數(shù)控機(jī)床故障診斷及處理

薛福連

現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的可靠性越來越高，數(shù)控系統(tǒng)本身的故障越來越低，而大部分故障主要是由系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置、驅(qū)動(dòng)單元和伺服電機(jī)的本身質(zhì)量、以及強(qiáng)電元件和機(jī)械防護(hù)等出現(xiàn)問題而引起的。

設(shè)備調(diào)試和維修是數(shù)控設(shè)備故障的兩個(gè)多發(fā)階段。調(diào)試階段是對數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、PLC編制、系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置、調(diào)整和優(yōu)化階段。維修服務(wù)階段是對強(qiáng)電元件、伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)單元和機(jī)械防護(hù)的進(jìn)一步考核。以下介紹數(shù)控機(jī)床調(diào)試和維修的幾個(gè)實(shí)例。

例1 一臺數(shù)控機(jī)床采用FAGOR8025控制系統(tǒng)，X、Z軸使用半閉環(huán)控制。運(yùn)行半年后發(fā)現(xiàn)Z軸每次回參考點(diǎn)總有2～3mm的誤差，而且誤差沒有規(guī)律。調(diào)整控制系統(tǒng)參數(shù)及更換伺服電機(jī)后現(xiàn)象依然存在。經(jīng)分析，估計(jì)是絲杠末端沒有備緊，備緊螺母后現(xiàn)象消失。由于本例沒有報(bào)警，表象是參數(shù)誤差，所以，應(yīng)先從系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置入手。若不是，再看伺服電機(jī)，最后，再看機(jī)械防護(hù)的問題。

例2 一臺數(shù)控加工中心YCM-V65A在運(yùn)行一段時(shí)間后，CRT顯示器突然出現(xiàn)無顯示故障，而機(jī)床還可繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，停機(jī)后再開機(jī)又一切正常。觀察發(fā)現(xiàn)，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，每當(dāng)發(fā)生振動(dòng)時(shí)故障就可能發(fā)生，初步判斷是元件接觸不良。當(dāng)檢查顯示板時(shí)，CRT顯示突然消失，檢查發(fā)現(xiàn)有一晶振的兩個(gè)引腳均虛焊松動(dòng)，重新焊接后，故障消除。本例亦無報(bào)警，表象是顯示器無顯示。應(yīng)首先從顯示器電源線入手，其次是電源（驅(qū)動(dòng)單元），若都不是，則判斷為元件接觸不良或虛焊（強(qiáng)電元件）。

例3 一臺數(shù)控車床出現(xiàn)X向進(jìn)給正常，Z向進(jìn)給出現(xiàn)振動(dòng)、噪聲大和精度差，采用手動(dòng)和手搖脈沖進(jìn)給時(shí)也如此。觀察各驅(qū)動(dòng)板指示燈亮度及其變化基本正常，疑是Z軸步進(jìn)電機(jī)及其引線開路或Z軸機(jī)械故障。遂將Z軸電機(jī)引線換到X軸電機(jī)上，X軸電機(jī)運(yùn)行正常，說明Z軸電機(jī)引線正常。又將X軸電機(jī)引線換到Z軸電機(jī)上，故障依舊。可以斷定是Z軸電機(jī)故障或Z軸機(jī)械故障。測量電機(jī)引線，發(fā)現(xiàn)一相開路。修復(fù)步進(jìn)電機(jī)，故障排除。本例無報(bào)警，Z向進(jìn)給振動(dòng)大，應(yīng)先從步進(jìn)電機(jī)引線和步進(jìn)電機(jī)（驅(qū)動(dòng)單元）入手，最后再查機(jī)械防護(hù)的問題。

例4 一臺加工中心TH6240，采用FAGOR8055控制系統(tǒng)。在調(diào)試中C軸精度有很大偏差。機(jī)械精度經(jīng)過檢查沒有發(fā)現(xiàn)問題。經(jīng)過FAGOR技術(shù)人員的調(diào)試，發(fā)現(xiàn)直線軸與旋轉(zhuǎn)軸伺服參數(shù)的計(jì)算有很大區(qū)別，重新計(jì)算伺服參數(shù)后，C軸回參考點(diǎn)，運(yùn)行精度一切正常。本例是參數(shù)設(shè)置中的計(jì)算方式出了問題。

例5 一臺FANUC9系統(tǒng)的立式銑床在自動(dòng)加工某一曲線零件時(shí)出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，表面粗糙度極差。在運(yùn)行測試程序時(shí)，直線和圓弧插補(bǔ)皆無爬行，由此確定原因在編程方面。對加工程序檢查后發(fā)現(xiàn)該曲線由很多小段圓弧組成，而編程時(shí)又使用了正確定位外檢查G61指令之故。將程序中的G61取消，改用G64后，爬行現(xiàn)象消除。爬行現(xiàn)象應(yīng)從指令操作方式（參數(shù)設(shè)置）與導(dǎo)軌不平（機(jī)械防護(hù)）兩方面著手。本例中，立銑爬行沒有共性，故先排除導(dǎo)軌不平，確定為指令操作方式的問題。由本例，可看出爬行問題宜先從判斷機(jī)械防護(hù)方面入手。

例6 一臺數(shù)控機(jī)床采用SIEMENS810T系統(tǒng)，機(jī)床在工作中PLC程序突然消失，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)保存系統(tǒng)電池已經(jīng)沒電。更換電池，將PLC傳到系統(tǒng)后，機(jī)床可以正常運(yùn)行。由于SIEMENS810T系統(tǒng)沒有電池方面的報(bào)警信息，因此SIEMENS810T系統(tǒng)在用戶中廣泛存在這種故障。本例中，PLC程序突然消失，很明顯應(yīng)先從電池及電池引線入手，若不是，再從強(qiáng)電元件上查找。

對于數(shù)控機(jī)床的調(diào)試和維修，重要的是吃透控制系統(tǒng)的PLC梯形圖和系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置。出現(xiàn)問題后，應(yīng)首先判斷是強(qiáng)電問題還是系統(tǒng)問題，是系統(tǒng)參數(shù)問題還是PLC梯形圖問題。要善于利用系統(tǒng)自身的報(bào)警信息和診斷畫面。只要遵從以上原則，一般的數(shù)控故障都可以及時(shí)排除。

1 徐玉秀等.復(fù)雜機(jī)械故障診斷的分形與小波方法[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2003

2 李士軍.機(jī)械維護(hù)修理與安裝[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004

3 陳冠國.機(jī)械設(shè)備維修[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002

4 蘇杭.機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000