數(shù)控機(jī)床故障分析及維修

史志勇

摘要:本文針對數(shù)控機(jī)床電氣故障原因進(jìn)行分析,并提出維修及排除方法。

關(guān)鍵詞:數(shù)控機(jī)床;故障分析;排除

1 故障的分析

這是排故的第一階段,是非常關(guān)鍵的階段,主要應(yīng)作好下列工作

1.1詢問調(diào)查在接到機(jī)床現(xiàn)場出現(xiàn)故障要求排除的信息時(shí),首先應(yīng)要求操作者盡量保持現(xiàn)場故障狀態(tài),不做任何處理,這樣有利于迅速精確地分析故障原因。

1.2現(xiàn)場檢查到達(dá)現(xiàn)場后,首先要驗(yàn)證操作者提供的各種情況的準(zhǔn)確性、完整性,從而核實(shí)初步判定的準(zhǔn)確度。由于操作者的水平,對故障狀況描述不清甚至完全不準(zhǔn)確的情況不乏其例,因此到現(xiàn)場后仍然不要急于動手處理,重新仔細(xì)調(diào)查各種情況,以免破壞了現(xiàn)場,使排故增加難度。

1.3故障分析根據(jù)已知的故障狀況按上節(jié)所述故障分類辦法分析故障類型,從而確定排故原則。由于大多數(shù)故障是有指示的,所以一般情況下,對照機(jī)床配套的數(shù)控系統(tǒng)診斷手冊和使用說明書,可以列出產(chǎn)生該故障的多種可能的原因。

1.4確定原因?qū)Χ喾N可能的原因進(jìn)行排查從中找出本次故障的真正原因,這時(shí)對維修人員是一種對該機(jī)床熟悉程度、知識水平、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和分析判定能力的綜合考驗(yàn)。

1.5排故預(yù)備有的故障的排除方法可能很簡單,有些故障則往往較復(fù)雜,需要做一系列的預(yù)備工作,例如工具儀表的預(yù)備、局部的拆卸、零部件的修理,元器件的采購甚至排故計(jì)劃步驟的制定等等。

2 電氣故障的常用診斷方法

2.1 直觀檢查法 這是故障分析之初必用的方法,就是利用感官的檢查。

2.1.1 詢問 向故障現(xiàn)場人員仔細(xì)詢問故障產(chǎn)生的過程、故障表象及故障后果,并且在整個分析判定過程中可能要多次詢問。

2.1.2 目視總體查看機(jī)床各部分工作狀態(tài)是否處于正常狀態(tài)(例如各坐標(biāo)軸位置、主軸狀態(tài)、刀庫、機(jī)械手位置等),各電控裝置(如數(shù)控系統(tǒng)、溫控裝置、潤滑裝置等)有無報(bào)警指示,局部查看有無保險(xiǎn)燒煅,元器件燒焦、開裂、電線電纜脫落,各操作元件位置正確和否等等。

2.2 儀器檢查法 使用常規(guī)電工儀表,對各組交、直流電源電壓,對相關(guān)直流及脈沖信號等進(jìn)行測量,從中找尋可能的故障。例如用萬用表檢查各電源情況,及對某些電路板上設(shè)置的相關(guān)信號狀態(tài)測量點(diǎn)的測量,用示波器觀察相關(guān)的脈動信號的幅值、相位甚至有無,用PLC編程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。

2.3 信號和報(bào)警指示分析法

2.3.1 硬件報(bào)警指示這是指包括數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)在內(nèi)的各電子、電器裝置上的各種狀態(tài)和故障指示燈,結(jié)合指示燈狀態(tài)和相應(yīng)的功能說明便可獲知指示內(nèi)容及故障原因和排除方法。

2.3.2 軟件報(bào)警指示如前所述的系統(tǒng)軟件、PLC程序和加工程序中的故障通常都設(shè)有報(bào)警顯示,依據(jù)顯示的報(bào)警號對照相應(yīng)的診斷說明手冊便可獲知可能的故障原因及故障排除方法。

2.4接口狀態(tài)檢查法現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)多將PLC集成于其中,而CNC和PLC之間則以一系列接口信號形式相互通訊聯(lián)接。有些故障是和接口信號錯誤或丟失相關(guān)的,這些接口信號有的可以在相應(yīng)的接口板和輸入/輸出板上有指示燈顯示,有的可以通過簡單操作在CRT屏幕上顯示,而所有的接口信號都可以用PLC編程器調(diào)出。

2.5參數(shù)調(diào)整法數(shù)控系統(tǒng)、PLC及伺服驅(qū)動系統(tǒng)都設(shè)置許多可修改的參數(shù)以適應(yīng)不同機(jī)床、不同工作狀態(tài)的要求。這些參數(shù)不僅能使各電氣系統(tǒng)和具體機(jī)床相匹配,而且更是使機(jī)床各項(xiàng)功能達(dá)到最佳化所必需的。因此,任何參數(shù)的變化(尤其是模擬量參數(shù))甚至丟失都是不答應(yīng)的;而隨機(jī)床的長期運(yùn)行所引起的機(jī)械或電氣性能的變化會打破最初的匹配狀態(tài)和最佳化狀態(tài)。此類故障多指故障分類一節(jié)中后一類故障,需要重新調(diào)整相關(guān)的一個或多個參數(shù)方可排除。

2.6 備件置換法當(dāng)故障分析結(jié)果集中于某一印制電路板上時(shí),由于電路集成度的不斷擴(kuò)大而要把故障落實(shí)于其上某一區(qū)域乃至某一元件是十分困難的,為了縮短停機(jī)時(shí)間,在有相同備件的條件下可以先將備件換上,然后再去檢查修復(fù)故障板。

鑒于以上條件,在拔出舊板更換新板之前一定要先仔細(xì)閱讀相關(guān)資料,弄懂要求和操作步驟 之后再動手,以免造成更大的故障。

2.7 交叉換位法當(dāng)發(fā)現(xiàn)故障板或者不能確定是否故障板而又沒有備件的情況下,可以將系統(tǒng)中相同或相兼容的兩個板互換檢查,例如兩個坐標(biāo)的指令板或伺服板的交換從中判定故障板或故障部位。這種交叉換位法應(yīng)非凡注重,不僅硬件接線的正確交換,還要將一系列相應(yīng)的參數(shù)交換,否則不僅達(dá)不到目的,反而會產(chǎn)生新的故障造成思維的混亂,一定要事先考慮周全,設(shè)計(jì)好軟、硬件交換方案,準(zhǔn)確無誤再行交換檢查。

2.8 非凡處理法當(dāng)今的數(shù)控系統(tǒng)已進(jìn)入PC基、開放化的發(fā)展階段,其中軟件含量越來越豐富,有系統(tǒng)軟件、機(jī)床制造者軟件、甚至還有使用者自己的軟件,由于軟件邏輯的設(shè)計(jì)中不可避免的一些新問題,會使得有些故障狀態(tài)無從分析,例如死機(jī)現(xiàn)象。對于這種故障現(xiàn)象則可以采取非凡手段來處理,比如整機(jī)斷電,稍作停頓后再開機(jī),有時(shí)則可能將故障消除。維修人員可以在自己的長期實(shí)踐中摸索其規(guī)律或者其他有效的方法。

3 電氣故障維修和排除

電氣故障的分析過程也就是故障的排除過程,因此電氣故障的一些常用排除方法 在上一節(jié)的分析方法中已綜合介紹過了,本節(jié)則列舉幾個常見電氣故障做一簡要介紹,供維修者參考。

3.1 電源電源是維修系統(tǒng)乃至整個機(jī)床正常工作的能量來源,它的失效或者故障輕者會丟失數(shù)據(jù)、造成停機(jī)。重者會毀壞系統(tǒng)局部甚至全部。西方國家由于電力充足,電網(wǎng)質(zhì)量高,因此其電氣系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)考慮較少,這對于我國有較大波動和高次諧波的電力供電網(wǎng)來說就略顯不足,再加上某些人為的因素,難免出現(xiàn)由電源而引起的故障。

3.2 數(shù)控系統(tǒng)位置環(huán)故障

3.2.1 位置環(huán)報(bào)警。可能是位置測量回路開路;測量元件損壞;位置控制建立的接口信號不存在等。

3.2.2 坐標(biāo)軸在沒有指令的情況下產(chǎn)生運(yùn)動?？赡苁瞧七^大;位置環(huán)或速度環(huán)接成正反饋;反饋接線開路;測量元件損壞。

3.3 機(jī)床坐標(biāo)找不到零點(diǎn)?？赡苁橇惴较蛟谶h(yuǎn)離零點(diǎn);編碼器損壞或接線開路;光柵零點(diǎn)標(biāo) 記移位;回零減速開關(guān)失靈。

3.4 機(jī)床動態(tài)特性變差,工件加工質(zhì)量下降,甚至在一定速度下機(jī)床發(fā)生振動。這其中有很 大一種可能是機(jī)械傳動系統(tǒng)間隙過大甚至磨損嚴(yán)重或者導(dǎo)軌潤滑不充分甚至磨損造成的;對于電氣控制系統(tǒng)來說則可能是速度環(huán)、位置環(huán)和相關(guān)參數(shù)已不在最佳匹配狀態(tài),應(yīng)在機(jī)械故障基本排除后重新進(jìn)行最佳化調(diào)整。

3.5 偶發(fā)性停機(jī)故障。這里有兩種可能的情況摘要:一種情況是如前所述的相關(guān)軟件設(shè)計(jì)中的新問題造成在某些特定的操作和功能運(yùn)行組合下的停機(jī)故障,一般情況下機(jī)床斷電后重新通電便會消失;另一種情況是由環(huán)境條件引起的,如強(qiáng)力干擾(電網(wǎng)或周邊設(shè)備)、溫度過高、濕度過大等。這種環(huán)境因素往往被人們所忽視,例如南方地區(qū)將機(jī)床置于普通廠房甚至靠近敞開的大門四周,電柜長時(shí)間開門運(yùn)行,四周有大量產(chǎn)生粉塵、金屬屑或水霧的設(shè)備等等。這些因素不僅會造成故障,嚴(yán)重的還會損壞系統(tǒng)和機(jī)床,務(wù)必注重改善。