摘要:本文結(jié)合工作實(shí)例,介紹了一些診斷及維修數(shù)控機(jī)床電氣故障的常用方法。實(shí)踐證明只有在維修過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn),才能快速排除故障。
關(guān)鍵詞:數(shù)控機(jī)床;電氣故障;方法;排除
隨著數(shù)字技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益發(fā)展和提高,以數(shù)控機(jī)床為代表的數(shù)控設(shè)備應(yīng)用越來越廣泛,并顯示出巨大的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。目前,它已成為機(jī)械制造行業(yè)的主要力量。現(xiàn)在,數(shù)控機(jī)床的管理、故障診斷、檢測、維護(hù)與修理已經(jīng)形成了一門專門的科學(xué),并且已普遍引起了很多工業(yè)企業(yè)的重視。但由于數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化高技術(shù)產(chǎn)品,它的維護(hù)內(nèi)容比傳統(tǒng)機(jī)床要多,它從內(nèi)容上涉及機(jī)械、電氣、液壓、氣動、光學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)等許多專業(yè);尤其在故障診斷、狀態(tài)檢測等方面涉及數(shù)字測試技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。同時(shí),數(shù)控機(jī)床所產(chǎn)生的故障涉及的因素較多,要從方方面面去考慮進(jìn)行故障處理,情況比較復(fù)雜,因而給維修工作帶來一定的難度。而數(shù)控機(jī)床是一種價(jià)格昂貴的精密設(shè)備,一般都是企業(yè)中關(guān)鍵產(chǎn)品、關(guān)鍵工序的關(guān)鍵設(shè)備,一旦故障停機(jī),其影響和損失往往很大。所以,為了充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的效益,數(shù)控機(jī)床故障的檢查、分析、診斷和排除尤為重要。數(shù)控機(jī)床日常出現(xiàn)的故障多為電氣故障,下面介紹電氣故障判別和維修的一般方法。
一、初始化復(fù)位法
一般情況下,由于瞬時(shí)故障引起的系統(tǒng)報(bào)警,可用硬件復(fù)位或開關(guān)系統(tǒng)電源依此來清除故障。若系統(tǒng)工作存儲區(qū)由于掉電、拔插線路或電池欠壓造成混亂,則必須對系統(tǒng)進(jìn)行初始化清除。清除前,應(yīng)注意做好數(shù)據(jù)拷貝記錄。如配備FANUC-0TD系統(tǒng)的數(shù)控車床,在強(qiáng)電線路維修完成、更換電池后,開機(jī)顯示器顯示亂碼。估計(jì)維修時(shí)電池已失效,系統(tǒng)數(shù)據(jù)失效,對系統(tǒng)進(jìn)行初始化處理后恢復(fù)正常。
二、實(shí)用診斷法
利用人的感官對機(jī)床進(jìn)行問、看、聽、觸、嗅等的診斷。注意發(fā)生故障時(shí)的現(xiàn)象并判斷故障的可能部位。如有故障時(shí)是否有響聲、火花、亮光發(fā)生,它們來自何方,何處出現(xiàn)焦糊味,何處發(fā)熱異常,然后進(jìn)一步觀察可能發(fā)生故障的每塊印制線路板的表面狀況,例如,是否有燒焦、煙熏黑處或元器件斷裂處,以進(jìn)一步縮小檢查范圍。在現(xiàn)場維修中應(yīng)首先對工作在惡劣環(huán)境下的元器件和易損件進(jìn)行檢測,并逐步縮小檢查范圍,找到故障點(diǎn)進(jìn)行故障排除。例如,一臺FANUC-7CM系統(tǒng)臥式加工中心Z軸在運(yùn)行中偶爾出現(xiàn)報(bào)警,經(jīng)仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)Z軸運(yùn)動實(shí)際位置與指令值不一致。直觀發(fā)現(xiàn)Z軸編碼器外殼被撞變形,換上一個(gè)新編碼器后,故障排除。這是一種最基本、最簡單的方法,但卻要求維修人員要有一定的經(jīng)驗(yàn)。
三、充分利用數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能
現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)都設(shè)計(jì)有完美的自診斷程序,實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的軟、硬件性能,一旦發(fā)現(xiàn)故障則會立即將故障以報(bào)警方式顯示在CRT上或點(diǎn)亮各種報(bào)警指示燈,或者還有簡要文字說明在屏幕上顯示出來,結(jié)合系統(tǒng)配備的診斷手冊不僅可以找到故障發(fā)生的原因、部位,而且還有排除的方法提示。
例如,一臺FANUC-0T系統(tǒng)數(shù)控車床,開機(jī)后CRT無畫面,電源模塊報(bào)警指示燈亮。檢查發(fā)現(xiàn)CRT和I/O接口公用的24V DC電源正端與直流地之間的電阻值僅有1~2Ω,而正常值應(yīng)為155 Ω,順線查出插頭有短路現(xiàn)象。排除后,機(jī)床恢復(fù)正常。又如,配置SIEMENS 802D系統(tǒng)的數(shù)控銑床,開機(jī)時(shí)出現(xiàn)報(bào)警“ALM380500”,驅(qū)動器顯示報(bào)警號ALM504。報(bào)警含義為編碼器電壓太低,編碼器反饋監(jiān)控失效。檢查發(fā)現(xiàn)是由于伺服電動機(jī)加入電樞電壓的瞬間干擾引起的。重新連接伺服驅(qū)動的電動機(jī)編碼線,進(jìn)行正確的接地連接后,機(jī)床恢復(fù)正常。
四、備件置換法
當(dāng)故障分析結(jié)果集中于某一塊印刷電路板上時(shí),由于電路集成度的不斷擴(kuò)大而要把故障落實(shí)在某一區(qū)域或某一元件上是十分困難的。為了縮短停機(jī)時(shí)間,在有相同備件的條件下可以先將備件換上,然后再去檢查修復(fù)故障板。備件板的更換要注意以下問題:
(1)更換任何備件都必須在斷電情況下進(jìn)行。
(2)許多印刷電路板上都有一些開關(guān)或短路棒的設(shè)定以匹配實(shí)際需要,因此在更換備件板上一定要記錄下原有的開關(guān)位置和設(shè)定狀態(tài),并將新板作好同樣的設(shè)定,否則會產(chǎn)生報(bào)警而不能工作。
(3)某些印刷電路板還需在更換后進(jìn)行某些特定操作,以完成其中軟件與參數(shù)的建立。這一點(diǎn)需要仔細(xì)閱讀相應(yīng)電路板的使用說明。
(4)有些印刷電路板是不能輕易拔出的,例如,含有工作存儲器的板,或者備用電池板,它們會丟失有用的參數(shù)或者程序。必須更換時(shí),一定要遵照有關(guān)說明進(jìn)行操作。
鑒于以上條件,在拔出舊板更換新板之前一定要先仔細(xì)閱讀相關(guān)資料,弄懂要求和操作步驟之后再動手,以免造成更大的故障。
五、參數(shù)更正,程序更正法
系統(tǒng)參數(shù)是確定系統(tǒng)功能的依據(jù)。參數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤可能造成系統(tǒng)的故障或某功能無效,這類問題可根據(jù)使用手冊輸入正確的參數(shù)即可,有時(shí)由于用戶程序錯(cuò)誤,亦可造成故障停機(jī),可以采用系統(tǒng)的塊搜索功能進(jìn)行檢查,改正所有錯(cuò)誤,以確保其正常運(yùn)行。在外界干擾或不慎引起存儲器個(gè)別參數(shù)發(fā)生變化時(shí),會引起系統(tǒng)故障。例如,一臺采用SINUMERIK SYSTEM 3 系統(tǒng)的數(shù)控鏤銑機(jī),在批量加工中系統(tǒng)顯示Y軸行程超出軟件設(shè)定的極限值,經(jīng)檢查設(shè)置并無不當(dāng),仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn)是補(bǔ)償值參數(shù)輸入過大引起的,適當(dāng)調(diào)整限位設(shè)置后故障被排除。
六、敲擊法
當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)的故障表現(xiàn)為若有若無時(shí),往往可用敲擊法檢查出故障的部位所在。這是由于數(shù)控系統(tǒng)是由多塊印刷線路板組成,每塊板上又有許多焊點(diǎn),當(dāng)用絕緣物輕輕敲打有虛焊或接處不良的疑點(diǎn)處,故障肯定會重復(fù)出現(xiàn)。例如,一臺配備FANUC-0M系統(tǒng)臥式加工中心在安裝調(diào)試時(shí),CRT顯示器突然出現(xiàn)無顯示故障,而機(jī)床還可繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。停機(jī)后再開,又一切正常。檢查顯示板,用手觸動板上元件,當(dāng)觸動某一集成塊管腳時(shí),CRT顯示就會消失。懷疑此管腳虛焊,重新焊接該引腳后,故障消除。
七、測量比較法
在印制線路板上多有供測量電路電壓和波形用的檢測端子,以便在調(diào)試和維修時(shí)確定該部分電路工作是否正常。但在利用這些檢測端子進(jìn)行測量之前,應(yīng)熟悉有關(guān)部分的電路或邏輯關(guān)系。為此,維修人員應(yīng)在平時(shí)積累印刷線路板上關(guān)鍵部位或易出故障部位在正常時(shí)的正確波形和電壓值。熟悉各印刷線路板檢測端子及有關(guān)電路作用,弄清相互之間的邏輯關(guān)系,通過各檢測端子測量各電路電壓及波形,檢查其工作狀態(tài)是否正常。在有關(guān)邏輯關(guān)系不熟悉的情況下,也可利用相同的兩塊板互相進(jìn)行比較測量,來分析故障的原因及故障的所在位置。例如,一臺西門子平臺的數(shù)控機(jī)床,其PLC采用S5-130W/B,故障為通過數(shù)控系統(tǒng)PC功能輸入的R值在加工中不起作用,不能更改程序中R參數(shù)的數(shù)值,經(jīng)過對檢測端子波形的分析,判定是PLC主板問題,在調(diào)換了PLC主板后,故障被排除。
八、調(diào)節(jié)、最佳化調(diào)整法
調(diào)節(jié)是一種最簡單易行的辦法。通過對電位計(jì)的調(diào)節(jié),修正系統(tǒng)故障、最佳化調(diào)整是系統(tǒng)地對伺服驅(qū)動系統(tǒng)與被拖動的機(jī)械系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最佳匹配的綜合調(diào)節(jié)方法。辦法是用一臺多線記錄儀或具有存貯功能的雙蹤示波器,分別觀察指令和速度反饋或電流反饋的響應(yīng)關(guān)系,通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)器的比例系統(tǒng)和積分時(shí)間,來使伺服系統(tǒng)達(dá)到具有較高的動態(tài)響應(yīng),而又不振蕩的最佳工作狀態(tài)。
九、維修信息跟蹤法
對于一些大的制造公司,可根據(jù)在實(shí)際工作中由于設(shè)計(jì)缺陷而造成的偶然故障,不斷修改和完善系統(tǒng)軟件或硬件,這些信息可以作為故障排除的依據(jù),以正確徹底排除故障。
十、改善電源質(zhì)量法
我國的電源質(zhì)量較差,為解決這一問題,目前一般采用穩(wěn)壓電源來改善電源波動,對于高頻干擾,可以采用電容濾波法,通過這些預(yù)防性措施來減少電源板的故障。
十一、升降溫法
人為地將元器件溫度升高(注意元器件的參數(shù))或降低,加速一些溫度特性較差的元器件老化,以便徹底暴露故障部件。例如,一數(shù)控機(jī)床工作半小時(shí)后CRT逐漸變暗,無顯示。關(guān)機(jī)數(shù)小時(shí)再開,工作半小時(shí)后又“舊病復(fù)發(fā)”。人為使CRT箱內(nèi)接口板冷卻風(fēng)扇停轉(zhuǎn),發(fā)現(xiàn)開機(jī)幾分鐘出現(xiàn)上述故障,可見該電路板熱穩(wěn)定差。調(diào)換此板后故障消除。
十二、原理分析法
根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的組成原理,可從邏輯上分析各點(diǎn)邏輯電平和特征參數(shù),然后用萬用表、邏輯筆、示波器或邏輯分析儀進(jìn)行測量分析和比較。這要求維修人員必須對整個(gè)系統(tǒng)或每個(gè)電路的原理都非常清楚。
十三、特殊處理法
現(xiàn)在數(shù)控系統(tǒng)所用的軟件越來越豐富,有系統(tǒng)軟件、機(jī)床制造者軟件、軟件邏輯設(shè)計(jì)中難免有一些問題,導(dǎo)致機(jī)床死機(jī)現(xiàn)象,有的故障狀態(tài)無從分析,就可以采取特殊方法,比如整機(jī)斷電,稍做停頓再開機(jī),有時(shí)可能排除故障,此方法維修人員可以在自己的長期實(shí)踐中探索。
維修人員在設(shè)備出現(xiàn)故障后,要能迅速找出故障并排除,其難度是相當(dāng)大的?!氨鶅鋈?,非一日之寒”,要實(shí)現(xiàn)高效維修,此能力并非一日之功,需要作長期的技術(shù)儲備。最起碼要能達(dá)到對于經(jīng)常接觸的設(shè)備,當(dāng)說出機(jī)床型號,就要知道所用的是何系統(tǒng)、驅(qū)動器的類型等。要想迅速準(zhǔn)確地判斷故障并排除故障,還需要加強(qiáng)對數(shù)控機(jī)床知識的學(xué)習(xí),及時(shí)了解前沿知識動態(tài),不斷地總結(jié)、積累經(jīng)驗(yàn)。因此,維修人員要刻苦學(xué)習(xí),富有熱情,勇于探索,勤于實(shí)踐,不斷歸納和總結(jié)經(jīng)驗(yàn),以提高自己的維修技術(shù)水平。
參考文獻(xiàn):
[1]陳琳.數(shù)控機(jī)床常用電氣故障診斷及維修方法[J].機(jī)械管理開發(fā),2008.
[2]晏初宏.數(shù)控機(jī)床[M].長沙:中南大學(xué)出版社,2006.
[3]李建宏.數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)故障淺析[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備,2005.
(湖南涉外經(jīng)濟(jì)學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)部)