数控机床抗干扰维修实例

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摘  要：干扰造成机床数控系统频繁发生故障，须采取有效措施来解决，本文通过具体实例，从几个方面介绍了干扰的形成及排除方法。
/ q& w; u6 _: {  关键词：数控系统；干扰；接地；屏蔽
1 C; E1 }! g" _% @1 \一、正确连接地线
0 Z2 \' z$ M* W! m: x- f- Z: S      数控机床对接地的要求较高，车间及厂房的进线必须符合数控机床要求的接地网络。采用一点接地法，导线线径必须足够大。不可就近接地，造成多点接地环流。
      数控机床电控系统需要屏蔽的场合，必须采用屏蔽线。屏蔽接地必须按系统要求连接，否则不利于处理故障。笔者通过几例予以说明。
& s" J8 g/ ^% p! o      1．某配套Siemens 810M的立式加工中心，经常出现报警“3PLC停止”使系统无法正常启动。关机后重新开机，可以恢复正常工作，有时需要开关机多次。
) U3 G, H/ t9 p8 d$ B       810M系统发生“PLC停止”报警的原因是机床PLC没有准备好，使得PLC的工作循环中断。由于故障出现无规律，机床只要正常启动后即可以正常工作，初步判断故障原因应主要来自系统外部的电磁干扰或电源干扰。
4 m" O7 L6 `4 K  L: E; j7 |8 _, H; Q      在检查时发现系统的主接地线是通过DC24V电源的零线接入电柜内的接地铜排的，形成了接地环流，影响了系统的正常工作。纠正接地线后机床恢复正常。
      2．某配套FANUC OTA2系统的数控车床，当主轴在3 000r/min以上旋转时，机床出现异常振动。
1 N0 Q4 V, p* N+ i( @1 w         数控机床的振动与机械系统有关，其原因比较复杂。故障发生前主轴一直工作正常，并可在高速下旋转，因此排除机械共振的原因。将主轴电动机与机床主轴的连接脱开，从控制面板上观察主轴转速及转矩显示，发现其值有较大的变化，初步判定故障在主轴驱动系统。进一步检查发现主轴驱动器的接地线连接不良，重新连接接地线后机床恢复正常。
       3．某配套￥ASKAWA J50M的二手加工中心，换刀时出现主轴定位不准。
% H2 A! U* p0 D1 L/ E( B          检查机床定位动作，主轴转速小于l 0r/min时，定位正确，转速大于l 0r/min，且不同速度时其定位点均不一致。
          通过系统的信号诊断参数，检查主轴编码器信号输入，发现机床的主轴零位脉冲输入信号有多个，从而引起了定位点的混乱；检查CNC与主轴编码器的连接，发现主轴编码器的连接电缆未按规定要求使用双绞屏蔽线，线路干扰引起主轴零位脉冲的混乱。重新使用双绞屏蔽线连接后，故障消除。
       4．一台XB408加工中心在加工主轴箱体过程中，B轴（工作台）回转落位时出现超差报警，使电控系统掉电关机。
          分析故障原因是B轴参考点开关或脉冲编码器联轴节松动，致使工作台回转后上、下鼠牙盘无法对正，落位时超过机床参数界定的偏差值而报警。经检查发现参考开关及撞块均正常、脉冲编码器联接可靠。检查机床参数原设定值没变化，千分表配检测仪器测量工作台，与要求回转的角度比较有2°～3°的偏差。重新修改B轴单脉冲偏值参数的设定值，调整B轴回参考点的准确位置，反复几次，定位均很准确，但继续加工工件过程中又出现了同样的报警现象。
7 ?. ^1 E: n) h1 b! u        在CRT上观察B轴伺服调整坐标值，发现回转B轴时一切正常，但移动Z轴，则B轴工作台尽管被锁紧不动，可CRT上的伺服调整坐标值却随之累加。而这些累加的数值，则在工作台再次抬起回转时，却被优先执行了。这就是加工工件时工作台反复回转出现超差报警的原因所在。
1 ]* Q8 `$ y; F$ m% A0 ]( U4 D        进一步用示滤器观察B轴脉冲编码器的脉冲波形，开动Z轴时发现有杂波，证实Z轴对B轴确实形成了干扰。再进一步检查编码器发现它的屏蔽线焊点断开。将其重新焊接后，故障排除。
! h8 j0 r, l3 L) W         5．某配套FAGOR 8030的立式加工中心，在回参考点时出现参考点位置不稳定，参考点定位精度差的故障。
         根据经验，导致脉冲编码器同步出错的主要原因是编码器零位脉冲不良或回参考点速度太低。首先是编码器的供电电压必须在+5V±0.2V的范围内，当小于4.75V时，将会引起“零脉冲”的输出干扰。其次，编码器反馈的屏蔽线必须可靠连接，并尽可能使位置反馈电缆远离干扰源与动力线路。此外，编码器本身的“零脉冲”输出必须正确，满足系统对零位脉冲的要求。
         经检查该机床在手动方式下工作正常，参考点减速速度及位置环增益设置正确，测量编码器+5V电压正常，回参考点的动作过程正确。初步判定故障是由于编码器零位脉冲受到干扰而引起的。检查发现，该轴编码器连接电缆的屏蔽线脱落，重新连接后，参考点定位恢复稳定，定位精度达到机床要求。
二、抑制或减小供电线路上的干扰
; e. j  L: T  A0 j      在某些电力不足或频率不稳的场合，电压的冲击、欠压、频率和相位漂移、波形的失真、共模噪声及常模噪声等，将影响系统的正常工作，具体防范措施有以下几点：(1)对于电网电压波动较大的地区，应在输人电源上加装电子稳压器；(2)线路的容量必须满足机床对电源容量的要求；(3)避免数控机床和电火花设备频繁启动，禁止大功率设备共用同一干线；(4)安装数控机床时应尽可能远离中频炉、高频感应炉等变频设备。
7 u( f7 t. J9 a+ H$ t      1．一台配套FAGOR 8025MG型号为XK50381的数控机床，机床频繁出现进给轴报警，但停机断电半小时后开机又正常。
, b0 S+ g9 c  ]+ S4 M+ I  U% B       根据故障现象，判断电气接触有问题查供电及控制线路，CNC到PLC、X轴伺服单元电缆接触良好，X轴伺服到X轴电动机电缆正常；测电动机亦无断路、短路及发热现象，故确认电气无异常。再查机械传动，用手拧X轴丝杠轻松、灵活，则判断机械没问题。当测量一控制变压器进线为380V电压时发现只有290V，且不稳定。跟踪查到电柜总空气开关，测开关进线电压正常，开关出线有两线线压偏低且波动较大，机床各轴停下时，电压又上升至380V左右。停电后拆下总空气开关，发现有一触点烧蚀。机床不加工时，电流小，空气开关不良触点压降小，看上去供电正常；机床切削加工时，总电流大，不良触点压降相应增大，造成伺服单元电源不正常而报警停机。
3 s  j; R/ |; A# s      2．某配套SIEMENS 3M的立式加工中心，工作中经常无规律地出现“死机”，系统无法正常启动。
       此故障随机性大，属于“软故障”。鉴于机床在正常工作期间，所有的动作及加工精度都满足要求。因此，可以初步判断数控系统没有问题，故障原因主要来自系统外部的电磁干扰或电源干扰。
       维修时首先对数控系统、机床和车间的接地系统进行检查，纠正了部分接地不良点。对系统的电缆屏蔽连接、电缆的布线进行了整理、归类；对系统各模块的安装、连接进行了重新检查与固定等基础性的处理。经过以上处理后，机床经多次试验，可以正常启动。但故障未彻底解决，故障现象仍然存在。
  Z$ p) o. _! k7 d3 V/ u        根据分析，确定引起机床故障的原因在直流电源部分。对照机床电气原理图检查，系统的直流24V输入使用的是普通的二极管桥式整流，其供电方式抗电网干扰能力弱，难以满足系统要求。最后，采用了标准的稳压电源取代了系统原电路，运行2年多无此类故障发生。
        值得注意的是，该机床系统的DC24V电源滤波电容器（10 000μF/63V）不良，造成输出波形中的交流脉动成份较大也会造成上述故障。

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电动机启动的时候干扰大