淺談磨床常見故障及解決思路

賀佳寧

（河鋼樂亭鋼鐵有限公司，河北 唐山 063000）

磨床是一種用于表面處理的工業(yè)設(shè)備，隨著現(xiàn)代工業(yè)對工件表面質(zhì)量要求的日益復(fù)雜化和工業(yè)自動化水平的不斷提升，高端磨床不僅已經(jīng)實現(xiàn)高精度、全數(shù)控、全自動作業(yè)方式，加工能力也實現(xiàn)了跨越式發(fā)展。但是高精度的設(shè)備往往伴隨而來的是更“傲嬌的體格”，要想保證設(shè)備正常運行加工出合格的產(chǎn)品，那么除了保證設(shè)備運行的必備條件之外還要摸透它的“脾氣”做到“治未病”。針對日常接觸較多的WALDRICH SIEGEN磨床常見故障及解決思路總結(jié)如下。

1 設(shè)備分析

磨床根據(jù)功能和元件可以籠統(tǒng)地分為兩個部分：電氣部分和機械部分。電氣部分可以簡單的分為：供電部分、控制部分、反饋部分等；機械部分可以分為：基礎(chǔ)部分、液壓部分、潤滑部分等。

電氣部分還可以繼續(xù)細分：供電部分又可以分為強電部分和弱電部分，控制部分可以分為現(xiàn)場伺服控制回路、工控機控制回路、人機交互界面等，反饋部分可以分為現(xiàn)場信號傳感器、現(xiàn)場信號反饋線路等。機械部分也可以繼續(xù)細分：基礎(chǔ)部分可以分為床身基礎(chǔ)、導(dǎo)軌、各機械動作部件，液壓部分可以分為液壓站總成、液壓管路、液壓動作元件，潤滑部分可以分為潤滑油系統(tǒng)、潤滑脂系統(tǒng)、潤滑相關(guān)調(diào)節(jié)閥站等。

2 故障類型和特征

2.1 過熱

（1）電氣設(shè)備。磨床這種高度自動化的設(shè)備一般采用PLC控制系統(tǒng)作為現(xiàn)場控制系統(tǒng)，現(xiàn)場控制系統(tǒng)與工業(yè)控制計算機進行數(shù)據(jù)通訊，通過工控機內(nèi)的組態(tài)軟件制作的人機交互界面（HMI），從而實現(xiàn)整個磨床的運行操作。整個電氣系統(tǒng)由成百上千種的電氣元件組成，所有的電氣元件都具有相同的電氣特性，那就是怕熱。電氣絕緣設(shè)備對溫升有著嚴格的要求，過高的溫升將導(dǎo)致絕緣設(shè)備的失效和損壞，一旦絕緣設(shè)備可靠性降低，將直接導(dǎo)致電氣設(shè)備的短路、斷路或者虛接，因此而導(dǎo)致的設(shè)備故障判斷難度大，直接影響設(shè)備開動率和生產(chǎn)的連貫性，甚至可能因為信號的錯亂導(dǎo)致設(shè)備的誤動作從而引發(fā)嚴重的設(shè)備事故和人員傷害事故。而且電氣絕緣設(shè)備性能的下降可能導(dǎo)致火災(zāi)、爆炸等重大安全事故。因此過高的環(huán)境溫度對電氣設(shè)備的影響不容忽視。

（2）機械設(shè)備。一般人看來現(xiàn)場環(huán)境溫度的些許變化對鋼鐵材質(zhì)的機械零件的影響可以說是微乎其微，甚至可以忽略不計。如果是過去的簡單機械或許真的影響不大，但是作為高精度的數(shù)控設(shè)備，各機械零件之間的組裝間隙都有著嚴格的要求。所有材料都存在熱脹冷縮，常見的鋼材每米1℃直線膨脹長度為12μm，看似微不足道的變化，但是對大型高精度加工設(shè)備而言，卻可能是直接導(dǎo)致設(shè)備精度失效的重大偏差。

鋼的膨脹系數(shù)如下。

圖1 鋼膨脹系數(shù)發(fā)展過程

舉例：工件長度：200mm；溫度變化：10℃；膨脹值：0.02mm

銅的膨脹系數(shù)如圖。

圖2 銅膨脹系數(shù)增長過程

舉例：電極長度：200m；溫度變化：10℃；膨脹值：0.05mm

大型磨床的導(dǎo)軌長度一般都是以米計，而且誤差一般為0.1mm/m以下。環(huán)境溫度可能直接導(dǎo)致設(shè)備不能滿足使用精度要求，或者因為熱脹冷縮導(dǎo)致動作結(jié)構(gòu)配合間隙發(fā)生變化動作阻力變大，電氣驅(qū)動過載，出現(xiàn)各種報警。對于一些靜壓潤滑部分的銅制穩(wěn)壓槽可能會因為熱脹冷縮產(chǎn)生的銅制部分過度膨脹導(dǎo)致穩(wěn)壓槽過度磨損，出現(xiàn)靜壓不穩(wěn)的情況，影響設(shè)備的使用壽命。環(huán)境溫度過高還可能導(dǎo)致液壓部分散熱不佳，整體設(shè)備處于過熱保護狀態(tài)，導(dǎo)致設(shè)備無法使用。

2.2 低溫

（1）電氣設(shè)備。電氣設(shè)備相對而言，對低溫的耐受能力更好一些。但是需要考慮在低溫環(huán)境中停車檢修時間較長的情況下，螺紋緊固式接線端子有可能會因為熱脹冷縮出現(xiàn)接線端子松動的情況。

（2）機械設(shè)備。低溫對機械的影響主要體現(xiàn)在熱脹冷縮之后，組裝間隙變大，如果不及時更換對應(yīng)油品可能導(dǎo)致液壓部分或潤滑部分出現(xiàn)滲漏。各機械部件之間因為組裝間隙變大，整體精度難以保證。對于比較極端的情況下還可能出現(xiàn)液壓或潤滑部分油品流動性太差，設(shè)備無法使用或者出現(xiàn)潤滑效果不佳導(dǎo)致設(shè)備異常磨損等情況。

2.3 老化

（1）電氣設(shè)備。電氣設(shè)備的老化主要體現(xiàn)為絕緣性能降低、接線端子氧化、存儲器性能不穩(wěn)定等。絕緣性能降低的危害已經(jīng)說過，不再贅述。接線端子氧化可能會出現(xiàn)虛接的情況發(fā)生，因為這種故障的出現(xiàn)具有隨機性，因此故障點的判斷非常困難。存儲器在接近通電時間或擦寫次數(shù)的時候會出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、誤碼率上升等情況。

（2）機械設(shè)備。機械設(shè)備的老化可以分為剛性構(gòu)件的疲勞、減震密封設(shè)備的失效、機械設(shè)備的銹蝕氧化等。剛性構(gòu)件的疲勞主要原因是不正確使用設(shè)備導(dǎo)致超出設(shè)計極限對構(gòu)件造成不可逆損傷，經(jīng)過長時間的應(yīng)力集中最終造成設(shè)備的剛性構(gòu)件疲勞損傷。減震密封設(shè)備屬于損耗件，不及時檢查更換將導(dǎo)致設(shè)備異常震動、油品泄漏等一系列問題，甚至造成重大事故和人員傷亡。機械銹蝕氧化是所有機械設(shè)備面臨的一個共性問題，是一種不可逆的損傷，對穩(wěn)定、精度都有直接影響。

2.4 人員

人員故障可以分為兩種：操作人員故障和維保人員故障。

操作人員故障指的是因為操作人員的主觀損壞和非主觀損壞，主觀損壞就是指故意破壞設(shè)備，非主觀損壞指的是在非主觀的情況下，造成設(shè)備的損壞。維保人員故障指的是因為維保人員的工作欠缺，導(dǎo)致設(shè)備處于欠維保狀態(tài)，最終導(dǎo)致設(shè)備故障。

3 實例分析

實例1：現(xiàn)象：某車間夏季氣溫較高，環(huán)境溫度在40℃左右，屋頂溫度50℃以上，設(shè)備正常運行過程中突然急停斷電，檢查報警信息顯示磨床對地短路。

處置辦法：檢查各電機變頻器報警記錄，均無報警信息，檢查各空開接觸器，均無跳閘情況，檢查PLC報警信息，發(fā)現(xiàn)觸發(fā)急停斷電的信號為配電柜保護接地。檢測配電柜，無明顯對地電壓。確保人員安全的情況下，送電檢測接地情況，無異常。但是運行10分鐘左右再次急停斷電。通過分析圖紙，查得配電柜保護接地的信號源于一個可調(diào)式漏電保護器，兼有溫度監(jiān)控功能。將溫度監(jiān)控功能屏蔽后再次送電，設(shè)備可正常運行?？梢耘袛喙收显驗榕潆姽駜?nèi)溫度過高導(dǎo)致觸發(fā)溫度監(jiān)控報警信息，但是因為該溫度監(jiān)控器與漏電保護器共用同一個信號點，且信號點命名為對地短路，所以會出現(xiàn)這個情況。為保證設(shè)備正常使用，將該信號點改為獨立的漏電保護器和溫度報警器，并通過修改PLC程序?qū)崿F(xiàn)該功能，這樣既保證設(shè)備的安全也杜絕了因為共用信號點導(dǎo)致的故障判斷處理時間過長影響設(shè)備開動率的情況繼續(xù)發(fā)生。

分析：這個故障主要是因為有個原因，第一，兩個檢測點共用了一個信號點，導(dǎo)致報警信息不準確，對故障的快速判斷和處理造成不小的影響。第二，配電柜自帶恒溫系統(tǒng)因為濾網(wǎng)通風(fēng)效果差再加上設(shè)備負荷大，發(fā)熱量飆升，最終導(dǎo)致配電柜內(nèi)溫升異常，是這次故障的直接原因。

總結(jié)：①夏季環(huán)境氣溫高的情況下極易出現(xiàn)電氣設(shè)備散熱不佳導(dǎo)致的報警和停機，甚至是事故和危險。②原裝程序并不一定是完美的，要有懷疑精神，敢于質(zhì)疑權(quán)威，提出不同的聲音，善于根據(jù)實際情況做出最佳的改變。

實例2：現(xiàn)象：某車間冬季氣溫較低，環(huán)境溫度在-10℃左右，磨床上輥完畢準備裝載開始磨削時，系統(tǒng)報錯床頭行走電機過載。

處置辦法：首先檢查床頭行走電機發(fā)現(xiàn)電機正常，監(jiān)測電機負載曲線，發(fā)現(xiàn)負載無窮大導(dǎo)致電機過載跳閘報警。將電機拆下后點動檢測負載，負載正常。無電機狀態(tài)下手動盤車移動床頭，發(fā)現(xiàn)床頭無法移動。檢查床頭行走齒輪齒條部分，未發(fā)現(xiàn)異常。檢查床頭鎖止液壓缸的液壓系統(tǒng)，未發(fā)現(xiàn)明顯異常，點動鎖止液壓缸發(fā)現(xiàn)液壓缸行程不足。多次動作后液壓缸行程較為正常，恢復(fù)設(shè)備后無床頭行走電機過載報警，可正常運行。

分析：造成此次故障的原因主要有以下：①因為冬季車間氣溫過低，導(dǎo)致床頭行走齒輪齒條內(nèi)磨削液有結(jié)冰情況，對液壓缸動作造成不良影響。②床頭鎖緊液壓缸的動作原理為加壓鎖緊，泄壓后靠液壓缸鎖緊墊內(nèi)側(cè)彈簧墊和重力雙重作用使鎖緊塊下降實現(xiàn)松開鎖止的動作。③現(xiàn)場毛細管路較長，低溫下液壓油流動性較差，在鎖止液壓缸泄壓后，鎖止閥不能迅速回退到最大位置。

總結(jié)：冬季環(huán)境氣溫較低的情況下，液壓系統(tǒng)容易發(fā)生泄壓后動作遲緩的問題，而且現(xiàn)場的切削液也容易出現(xiàn)凍結(jié)等不利影響，因此保證現(xiàn)場溫度的穩(wěn)定對設(shè)備的穩(wěn)定運行至關(guān)重要。當現(xiàn)場環(huán)境溫度難以保證的情況下應(yīng)適當調(diào)整聯(lián)動機構(gòu)的動作時間間隙，防止發(fā)生動作不到位，電機過載的情況。有條件的情況下還可以對現(xiàn)場的長液壓毛細管進行保溫處理，以提高液壓油的流動性，盡可能降低聯(lián)動部件的動作間隙。

實例3：現(xiàn)象：磨床在一起例行保養(yǎng)之后，上電后出現(xiàn)自檢報警，但是此次保養(yǎng)中并未對涉及該報警的相關(guān)通訊線路。

處置辦法：根據(jù)報警信息確定故障相關(guān)通訊線路，通過PLC對該通訊線路進行詳細檢測，確定故障點，發(fā)現(xiàn)該故障點為現(xiàn)場一個航空插頭，打開后發(fā)現(xiàn)該航空插頭的密封已經(jīng)老化，導(dǎo)致切削液進入該插頭內(nèi)部，插頭內(nèi)若干公端銹蝕嚴重，有一根公端已經(jīng)因為銹蝕發(fā)生斷裂，此為故障點。更換該航空插頭銹蝕公端，更換密封墊后上電正常，設(shè)備恢復(fù)正常。

分析：磨床在工作過程中切削液被高溫氣化和霧化，然后氣化和霧化的切削液由損壞的密封墊處進入航空插頭內(nèi)部，對航空插頭公端產(chǎn)生金屬銹蝕，被銹蝕的航空插頭公端導(dǎo)電性能下降，出現(xiàn)虛接乃至斷路的情況是這次故障的主要原因。

總結(jié)：磨床使用的切削液具有較強的腐蝕性，密封墊在這個環(huán)境中使用壽命收到較大影響，因此應(yīng)該定期檢查密封墊的有效情況，對密封效果差的要盡快更換。

實例4：現(xiàn)象：磨床測量臂在非安全位置下降，被支撐輥磕壞，導(dǎo)致設(shè)備急停，無法動作。

處置辦法：使用管理員權(quán)限進入強制模式，點動移動測量臂至安全位置，組織人員更換損壞的測量臂，然后對測量系統(tǒng)進行校驗，然后恢復(fù)設(shè)備的正常使用。

分析：設(shè)備操作人員調(diào)用程序錯誤，導(dǎo)致測量臂在非安全位置下降撞擊工件，并導(dǎo)致工件的損壞。

總結(jié)：這是一起典型的人為事故，操作人員在工作時的注意力不集中導(dǎo)致程序調(diào)用錯誤。在磨削工作輥時調(diào)用支撐輥的程序進行磨削作業(yè)，直接導(dǎo)致磨床設(shè)備的損壞，生產(chǎn)節(jié)奏被打亂。

4 綜述

以上就是我對WALDRICH SIEGEN磨床在日常使用中常見故障的分析和總結(jié)。

現(xiàn)代化高精度磨床是一臺由多學(xué)科技術(shù)組成的非常復(fù)雜的設(shè)備，雖然設(shè)備本體不大，但是卻有麻雀雖小五臟俱全的復(fù)雜控制系統(tǒng)和本體移動精度達到納米級，加工精度達到微米級的超高精度。要想駕馭這么復(fù)雜的設(shè)備，摸透它的脈絡(luò)和脾氣，需要維保人員付出超乎尋常的汗水和努力。以上就是我對WALDRICH SIEGEN磨床在日常使用中常見故障的分析和總結(jié)。