鋼軌鋸鉆機(jī)床電氣系統(tǒng)常見(jiàn)故障的檢修與維護(hù)

張 瑞，張 晶，劉辰嬌

（河鋼邯鋼大型軋鋼廠，河北 邯鄲 056000）

聯(lián)合鋸鉆機(jī)床是鋼軌加工制造的核心設(shè)備，是集定尺測(cè)量、鋸鉆加工等功能于一體的大型機(jī)床設(shè)備。其主要作用是將已軋制成型的鋼軌進(jìn)行鋸切和鉆孔作業(yè)，保證鋼軌長(zhǎng)度以及軌底鉆孔的孔距、孔徑等技術(shù)指標(biāo)符合工藝設(shè)計(jì)要求。隨著機(jī)床設(shè)備的不斷更新發(fā)展，目前聯(lián)合鋸鉆機(jī)床已完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、數(shù)字化控制，鋼軌鋸鉆加工的生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量也得到了極大地提高。但隨著聯(lián)合鋸鉆機(jī)床電氣設(shè)備和自動(dòng)控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，相關(guān)的電氣系統(tǒng)故障也日漸多發(fā)，對(duì)機(jī)床的生產(chǎn)使用帶來(lái)了一定的困擾。本文結(jié)合邯鋼林辛格數(shù)控鋸鉆機(jī)床的運(yùn)行實(shí)踐，對(duì)機(jī)床電氣系統(tǒng)常見(jiàn)故障及其檢修維護(hù)措施進(jìn)行了探討。

1 聯(lián)合鋸鉆機(jī)床基本工藝流程及電氣系統(tǒng)的組成

聯(lián)合數(shù)控鋸鉆機(jī)床是電機(jī)與拖動(dòng)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、機(jī)床技術(shù)于一體的自動(dòng)化、數(shù)字化鋼軌加工設(shè)備，具有設(shè)備整體性強(qiáng)、加工精度高、工藝連續(xù)性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，定尺測(cè)量、切割、鉆孔等鋼軌鋸鉆加工作業(yè)皆可在機(jī)床設(shè)備上一次性完成。當(dāng)鋸鉆機(jī)床加工位空缺控制系統(tǒng)發(fā)出要料信號(hào)后，等待位的待加工軌件會(huì)由分鋼臺(tái)架輥送至鋸前輥道；然后機(jī)床的測(cè)量裝置、定尺光柵會(huì)自動(dòng)對(duì)軌件進(jìn)行定位、定尺；確定加工位置之后，控制系統(tǒng)會(huì)控制電機(jī)油泵和液壓系統(tǒng)將軌件壓緊固定，并進(jìn)行鋸鉆加工。

圖1 電氣系統(tǒng)組成

加工完成的軌件進(jìn)入淬火檢查工序后，系統(tǒng)會(huì)再次發(fā)出要料信號(hào)，下一條軌件會(huì)再次按照上述工序進(jìn)行自動(dòng)加工，連續(xù)循環(huán)。電氣系統(tǒng)是聯(lián)合鋸鉆機(jī)床的自動(dòng)控制運(yùn)行的關(guān)鍵。鋸鉆機(jī)床電氣系統(tǒng)主要由電機(jī)、電源、檢測(cè)系統(tǒng)、伺服控制系統(tǒng)及相關(guān)的開(kāi)關(guān)、電纜等組成。鋼軌鋸鉆加工的主要工藝流程，如定尺定位、夾緊固定、鋸鉆加工等皆由自動(dòng)控制系統(tǒng)控制電氣設(shè)備及液壓設(shè)備執(zhí)行完成相關(guān)操作。

2 鋼軌鋸鉆機(jī)床電氣系統(tǒng)常見(jiàn)故障及檢修維護(hù)措施

2.1 電源故障

電源故障主要是由電源中斷、電壓波動(dòng)或是高次諧波引起的設(shè)備跳車、系統(tǒng)死機(jī)等問(wèn)題，有時(shí)還會(huì)導(dǎo)致硬盤系統(tǒng)文件數(shù)據(jù)的丟失。比如邯鋼大型軋鋼廠林辛格數(shù)控鋸鉆機(jī)床所采用的840D數(shù)控系統(tǒng)，在某次開(kāi)機(jī)后出現(xiàn)報(bào)警，界面顯示“NC/PLC無(wú)法連接”。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)NCU單元數(shù)碼管和指示燈均無(wú)顯示，而采用萬(wàn)用表對(duì)相應(yīng)的電源模塊輸入電壓測(cè)量后，顯示電壓正常。繼續(xù)打開(kāi)電源模塊后發(fā)現(xiàn)，模塊內(nèi)部主接觸器長(zhǎng)閉合觸點(diǎn)燒損，導(dǎo)致觸點(diǎn)斷路；導(dǎo)致內(nèi)部24V電源電路無(wú)法啟動(dòng)，NCU單元無(wú)法正常供電運(yùn)行。分析故障原因，可能是開(kāi)機(jī)時(shí)，電網(wǎng)電壓沖擊造成的，機(jī)床電源故障也多與此有關(guān)。

圖2 鋼軌鋸鉆機(jī)床組件結(jié)構(gòu)

為減少電源故障的發(fā)生，機(jī)床電源必須要采用單獨(dú)的供電箱保證獨(dú)立供電，并配備三相交流穩(wěn)壓裝置；為機(jī)床供電的三相電源應(yīng)采用三相五線制，在保證良好接地的同時(shí)，將中線與接地嚴(yán)格分開(kāi)。

2.2 系統(tǒng)位置環(huán)故障

系統(tǒng)位置環(huán)的作用是確定軌件位置，并將位置信息傳送至控制系統(tǒng)以保證加工精度。系統(tǒng)位置環(huán)故障主要表現(xiàn)為：位置環(huán)報(bào)警故障、坐標(biāo)軸歸零故障、坐標(biāo)軸位置故障。

2.2.1 位置環(huán)報(bào)警故障

正常情況下，機(jī)床坐標(biāo)軸定位超過(guò)設(shè)定參數(shù)值所允許的誤差值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)行誤差監(jiān)控報(bào)警。如果光柵尺、編碼器等測(cè)量裝置出現(xiàn)故障或是被污染的話，則容易出現(xiàn)誤報(bào)警或是不報(bào)警的情況。首先檢查光柵尺等測(cè)量裝置及線路有無(wú)污染、損壞的情況，排除上述問(wèn)題后則可確定為編碼器故障。

圖3 機(jī)床坐標(biāo)軸定位原點(diǎn)工件結(jié)構(gòu)

2.2.2 坐標(biāo)軸歸零故障

坐標(biāo)軸歸零故障主要是開(kāi)機(jī)后，系統(tǒng)無(wú)法準(zhǔn)確查找零點(diǎn)，坐標(biāo)軸無(wú)法返回參考點(diǎn)，難以校準(zhǔn)軌件位置。此故障原因：一是參考點(diǎn)開(kāi)關(guān)故障，PLC沒(méi)有產(chǎn)生減速信號(hào)；二是光柵尺無(wú)零點(diǎn)脈沖信號(hào)；三是系統(tǒng)測(cè)量模塊故障，沒(méi)有接收到零點(diǎn)脈沖信號(hào)。

2.2.3 坐標(biāo)軸位置故障

坐標(biāo)軸位置故障主要是坐標(biāo)軸在接收系統(tǒng)指令時(shí)，運(yùn)動(dòng)偏差過(guò)大，使坐標(biāo)軸無(wú)法準(zhǔn)確執(zhí)行系統(tǒng)定位指令。此故障主要考慮為反饋回路或是編碼器問(wèn)題。

2.3 電機(jī)故障

聯(lián)合鋸鉆機(jī)床工作電機(jī)主要為鋸片電機(jī)和鉆孔電機(jī)，它們都采用交流變頻調(diào)速裝置進(jìn)行控制。鋸鉆電機(jī)的常見(jiàn)故障問(wèn)題有電機(jī)噪音異響、發(fā)熱等。電機(jī)噪音異響較大時(shí)，首先應(yīng)查找噪音異響的來(lái)源，檢查底座固定是否牢靠；如果是比較尖銳刺耳的金屬摩擦聲，應(yīng)重點(diǎn)檢查電機(jī)軸承；如果是較大的“嗡嗡”聲，則應(yīng)檢查電機(jī)是否缺相，電壓等參數(shù)是否正常。

2.4 控制系統(tǒng)故障

控制系統(tǒng)故障主要為軟件故障，一般是PLC控制程序或是軌件加工數(shù)控程序故障，常見(jiàn)的如程序數(shù)據(jù)丟失，測(cè)控系統(tǒng)干擾等。控制系統(tǒng)故障會(huì)使機(jī)床運(yùn)行過(guò)程產(chǎn)生問(wèn)題，出現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)拒動(dòng)、誤動(dòng)等現(xiàn)象，不僅影響產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成設(shè)備的損壞。例如機(jī)床夾緊程序故障出現(xiàn)未夾緊和誤夾緊問(wèn)題，容易導(dǎo)致軌件定尺不準(zhǔn)；鋸鉆機(jī)床與輥道連鎖程序故障，誤發(fā)出要鋼信號(hào)，則會(huì)引發(fā)鋼軌追尾事故。當(dāng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，必須馬上停機(jī)檢修。如果是PLC程序問(wèn)題，可利用編程調(diào)出程序數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查和修改，必要時(shí)應(yīng)聯(lián)系軟件廠商售后服務(wù)部門予以解決；如果是信號(hào)輸入或輸出單元故障，大多可通過(guò)更換檢測(cè)和執(zhí)行元件予以解決。

此外，在機(jī)床運(yùn)行時(shí)，電機(jī)、電磁閥、輸電線路等電氣元件通斷瞬間產(chǎn)生的電磁，也有可能對(duì)機(jī)床測(cè)控系統(tǒng)造成干擾，影響加工精度。對(duì)此，應(yīng)采用獨(dú)立電源供電，遠(yuǎn)離或是隔離干擾源等辦法，消除電磁干擾對(duì)控制系統(tǒng)的影響。

圖4 控制系統(tǒng)故障流程

3 鋼軌鋸鉆機(jī)床電氣系統(tǒng)的日常維護(hù)措施

3.1 加強(qiáng)對(duì)設(shè)備的日常巡檢

主要檢查機(jī)床各部位的工作狀態(tài)，檢查坐標(biāo)軸位置以及各項(xiàng)電氣系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，如數(shù)控系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)等有無(wú)報(bào)警指示。對(duì)電機(jī)、電磁閥、光柵尺等元件進(jìn)行局部重點(diǎn)檢查，主要檢查元件是否有燒損、開(kāi)裂的情況；線路及接頭有無(wú)絕緣損壞、接觸不良；電機(jī)及電控電路是否有異響、電弧、冒煙等情況。

3.2 關(guān)注設(shè)備運(yùn)行狀況

高溫過(guò)熱是導(dǎo)致機(jī)床電氣故障的重要原因。設(shè)備維護(hù)人員應(yīng)數(shù)控裝置的通風(fēng)散熱系統(tǒng)進(jìn)行清理，檢查冷卻風(fēng)扇的運(yùn)行狀態(tài)，避免電氣系統(tǒng)溫度過(guò)高。機(jī)床運(yùn)行時(shí)，還要對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，以保證電壓值符合標(biāo)準(zhǔn)，必要時(shí)設(shè)置穩(wěn)壓電源，以確保電壓值穩(wěn)定。

3.3 做好設(shè)備的防塵清掃

鋸鉆機(jī)床的生產(chǎn)環(huán)境中，充斥著較多的金屬顆粒物和粉塵，積附在電氣元件上容易影響電氣元件散熱，或是導(dǎo)致元件阻值異常，電氣元件的使用壽命也會(huì)因此而下降，故障率升高。為了減少電氣系統(tǒng)故障，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，應(yīng)做好電氣控制柜的防塵處理，盡量減少電氣元件與金屬碎屑和粉塵的接觸。機(jī)床控制系統(tǒng)一般布置于強(qiáng)電柜中，非檢修和清掃應(yīng)盡量避免開(kāi)關(guān)柜門；當(dāng)環(huán)境溫度過(guò)高時(shí)，應(yīng)采用空調(diào)等設(shè)備為控制柜環(huán)境降溫，避免過(guò)熱故障的發(fā)生。

4 結(jié)語(yǔ)

數(shù)控鋸鉆機(jī)床是目前國(guó)內(nèi)鋼軌生產(chǎn)的通用設(shè)備，其電氣系統(tǒng)的組成也更加龐大和復(fù)雜。做好電氣系統(tǒng)的日常維護(hù)和常見(jiàn)故障處理，可以有效減少電氣系統(tǒng)故障發(fā)生，從而保證鋼軌高質(zhì)量、高效率生產(chǎn)。