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        上海數控機床故障分析與維修經(jīng)驗總結

        日期:2022-05-11   瀏覽量:1218

        上海數控機床故障分析與維修經(jīng)驗總結


        數控機床的應用越來(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)、復雜,對維修人員的素質(zhì)要求很高,要求他們具有較深的專(zhuān)業(yè)知識和豐富的維修經(jīng)驗,在數控機床出現故障才能及時(shí)排除。



        在數控機床的應用越來(lái)越廣泛。我公司有幾十臺數控設備,數控系統有多種類(lèi)型,幾年來(lái)這些設備出現一些故障,通過(guò)對這些故障的分析和處理,我們取得了一定的經(jīng)驗。下面結合一些典型的實(shí)例,對數控機床的故障進(jìn)行系統分析,以供參考。


        一、NC系統故障


        1.硬件故障


        有時(shí)由于NC系統出現硬件的損壞,使機床停機。對于這類(lèi)故障的診斷,首先必須了解該數控系統的工作原理及各線(xiàn)路板的功能,然后根據故障現象進(jìn)行分析,在有條件的情況下利用交換法準確定位故障點(diǎn)。


        例一、一臺采用德國西門(mén)子SINUMERIK SYSTEM3的數控機床,其PLC采用S5─130W/B,一次發(fā)生故障,通過(guò)NC系統PC功能輸入的R參數,在加工中不起作用,不能更改加工程序中R參數的數值。通過(guò)對NC系統工作原理及故障現象的分析,我們認為PLC的主板有問(wèn)題,與另一臺機床的主板對換后,進(jìn)一步確定為PLC主板的問(wèn)題。經(jīng)專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家維修,故障被排除。


        例二、另一臺機床也是采用SINUMERIK SYSTEM 3數控系統,其加工程序程序號輸入不進(jìn)去,自動(dòng)加工無(wú)法進(jìn)行。經(jīng)確認為NC系統存儲器板出現問(wèn)題,維修后,故障消除。


        例三、一臺采用德國HEIDENHAIN公司TNC 155的數控銑床,一次發(fā)生故障,工作時(shí)系統經(jīng)常死機,停電時(shí)經(jīng)常丟失機床參數和程序。經(jīng)檢查發(fā)現NC系統主板彎曲變形,經(jīng)校直固定后,系統恢復正常,再也沒(méi)有出現類(lèi)似故障。


        2.軟故障


        數控機床有些故障是由于NC系統機床參數引起的,有時(shí)因設置不當,有時(shí)因意外使參數發(fā)生變化或混亂,這類(lèi)故障只要調整好參數,就會(huì )自然消失。還有些故障由于偶然原因使NC系統處于死循環(huán)狀態(tài),這類(lèi)故障有時(shí)必須采取強行啟動(dòng)的方法恢復系統的使用。


        例一、一臺采用日本發(fā)那科公司FANUC-OT系統的數控車(chē)床,每次開(kāi)機都發(fā)生死機現象,任何正常操作都不起作用。后采取強制復位的方法,將系統內存全部清除后,系統恢復正常,重新輸入機床參數后,機床正常使用。這個(gè)故障就是由于機床參數混亂造成的。


        例二、一臺專(zhuān)用數控銑床,NC系統采用西門(mén)子的SINUMERIK SYSTEM 3,在批量加工中NC系統顯示2號報警“LIMIT SWITCH",這種故障是因為Y軸行程超出軟件設定的極限值,檢查程序數值并無(wú)變化,經(jīng)仔細觀(guān)察故障現象,當出現故障時(shí),CRT上顯示的Y軸坐標確定達到軟件極限,仔細研究發(fā)現是補償值輸入變大引起的,適當調整軟件限位設置后,故障被排除。這個(gè)故障就是軟件限位設置不當造成的。


        例三、一臺采用西門(mén)子SINUMERIK 810的數控機床,一次出現問(wèn)題,每次開(kāi)機系統都進(jìn)入AUTOMATIC狀態(tài),不能進(jìn)行任何操作,系統出現死機狀態(tài)。經(jīng)強制啟動(dòng)后,系統恢復正常工作。這個(gè)故障就是因操作人員操作失誤或其它原因使NC系統處于死循環(huán)狀態(tài)。


        3.因其它原因引起的NC系統故障有時(shí)因供電電源出現問(wèn)題或緩沖電池失效也會(huì )引起系統故障。


        例一、一臺采用德國西門(mén)子SINUMERIK SYSTEM 3的數控機床,一次出現故障,NC系統加上電后,CRT不顯示,檢查發(fā)現NC系統上“COUPLING MODULE"板上左邊的發(fā)光二極管閃亮,指示故障。對PLC進(jìn)行熱啟動(dòng)后,系統正常工作。但過(guò)幾天后,這個(gè)故障又出現了,經(jīng)對發(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、一臺采用西門(mén)子SINUMERIK 810的數控機床,有時(shí)在自動(dòng)加工過(guò)程中,系統突然掉電,測量其24V直流供電電源,發(fā)現只有22V左右,電網(wǎng)電壓向下波動(dòng)時(shí),引起這個(gè)電壓降低,導致 NC系統采取保護措施,自動(dòng)斷電。經(jīng)確認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、另一臺也是采用西門(mén)子SINUMIK 810的數控機床,出現這樣的故障,當系統加上電源后,系統開(kāi)始自檢,當自檢完畢進(jìn)入基本畫(huà)面時(shí),系統掉電。經(jīng)分析和檢查,發(fā)現X軸抱閘線(xiàn)圈對地短路。系統自檢后,伺服條件準備好,抱閘通電釋放。抱閘線(xiàn)圈采用24V電源供電,由于線(xiàn)圈對地短路,致使24V電壓瞬間下降,NC系統采取保護措施自動(dòng)斷電。


        二、伺服系統的故障


        由于數控系統的控制核心是對機床的進(jìn)給部分進(jìn)行數字控制,而進(jìn)給是由伺服單元控制伺服電機,帶動(dòng)滾珠絲杠來(lái)實(shí)現的,由旋轉編碼器做位置反饋元件,形成半閉環(huán)的位置控制系統。所以伺服系統在數控機床上起的作用相當重要。伺服系統的故障一般都是由伺服控制單元、伺服電機、測速電機、編碼器等出現問(wèn)題引起的。下面介紹幾例:


        例一、伺服電機損壞


        一臺采用SINUMERIK 810/T的數控車(chē)床,一次刀塔出現故障,轉動(dòng)不到位,刀塔轉動(dòng)時(shí),出現6016號報警“SLIDE POWER PACK NO OPERATION",根據工作原理和故障現象進(jìn)行分析,刀塔轉動(dòng)是由伺服電機驅動(dòng)的,電機一啟動(dòng),伺服單元就產(chǎn)生過(guò)載報警,切斷伺服電源,并反饋給NC 系統,顯示6016報警。檢查機械部分,更換伺服單元都沒(méi)有解決問(wèn)題。更換伺服電機后,故障被排除。


        例二、一臺采用直流伺服系統的美國數控磨床,E軸運動(dòng)時(shí)產(chǎn)生“E AXIS EXECESSFOLLOWING ERROR"報警,觀(guān)察故障發(fā)生過(guò)程,在啟動(dòng)E軸時(shí),E軸開(kāi)始運動(dòng),CRT上顯示的E軸數值變化,當數值變到14時(shí),突然跳變到471,為此我們認為反饋部分存在問(wèn)題,更換位置反饋板,故障消除。


        例三、另一臺數控磨床,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),運動(dòng)速度極快,直到撞到極限開(kāi)關(guān)。觀(guān)察發(fā)生故障的過(guò)程,發(fā)現撞極限開(kāi)關(guān)時(shí),其顯示的坐標值遠小于實(shí)際值,肯定是位置反饋的問(wèn)題。但更換反饋板和編碼器都未能解決問(wèn)題。后仔細研究發(fā)現,E軸修整器是由Z軸帶動(dòng)運動(dòng)的,一般回參考點(diǎn)時(shí),E軸都在Z軸的一側,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,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)也出現失控現象;為此我們斷定可能由于E軸修整器經(jīng)常往復運動(dòng),導致E軸反饋電纜折斷,而接觸不良。校線(xiàn)證實(shí)了我們的判斷,找到斷點(diǎn),焊接并采取防折措施,使機床恢復工作。


        三、外部故障


        由于現代的數控系統可變性越來(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故障,是由外部原因引起的。


        1.現代的數控設備都是機電一體化的產(chǎn)品,結構比較復雜,保護措施完善,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、調整、處理不當引起的。這類(lèi)故障在設備使用初期發(fā)生的頻率較高,這時(shí)操作人員和維護人員對設備都不特別熟悉。


        例一、一臺數控銑床,在剛投入使用的時(shí)候,旋轉工作臺經(jīng)常出現不旋轉的問(wèn)題,經(jīng)過(guò)對機床工作原理和加工過(guò)程進(jìn)行分析,發(fā)現這個(gè)問(wèn)題與分度裝置有關(guān),只有分度裝置在起始位置時(shí),工作臺才能旋轉。


        例二、另一臺數控銑床發(fā)生打刀事故,按急停按鈕后,換上新刀,但工作臺不旋轉,通過(guò)PLC梯圖分析,發(fā)現其換刀過(guò)程不正確,計算機認為換刀過(guò)程沒(méi)有結束,不能進(jìn)行其它操作,按正確程序重新?lián)Q刀后,機床恢復正常。


        例三、有幾臺數控機床,在剛投入使用的時(shí)候,有時(shí)出現意外情況,操作人員按急停按鈕后,將系統斷電重新啟動(dòng),這時(shí)機床不回參考點(diǎn),必須經(jīng)過(guò)一番調整,有時(shí)得手工將軸盤(pán)到非干涉區。后來(lái)吸取教訓,按急停按鈕后,將操作方式變?yōu)槭謩?dòng),松開(kāi)急停按鈕,把機床恢復到正常位置,這時(shí)再操作或斷電,就不會(huì )出現問(wèn)題。


        2.由外部硬件損壞引起的故障


        這類(lèi)故障是數控機床常見(jiàn)故障,一般都是由于檢測開(kāi)關(guān)、液壓系統、氣動(dòng)系統、電氣執行元件、機械裝置等出現問(wèn)題引起的。有些故障可產(chǎn)生報警,通過(guò)報答信息,可查找故障原因。


        例一、一臺數控磨床,數控系統采用西門(mén)子SINUMERIK SYSTEM 3,出現故障報警F31“SPINDLE COOLANT CIRCUIT",指示主軸冷卻系統有問(wèn)題,而檢查冷卻系統并無(wú)問(wèn)題,查閱PLC梯圖,這個(gè)故障是由流量檢測開(kāi)關(guān)B9.6檢測出來(lái)的,檢查這個(gè)開(kāi)關(guān),發(fā)現開(kāi)關(guān)已損壞,更換新的開(kāi)關(guān),故障消失。


        例二、一臺采用西門(mén)子SINUMERIK 810的數控淬火機床,一次出現6014“FAULT LEVEL HARDENING LIQUID"機床不能工作。報警信息指示,淬火液面不夠,檢查液面已遠遠超出最di水平,檢測液位開(kāi)關(guān),發(fā)現是液位開(kāi)關(guān)出現問(wèn)題,更換新的開(kāi)關(guān),故障消除。


        有些故障雖有報警信息,但并不能反映故障的根本原因。這時(shí)要根據報警信息、故障現象來(lái)分析。


        例三、一臺數控磨床,E軸在回參考點(diǎn)時(shí),E軸旋轉但沒(méi)有找到參考點(diǎn),而一直運動(dòng),直到壓到極限開(kāi)關(guān),NC系統顯示報警“EAXIS AT MAX.TRAVEL"。根據故障現象分析,可能是零點(diǎn)開(kāi)關(guān)有問(wèn)題,經(jīng)確認為無(wú)觸點(diǎn)零點(diǎn)開(kāi)關(guān)損壞,更換新的開(kāi)關(guān),故障消除。


        例四、一臺專(zhuān)用的數控銑床,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(méi)到位,這時(shí)出現故障,加工程序中斷,主軸停轉,并顯示F97號報警“SPINDLESPEED NOT OK STATION 2",指示主軸有問(wèn)題,檢查主軸系統并無(wú)問(wèn)題,其它問(wèn)題也可導致主軸停轉,于是我們用機外編程器監視PLC梯圖的運行狀態(tài),發(fā)現刀具液壓卡緊壓力檢測開(kāi)關(guān) F21.1,在出現故障時(shí),瞬間斷開(kāi),它的斷開(kāi)表示銑刀卡緊力不夠,為安全起見(jiàn),PLC使主軸停轉。經(jīng)檢查發(fā)現液壓壓力不穩,調整液壓系統,使之穩定,故障被排除。


        還有些故障不產(chǎn)生故障報警,只是動(dòng)作不能完成,這時(shí)就要根據維修經(jīng)驗,機床的工作原理,PLC的運行狀態(tài)來(lái)判斷故障。


        例五、一臺數控機床一次出現故障,負載門(mén)關(guān)不上,自動(dòng)加工不能進(jìn)行,而且*顯示。這個(gè)負載門(mén)是由氣缸來(lái)完成開(kāi)關(guān)的,關(guān)閉負載門(mén)是PLC輸出Q2.0控制電磁閥Y2.0來(lái)實(shí)現的。用NC系統的PC功能檢查PLC


        Q2.0的狀態(tài),其狀態(tài)為1,但電磁閥卻沒(méi)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、一臺數控機床,工作臺不旋轉,NC系統沒(méi)有顯示故障報警。根據工作臺的動(dòng)作原理,工作臺旋轉第一步應將工作臺氣動(dòng)浮起,利用機外編程器,跟蹤PLC梯圖的動(dòng)態(tài)變化,發(fā)現PLC這個(gè)信號并未發(fā)出,根據這個(gè)線(xiàn)索繼續查看,最后發(fā)現反映二、三工位分度頭起始位置檢測開(kāi)關(guān)I9.7、I10.6動(dòng)作不同步,導致了工作臺不旋轉。進(jìn)一步確認為三工位分度頭產(chǎn)生機械錯位,調整機械裝置,使其與二工位同步,這樣使故障消除。


        發(fā)現問(wèn)題是解決問(wèn)題的第一步,而且是最重要的一步。特別是對數控機床的外部故障,有時(shí)診斷過(guò)程比較復雜,一旦發(fā)現問(wèn)題所在,解決起來(lái)比較輕松。對外部故障的診斷,我們總結出兩點(diǎn)經(jīng)驗,首先應熟練掌握機床的工作原理和動(dòng)作順序。其次要熟練運用廠(chǎng)方提供的PLC梯圖,利用NC系統的狀態(tài)顯示功能或用機外編程器監測PLC的運行狀態(tài),根據梯圖的鏈鎖關(guān)系,確定故障點(diǎn),只要做到以上兩點(diǎn),一般數控機床的外部故障,都會(huì )被及時(shí)排除。


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