數(shù)控設(shè)備的維護(hù)和維修舉要

孫愛友

(重慶機(jī)械電子高級(jí)技工學(xué)校，重慶 400037)

一、基本情況

重慶機(jī)械電子高級(jí)技工學(xué)校使用的機(jī)床是華中數(shù)控的21系統(tǒng)，于2006年購置6臺(tái)。數(shù)控車床是重慶機(jī)械電子高級(jí)技工學(xué)校實(shí)習(xí)的重要設(shè)備，一

旦出現(xiàn)故障停機(jī)，其影響和損失往往很大，不但影響學(xué)校的正常上課還影響學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和勁頭。在實(shí)際使用中，對(duì)這樣的設(shè)備往往更多地是看重其效能，而對(duì)其保養(yǎng)及維修工作關(guān)注少，故障出現(xiàn)臨時(shí)抱佛腳的現(xiàn)象很是普遍。因此，為了充分發(fā)揮數(shù)控車床的效益，我們一定要重視維修工作，創(chuàng)造出良好的維修條件。

(1)在對(duì)新設(shè)備進(jìn)行選購時(shí)，我們要注重廠家的售后服務(wù)，對(duì)于機(jī)床容易出現(xiàn)故障的一些元器件，必備一些多余的零部件，以便使用時(shí)更加方便和快捷，對(duì)于一些大型零件，我們和售后服務(wù)人員保持良好的溝通，在出現(xiàn)問題時(shí)，第一時(shí)間將零件送到。

(2)學(xué)校的廣數(shù)928TC系統(tǒng)買于2003年，由于機(jī)器購買時(shí)間太久，以至于一些重要的電路圖和參數(shù)表已經(jīng)丟失，在進(jìn)行機(jī)器的維護(hù)和維修時(shí)，沒有相應(yīng)的圖紙進(jìn)行參照，給維修人員造成了很大的麻煩，因此要把每臺(tái)數(shù)控車床所配有的完整的技術(shù)圖樣和資料保存好。

(3)維修數(shù)控機(jī)床是一件很繁瑣的事情，要在維修前準(zhǔn)備好必要的維修工具、儀器儀表等，以便維修人員能夠全身心地投入到維修工作當(dāng)中，如果條件允許最好配有筆記本電腦并裝有必要的維修軟件。

(4)現(xiàn)階段學(xué)校的實(shí)習(xí)場(chǎng)地進(jìn)行了搬遷，對(duì)實(shí)習(xí)的環(huán)境重新進(jìn)行了規(guī)劃和布局，但是將砂輪放在實(shí)習(xí)場(chǎng)所，造成了很大的噪音和灰塵，對(duì)機(jī)床有很大的影響，因此對(duì)場(chǎng)所布局要進(jìn)行調(diào)整。

(5)由于重慶屬于高溫和多雨的氣候，因此日常的保養(yǎng)很重要，對(duì)每臺(tái)數(shù)控車床都應(yīng)建立日常維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃，包括保養(yǎng)內(nèi)容(如坐標(biāo)軸傳動(dòng)系統(tǒng)的潤(rùn)滑情況，主軸潤(rùn)滑等，傳動(dòng)帶的松緊，繼電器、接觸器觸頭清潔，油和水各項(xiàng)溫度控制，平衡系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，各插頭、接線端是否松動(dòng)等等)，以及按各功能部件和元?dú)饧谋ｐB(yǎng)周期(每日、每月、或不定期)教學(xué)保養(yǎng)。

(6)由于每年寒暑假期間，機(jī)床都較長(zhǎng)時(shí)間閑置不用，當(dāng)需要使用時(shí)，機(jī)床就會(huì)出現(xiàn)各種問題。這也是出現(xiàn)故障最為頻繁的原因之一。因此，在沒有加工任務(wù)的一段時(shí)間內(nèi)，我們都會(huì)派專人每周進(jìn)行較低速度下空運(yùn)行車床，至少也要經(jīng)常給數(shù)控車床通電，甚至每天通電。

二、數(shù)控故障的診斷和維修

故障現(xiàn)象一，在自動(dòng)加工和快速移動(dòng)過程中，數(shù)控車床的Z軸在移動(dòng)過程中頻繁出現(xiàn)異常的聲音，并且移動(dòng)過程中非常不穩(wěn)定，并且有時(shí)會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)報(bào)警。

故障檢查及分析:可以通過改變位置比例增益和速度比例增益來調(diào)節(jié)任意軸的運(yùn)行速度，并且伺服系統(tǒng)的任意一軸的速度控制單元處于報(bào)警條件，或電機(jī)電源線的接觸器斷路，都會(huì)產(chǎn)生該報(bào)警。方向分析其產(chǎn)生的主要原因可能是:

(1)伺服驅(qū)動(dòng)器的碼盤線松動(dòng)或斷開;

(2)伺服系統(tǒng)中交流接觸器斷開;

(3)在使用過程中用電不穩(wěn)定，使電機(jī)過載:

(4)速度控制單元中的比例增益出現(xiàn)問題;

通過以上4項(xiàng)內(nèi)容的分析，認(rèn)為均是Z軸速度異常，我們采用加工中使機(jī)床停止的方法檢驗(yàn)，于是我們利用交換法來進(jìn)行檢驗(yàn)。

在檢驗(yàn)機(jī)床時(shí)，若伺服電機(jī)有轉(zhuǎn)速，說明連接到系統(tǒng)的電源線沒有斷開。然后繼續(xù)進(jìn)行分析，利用變頻器的自動(dòng)分析功能，將驅(qū)動(dòng)器顯示屏中MODE鍵的測(cè)試功能和正常值進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)也無異常，因而可以排除是由于Z軸位置偏移量過大的問題造成的。

下面我們就可以利用交換法來進(jìn)行檢驗(yàn)問題的根源，首先將X軸和Z軸的兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的NC中位置控制器的連線以及測(cè)速反饋線進(jìn)行對(duì)調(diào)，即用Z軸信號(hào)XS32控制X軸，用X軸信號(hào)XS30控制Z軸，如圖1所示，經(jīng)過調(diào)換之后，機(jī)床上面的反應(yīng)和前面沒有發(fā)生變化，因此故障依然存在，從而就能夠證明NC系統(tǒng)無故障;然后下一步我們將繼續(xù)使用交換法，使X軸和Z軸之間的伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)換，即使用Z軸信號(hào)控制X軸，用X軸控制信號(hào)控制Z軸，如圖2所示。但是故障仍然存在，所以排除了伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的問題，最后問題就出現(xiàn)在Z軸伺服電機(jī)中。經(jīng)過我們的細(xì)心拆裝，發(fā)現(xiàn)伺服電機(jī)中的連接齒輪損壞，能夠明顯看到少了幾個(gè)齒。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中測(cè)速發(fā)電機(jī)是產(chǎn)生加速或減速信號(hào)和對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械作恒速控制的元件，它與伺服電機(jī)之間的傳遞不準(zhǔn)確可以造成對(duì)恒速控制不準(zhǔn)，因此Z軸速度不穩(wěn)定。

處理方法:重新更換新的齒輪，使在傳動(dòng)中速度穩(wěn)定且平穩(wěn)，從而排除故障。

圖1 交換法一

圖2 交換法二

故障現(xiàn)象二，在按下數(shù)控操作面板上的“換刀”按鍵后，刀架并沒有換刀動(dòng)作，經(jīng)過5秒鐘時(shí)間后，數(shù)控系統(tǒng)報(bào)警“換刀超時(shí)”。

故障檢查及分析:重慶是一個(gè)多雨的城市，特別是在夏天，陰雨連綿的季節(jié)，車間內(nèi)部比較潮濕，在長(zhǎng)時(shí)間的使用中，由于電器柜的內(nèi)部和外部溫差較大，且電器柜的密封性能不是很好，所以在使用完畢，切斷電源后，很可能一部分水分滲入電器柜內(nèi)部，凝結(jié)在驅(qū)動(dòng)器，變頻器等原器件上，當(dāng)機(jī)床再次上電時(shí)，就會(huì)造成元器件的短路，損壞機(jī)床。因此，在這種高溫高濕度的環(huán)境下，對(duì)機(jī)床的使用更要嚴(yán)格要求。由于溫度的變化和濕度的影響，機(jī)床最容易出現(xiàn)的故障就是刀架故障，圖3為華中數(shù)控刀架控制原理如圖，解決方法如下:

(1)重慶機(jī)械電子高級(jí)技工學(xué)校華中數(shù)控車床用的是四工位刀架，是利用PLC控制完成換刀，在換刀過程中由換刀超時(shí)時(shí)間、刀具鎖緊時(shí)間和正轉(zhuǎn)延時(shí)時(shí)間參數(shù)來控制。首先按下數(shù)控操作面板“換刀”鍵，通過數(shù)控系統(tǒng)觀察PLC輸出點(diǎn)Y0.1有無輸出，有輸出正常，無輸出則需觀察“換刀”信號(hào)有沒送至數(shù)控系統(tǒng)。

(2)經(jīng)檢查，Y0.1有信號(hào)輸出，然后測(cè)量XS30接口的Y0.1對(duì)應(yīng)端口是否有輸出，有輸出正常，無輸出需檢查XS30電纜線;

(3)繼續(xù)檢查繼電器KA1是否得電(可以觀察指示燈)，得電正常，不得電檢查 KA1線圈支路，包括24 V電源;

(4)然后開始檢查交流接觸器KM5是否得電，得電正常，不得電檢查KM5線圈支路，包括AC220V電源;

(5)檢查交流接觸器KM5主觸點(diǎn)是否閉合，通過測(cè)量接觸器KM5下方三相交流380V電壓即可;

(6)送至刀架電機(jī)的三相交流380V電壓若正常，則說明刀架電機(jī)有故障，需打開檢查或直接更換。

圖3 華中數(shù)控21系統(tǒng)刀架原理圖

處理方法:通過此步驟的檢測(cè)，最后發(fā)現(xiàn)刀架電機(jī)里面的霍爾元件已損壞，更換新的霍爾元件，故障解除。

故障現(xiàn)象三，有一臺(tái)車床也是采用華中數(shù)控系統(tǒng)，在加工零件時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)程序反映緩慢并且無法輸入程序。

故障檢查及分析:經(jīng)過檢查和排故，發(fā)現(xiàn)此故障應(yīng)該屬于硬件故障，應(yīng)該是由于損壞的器件而造成的故障，我們利用交換的原理可以判定出現(xiàn)的問題所在。此故障只需更換零件就能排除。在檢查過程中，也有例外的情況，比如在加工三角螺紋或者用宏程序加工梯形螺紋時(shí)，螺距不準(zhǔn)或者亂牙，或者有時(shí)由于NC系統(tǒng)出現(xiàn)硬件的損壞，使車床停機(jī)等。對(duì)于這類故障的診斷，首先必須了解該數(shù)控系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的傳輸過程和加工原理，通過每個(gè)傳輸?shù)脑骷M(jìn)行分析和排除，最后確定問題的根源。因此，要想提高我們的分析問題的能力和動(dòng)手解決問題的能力，就必須更加快速而準(zhǔn)確地掌握數(shù)控機(jī)床的控制原理和工作過程、機(jī)床電氣安裝及調(diào)試和電器設(shè)計(jì)原理的過程。利用交換法就準(zhǔn)確定位了此次故障的部位，主要是由于PLC的主板有問題，沒有將程序輸入到系統(tǒng)當(dāng)中，因此我們將此機(jī)器的主板與另外一臺(tái)車床的主板進(jìn)行對(duì)換后，發(fā)現(xiàn)問題得到解決，最后確定是PLC主板的問題。

處理方法:與售后聯(lián)系，更換主板，于是故障被排除。

［1］吳國(guó)經(jīng).數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2005.

［2］劉江.數(shù)控機(jī)床故障診斷及維修［M］.北京:高等教育出版社，2007.

［3］劉加勇.數(shù)控機(jī)床故障診斷及維修［M］.北京:中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2011.