商丘技師學(xué)院 劉姣艷商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院 黃曼霞

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數(shù)控機(jī)床故障診斷與典型故障排除

商丘技師學(xué)院 劉姣艷
商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院 黃曼霞

【摘要】不同類(lèi)型的數(shù)控機(jī)床，結(jié)構(gòu)和性能存在較大差別，但在故障診斷與排除方面有共同規(guī)律可循。數(shù)控機(jī)床維修是集伺服系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、可編程控制器及精密機(jī)械等多種技術(shù)于一體的機(jī)電一體化設(shè)備。數(shù)控機(jī)床故障診斷原則。數(shù)控機(jī)床典型故障解析。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控系統(tǒng)；維修；故障；診斷；解析

不同類(lèi)型的數(shù)控機(jī)床，結(jié)構(gòu)和性能存在較大差別，但在故障診斷與排除方面有共同規(guī)律可循。筆者通過(guò)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，歸納總結(jié)了一些共性特點(diǎn)以及數(shù)控機(jī)床故障診斷原則與典型故障排除方法。

1 數(shù)控機(jī)床的維修特點(diǎn)及步驟

1.1 數(shù)控機(jī)床維修的基本特點(diǎn)

數(shù)控機(jī)床維修是集伺服系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、可編程控制器及精密機(jī)械等多種技術(shù)于一體的機(jī)電一體化設(shè)備。數(shù)控機(jī)床維修應(yīng)遵循：首先，要掌握位置檢測(cè)、伺服驅(qū)動(dòng)、輔助控制、數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn)、工作原理及常見(jiàn)故障處理；其次，要知道充分利用PLC、NC提供的故障信息代碼來(lái)查找故障。

1.2 數(shù)控機(jī)床維修的基本步驟

首先，做好現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和信息收集，仔細(xì)詢(xún)問(wèn)操作人員產(chǎn)生故障的背景情況，對(duì)故障現(xiàn)象做出初步判定。其次，根據(jù)故障現(xiàn)象進(jìn)行針對(duì)維修。逐步縮小查找范圍，確定故障具體位置，采取正確處理措施。最后，故障排除試車(chē)后，應(yīng)及時(shí)向操作人員講清故障起因及發(fā)生故障的典型前兆，避免發(fā)生類(lèi)似故障。同時(shí)做好維修記錄，積累技術(shù)資料。

2 數(shù)控機(jī)床故障診斷原則

2.1 先外后內(nèi)

外部硬件引起的故障是數(shù)控修理中的常見(jiàn)故障。一般都是由電氣執(zhí)行元件、氣液系統(tǒng)、檢測(cè)開(kāi)關(guān)、機(jī)械裝置出現(xiàn)問(wèn)題引起的，這類(lèi)故障往往可通過(guò)報(bào)警信息查找故障原因。維修人員掌握先外部后內(nèi)部的原則，即采用望、聞、聽(tīng)、問(wèn)等方法，由外向里逐漸進(jìn)行排查，縮小診斷范圍。

2.2 先機(jī)后電

由于數(shù)控機(jī)床是一種技術(shù)復(fù)雜、自動(dòng)化程度高的先進(jìn)機(jī)械加工設(shè)備。機(jī)械部分組成相對(duì)簡(jiǎn)單，機(jī)械故障較易發(fā)現(xiàn)，可參照普通機(jī)床故障處理方法；而系統(tǒng)故障往往有較深的隱蔽性，診斷難度相應(yīng)要大。

2.3 先靜后動(dòng)

維修人員不可盲目下手，避免擴(kuò)大故障，應(yīng)首先詢(xún)問(wèn)操作人員故障發(fā)生的初始狀態(tài)表現(xiàn)，仔細(xì)閱讀說(shuō)明書(shū)、技術(shù)資料，然后方可動(dòng)手查找排除故障。

2.4 先公后專(zhuān)

公用性問(wèn)題會(huì)影響到整臺(tái)設(shè)備，而專(zhuān)用性問(wèn)題只影響局部功能。

2.5 先簡(jiǎn)后繁

出現(xiàn)多種故障互相交織、層層遮掩時(shí)，應(yīng)先解決簡(jiǎn)單問(wèn)題，后解決復(fù)雜問(wèn)題。往往在解決簡(jiǎn)單故障的過(guò)程中，復(fù)雜問(wèn)題可能變的相對(duì)容易。理清了思路，難度較大的就變成了容易解決的問(wèn)題。

2.6 先一般后特殊

排除某一故障時(shí)，首先要根據(jù)嫻熟的技術(shù)技能和工作經(jīng)驗(yàn)考慮最常見(jiàn)的可能原因，然后結(jié)合電路具體分析特殊原因。

3 數(shù)控機(jī)床典型故障解析

3.1 換刀裝置故障

數(shù)控車(chē)床換刀一般過(guò)程是﹕換刀電機(jī)接到換刀信號(hào)后，通過(guò)蝸輪蝸桿減速帶動(dòng)刀架旋轉(zhuǎn)，由霍爾元件發(fā)出刀位信號(hào)，數(shù)控系統(tǒng)再利用這個(gè)信號(hào)與目標(biāo)值進(jìn)行比較以判斷刀具是否到位。刀換到位后，電機(jī)反轉(zhuǎn)縮緊刀架。維修過(guò)程中遇到過(guò)以下幾種故障現(xiàn)象。

故障一：一臺(tái)四刀位數(shù)控車(chē)床，找不到一號(hào)刀位，其它刀位正常。

故障分析：由于只有一號(hào)刀找不到刀位，可以排除機(jī)械問(wèn)題，確定就是電氣故障?？赡苁窃摰段换魻栐爸?chē)€路出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致該刀位信號(hào)不能輸送給PLC。用萬(wàn)用表檢查發(fā)現(xiàn)﹕1號(hào)刀位霍爾元件的24V供電正常，GND線路為正常，T1信號(hào)線正常。判定霍爾元件損壞導(dǎo)致該刀位信號(hào)異常。

解決辦法：更換新的霍爾元件后故障排除。

故障二：一臺(tái)六刀位數(shù)控車(chē)床，所有刀位都找不到，系統(tǒng)報(bào)警：換刀超時(shí)。

故障分析：仍可以排除機(jī)械故障，歸于電氣故障。故障原因有以下幾種：①磁性元件脫落；②六個(gè)霍爾元件全部損壞；③霍爾元件線路開(kāi)路。利用萬(wàn)用表對(duì)霍爾元件供電線路檢查﹕刀架檢測(cè)線路電壓為0V，其它線路均正常。發(fā)現(xiàn)從電氣柜引出的24V線頭脫落，由此判斷該線斷線造成故障。

解決辦法：利用導(dǎo)線替代斷線，故障排除。

故障三：一臺(tái)配有FANUC-0imate系統(tǒng)的六刀位車(chē)床，選刀正常，但不能正常鎖緊。系統(tǒng)報(bào)警﹕換刀超時(shí)。

故障分析：選刀正常，說(shuō)明蝸輪蝸桿傳動(dòng)正常；不能反向鎖緊，初步定為電氣問(wèn)題。在刀架控制電氣圖上，發(fā)現(xiàn)刀具反向鎖緊到位信號(hào)是由一個(gè)位置開(kāi)關(guān)控制發(fā)出的，懷疑該開(kāi)關(guān)線路存在問(wèn)題。利用萬(wàn)用表檢查線路無(wú)開(kāi)路短路，手按位置開(kāi)關(guān)，觀察梯形圖顯示有信號(hào)輸入，遂排除電氣線路問(wèn)題。判斷是否擋塊不到位，觸碰不到位置開(kāi)關(guān)，把擋塊螺栓擰緊，試換刀一次正常。再換一次刀，原故障重現(xiàn)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)蝸桿端軸套打滑并，把該軸套進(jìn)行軸向定位處理，結(jié)果刀架鎖緊正常。

解決辦法：對(duì)軸套軸向定位，故障解決。

3.2 穩(wěn)壓電源故障

故障現(xiàn)象：照明燈突然不亮，操作面板燈也不亮，系統(tǒng)電源正常，同時(shí)系統(tǒng)急停報(bào)警。

故障分析：經(jīng)詢(xún)問(wèn)操作人員，沒(méi)有違規(guī)操作，排除人為原因。該機(jī)床的電器原理圖顯示，這些失電區(qū)域都與24V有關(guān)，并且該機(jī)床擁有兩個(gè)穩(wěn)壓電源，一個(gè)是I/O接口電源，另一個(gè)為系統(tǒng)電源。失電區(qū)域都與I/O接口有關(guān)，于是打開(kāi)電氣柜觀察發(fā)現(xiàn)I/O接口穩(wěn)壓電源指示燈未能點(diǎn)亮，說(shuō)明該電源不正常。試著把電源輸出線路拆下，結(jié)果重新上電后電源指示燈亮了，說(shuō)明電源本身沒(méi)有損壞。通過(guò)分析得知該電源為I/O接口電源，負(fù)載不大，也不會(huì)出現(xiàn)過(guò)載現(xiàn)象，應(yīng)該是輸出回路中有短路故障。檢查發(fā)現(xiàn)有一根24V+輸出線接頭暴露接觸機(jī)床床體發(fā)生對(duì)地短路，該穩(wěn)壓電源處于自我保護(hù)狀態(tài)，使得操作面板和一些I/O接口繼電器供電停止。

解決辦法：用絕緣膠布把接頭處包好，重新上電開(kāi)機(jī)，所有故障解決。

3.3 系統(tǒng)程序鎖故障

故障現(xiàn)象：一臺(tái)數(shù)控車(chē)，配有FANUC-0i-mate系統(tǒng)，無(wú)法輸入對(duì)刀值等參數(shù)，不能編輯程序，并伴有報(bào)警。

故障分析：對(duì)此現(xiàn)象首先想到了程序保護(hù)開(kāi)關(guān)，懷疑系統(tǒng)鎖開(kāi)關(guān)壞了。但經(jīng)過(guò)短接，仍不正常。通過(guò)觀察故障系統(tǒng)的梯形圖發(fā)現(xiàn)X56輸入點(diǎn)無(wú)信號(hào)輸入，說(shuō)明這條輸入線路斷路。沿著這條線號(hào)檢查，發(fā)現(xiàn)操作面板后面選軸開(kāi)關(guān)接頭處線頭脫落，導(dǎo)致線路無(wú)法輸入信號(hào)，使PLC邏輯關(guān)系不正確，出現(xiàn)以上故障。

解決辦法：焊接脫落線頭，報(bào)警解除，參數(shù)輸入正常，故障消失。

4 結(jié)束語(yǔ)

以上維修案例，不可能面面俱到，僅作維修類(lèi)似故障參考。要分析每一種可能性，如一個(gè)開(kāi)關(guān)、一段線頭、一處油污、一顆螺釘都可能是故障誘因，機(jī)床維修沒(méi)有范本，唯有不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)才能提高維修效率。

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作者簡(jiǎn)介：

劉姣艷（1982—），女，河南駐馬店人，大學(xué)本科，學(xué)士學(xué)位，助理講師，長(zhǎng)期從事機(jī)電類(lèi)等課程教學(xué)與研究。

黃曼霞（1964—），女，壯族，廣西扶綏人，大學(xué)本科，學(xué)士學(xué)位，高級(jí)講師，長(zhǎng)期從事數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等課程教學(xué)與研究。