數(shù)控機床的故障分析

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數(shù)控機床的故障分析
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1 ~2 @2 H; a( L9 Q# a& z4 j+ Y　目前,，數(shù)控機床的應(yīng)用越來越廣泛,，其加工柔性好,，精度高,，生產(chǎn)效率高,，具有很多的優(yōu)點,。但由于技術(shù)越來越先進、復(fù)雜,，對維修人員的素質(zhì)要求很高,，要求他們具有較深的專業(yè)知識和豐富的維修經(jīng)驗，在數(shù)控機床出現(xiàn)故障才能及時排除,。我公司有幾十臺數(shù)控設(shè)備,，數(shù)控系統(tǒng)有多種類型，幾年來這些設(shè)備出現(xiàn)一些故障,，通過對這些故障的分析和處理,，我們?nèi)〉昧艘欢ǖ慕?jīng)驗。下面結(jié)合一些典型的實例,，對數(shù)控機床的故障進行系統(tǒng)分析,，以供參考。
8 z( W2 _! O0 q1 `　　一、NC系統(tǒng)故障
　　1．硬件故障
　　有時由于NC系統(tǒng)出現(xiàn)硬件的損壞,，使機床停機,。對于這類故障的診斷，首先必須了解該數(shù)控系統(tǒng)的工作原理及各線路板的功能,，然后根據(jù)故障現(xiàn)象進行分析,，在有條件的情況下利用交換法準(zhǔn)確定位故障點。
/ \# M$ T& T- ^. R. i) d　　例一,、一臺采用德國西門子SINUMERIK SYSTEM 3的數(shù)控機床,，其PLC采用S5─130W／B，一次發(fā)生故障,，通過NC系統(tǒng)PC功能輸入的R參數(shù),，在加工中不起作用，不能更改加工程序中R參數(shù)的數(shù)值,。通過對NC系統(tǒng)工作原理及故障現(xiàn)象的分析,，我們認為PLC的主板有問題，與另一臺機床的主板對換后,，進一步確定為PLC主板的問題,。經(jīng)專業(yè)廠家維修，故障被排除,。
　　例二,、另一臺機床也是采用SINUMERIK SYSTEM 3數(shù)控系統(tǒng)，其加工程序程序號輸入不進去,，自動加工無法進行,。經(jīng)確認為NC系統(tǒng)存儲器板出現(xiàn)問題,，維修后,，故障消除。
8 U3 {. ?6 r$ V% R* x  V例三,、一臺采用德國HEIDENHAIN公司TNC 155的數(shù)控銑床,，一次發(fā)生故障，工作時系統(tǒng)經(jīng)常死機,，停電時經(jīng)常丟失機床參數(shù)和程序,。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)NC系統(tǒng)主板彎曲變形，經(jīng)校直固定后,，系統(tǒng)恢復(fù)正常,，再也沒有出現(xiàn)類似故障。
! E" Q, j/ k  f8 k3 n- W% b: ?　　2．軟故障
8 M  R$ Q) T- J: W; ]　　數(shù)控機床有些故障是由于NC系統(tǒng)機床參數(shù)引起的,，有時因設(shè)置不當(dāng),，有時因意外使參數(shù)發(fā)生變化或混亂，這類故障只要調(diào)整好參數(shù)，就會自然消失,。還有些故障由于偶然原因使NC系統(tǒng)處于死循環(huán)狀態(tài),，這類故障有時必須采取強行啟動的方法恢復(fù)系統(tǒng)的使用。
　　例一,、一臺采用日本發(fā)那科公司FANUC-OT系統(tǒng)的數(shù)控車床,，每次開機都發(fā)生死機現(xiàn)象，任何正常操作都不起作用,。后采取強制復(fù)位的方法,，將系統(tǒng)內(nèi)存全部清除后，系統(tǒng)恢復(fù)正常,，重新輸入機床參數(shù)后,，機床正常使用。這個故障就是由于機床參數(shù)混亂造成的,。
　　例二,、一臺專用數(shù)控銑床，NC系統(tǒng)采用西門子的SINUMERIK SYSTEM 3,，在批量加工中NC系統(tǒng)顯示2號報警“LIMIT SWITCH”,，這種故障是因為Y軸行程超出軟件設(shè)定的極限值，檢查程序數(shù)值并無變化,，經(jīng)仔細觀察故障現(xiàn)象,，當(dāng)出現(xiàn)故障時，CRT上顯示的Y軸坐標(biāo)確定達到軟件極限,，仔細研究發(fā)現(xiàn)是補償值輸入變大引起的,，適當(dāng)調(diào)整軟件限位設(shè)置后，故障被排除,。這個故障就是軟件限位設(shè)置不當(dāng)造成的,。
　　例三、一臺采用西門子SINUMERIK 810的數(shù)控機床,，一次出現(xiàn)問題,，每次開機系統(tǒng)都進入AUTOMATIC狀態(tài)，不能進行任何操作,，系統(tǒng)出現(xiàn)死機狀態(tài),。經(jīng)強制啟動后，系統(tǒng)恢復(fù)正常工作,。這個故障就是因操作人員操作失誤或其它原因使NC系統(tǒng)處于死循環(huán)狀態(tài),。
+ i- D# g* j6 N% A  I  W/ C) [　　3．因其它原因引起的NC系統(tǒng)故障有時因供電電源出現(xiàn)問題或緩沖電池失效也會引起系統(tǒng)故障。
　　例一,、一臺采用德國西門子SINUMERIK SYSTEM 3的數(shù)控機床,，一次出現(xiàn)故障,，NC系統(tǒng)加上電后，CRT不顯示,，檢查發(fā)現(xiàn)NC系統(tǒng)上“COUPLING MODULE”板上左邊的發(fā)光二極管閃亮,，指示故障。對PLC進行熱啟動后,，系統(tǒng)正常工作,。但過幾天后，這個故障又出現(xiàn)了,，經(jīng)對發(fā)光二極管閃動頻率的分析,，確定為電池故障，更換電池后,，故障消除,。
7 }6 s0 x3 x' |8 G　　例二、一臺采用西門子SINUMERIK 810的數(shù)控機床,，有時在自動加工過程中,，系統(tǒng)突然掉電，測量其24V直流供電電源,，發(fā)現(xiàn)只有22V左右,，電網(wǎng)電壓向下波動時，引起這個電壓降低,，導(dǎo)致NC系統(tǒng)采取保護措施,，自動斷電。經(jīng)確認為整流變壓器匝間短路,，造成容量不夠,。更換新的整流變壓器后，故障排除,。
0 I0 b$ k  ^% ]% q% |　　例三,、另一臺也是采用西門子SINUMIK 810的數(shù)控機床，出現(xiàn)這樣的故障,，當(dāng)系統(tǒng)加上電源后,，系統(tǒng)開始自檢,，當(dāng)自檢完畢進入基本畫面時,，系統(tǒng)掉電。經(jīng)分析和檢查,，發(fā)現(xiàn)X軸抱閘線圈對地短路,。系統(tǒng)自檢后，伺服條件準(zhǔn)備好,，抱閘通電釋放,。抱閘線圈采用24V電源供電,，由于線圈對地短路，致使24V電壓瞬間下降,，NC系統(tǒng)采取保護措施自動斷電,。
& X% P# {2 g2 f% X5 `  y6 {  O　　二、伺服系統(tǒng)的故障
　　由于數(shù)控系統(tǒng)的控制核心是對機床的進給部分進行數(shù)字控制,，而進給是由伺服單元控制伺服電機,，帶動滾珠絲杠來實現(xiàn)的，由旋轉(zhuǎn)編碼器做位置反饋元件,，形成半閉環(huán)的位置控制系統(tǒng),。所以伺服系統(tǒng)在數(shù)控機床上起的作用相當(dāng)重要。伺服系統(tǒng)的故障一般都是由伺服控制單元,、伺服電機,、測速電機、編碼器等出現(xiàn)問題引起的,。下面介紹幾例：
　　例一,、伺服電機損壞
* {# j$ O( o5 a* ~8 m. B　　一臺采用SINUMERIK 810／T的數(shù)控車床，一次刀塔出現(xiàn)故障,，轉(zhuǎn)動不到位,，刀塔轉(zhuǎn)動時，出現(xiàn)6016號報警“SLIDE POWER PACK NO OPERATION”,，根據(jù)工作原理和故障現(xiàn)象進行分析,，刀塔轉(zhuǎn)動是由伺服電機驅(qū)動的，電機一啟動,，伺服單元就產(chǎn)生過載報警,，切斷伺服電源，并反饋給NC系統(tǒng),，顯示6016報警,。檢查機械部分，更換伺服單元都沒有解決問題,。更換伺服電機后,，故障被排除。
　　例二,、一臺采用直流伺服系統(tǒng)的美國數(shù)控磨床,，E軸運動時產(chǎn)生“E AXIS EXECESSFOLLOWING ERROR”報警，觀察故障發(fā)生過程,，在啟動E軸時,，E軸開始運動，CRT上顯示的E軸數(shù)值變化,，當(dāng)數(shù)值變到14時,，突然跳變到471,，為此我們認為反饋部分存在問題，更換位置反饋板,，故障消除,。
　　例三、另一臺數(shù)控磨床,，E軸修整器失控,，E軸能回參考點，但自動修整或半自動時,，運動速度極快,，直到撞到極限開關(guān)。觀察發(fā)生故障的過程,，發(fā)現(xiàn)撞極限開關(guān)時,，其顯示的坐標(biāo)值遠小于實際值，肯定是位置反饋的問題,。但更換反饋板和編碼器都未能解決問題,。后仔細研究發(fā)現(xiàn)，E軸修整器是由Z軸帶動運動的,，一般回參考點時,，E軸都在Z軸的一側(cè)，而修整時,，E軸修整器被Z軸帶到中間,。為此我們做了這樣的試驗，將E軸修整器移到Z軸中間,，然后回參考點,，這時回參點也出現(xiàn)失控現(xiàn)象；為此我們斷定可能由于E軸修整器經(jīng)常往復(fù)運動,，導(dǎo)致E軸反饋電纜折斷,，而接觸不良。校線證實了我們的判斷,，找到斷點,，焊接并采取防折措施，使機床恢復(fù)工作,。
　　三,、外部故障
　　由于現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)可靠性越來越高，故障率越來越低,，很少發(fā)生故障,。大部分故障都是非系統(tǒng)故障，是由外部原因引起的,。
　　1.　現(xiàn)代的數(shù)控設(shè)備都是機電一體化的產(chǎn)品,，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，保護措施完善,，自動化程度非常高,。有些故障并不是硬件損壞引起的，而是由于操作,、調(diào)整,、處理不當(dāng)引起的。這類故障在設(shè)備使用初期發(fā)生的頻率較高,，這時操作人員和維護人員對設(shè)備都不特別熟悉,。
　　例一、一臺數(shù)控銑床,，在剛投入使用的時候,，旋轉(zhuǎn)工作臺經(jīng)常出現(xiàn)不旋轉(zhuǎn)的問題，經(jīng)過對機床工作原理和加工過程進行分析,，發(fā)現(xiàn)這個問題與分度裝置有關(guān),，只有分度裝置在起始位置時，工作臺才能旋轉(zhuǎn),。
& L9 d3 ~- N. m' a/ t- s　　例二,、另一臺數(shù)控銑床發(fā)生打刀事故，按急停按鈕后,，換上新刀,，但工作臺不旋轉(zhuǎn)，通過PLC梯圖分析,，發(fā)現(xiàn)其換刀過程不正確,，計算機認為換刀過程沒有結(jié)束，不能進行其它操作,，按正確程序重新?lián)Q刀后,，機床恢復(fù)正常。
6 E  w: P! ~3 W' H% ^& j　　例三,、有幾臺數(shù)控機床,，在剛投入使用的時候，有時出現(xiàn)意外情況,，操作人員按急停按鈕后,，將系統(tǒng)斷電重新啟動，這時機床不回參考點,，必須經(jīng)過一番調(diào)整,，有時得手工將軸盤到非干涉區(qū)。后來吸取教訓(xùn),，按急停按鈕后,，將操作方式變?yōu)槭謩�,，松開急停按鈕，把機床恢復(fù)到正常位置,，這時再操作或斷電,，就不會出現(xiàn)問題。
　　2．由外部硬件損壞引起的故障
* [) Q8 [7 N# {( k- z2 s　　這類故障是數(shù)控機床常見故障,，一般都是由于檢測開關(guān),、液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng),、電氣執(zhí)行元件,、機械裝置等出現(xiàn)問題引起的。有些故障可產(chǎn)生報警,，通過報答信息,，可查找故障原因。
. p4 [' Y2 V: I/ h7 P( y　　例一,、一臺數(shù)控磨床,，數(shù)控系統(tǒng)采用西門子SINUMERIK SYSTEM 3，出現(xiàn)故障報警F31“SPINDLE COOLANT CIRCUIT”,，指示主軸冷卻系統(tǒng)有問題,，而檢查冷卻系統(tǒng)并無問題，查閱PLC梯圖,，這個故障是由流量檢測開關(guān)B9.6檢測出來的,，檢查這個開關(guān)，發(fā)現(xiàn)開關(guān)已損壞,，更換新的開關(guān),，故障消失。
　　例二,、一臺采用西門子SINUMERIK 810的數(shù)控淬火機床,，一次出現(xiàn)6014“FAULT LEVEL HARDENING LIQUID”機床不能工作。報警信息指示,，淬火液面不夠,，檢查液面已遠遠超出最低水平，檢測液位開關(guān),，發(fā)現(xiàn)是液位開關(guān)出現(xiàn)問題,，更換新的開關(guān)，故障消除,。
2 @! b+ @' G3 [0 D" R- C　　有些故障雖有報警信息,，但并不能反映故障的根本原因。這時要根據(jù)報警信息、故障現(xiàn)象來分析,。
" @* U4 r$ r9 Y2 w4 K- H2 d" z例三,、一臺數(shù)控磨床，E軸在回參考點時,，E軸旋轉(zhuǎn)但沒有找到參考點,，而一直運動,，直到壓到極限開關(guān),，NC系統(tǒng)顯示報警“E AXIS AT MAX.TRAVEL”。根據(jù)故障現(xiàn)象分析,，可能是零點開關(guān)有問題,，經(jīng)確認為無觸點零點開關(guān)損壞，更換新的開關(guān),，故障消除,。
, n2 X! u6 r  }9 f/ H　　例四、一臺專用的數(shù)控銑床,，在零件批量加工過程中發(fā)生故障,，每次都發(fā)生在零件已加工完畢，Z軸后移還沒到位,，這時出現(xiàn)故障,，加工程序中斷，主軸停轉(zhuǎn),，并顯示F97號報警“SPINDLE SPEED NOT OK STATION 2”,，指示主軸有問題，檢查主軸系統(tǒng)并無問題,，其它問題也可導(dǎo)致主軸停轉(zhuǎn),，于是我們用機外編程器監(jiān)視PLC梯圖的運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)刀具液壓卡緊壓力檢測開關(guān)F21．1,，在出現(xiàn)故障時,，瞬間斷開，它的斷開表示銑刀卡緊力不夠,，為安全起見,，PLC使主軸停轉(zhuǎn)。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)液壓壓力不穩(wěn),，調(diào)整液壓系統(tǒng),，使之穩(wěn)定，故障被排除,。
　　還有些故障不產(chǎn)生故障報警,，只是動作不能完成，這時就要根據(jù)維修經(jīng)驗，機床的工作原理,，PLC的運行狀態(tài)來判斷故障,。

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例五、一臺數(shù)控機床一次出現(xiàn)故障,，負載門關(guān)不上,，自動加工不能進行，而且無故障顯示,。這個負載門是由氣缸來完成開關(guān)的,，關(guān)閉負載門是PLC輸出Q2.0控制電磁閥Y2.0來實現(xiàn)的。用NC系統(tǒng)的PC功能檢查PLC Q2.0的狀態(tài),，其狀態(tài)為1,，但電磁閥卻沒有得電。原來PLC輸出Q2.0通過中間繼電器控制電磁閥Y2.0,，中間繼電器損壞引起這個故障,，更換新的繼電器，故障被排除,。

能源員

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問世

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被遺忘的一族

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