故障診斷始于機械設(shè)備故障診斷,主要指制造設(shè)備和制造過程的狀態(tài)監(jiān)測 與故障診斷。制造設(shè)備主要指加工機床、夾具、量具和刀具;制造過程指制造工 藝過程、工藝參數(shù)。機械設(shè)備運行時的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷包含兩方面內(nèi)容:一是對設(shè)備的運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測;二是在發(fā)現(xiàn)異常情況后對設(shè)備的故障進(jìn)行分 析、診斷。設(shè)備故障診斷是隨設(shè)備管理和設(shè)備維修發(fā)展起來的。
數(shù)控機床故障診斷常用的方法
(1)直觀法。由維修人員利用感覺器官,觀察故障發(fā)生時的各種聲、光、味 等異?,F(xiàn)象,查看 CNC 機床系統(tǒng)的各個模塊和線路,有無燒毀和損傷痕跡,迅速 將故障范圍縮小到一個模塊或一塊印刷線路板。這是一種最基本和常用的方法。
(2)CNC 系統(tǒng)自診斷法。數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能,已經(jīng)成為衡量數(shù)控系統(tǒng)性 能的重要指標(biāo),數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能實時監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的工作狀態(tài)。一旦發(fā)生 異常情況,立即在 CRT 上顯示報警信息,或通過發(fā)光二極管指示故障的原因、故 障模塊,這是 CNC 機床故障診斷維修中最有效和直接的一種方法。
(3)功能程序測試法。功能程序測試法就是將數(shù)控系統(tǒng)的常用功能和特殊功 能用手工編程或自動編程的方法,編制成一個功能測試程序,送入數(shù)控系統(tǒng),然 后讓數(shù)控系統(tǒng)運行這個測試程序,借以檢查機床執(zhí)行這些功能的準(zhǔn)確性和可靠 性,進(jìn)而判斷出故障發(fā)生可能的部位和故障原因。
(4)模塊交換法。所謂模塊交換法就是在分析出故障大致起因的情況下,利用備 用的印刷線路板、模板、集成電路芯片或元件替換有疑點的部分,將功能相同的 模板或單元相互交換,觀察故障的轉(zhuǎn)移情況,從而快速判斷故障部位的方法。
(5)原理分析法。根據(jù) CNC 組成原理,從系統(tǒng)各部件的工作原理著手進(jìn)行分 析和判斷,從邏輯關(guān)系上分析電路故障疑點的邏輯電平和特征參數(shù),從而確定故 障部位的方法。這種方法對維修人員要求很高,必須熟悉整個系統(tǒng)或每個部件的 工作原理,才能對故障部位進(jìn)行定位。
(6)PLC 程序法。根據(jù) PLC 報警信息,查閱有關(guān) PLC 程序,對照報警點相應(yīng)的模塊程序,比較相關(guān) I/O 元件的邏輯狀態(tài),判斷故障。數(shù)控機床的故障診斷的方法還有參數(shù)檢查法、測量比較法、敲擊法、局部 升溫法、隔離法和開環(huán)檢測法等,這些方法各有特點,維修時常同時采用幾種方 法綜合運用,分析并逐步縮小故障范圍,以達(dá)到排除故障的目的。
一、數(shù)控設(shè)備電源故障
不同國家所用的工業(yè)用電的電壓是不同的,歐洲國家一般用電為AC400V,由于歐洲國家的電網(wǎng)相當(dāng)穩(wěn)定,因此在設(shè)計電源部分時就沒有過多地關(guān)注電源的工作環(huán)境問題,這樣一來從歐洲進(jìn)口的數(shù)控設(shè)備,如果配搭的是西門子或海德漢數(shù)控系統(tǒng),工作在我國AC380V工業(yè)電的情況下,其電源部分就容易出故障。其故障主要有二大類:1、是功率模塊損壞:2、是繼電器觸點冷焊。
二、數(shù)控設(shè)備換刀系統(tǒng)的故障
本章節(jié):對于車床、立加,換刀系統(tǒng)的故障是常見的故障之一,通過濟(jì)南數(shù)控車刀塔的故障,分析國產(chǎn)刀塔的工作原理及常見的故障處理方式、通過EMCO332車刀塔的故障,分析進(jìn)口車削中心刀塔的工作原理及常見的故障處理方式、通過VMP32立加換刀系統(tǒng)的故障,分析臺灣產(chǎn)立加換刀系統(tǒng)的工作原理及常見的故障處理方式。
三、數(shù)控設(shè)備伺服故障
伺服系統(tǒng)是指以機械位置或角度作為控制對象的自動控制系統(tǒng)。它接受來自數(shù)控裝置的進(jìn)給指令信號,經(jīng)變換、調(diào)節(jié)和放大后驅(qū)動執(zhí)行件,轉(zhuǎn)化為直線或旋轉(zhuǎn)運動。伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置(計算機)和機床的聯(lián)系環(huán)節(jié),是數(shù)控機床的重要組成部分。
FANUC 系統(tǒng)由于其電源電壓為DC 400 V,同時其電源的設(shè)計余量多,因此FANUC 系統(tǒng)的故障多發(fā)生在伺服。
1、臺灣省產(chǎn)程泰GLS150數(shù)控車床在加工過程中出現(xiàn) 414#、410#報警,動力停止。關(guān)閉電源再開機,X 軸移動時機床振顫,后又出現(xiàn)報警并動力停止。查系統(tǒng)維修手冊,報警信息為伺服報警、檢測到 X 軸位置偏差大。根據(jù)現(xiàn)象分析,認(rèn)為可能有以下原因:(1) 伺服驅(qū)動器壞;(2)X 軸滾珠絲杠阻滯及導(dǎo)軌阻滯。針對原因(1), 調(diào)換同型號驅(qū)動器后試機,故障未能排除。針對故障(2), 進(jìn)入伺服運轉(zhuǎn)監(jiān)視畫面, 移動軸觀察驅(qū)動器負(fù)載率, 發(fā)現(xiàn)明顯偏大, 達(dá)到 250%-300%。 判斷可能為機械故障。拆開 X 軸防護(hù)罩, 仔細(xì)檢查滾珠絲杠和導(dǎo)軌均未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象。機床 X 軸水平傾斜 45° 安裝, 應(yīng)有防止其下滑的平衡塊或制動裝置,檢查中未發(fā)現(xiàn)平衡塊, 但機床說明書電器資料 顯示 PMC 確有 X 軸剎車釋放輸出接點, 而對比同型機床該接點輸出正常。檢查機床廠設(shè)置的 I/0 轉(zhuǎn)接板, 該點輸出繼電器工作正常, 觸點良好, 可以輸出 110V 制動釋放電壓。據(jù)此可斷定制動線圈或傳輸電纜有故障。斷電后, 用萬用表檢測制動線圈直流電組及絕緣良好, 兩根使用的電纜中有一根已斷掉。更換新的電纜后開機試驗, 一切正常。此故障雖然是有系統(tǒng)報警, 但直接原因卻是電纜斷線。這一故障并不常見機床廠家在安裝整機時處 理不當(dāng)或電器件壓接不牢靠通常卻都能引起一些故障而此類故障分析查找原因較麻煩。
四、換刀裝置故障
數(shù)控車換刀一般的過程是:換刀電機接到換刀信號后,通過蝸輪蝸桿減速帶 動刀架旋轉(zhuǎn),由霍爾元件發(fā)出刀位信號,數(shù)控系統(tǒng)再利用這個信號與目標(biāo)值進(jìn)行 比較以判斷刀具是否到位。刀換到位后,電機反轉(zhuǎn)縮緊刀架。在我維修數(shù)控車的 過程中遇到了以下幾個故障現(xiàn)象。故障一:一臺四刀位數(shù)控車床,發(fā)生一號刀位找不到,其它刀位能正常換刀的故障現(xiàn)象。故障分析:由于只有一號刀找不到刀位,可以排除機械傳動方面的問題,確 定就是電氣方面的故障。
參考文獻(xiàn)
[1]王鋒《數(shù)控機床故障診斷與維護(hù)》清華大學(xué)出版社。2010
[2]王侃夫.數(shù)控機床故障診斷及維護(hù).機械工業(yè)出版社.2005
(作者單位:周口海燕職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校)