檢測數(shù)控設(shè)備故障方法說明

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現(xiàn)在數(shù)控設(shè)備使用越來越廣泛，隨之而來的是如何保證設(shè)備的有效利用率，設(shè)備出現(xiàn)故障時，要盡快將設(shè)備恢復(fù)正常使用。為了解決那個問題，首先要求維修人員應(yīng)該有專門高的素養(yǎng)，不但要求具有豐富的專業(yè)知識，如機(jī)電一體化技術(shù)、計算機(jī)原理、數(shù)控技術(shù)、PLC技術(shù)、自控技術(shù)、拖動原理、液壓技術(shù)等，還要掌握機(jī)械加工常識和數(shù)控裝置的簡單編程，另外還要具有一定的英語水平，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，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，掌握一定的維修方法。筆者從事數(shù)控設(shè)備維修多年，積存了一定的經(jīng)驗，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)象當(dāng)數(shù)控設(shè)備出現(xiàn)故障時，首先要搞清故障現(xiàn)象，向操作人員了解第一次出現(xiàn)故障時的情況，在可能的情況下觀看故障發(fā)生的過程，觀看故障是在什么情況下發(fā)生的，如何發(fā)生的，引起如何樣的后果。只有了解到第一手情況，才有利于故障的排除，把故障過程搞清了，問題就解決一半了。搞清了故障現(xiàn)象，然后依照機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)的工作原理，就能夠?qū)ｉT快地確診問題所在并將故障排除，使設(shè)備恢復(fù)正常使用。如，一臺采納美國BRYANT公司TEACHABLEⅢ系統(tǒng)的數(shù)控外圓磨床在自動加工時，砂輪將修整器磨掉一塊。為了觀看故障現(xiàn)象并防止意外再次發(fā)生，將砂輪拆下運(yùn)行機(jī)床，這時再觀看故障現(xiàn)象，發(fā)覺在自動磨削加工時，磨削正常沒有問題，工件磨削完之后，修整砂輪時，砂輪正常進(jìn)給，而砂輪修整器旋轉(zhuǎn)特不快，專門快就壓上限位開關(guān)，假如這時砂輪沒拆，確信砂輪又要撞到修整器上。依照機(jī)床的工作原理，砂輪修整器由E軸伺服電機(jī)帶動，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，Z軸滑臺帶動E軸修整器移動到修整位置，修整器做30°~120°的擺動來修整砂輪。我們多次觀看故障現(xiàn)象發(fā)覺，E軸在壓上限位開關(guān)時，在屏幕上E軸的坐標(biāo)值只有60°左右，而實際位置大概在180°左右，顯然是位置反饋出現(xiàn)問題，但更換了位控板和編碼器都沒有解決問題。我們又通過反復(fù)的觀看和試驗，發(fā)覺：E軸修整器在Z軸的邊緣時，回參考點和旋轉(zhuǎn)擺動都沒有問題，要利用系統(tǒng)的報警信息現(xiàn)在數(shù)控系統(tǒng)的自診斷能力越來越強(qiáng)，設(shè)備的大部分故障數(shù)控系統(tǒng)都能夠診斷出來，并采取相應(yīng)的措施，如停機(jī)等，一般都能產(chǎn)生報警顯示。當(dāng)數(shù)控設(shè)備出現(xiàn)故障時，有時在顯示器上顯示報警信息，有時在數(shù)控裝置上、PLC裝置上和驅(qū)動裝置上還會有報警指示。這時要依照手冊對這些報警信息進(jìn)行分析，有些依照報警信息就可直接確認(rèn)故障緣故，只要搞清報警信息的內(nèi)容，就可排除數(shù)控設(shè)備出現(xiàn)的故障。如，一臺采納德國SIEMENS810系統(tǒng)的數(shù)控溝道磨床，開機(jī)后就產(chǎn)生1號報警顯示“BATTERYALARMPOWERSUPPLY”，專門明顯指示數(shù)控系統(tǒng)斷電愛護(hù)電池沒電，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。另一臺采納SIEMENS3系統(tǒng)的數(shù)控磨床，開機(jī)后屏幕沒有顯示，檢查數(shù)控裝置，發(fā)覺CPU板上一個發(fā)光二極管閃耀，依照講明書，分析其閃耀頻率，確認(rèn)為斷電愛護(hù)電池電壓低，更換電池后，重新啟動系統(tǒng)故障消逝。如，一臺采納日本FANUC0TC系統(tǒng)的數(shù)控車床，出現(xiàn)2043號報警，顯示“HYD.PRESSUREDOWN"，指示液壓系統(tǒng)壓力低。依照報警信息，對液壓系統(tǒng)進(jìn)行檢查，發(fā)覺液壓壓力確實專門低，對液壓壓力進(jìn)行調(diào)整使機(jī)床恢復(fù)了正常使用。另一些故障的報警信息并不能反映故障的全然緣故，而是反映故障的結(jié)果或者由此引起的其它問題，這時要通過認(rèn)確實分析和檢查才能確定故障緣故，下面的方法對這類故障及沒有報警的一些故障的檢測是行之有效的。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PCSTATUS，西門子810系統(tǒng)DIAGNOSIS菜單下的PLCSTATUS功能，以及發(fā)那科0T系統(tǒng)DGNOSPARAM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、定時器、計數(shù)器等的即時狀態(tài)和內(nèi)容。依照機(jī)床的工作原理和機(jī)床廠家提供的電氣原理圖，通過監(jiān)視相應(yīng)的狀態(tài)，就可確診一些故障。如，一臺采納日本FANUC0TC的數(shù)控車床，一次出現(xiàn)故障，開機(jī)就出現(xiàn)2041號報警，指示X軸超限位的報警，但觀看X軸并沒有超限位，同時X軸的限位開關(guān)也沒有壓下，但利用NC系統(tǒng)的PMC狀態(tài)顯示功能，檢查X軸限位開關(guān)的PMC輸入X0.0的狀態(tài)為“1”，開關(guān)觸點確實差不多接通，講明開關(guān)出現(xiàn)了問題，更換新的開關(guān)后，機(jī)床故障消除。如，一臺采納日本MITSUBINSHIMELDASL3系統(tǒng)的數(shù)控車床，一次出現(xiàn)故障，刀塔不旋轉(zhuǎn)。依照刀塔的工作原理，刀塔旋轉(zhuǎn)時，首先靠液壓缸將刀塔浮起，然后才能旋轉(zhuǎn)。觀看故障現(xiàn)象，當(dāng)手動按下刀塔旋轉(zhuǎn)的按鈕時，刀塔全然沒有反應(yīng)，也確實是講，刀塔沒有浮起，依照電氣原理圖，PLC的輸出Y4.4操縱繼電器K44來操縱電磁閥，電磁閥操縱液壓缸使刀塔浮起，首先通過NC系統(tǒng)的PLC狀態(tài)顯示功能，觀看Y4.4的狀態(tài)，當(dāng)按下手動刀塔旋轉(zhuǎn)按鈕時，其狀態(tài)變?yōu)椤?”，沒有問題，接著檢查發(fā)覺，是其操縱的直流繼電器K44的觸點損壞，更換新的繼電器，刀塔恢復(fù)了正常工作。要利用機(jī)床廠家提供的PLC梯形圖數(shù)控設(shè)備出現(xiàn)的大部分故障差不多上通過PLC裝置檢查出來的，PLC檢測故障的機(jī)理確實是通過運(yùn)行機(jī)床廠家為特定機(jī)床編制的PLC梯形圖(即程序)，依照各種輸入、輸出狀態(tài)進(jìn)行邏輯推斷，假如發(fā)覺問題，產(chǎn)生報警并在顯示器上產(chǎn)生報警信息。因此對一些PLC產(chǎn)生報警的故障，或一些沒有報警的故障，能夠通過分析PLC的梯形圖對故障進(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。如，一臺采納SIEMENS810系統(tǒng)的數(shù)控磨床，一次出現(xiàn)故障，開機(jī)后機(jī)床不回參考點同時沒有故障顯示，檢查操縱面板發(fā)覺分度裝置落下的指示燈沒亮，這臺機(jī)床為了安全起見，只要分度裝置沒落下，機(jī)床的進(jìn)給軸就不能運(yùn)動。但檢查分度裝置，差不多落下沒有問題。依照機(jī)床廠家提供PLC梯形圖，PLC的輸出A7.3操縱面板上的分度裝置落下指示燈。用編程器在線觀看梯形圖的運(yùn)行，發(fā)覺F143.4沒有閉合，致使A7.3的狀態(tài)為“0”。F143.4指示工件分度臺在落下位置，接著檢查發(fā)覺由于輸入E13.2沒有閉合導(dǎo)致F143.4的狀態(tài)為“0”。依照電氣原理圖，PLC輸入E13.2接的是檢測工件分度裝置落下的接近開關(guān)36PS13，將分度裝置拆開，發(fā)覺機(jī)械裝置有問題，不能帶動驅(qū)動接近開關(guān)的機(jī)械裝置運(yùn)動，因此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。一臺采納SIEMENS3TT系統(tǒng)的數(shù)控銑床，在自動循環(huán)加工過程中，工件已加工完畢，工作臺剛要旋轉(zhuǎn)，主軸還沒有退到位，這時第二工位主軸停轉(zhuǎn)，自動循環(huán)中斷，產(chǎn)生報警F97“SPINDLE1SPEEDNOTOKSTATION2”和F98“SPINDLE2SPEEDNOTOKSTATION2”，表示第二工位兩個主軸速度不正常。但對主軸系統(tǒng)進(jìn)行檢測并沒有發(fā)覺問題。為了確定故障緣故，用機(jī)外編程器動態(tài)監(jiān)視機(jī)床PLC梯形圖的運(yùn)行，依照邏輯關(guān)系進(jìn)行檢查，最后發(fā)覺是第二工位的工件卡緊液壓壓力開關(guān)，E21.1在出現(xiàn)故障的瞬間其狀態(tài)發(fā)生變化，由“1”信號瞬間變成“0”信號，緊接著又變成“1”信號，E21.1接的是壓力開關(guān)P21.1，它的狀態(tài)變成“0”，信號指示工件沒有卡緊，因此主軸停轉(zhuǎn)，自動循環(huán)停止。由于工件的卡緊是由液壓來完成的，對液壓系統(tǒng)進(jìn)行檢查，發(fā)覺壓力有些不穩(wěn)，對液壓系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，使之穩(wěn)定，機(jī)床恢復(fù)了正常工作。那個故障的報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，而沒有反映液壓不穩(wěn)的故障根源。以上兩種方法對機(jī)床側(cè)故障的檢測是特不有效的，因為這些故障無非是檢測開關(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)問題，這些問題差不多都能夠依照PLC程序，通過檢測其相應(yīng)的狀態(tài)來確認(rèn)故障點。而遇到一些系統(tǒng)故障時，有時情況比較復(fù)雜，采納以下的方法及檢測原則可快速確認(rèn)故障點。利用交換法準(zhǔn)確定位故障點關(guān)于一些涉及到操縱系統(tǒng)的故障，有時不容易確認(rèn)哪一部分有問題，在確保沒有進(jìn)一步損壞的情況下，用備用操縱板代換被懷疑有問題的操縱板，是準(zhǔn)確定位故障點的有效方法，有時與其它機(jī)床上同類型操縱系統(tǒng)的操縱板互換會更快速診斷故障(這時要保證可不能把好的板子損壞)。如，一臺采納美國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)動時，出現(xiàn)報警："EAXISEXCESSFOLLOWINGERROR"，那個報警的含義是E軸位移的跟隨誤差超出設(shè)定范圍。由于E軸一動就產(chǎn)生那個報警，E軸無法回參考點。手動移動E軸，觀看故障現(xiàn)象，當(dāng)E軸運(yùn)動時，屏幕上顯示E軸位移的變化，當(dāng)從0走到14時，屏幕上的數(shù)值突然跳變到471。反向運(yùn)動時也是如此，當(dāng)達(dá)到-14時，也跳變到471。這時出現(xiàn)上述報警，進(jìn)給停止。經(jīng)分析可能是E軸位置反饋系統(tǒng)的問題，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)覺問題，本著先簡單后復(fù)雜的原則，首先更換位控板，這時故障消除。這臺機(jī)床另一次X軸出現(xiàn)那個報警，首先更換位控板，故障沒有排除，因此懷疑編碼器的損壞可能性比較大，當(dāng)拆下編碼器時發(fā)覺，其聯(lián)軸節(jié)已斷開，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、先簡單后復(fù)雜、先靜后動、先公用后專用、先查軟件后查硬件的原則檢查故障

關(guān)于數(shù)控設(shè)備出現(xiàn)較復(fù)雜的故障，特不是涉及到操縱系統(tǒng)時，應(yīng)用這些原則可簡化故障的診斷過程，幸免走彎路。有時這些原則應(yīng)該結(jié)合使用，如此才能使故障盡快排除。如，一臺采納SIEMENS3系統(tǒng)的數(shù)控磨床，在回參考點時，X軸找不到參考點，最后出現(xiàn)X軸超限位報警，本著先外圍后內(nèi)部的原則，首先檢查X軸的零點開關(guān)，正常沒有問題，觀看故障現(xiàn)象，X軸壓上限位開關(guān)后，也能減速；之后依照先簡單后復(fù)雜的原則，先檢查NC系統(tǒng)的位控板，因為反饋硬件采納的是光柵尺，因此在位控板上，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，這時開機(jī)測試，X軸回參考點正常，故障轉(zhuǎn)移到Y(jié)軸上，Y軸找不到參考點，故障現(xiàn)象相同，從而確認(rèn)EXE板有問題，更換EXE板故障消除。如，一臺采納SIEMENS810系統(tǒng)的數(shù)控淬火機(jī)床，一次出現(xiàn)故障，開機(jī)回參考點，走X軸時，出現(xiàn)報警1680“SERVOENABLETRAV.AXISX”，手動走X軸也出現(xiàn)那個報警，檢測伺服裝置，發(fā)覺有過載報警指示。依照西門子講明書產(chǎn)生那個故障的緣故是機(jī)械負(fù)載過大、伺服操縱電源出現(xiàn)問題、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X軸滑臺，手動盤動X軸滑臺，發(fā)覺特不沉，盤不動，確信是機(jī)械部分出現(xiàn)了問題。將X軸滾珠絲杠拆下檢測，發(fā)覺滾珠絲杠已銹蝕，原來是滑臺密封不行，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，一臺采納SIEMENS3系統(tǒng)的數(shù)控磨床，一段時刻在自動加工過程中，經(jīng)常中途停止自動循環(huán)，同時出現(xiàn)報警114“SERVOLOOPHARDWARE”，指示Y軸伺服系統(tǒng)出現(xiàn)問題，依照手冊講明，是伺服測量反饋系統(tǒng)的問題。為了進(jìn)一步確認(rèn)故障，本著先靜后動的原則，機(jī)床開機(jī)回完參考點后，機(jī)床不進(jìn)行任何操作處于等待狀態(tài)，這時機(jī)床并不出現(xiàn)報警，當(dāng)進(jìn)行自動加工時，間或就出現(xiàn)那個報警，同時每次差不多上在運(yùn)動到190mm左右時出現(xiàn)報警，因為這臺機(jī)床的X軸和Y軸的位置反饋采納的是光柵尺，其引出電纜與滑臺一同運(yùn)動，因此懷疑該電纜經(jīng)常運(yùn)動而使一些信號線折斷，在運(yùn)動到一定位置時斷開產(chǎn)生報警，經(jīng)檢查證實了這一推斷，更換新的電纜后，故障消除。這臺機(jī)床另一次出現(xiàn)那個故障，在靜止觀看時就出現(xiàn)那個報警，因此懷疑操縱板有問題，將位控板上Y軸的EXE板與X軸的對換，這時開機(jī)測試，故障轉(zhuǎn)移到X軸上，講明原Y軸的EXE板損壞，更換新的EXE板故障消除。上面介紹了幾種檢測數(shù)控設(shè)備故障的常用方法，還會有許多其它方法，但解決數(shù)控設(shè)備出現(xiàn)的問題最關(guān)鍵的也是最核心的是應(yīng)