同时复位该轴的DB3X.DBX1.5和1.6既可.

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