數(shù)控機(jī)床使用及維修四

數(shù)控機(jī)床使用及維修四第1頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六一、設(shè)備平均有效度關(guān)于設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性，國際上通用的指標(biāo)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(fù)時間。顯然，正確的操作、完善的設(shè)備管理與維護(hù)，可減少停機(jī)時間，即增大了MTBF；高效的診斷故障與修復(fù)設(shè)備則是減小了MTTR。于是設(shè)備的平均有效度A越大，表明設(shè)備利用率高，企業(yè)的效益就增大。第2頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六一、設(shè)備平均有效度1.增大MTBF措施1）電源電壓正常，遠(yuǎn)離干擾源、振動源2）溫度、濕度適宜，通風(fēng)良好，避免灰塵、煙霧進(jìn)入機(jī)床（電控柜門不要常打開）3）正確使用、操作（開關(guān)機(jī)、裝夾、換刀對刀、編程、校驗(yàn)等）4）好的保養(yǎng)、維護(hù)（清潔、潤滑（油量、油質(zhì)）、冷卻風(fēng)扇及通風(fēng)裝置（檢查、清潔）、松動情況、數(shù)控機(jī)床不易長期封存）第3頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六一、設(shè)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(xué)、培訓(xùn)）5）管理（RCM、TPM）第4頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六二、數(shù)控機(jī)床維修的基本要求1.必要的技術(shù)資料1）數(shù)控機(jī)床編程、操作說明書2）機(jī)床手冊機(jī)：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(zhuǎn)臺、排屑器等電：主要元器件明細(xì)、機(jī)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(shè)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(qū)動器、主軸驅(qū)動器使用說明書6）維修記錄第5頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六二、數(shù)控機(jī)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(shí)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(guān)、電刷，還有易出故障的大功率模塊和印刷電路板等，均是應(yīng)當(dāng)配備的。第6頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六三、故障分類1.按發(fā)生故障的部件分主機(jī)故障和電氣故障主機(jī)故障又稱機(jī)床本體故障，主要包括機(jī)械、潤滑、冷卻、排屑、液壓、氣動、防護(hù)裝置。第7頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六三、故障分類2.按性質(zhì)分系統(tǒng)性故障和隨機(jī)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(yùn)動中突然停止、某軸運(yùn)動時快時慢）4.按原因分?jǐn)?shù)控機(jī)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(hù)不當(dāng)）等。第8頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六四、數(shù)控機(jī)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(shù)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(jī)械、強(qiáng)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(yùn)用故障排除原則，高效、準(zhǔn)確的定位。排除故障、恢復(fù)設(shè)備?；謴?fù)設(shè)備、現(xiàn)場，整理相關(guān)資料，做好修后檔案工作。第9頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六四、數(shù)控機(jī)床故障排除思路與步驟2.步驟1）診斷與維修前的準(zhǔn)備工作2）現(xiàn)場工作3）修后檔案工作第10頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六五、故障排除應(yīng)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(jī)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(fù)載第11頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六六、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(jī)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(jī)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12頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六六、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(jī)床，Z軸一啟動就出現(xiàn)跟隨誤差過大而報警停機(jī)。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(yùn)動中受力而拉傷斷裂，造成丟失反饋信號所致。第13頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六六、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(qiáng)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(jī)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(jī)床側(cè)，機(jī)床側(cè)的開關(guān)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(jī)床側(cè)還是CNC側(cè)，并指示出故障的大致部位。此方法是當(dāng)前維修最有效的一種方法。第14頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六六、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(shí)時狀態(tài)表(1通0斷)PLC輸入輸出X、Y（PLC與MT信息交換）第15頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六六、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(shè)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?yàn)閰?shù)設(shè)置不合理而引起的故障，再從別的位置查找問題的根源。第16頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六六、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(jī)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(jī)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(yīng)根據(jù)故障特征，檢查和校對有關(guān)參數(shù)。經(jīng)過長期運(yùn)行的數(shù)控機(jī)床，由于其機(jī)械傳動部件磨損，電氣元件性能變化等原因，也需對其有關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。有些機(jī)床的故障往往就是由于未及時修改某些不適應(yīng)的參數(shù)所致。第17頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六六、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(jī)后不久出現(xiàn)403伺服未準(zhǔn)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(guān)。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(jī)床恢復(fù)正常。第18頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六六、故障診斷與排除的基本方法4.功能測試法常應(yīng)用于：1)機(jī)床加工造成廢品而一時無法確定是編程、操作不當(dāng)，還是數(shù)控系統(tǒng)故障。2)數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)隨機(jī)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(jī)床再投入使用時，或?qū)?shù)控機(jī)床進(jìn)行定期檢修時。第19頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六六、故障診斷與排除的基本方法功能測試流程圖如下第20頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六六、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(yùn)行。故障分析當(dāng)運(yùn)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(jī)床運(yùn)行軌跡與所要求的圖形尺寸不符，從而確認(rèn)機(jī)床刀補(bǔ)功能不良。該系統(tǒng)的刀補(bǔ)軟件存放在EPROM芯片中，調(diào)換該集成電路后機(jī)床加工恢復(fù)正常。第21頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六六、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(rèn)了故障范圍，并確認(rèn)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(diǎn)部分的方法。它是電器修理中常用的一種方法，主要優(yōu)點(diǎn)是簡單和方便。當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)某軸運(yùn)動不正常，常采用換軸法來確定故障部位。第22頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六六、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(guān)，交換時要相應(yīng)改變設(shè)置值。3)有的電路板上有跳線及橋接調(diào)整電阻、電容，應(yīng)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(qū)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(kuò)大。第23頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六六、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(yīng)技術(shù)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24頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六六、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(jī)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(qū)動器或電動機(jī)。將X、Z兩軸電動機(jī)驅(qū)動電纜交換，發(fā)現(xiàn)X軸運(yùn)動正常，而Z軸不動，說明原X軸電動機(jī)正常，數(shù)控系統(tǒng)到驅(qū)動器之間信號也正常。由此判斷原X軸驅(qū)動器損壞。后經(jīng)更換相同型號驅(qū)動器，故障排除。第25頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六六、故障診斷與排除的基本方法6.隔離法當(dāng)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(jī)械部分造成的，常采用隔離法來處理。隔離法將機(jī)電分離，數(shù)控系統(tǒng)與伺服系統(tǒng)分開，或?qū)⑽恢瞄]環(huán)分開做開環(huán)處理等。這樣，將復(fù)雜的問題就化為簡單的問題，就能較快地找出故障原因。第26頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六六、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(jī)，將Z軸電動機(jī)與絲杠分開，試車時仍然振動，可見振動不是由機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)的原因所造成。為區(qū)分是伺服單元故障，還是電動機(jī)的故障，采用了Y軸伺服單元控制Z軸電動機(jī)的方法，還是振動，所以初步可判斷為Z軸電動機(jī)故障。更換后，故障排除。第27頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六六、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(shè)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(jìn)而分析、判斷故障原因及故障所在位置。第28頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六六、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(yùn)行正常。將故障軸Y與正常軸X進(jìn)行對比，用示波器觀察低速時X軸和Y軸測速發(fā)電機(jī)的輸出電壓波形。發(fā)現(xiàn)，Y軸測速發(fā)電動機(jī)輸出的電壓紋波明顯大于X軸。拆開Y軸測速發(fā)電機(jī)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29頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六六、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(dāng)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(jìn)行檢查，最終查出故障原因。第30頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六六、故障診斷與排除的基本方法9.獨(dú)立單元法在分析工作中，經(jīng)常利用獨(dú)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(dú)立單元分析法”。當(dāng)獨(dú)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(dú)立單元本身有故障。如果輸入不正常，則向前追查前一個獨(dú)立單元。第31頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六六、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(guān)的I/O信號的意義與標(biāo)志位(CRT上或維修手冊上查)。3)獲得與懷疑部分相關(guān)的I/O信號的標(biāo)準(zhǔn)邏輯狀態(tài)(可從系統(tǒng)參數(shù)設(shè)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32頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六六、故障診斷與排除的基本方法4)獲得有關(guān)I/O信號的實(shí)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(guān)I/O信號的實(shí)際邏輯狀態(tài)與其標(biāo)準(zhǔn)邏輯狀態(tài)對比，判斷出故障器件。6)故障點(diǎn)測試，確定真正故障成因，排除故障。第33頁，共37頁，2023年，2月20日，星期六六、故障診斷與排除的