几个数控机床故障诊断与维修案例

由于现代数控系统的可靠性越来越高,数控系统本身的故障越来越低,而大部分故障的发生则是非系统本身原因引起的。系统外部的故障主要指由于检测开关、液压元件、气动元件、电气执行元件、机械装置等出现问题而引起的。

数控设备的外部故障可以分为软故障和外部硬件损坏引起的硬故障。软故障是指由于操作、调整处理不当引起的,这类故障多发生在设备使用前期或设备使用人员调整时期。

对于数控系统来说,另一个易出故障的地方为伺服单元。由于各轴的运动是靠伺服单元控制伺服电机带动滚珠丝杠来实现的。用旋转编码器作速度反馈,用光栅尺作位置反馈。一般易出故障的地方为旋转编码器与伺服单元的驱动模块。也有个别的是由于电源原因而引起的系统混乱。特别是对那些带计算机硬盘保存数据的系统。例如,德国西门子系统840C。

例1:一数控车床刚投入使用的时候,在系统断电后重新启动时,必须要返回到参考点。即当用手动方式将各轴移到非干涉区外后,再使各轴返回参考点。否则,可能发生撞车事故。所以,每天加工完后,最好把机床的轴移到安全位置。此时再操作或断电后就不会出现问题。

外部硬件操作引起的故障是数控修理中的常见故障。一般都是由于检测开关、液压系统、气动系统、电气执行元件、机械装置出现问题引起的。这类故障有些可以通过报警信息查找故障原因。对一般的数控系统来讲都有故障诊断功能或信息报警。维修人员可利用这些信息手段缩小诊断范围。而有些故障虽有报警信息显示,但并不能反映故障的真实原因。这时需根据报警信息和故障现象来分析解决。

例2:我厂一车削单元采用的是SINUMERIK840C系统。机床在工作时突然停机。显示主轴温度报警。经过对比检查,故障出现在温度仪表上,调整外围线路后报警消失。随即更换新仪表后恢复正常。

例3:同样是这台车削中心,工作时CRT显示9160报警“9160 NO PART WITH GRIPPER 1 CLOSED VERIFY V14-5”。这是指未抓起工件报警。但实际上抓工件的机械手已将工件抓起,却显示机械手未抓起工件报警。查阅PLC图,此故障是测量感应开关发出的。经查机械手部位,机械手工作行程不到位,未完全压下感应开关引起的。随后调整机械手的夹紧力,此故障排除。

例4:一台立式加工中心采用FANUC-OM控制系统。机床在自动方式下执行到X轴快速移动时就出现414＃和410＃报警。此报警是速度控制OFF和X轴伺服驱动异常。由于此故障出现后能通过重新启动消除,但每执行到X轴快速移动时就报警。经查该伺服电机电源线插头因电弧爬行而引起相间短路,经修整后此故障排除。

例5:操作者操作不当也是引起故障的重要原因。如我厂另一台采用840C系统的数控车床,第一天工作时完全正常,而第二天上班时却无论如何也开不了机,工作方式一转到自动方式下就报警“EMPTYING SELECTED MOOE SELECTOR”。加工完工件后,主轴不停,机械手就去抓取工件,后来仔细检查各部位都无毛病,而是自动工作条件下的一个模式开关位置错了。所以,当有些故障原因不明的报警出现的话,一定要检查各工作方式下的开关位置。

还有些故障不产生故障报警信息,只是动作不能完成,这时就要根据维修经验、机床的工作原理和PLC运行状况来分析判断了。

对于数控机床的修理,重要的是发现问题。特别是数控机床的外部故障。有时诊断过程比较复杂,但一旦发现问题所在,解决起来比较简单。对外部故障诊断应遵从以下两条原则。首先要熟练掌握机床的工作原理和动作顺序。其次,要会利用PLC梯形图。NC系统的状态显示功能或机外编程器监测PLC的运行状态,一般只要遵从以上原则,小心谨慎,一般的数控故障都会及时排除。

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