張 瑞，張 晶，劉辰嬌

（河鋼邯鋼大型軋鋼廠，河北 邯鄲 056000）

聯合鋸鉆機床是鋼軌加工制造的核心設備，是集定尺測量、鋸鉆加工等功能于一體的大型機床設備。其主要作用是將已軋制成型的鋼軌進行鋸切和鉆孔作業(yè)，保證鋼軌長度以及軌底鉆孔的孔距、孔徑等技術指標符合工藝設計要求。隨著機床設備的不斷更新發(fā)展，目前聯合鋸鉆機床已完全實現自動化、數字化控制，鋼軌鋸鉆加工的生產效率和加工質量也得到了極大地提高。但隨著聯合鋸鉆機床電氣設備和自動控制系統(tǒng)的廣泛應用，相關的電氣系統(tǒng)故障也日漸多發(fā)，對機床的生產使用帶來了一定的困擾。本文結合邯鋼林辛格數控鋸鉆機床的運行實踐，對機床電氣系統(tǒng)常見故障及其檢修維護措施進行了探討。

1 聯合鋸鉆機床基本工藝流程及電氣系統(tǒng)的組成

聯合數控鋸鉆機床是電機與拖動技術、自動控制技術、檢測技術、機床技術于一體的自動化、數字化鋼軌加工設備，具有設備整體性強、加工精度高、工藝連續(xù)性強的優(yōu)點，定尺測量、切割、鉆孔等鋼軌鋸鉆加工作業(yè)皆可在機床設備上一次性完成。當鋸鉆機床加工位空缺控制系統(tǒng)發(fā)出要料信號后，等待位的待加工軌件會由分鋼臺架輥送至鋸前輥道；然后機床的測量裝置、定尺光柵會自動對軌件進行定位、定尺；確定加工位置之后，控制系統(tǒng)會控制電機油泵和液壓系統(tǒng)將軌件壓緊固定，并進行鋸鉆加工。

圖1 電氣系統(tǒng)組成

加工完成的軌件進入淬火檢查工序后，系統(tǒng)會再次發(fā)出要料信號，下一條軌件會再次按照上述工序進行自動加工，連續(xù)循環(huán)。電氣系統(tǒng)是聯合鋸鉆機床的自動控制運行的關鍵。鋸鉆機床電氣系統(tǒng)主要由電機、電源、檢測系統(tǒng)、伺服控制系統(tǒng)及相關的開關、電纜等組成。鋼軌鋸鉆加工的主要工藝流程，如定尺定位、夾緊固定、鋸鉆加工等皆由自動控制系統(tǒng)控制電氣設備及液壓設備執(zhí)行完成相關操作。

2 鋼軌鋸鉆機床電氣系統(tǒng)常見故障及檢修維護措施

2.1 電源故障

電源故障主要是由電源中斷、電壓波動或是高次諧波引起的設備跳車、系統(tǒng)死機等問題，有時還會導致硬盤系統(tǒng)文件數據的丟失。比如邯鋼大型軋鋼廠林辛格數控鋸鉆機床所采用的840D數控系統(tǒng)，在某次開機后出現報警，界面顯示“NC/PLC無法連接”。經檢查，發(fā)現系統(tǒng)NCU單元數碼管和指示燈均無顯示，而采用萬用表對相應的電源模塊輸入電壓測量后，顯示電壓正常。繼續(xù)打開電源模塊后發(fā)現，模塊內部主接觸器長閉合觸點燒損，導致觸點斷路；導致內部24V電源電路無法啟動，NCU單元無法正常供電運行。分析故障原因，可能是開機時，電網電壓沖擊造成的，機床電源故障也多與此有關。

圖2 鋼軌鋸鉆機床組件結構

為減少電源故障的發(fā)生，機床電源必須要采用單獨的供電箱保證獨立供電，并配備三相交流穩(wěn)壓裝置；為機床供電的三相電源應采用三相五線制，在保證良好接地的同時，將中線與接地嚴格分開。

2.2 系統(tǒng)位置環(huán)故障

系統(tǒng)位置環(huán)的作用是確定軌件位置，并將位置信息傳送至控制系統(tǒng)以保證加工精度。系統(tǒng)位置環(huán)故障主要表現為：位置環(huán)報警故障、坐標軸歸零故障、坐標軸位置故障。

2.2.1 位置環(huán)報警故障

正常情況下，機床坐標軸定位超過設定參數值所允許的誤差值時，系統(tǒng)會進行誤差監(jiān)控報警。如果光柵尺、編碼器等測量裝置出現故障或是被污染的話，則容易出現誤報警或是不報警的情況。首先檢查光柵尺等測量裝置及線路有無污染、損壞的情況，排除上述問題后則可確定為編碼器故障。

圖3 機床坐標軸定位原點工件結構

2.2.2 坐標軸歸零故障

坐標軸歸零故障主要是開機后，系統(tǒng)無法準確查找零點，坐標軸無法返回參考點，難以校準軌件位置。此故障原因：一是參考點開關故障，PLC沒有產生減速信號；二是光柵尺無零點脈沖信號；三是系統(tǒng)測量模塊故障，沒有接收到零點脈沖信號。

2.2.3 坐標軸位置故障

坐標軸位置故障主要是坐標軸在接收系統(tǒng)指令時，運動偏差過大，使坐標軸無法準確執(zhí)行系統(tǒng)定位指令。此故障主要考慮為反饋回路或是編碼器問題。

2.3 電機故障

聯合鋸鉆機床工作電機主要為鋸片電機和鉆孔電機，它們都采用交流變頻調速裝置進行控制。鋸鉆電機的常見故障問題有電機噪音異響、發(fā)熱等。電機噪音異響較大時，首先應查找噪音異響的來源，檢查底座固定是否牢靠；如果是比較尖銳刺耳的金屬摩擦聲，應重點檢查電機軸承；如果是較大的“嗡嗡”聲，則應檢查電機是否缺相，電壓等參數是否正常。

2.4 控制系統(tǒng)故障

控制系統(tǒng)故障主要為軟件故障，一般是PLC控制程序或是軌件加工數控程序故障，常見的如程序數據丟失，測控系統(tǒng)干擾等?？刂葡到y(tǒng)故障會使機床運行過程產生問題，出現執(zhí)行機構拒動、誤動等現象，不僅影響產品質量，嚴重時還會造成設備的損壞。例如機床夾緊程序故障出現未夾緊和誤夾緊問題，容易導致軌件定尺不準；鋸鉆機床與輥道連鎖程序故障，誤發(fā)出要鋼信號，則會引發(fā)鋼軌追尾事故。當控制系統(tǒng)出現問題時，必須馬上停機檢修。如果是PLC程序問題，可利用編程調出程序數據進行檢查和修改，必要時應聯系軟件廠商售后服務部門予以解決；如果是信號輸入或輸出單元故障，大多可通過更換檢測和執(zhí)行元件予以解決。

此外，在機床運行時，電機、電磁閥、輸電線路等電氣元件通斷瞬間產生的電磁，也有可能對機床測控系統(tǒng)造成干擾，影響加工精度。對此，應采用獨立電源供電，遠離或是隔離干擾源等辦法，消除電磁干擾對控制系統(tǒng)的影響。

圖4 控制系統(tǒng)故障流程

3 鋼軌鋸鉆機床電氣系統(tǒng)的日常維護措施

3.1 加強對設備的日常巡檢

主要檢查機床各部位的工作狀態(tài)，檢查坐標軸位置以及各項電氣系統(tǒng)運行參數，如數控系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)等有無報警指示。對電機、電磁閥、光柵尺等元件進行局部重點檢查，主要檢查元件是否有燒損、開裂的情況；線路及接頭有無絕緣損壞、接觸不良；電機及電控電路是否有異響、電弧、冒煙等情況。

3.2 關注設備運行狀況

高溫過熱是導致機床電氣故障的重要原因。設備維護人員應數控裝置的通風散熱系統(tǒng)進行清理，檢查冷卻風扇的運行狀態(tài)，避免電氣系統(tǒng)溫度過高。機床運行時，還要對電網電壓進行有效監(jiān)測，以保證電壓值符合標準，必要時設置穩(wěn)壓電源，以確保電壓值穩(wěn)定。

3.3 做好設備的防塵清掃

鋸鉆機床的生產環(huán)境中，充斥著較多的金屬顆粒物和粉塵，積附在電氣元件上容易影響電氣元件散熱，或是導致元件阻值異常，電氣元件的使用壽命也會因此而下降，故障率升高。為了減少電氣系統(tǒng)故障，延長設備使用壽命，應做好電氣控制柜的防塵處理，盡量減少電氣元件與金屬碎屑和粉塵的接觸。機床控制系統(tǒng)一般布置于強電柜中，非檢修和清掃應盡量避免開關柜門；當環(huán)境溫度過高時，應采用空調等設備為控制柜環(huán)境降溫，避免過熱故障的發(fā)生。

4 結語

數控鋸鉆機床是目前國內鋼軌生產的通用設備，其電氣系統(tǒng)的組成也更加龐大和復雜。做好電氣系統(tǒng)的日常維護和常見故障處理，可以有效減少電氣系統(tǒng)故障發(fā)生，從而保證鋼軌高質量、高效率生產。