長江職業(yè)學(xué)院 夏伯融

職業(yè)院校數(shù)控設(shè)備的維護(hù)與維修

長江職業(yè)學(xué)院 夏伯融

加入世貿(mào)組織后，中國逐步成為“世界制造中心”，社會(huì)對高技能人才需求的呼聲也越來越高。有專家預(yù)言：21世紀(jì)機(jī)械制造業(yè)的競爭就是數(shù)控的競爭。在這樣的背景下，廣大的職業(yè)院校紛紛開設(shè)數(shù)控加工專業(yè)并投入大量資金引進(jìn)數(shù)控設(shè)備用于教學(xué)，因此保持這些數(shù)控設(shè)備的正常運(yùn)行也隨之成為保證教學(xué)活動(dòng)正常開展的重要因素之一。然而，由于師資和人才需求方面等原因，大多數(shù)院校并沒有專門配備數(shù)控維護(hù)維修方面的人員。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國職業(yè)院校的數(shù)控設(shè)備完好率不到70%。大量設(shè)備因故障閑置不僅造成巨大的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)，同時(shí)也嚴(yán)重影響了實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)的正常開展，惡化了人才培養(yǎng)硬件環(huán)境。

一、職業(yè)院校數(shù)控設(shè)備的維修現(xiàn)狀

筆者于2002年成為一名數(shù)控教師，在長達(dá)9年的數(shù)控教學(xué)中，學(xué)校先后引進(jìn)了20多臺(tái)法蘭克、西門子（2010年購買）和華中數(shù)控系統(tǒng)（三種系統(tǒng)的機(jī)床分別為6臺(tái)、3臺(tái)、14臺(tái)）的數(shù)控車床、數(shù)控銑床和數(shù)控加工中心。表1為學(xué)校機(jī)床維修記錄統(tǒng)計(jì)表。

表1 學(xué)校機(jī)床維修記錄

從表1可以看出：

1.華中數(shù)控機(jī)床雖然故障較多，但單次維修費(fèi)用較低，并且廠家提供免費(fèi)上門檢修，許多小故障均未產(chǎn)生費(fèi)用。而法蘭克機(jī)床故障率較低，但出現(xiàn)故障后人工檢查費(fèi)用較高，以2008年武漢地區(qū)為例，從北京法蘭克武漢分部同城派遣一名維修人員來校檢查設(shè)備故障，需上門費(fèi)3 500元，維修成本較高。據(jù)了解，西門子維修費(fèi)用不低于法蘭克。所以，職業(yè)院校數(shù)控設(shè)備的引進(jìn)不能一味求洋求貴求新，高價(jià)買回的設(shè)備一旦出現(xiàn)故障，將產(chǎn)生高額的維修費(fèi)用。加之這些設(shè)備沒有生產(chǎn)盈利，其維修費(fèi)用學(xué)校很難支出。引進(jìn)設(shè)備最好是以比較實(shí)惠的國產(chǎn)設(shè)備為主，只引進(jìn)少量進(jìn)口設(shè)備用于教學(xué)拓展。

2.表1中的數(shù)據(jù)還反映了另一個(gè)問題，2002—2008年維修費(fèi)用近8萬元，而2008—2011年只有3萬元。學(xué)校的數(shù)控設(shè)備是逐年引進(jìn)的，并且沒有報(bào)廢設(shè)備。按道理，后3年設(shè)備增多并逐年老化，維修成本應(yīng)該相應(yīng)增加。其實(shí)，從數(shù)據(jù)中我們看到，2008—2011年維修次數(shù)確實(shí)增加了，占總維修次數(shù)的2/3左右，但維修費(fèi)用卻大幅減少了。原因是單次維修成本降低了，其中，主要是降低了人工費(fèi)用。學(xué)校教師在經(jīng)歷過多次設(shè)備維修以后，也慢慢掌握了一些數(shù)控設(shè)備基本的維修知識(shí)。2007年后，多數(shù)故障都由教師自己判斷和排除，沒有產(chǎn)生維修費(fèi)用。下面，筆者將根據(jù)自己的維修經(jīng)驗(yàn)和一些維修案例和廣大同行進(jìn)行簡單探討。

二、數(shù)控機(jī)床的故障診斷及處理

職業(yè)院校數(shù)控設(shè)備主要用來教學(xué)，大部分都沒有實(shí)際生產(chǎn)或少量投入生產(chǎn)，許多設(shè)備使用十年的加工工時(shí)還沒有一些企業(yè)半年的使用工時(shí)多。雖然年限比較長，但是使用損耗并不大。這就好比私家車和出租車一樣：出租車一年跑20萬公里，所以每年都要大修；而私家車15年才跑20萬公里，平日根本不需要大修，一般都是些小問題。數(shù)控機(jī)床的故障主要分為三大類：機(jī)械故障、電氣故障、系統(tǒng)故障。

1.機(jī)械故障。機(jī)械故障主要是由于機(jī)床使用損耗導(dǎo)致零件失效，或因使用不當(dāng)造成零件損壞所致。由于數(shù)控機(jī)床相對于普通機(jī)床減少了傳動(dòng)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)也更加簡單，一般很少出現(xiàn)問題，即使需要更換零件也不太復(fù)雜，大部分問題教師都可在校內(nèi)完成維修。機(jī)械故障中，刀架故障出現(xiàn)的概率較高，因?yàn)樯婕癙LC和電氣部分的控制，只懂普通機(jī)床維修的老師感到難以下手，其實(shí)大多數(shù)刀架故障僅需要簡單的知識(shí)就可以解決。下面，筆者通過兩個(gè)案例介紹。

案例一：華中數(shù)控車床刀架不能轉(zhuǎn)動(dòng)。

維修過程：通過梯形圖檢查刀架換刀信號(hào)，確定信號(hào)正常。檢查刀架電機(jī)進(jìn)線電壓，確認(rèn)正常，由此確定故障出現(xiàn)在刀架電機(jī)和刀架本身。拆下刀架電機(jī)，用銅棒轉(zhuǎn)動(dòng)刀架蝸桿，發(fā)現(xiàn)反向可微動(dòng)，正向遇巨大阻力，由此確定刀架機(jī)械部分故障。拆下刀架，未發(fā)現(xiàn)零件損壞，重新裝上，故障解除。

案例二：法蘭克立式加工中心Z軸自鎖。

維修過程：手輪和移動(dòng)鍵均無問題，就是Z軸不運(yùn)動(dòng)，并且“Z軸鎖住”按鍵正常。查看機(jī)床自檢，發(fā)現(xiàn)Z軸的互鎖信號(hào)打開，進(jìn)一步查明原因，通過梯形圖檢查互鎖線路，發(fā)現(xiàn)沒有刀庫回零信號(hào)。檢查刀庫，發(fā)現(xiàn)刀庫搖臂調(diào)節(jié)螺母松動(dòng)，使刀庫無法回零，經(jīng)調(diào)節(jié)后，故障解決。

由此可見，數(shù)控機(jī)械故障的處理主要是要搞清楚機(jī)床參數(shù)和機(jī)床自檢測系統(tǒng)，通過系統(tǒng)和電氣部分找出故障原因并加以排除。

2.電氣故障。電氣故障是職業(yè)院校數(shù)控設(shè)備最容易發(fā)生問題的部分。由于職業(yè)院校數(shù)控設(shè)備一般都沒有配備專門的標(biāo)準(zhǔn)化廠房和專用的去濕空調(diào)，特別是在南方地區(qū)氣候潮濕，加上暑假期間設(shè)備很少使用，電氣設(shè)備極易因受潮而損壞，造成電氣線路短路、斷路、線路不穩(wěn)定等問題。筆者所在學(xué)校也多次發(fā)生此類問題。

案例三：華中數(shù)控車床系統(tǒng)正常，MDI面板正常，操作面板所有按鍵無效。

維修過程：通過檢查操作面板輸入地址，發(fā)現(xiàn)面板輸入信號(hào)正常，但沒有對應(yīng)的輸出信號(hào)，確定為PLC版故障。卸下PLC版檢查，發(fā)現(xiàn)保險(xiǎn)燒壞，更換保險(xiǎn)，問題解決。查找原因，發(fā)現(xiàn)是帶電操作安裝刀架電機(jī)的換向霍爾元件時(shí)導(dǎo)致短路燒壞保險(xiǎn)。

案例四：法蘭克立式加工中心主軸運(yùn)行一段時(shí)間后停轉(zhuǎn)，出現(xiàn)749 S-SPINDLE LSI ERROR報(bào)警。

維修過程：這是關(guān)于串行主軸的報(bào)警，光纜接觸不良、主CPU板不良、主軸放大器印制電路板不良等可導(dǎo)致這種報(bào)警。重新拔插主軸伺服和系統(tǒng)主板之間伺服側(cè)的串行接口JD7，重啟后報(bào)警消除。但運(yùn)行一段時(shí)間后，重新出現(xiàn)749報(bào)警。換線后問題依舊，由此確定問題出現(xiàn)在伺服電路板上面。拆下伺服電路板，發(fā)現(xiàn)老鼠尿跡，清除烘干后問題解決。

由此可見，排除電器故障首先要熟悉機(jī)床電氣圖，然后通過故障內(nèi)容和報(bào)警信息來判斷哪部分出了問題，最后解決問題。

3.系統(tǒng)故障。系統(tǒng)故障一般分為軟件系統(tǒng)故障和硬件系統(tǒng)故障，軟件系統(tǒng)故障一般容易解決，特別是PC級(jí)的數(shù)控系統(tǒng)，重啟一次或重新裝入?yún)?shù)就可以解決，維修人員只需要掌握參數(shù)灌裝的方法即可。而硬件系統(tǒng)故障一般都需要系統(tǒng)制造商解決，教師們只需查明具體故障模塊送修，節(jié)省高昂的上門檢修費(fèi)用。

案例五：法蘭克立式加工中心顯示屏不亮，電柜各模塊正常。

維修過程：采用各種方法顯示器均不亮，檢查電器部分均正常，檢查顯示器無接入信號(hào)，確定故障發(fā)生在系統(tǒng)主板。拆下系統(tǒng)主板，進(jìn)行重插、防塵、烘干處理均無效。送修系統(tǒng)主板到北京法蘭克，更換后問題解決，節(jié)省了維修人員上門檢修費(fèi)用。

三、結(jié)論

綜上，職業(yè)院校的數(shù)控設(shè)備想要完好運(yùn)行，教師必須具備一定的維修知識(shí)。而職業(yè)院校教師一般都具有大學(xué)及以上學(xué)歷，具有一定的機(jī)電相關(guān)知識(shí)，在此基礎(chǔ)之上，看懂設(shè)備有關(guān)的機(jī)械、電氣和參數(shù)說明書即可解決大部分問題，減少維修費(fèi)用，保證教學(xué)的正常進(jìn)行。