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數(shù)控機(jī)床的故障分析

數(shù)控機(jī)床目前的應(yīng)用越來越廣泛户犯,其加工柔性好浅仑,精度高,生產(chǎn)效率高脐炼,具有很多的優(yōu)點(diǎn)畏帖。但由于技術(shù)越來越先進(jìn)、復(fù)雜丁恭,對維修人員的素質(zhì)要求很高曹动,要求他們具有較深的專業(yè)知識和豐富的維修經(jīng)驗(yàn)斋日,在數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障才能及時(shí)排除。

我公司有幾十臺數(shù)控設(shè)備仁期,數(shù)控系統(tǒng)有多種類型桑驱,幾年來這些設(shè)備出現(xiàn)一些故障,通過對這些故障的分析和處理跛蛋,我們?nèi)〉昧艘欢ǖ慕?jīng)驗(yàn)熬的。下面結(jié)合一些典型的實(shí)例,對數(shù)控機(jī)床的故障進(jìn)行系統(tǒng)分析赊级,以供參考押框。

 

一、NC系統(tǒng)故障

 

1.硬件故障

 

有時(shí)由于NC系統(tǒng)出現(xiàn)硬件的損壞理逊,使機(jī)床停機(jī)橡伞。對于這類故障的診斷,首先必須了解該數(shù)控系統(tǒng)的工作原理及各線路板的功能晋被,然后根據(jù)故障現(xiàn)象進(jìn)行分析兑徘,在有條件的情況下利用交換法準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)。

 

例一彪趣、一臺采用德國西門子SINUMERIK SYSTEM 3的數(shù)控機(jī)床嘹征,其PLC采用S5130WB,一次發(fā)生故障拌微,通過NC系統(tǒng)PC功能輸入的R參數(shù)纸靠,在加工中不起作用,不能更改加工程序中R參數(shù)的數(shù)值殊储。通過對NC系統(tǒng)工作原理及故障現(xiàn)象的分析誓读,我們認(rèn)為PLC的主板有問題,與另一臺機(jī)床的主板對換后瘤慕,進(jìn)一步確定為PLC主板的問題伞让。經(jīng)專業(yè)廠家維修,故障被排除鹰柄。

 

例二蝗袄、另一臺機(jī)床也是采用SINUMERIK SYSTEM 3數(shù)控系統(tǒng),其加工程序程序號輸入不進(jìn)去私周,自動加工無法進(jìn)行。經(jīng)確認(rèn)為NC系統(tǒng)存儲器板出現(xiàn)問題斋射,維修后育勺,故障消除。

 

例三罗岖、一臺采用德國HEIDENHAIN公司TNC 155的數(shù)控銑床涧至,一次發(fā)生故障腹躁,工作時(shí)系統(tǒng)經(jīng)常死機(jī),停電時(shí)經(jīng)常丟失機(jī)床參數(shù)和程序南蓬。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)NC系統(tǒng)主板彎曲變形纺非,經(jīng)校直固定后,系統(tǒng)恢復(fù)正常赘方,再也沒有出現(xiàn)類似故障烧颖。

 

2.軟故障

 

數(shù)控機(jī)床有些故障是由于NC系統(tǒng)機(jī)床參數(shù)引起的,有時(shí)因設(shè)置不當(dāng)窄陡,有時(shí)因意外使參數(shù)發(fā)生變化或混亂炕淮,這類故障只要調(diào)整好參數(shù),就會自然消失跳夭。還有些故障由于偶然原因使NC系統(tǒng)處于死循環(huán)狀態(tài)涂圆,這類故障有時(shí)必須采取強(qiáng)行啟動的方法恢復(fù)系統(tǒng)的使用。

 

例一湃儒、一臺采用日本發(fā)那科公司FANUC-OT系統(tǒng)的數(shù)控車床还纤,每次開機(jī)都發(fā)生死機(jī)現(xiàn)象,任何正常操作都不起作用氯摆。后采取強(qiáng)制復(fù)位的方法埠邻,將系統(tǒng)內(nèi)存全部清除后,系統(tǒng)恢復(fù)正常搔肉,重新輸入機(jī)床參數(shù)后疹返,機(jī)床正常使用。這個(gè)故障就是由于機(jī)床參數(shù)混亂造成的蓉止。

 

例二律跺、一臺專用數(shù)控銑床,NC系統(tǒng)采用西門子的SINUMERIK SYSTEM 3溶绢,在批量加工中NC系統(tǒng)顯示2號報(bào)警“LIMIT SWITCH”侦镜,這種故障是因?yàn)?/span>Y軸行程超出軟件設(shè)定的極限值,檢查程序數(shù)值并無變化劫扶,經(jīng)仔細(xì)觀察故障現(xiàn)象翠霍,當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí),CRT上顯示的Y軸坐標(biāo)確定達(dá)到軟件極限蠢莺,仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn)是補(bǔ)償值輸入變大引起的寒匙,適當(dāng)調(diào)整軟件限位設(shè)置后,故障被排除躏将。這個(gè)故障就是軟件限位設(shè)置不當(dāng)造成的锄弱。

 

例三、一臺采用西門子SINUMERIK 810的數(shù)控機(jī)床祸憋,一次出現(xiàn)問題会宪,每次開機(jī)系統(tǒng)都進(jìn)入AUTOMATIC狀態(tài)肖卧,不能進(jìn)行任何操作,系統(tǒng)出現(xiàn)死機(jī)狀態(tài)掸鹅。經(jīng)強(qiáng)制啟動后塞帐,系統(tǒng)恢復(fù)正常工作。這個(gè)故障就是因操作人員操作失誤或其它原因使NC系統(tǒng)處于死循環(huán)狀態(tài)巍沙。

 

3.因其它原因引起的NC系統(tǒng)故障有時(shí)因供電電源出現(xiàn)問題或緩沖電池失效也會引起系統(tǒng)故障葵姥。例一、一臺采用德國西門子SINUMERIK SYSTEM 3的數(shù)控機(jī)床赎瞎,一次出現(xiàn)故障燕紊,NC系統(tǒng)加上電后,CRT不顯示癣吝,檢查發(fā)現(xiàn)NC系統(tǒng)上“COUPLING MODULE”板上左邊的發(fā)光二極管閃亮荔寞,指示故障。對PLC進(jìn)行熱啟動后体涡,系統(tǒng)正常工作超瞧。但過幾天后,這個(gè)故障又出現(xiàn)了轰窥,經(jīng)對發(fā)光二極管閃動頻率的分析迈竖,確定為電池故障,更換電池后影其,故障消除脖煮。

 

例二、一臺采用西門子SINUMERIK 810的數(shù)控機(jī)床乍厉,有時(shí)在自動加工過程中蜀骗,系統(tǒng)突然掉電,測量其24V直流供電電源凹蜈,發(fā)現(xiàn)只有22V左右限寞,電網(wǎng)電壓向下波動時(shí),引起這個(gè)電壓降低仰坦,導(dǎo)致NC系統(tǒng)采取保護(hù)措施履植,自動斷電。經(jīng)確認(rèn)為整流變壓器匝間短路悄晃,造成容量不夠玫霎。更換新的整流變壓器后,故障排除妈橄。

 

例三庶近、另一臺也是采用西門子SINUMIK 810的數(shù)控機(jī)床,出現(xiàn)這樣的故障,當(dāng)系統(tǒng)加上電源后拦盹,系統(tǒng)開始自檢,當(dāng)自檢完畢進(jìn)入基本畫面時(shí)溪椎,系統(tǒng)掉電普舆。經(jīng)分析和檢查,發(fā)現(xiàn)X軸抱閘線圈對地短路校读。系統(tǒng)自檢后速痹,伺服條件準(zhǔn)備好,抱閘通電釋放绳练。抱閘線圈采用24V電源供電锦镶,由于線圈對地短路,致使24V電壓瞬間下降枫昏,NC系統(tǒng)采取保護(hù)措施自動斷電偶屯。

 

二、伺服系統(tǒng)的故障

 

由于數(shù)控系統(tǒng)的控制核心是對機(jī)床的進(jìn)給部分進(jìn)行數(shù)字控制旋蝎,而進(jìn)給是由伺服單元控制伺服電機(jī)冶习,帶動滾珠絲杠來實(shí)現(xiàn)的,由旋轉(zhuǎn)編碼器做位置反饋元件孕序,形成半閉環(huán)的位置控制系統(tǒng)琐幔。

所以伺服系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床上起的作用相當(dāng)重要。伺服系統(tǒng)的故障一般都是由伺服控制單元递市、伺服電機(jī)为稽、測速電機(jī)、編碼器等出現(xiàn)問題引起的唁情。下面介紹幾例:

 

例一疑苔、伺服電機(jī)損壞

 

一臺采用SINUMERIK 810T的數(shù)控車床,一次刀塔出現(xiàn)故障荠瘪,轉(zhuǎn)動不到位夯巷,刀塔轉(zhuǎn)動時(shí),出現(xiàn)6016號報(bào)警“SLIDE POWER PACK NO OPERATION”哀墓,根據(jù)工作原理和故障現(xiàn)象進(jìn)行分析趁餐,刀塔轉(zhuǎn)動是由伺服電機(jī)驅(qū)動的,電機(jī)一啟動篮绰,伺服單元就產(chǎn)生過載報(bào)警后雷,切斷伺服電源,并反饋給NC系統(tǒng)吠各,顯示6016報(bào)警臀突。檢查機(jī)械部分,更換伺服單元都沒有解決問題。更換伺服電機(jī)后候学,故障被排除藕筋。

 

例二、一臺采用直流伺服系統(tǒng)的美國數(shù)控磨床呕摹,E軸運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生“E AXIS EXECESSFOLLOWING ERROR”報(bào)警蒂抒,觀察故障發(fā)生過程,在啟動E軸時(shí)二搀,E軸開始運(yùn)動先兆,CRT上顯示的E軸數(shù)值變化,當(dāng)數(shù)值變到14時(shí)诸恤,突然跳變到471爵例,為此我們認(rèn)為反饋部分存在問題,更換位置反饋板微惦,故障消除豌淹。

 

例三、另一臺數(shù)控磨床质瘸,E軸修整器失控女饺,E軸能回參考點(diǎn),但自動修整或半自動時(shí)磨爪,運(yùn)動速度極快儒恋,直到撞到極限開關(guān)。觀察發(fā)生故障的過程黔漂,發(fā)現(xiàn)撞極限開關(guān)時(shí)诫尽,其顯示的坐標(biāo)值遠(yuǎn)小于實(shí)際值,肯定是位置反饋的問題炬守。但更換反饋板和編碼器都未能解決問題牧嫉。后仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn),E軸修整器是由Z軸帶動運(yùn)動的减途,一般回參考點(diǎn)時(shí)酣藻,E軸都在Z軸的一側(cè),而修整時(shí)鳍置,E軸修整器被Z軸帶到中間辽剧。為此我們做了這樣的試驗(yàn),將E軸修整器移到Z軸中間税产,然后回參考點(diǎn)怕轿,這時(shí)回參點(diǎn)也出現(xiàn)失控現(xiàn)象;為此我們斷定可能由于E軸修整器經(jīng)常往復(fù)運(yùn)動辟拷,導(dǎo)致E軸反饋電纜折斷撞羽,而接觸不良。校線證實(shí)了我們的判斷,找到斷點(diǎn)蚀攘,焊接并采取防折措施怕枣,使機(jī)床恢復(fù)工作。[$page]

 

三嘴略、外部故障

 

由于現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)可靠性越來越高锉辫,故障率越來越低,很少發(fā)生故障囊脉。大部分故障都是非系統(tǒng)故障,是由外部原因引起的狗悔。

 

1.現(xiàn)代的數(shù)控設(shè)備都是機(jī)電一體化的產(chǎn)品屉争,結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,保護(hù)措施完善巡软,自動化程度非常高檩讯。有些故障并不是硬件損壞引起的,而是由于操作菌劲、調(diào)整干跛、處理不當(dāng)引起的。這類故障在設(shè)備使用初期發(fā)生的頻率較高祟绊,這時(shí)操作人員和維護(hù)人員對設(shè)備都不特別熟悉楼入。

 

例一、一臺數(shù)控銑床牧抽,在剛投入使用的時(shí)候嘉熊,旋轉(zhuǎn)工作臺經(jīng)常出現(xiàn)不旋轉(zhuǎn)的問題,經(jīng)過對機(jī)床工作原理和加工過程進(jìn)行分析扬舒,發(fā)現(xiàn)這個(gè)問題與分度裝置有關(guān)阐肤,只有分度裝置在起始位置時(shí),工作臺才能旋轉(zhuǎn)讲坎。

 

例二孕惜、另一臺數(shù)控銑床發(fā)生打刀事故,按急停按鈕后晨炕,換上新刀衫画,但工作臺不旋轉(zhuǎn),通過PLC梯圖分析府瞄,發(fā)現(xiàn)其換刀過程不正確楚餐,計(jì)算機(jī)認(rèn)為換刀過程沒有結(jié)束,不能進(jìn)行其它操作蹂孽,按正確程序重新?lián)Q刀后撇扯,機(jī)床恢復(fù)正常。

 

例三、有幾臺數(shù)控機(jī)床见撵,在剛投入使用的時(shí)候启孔,有時(shí)出現(xiàn)意外情況,操作人員按急停按鈕后薪尉,將系統(tǒng)斷電重新啟動键羡,這時(shí)機(jī)床不回參考點(diǎn),必須經(jīng)過一番調(diào)整凡加,有時(shí)得手工將軸盤到非干涉區(qū)慰奉。后來吸取教訓(xùn),按急停按鈕后氧胳,將操作方式變?yōu)槭謩又ど砷_急停按鈕,把機(jī)床恢復(fù)到正常位置伴鳖,這時(shí)再操作或斷電节值,就不會出現(xiàn)問題。

 

2.由外部硬件損壞引起的故障

 

這類故障是數(shù)控機(jī)床常見故障榜聂,一般都是由于檢測開關(guān)搞疗、液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)须肆、電氣執(zhí)行元件匿乃、機(jī)械裝置等出現(xiàn)問題引起的。有些故障可產(chǎn)生報(bào)警豌汇,通過報(bào)答信息扳埂,可查找故障原因。

 

例一瘤礁、一臺數(shù)控磨床阳懂,數(shù)控系統(tǒng)采用西門子SINUMERIK SYSTEM 3,出現(xiàn)故障報(bào)警F31SPINDLE COOLANT CIRCUIT”柜思,指示主軸冷卻系統(tǒng)有問題岩调,而檢查冷卻系統(tǒng)并無問題,查閱PLC梯圖触擎,這個(gè)故障是由流量檢測開關(guān)B9.6檢測出來的沛狱,檢查這個(gè)開關(guān),發(fā)現(xiàn)開關(guān)已損壞博旬,更換新的開關(guān)尤乎,故障消失。

 

例二剪妥、一臺采用西門子SINUMERIK 810的數(shù)控淬火機(jī)床波寓,一次出現(xiàn)6014FAULT LEVEL HARDENING LIQUID”機(jī)床不能工作缘嗦。報(bào)警信息指示,淬火液面不夠报逛,檢查液面已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出最低水平烦草,檢測液位開關(guān),發(fā)現(xiàn)是液位開關(guān)出現(xiàn)問題任疤,更換新的開關(guān)幽摔,故障消除。

有些故障雖有報(bào)警信息丙图,但并不能反映故障的根本原因刮便。這時(shí)要根據(jù)報(bào)警信息、故障現(xiàn)象來分析绽慈。

 

例三诺核、一臺數(shù)控磨床,E軸在回參考點(diǎn)時(shí)久信,E軸旋轉(zhuǎn)但沒有找到參考點(diǎn),而一直運(yùn)動漓摩,直到壓到極限開關(guān)裙士,NC系統(tǒng)顯示報(bào)警“E AXIS AT MAX.TRAVEL”。根據(jù)故障現(xiàn)象分析管毙,可能是零點(diǎn)開關(guān)有問題腿椎,經(jīng)確認(rèn)為無觸點(diǎn)零點(diǎn)開關(guān)損壞,更換新的開關(guān)夭咬,故障消除啃炸。

 

例四、一臺專用的數(shù)控銑床卓舵,在零件批量加工過程中發(fā)生故障南用,每次都發(fā)生在零件已加工完畢,Z軸后移還沒到位秫废,這時(shí)出現(xiàn)故障末径,加工程序中斷,主軸停轉(zhuǎn)情丛,并顯示F97號報(bào)警“SPINDLE SPEED NOT OK STATION 2”肉棕,指示主軸有問題,檢查主軸系統(tǒng)并無問題暂铭,其它問題也可導(dǎo)致主軸停轉(zhuǎn)披腻,于是我們用機(jī)外編程器監(jiān)視PLC梯圖的運(yùn)行狀態(tài),發(fā)現(xiàn)刀具液壓卡緊壓力檢測開關(guān)F21.1底咳,在出現(xiàn)故障時(shí)唱撩,瞬間斷開肩堡,它的斷開表示銑刀卡緊力不夠,為安全起見费武,PLC使主軸停轉(zhuǎn)嘶违。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)液壓壓力不穩(wěn),調(diào)整液壓系統(tǒng)耽翁,使之穩(wěn)定旭贬,故障被排除。還有些故障不產(chǎn)生故障報(bào)警搪泳,只是動作不能完成稀轨,這時(shí)就要根據(jù)維修經(jīng)驗(yàn),機(jī)床的工作原理岸军,PLC的運(yùn)行狀態(tài)來判斷故障奋刽。

 

例五、一臺數(shù)控機(jī)床一次出現(xiàn)故障艰赞,負(fù)載門關(guān)不上佣谐,自動加工不能進(jìn)行,而且無故障顯示方妖。這個(gè)負(fù)載門是由氣缸來完成開關(guān)的狭魂,關(guān)閉負(fù)載門是PLC輸出Q2.0控制電磁閥Y2.0來實(shí)現(xiàn)的。用NC系統(tǒng)的PC功能檢查PLC Q2.0的狀態(tài)党觅,其狀態(tài)為1雌澄,但電磁閥卻沒有得電。原來PLC輸出Q2.0通過中間繼電器控制電磁閥Y2.0杯瞻,中間繼電器損壞引起這個(gè)故障略雪,更換新的繼電器,故障被排除渴肿。

 

例六摩赎、一臺數(shù)控機(jī)床,工作臺不旋轉(zhuǎn)肥爵,NC系統(tǒng)沒有顯示故障報(bào)警锄垛。根據(jù)工作臺的動作原理,工作臺旋轉(zhuǎn)第一步應(yīng)將工作臺氣動浮起拴挫,利用機(jī)外編程器默峦,跟蹤PLC梯圖的動態(tài)變化,發(fā)現(xiàn)PLC這個(gè)信號并未發(fā)出揩榴,根據(jù)這個(gè)線索繼續(xù)查看袱类,最后發(fā)現(xiàn)反映二、三工位分度頭起始位置檢測開關(guān)I9.7柱爵、I10.6動作不同步趣匪,導(dǎo)致了工作臺不旋轉(zhuǎn)惭舒。進(jìn)一步確認(rèn)為三工位分度頭產(chǎn)生機(jī)械錯(cuò)位,調(diào)整機(jī)械裝置钞诡,使其與二工位同步郑现,這樣使故障消除。

 

發(fā)現(xiàn)問題是解決問題的第一步荧降,而且是最重要的一步接箫。特別是對數(shù)控機(jī)床的外部故障,有時(shí)診斷過程比較復(fù)雜朵诫,一旦發(fā)現(xiàn)問題所在辛友,解決起來比較輕松。對外部故障的診斷剪返,我們總結(jié)出兩點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)废累,首先應(yīng)熟練掌握機(jī)床的工作原理和動作順序。其次要熟練運(yùn)用廠方提供的PLC梯圖脱盲,利用NC系統(tǒng)的狀態(tài)顯示功能或用機(jī)外編程器監(jiān)測PLC的運(yùn)行狀態(tài)邑滨,根據(jù)梯圖的鏈鎖關(guān)系,確定故障點(diǎn)钱反,只要做到以上兩點(diǎn)掖看,一般數(shù)控機(jī)床的外部故障,都會被及時(shí)排除卸橘。


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