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        數(shù)控機(jī)床常見故障處理方法

        2023-01-13 19:25:46閆麗娟
        設(shè)備管理與維修 2022年1期
        關(guān)鍵詞:刀塔驅(qū)動(dòng)器零點(diǎn)

        閆麗娟

        (常德紡織機(jī)械有限公司,湖南常德 415004)

        0 引言

        隨著科技的進(jìn)步,尤其是物聯(lián)網(wǎng)的推進(jìn),使數(shù)控機(jī)床與企業(yè)生產(chǎn)聯(lián)系越來越緊密,數(shù)控機(jī)床在企業(yè)生產(chǎn)中擔(dān)當(dāng)著不可或缺的重要地位。由于數(shù)控機(jī)床柔性好、自動(dòng)化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、生產(chǎn)效率高、故障率低,能夠產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益,所以深受企業(yè)的喜愛。數(shù)控機(jī)床的故障停機(jī),直接影響著設(shè)備利用率,同時(shí)牽動(dòng)著整個(gè)生產(chǎn)進(jìn)度。及時(shí)準(zhǔn)確解決機(jī)床故障,快速恢復(fù)生產(chǎn)是企業(yè)發(fā)展所需。由于數(shù)控機(jī)床是集機(jī)、電、氣、液、光一體化的產(chǎn)品,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,變化多樣,同一種故障可能有多種不同的原因,從而導(dǎo)致維修困難。

        1 數(shù)控機(jī)床常見故障分析

        1.1 數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)故障

        數(shù)控機(jī)床位置檢測(cè)裝置如果采用絕對(duì)編碼器時(shí),由于系統(tǒng)斷電后位置檢測(cè)裝置靠電池來維持坐標(biāo)值實(shí)際位置的記憶,所以機(jī)床開機(jī)時(shí),不需要進(jìn)行返回參考點(diǎn)操作。目前,大多數(shù)數(shù)控機(jī)床采用增量編碼器作為位置檢測(cè)裝置,系統(tǒng)斷電后,工件坐標(biāo)系的坐標(biāo)值就失去記憶,機(jī)械坐標(biāo)值盡管靠電池維持坐標(biāo)值的記憶,但只是記憶機(jī)床斷電前的坐標(biāo)值而不是機(jī)床的實(shí)際位置,所以機(jī)床首次開機(jī)后要進(jìn)行返回參考點(diǎn)操作。

        數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)常見故障現(xiàn)象和原因:

        (1)機(jī)床回零過程沒有減速動(dòng)作或一直以減速回零,一般是因?yàn)闇p速開關(guān)及接線故障。

        (2)機(jī)床回零動(dòng)作正常,但系統(tǒng)得不到一轉(zhuǎn)信號(hào),原因可能是電機(jī)編碼器及接線或系統(tǒng)軸板故障。

        (3)多次返回參考點(diǎn)重復(fù)位置精度很差。原因可能是:伺服電機(jī)與絲桿的聯(lián)軸器松動(dòng);電機(jī)扭矩過低或由于伺服調(diào)節(jié)不良,引起跟蹤誤差過大;編碼器供電電壓太低;零脈沖不良;傳動(dòng)鏈間隙增大。

        (4)數(shù)控機(jī)床回參考點(diǎn)發(fā)生螺距偏移。原因可能是:減速開關(guān)和減速擋塊安裝位置不當(dāng),使得減速信號(hào)與零脈沖信號(hào)過近,會(huì)發(fā)生單個(gè)螺距偏移[1]。調(diào)整減速開關(guān)或減速擋塊的位置,使機(jī)床軸開始減速的位置大概處在一個(gè)柵距或一個(gè)螺距的中間位置。

        1.2 數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)報(bào)警

        數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)報(bào)警時(shí),充分利用機(jī)床自診斷功能,根據(jù)報(bào)警提示,查閱資料和機(jī)床診斷頁面,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,由易到難、由外到內(nèi)、由機(jī)械到電氣,同時(shí)不要忽略從操作人員那里了解故障發(fā)生的過程和現(xiàn)象,一點(diǎn)點(diǎn)排查,找到故障點(diǎn)。

        1.3 數(shù)控機(jī)床絕對(duì)位置丟失故障

        數(shù)控機(jī)床位置檢測(cè)裝置采用絕對(duì)編碼器,系統(tǒng)斷電后位置檢測(cè)裝置靠電池來維持坐標(biāo)值實(shí)際位置的記憶,由于電池電壓低原因,導(dǎo)致位置檢測(cè)裝置失電,從而丟失坐標(biāo)位置的記憶。處理辦法:①更換電池;②針對(duì)不同數(shù)控系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)器的特點(diǎn),使用不同的方法,重新設(shè)置機(jī)械軸零點(diǎn)。

        1.4 數(shù)控機(jī)床換刀故障

        由于換刀動(dòng)作在數(shù)控機(jī)床操作中使用比較頻繁,所以換刀故障是數(shù)控機(jī)床中比較常見的故障之一。數(shù)控機(jī)床刀庫(kù)故障、主軸故障、機(jī)械手故障都會(huì)導(dǎo)致?lián)Q刀失敗。由刀庫(kù)故障引起的換刀故障現(xiàn)象有:刀庫(kù)找不到刀號(hào),一直旋轉(zhuǎn)不停;刀庫(kù)不轉(zhuǎn);刀套擺動(dòng)故障等。由主軸故障引起的換刀故障現(xiàn)象有:主軸刀具松緊刀故障;主軸定向不準(zhǔn)等。由機(jī)械手故障引起的換刀故障現(xiàn)象有:機(jī)械手旋轉(zhuǎn)角度不到位;機(jī)械手位置錯(cuò)誤等。針對(duì)不同故障現(xiàn)象,根據(jù)換刀流程,查找原因,解決故障。

        2 數(shù)控機(jī)床常見故障實(shí)例

        例1:FP2NC 針模銑床,F(xiàn)ANUC-0MD 系統(tǒng),Z 軸回零過程中一直低速移動(dòng),直至超硬限位報(bào)警。對(duì)于FANUC 系統(tǒng)外圍故障維修,一般通過查閱PMC 狀態(tài)參數(shù)來查找故障點(diǎn)。FANUCOMD 系統(tǒng)回零對(duì)應(yīng)PMC 的輸入點(diǎn)是固定的:X 軸回零減速信號(hào)對(duì)應(yīng)輸入點(diǎn)X16.5;Y 軸回零減速信號(hào)對(duì)應(yīng)輸入點(diǎn)X17.5;Z軸回零減速信號(hào)對(duì)應(yīng)輸入點(diǎn)X18.5。正常情況下X16.5、X17.5、X18.5 信號(hào)為1,只有回零過程中擋塊壓零點(diǎn)開關(guān)時(shí)候才應(yīng)該為0。

        正?;貐⒖键c(diǎn)過程是:機(jī)床Z 軸向參考點(diǎn)方向移動(dòng),擋塊壓回零開關(guān),常閉點(diǎn)斷開,診斷參數(shù)X18.5 由1 變?yōu)?。機(jī)床開始減速前行,脫離零點(diǎn)開關(guān)常閉點(diǎn)閉合,X18.5 由0 變?yōu)?。開始尋找一轉(zhuǎn)信號(hào),以低速移動(dòng)一個(gè)柵格偏移量,找到參考點(diǎn),回零完成。機(jī)床出現(xiàn)回零故障時(shí),打開機(jī)床診斷畫面,發(fā)現(xiàn)X18.5 一直為0。拆下Z 軸罩殼,檢查零點(diǎn)開關(guān),開關(guān)一直壓下,用手反復(fù)按壓,沒有彈回。經(jīng)判斷是開關(guān)損壞,更換開關(guān),回零正常。

        例2:QTN150/500U 數(shù)控車床,馬扎克640T NEXUS 系統(tǒng),出現(xiàn)刀塔驅(qū)動(dòng)器報(bào)警。經(jīng)過診斷,刀塔驅(qū)動(dòng)器損壞,需要更換新的驅(qū)動(dòng)器。新的驅(qū)動(dòng)器需要設(shè)置參數(shù)和機(jī)械零點(diǎn)。刀塔采用三菱MRJ2-CT 驅(qū)動(dòng)器,新驅(qū)動(dòng)器設(shè)置需要3 步[2]:

        (1)驅(qū)動(dòng)器初始化。關(guān)機(jī)情況下,將旋轉(zhuǎn)開關(guān)旋至【7】,開機(jī),驅(qū)動(dòng)器開始初始化,完成初始化后出現(xiàn)報(bào)警。關(guān)機(jī),參照拆下來的驅(qū)動(dòng)器設(shè)置,將旋轉(zhuǎn)開關(guān)旋至【1】。

        (2)驅(qū)動(dòng)器參數(shù)寫入。由于驅(qū)動(dòng)器參數(shù)曾經(jīng)在機(jī)床電腦里做過備份,只需要利用軟件MR-J2-CT software 進(jìn)行參數(shù)寫入即可。參數(shù)寫入方法:進(jìn)入機(jī)床電腦界面→點(diǎn)擊開始菜單→選擇所有程序→選擇MR-J2-CT Setup Software→點(diǎn)擊MR-J2-CT Setup Software→彈出軟件畫面→點(diǎn)擊軸選擇菜單→選擇刀塔→打開參數(shù)→點(diǎn)擊文件→選擇打開→找到文件夾J2ctbus→選擇TURES.PRM→選中所有帶*的文件→點(diǎn)擊全部寫入菜單→寫入完成后退出軟件→關(guān)機(jī)10 s→開機(jī),驅(qū)動(dòng)器參數(shù)設(shè)置已經(jīng)完成。

        (3)刀塔零點(diǎn)設(shè)置。此時(shí)驅(qū)動(dòng)器報(bào)警零點(diǎn)丟失,需進(jìn)行刀塔零點(diǎn)設(shè)置。方法如下:手動(dòng)模式→刀塔松開→點(diǎn)擊MACHINE 按鍵→點(diǎn)擊維修菜單→按壓MF1 鍵和刀箱模式菜單鍵,直到點(diǎn)亮刀箱模式→按ToolSELEECT(F/H)鍵,使刀塔旋轉(zhuǎn)至零點(diǎn)(此機(jī)床刀塔零點(diǎn)為1 號(hào)刀位置,零點(diǎn)曾經(jīng)做過刻度標(biāo)記。)→按壓MF1 鍵和刀箱模式鍵,直到刀箱模式熄滅→點(diǎn)擊MACHINE 按鍵→點(diǎn)擊刀塔夾緊→點(diǎn)擊刀塔松開→按壓MF1 鍵和刀箱模式鍵,直到點(diǎn)亮刀箱模式→按壓MF1 鍵和刀箱原點(diǎn)設(shè)定鍵→按壓ToolSELEECT(F/H)鍵不松開,一直等到刀塔旋轉(zhuǎn)到自動(dòng)停止為止→按ToolSELEECT(F/H)鍵,使刀塔旋轉(zhuǎn)至零點(diǎn)→按壓MF1 鍵和刀箱模式鍵,直到刀箱模式熄滅→點(diǎn)擊MACHINE 按鍵→點(diǎn)擊刀塔夾緊→關(guān)機(jī),零點(diǎn)設(shè)置完成。對(duì)于三菱MR-J2-CT 驅(qū)動(dòng)器,由于參數(shù)需要電池保持,需要定期更換電池,發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器顯示AL 23 01報(bào)警時(shí),要及時(shí)更換電池,防止因電池電壓低導(dǎo)致的零點(diǎn)丟失。

        例3:XHZ2316/8 龍門式加工中心,西門子840D 系統(tǒng),加工中出現(xiàn)報(bào)警:“21612 通道%1 軸%2 進(jìn)給時(shí)VDI 信號(hào)驅(qū)動(dòng)使能復(fù)位”。引起使能關(guān)閉的原因有很多,首先從最簡(jiǎn)單的外圍開始查找,從PLC 的I/O 狀態(tài)診斷里,排除了立臥轉(zhuǎn)換、松刀和緊刀等外圍信號(hào)異?!,F(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn),復(fù)位后報(bào)警消除,主軸旋轉(zhuǎn)功率表顯示異常,主軸空轉(zhuǎn)功率波動(dòng)很大,主軸一旦帶負(fù)載,馬上出現(xiàn)21612 報(bào)警。主軸空轉(zhuǎn)電流測(cè)試:主軸轉(zhuǎn)速S=50 時(shí),用鉗流表測(cè)量電機(jī)電流為50 A;主軸轉(zhuǎn)速S=1000 時(shí),用鉗流表測(cè)量電機(jī)電流為100 A,該電機(jī)正常工作電流應(yīng)該在50 A 左右,電流完全超出正常值。編碼器、電機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、負(fù)載任何一個(gè)故障都可能導(dǎo)致這個(gè)現(xiàn)象。首先測(cè)試負(fù)載,脫開機(jī)械負(fù)載,進(jìn)行測(cè)試,發(fā)現(xiàn)電機(jī)抖動(dòng)厲害,經(jīng)過查閱資料發(fā)現(xiàn),主軸是全閉環(huán)控制,有外置編碼器,機(jī)械脫開了外置編碼器,所以才會(huì)抖動(dòng),用手轉(zhuǎn)動(dòng)負(fù)載,感覺還算靈活。其次更換電機(jī)尾部編碼器,故障依舊。借調(diào)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行測(cè)試,故障依舊。排除了負(fù)載、驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)尾部編碼器,最后將目標(biāo)鎖定為電機(jī)。電機(jī)尾部編碼器安裝在電機(jī)的尾部,和電機(jī)同軸。為了進(jìn)一步確定是電機(jī)損壞,排除尾部編碼器的干擾,拆下電機(jī),屏蔽編碼器,用V/F 控制方式進(jìn)行電機(jī)測(cè)試。修改機(jī)床驅(qū)動(dòng)參數(shù):參數(shù)1011 由0 修改為1 則為無編碼器模式;控制方式1014 由0 修改為V/F 控制方式有效;1100 由3200修改為8000 此為頻率脈沖數(shù)。修改參數(shù)后電機(jī)啟動(dòng)測(cè)試,主軸轉(zhuǎn)速S=50 時(shí),旋轉(zhuǎn)平穩(wěn),用鉗流表測(cè)量電機(jī)電流無顯示;主軸轉(zhuǎn)速S=100 時(shí),旋轉(zhuǎn)平穩(wěn),用鉗流表測(cè)量電機(jī)電流為20 A;主軸轉(zhuǎn)速S=150 時(shí),電機(jī)出現(xiàn)飛車,迅速按下急停。通過V/F 控制方式測(cè)試,確定電機(jī)正常。所有的問題都聚焦于尾部編碼器,雖然尾部編碼器是新的,也不能排除故障的可能性,決定重新更換此編碼器。在拆卸編碼器的時(shí)候,發(fā)現(xiàn)編碼器和電機(jī)連接存在松動(dòng)現(xiàn)象。拆下編碼器檢查發(fā)現(xiàn),由于新購(gòu)編碼器配備的固定螺絲和原裝編碼器螺絲長(zhǎng)度有5 mm 的差異,導(dǎo)致螺絲長(zhǎng)度超過螺孔范圍,螺絲沒有完全擰入軸孔,使安裝的編碼器沒有到位。由于電機(jī)和編碼器不同步,導(dǎo)致電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)異常,從而出現(xiàn)報(bào)警。由于安裝的疏忽,備件的不一樣,導(dǎo)致此次維修多走了很多彎路。拆下螺絲進(jìn)行修磨,修磨后,編碼器安裝到位,故障解決。

        例4:FDX2NC85-A 加工中心,F(xiàn)ANUC 0i-MB 系統(tǒng),是一臺(tái)專門用來銑凸輪的設(shè)備。換刀過程中機(jī)械手旋轉(zhuǎn)60°后,機(jī)械手停止不換刀,換刀超時(shí)報(bào)警。FANUC 0i-MB 系統(tǒng),配置A 點(diǎn)報(bào)警,可以通過查找PMC 的I/O 點(diǎn)狀態(tài)和根據(jù)梯形圖分析故障原因[3]。打開A 點(diǎn)報(bào)警,發(fā)現(xiàn)A2.3 點(diǎn)亮,打開PMC 梯形圖,查找A2.3 線圈,發(fā)現(xiàn)A2.3 線圈被點(diǎn)亮,經(jīng)過邏輯分析,線圈得電的原因是X1.4 被點(diǎn)亮。查閱電氣原理圖,找出相關(guān)I/O 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的動(dòng)作:X1.4 刀套夾緊、X1.5 刀套松開、Y2.1 刀套松開。Y2.1 刀套松開處于得電狀態(tài),正常情況下X1.4 刀套夾緊檢測(cè)開關(guān)應(yīng)該熄滅,X1.5 刀套松開檢測(cè)開關(guān)應(yīng)該點(diǎn)亮。根據(jù)圖紙找到刀套松開控制閥LS76,用手按壓LS76 閥,X1.4 和X1.5 交替點(diǎn)亮,說明閥沒有損壞。Y2.1 有輸出,控制閥LS76 卻沒有動(dòng)作,查找線路,最后發(fā)現(xiàn)控制LS76 的中間繼電器損壞,更換繼電器。使用PMC 強(qiáng)制輸出功能,當(dāng)前換刀在第5 步,按控制要求完成換刀流程。步驟如下:①設(shè)置參數(shù)。允許PMC 停止。打開SYSTEM→PMC→PMCPRM→SETING→修改RAM WRITE ENABLE 由0 改為1→修改ALLOW PMC STOP 由0 改為1→修改PMC STOP PMCDGN 由0 改為1;②停止PMC。在PMC 菜單下找到STOP項(xiàng),按下STOP,防止強(qiáng)制操作時(shí)候PMC 自動(dòng)運(yùn)行;③強(qiáng)制輸出。打開PMC 信號(hào)狀態(tài)欄,光標(biāo)移動(dòng)到強(qiáng)制輸出的Y 地址,按下FORCE,即可實(shí)現(xiàn)Y 地址的強(qiáng)制輸出。按照換刀流程強(qiáng)制完成換刀;④運(yùn)行PMC,點(diǎn)擊RUN 菜單;⑤還原參數(shù),把第一步修改的參數(shù)進(jìn)行恢復(fù);⑥關(guān)機(jī),開機(jī)恢復(fù)正常。

        對(duì)于數(shù)控機(jī)床維修,當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí),首先要借助于系統(tǒng)的自診斷功能查找故障原因,其次從操作人員處了解機(jī)床出現(xiàn)故障的情況。根據(jù)故障現(xiàn)象本著由簡(jiǎn)到難,由外到內(nèi),由機(jī)械部分到電氣部分的原則進(jìn)行。只要掌握數(shù)控機(jī)床相關(guān)工作原理和機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu),了解其操作方法、動(dòng)作順序并對(duì)故障現(xiàn)象作充分調(diào)查和分析,就一定能找到故障的原因所在,檢查修理,排除故障,最終使機(jī)床恢復(fù)正常[4]。

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