數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修

鄭 智

(沈陽工學(xué)院 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院，遼寧 撫順 113122)

1 維修實(shí)例

1.1 刀盤不動(dòng)故障

故障現(xiàn)象：某配置FANUC 0iC系統(tǒng)帶斗笠式刀庫的VMC850E數(shù)控加工中心，在執(zhí)行換刀動(dòng)作時(shí)按下復(fù)位鍵而執(zhí)行換刀，出現(xiàn)“刀庫不在原位”報(bào)警，此時(shí)機(jī)床不能移動(dòng)。

故障分析與處理：執(zhí)行換刀動(dòng)作時(shí)按下復(fù)位鍵，換刀動(dòng)作沒有完成。打開刀庫防護(hù)罩，拔下刀庫氣缸兩端的氣管，推動(dòng)刀盤使其回到原位，磁環(huán)開關(guān)有信號(hào)，一般可解除因壓縮空氣不足而執(zhí)行換刀造成的報(bào)警。若故障依舊，仔細(xì)觀察刀盤位置，會(huì)發(fā)現(xiàn)刀座位置與主軸沒有對(duì)正。

1.2 Y軸回零反向故障

故障現(xiàn)象：某VMC850E數(shù)控加工中心，JOG和HNDL狀態(tài)，+Y、-Y動(dòng)作正常，當(dāng)回參考點(diǎn)時(shí)，按下+Y方向鍵，機(jī)床向-Y方向運(yùn)動(dòng)，其它動(dòng)作正常。

故障分析與處理：查看回參考點(diǎn)方向參數(shù)1006.5，并嘗試著修改，重新執(zhí)行回參考點(diǎn)操作，動(dòng)作依舊，說明不是回零參數(shù)問題。讓機(jī)床工作臺(tái)處于不同的位置，反復(fù)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)：工作臺(tái)在Y軸方向處于靠近+Y或-Y行程終點(diǎn)時(shí)，現(xiàn)象更為明顯。工作臺(tái)靠近+Y行程終點(diǎn)時(shí)，回零時(shí)反方向運(yùn)動(dòng)。工作臺(tái)靠近-Y行程終點(diǎn)時(shí)，回零時(shí)正方向運(yùn)動(dòng)。判斷是Y軸參考點(diǎn)位置被修改。按照正確的方法，重新定參考點(diǎn)[1]，機(jī)床恢復(fù)正常。

1.3 主軸掉刀故障

故障現(xiàn)象：立式數(shù)控銑床加工時(shí)出現(xiàn)主軸掉刀，高速旋轉(zhuǎn)時(shí)主軸伴有異常噪音。

故障分析與處理：主軸松刀靠液壓或氣壓，主軸刀具夾緊靠碟形彈簧。試著反復(fù)多次卸刀與裝刀，動(dòng)作基本正常，刀具也沒有掉下來，說明不是碟形彈簧損壞問題。有可能是長時(shí)間使用，碟形彈簧的夾緊力不夠，調(diào)節(jié)夾緊力在1.3t左右。主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到2000r/min以上時(shí)，發(fā)出明顯的異常噪音，可能是主軸軸承損壞。經(jīng)查主軸軸承磨損、松動(dòng)嚴(yán)重，調(diào)節(jié)主軸軸承間隙，使用時(shí)異常噪音有所緩解，但主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到3500r/min以上時(shí)，異常噪聲依然存在。干脆更換主軸軸承并調(diào)整到位，主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到7000r/min時(shí)，無明顯噪音，機(jī)床恢復(fù)正常。

1.4 急停故障

故障現(xiàn)象：機(jī)床開機(jī)后工作狀態(tài)始終顯示“MDI”并處于急停，機(jī)床不能運(yùn)動(dòng)。

故障分析與處理：檢查系統(tǒng)參數(shù)和PMC參數(shù)，未發(fā)現(xiàn)異常，不應(yīng)該是數(shù)據(jù)問題。了解故障發(fā)生經(jīng)過：之前有時(shí)候好使、有時(shí)候不好使，比如碰一下面板，就有可能好使、也可能不好使，分析之前狀態(tài)開關(guān)的信號(hào)線接觸不好或虛焊，現(xiàn)在有可能是斷線或開焊。檢查PMC狀態(tài)梯形圖，發(fā)現(xiàn)有一個(gè)信號(hào)一直沒有，初步斷定信號(hào)線斷開；卸下機(jī)床操作面板，仔細(xì)檢查工作狀態(tài)開關(guān)后的信號(hào)線，發(fā)現(xiàn)有一根在焊點(diǎn)處斷開，試著將該信號(hào)線接觸對(duì)應(yīng)的接點(diǎn)，機(jī)床工作狀態(tài)顯示有變化，轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕讓機(jī)床系統(tǒng)處于不同的工作狀態(tài)，顯示在不斷變化。把該信號(hào)線焊接在對(duì)應(yīng)的焊點(diǎn)上，機(jī)床恢復(fù)正常。

1.5 I/O接口故障

故障現(xiàn)象：南京德西數(shù)控車床實(shí)驗(yàn)臺(tái)，手動(dòng)正常，回參考點(diǎn)不正常，一動(dòng)就出現(xiàn)超程報(bào)警。面板側(cè)模擬刀架換刀正常，實(shí)際刀架執(zhí)行換刀時(shí)，發(fā)出刀架過載報(bào)警。

故障分析與處理：檢查系統(tǒng)參數(shù)和PMC參數(shù)，并未發(fā)現(xiàn)異常，刀架也沒發(fā)生卡阻，查看PMC程序一時(shí)也判斷不出來，接線端子排上的信號(hào)線逐一緊了一遍，故障依舊。用萬用表逐一測量系統(tǒng)到I/O單元接口的信號(hào)線，發(fā)現(xiàn)有的信號(hào)不通，有可能是該線折斷，把其它同規(guī)格設(shè)備上的信號(hào)線整個(gè)卸下來，安上后，故障依舊?；叵牍收习l(fā)生前的整個(gè)過程，懷疑數(shù)控系統(tǒng)與I/O間的接口信號(hào)接錯(cuò)了。把數(shù)控系統(tǒng)打開，對(duì)換信號(hào)帶，未發(fā)現(xiàn)變化，把數(shù)控系統(tǒng)和I/O間的信號(hào)多次交叉互換，多次執(zhí)行手動(dòng)、回零、換刀動(dòng)作，發(fā)現(xiàn)都正常了。故障原因是數(shù)控系統(tǒng)和I/O間的信號(hào)被接錯(cuò)。

1.6 零件加工尺寸超差故障

故障現(xiàn)象：一臺(tái)服役多年的立式數(shù)控銑床在加工零件時(shí)發(fā)現(xiàn)X軸方向尺寸合格，Y軸方向尺寸不合格，超差在0.2～0.3mm范圍內(nèi)變化。

故障分析與處理：造成零件加工尺寸不合格的因素有很多，包括機(jī)械方面、電氣方面、系統(tǒng)參數(shù)等。機(jī)械方面主要原因有：柔性齒輪比等伺服參數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤；伺服電機(jī)與絲杠聯(lián)軸節(jié)松動(dòng)；滾珠絲杠固定軸承松動(dòng)或磨損；滾珠絲杠螺母副反向間隙過大；滾珠絲杠螺母副、滑塊與導(dǎo)軌潤滑不良[2]。電氣方面的主要原因有：伺服電動(dòng)機(jī)編碼器不良；伺服電動(dòng)機(jī)本身不良；光柵尺位置檢測裝置不良；伺服放大器不良；外界干擾。系統(tǒng)參數(shù)方面主要原因有：進(jìn)給傳動(dòng)反向間隙補(bǔ)償參數(shù)、螺距誤差補(bǔ)償參數(shù)、伺服電動(dòng)機(jī)控制參數(shù)設(shè)定不良[3]。

查看柔性齒輪比等伺服參數(shù)，未發(fā)現(xiàn)設(shè)置錯(cuò)誤，按照先機(jī)械后電氣的原則，先排查機(jī)械部件引起的故障。通過檢查確定絲杠固定端軸承與軸承座間未發(fā)生松動(dòng)，電機(jī)與絲杠間的聯(lián)軸器沒有松動(dòng)，懷疑是反向間隙引起的加工誤差。對(duì)Y坐標(biāo)軸進(jìn)行反向間隙測量，百分表顯示工作臺(tái)反向間隙為0.26mm，工作臺(tái)反向間隙等于絲杠反向間隙加上固定端支承軸承間隙，該滾珠絲杠螺母副為雙螺母墊片調(diào)隙式結(jié)構(gòu)。先調(diào)整墊片厚度使左右兩螺母產(chǎn)生軸向位移，消除絲杠和螺母間的間隙并產(chǎn)生一定的預(yù)緊力，再對(duì)Y坐標(biāo)軸進(jìn)行反向間隙測量，百分表顯示工作臺(tái)反向間隙為0.08mm，接下來確定軸承是否有間隙。在Y軸滾珠絲杠的端面中心孔處放置一個(gè)鋼珠，將千分表的指針頂在鋼珠上，用手正反向轉(zhuǎn)動(dòng)滾珠絲杠對(duì)軸承間隙(軸向定位誤差)進(jìn)行測量，千分表顯示數(shù)值為0.07mm，Y軸絲杠反向間隙為0.01mm。現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，Y軸絲杠電機(jī)端的止退墊圈沒有鎖緊，加上機(jī)床長時(shí)間的切削振動(dòng)造成軸承間隙過大。通過扳手旋轉(zhuǎn)精密螺母使軸承間隙調(diào)整到小于0.005mm以內(nèi)，并將止退墊圈鎖緊。重新測量絲杠反向間隙并在參數(shù)PRM1851和PRM1852中設(shè)定相應(yīng)數(shù)值，用軟件功能補(bǔ)償反向間隙，重新加工，精度得以保證，故障排除。

2 結(jié)語

數(shù)控機(jī)床維修人員要非常熟悉數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)，精通數(shù)控機(jī)床的控制原理，吃透控制系統(tǒng)的梯形圖、系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置，熟練掌握電氣原理圖并能根據(jù)電氣原理圖診斷故障，重要的是多到現(xiàn)場進(jìn)行實(shí)踐積累經(jīng)驗(yàn)，能對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場故障進(jìn)行應(yīng)急處理，當(dāng)數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障時(shí)，首先判斷是機(jī)械問題還是電氣問題，是強(qiáng)電問題還是系統(tǒng)問題，是系統(tǒng)參數(shù)問題還是PMC程序問題，善于抓住它們的共性，在實(shí)踐中不斷學(xué)習(xí)和積累經(jīng)驗(yàn)，能在短時(shí)間內(nèi)排除故障。