數(shù)控銑床與加工中心典型故障診斷與維修

朱秀榮

(吉林工程技術(shù)師范學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，吉林長(zhǎng)春130052)

數(shù)控機(jī)床是一種綜合應(yīng)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、精密測(cè)量技術(shù)和機(jī)床技術(shù)的典型機(jī)電一體化產(chǎn)品。該技術(shù)先進(jìn)，自動(dòng)化程度高，是機(jī)、電、液一體化的高技術(shù)密集型機(jī)電設(shè)備。其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性、部件的多樣性、控制的智能性、加工工藝的多樣性和加工零件的復(fù)雜性，決定了數(shù)控機(jī)床的故障診斷與維修的艱巨性和專業(yè)性。數(shù)控設(shè)備一旦發(fā)生故障，診斷難度大，甚至?xí)斐赏．a(chǎn)停機(jī)。這就要求維修人員，不但要有較深的理論知識(shí)，還要有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，具有較強(qiáng)的分析問題和解決問題的能力。由于現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的可靠性越來越高，數(shù)控系統(tǒng)本身的故障率越來越低，而大部分故障主要是由系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置、驅(qū)動(dòng)單元和伺服電機(jī)的質(zhì)量、程序、電元件、機(jī)械裝置、光電檢測(cè)元件等出現(xiàn)問題而引起的，為了加強(qiáng)數(shù)控設(shè)備使用管理與維修，降低故障率，提高利用率，掌握常見的典型故障診斷與維修方法是非常必要的。

1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械部件故障診斷與維修

主要包括主軸部件、進(jìn)給部件和輔助部件的故障診斷與維修。

(1)FANUC－0i系統(tǒng)數(shù)控銑床，兩軸采用半閉環(huán)控制，每次回參考點(diǎn)都有誤差，回參考點(diǎn)位置不準(zhǔn)的故障診斷與維修。調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)，故障仍然存在，由此判斷可能是機(jī)械原因?qū)е?。?jīng)過檢查，發(fā)現(xiàn)絲杠的螺母松動(dòng)，擰緊螺母后，機(jī)床運(yùn)行正常，故障被排除。

(2)擋塊竄位硬超程故障診斷與維修。一臺(tái)數(shù)控銑床采用華中世紀(jì)星HCN－21數(shù)控系統(tǒng)，在工作過程中，設(shè)定一定的X軸、Y軸與Z軸行程，正常工作。工作一段時(shí)間后，開始循環(huán)啟動(dòng)，刀具未到循環(huán)起點(diǎn)就報(bào)警，顯示坐標(biāo)軸超程。經(jīng)過仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)X軸方向擋塊竄位，重新調(diào)整擋塊位置，運(yùn)行正常，故障被排除。

(3)FANUC系統(tǒng)黑屏故障診斷與維修。數(shù)控系統(tǒng)黑屏故障，是指機(jī)床通電后，系統(tǒng)屏幕沒有任何顯示。根據(jù)多年工作經(jīng)驗(yàn)，黑屏故障是比較難以維修的故障，原因多種多樣。包括顯示器故障、硬件故障和外部短路故障等，也有軟件方面的故障。例如，一臺(tái)數(shù)控銑床FANUC－0i數(shù)控系統(tǒng)在開機(jī)后，數(shù)控裝置顯示器沒有顯示，出現(xiàn)黑屏故障。進(jìn)行檢查，打開電柜箱，上電后，發(fā)現(xiàn)繼電器以上部分有電，判斷繼電器以后部分出現(xiàn)故障，檢查電源模塊上的所有保險(xiǎn)絲，都正常沒有損壞，檢查輸入電源也沒有問題，則判斷電源模塊出現(xiàn)故障。用交換法，把下面的開關(guān)電源卸下移到其它相同數(shù)控銑床對(duì)應(yīng)位置，上電后，仍出現(xiàn)以上故障，把其它相同數(shù)控銑床的開關(guān)電源卸下，安裝到這臺(tái)數(shù)控銑床的對(duì)應(yīng)位置，上電后，正常運(yùn)行。因此需要更換一個(gè)新的開關(guān)電源，故障被排除，機(jī)床正常工作。

(4)三菱系統(tǒng)數(shù)控銑床自動(dòng)加工時(shí)，變換坐標(biāo)軸方向位移過程中，產(chǎn)生明顯的機(jī)械抖動(dòng)故障，故障發(fā)生時(shí)系統(tǒng)不報(bào)警。通過分析得到，因故障發(fā)生時(shí)系統(tǒng)不報(bào)警，觀察CRT顯示出來X坐標(biāo)軸位移脈沖數(shù)字量與其它Y軸和Z軸比較來看較均勻，可排除系統(tǒng)軟件參數(shù)與硬件控制電路的故障。然后，采用交換法來判斷故障部位，通過交換伺服控制單元，故障沒有轉(zhuǎn)移，判斷故障部位應(yīng)在X軸伺服電機(jī)與絲杠傳動(dòng)鏈一側(cè)。通過檢查表明，電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)無振動(dòng)現(xiàn)象，判斷故障部位在機(jī)械傳動(dòng)一側(cè)，用手動(dòng)扳手轉(zhuǎn)動(dòng)滾珠絲杠進(jìn)行手感檢查，感覺到抖動(dòng)故障的存在，并且絲杠全行程范圍都有這種現(xiàn)象。拆下滾珠絲杠檢查，發(fā)現(xiàn)滾珠絲杠軸承已損壞，換上同型號(hào)的新軸承后，故障排除，機(jī)床正常工作。如果不是機(jī)械傳動(dòng)故障，可調(diào)整波特率變高，進(jìn)給速度變慢，在加工產(chǎn)品精度允許情況下，減少編程軟件運(yùn)算精度。

(5)FANUC－21i系統(tǒng)加工中心換刀裝置故障診斷與維修。FANUC－21i系統(tǒng)加工中心，在MDI位置輸入換刀指令時(shí)，循環(huán)啟動(dòng)，將刀具送到刀庫(kù)，停止工作，系統(tǒng)出現(xiàn)報(bào)警，此時(shí)，按一下復(fù)位鍵，系統(tǒng)將繼續(xù)換刀工作，完成換刀。根據(jù)報(bào)警內(nèi)容，機(jī)床是因?yàn)闊o法執(zhí)行下一步驟“從主軸和刀庫(kù)中拔出刀具”，而使換刀過程中斷并報(bào)警。經(jīng)檢查刀庫(kù)發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生這一故障，是因?yàn)榈稁?kù)螺釘松動(dòng)，“伸出量”調(diào)整過小，刀具無法取出。經(jīng)過調(diào)整螺釘?shù)纳斐隽?，保證在主軸松刀行程到位后，刀柄在主軸錐孔中的壓出量為0.5mm左右，調(diào)整后，故障被排除，正常換刀。

2 操作、編程故障診斷與維修

大連機(jī)床廠FANUC－0i系統(tǒng)，XD－40A數(shù)控銑床，在使用旋轉(zhuǎn)功能時(shí)，模擬程序出現(xiàn)G54非法G代碼報(bào)警，斷電后重新啟動(dòng)機(jī)床消除，當(dāng)再次模擬時(shí)還出現(xiàn)此報(bào)警。經(jīng)過分析得到，由旋轉(zhuǎn)功能已把坐標(biāo)系G54旋轉(zhuǎn)某一角度，而此時(shí)對(duì)刀坐標(biāo)值是G54的坐標(biāo)值，故在G54指令程序段上一行輸入一個(gè)G69指令消除，不要把G69與G54輸入在同一行，在G54的上一程序段輸入即可。此時(shí)不用斷電，繼續(xù)工作，故障被排除。

3 系統(tǒng)自動(dòng)編程與加工故障診斷與維修

FANUC－0i系統(tǒng)XD－40A立式數(shù)控銑床，使用CAD/CAM軟件生成加工程序后，在通過接口，利用數(shù)據(jù)線傳輸程序過程中，突然出現(xiàn)086號(hào)報(bào)警，程序不能傳輸，機(jī)床不能運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過檢查，086號(hào)報(bào)警，是因?yàn)閿?shù)據(jù)線沒連接上或丟包。先按復(fù)位鍵，然后檢查數(shù)據(jù)線是否與機(jī)床連接，之后重新傳輸程序，程序正常運(yùn)行，故障被排除。

另外，還會(huì)出現(xiàn)一種自動(dòng)程序運(yùn)行中斷，沒有完成加工過程，但是系統(tǒng)不報(bào)警的狀況。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，程序最后一行沒有百分號(hào)，光標(biāo)停在M30上一行或兩行，系統(tǒng)不運(yùn)行。因?yàn)橄到y(tǒng)沒有報(bào)警，不用按復(fù)位鍵，手動(dòng)在最后一行輸入百分號(hào)，再運(yùn)行程序即可。

4 基于PMC的數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修

對(duì)于數(shù)控機(jī)床的很多機(jī)床側(cè)故障，PMC都能檢測(cè)出來并產(chǎn)生報(bào)警信息，所以數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障時(shí)首先應(yīng)檢查系統(tǒng)有什么樣的報(bào)警信息，有一些故障可根據(jù)報(bào)警信息判斷出原因，從而排除故障。例如，一臺(tái)FANUC series－21i－MB立式數(shù)控加工中心，開機(jī)后出現(xiàn)1002號(hào)、2000號(hào)、609號(hào)以及5136號(hào)報(bào)警。

首先，利用系統(tǒng)報(bào)警信息顯示功能查看1002號(hào)報(bào)警信息，即“LOW air pressuredown”(氣壓壓力低)，指示氣壓系統(tǒng)壓力低，經(jīng)過檢查，氣泵沒有開啟。PMC用來判斷開關(guān)檢測(cè)系統(tǒng)壓力是否滿足機(jī)床要求，氣壓低時(shí)，應(yīng)將壓力開關(guān)斷開，PMC用戶程序檢測(cè)到這個(gè)信號(hào)后就會(huì)產(chǎn)生氣壓壓力低的報(bào)警。這時(shí)，開啟氣泵，過一定時(shí)間后，按復(fù)位鍵，可將故障排除。

在機(jī)床正常工作時(shí)，出現(xiàn)2000號(hào)報(bào)警信息，即“Lubrication oil no enough”(潤(rùn)滑油不足)，檢查潤(rùn)滑油箱，發(fā)現(xiàn)油位過低。潤(rùn)滑油不足是可以通過液位開關(guān)檢測(cè)的，當(dāng)油位低時(shí)這個(gè)開關(guān)會(huì)斷開，PMC用戶程序檢測(cè)到這一狀態(tài)后就會(huì)發(fā)出2000號(hào)報(bào)警信息。當(dāng)添加潤(rùn)滑油后，按復(fù)位鍵，報(bào)警被消除。另外，609號(hào)報(bào)警信息為“XAXIS:INU.RADIATOR Fan Failure”(風(fēng)扇故障)，這時(shí)需要檢查風(fēng)扇，對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行維修或更換，按復(fù)位鍵，報(bào)警被消除。5136號(hào)報(bào)警信息為“FSSB:Number of Amps is Small”(兩軸沒有識(shí)別)。經(jīng)過檢查與分析，故障是由于光纖線虛接造成的。重新接好光纖線，按復(fù)位鍵，報(bào)警被消除。

5 結(jié)語

通過對(duì)上面幾個(gè)數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的常見典型故障實(shí)例進(jìn)行分析，筆者總結(jié)出數(shù)控機(jī)床常見故障的可能原因。當(dāng)數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障時(shí)，要善于利用系統(tǒng)自身的報(bào)警信息和診斷畫面，分析故障產(chǎn)生的原因，以便及時(shí)排除故障。數(shù)控機(jī)床維修人員，應(yīng)做到善于觀察，善于總結(jié)，總結(jié)維修經(jīng)驗(yàn)，并掌握預(yù)防和減少故障產(chǎn)生的方法，在實(shí)踐工作中逐步提高對(duì)數(shù)控機(jī)床故障的判斷能力及排除故障的處理能力，以達(dá)到及時(shí)有效地維護(hù)數(shù)控機(jī)床的目的，提高數(shù)控機(jī)床的利用率。

[1]龔仲華.數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修500例[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[2]沈兵，厲承兆，傅廣忠.數(shù)控機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)維修技術(shù)與實(shí)例[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

[3]牛志斌.牛工教你學(xué)數(shù)控機(jī)床維修[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2012.