數(shù)控機床使用及維修四

數(shù)控機床使用及維修四第一頁，共三十七頁，2022年，8月28日一、設備平均有效度關于設備的可靠性和穩(wěn)定性，國際上通用的指標為平均有效度(A)，并由下式來定義：式中，MTBF—兩次故障間隔的時間，即平均無故障時間；MTTR—排除故障的修復時間。顯然，正確的操作、完善的設備管理與維護，可減少停機時間，即增大了MTBF；高效的診斷故障與修復設備則是減小了MTTR。于是設備的平均有效度A越大，表明設備利用率高，企業(yè)的效益就增大。第二頁，共三十七頁，2022年，8月28日一、設備平均有效度1.增大MTBF措施1）電源電壓正常，遠離干擾源、振動源2）溫度、濕度適宜，通風良好，避免灰塵、煙霧進入機床（電控柜門不要常打開）3）正確使用、操作（開關機、裝夾、換刀對刀、編程、校驗等）4）好的保養(yǎng)、維護（清潔、潤滑（油量、油質(zhì)）、冷卻風扇及通風裝置（檢查、清潔）、松動情況、數(shù)控機床不易長期封存）第三頁，共三十七頁，2022年，8月28日一、設備平均有效度2.減小MTTR措施1）資料2）維修工具3）備件4）提高維修人員、操作人員故障診斷能力（自學、培訓）5）管理（RCM、TPM）第四頁，共三十七頁，2022年，8月28日二、數(shù)控機床維修的基本要求1.必要的技術資料1）數(shù)控機床編程、操作說明書2）機床手冊機：安裝與調(diào)整、傳動系統(tǒng)及主要部件、潤滑與冷卻系統(tǒng)、液壓氣動、自動換刀裝置、數(shù)控轉臺、排屑器等電：主要元器件明細、機床電氣控制原理圖等3）數(shù)控系統(tǒng)方面的資料接口與連接、參數(shù)意義與設定、報警清單等4）PLC的資料梯形圖、I/O地址及意義、報警信息等5）伺服單元的資料伺服驅動器、主軸驅動器使用說明書6）維修記錄第五頁，共三十七頁，2022年，8月28日二、數(shù)控機床維修的基本要求2.必要的維修器具與備件1)常用測量儀器、儀表如萬用表、示波器、相序表、長度測量工具等。2)常用維修器具如電烙鐵、旋具類工具、鉗類工具、扳手類工具等。3)常用備件配置數(shù)控系統(tǒng)的備件要根據(jù)實際情況來處理。通常一些易損的電氣元器件，如各種規(guī)格的熔斷器、保險絲、開關、電刷，還有易出故障的大功率模塊和印刷電路板等，均是應當配備的。第六頁，共三十七頁，2022年，8月28日三、故障分類1.按發(fā)生故障的部件分主機故障和電氣故障主機故障又稱機床本體故障，主要包括機械、潤滑、冷卻、排屑、液壓、氣動、防護裝置。第七頁，共三十七頁，2022年，8月28日三、故障分類2.按性質(zhì)分系統(tǒng)性故障和隨機性故障3.按有無報警顯示分有報警顯示（硬件報警和軟件報警）和無報警顯示（如某軸運動中突然停止、某軸運動時快時慢）4.按原因分數(shù)控機床自身故障和外部故障大多為自身故障，外部故障有：供電電壓、環(huán)境（溫度、濕度、粉塵等）、外來振動和干擾、人為因素（操作或維護不當）等。第八頁，共三十七頁，2022年，8月28日四、數(shù)控機床故障排除思路與步驟1.思路掌握信息、尋找特征；查看故障記錄、維修檔案、技術資料、詢問操作人員故障全過程、現(xiàn)場親自觀察。據(jù)理析象、判斷類型；羅列成因、確定步驟；羅列所有可能原因（CNC、機械、強電、液壓、氣動等），綜合判斷、分析，確定步驟。合理測試、故障定位；運用故障排除原則，高效、準確的定位。排除故障、恢復設備?；謴驮O備、現(xiàn)場，整理相關資料，做好修后檔案工作。第九頁，共三十七頁，2022年，8月28日四、數(shù)控機床故障排除思路與步驟2.步驟1）診斷與維修前的準備工作2）現(xiàn)場工作3）修后檔案工作第十頁，共三十七頁，2022年，8月28日五、故障排除應遵循的原則1.先靜后動(或先方案后操作)2.先軟后硬3.先外后內(nèi)4.先機后電5.先公后專6.先簡后繁7.先一般后特殊8.先查輸入后查負載第十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日六、故障診斷與排除的基本方法1.直觀法(常規(guī)檢查法)這是一種最基本的方法。問：機床的故障現(xiàn)象、加工狀況等看：報警信息、報警指示燈、電子元器件、機械部分等聽：異常聲響(振動、撞擊聲等)觸：發(fā)熱、振動、接觸不良等嗅：電器元件焦糊味及其他異味第十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日六、故障診斷與排除的基本方法例WY203型自動換向數(shù)控組合機床，Z軸一啟動就出現(xiàn)跟隨誤差過大而報警停機。故障分析經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)位置控制環(huán)反饋元件光柵電纜由于運動中受力而拉傷斷裂，造成丟失反饋信號所致。第十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日六、故障診斷與排除的基本方法2.系統(tǒng)自診斷法現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)已具備了較強的自診斷功能，能隨時監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的硬件和軟件的工作狀況。一旦發(fā)現(xiàn)異常，立即在CRT上顯示報警信息或用發(fā)光二極管指示出故障的大致起因。利用自診斷功能，也能顯示出系統(tǒng)與主機之間接口信號的狀態(tài)，可以檢查數(shù)控系統(tǒng)是否將信號輸出到機床側，機床側的開關信號是否已輸入到數(shù)控系統(tǒng)，從而判斷出故障發(fā)生在機床側還是CNC側，并指示出故障的大致部位。此方法是當前維修最有效的一種方法。第十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日六、故障診斷與排除的基本方法1)軟件報警CRT顯示，CNC報警、PLC報警。2)硬件報警伺服單元、主軸伺服、電源單元、操作面板等報警燈及數(shù)碼管等。3)信號診斷的實時狀態(tài)表(1通0斷)PLC輸入輸出X、Y（PLC與MT信息交換）第十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日六、故障診斷與排除的基本方法3.參數(shù)檢查法在CRT上調(diào)用參數(shù)設置畫面，利用檢查參數(shù)來判斷故障類型、診斷與排除故障的方法。參數(shù)是整個數(shù)控系統(tǒng)中很重要的一部分，如果參數(shù)出現(xiàn)了問題可以引起各種各樣的問題，所以在維修調(diào)試的時候一定要注意檢查參數(shù)：首先排除因為參數(shù)設置不合理而引起的故障，再從別的位置查找問題的根源。第十六頁，共三十七頁，2022年，8月28日六、故障診斷與排除的基本方法參數(shù)通常存放在磁泡存儲器或需由電池保持的CMOSRAM中，一旦電池不足或外界某種干擾等因素，會使個別參數(shù)丟失或變化，發(fā)生混亂，使機床無法正常工作。此時，通過核對、修正參數(shù)就能將故障排除。機床因長期閑置，工作時無緣無故地出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象或有故障而無報警時，就應根據(jù)故障特征，檢查和校對有關參數(shù)。經(jīng)過長期運行的數(shù)控機床，由于其機械傳動部件磨損，電氣元件性能變化等原因，也需對其有關參數(shù)進行調(diào)整。有些機床的故障往往就是由于未及時修改某些不適應的參數(shù)所致。第十七頁，共三十七頁，2022年，8月28日六、故障診斷與排除的基本方法例配置某系統(tǒng)的XK715型數(shù)控立銑床，開機后不久出現(xiàn)403伺服未準備好、420、421、422號(X、Y、Z各軸超速)報警。故障分析這種現(xiàn)象常與參數(shù)有關。檢查參數(shù)后，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)混亂。將參數(shù)重新輸入，上述報警消失。再對存儲器重新分配后，機床恢復正常。第十八頁，共三十七頁，2022年，8月28日六、故障診斷與排除的基本方法4.功能測試法常應用于：1)機床加工造成廢品而一時無法確定是編程、操作不當，還是數(shù)控系統(tǒng)故障。2)數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)隨機性故障，一時難以區(qū)別是外來干擾，還是數(shù)控系統(tǒng)穩(wěn)定性不好。如不能可靠執(zhí)行各加工指令。3)閑置時間較長的數(shù)控機床再投入使用時，或對數(shù)控機床進行定期檢修時。第十九頁，共三十七頁，2022年，8月28日六、故障診斷與排除的基本方法功能測試流程圖如下第二十頁，共三十七頁，2022年，8月28日六、故障診斷與排除的基本方法例在配備FANUC-7CM數(shù)控系統(tǒng)的加工中心加工中，出現(xiàn)零件尺寸相差甚大，數(shù)控系統(tǒng)又無報警時，可使用功能程序測試法，將功能測試代輸人數(shù)控系統(tǒng)空運行。故障分析當運行到含有G01、G02、G03、G41等指令的四角帶圓弧的長方形典型程序時，發(fā)現(xiàn)機床運行軌跡與所要求的圖形尺寸不符，從而確認機床刀補功能不良。該系統(tǒng)的刀補軟件存放在EPROM芯片中，調(diào)換該集成電路后機床加工恢復正常。第二十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日六、故障診斷與排除的基本方法5.交換部件法和部件替換法在大致確認了故障范圍，并確認外部條件完全相符的情況下，利用裝置上同樣的印制電路板、模塊、集成電路芯片或元器件來替換有疑點部分的方法。它是電器修理中常用的一種方法，主要優(yōu)點是簡單和方便。當數(shù)控系統(tǒng)某軸運動不正常，常采用換軸法來確定故障部位。第二十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日六、故障診斷與排除的基本方法注意：1)必須斷電后才能更換電路板或組件。2)有些電路板，例如PLC的I/O板上有地址開關，交換時要相應改變設置值。3)有的電路板上有跳線及橋接調(diào)整電阻、電容，應調(diào)整到與原板相同時方可交換。4)模塊的輸入、輸出必須相同。以驅動器為例，互換時型號要相同，若不同，則要考慮接口、功能的影響，避免故障擴大。第二十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日六、故障診斷與排除的基本方法另外：1)最好是相同規(guī)格的電子元件，最起碼應技術參數(shù)相近；2)注意拆接線；3)注意反饋環(huán)路的連接；4)不要在拆卸中造成被拆件的損壞。第二十四頁，共三十七頁，2022年，8月28日六、故障診斷與排除的基本方法例某數(shù)控車床，X軸不動（其機械部分正常），其他功能正常。故障分析可以采用交換法。X軸不能動，故障可能發(fā)生在數(shù)控系統(tǒng)、驅動器或電動機。將X、Z兩軸電動機驅動電纜交換，發(fā)現(xiàn)X軸運動正常，而Z軸不動，說明原X軸電動機正常，數(shù)控系統(tǒng)到驅動器之間信號也正常。由此判斷原X軸驅動器損壞。后經(jīng)更換相同型號驅動器，故障排除。第二十五頁，共三十七頁，2022年，8月28日六、故障診斷與排除的基本方法6.隔離法當某些故障(如軸抖動、爬行等)，因一時難以區(qū)分是數(shù)控部分，還是伺服系統(tǒng)或機械部分造成的，常采用隔離法來處理。隔離法將機電分離，數(shù)控系統(tǒng)與伺服系統(tǒng)分開，或將位置閉環(huán)分開做開環(huán)處理等。這樣，將復雜的問題就化為簡單的問題，就能較快地找出故障原因。第二十六頁，共三十七頁，2022年，8月28日六、故障診斷與排除的基本方法例配置某系統(tǒng)的JCS-018立式加工中心，Z軸忽然出現(xiàn)異常振動聲，馬上停機，將Z軸電動機與絲杠分開，試車時仍然振動，可見振動不是由機械傳動機構的原因所造成。為區(qū)分是伺服單元故障，還是電動機的故障，采用了Y軸伺服單元控制Z軸電動機的方法，還是振動，所以初步可判斷為Z軸電動機故障。更換后，故障排除。第二十七頁，共三十七頁，2022年，8月28日六、故障診斷與排除的基本方法7.測量比較法(對比法)為了調(diào)整、維修的便利，在數(shù)控系統(tǒng)的印制電路板上，通常都設置有檢測用的端子。維修人員利用這些檢測端子，可以測量、比較正常的印制電路板和有故障的印制電路板之間的電壓或波形的差異，進而分析、判斷故障原因及故障所在位置。第二十八頁，共三十七頁，2022年，8月28日六、故障診斷與排除的基本方法例某數(shù)控立銑床，Y軸移動時出現(xiàn)振動，快速時尤為明顯，甚至伴有大的沖擊，而其他軸皆運行正常。將故障軸Y與正常軸X進行對比，用示波器觀察低速時X軸和Y軸測速發(fā)電機的輸出電壓波形。發(fā)現(xiàn)，Y軸測速發(fā)電動機輸出的電壓紋波明顯大于X軸。拆開Y軸測速發(fā)電機檢查，發(fā)現(xiàn)其電樞被碳刷粉末污染。清除碳粉后再測其波形，紋波大為減小。移動Y軸，原抖動故障消除。第二十九頁，共三十七頁，2022年，8月28日六、故障診斷與排除的基本方法8.原理分析法(邏輯線路追蹤法)原理分析法是排除故障的最基本方法之一。當其他檢查方法難以奏效時，可從電路的基本原理出發(fā)，一步一步進行檢查，最終查出故障原因。第三十頁，共三十七頁，2022年，8月28日六、故障診斷與排除的基本方法9.獨立單元法在分析工作中，經(jīng)常利用獨立單元的接口信號狀態(tài)分析來判定它是否有故障，稱之為“獨立單元分析法”。當獨立單元輸出不正常時，先查其輸入正常與否。如果輸入正常，則獨立單元本身有故障。如果輸入不正常，則向前追查前一個獨立單元。第三十一頁，共三十七頁，2022年，8月28日六、故障診斷與排除的基本方法10.接口信號分析法1)由系統(tǒng)工作原理，依據(jù)故障現(xiàn)象分析勾畫系統(tǒng)框圖，以便于故障大定位。2)查出與懷疑部分相關的I/O信號的意義與標志位(CRT上或維修手冊上查)。3)獲得與懷疑部分相關的I/O信號的標準邏輯狀態(tài)(可從系統(tǒng)參數(shù)設置中或維修手冊上查到，也可從電氣圖上分析出每個器件正常時輸入與輸出的邏輯狀態(tài))。第三十二頁，共三十七頁，2022年，8月28日六、故障診斷與排除的基本方法4)獲得有關I/O信號的實際邏輯狀態(tài)，需要在主控板與顯示器處于正常的情況下，在調(diào)用的診斷畫面上查到。5)狀態(tài)對比，將有關I/O信號的實際邏輯狀態(tài)與其標準邏輯狀態(tài)對比，判斷出故障器件。6)故障點測試，確定真正故障成因，排除故障。第三十三頁，共三十七頁，2022年，8月28日六、故障診斷與排除的基本