數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用越來(lái)越廣泛,其加工柔性好,精度高,生產(chǎn)效率高,具有很多的優(yōu)點(diǎn)。但由于技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)、復(fù)雜,對(duì)維修人員的素質(zhì)要求很高,要求他們具有較深的專業(yè)知識(shí)和豐富的維修經(jīng)驗(yàn),在數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障才能及時(shí)排除。下面結(jié)合一些典型的實(shí)例,對(duì)數(shù)控機(jī)床的故障進(jìn)行系統(tǒng)分析,以供參考。
一、NC系統(tǒng)故障
1、硬件故障
有時(shí)由于NC系統(tǒng)出現(xiàn)硬件的損壞,使機(jī)床停機(jī)。對(duì)于這類故障的診斷,首先必須了解該數(shù)控系統(tǒng)的工作原理及各線路板的功能,然后根據(jù)故障現(xiàn)象進(jìn)行分析,在有條件的情況下利用交換法準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)。
例一、一臺(tái)采用德國(guó)西門子SINUMERIK SYSTEM3的數(shù)控機(jī)床,其PLC采用S5─130W/B,一次發(fā)生故障,通過(guò)NC系統(tǒng)PC功能輸入的R參數(shù),在加工中不起作用,不能更改加工程序中R參數(shù)的數(shù)值。通過(guò)對(duì)NC系統(tǒng)工作原理及故障現(xiàn)象的分析,我們認(rèn)為PLC的主板有問題,與另一臺(tái)機(jī)床的主板對(duì)換后,進(jìn)一步確定為PLC主板的問題。經(jīng)專業(yè)廠家維修,故障被排除。
例二、另一臺(tái)機(jī)床也是采用SINUMERIK SYSTEM 3數(shù)控系統(tǒng),其加工程序程序號(hào)輸入不進(jìn)去,自動(dòng)加工無(wú)法進(jìn)行。經(jīng)確認(rèn)為NC系統(tǒng)存儲(chǔ)器板出現(xiàn)問題,維修后,故障消除。
例三、一臺(tái)采用德國(guó)HEIDENHAIN公司TNC 155的數(shù)控車床,一次發(fā)生故障,工作時(shí)系統(tǒng)經(jīng)常死機(jī),停電時(shí)經(jīng)常丟失機(jī)床參數(shù)和程序。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)NC系統(tǒng)主板彎曲變形,經(jīng)校直固定后,系統(tǒng)恢復(fù)正常,再也沒有出現(xiàn)類似故障。
2、軟故障
數(shù)控機(jī)床有些故障是由于NC系統(tǒng)機(jī)床參數(shù)引起的,有時(shí)因設(shè)置不當(dāng),有時(shí)因意外使參數(shù)發(fā)生變化或混亂,這類故障只要調(diào)整好參數(shù),就會(huì)自然消失。還有些故障由于偶然原因使NC系統(tǒng)處于死循環(huán)狀態(tài),這類故障有時(shí)必須采取強(qiáng)行啟動(dòng)的方法恢復(fù)系統(tǒng)的使用。
例一、一臺(tái)采用日本發(fā)那科公司FANUC-OT系統(tǒng)的數(shù)控車床,每次開機(jī)都發(fā)生死機(jī)現(xiàn)象,任何正常操作都不起作用。后采取強(qiáng)制復(fù)位的方法,將系統(tǒng)內(nèi)存全部清除后,系統(tǒng)恢復(fù)正常,重新輸入機(jī)床參數(shù)后,機(jī)床正常使用。這個(gè)故障就是由于機(jī)床參數(shù)混亂造成的。
例二、一臺(tái)專用數(shù)控車床,NC系統(tǒng)采用西門子的SINUMERIK SYSTEM 3,在批量加工中NC系統(tǒng)顯示2號(hào)報(bào)警“LIMIT SWITCH”,這種故障是因?yàn)閅軸行程超出軟件設(shè)定的極限值,檢查程序數(shù)值并無(wú)變化,經(jīng)仔細(xì)觀察故障現(xiàn)象,當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí),CRT上顯示的Y軸坐標(biāo)確定達(dá)到軟件極限,仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn)是補(bǔ)償值輸入變大引起的,適當(dāng)調(diào)整軟件限位設(shè)置后,故障被排除。這個(gè)故障就是軟件限位設(shè)置不當(dāng)造成的。
例三、一臺(tái)采用西門子SINUMERIK 810的數(shù)控機(jī)床,一次出現(xiàn)問題,每次開機(jī)系統(tǒng)都進(jìn)入AUTOMATIC狀態(tài),不能進(jìn)行任何操作,系統(tǒng)出現(xiàn)死機(jī)狀態(tài)。經(jīng)強(qiáng)制啟動(dòng)后,系統(tǒng)恢復(fù)正常工作。這個(gè)故障就是因操作人員操作失誤或其它原因使NC系統(tǒng)處于死循環(huán)狀態(tài)。
3、其他故障
因其它原因引起的NC系統(tǒng)故障有時(shí)因供電電源出現(xiàn)問題或緩沖電池失效也會(huì)引起系統(tǒng)故障。
例一、一臺(tái)采用德國(guó)西門子SINUMERIK SYSTEM 3的數(shù)控機(jī)床,一次出現(xiàn)故障,NC系統(tǒng)加上電后,CRT不顯示,檢查發(fā)現(xiàn)NC系統(tǒng)上“COUPLING MODULE”板上左邊的發(fā)光二極管閃亮,指示故障。對(duì)PLC進(jìn)行熱啟動(dòng)后,系統(tǒng)正常工作。但過(guò)幾天后,這個(gè)故障又出現(xiàn)了,經(jīng)對(duì)發(fā)光二極管閃動(dòng)頻率的分析,確定為電池故障,更換電池后,故障消除。
例二、一臺(tái)采用西門子SINUMERIK 810的數(shù)控機(jī)床,有時(shí)在自動(dòng)加工過(guò)程中,系統(tǒng)突然掉電,測(cè)量其24V直流供電電源,發(fā)現(xiàn)只有22V左右,電網(wǎng)電壓向下波動(dòng)時(shí),引起這個(gè)電壓降低,導(dǎo)致 NC系統(tǒng)采取保護(hù)措施,自動(dòng)斷電。經(jīng)確認(rèn)為整流變壓器匝間短路,造成容量不夠。更換新的整流變壓器后,故障排除。
例三、另一臺(tái)也是采用西門子SINUMIK 810的數(shù)控機(jī)床,出現(xiàn)這樣的故障,當(dāng)系統(tǒng)加上電源后,系統(tǒng)開始自檢,當(dāng)自檢完畢進(jìn)入基本畫面時(shí),系統(tǒng)掉電。經(jīng)分析和檢查,發(fā)現(xiàn)X軸抱閘線圈對(duì)地短路。系統(tǒng)自檢后,伺服條件準(zhǔn)備好,抱閘通電釋放。抱閘線圈采用24V電源供電,由于線圈對(duì)地短路,致使24V電壓瞬間下降,NC系統(tǒng)采取保護(hù)措施自動(dòng)斷電。
二、伺服系統(tǒng)的故障
由于數(shù)控系統(tǒng)的控制核心是對(duì)機(jī)床的進(jìn)給部分進(jìn)行數(shù)字控制,而進(jìn)給是由伺服單元控制伺服電機(jī),帶動(dòng)滾珠絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn)的,由旋轉(zhuǎn)編碼器做位置反饋元件,形成半閉環(huán)的位置控制系統(tǒng)。所以伺服系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床上起的作用相當(dāng)重要。伺服系統(tǒng)的故障一般都是由伺服控制單元、伺服電機(jī)、測(cè)速電機(jī)、編碼器等出現(xiàn)問題引起的。下面介紹幾例:
例一、伺服電機(jī)損壞 一臺(tái)采用SINUMERIK 810/T的數(shù)控車床,一次刀塔出現(xiàn)故障,轉(zhuǎn)動(dòng)不到位,刀塔轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),出現(xiàn)6016號(hào)報(bào)警“SLIDE POWER PACK NO OPERATION”,根據(jù)工作原理和故障現(xiàn)象進(jìn)行分析,刀塔轉(zhuǎn)動(dòng)是由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的,電機(jī)一啟動(dòng),伺服單元就產(chǎn)生過(guò)載報(bào)警,切斷伺服電源,并反饋給NC 系統(tǒng),顯示6016報(bào)警。檢查機(jī)械部分,更換伺服單元都沒有解決問題。更換伺服電機(jī)后,故障被排除。
例二、一臺(tái)采用直流伺服系統(tǒng)的美國(guó)數(shù)控磨床,E軸運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生“E AXIS EXECESSFOLLOWING ERROR”報(bào)警,觀察故障發(fā)生過(guò)程,在啟動(dòng)E軸時(shí),E軸開始運(yùn)動(dòng),CRT上顯示的E軸數(shù)值變化,當(dāng)數(shù)值變到14時(shí),突然跳變到471,為此我們認(rèn)為反饋部分存在問題,更換位置反饋板,故障消除。
例三、另一臺(tái)數(shù)控磨床,E軸修整器失控,E軸能回參考點(diǎn),但自動(dòng)修整或半自動(dòng)時(shí),運(yùn)動(dòng)速度極快,直到撞到極限開關(guān)。觀察發(fā)生故障的過(guò)程,發(fā)現(xiàn)撞極限開關(guān)時(shí),其顯示的坐標(biāo)值遠(yuǎn)小于實(shí)際值,肯定是位置反饋的問題。但更換反饋板和編碼器都未能解決問題。后仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn),E軸修整器是由Z軸帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)的,一般回參考點(diǎn)時(shí),E軸都在Z軸的一側(cè),而修整時(shí),E軸修整器被Z軸帶到中間。為此我們做了這樣的試驗(yàn),將E軸修整器移到Z軸中間,然后回參考點(diǎn),這時(shí)回參點(diǎn)也出現(xiàn)失控現(xiàn)象;為此我們斷定可能由于E軸修整器經(jīng)常往復(fù)運(yùn)動(dòng),導(dǎo)致E軸反饋電纜折斷,而接觸不良。校線證實(shí)了我們的判斷,找到斷點(diǎn),焊接并采取防折措施,使機(jī)床恢復(fù)工作。
三、外部故障
由于現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)可變性越來(lái)越高,故障率越來(lái)越低,很少發(fā)生故障。大部分故障都是非系統(tǒng)故障,是由外部原因引起的。
1、數(shù)控設(shè)備故障發(fā)生頻率較高
現(xiàn)代的數(shù)控設(shè)備都是機(jī)電一體化的產(chǎn)品,結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,保護(hù)措施完善,自動(dòng)化程度非常高。有些故障并不是硬件損壞引起的,而是由于操作、調(diào)整、處理不當(dāng)引起的。這類故障在設(shè)備使用初期發(fā)生的頻率較高,這時(shí)操作人員和維護(hù)人員對(duì)設(shè)備都不特別熟悉。
例一、一臺(tái)數(shù)控車床,在剛投入使用的時(shí)候,旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)經(jīng)常出現(xiàn)不旋轉(zhuǎn)的問題,經(jīng)過(guò)對(duì)機(jī)床工作原理和加工過(guò)程進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)這個(gè)問題與分度裝置有關(guān),只有分度裝置在起始位置時(shí),工作臺(tái)才能旋轉(zhuǎn)。
例二、另一臺(tái)數(shù)控車床發(fā)生打刀事故,按急停按鈕后,換上新刀,但工作臺(tái)不旋轉(zhuǎn),通過(guò)PLC梯圖分析,發(fā)現(xiàn)其換刀過(guò)程不正確,計(jì)算機(jī)認(rèn)為換刀過(guò)程沒有結(jié)束,不能進(jìn)行其它操作,按正確程序重新?lián)Q刀后,機(jī)床恢復(fù)正常。
例三、有幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床,在剛投入使用的時(shí)候,有時(shí)出現(xiàn)意外情況,操作人員按急停按鈕后,將系統(tǒng)斷電重新啟動(dòng),這時(shí)機(jī)床不回參考點(diǎn),必須經(jīng)過(guò)一番調(diào)整,有時(shí)得手工將軸盤到非干涉區(qū)。后來(lái)吸取教訓(xùn),按急停按鈕后,將操作方式變?yōu)槭謩?dòng),松開急停按鈕,把機(jī)床恢復(fù)到正常位置,這時(shí)再操作或斷電,就不會(huì)出現(xiàn)問題。
2、由外部硬件損壞引起的故障
這類故障是數(shù)控機(jī)床常見故障,一般都是由于檢測(cè)開關(guān)、液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、電氣執(zhí)行元件、機(jī)械裝置等出現(xiàn)問題引起的。有些故障可產(chǎn)生報(bào)警,通過(guò)報(bào)答信息,可查找故障原因。
例一、一臺(tái)數(shù)控磨床,數(shù)控系統(tǒng)采用西門子SINUMERIK SYSTEM 3,出現(xiàn)故障報(bào)警F31“SPINDLE COOLANT CIRCUIT”,指示主軸冷卻系統(tǒng)有問題,而檢查冷卻系統(tǒng)并無(wú)問題,查閱PLC梯圖,這個(gè)故障是由流量檢測(cè)開關(guān)B9.6檢測(cè)出來(lái)的,檢查這個(gè)開關(guān),發(fā)現(xiàn)開關(guān)已損壞,更換新的開關(guān),故障消失。
例二、一臺(tái)采用西門子SINUMERIK 810的數(shù)控淬火機(jī)床,一次出現(xiàn)6014“FAULT LEVEL HARDENING LIQUID”機(jī)床不能工作。報(bào)警信息指示,淬火液面不夠,檢查液面已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出最低水平,檢測(cè)液位開關(guān),發(fā)現(xiàn)是液位開關(guān)出現(xiàn)問題,更換新的開關(guān),故障消除。
有些故障雖有報(bào)警信息,但并不能反映故障的根本原因。這時(shí)要根據(jù)報(bào)警信息、故障現(xiàn)象來(lái)分析。
例三、一臺(tái)數(shù)控磨床,E軸在回參考點(diǎn)時(shí),E軸旋轉(zhuǎn)但沒有找到參考點(diǎn),而一直運(yùn)動(dòng),直到壓到極限開關(guān),NC系統(tǒng)顯示報(bào)警“EAXIS AT MAX.TRAVEL”。根據(jù)故障現(xiàn)象分析,可能是零點(diǎn)開關(guān)有問題,經(jīng)確認(rèn)為無(wú)觸點(diǎn)零點(diǎn)開關(guān)損壞,更換新的開關(guān),故障消除。
例四、一臺(tái)專用的數(shù)控車床,在零件批量加工過(guò)程中發(fā)生故障,每次都發(fā)生在零件已加工完畢,Z軸后移還沒到位,這時(shí)出現(xiàn)故障,加工程序中斷,主軸停轉(zhuǎn),并顯示F97號(hào)報(bào)警“SPINDLESPEED NOT OK STATION 2”,指示主軸有問題,檢查主軸系統(tǒng)并無(wú)問題,其它問題也可導(dǎo)致主軸停轉(zhuǎn),于是我們用機(jī)外編程器監(jiān)視PLC梯圖的運(yùn)行狀態(tài),發(fā)現(xiàn)刀具液壓卡緊壓力檢測(cè)開關(guān) F21.1,在出現(xiàn)故障時(shí),瞬間斷開,它的斷開表示銑刀卡緊力不夠,為安全起見,PLC使主軸停轉(zhuǎn)。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)液壓壓力不穩(wěn),調(diào)整液壓系統(tǒng),使之穩(wěn)定,故障被排除。
還有些故障不產(chǎn)生故障報(bào)警,只是動(dòng)作不能完成,這時(shí)就要根據(jù)維修經(jīng)驗(yàn),機(jī)床的工作原理,PLC的運(yùn)行狀態(tài)來(lái)判斷故障。
例五、一臺(tái)數(shù)控機(jī)床一次出現(xiàn)故障,負(fù)載門關(guān)不上,自動(dòng)加工不能進(jìn)行,而且無(wú)故障顯示。這個(gè)負(fù)載門是由氣缸來(lái)完成開關(guān)的,關(guān)閉負(fù)載門是PLC輸出Q2.0控制電磁閥Y2.0來(lái)實(shí)現(xiàn)的。用NC系統(tǒng)的PC功能檢查PLCQ2.0的狀態(tài),其狀態(tài)為1,但電磁閥卻沒有得電。原來(lái)PLC輸出Q2.0通過(guò)中間繼電器控制電磁閥Y2.0,中間繼電器損壞引起這個(gè)故障,更換新的繼電器,故障被排除。
例六、一臺(tái)數(shù)控機(jī)床,工作臺(tái)不旋轉(zhuǎn),NC系統(tǒng)沒有顯示故障報(bào)警。根據(jù)工作臺(tái)的動(dòng)作原理,工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)第一步應(yīng)將工作臺(tái)氣動(dòng)浮起,利用機(jī)外編程器,跟蹤PLC梯圖的動(dòng)態(tài)變化,發(fā)現(xiàn)PLC這個(gè)信號(hào)并未發(fā)出,根據(jù)這個(gè)線索繼續(xù)查看,最后發(fā)現(xiàn)反映二、三工位分度頭起始位置檢測(cè)開關(guān)I9.7、I10.6動(dòng)作不同步,導(dǎo)致了工作臺(tái)不旋轉(zhuǎn)。進(jìn)一步確認(rèn)為三工位分度頭產(chǎn)生機(jī)械錯(cuò)位,調(diào)整機(jī)械裝置,使其與二工位同步,這樣使故障消除。
發(fā)現(xiàn)問題是解決問題的第一步,而且是最重要的一步。特別是對(duì)數(shù)控機(jī)床的外部故障,有時(shí)診斷過(guò)程比較復(fù)雜,一旦發(fā)現(xiàn)問題所在,解決起來(lái)比較輕松。對(duì)外部故障的診斷,我們總結(jié)出兩點(diǎn)經(jīng)驗(yàn),首先應(yīng)熟練掌握機(jī)床的工作原理和動(dòng)作順序。其次要熟練運(yùn)用廠方提供的PLC梯圖,利用NC系統(tǒng)的狀態(tài)顯示功能或用機(jī)外編程器監(jiān)測(cè)PLC的運(yùn)行狀態(tài),根據(jù)梯圖的鏈鎖關(guān)系,確定故障點(diǎn),只要做到以上兩點(diǎn),一般數(shù)控機(jī)床的外部故障,都會(huì)被及時(shí)排除。
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