CNC-Bearbeitungsmaschinen sind ein mechatronisches Produkt, das sowohl technologie- als auch wissensintensive Funktionen integriert. Mit fortschrittlicher Technologie, hoher Intelligenz und komplexen, auf integrierten Schaltkreisen basierenden Steuerungssystemen sind diese Maschinen während des Langzeitbetriebs anfällig für vielfältige und komplexe Fehler, was die Wartung zu einer Herausforderung macht. Fehlerdiagnose und -behebung sind daher unerlässlich, um eine optimale Leistung zu gewährleisten. In diesem Beitrag werden CNC-Fehler in solche mit und ohne Displayanzeige eingeteilt, typische Fälle aus der realen Produktion analysiert und effektive Methoden zur Fehlerbehebung vorgestellt.
Schlüsselwörter —CNC-Bearbeitungsmaschinen, Fehlerdiagnose, Servoantrieb, Encoder, Nachlauf, Spindelsteuerung, Wartung.
1. Einleitung
CNC-Bearbeitungsmaschinen kombinieren mechanische, elektrische, Steuerungs- und Computertechnologien. Aufgrund ihres hohen Integrationsgrades und ihrer Komplexität können Fehler durch mechanischen Verschleiß, elektrische Probleme oder Ausfälle des Steuerungssystems verursacht werden. Dieses Dokument basiert auf realen Wartungsfällen und konzentriert sich auf die Identifizierung, Analyse und Behebung von Anzeige- und Nichtanzeigefehlern in CNC-Systemen.
2. Funktionsprinzip der CNC-Bearbeitungsausrüstung
Eine CNC-Maschine besteht typischerweise aus den folgenden Subsystemen:
- Ein-/Ausgabegerät
- CNC-Einheit
- Servoantrieb
- Elektrisches Logiksteuergerät
- Positionserfassungseinheit
Während des Betriebs werden Bearbeitungsabmessungen und Prozessdaten nach Systemcodes und -formaten programmiert und über das I/O-Gerät an die CNC-Einheit übertragen. Die CNC-Einheit verarbeitet die Daten und gibt Befehle an die elektrische Logiksteuerung und die Servoantriebseinheit aus, die wiederum die Bewegung der Maschine steuern, um den Schneidprozess abzuschließen.
Die Positionserkennungseinheit überwacht die Bewegung beweglicher Teile und sendet Echtzeit-Feedback an die CNC-Einheit für eine präzise Steuerung im halbgeschlossenen Regelkreis.
3. Fehler mit Display-Anzeigen
3.1 Fehler am Servoantrieb
Phänomen:
Eine CNC-Drehmaschine (Modell CKA6136, FANUC OTC-System) zeigte Alarme an401 "SERVO X-ACHSE VRDY AUS"und403 "X-ACHSEN-CNV-KLEINSPANNUNGS-DC-LINK"beim Start. Es war kein Antrag möglich.
Analyse:
Alarm 401 zeigt an, dass kein Servobereitschaftssignal vorhanden ist, und Alarm 403 zeigt einen Abfall der Zwischenkreisspannung an. Die Inspektion ergab, dass der DC 24V-Eingang des Servoverstärkers aufgrund eines Kabelbruchs im Steckverbinder CXA19B fehlte, wodurch das Schütz KM1 nicht einrasten konnte.
Lösung:
Den gebrochenen Draht wieder verlötet. Nach dem Test wurden die Alarme gelöscht und der normale Betrieb wurde wieder aufgenommen.
3.2 Fehler des Encoders
Phänomen:
Ein Bearbeitungszentrum (Modell R560, MITSUBISHI 60S System) stoppte während des Betriebs plötzlich mit AlarmenZ70 0001YundS01 PR 0018Y.
Analyse:
Beide Alarme bezogen sich auf den Absolutpositionsgeber des Servomotors der Y-Achse. Kontrollen eliminierten andere Ursachen und bestätigten den Schaden am Encoder.
Lösung:
Der Encoder wurde ausgetauscht und die Absolutposition der Y-Achse neu kalibriert.
3.3 Fehler beim Nachlauf
Phänomen:
Eine CNC-Drehmaschine (Modell CKE6136, FANUC OTC) löste einen Alarm aus506 "X-ACHSE ÜBER VERFAHRWEG"während der Referenzpunktrückgabe.
Analyse:
Der Nullpunkt-Endschalter war mit Kühlmittel verunreinigt, was zu einer Oxidation führte, die den Signalschluss verzögerte. Die CNC konnte das Nullpunktsignal nicht erkennen, bevor sie die harte Grenze erreichte.
Lösung:
Gereinigte Oxidation von Schaltkontakten.
4. Störungen ohne Display-Anzeige
4.1 Fehler bei der Steuerung der Spindeldrehzahl
Phänomen:
Ein vertikales Bearbeitungszentrum (Modell XH716, Guangtai CNC) konnte die Spindeldrehzahl trotz unterschiedlicher S-Befehle nicht ändern. Die tatsächliche Drehzahl blieb bei etwa 400 U/min.
Analyse:
Oxidation an den Klemmenanschlüssen führte zu einem Spannungsabfall im VFD-Steuerkreis, wodurch die analoge Drehzahlsteuerspannung auf ~0,8 V festgelegt wurde.
Lösung:
Gereinigte und wieder angeschlossene oxidierte Anschlüsse.
4.2 Fehler bei der automatischen Programmausführung
Phänomen:
Eine CNC-Drehmaschine (Modell CAK6136, FANUC OTD) konnte keine automatischen Programme ausführen, ohne dass Alarme angezeigt wurden.
Analyse:
Vorschubbewegungsbefehle (G01, G02, G03) schlugen aufgrund fehlender Rückmeldung der Spindeldrehzahl fehl. Der Spindel-Encoder wurde als defekt befunden.
Lösung:
Spindel-Encoder ausgetauscht, wodurch der normale Betrieb wiederhergestellt wurde.
5. Fazit
Die Maximierung der Effizienz von CNC-Maschinen erfordert mehr als nur die Optimierung von Bearbeitungsprogrammen, sondern auch die Minimierung von Fehlerquoten und Reparaturzeiten. Eine effektive Wartung erfordert sowohl theoretisches Wissen als auch praktische Erfahrung.
Ein systematischer Ansatz zur Fehlerbehebung—beobachten, hinterfragen, analysieren, dann handeln– ist unerlässlich. Durch die Klassifizierung von Fehlern und das Verständnis ihrer Mechanismen, wie in diesen Fallstudien gezeigt, können Wartungstechniker die Reparatureffizienz erheblich verbessern und die Leistung der CNC-Anlagen auf höchstem Niveau aufrechterhalten.
📌Hinweis zum Layout:
- EinfügenAbbildung 1–3an den entsprechenden Stellen (Verkabelung des Servoantriebs, Anschluss des Encoders, Schaltplan der VFD-Steuerung).
- Verwenden Sie das Tabellenformat für die Zusammenfassung "Fehler-Ursache-Lösung" für eine schnelle Referenz.
- Stellen Sie eine konsistente Terminologie in Untertiteln und Beschriftungen sicher.
