數(shù)控設(shè)備故障的診斷與維修方法

杭州機(jī)床維修

	數(shù)控設(shè)備故障的診斷與維修方法   在數(shù)控設(shè)備使用越來(lái)越廣泛,，隨之而來(lái)的是如何保證設(shè)備的有效利用率,，設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，要盡快將設(shè)備恢復(fù)正常使用,。為了解決這個(gè)問(wèn)題,，首先要求維修人員應(yīng)該有很高的素質(zhì)，不但要求具有豐富的專業(yè)知識(shí),，如機(jī)電一體化技術(shù),、計(jì)算機(jī)原理、數(shù)控技術(shù)、PLC技術(shù),、自控技術(shù),、拖動(dòng)原理、液壓技術(shù)等,，還要掌握機(jī)械加工常識(shí)和數(shù)控裝置的簡(jiǎn)單編程,，另外還要具有一定的英語(yǔ)水平,，能夠閱讀英文技術(shù)資料,。要有足夠的資料，包括機(jī),、電,、液圖紙，機(jī)床參數(shù)備份,，系統(tǒng)使用維修手冊(cè),，PLC梯形圖等。還要有一定量的備件,。另外需要維修人員具有一定的經(jīng)驗(yàn),，掌握一定的維修方法。筆者從事數(shù)控設(shè)備維修多年,，積累了一定的經(jīng)驗(yàn),，總結(jié)一套維修數(shù)控設(shè)備的方法，現(xiàn)介紹如下以供參考,。   　　要搞清故障現(xiàn)象   1 E$ l" B- R, T 1 `: N' w- y. G7 W# u" }( T: o2 ^　　當(dāng)數(shù)控設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí),，首先要搞清故障現(xiàn)象，向操作人員了解第一次出現(xiàn)故障時(shí)的情況,，在可能的情況下觀察故障發(fā)生的過(guò)程,，觀察故障是在什么情況下發(fā)生的，怎么發(fā)生的,，引起怎樣的后果,。只有了解到第一手情況，才有利于故障的排除,，把故障過(guò)程搞清了,，問(wèn)題就解決一半了。搞清了故障現(xiàn)象,，然后根據(jù)機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)的工作原理,，就可以很快地確診問(wèn)題所在并將故障排除，使設(shè)備恢復(fù)正常使用,。   $ s% m' F( o: b0 F, U( V& a" w# O　　如,，一臺(tái)采用美國(guó)BRYANT公司TEACHABLEⅢ系統(tǒng)的數(shù)控外圓磨床在自動(dòng)加工時(shí)，砂輪將修整器磨掉一塊,。為了觀察故障現(xiàn)象并防止意外再次發(fā)生,，將砂輪拆下運(yùn)行機(jī)床,，這時(shí)再觀察故障現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)在自動(dòng)磨削加工時(shí),，磨削正常沒(méi)有問(wèn)題,，工件磨削完之后，修整砂輪時(shí),，砂輪正常進(jìn)給,，而砂輪修整器旋轉(zhuǎn)非常快,，很快就壓上限位開(kāi)關(guān),，如果這時(shí)砂輪沒(méi)拆，肯定砂輪又要撞到修整器上,。根據(jù)機(jī)床的工作原理,，砂輪修整器由E軸伺服電機(jī)帶動(dòng)，用旋轉(zhuǎn)編碼器作為位置反饋元件,。正常情況下修整器修整砂輪時(shí),，Z軸滑臺(tái)帶動(dòng)E軸修整器移動(dòng)到修整位置，修整器做30°~120°的擺動(dòng)來(lái)修整砂輪,。我們多次觀察故障現(xiàn)象發(fā)現(xiàn),，E軸在壓上限位開(kāi)關(guān)時(shí)，在屏幕上E軸的坐標(biāo)值只有60°左右,，而實(shí)際位置大概在180°左右,，顯然是位置反饋出現(xiàn)問(wèn)題，但更換了位控板和編碼器都沒(méi)有解決問(wèn)題,。我們又經(jīng)過(guò)反復(fù)的觀察和試驗(yàn),，發(fā)現(xiàn)：E軸修整器在Z軸的邊緣時(shí)，回參考點(diǎn)和旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)都沒(méi)有問(wèn)題,，要利用系統(tǒng)的報(bào)警信息   2 M: i. e; K$ O. X& t9 J ; j2 _- Q  U( E6 C$ v. h　　現(xiàn)在數(shù)控系統(tǒng)的自診斷能力越來(lái)越強(qiáng),，設(shè)備的大部分故障數(shù)控系統(tǒng)都能夠診斷出來(lái)，并采取相應(yīng)的措施,，如停機(jī)等,，一般都能產(chǎn)生報(bào)警顯示。當(dāng)數(shù)控設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí),，有時(shí)在顯示器上顯示報(bào)警信息,，有時(shí)在數(shù)控裝置上、PLC裝置上和驅(qū)動(dòng)裝置上還會(huì)有報(bào)警指示,。這時(shí)要根據(jù)手冊(cè)對(duì)這些報(bào)警信息進(jìn)行分析,，有些根據(jù)報(bào)警信息就可直接確認(rèn)故障原因，只要搞清報(bào)警信息的內(nèi)容，就可排除數(shù)控設(shè)備出現(xiàn)的故障,。   % b' G/ g8 O1 C: K" ?! C　　如,，一臺(tái)采用德國(guó)SIEMENS 810系統(tǒng)的數(shù)控溝道磨床，開(kāi)機(jī)后就產(chǎn)生1號(hào)報(bào)警顯示“BATTERY ALARM POWER SUPPLY”,，很明顯指示數(shù)控系統(tǒng)斷電保護(hù)電池沒(méi)電,，更換新的電池后(注意：一定要在系統(tǒng)帶電的情況下更換電池)，將故障復(fù)位,，機(jī)床恢復(fù)使用,。另一臺(tái)采用SIEMENS 3系統(tǒng)的數(shù)控磨床，開(kāi)機(jī)后屏幕沒(méi)有顯示,，檢查數(shù)控裝置,，發(fā)現(xiàn)CPU板上一個(gè)發(fā)光二極管閃爍,，根據(jù)說(shuō)明書,，分析其閃爍頻率，確認(rèn)為斷電保護(hù)電池電壓低,，更換電池后,，重新啟動(dòng)系統(tǒng)故障消失。   - N% p* m0 b0 E$ e) m  N   d1 [$ R2 z; ]4 ]6 _( F9 a　　如,，一臺(tái)采用日本FANUC 0TC系統(tǒng)的數(shù)控車床,，出現(xiàn)2043號(hào)報(bào)警，顯示“HYD. PRESSURE DOWN",，指示液壓系統(tǒng)壓力低,。根據(jù)報(bào)警信息,，對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行檢查,，發(fā)現(xiàn)液壓壓力確實(shí)很低,，對(duì)液壓壓力進(jìn)行調(diào)整使機(jī)床恢復(fù)了正常使用,。   6 W" [- J' d% M, X. O 　　另一些故障的報(bào)警信息并不能反映故障的根本原因,，而是反映故障的結(jié)果或者由此引起的其它問(wèn)題,，這時(shí)要經(jīng)過(guò)仔細(xì)的分析和檢查才能確定故障原因,，下面的方法對(duì)這類故障及沒(méi)有報(bào)警的一些故障的檢測(cè)是行之有效的,。   1 g4 G/ x: A2 S/ ~: M/ C 　　要利用數(shù)控系統(tǒng)的PLC狀態(tài)顯示功能   　　許多數(shù)控系統(tǒng)都有PLC狀態(tài)顯示功能,，如西門子3系統(tǒng)PC菜單下的PC STATUS,，西門子810系統(tǒng)DIAGNOSIS菜單下的PLC STATUS功能，以及發(fā)那科0T系統(tǒng)DGNOS PARAM功能的PMC狀態(tài)顯示功能等,，利用這些功能可顯示PLC的輸入,、輸出、定時(shí)器,、計(jì)數(shù)器等的即時(shí)狀態(tài)和內(nèi)容,。根據(jù)機(jī)床的工作原理和機(jī)床廠家提供的電氣原理圖，通過(guò)監(jiān)視相應(yīng)的狀態(tài)，就可確診一些故障,。   % Z" ]4 D" O9 _  D + k7 U8 q4 u7 q% G' ^- U

	如,，一臺(tái)采用日本FANUC 0TC的數(shù)控車床，一次出現(xiàn)故障,，開(kāi)機(jī)就出現(xiàn)2041號(hào)報(bào)警,，指示X軸超限位的報(bào)警，但觀察X軸并沒(méi)有超限位,，并且X軸的限位開(kāi)關(guān)也沒(méi)有壓下,，但利用NC系統(tǒng)的PMC狀態(tài)顯示功能，檢查X軸限位開(kāi)關(guān)的PMC輸入X0.0的狀態(tài)為“1”,，開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)確實(shí)已經(jīng)接通,，說(shuō)明開(kāi)關(guān)出現(xiàn)了問(wèn)題，更換新的開(kāi)關(guān)后,，機(jī)床故障消除,。   ; n" Q2 `1 p" K2 s. b 　　如，一臺(tái)采用日本MITSUBINSHI MELDAS L3系統(tǒng)的數(shù)控車床,，一次出現(xiàn)故障,，刀塔不旋轉(zhuǎn)。根據(jù)刀塔的工作原理,，刀塔旋轉(zhuǎn)時(shí),，首先靠液壓缸將刀塔浮起，然后才能旋轉(zhuǎn),。觀察故障現(xiàn)象,，當(dāng)手動(dòng)按下刀塔旋轉(zhuǎn)的按鈕時(shí)，刀塔根本沒(méi)有反應(yīng),，也就是說(shuō),，刀塔沒(méi)有浮起，根據(jù)電氣原理圖,，PLC的輸出Y4.4控制繼電器K44來(lái)控制電磁閥,，電磁閥控制液壓缸使刀塔浮起，首先通過(guò)NC系統(tǒng)的PLC狀態(tài)顯示功能,，觀察Y4.4的狀態(tài),，當(dāng)按下手動(dòng)刀塔旋轉(zhuǎn)按鈕時(shí)，其狀態(tài)變?yōu)椤?”,，沒(méi)有問(wèn)題,，繼續(xù)檢查發(fā)現(xiàn)，是其控制的直流繼電器K44的觸點(diǎn)損壞,，更換新的繼電器,，刀塔恢復(fù)了正常工作,。   9 S( e8 Y7 ?; d# r　　要利用機(jī)床廠家提供的PLC梯形圖   3 K7 A/ e4 l+ ~; s. r/ V7 ^ 1 R. j2 @4 {2 @# b2 o　　數(shù)控設(shè)備出現(xiàn)的大部分故障都是通過(guò)PLC裝置檢查出來(lái)的，PLC檢測(cè)故障的機(jī)理就是通過(guò)運(yùn)行機(jī)床廠家為特定機(jī)床編制的PLC梯形圖(即程序),，根據(jù)各種輸入,、輸出狀態(tài)進(jìn)行邏輯判斷，如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,，產(chǎn)生報(bào)警并在顯示器上產(chǎn)生報(bào)警信息,。所以對(duì)一些PLC產(chǎn)生報(bào)警的故障，或一些沒(méi)有報(bào)警的故障,，可以通過(guò)分析PLC的梯形圖對(duì)故障進(jìn)行診斷,，利用NC系統(tǒng)的梯圖顯示功能或者機(jī)外編程器在線跟蹤梯形圖的運(yùn)行，可提高診斷故障的速度和準(zhǔn)確性,。   $ s; w5 Z( a4 q3 j% l5 p3 ~: }　　如,，一臺(tái)采用SIEMENS 810系統(tǒng)的數(shù)控磨床，一次出現(xiàn)故障,，開(kāi)機(jī)后機(jī)床不回參考點(diǎn)并且沒(méi)有故障顯示,，檢查控制面板發(fā)現(xiàn)分度裝置落下的指示燈沒(méi)亮，這臺(tái)機(jī)床為了安全起見(jiàn),，只要分度裝置沒(méi)落下,，機(jī)床的進(jìn)給軸就不能運(yùn)動(dòng),。但檢查分度裝置,，已經(jīng)落下沒(méi)有問(wèn)題。根據(jù)機(jī)床廠家提供PLC梯形圖,，PLC的輸出A7.3控制面板上的分度裝置落下指示燈,。用編程器在線觀察梯形圖的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)F143.4沒(méi)有閉合,，致使A7.3的狀態(tài)為“0”,。F143.4指示工件分度臺(tái)在落下位置，繼續(xù)檢查發(fā)現(xiàn)由于輸入E13.2沒(méi)有閉合導(dǎo)致F143.4的狀態(tài)為“0”,。根據(jù)電氣原理圖,，PLC輸入E13.2接的是檢測(cè)工件分度裝置落下的接近開(kāi)關(guān)36PS13，將分度裝置拆開(kāi),，發(fā)現(xiàn)機(jī)械裝置有問(wèn)題,，不能帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)接近開(kāi)關(guān)的機(jī)械裝置運(yùn)動(dòng)，所以E13.2始終不能閉合,。將機(jī)械裝置維修好后,，機(jī)床恢復(fù)了正常使用。   " X3 H* l- ?0 o8 ~8 ? 　　一臺(tái)采用SIEMENS 3TT系統(tǒng)的數(shù)控銑床,，在自動(dòng)循環(huán)加工過(guò)程中,，工件已加工完畢,，工作臺(tái)正要旋轉(zhuǎn)，主軸還沒(méi)有退到位,，這時(shí)第二工位主軸停轉(zhuǎn),，自動(dòng)循環(huán)中斷，產(chǎn)生報(bào)警F97“SPINDLE1 SPEED NOT OK STATION2”和F98“SPINDLE2 SPEED NOT OK STATION2”,，表示第二工位兩個(gè)主軸速度不正常,。但對(duì)主軸系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。為了確定故障原因,，用機(jī)外編程器動(dòng)態(tài)監(jiān)視機(jī)床PLC梯形圖的運(yùn)行,，根據(jù)邏輯關(guān)系進(jìn)行檢查，最后發(fā)現(xiàn)是第二工位的工件卡緊液壓壓力開(kāi)關(guān),，E21.1在出現(xiàn)故障的瞬間其狀態(tài)發(fā)生變化,，由“1”信號(hào)瞬間變成“0”信號(hào)，緊接著又變成“1”信號(hào),，E21.1接的是壓力開(kāi)關(guān)P21.1,，它的狀態(tài)變成“0”，信號(hào)指示工件沒(méi)有卡緊,，所以主軸停轉(zhuǎn),，自動(dòng)循環(huán)停止。由于工件的卡緊是由液壓來(lái)完成的,，對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行檢查,，發(fā)現(xiàn)壓力有些不穩(wěn)，對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整,，使之穩(wěn)定,，機(jī)床恢復(fù)了正常工作。這個(gè)故障的報(bào)警信息反映的是由于液壓不穩(wěn)造成的主軸停轉(zhuǎn)的現(xiàn)象,，而沒(méi)有反映液壓不穩(wěn)的故障根源,。   % p( z% b+ L- t  Y1 ] ) T  u& B  X  T' I' Z& S, E9 z　　以上兩種方法對(duì)機(jī)床側(cè)故障的檢測(cè)是非常有效的，因?yàn)檫@些故障無(wú)非是檢測(cè)開(kāi)關(guān),、繼電器,、電磁閥的損壞或者機(jī)械執(zhí)行結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問(wèn)題，這些問(wèn)題基本都可以根據(jù)PLC程序,，通過(guò)檢測(cè)其相應(yīng)的狀態(tài)來(lái)確認(rèn)故障點(diǎn),。而遇到一些系統(tǒng)故障時(shí)，有時(shí)情況比較復(fù)雜,，采用以下的方法及檢測(cè)原則可快速確認(rèn)故障點(diǎn),。   , Q: w; Q2 y* m! O) @ ! l) m1 p: A; b3 R　　利用交換法準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)   2 w1 l1 r: c5 S9 ^3 ~5 d 　　對(duì)于一些涉及到控制系統(tǒng)的故障，有時(shí)不容易確認(rèn)哪一部分有問(wèn)題,，在確保沒(méi)有進(jìn)一步損壞的情況下,，用備用控制板代換被懷疑有問(wèn)題的控制板,，是準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)的有效辦法，有時(shí)與其它機(jī)床上同類型控制系統(tǒng)的控制板互換會(huì)更快速診斷故障(這時(shí)要保證不會(huì)把好的板子損壞),。   4 L( Q( \% F1 E+ A5 X' w* u
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如,，一臺(tái)采用美國(guó)BRYANT公司TEACHABLEⅢ系統(tǒng)的數(shù)控內(nèi)圓磨床，一次出現(xiàn)故障,，在E軸運(yùn)動(dòng)時(shí),，出現(xiàn)報(bào)警："E AXIS EXCESS FOLLOWING ERROR"，這個(gè)報(bào)警的含義是E軸位移的跟隨誤差超出設(shè)定范圍,。由于E軸一動(dòng)就產(chǎn)生這個(gè)報(bào)警,，E軸無(wú)法回參考點(diǎn)。手動(dòng)移動(dòng)E軸,，觀察故障現(xiàn)象,，當(dāng)E軸運(yùn)動(dòng)時(shí)，屏幕上顯示E軸位移的變化,，當(dāng)從0走到14時(shí),，屏幕上的數(shù)值突然跳變到471。反向運(yùn)動(dòng)時(shí)也是如此,，當(dāng)達(dá)到-14時(shí),，也跳變到471。這時(shí)出現(xiàn)上述報(bào)警,，進(jìn)給停止,。經(jīng)分析可能是E軸位置反饋系統(tǒng)的問(wèn)題，這包括E軸編碼器,、連接電纜,、數(shù)控系統(tǒng)的位控板以及數(shù)控系統(tǒng)CPU板等，為了盡快發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,，本著先簡(jiǎn)單后復(fù)雜的原則，首先更換位控板,，這時(shí)故障消除,。這臺(tái)機(jī)床另一次X軸出現(xiàn)這個(gè)報(bào)警，首先更換位控板,，故障沒(méi)有排除,，因此懷疑編碼器的損壞可能性比較大，當(dāng)拆下編碼器時(shí)發(fā)現(xiàn),，其聯(lián)軸節(jié)已斷開(kāi),，更換新的聯(lián)軸節(jié)，故障消除,。   　　要本著先外圍后內(nèi)部,、先機(jī)械后電氣,、先簡(jiǎn)單后復(fù)雜、先靜后動(dòng),、先公用后專用,、先查軟件后查硬件的原則檢查故障   " A4 H4 v. {: q; Z 　　對(duì)于數(shù)控設(shè)備出現(xiàn)較復(fù)雜的故障，特別是涉及到控制系統(tǒng)時(shí),，應(yīng)用這些原則可簡(jiǎn)化故障的診斷過(guò)程,，避免走彎路。有時(shí)這些原則應(yīng)該結(jié)合使用,，這樣才能使故障盡快排除,。   　　如，一臺(tái)采用SIEMENS 3系統(tǒng)的數(shù)控磨床,，在回參考點(diǎn)時(shí),，X軸找不到參考點(diǎn)，最后出現(xiàn)X軸超限位報(bào)警,，本著先外圍后內(nèi)部的原則,，首先檢查X軸的零點(diǎn)開(kāi)關(guān)，正常沒(méi)有問(wèn)題,，觀察故障現(xiàn)象,，X軸壓上限位開(kāi)關(guān)后，也能減速,；之后根據(jù)先簡(jiǎn)單后復(fù)雜的原則,，先檢查NC系統(tǒng)的位控板，因?yàn)榉答佊布�采用的是光柵��,，所以在位控板上,，X軸、Y軸各加了一塊EXE處理板,，首先將X軸與Y軸的EXE板互換,，這時(shí)開(kāi)機(jī)測(cè)試，X軸回參考點(diǎn)正常,，故障轉(zhuǎn)移到Y(jié)軸上,，Y軸找不到參考點(diǎn)，故障現(xiàn)象相同,，從而確認(rèn)EXE板有問(wèn)題,，更換EXE板故障消除。   , I3 ]7 ]6 o8 U6 }. r8 }. s/ s : g4 q+ h2 h+ Z1 z7 V　　如,，一臺(tái)采用SIEMENS 810系統(tǒng)的數(shù)控淬火機(jī)床,，一次出現(xiàn)故障，開(kāi)機(jī)回參考點(diǎn),，走X軸時(shí),，出現(xiàn)報(bào)警1680“SERVO ENABLE TRAV. AXIS X”,，手動(dòng)走X軸也出現(xiàn)這個(gè)報(bào)警，檢測(cè)伺服裝置,，發(fā)現(xiàn)有過(guò)載報(bào)警指示,。根據(jù)西門子說(shuō)明書產(chǎn)生這個(gè)故障的原因是機(jī)械負(fù)載過(guò)大、伺服控制電源出現(xiàn)問(wèn)題,、伺服電機(jī)出現(xiàn)故障等,，本著先機(jī)械后電氣的原則，首先檢測(cè)X軸滑臺(tái),，手動(dòng)盤動(dòng)X軸滑臺(tái),，發(fā)現(xiàn)非常沉，盤不動(dòng),，肯定是機(jī)械部分出現(xiàn)了問(wèn)題,。將X軸滾珠絲杠拆下檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)滾珠絲杠已銹蝕,，原來(lái)是滑臺(tái)密封不好,，淬火液進(jìn)入滾珠絲杠，造成滾珠絲杠的銹蝕,，更換新的滾珠絲杠故障消除,。   　　如，一臺(tái)采用SIEMENS 3系統(tǒng)的數(shù)控磨床,，一段時(shí)間在自動(dòng)加工過(guò)程中,，經(jīng)常中途停止自動(dòng)循環(huán)，并且出現(xiàn)報(bào)警114“SERVO LOOP HARDWARE”,，指示Y軸伺服系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題,，根據(jù)手冊(cè)說(shuō)明，是伺服測(cè)量反饋系統(tǒng)的問(wèn)題,。為了進(jìn)一步確認(rèn)故障,，本著先靜后動(dòng)的原則，機(jī)床開(kāi)機(jī)回完參考點(diǎn)后,，機(jī)床不進(jìn)行任何操作處于等待狀態(tài),，這時(shí)機(jī)床并不出現(xiàn)報(bào)警，當(dāng)進(jìn)行自動(dòng)加工時(shí),，偶爾就出現(xiàn)這個(gè)報(bào)警，并且每次都是在運(yùn)動(dòng)到190mm左右時(shí)出現(xiàn)報(bào)警,，因?yàn)檫@臺(tái)機(jī)床的X軸和Y軸的位置反饋采用的是光柵尺,，其引出電纜與滑臺(tái)一同運(yùn)動(dòng)，因此懷疑該電纜經(jīng)常運(yùn)動(dòng)而使一些信號(hào)線折斷,，在運(yùn)動(dòng)到一定位置時(shí)斷開(kāi)產(chǎn)生報(bào)警,，經(jīng)檢查證實(shí)了這一判斷,，更換新的電纜后，故障消除,。這臺(tái)機(jī)床另一次出現(xiàn)這個(gè)故障,，在靜止觀察時(shí)就出現(xiàn)這個(gè)報(bào)警，因此懷疑控制板有問(wèn)題,，將位控板上Y軸的EXE板與X軸的對(duì)換,，這時(shí)開(kāi)機(jī)測(cè)試，故障轉(zhuǎn)移到X軸上,，說(shuō)明原Y軸的EXE板損壞,，更換新的EXE板故障消除。   / P2 \! E% N8 p2 e. C

zhmd1232003

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