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| 數(shù)控設(shè)備故障的診斷與維修方法
) M1 o: o- Y4 J; o7 m 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,。為了解決這個問題,,首先要求維修人員應(yīng)該有很高的素質(zhì),,不但要求具有豐富的專業(yè)知識,,如機電一體化技術(shù),、計算機原理、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,、電,、液圖紙,,機床參數(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,積累了一定的經(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。 : V# L+ I0 C7 y( M/ Q3 q
" w. P% }- y; N& @7 L4 x 要搞清故障現(xiàn)象
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' Y: R8 W W$ o0 S7 { 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,在可能的情況下觀察故障發(fā)生的過程,,觀察故障是在什么情況下發(fā)生的,,怎么發(fā)生的,引起怎樣的后果,。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,然后根據(jù)機床和數(shù)控系統(tǒng)的工作原理,,就可以很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。 - B3 _, l) A O) e% i# w
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如,,一臺采用美國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。為了觀察故障現(xiàn)象并防止意外再次發(fā)生,,將砂輪拆下運行機床,,這時再觀察故障現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)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,,砂輪正常進給,,而砂輪修整器旋轉(zhuǎn)非常快,很快就壓上限位開關(guān),,如果這時砂輪沒拆,,肯定砂輪又要撞到修整器上。根據(jù)機床的工作原理,,砂輪修整器由E軸伺服電機帶動,,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。我們多次觀察故障現(xiàn)象發(fā)現(xiàn),,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。我們又經(jīng)過反復(fù)的觀察和試驗,,發(fā)現(xiàn):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 $ Y' y; T2 M( L7 D
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現(xiàn)在數(shù)控系統(tǒng)的自診斷能力越來越強,,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。這時要根據(jù)手冊對這些報警信息進行分析,,有些根據(jù)報警信息就可直接確認故障原因,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,。
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H( o6 }1 k4 y; g8 M 如,一臺采用德國SIEMENS 810系統(tǒng)的數(shù)控溝道磨床,,開機后就產(chǎn)生1號報警顯示“BATTERY ALARM POWER SUPPLY”,,很明顯指示數(shù)控系統(tǒng)斷電保護電池沒電,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,,機床恢復(fù)使用。另一臺采用SIEMENS 3系統(tǒng)的數(shù)控磨床,開機后屏幕沒有顯示,,檢查數(shù)控裝置,,發(fā)現(xiàn)CPU板上一個發(fā)光二極管閃爍,根據(jù)說明書,,分析其閃爍頻率,,確認為斷電保護電池電壓低,更換電池后,,重新啟動系統(tǒng)故障消失,。
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如,一臺采用日本FANUC 0TC系統(tǒng)的數(shù)控車床,,出現(xiàn)2043號報警,,顯示“HYD. PRESSURE DOWN",指示液壓系統(tǒng)壓力低,。根據(jù)報警信息,,對液壓系統(tǒng)進行檢查,發(fā)現(xiàn)液壓壓力確實很低,,對液壓壓力進行調(diào)整使機床恢復(fù)了正常使用,。 4 m" P9 \6 e$ ^* j: }4 _3 I
6 L, _* `1 F8 Z1 P0 A 另一些故障的報警信息并不能反映故障的根本原因,而是反映故障的結(jié)果或者由此引起的其它問題,,這時要經(jīng)過仔細的分析和檢查才能確定故障原因,,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。
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要利用數(shù)控系統(tǒng)的PLC狀態(tài)顯示功能
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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PC STATUS,,西門子810系統(tǒng)DIAGNOSIS菜單下的PLC STATUS功能,以及發(fā)那科0T系統(tǒng)DGNOS PARAM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,。根據(jù)機床的工作原理和機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,。 ]9 T/ G# N# w7 r3 Q( x$ v
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| | | 如,一臺采用日本FANUC 0TC的數(shù)控車床,,一次出現(xiàn)故障,,開機就出現(xiàn)2041號報警,指示X軸超限位的報警,,但觀察X軸并沒有超限位,,并且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)觸點確實已經(jīng)接通,,說明開關(guān)出現(xiàn)了問題,更換新的開關(guān)后,,機床故障消除,。
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如,一臺采用日本MITSUBINSHI MELDAS L3系統(tǒng)的數(shù)控車床,,一次出現(xiàn)故障,,刀塔不旋轉(zhuǎn)。根據(jù)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),。觀察故障現(xiàn)象,,當(dāng)手動按下刀塔旋轉(zhuǎn)的按鈕時,刀塔根本沒有反應(yīng),,也就是說,,刀塔沒有浮起,根據(jù)電氣原理圖,,PLC的輸出Y4.4控制繼電器K44來控制電磁閥,,電磁閥控制液壓缸使刀塔浮起,首先通過NC系統(tǒng)的PLC狀態(tài)顯示功能,,觀察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,,繼續(xù)檢查發(fā)現(xiàn),是其控制的直流繼電器K44的觸點損壞,,更換新的繼電器,,刀塔恢復(fù)了正常工作。
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要利用機床廠家提供的PLC梯形圖
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! l) a o# t A9 I A- u' A. T" G 數(shù)控設(shè)備出現(xiàn)的大部分故障都是通過PLC裝置檢查出來的,,PLC檢測故障的機理就是通過運行機床廠家為特定機床編制的PLC梯形圖(即程序),,根據(jù)各種輸入、輸出狀態(tài)進行邏輯判斷,,如果發(fā)現(xiàn)問題,產(chǎn)生報警并在顯示器上產(chǎn)生報警信息,。所以對一些PLC產(chǎn)生報警的故障,,或一些沒有報警的故障,可以通過分析PLC的梯形圖對故障進行診斷,利用NC系統(tǒng)的梯圖顯示功能或者機外編程器在線跟蹤梯形圖的運行,,可提高診斷故障的速度和準(zhǔn)確性,。 " c J9 s; q. _; X5 i/ `5 a
c( {& }7 x* K* q* { 如,一臺采用SIEMENS 810系統(tǒng)的數(shù)控磨床,,一次出現(xiàn)故障,,開機后機床不回參考點并且沒有故障顯示,檢查控制面板發(fā)現(xiàn)分度裝置落下的指示燈沒亮,,這臺機床為了安全起見,,只要分度裝置沒落下,機床的進給軸就不能運動,。但檢查分度裝置,,已經(jīng)落下沒有問題。根據(jù)機床廠家提供PLC梯形圖,,PLC的輸出A7.3控制面板上的分度裝置落下指示燈,。用編程器在線觀察梯形圖的運行,發(fā)現(xiàn)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,繼續(xù)檢查發(fā)現(xiàn)由于輸入E13.2沒有閉合導(dǎo)致F143.4的狀態(tài)為“0”,。根據(jù)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)現(xiàn)機械裝置有問題,,不能帶動驅(qū)動接近開關(guān)的機械裝置運動,所以E13.2始終不能閉合,。將機械裝置維修好后,,機床恢復(fù)了正常使用。 . Y- b' U+ u% W7 g) A" M- \5 R2 K. w
$ \* T [- N- Z' H 一臺采用SIEMENS 3TT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,工作臺正要旋轉(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“SPINDLE1 SPEED NOT OK STATION2”和F98“SPINDLE2 SPEED NOT OK STATION2”,,表示第二工位兩個主軸速度不正常。但對主軸系統(tǒng)進行檢測并沒有發(fā)現(xiàn)問題,。為了確定故障原因,,用機外編程器動態(tài)監(jiān)視機床PLC梯形圖的運行,,根據(jù)邏輯關(guān)系進行檢查,最后發(fā)現(xiàn)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,,所以主軸停轉(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)進行檢查,,發(fā)現(xiàn)壓力有些不穩(wěn),對液壓系統(tǒng)進行調(diào)整,,使之穩(wěn)定,,機床恢復(fù)了正常工作。這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,。 5 K4 [% M* ] b6 J. v+ X
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以上兩種方法對機床側(cè)故障的檢測是非常有效的,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械執(zhí)行結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題,這些問題基本都可以根據(jù)PLC程序,,通過檢測其相應(yīng)的狀態(tài)來確認故障點,。而遇到一些系統(tǒng)故障時,有時情況比較復(fù)雜,,采用以下的方法及檢測原則可快速確認故障點,。
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利用交換法準(zhǔn)確定位故障點 " ?9 e3 ^6 n$ z" r4 @/ U/ Z( u/ d3 J" m
+ u/ f3 `7 q$ N) E" ^/ m 對于一些涉及到控制系統(tǒng)的故障,有時不容易確認哪一部分有問題,,在確保沒有進一步損壞的情況下,,用備用控制板代換被懷疑有問題的控制板,是準(zhǔn)確定位故障點的有效辦法,,有時與其它機床上同類型控制系統(tǒng)的控制板互換會更快速診斷故障(這時要保證不會把好的板子損壞),。 & R! E! j3 b( V4 U7 t
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| | | 如,一臺采用美國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軸運動時,出現(xiàn)報警:"E AXIS EXCESS FOLLOWING ERROR",,這個報警的含義是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)生這個報警,,E軸無法回參考點。手動移動E軸,,觀察故障現(xiàn)象,當(dāng)E軸運動時,,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,。反向運動時也是如此,,當(dāng)達到-14時,也跳變到471,。這時出現(xiàn)上述報警,,進給停止。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)現(xiàn)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,。這臺機床另一次X軸出現(xiàn)這個報警,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)現(xiàn),,其聯(lián)軸節(jié)已斷開,,更換新的聯(lián)軸節(jié),故障消除,。
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要本著先外圍后內(nèi)部,、先機械后電氣、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 . G" \- _- N) v: |. z: X
" D6 s7 l) T) o x& Y- l( T- } 對于數(shù)控設(shè)備出現(xiàn)較復(fù)雜的故障,,特別是涉及到控制系統(tǒng)時,,應(yīng)用這些原則可簡化故障的診斷過程,避免走彎路,。有時這些原則應(yīng)該結(jié)合使用,,這樣才能使故障盡快排除,。 ' i! y4 a0 T7 O! l, Y. o& t+ }$ M* f
& ?8 |0 N# w7 _3 M: F 如,一臺采用SIEMENS 3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,,觀察故障現(xiàn)象,,X軸壓上限位開關(guān)后,也能減速,;之后根據(jù)先簡單后復(fù)雜的原則,,先檢查NC系統(tǒng)的位控板,因為反饋硬件采用的是光柵尺,,所以在位控板上,,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EXE板有問題,,更換EXE板故障消除。 6 g' V. d7 h/ G6 i/ g' J
- E. v- Q5 m$ |* H 如,,一臺采用SIEMENS 810系統(tǒng)的數(shù)控淬火機床,,一次出現(xiàn)故障,開機回參考點,,走X軸時,,出現(xiàn)報警1680“SERVO ENABLE TRAV. AXIS X”,手動走X軸也出現(xiàn)這個報警,,檢測伺服裝置,,發(fā)現(xiàn)有過載報警指示。根據(jù)西門子說明書產(chǎn)生這個故障的原因是機械負載過大,、伺服控制電源出現(xiàn)問題,、伺服電機出現(xiàn)故障等,本著先機械后電氣的原則,首先檢測X軸滑臺,,手動盤動X軸滑臺,,發(fā)現(xiàn)非常沉,盤不動,,肯定是機械部分出現(xiàn)了問題,。將X軸滾珠絲杠拆下檢測,發(fā)現(xiàn)滾珠絲杠已銹蝕,,原來是滑臺密封不好,,淬火液進入滾珠絲杠,造成滾珠絲杠的銹蝕,,更換新的滾珠絲杠故障消除。
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如,,一臺采用SIEMENS 3系統(tǒng)的數(shù)控磨床,,一段時間在自動加工過程中,經(jīng)常中途停止自動循環(huán),,并且出現(xiàn)報警114“SERVO LOOP HARDWARE”,,指示Y軸伺服系統(tǒng)出現(xiàn)問題,根據(jù)手冊說明,,是伺服測量反饋系統(tǒng)的問題,。為了進一步確認故障,本著先靜后動的原則,,機床開機回完參考點后,,機床不進行任何操作處于等待狀態(tài),這時機床并不出現(xiàn)報警,,當(dāng)進行自動加工時,,偶爾就出現(xiàn)這個報警,并且每次都是在運動到190mm左右時出現(xiàn)報警,,因為這臺機床的X軸和Y軸的位置反饋采用的是光柵尺,,其引出電纜與滑臺一同運動,因此懷疑該電纜經(jīng)常運動而使一些信號線折斷,,在運動到一定位置時斷開產(chǎn)生報警,,經(jīng)檢查證實了這一判斷,更換新的電纜后,,故障消除,。這臺機床另一次出現(xiàn)這個故障,在靜止觀察時就出現(xiàn)這個報警,,因此懷疑控制板有問題,,將位控板上Y軸的EXE板與X軸的對換,這時開機測試,,故障轉(zhuǎn)移到X軸上,,說明原Y軸的EXE板損壞,,更換新的EXE板故障消除。 - Z0 B& u: G$ x7 b6 I2 H. m# L+ a
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