沈陽蒙塔薩汽車零部件有限公司 楊 威

數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)現(xiàn)場維修

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隨著科技的發(fā)展,數(shù)控機(jī)床的使用范圍日益廣泛,傳統(tǒng)完全依靠人工控制的設(shè)備逐漸被淘汰.對于數(shù)控機(jī)床來說,電氣自動化系統(tǒng)是非常重要的組成部分,同時也是故障發(fā)生率較高的部分,這就需要維修人員對其進(jìn)行高效的現(xiàn)場維修.

數(shù)控機(jī)床;電氣控制系統(tǒng);現(xiàn)場維修

1 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)概述

1.1 加工精度

對于機(jī)床來說,精度是一項硬性性能指標(biāo).數(shù)控機(jī)床的加工精度很大程度上取決于位置伺服控制系統(tǒng)的位置精度,由此可知位置精度處在重要的地位.為了保證數(shù)控機(jī)床具有較高的位置精度,首先要重視系統(tǒng)中開環(huán)放大倍數(shù)的選擇,選擇最合理的大小;其次要保證位置檢測元件具有符合要求的精度.換言之,數(shù)控機(jī)床是通過檢測元件的精度來控制其加工精度,檢測元件的分辨率是由元件本身與測量線路共同決定的.在設(shè)計數(shù)控機(jī)床時候,要重視檢測元件的選擇,通常來說,在確定測量系統(tǒng)分辨率時候要高于機(jī)床的加工精度.

1.2 開環(huán)放大倍數(shù)

通常來說,數(shù)控機(jī)床伺服機(jī)構(gòu)放大倍數(shù)介于20到30.在典型的二階系統(tǒng)里,阻尼系數(shù)為x=1/2(KT)-1/2,速度穩(wěn)態(tài)誤差為e(∞)=1/K,這里的K表示開環(huán)放大倍數(shù).在工程操作中,通常被稱為開環(huán)增益,它會對伺服系統(tǒng)產(chǎn)生較大影響.如果K<20,該伺服系統(tǒng)就是低放大倍數(shù)伺服系統(tǒng),一般在點位控制上使用.如果K>20,該伺服系統(tǒng)被稱為高放大倍數(shù)伺服系統(tǒng),一般在輪廓加工系統(tǒng)上使用.在對K值進(jìn)行選擇時候要全面考慮,對于系統(tǒng)來說放大倍數(shù)增加并不意味著其性能增加.如果系統(tǒng)處于非常高的放大倍數(shù)中,當(dāng)輸入速度發(fā)生突變,就會導(dǎo)致輸出產(chǎn)生劇烈變動,機(jī)械裝置會因此受到較強(qiáng)烈的沖擊,有些還會導(dǎo)致系統(tǒng)的穩(wěn)定性出現(xiàn)問題.

1.3 增強(qiáng)可靠性

數(shù)控機(jī)床從本質(zhì)上來說屬于自動化設(shè)備,具有高精度、高效率的特性,如果發(fā)生故障會造成較大損失,這就需要增強(qiáng)數(shù)控機(jī)床的可靠性.在對可靠性進(jìn)行評價時候通常使用可靠度,也就是產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi),完成規(guī)定功能的概率.就數(shù)控機(jī)床而言,規(guī)定條件就是具體的工作環(huán)境、工作條件等因素.對于數(shù)控機(jī)床來說,微機(jī)是使用最多的數(shù)控裝置,因此它的可靠性得到大幅提升,這就突出顯示了伺服系統(tǒng)的可靠性能.這部分系統(tǒng)發(fā)生故障的原因包括伺服元件和機(jī)械傳動兩大部分.一般來說,電氣伺服系統(tǒng)的可靠性優(yōu)于液壓伺服系統(tǒng),在電氣系統(tǒng)中有些電磁元件的可靠性相對較低,最好利用無接觸點元件進(jìn)行替代.

1.4 寬范圍調(diào)速

數(shù)控機(jī)床在工作過程中,需要給其配備寬度較大的調(diào)速范圍,為了讓伺服系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)單步點動和高速快移.在對工作臺進(jìn)行調(diào)整時候常會用到單步點動,它發(fā)揮的是輔助作用.伺服系統(tǒng)如果是低速運轉(zhuǎn),那么能夠達(dá)到平穩(wěn)安全的效果,這時速度需要超過死區(qū).此外,因為機(jī)械間隙的存在,會出現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)動拖板不動的情況,這類現(xiàn)象就是常說的"死區(qū)".數(shù)控機(jī)床的價格跨度較大,最低的約為幾十萬,最高的可達(dá)上千萬,它在企業(yè)生產(chǎn)中處于關(guān)鍵工序,如果發(fā)生故障導(dǎo)致停機(jī),會造成大的損失.人們在使用過程中往往將關(guān)注點全部放在使用效果上,對其使用方法沒有予以關(guān)注,很多設(shè)備使用人員對設(shè)備沒有進(jìn)行日常保養(yǎng)與維護(hù),這就在很大程度上增加了事故發(fā)生的概率.數(shù)控機(jī)床在使用中發(fā)生最多的為電氣故障,這就凸顯了電器維修的重要性.

2 數(shù)控機(jī)床現(xiàn)場維修

在維修工作中,現(xiàn)場維修是整個工作的關(guān)鍵所在.現(xiàn)場維修就是對數(shù)控機(jī)床發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行診斷,找到故障發(fā)生的原因,并確定故障存在的具體位置,對其進(jìn)行解決,讓機(jī)床能夠恢復(fù)健康的運行狀態(tài).

3 數(shù)控機(jī)床現(xiàn)場維修及故障排除

當(dāng)維修人員接到故障報警之后要第一時間與現(xiàn)場操作人員聯(lián)系,與其進(jìn)行溝通,用最短的時間掌握現(xiàn)場故障的相關(guān)信息.包括機(jī)床型號、報警指示、故障產(chǎn)生時間等,根據(jù)獲得的信息對故障進(jìn)行初步分析,為維修人員準(zhǔn)備工具、備件等提供幫助,保證維修工作做到有的放矢,增加時間利用率.在維修人員抵達(dá)故障點之后首先要完成故障診斷,檢測機(jī)床外圍線路等,排查故障的準(zhǔn)確位置.在進(jìn)行故障診斷時候要按照一定的規(guī)律進(jìn)行,提高故障診斷效率,找到機(jī)床的癥結(jié)所在.在具體方法的選擇上,決定于維修人員對設(shè)備的熟悉程度及慣用手段.

3.1 直觀法

這是最基礎(chǔ)、最簡便的方法,同時也是使用次數(shù)最多的方法.直觀法就是利用我們的感官,觀察故障發(fā)生的現(xiàn)象,對故障可能存在的位置進(jìn)行預(yù)測,這是對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行故障診斷的入手點,該方法非常有效.一般來說,對于簡單的故障利用觀察法就可以將問題解決,在故障地點,維修人員對故障現(xiàn)象進(jìn)行觀察,包括異常響動、異?；鸹ǖ?判斷其發(fā)生位置,找到異味產(chǎn)生的地方,通過這樣簡單的操作就能夠找到故障的主要發(fā)生點.之后對可能存在問題的電路板、電控元件進(jìn)行細(xì)致觀察,確認(rèn)其表面情況,常見的有觀察是否存在燒焦的元件、連線處是否有斷裂等,這樣能夠有效縮小故障范圍.最后,對連接電纜進(jìn)行檢查,在處理數(shù)控機(jī)床故障時候,是否存在接觸不良、線纜斷裂是首先要確認(rèn)的.直觀法的適用范圍非常廣,具有報警顯示的先進(jìn)系統(tǒng)與傳統(tǒng)無報警的系統(tǒng)均可使用.

3.2 利用數(shù)控機(jī)床的軟件報警系統(tǒng)

隨著科技的發(fā)展,現(xiàn)如今使用的CNC系統(tǒng)都配備有較為完善的自我診斷功能.系統(tǒng)在工作運行的同時,能夠定期利用自身的診斷程序快速的對系統(tǒng)進(jìn)行診斷.如果程序檢測到故障存在,會在CRT或點亮面板上對檢測出的故障進(jìn)行報警,這樣的自診斷功能能夠進(jìn)行故障的分類報警.常見的有伺服系統(tǒng)報警、誤操作信息報警、超量程報警等.在維修人員進(jìn)行現(xiàn)場維修時候,可以從報警信息中找到機(jī)床問題的癥結(jié).

3.3 利用數(shù)控系統(tǒng)的硬件報警功能

為了讓數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)具有更高的可維護(hù)性,目前所使用的數(shù)控系統(tǒng)中都配備有多種硬件報警裝置.常見的安裝位置有NC主板上、電源單元上、各軸控制板上、主軸伺服驅(qū)動模塊上.最常使用的裝置為發(fā)光二極管和多段數(shù)碼管,故障維修人員可以借助指示燈的情況與數(shù)碼管的顯示來找到故障發(fā)生的位置,判定故障的類型.所以,在進(jìn)行數(shù)控機(jī)床故障維修時候,如果不能利用直觀法加以解決,就需要對這些報警裝置加以利用,在外觀判斷不奏效的時候就要依靠指示燈來完成系統(tǒng)故障維修.

3.4 特殊處理法

現(xiàn)有數(shù)控系統(tǒng)所安裝的軟件越來越完善,常見的有系統(tǒng)軟件、機(jī)床制造軟件等.軟件的大量應(yīng)用就難免出現(xiàn)軟件邏輯問題,數(shù)控機(jī)床會因此發(fā)生死機(jī),這些故障類型很難進(jìn)行判斷,針對這樣的故障就需要使用特殊處理法.常用的有整機(jī)斷電,讓設(shè)備稍作停頓之后再啟動,有些軟件故障就可以解決,這些維修方法需要維修人員在長期的工作中進(jìn)行總結(jié).

3.5 對數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行核對

在數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障時候,要對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行及時核對.系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生改變會對機(jī)床的性能產(chǎn)生直接影響,嚴(yán)重的還會導(dǎo)致機(jī)床故障的出現(xiàn),設(shè)備無法進(jìn)行正常工作.在設(shè)計數(shù)控系統(tǒng)的時候,要對系統(tǒng)的可靠性問題進(jìn)行全面考慮,但是這不能徹底杜絕外界所有干擾,由于干擾的存在就會導(dǎo)致存儲器的參數(shù)發(fā)生改變.數(shù)控機(jī)床在工作時候,人為操作錯誤也會引起系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化,這種故障出現(xiàn)的概率非常高,因操作錯誤導(dǎo)致機(jī)床故障的發(fā)生.維修人員在進(jìn)行故障診斷時候,如果上面的方法都不能解決問題,那么就要考慮故障是否是因為系統(tǒng)參數(shù)改變而引起,這就是我們常說的"軟"故障.

上述方法都具有各自的特點,在開展維修時候要具體情況具體分析,結(jié)合故障的實際情況選擇合理的維修方法.如果故障較為復(fù)雜,通?？梢詫追N方法聯(lián)合使用,保證用最短的時間排除設(shè)備故障,恢復(fù)機(jī)床的正常使用.

4 故障維修后的提高工作

在排除數(shù)控機(jī)床故障之后,要對本次維修進(jìn)行總結(jié),這項工作在數(shù)控機(jī)床現(xiàn)場維修中發(fā)揮著重要作用,需要維修人員予以重視.總結(jié)提高工作內(nèi)容主要包括以下幾點:第一,對故障發(fā)生的時間、現(xiàn)象以及排查過程進(jìn)行詳細(xì)記錄,填寫完整的維修記錄檔案;第二,維修人員要從維修過程中發(fā)現(xiàn)自身的缺陷,針對自己的弱項制定周密的學(xué)習(xí)計劃,提升自身能力;第三,對排除故障所應(yīng)用到的資料、工具、設(shè)備進(jìn)行總結(jié),查漏補(bǔ)缺,完善基本配置.

5 結(jié)束語

綜上,數(shù)控機(jī)床在電氣控制系統(tǒng)上的要求較高,良好的控制系統(tǒng)能夠讓數(shù)控機(jī)床處于穩(wěn)定安全的運行狀態(tài)中.數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)場維修對于設(shè)備的使用起到重要作用,用最短的時間排除設(shè)備故障能夠讓生產(chǎn)運行更加穩(wěn)定順暢.

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