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数控机床故障分析与处理

作者:叶海林 发布日期:2016-9-14 16:53:58


  随着加工制造业中数控机床的广泛应用,数控机床出现的故障也越来越多,只有准确的分析出故障所在,才能正确地进行故障处理,解决故障,让现代化的数控机床能够更好地为社会主义现代化建设服务。   

      目前,数控机床的应用越来越广泛,其加工柔性好,精度高,生产效率高,具有很多的优点,由于技术越来越先进、复杂,维修人员要具有较深的专业知识和丰富的维修经验,在数控机床出现故障时才能及时排除。数控机床的控制系统中都有故障自诊断功能,一般情况下发生故障时都有报警信息出现,根据机床所使用的控制系统不同,提供的报警内容多少不一,按说明书中的故障处理方法检查,大多数的故障都能找到解决方法。但机床在实际使用中也有些故障既无报警,现象也不是很明显,对这种情况,处理起来就不像有据可查的那样简单了。另外有些设备出现故障后,不但无报警信息,而且缺乏有关维修所需的资料,有些机床在使用中出现故障后如果稍不注意,还会造成工件批量报废,所以处理时更难。对这种故障处理,时常会作出错误的判断,造成不必要的经济损失或延长修理时间。另外有时由于故障出现的频率不高,请特约维修服务部处理时也会遇到很大的麻烦,对这类故障我们认为:必须根据具体情况,仔细检查,从现象的微小之处进行分析,找出它的真正原因,力争自行解决。在查找故障原因前,必须了解以下情况:①故障是在正常工作中出现还是刚开机就出现的。②出现的次数,是第一次还是多次发生。③确认机床的加工程序不会有错④其他人员是否对该机床进行了修理或调整。⑤维修时的故障现象与现场的情况是否有差别。我们学校有二十几台数控设备,数控系统有多种类型,几年来这些设备出现一些故障,通过对这些故障的分析和处理,我们学校已取得了一定的经验。下面对数控机床的一些故障进行简单分析,以供参考。

       故障一: 数控车床在使用中出现手动移动正常,自动回零时移动一段距离后不动,重开手动移动又正常。车床使用经济数控,步进电机,手动移动时由于速度稍慢移动正常,自动回零时快速移动距离较长,出现机械卡住现象。根据故障进行分析,主要是机械原因,后经询问,得知该机床曾因加工时尺寸不准,将另一台机床上的电机拆来使用才出现了该故障的,经仔细检查是因变速箱中的齿轮间隙太小引起,重新调整后正常。

      故障二 伺服电机损坏。一台采用SINUMERTK 802s的数控车床,一次刀塔出现故障,转动不到位,刀塔转动时,出现6016号报警“SIIDE POWER PACK NO OPERATTON”,根据工作原理和故障现象进行分析,刀塔转动是由伺服电机驱动的,电机一启动,伺服单元就产生过载报警,切断伺服电源,并反馈给NC系统,显示6016报警。检查机械部分,更换伺服单元都没有解决问题。更换伺服电机后,故障被排除。另外我校购买的国产巨森系统数控车床,学生在实习操作时向我反映x轴回零时屏幕显示超程,y轴回零正常,我把x轴的驱动器接线与y轴的驱动器相连接,发现x轴回零正常,y轴回零时屏幕显示超程。处理方法是更换电机驱劫器。

      故障三 数控机床故障是由于NC系统机床参数引起的,有时因设置不当,有时因意外使参数发生变化或混乱,这类故障只要调整好参数,就会自然消失。还有些故障由于偶然原因使NC系统处于死循环状态,这类故障有时必须采取强行启动的方法恢复系统的使用。我校一台采用日本法拉克公司FANUC0i系统的数控车床,多次开机都发生死机现象,任何正常操作都不起作用,后采取强制复位的方法,将系统内存全部清除后,系统恢复正常,重新输入机床参数后,机床正常使用。这个故障就是由于机床参数混乱造成的。另一台华兴系统的数控机床,一次出现问题,每当开机系统都进入AUTOMATIC状态,不能进行任何操作,系统出现死机状态。经强制启动后,系统恢复正常工作。这个故障就是因操作人员操作失误或其它原因使NC系统处于死循环状态。

       故障四 开机后机床屏幕无显示。对这种故障的排除首先是使屏幕正常工作。有时也会仅仅是显示部分的原因。但在许多时候可能并存着多种故障。我校有一台广数系统的数控机床,开机时屏幕一片黑,操作面板的NC 电源开关已按下,红、绿灯都亮,查看电柜中开关和主要部分无异常,关机后重开,故障一样。经查,故障是由多处损坏造成的,在更换了显示器,显示控制板后屏幕出现了显示,使机床能进入其它的故障维修。一台华兴系统的数控机床,在开机时屏幕跳动且发出“嘀嘀’’的报警音,经查,是接线连接有误。一台巨森系统数控车床,开机后屏幕无显示。经对故障进行了检查后确认是因主板故障造成,因此进行了更换,由于主板更换后参数需要重新设置,按系统参数设置步骤,对照机床附带的参数表进行了设置调整后机床正常。屏幕无显示的故障原因很多,首先必须找出原因排除,如还有其他故障,根据机床的报警和其他故障信息作出处理。

       故障五 在数控设备中,误差故障的现象较多,在各种设备上出现时的表现不一。出现故障最多的是机床误差或尺寸不准。如数控车床在直径方向出现时大时小的现象较多。在加工中心上垂直轴出现误差的情况较多,常见的是尺寸向下逐渐增大,但也有尺寸向上增大的现象,在水平轴上也经常会有一些较小误差的故障出现,有些经常变化,时好时坏使零件的尺寸难以控制。造成数控机床中误差故障但又无报警的情况,主要有几种情况:①机床的数控系统较简单,在系统中对误差没有设置检测,因此在机床出现故障时不能有报警显示。②机床中出现的误差不在设计时预测的范围内,因此当出现误差时检测不到,由大多数的数控机床使用的是半闭环系统,因此不能检测到机床的实际位置。③丝杠与电机的联轴器结构对故障发生的频率和可能性不同,出现故障后现象也不同,有些尺寸只会向负方向增加,但有些正负方向变化的可能性都会发生,根据修理中的各种情况,我们得出这样的结论:联轴器中间采用弹性联接的基本上是负向增加的多,而中间使用键联接的两种故障均会发生。④机床的电气系统中回零方式设置不当,回零点不能保证一致,该种故障出现的误差一般较小,除了一般的因减速开关不良造成故障外,回零时的减速距离太短也会使零点偏离。在有些系统中的监控页面中有“删格量”一项,记录并经常核对可及时发现问题。

       故障六 主轴失控。 一台巨森系统数控车床,启动主轴后低于500rmin主轴转动显的无力且伴有异常声音。根据查看到的现象,引起该故障的原因可能有主轴控制器失控,机械变速器或电机上的原因也不能排除。由于拆卸机械部分检查的工作量较大,因此先对电气部分的主轴控制器进行检查,首先检查控制器中预设的参数,再检查控制扳,都无异常,经查看电路板较脏,按要求对电路板进行清洗,但装上后开机故障照旧。因此控制器内的故障原因暂时可排除。为确定故障在电机还是在机械传动部分必须将电机和机械脱离,经分析,异常声音可能是轴承不良引起。将电机拆卸进行检查,发现轴承确已损坏。又经检查编码器的光盘已划破,更换轴承和编码器后所有故障全部排除。 该故障主要是主轴旋转时有异常声音,因此在排除时应查清声源,再进行检查。有异常声音的常见为机械上磨擦、卡阻和轴承损坏。

数控机床中的故障大都是一些较难处理的故障。在这些故障中,以机械原因引起的较多。其次是一些综合因素引起的故障,这些故障的产生通常是由于电源电压、NC系统、液压、气动、油污、环境温度等外部条件的影响所致。另外,数控机床在使用较长时间后,由于元器件老化、机械零件磨损,也将使系统与机械部分的匹配产生问题,而导致故障的产生。对这些故障的修理一般具有一定的难度,特别是对故障的现象判断尤其重要。因此,重视数控机床的使用环境,加强对数控机床的维护保养,是减少鼓掌发生机率的根本途径,是保证数控机床正常工作的重要手段。在数控机床的修理中,对这方面故障的判断经验只有在实践中进行摸索,不断总结,不断提高,以适应现代工业新型设备维修的需要。(本文荣获2015年全市中职学校教师优秀论文评比三等奖)