西門子840D數(shù)控機床的故障診斷及維修實例

王媛

摘 要：近年來，隨著科學技術的發(fā)展，各種型號的數(shù)控機床逐漸涌現(xiàn)出來。西門子840D數(shù)控機床是一種具備強大功能、靈活方便且技術先進的加工機床，本身存在的故障比較多，為此及時診斷故障，制定一系列行之有效的維修策略至關重要。本文分析研究了西門子840D數(shù)控機床的故障診斷及維修實例。

關鍵詞：西門子；數(shù)控機床；故障診斷；維修實例

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）19-0064-02

西門子840D數(shù)控機床是西門子公司全新推出的全數(shù)字化數(shù)控系統(tǒng)之一，盡管在日常運行中存在各種問題，但是系統(tǒng)出現(xiàn)故障的幾率比較小，但是事無巨細，當故障發(fā)生時需要及時準確的將故障發(fā)生的根源找出來，并采取科學的維修方式。

1 維修原則

數(shù)控機床在維修過程中為保持思路清晰，取得理想的效果，通常需要嚴格按照一些基本原則，具體如下[1-3]：

（1）先動腦后動手。針對存在故障的數(shù)控機床，需要在掌握故障發(fā)生的原因、整個過程與現(xiàn)象的基礎上再動手操作；針對不熟悉的設備，需要事先對電路原理與結構特點進行了解，嚴重遵守相應規(guī)則。拆卸前需要對每個部件的位置、功能、連接方式和周圍器件關系進行充分的掌握，在缺少組裝圖的情況下需要邊拆卸邊畫草圖，切記需要將標記做好。（2）先外部后內(nèi)部。首先需要對設備缺損、裂痕情況進行全面檢查，對其使用年限與維修史進行詳細的檢查，然后檢查機內(nèi)。拆前需要將周邊的故障因素一一排除，當機內(nèi)故障得到確定的情況下才能夠拆卸，不然會導致故障擴大，機床因精度喪失而導致性能逐漸下降。（3）先機械后電氣。機械零件在確定沒有任何故障的情況下，便可以開展電氣檢查。在對電路故障進行檢查的過程中，故障部位的尋找可以借助檢測儀器，在確定不存在不良接觸的情況后，需要對路線和機械之間的運作關系進行查看，防止誤判。（4）先靜態(tài)后動態(tài)。在斷電靜止狀態(tài)下，仔細的根據(jù)結構說明書對調(diào)試階段的數(shù)控機床，對電纜插件安裝、電纜和模塊插件的牢固情況進行仔細的檢查；判斷是否正確的連接線路板；全部集成電路上器件是否正常。值得一提的是，長時間閑置的老設備，因缺少維修極易出現(xiàn)一系列故障，如接線點氧化腐蝕、電纜疲勞破損而中斷信號傳遞等。（5）先清潔后維修。針對嚴重污染的數(shù)控設備，需要先做好清潔工作，如接觸點、接線點和按鈕等，對外部控制鍵進行檢查。因多數(shù)故障產(chǎn)生的原因與導電塵和臟污有關，所以清潔干凈后故障會自動排除。（6）先電源后設備。在整個故障設備中發(fā)生電源故障的可能性較大，為此可以先對電源進行檢查維修。（7）先排患后更換。針對破損的電氣部件第一時間不要先著急更換，而是需要對外圍電路設備進行檢查，待確定正常后再考慮要不要將已經(jīng)損壞的電氣部件換掉。

2 故障診斷維修的一般流程

（1）充分調(diào)查故障現(xiàn)場。在診斷數(shù)控機床時需要先問診，通過與操作者交流詳細了解機床出現(xiàn)故障的情況、發(fā)生時外觀現(xiàn)象以及在故障出現(xiàn)后所采取的措施等。（2）建立故障樹。首先對數(shù)控機床故障進行充分的分析，然后利用適當?shù)姆枌⒄T發(fā)故障發(fā)生的因素表示出來，如主機、人為、CNC、環(huán)境、元器件因素等，并且將它們用邏輯符號與故障連接起來，在此基礎上分析故障發(fā)生的原因，最后將一棵故障樹建立起來。當出現(xiàn)機床故障時，故障原因的尋找可以采用主干、支干逐級分析法[4]。（3）將諸多可能引起故障的因素排列起來。建立故障樹后，便可以提供一個范圍以便選擇故障原因，然后便可以排列可能引發(fā)的原因。因數(shù)控機床出現(xiàn)同一故障現(xiàn)象的因素有CNC系統(tǒng)、機械和機床電器系統(tǒng)等眾多原因，為此在進行故障分析時需要羅列出相關的因素，采用排查法將故障產(chǎn)生的真正因素找出來。（4）故障出現(xiàn)原因的確定。采用機床技術檔案，結合判斷能力與現(xiàn)場經(jīng)驗，綜合機、電、液知識和必要的儀器設備，將最可能的原因確定下來，采用實驗法進行逐一排查，最后將真正的故障誘因找出來[5]。

3 幾種常見的故障診斷法

（1）感官直面應對。當故障發(fā)生時，我們可以采用無五官感覺對事故類型進行判斷，及時發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)故障的部位。這是一種最普遍、最明了的方法，能夠按照氣味和熱度縮小范圍的不同，促進現(xiàn)場搶救是長的延長。（2）自我診斷預警。自我診斷體制在面對故障時會自動作出相應的預警，并體現(xiàn)在CRT上，該方法非常適用于修理，一般機床系統(tǒng)均具有。（3）模式測試法。當數(shù)控設備在進行異常操作時，采用編程的方式可以將常用功能與獨特性能，手動或自動的完成一個測試模式的繪制。待數(shù)控設備進入后，可以通過對精準度與可信賴指數(shù)的判斷，來及時將故障發(fā)生原因準確的找出來。（4）替換備用元件。在備用元件存在的情況下，需要將故障起因及時找出來，采用事先備份對存在疑點的配備進行復制，如電路板和電路芯片等，將故障解救問題一一排除，在節(jié)省時間的同時最大限度的減少損失。（5）校對參數(shù)。數(shù)控參數(shù)在一定程度上會對數(shù)控機床的功能產(chǎn)生直接影響，對工作的正常運行會造成嚴重影響，為此，需要對數(shù)據(jù)體制內(nèi)的參數(shù)及時校正，然后采用該方法科學的辨別數(shù)控參數(shù)變動所導致故障發(fā)生的可信度。（6）邏輯分析。以數(shù)控機場內(nèi)部結構原理為依據(jù)，站在邏輯角度上對電平和與其間的相關特征參數(shù)進行深度的剖析，采用配件工作原理進行詳細的分析，將故障產(chǎn)生的真正原因找出來。只有對數(shù)控系統(tǒng)每部分和各零件性能進行全面檢測與了解的情況下，才能有效的利用邏輯分析，并取得理想的效果[6]。

4 維修實例

4.1 情況1

840D數(shù)控機床結束后，再次啟動后，各個給進軸并沒有出現(xiàn)的任何反應，然而顯示等常亮。經(jīng)過分析得知：這個機床的三維進給軸能夠同時運動。按成技術鑒定后，三軸不運動與單一機械與控制軟件部分故障無關，與總控制位置處的電氣不正常有很大關系。當工作人員打開電柜后，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部板面出現(xiàn)明顯的低壓和預警。初步推斷電源電壓存在問題，然后采用萬能表進行勘察，對三軸電壓進行逐一檢測，最后做好故障處理工作，進行接洽固定，對其他電氣連接位置進行加固處理，待重新加工后，系統(tǒng)便可以恢復正常[7]。

4.2 情況2

利用840D數(shù)控機床加工產(chǎn)品時，Z軸會出現(xiàn)振動，但是不能精準的進行定位。經(jīng)過系統(tǒng)的分析得知：在系統(tǒng)操控下完成的加工任務，發(fā)現(xiàn)電氣能夠正常的運行，任何的指令錯誤均不存在，則可以判斷機械部分出現(xiàn)了問題。將傳動箱拆開后，經(jīng)查證齒輪不存在明顯間隙，一切正常，但是如果能夠細致的檢查就會發(fā)現(xiàn)尺座螺釘部分會出現(xiàn)明顯的晃動，因此會出現(xiàn)移位錯位的情況。

處理：牢固的固定螺釘，無阻礙的進行重啟。實際操作過程中，潤滑突然暫停，且顯示預警閃爍，數(shù)控機床也因此停止運行。突遇暫停且預警閃爍顯示，數(shù)控機床停運。分析發(fā)現(xiàn)，數(shù)控機床的潤滑系統(tǒng)擁有監(jiān)控狀態(tài)的性能與控制方面的指令，出現(xiàn)超出常規(guī)模式的因素具體如下[8]：

（1）因潤滑油不充足所導致的開關關閉與預警；（2）潤滑油路出現(xiàn)下漏的情況；（3）壓力開關缺失敏感性；（4）Eli路出現(xiàn)閉塞；（5）泵電機加載過量。

具體處理方案：檢測油路開關，即壓力開關，發(fā)現(xiàn)器械損耗或積壓情況不存在便可以進行正常的操控；當再次檢測時，如果發(fā)現(xiàn)潤滑油位于油箱底部并不能順暢的使用后，會發(fā)現(xiàn)不明物體將油管道內(nèi)部堵住，經(jīng)手動清除后，機床可以正常加工。

4.3 情況3

在運行840D數(shù)控機床時，需要對其主軸進行檢測，在旋轉(zhuǎn)時速每分鐘低于430r的情況下會出現(xiàn)異樣的聲響，若主軸運行速度一直維持在每分鐘1200r時，則不會出現(xiàn)異樣聲響，且不會出現(xiàn)預警、通過分析得知，導致上述現(xiàn)象出現(xiàn)的原因與主軸的控制器、電機、變速箱出現(xiàn)故障油管。

處理：考慮到排查任務量，需要先排查和檢測控制器，沒有問題后需要排查電路板，若正常，則可以判定與控制器內(nèi)部無關。然后便需要對機械部分進行檢查，異常聲響存在于主軸速度達到每分鐘300r時，到2100r/min時便消失，由此得知故障與機床內(nèi)的發(fā)動機無關，與機械傳動有關。明確故障原因后對傳動部分進行專心查看，發(fā)現(xiàn)電動機在每分鐘300r、2100r的速度下轉(zhuǎn)動時速一樣，只有在時速較低的情況變速箱內(nèi)部齒輪才會作減速動作，因此，故障位置位于變速箱，在低速狀態(tài)下齒輪會出現(xiàn)故障。更換新變速箱后，再次進行試運行，一切恢復正常。

4.4 情況4

840D數(shù)控機床運作時，CRT會出現(xiàn)數(shù)據(jù)指示，缺少拾起工件預警，在此基礎上排查工件，可以確定抓件設備已經(jīng)拾起工件，但是仍然不能明確預警訊號出現(xiàn)的原因。分析過程：仔細的分析與辨別PLC的梯形形狀圖，得知位于感應部分的開關是問題出現(xiàn)的癥結。

解決處理：認真地檢測運行機械人員的崗位，判定工作人員沒有按照正確的程序進行工作，沒有徹底按下負責感應的開關，之后對設備人員的夾緊力度進行局部調(diào)整，從而可以輕松的解決問題。

5 結語

數(shù)控機床在多個領域中都比較受歡迎，如機械制造等，其最大原因在于優(yōu)越的性能與較高的生產(chǎn)效率。相比較于傳統(tǒng)老式機床產(chǎn)品，其在故障診斷方面具有一定的專業(yè)性與高端性。作為組成數(shù)控機床的兩大系統(tǒng)，即硬件與控制系統(tǒng)，二者因組合方面的差異性，早控制模式和加工精密級別方面有很大不同，為此在診斷修理過程中需要對普通機床的故障診斷原理進行參考，并且還需要將個案實例情況結合起來。

綜上所述，本文介紹了西門子840D數(shù)控機床故障診斷維修的原則、一般流程、幾種故障診斷方法，最后重點介紹了四種維修實例。

參考文獻

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