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對工業(yè)自動化機床的故障排除技術(shù)

摘要：MY-6132數(shù)控車床是設(shè)計精巧的經(jīng)濟型車床，配備高可靠性的華興數(shù)控系統(tǒng)。即可用于教學，也可用于工廠生產(chǎn)。床身導軌選用耐磨鑄鐵，床鞍及溜板貼塑處理。進給傳動采用滾珠絲桿副。外形全封閉防護。該機床采用機電一體化方式設(shè)計，采用四刀位自動回轉(zhuǎn)刀架，操作簡便、效率高，通過編程對各種盤類、軸類零件能自動完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧面、螺紋等工序的切削加工，并能進行切槽、鉆擴、鉸孔等工作。本文主要分析了數(shù)控機床電氣系統(tǒng)故障的調(diào)查、分析與診斷的過程也就是故障的排除過程,一旦查明了原因,故障也就幾乎等于排除了。因此故障分析診斷的方法十分重要。
一、故障的調(diào)查與分析：
    這是排故的第一階段,是非常關(guān)鍵的階段,主要應(yīng)作好下列工作：
    1、詢問調(diào)查在接到機床現(xiàn)場出現(xiàn)故障要求排除的信息時,首先應(yīng)要求操作者盡量保持現(xiàn)場故障狀態(tài),不做任何處理,這樣有利于迅速精確地分析故障原因。
    2、現(xiàn)場檢查到達現(xiàn)場后,首先要驗證操作者提供的各種情況的準確性、完整性,從而核實初步判斷的準確度。由于操作者的水平,對故障狀況描述不清甚至完全不準確的情況不乏其例,因此到現(xiàn)場后仍然不要急于動手處理,重新仔細調(diào)查各種情況,以免破壞了現(xiàn)場,使排故增加難度。
    3、故障分析根據(jù)已知的故障狀況按上節(jié)所述故障分類辦法分析故障類型,從而確定排故原則。由于大多數(shù)故障是有指示的,所以一般情況下,對照機床配套的數(shù)控系統(tǒng)診斷手冊和使用說明書,可以列出產(chǎn)生該故障的多種可能的原因。
    4、確定原因?qū)Χ喾N可能的原因進行排查從中找出本次故障的真正原因,這時對維修人員是一種對該機床熟悉程度、知識水平、實踐經(jīng)驗和分析判斷能力的綜合考驗。
    5、排故準備有的故障的排除方法可能很簡單,有些故障則往往較復雜,需要做一系列的準備工作,例如工具儀表的準備、局部的拆卸、零部件的修理,元器件的采購甚至排故計劃步驟的制定等等。
   下面把電氣故障的常用診斷方法綜列于下。
    (1)直觀檢查法這是故障分析之初必用的方法,就是利用感官的檢查。
    ①詢問向故障現(xiàn)場人員仔細詢問故障產(chǎn)生的過程、故障表象及故障后果,并且在整個分析判斷過程中可能要多次詢問。
    ②目視總體查看機床各部分工作狀態(tài)是否處于正常狀態(tài)(例如各坐標軸位置、主軸狀態(tài)、刀庫、機械手位置等),各電控裝置(如數(shù)控系統(tǒng)、溫控裝置、潤滑裝置等)有無報警指示,局部查看有無保險燒煅,元器件燒焦、開裂、電線電纜脫落,各操作元件位置正確與否等等。
    (2)儀器檢查法使用常規(guī)電工儀表,對各組交、直流電源電壓,對相關(guān)直流及脈沖信號等進行測量,從中找尋可能的故障。例如用萬用表檢查各電源情況,及對某些電路板上設(shè)置的相關(guān)信號狀態(tài)測量點的測量,用示波器觀察相關(guān)的脈動信號的幅值、相位甚至有無,用PLC編程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。
    (3)信號與報警指示分析法
    ①硬件報警指示這是指包括數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)在內(nèi)的各電子、電器裝置上的各種狀態(tài)和故障指示燈,結(jié)合指示燈狀態(tài)和相應(yīng)的功能說明便可獲知指示內(nèi)容及故障原因與排除方法。
    ②軟件報警指示如前所述的系統(tǒng)軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設(shè)有報警顯示,依據(jù)顯示的報警號對照相應(yīng)的診斷說明手冊便可獲知可能的故障原因及故障排除方法。
    (4)接口狀態(tài)檢查法現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)多將PLC集成于其中,而CNC與PLC之間則以一系列接口信號形式相互通訊聯(lián)接。有些故障是與接口信號錯誤或丟失相關(guān)的,這些接口信號有的可以在相應(yīng)的接口板和輸入/輸出板上有指示燈顯示,有的可以通過簡單操作在CRT屏幕上顯示,而所有的接口信號都可以用PLC編程器調(diào)出。
    (5)參數(shù)調(diào)整法數(shù)控系統(tǒng)、PLC及伺服驅(qū)動系統(tǒng)都設(shè)置許多可修改的參數(shù)以適應(yīng)不同機床、不同工作狀態(tài)的要求。這些參數(shù)不僅能使各電氣系統(tǒng)與具體機床相匹配,而且更是使機床各項功能達到最佳化所必需的。因此,任何參數(shù)的變化(尤其是模擬量參數(shù))甚至丟失都是不允許的;而隨機床的長期運行所引起的機械或電氣性能的變化會打破最初的匹配狀態(tài)和最佳化狀態(tài)。此類故障多指故障分類一節(jié)中后一類故障,需要重新調(diào)整相關(guān)的一個或多個參數(shù)方可排除。
    (6)備件置換法當故障分析結(jié)果集中于某一印制電路板上時,由于電路集成度的不斷擴大而要把故障落實于其上某一區(qū)域乃至某一元件是十分困難的,為了縮短停機時間,在有相同備件的條件下可以先將備件換上,然后再去檢查修復故障板。
    鑒于以上條件,在拔出舊板更換新板之前一定要先仔細閱讀相關(guān)資料,弄懂要求和操作步驟之后再動手,以免造成更大的故障。
    (7)交叉換位法當發(fā)現(xiàn)故障板或者不能確定是否故障板而又沒有備件的情況下,可以將系統(tǒng)中相同或相兼容的兩個板互換檢查,例如兩個坐標的指令板或伺服板的交換從中判斷故障板或故障部位。這種交叉換位法應(yīng)特別注意,不僅硬件接線的正確交換,還要將一系列相應(yīng)的參數(shù)交換,否則不僅達不到目的,反而會產(chǎn)生新的故障造成思維的混亂,一定要事先考慮周全,設(shè)計好軟、硬件交換方案,準確無誤再行交換檢查。
    (8)特殊處理法當今的數(shù)控系統(tǒng)已進入PC基、開放化的發(fā)展階段,其中軟件含量越來越豐富,有系統(tǒng)軟件、機床制造者軟件、甚至還有使用者自己的軟件,由于軟件邏輯的設(shè)計中不可避免的一些問題,會使得有些故障狀態(tài)無從分析,例如死機現(xiàn)象。對于這種故障現(xiàn)象則可以采取特殊手段來處理,比如整機斷電,稍作停頓后再開機,有時則可能將故障消除。維修人員可以在自己的長期實踐中摸索其規(guī)律或者其他有效的方法。
    二、電氣維修與故障的排除：
    電氣故障的分析過程也就是故障的排除過程,因此電氣故障的一些常用排除方法在上一節(jié)的分析方法中已綜合介紹過了,本節(jié)則列舉幾個常見電氣故障做一簡要介紹,供維修者參考。
    1、電源電源是維修系統(tǒng)乃至整個機床正常工作的能量來源,它的失效或者故障輕者會丟失數(shù)據(jù)、造成停機。重者會毀壞系統(tǒng)局部甚至全部。西方國家由于電力充足,電網(wǎng)質(zhì)量高,因此其電氣系統(tǒng)的電源設(shè)計考慮較少,這對于我國有較大波動和高次諧波的電力供電網(wǎng)來說就略顯不足,再加上某些人為的因素,難免出現(xiàn)由電源而引起的故障。
   2、數(shù)控系統(tǒng)位置環(huán)故障
    ①位置環(huán)報警。可能是位置測量回路開路;測量元件損壞;位置控制建立的接口信號不存在等。
    ②坐標軸在沒有指令的情況下產(chǎn)生運動�？赡苁瞧七^大;位置環(huán)或速度環(huán)接成正反饋;反饋接線開路;測量元件損壞。
    3、機床坐標找不到零點�？赡苁橇惴较蛟谶h離零點;編碼器損壞或接線開路;光柵零點標記移位;回零減速開關(guān)失靈。
    4、機床動態(tài)特性變差,工件加工質(zhì)量下降,甚至在一定速度下機床發(fā)生振動。這其中有很大一種可能是機械傳動系統(tǒng)間隙過大甚至磨損嚴重或者導軌潤滑不充分甚至磨損造成的;對于電氣控制系統(tǒng)來說則可能是速度環(huán)、位置環(huán)和相關(guān)參數(shù)已不在最佳匹配狀態(tài),應(yīng)在機械故障基本排除后重新進行最佳化調(diào)整。
5、偶發(fā)性停機故障。這里有兩種可能的情況:一種情況是如前所述的相關(guān)軟件設(shè)計中的問題造成在某些特定的操作與功能運行組合下的停機故障,一般情況下機床斷電后重新通電便會消失;另一種情況是由環(huán)境條件引起的,如強力干擾(電網(wǎng)或周邊設(shè)備)、溫度過高、濕度過大等。這種環(huán)境因素往往被人們所忽視,例如南方地區(qū)將機床置于普通廠房甚至靠近敞開的大門附近,電柜長時間開門運行,附近有大量產(chǎn)生粉塵、金屬屑或水霧的設(shè)備等等。這些因素不僅會造成故障,嚴重的還會損壞系統(tǒng)與機床,務(wù)必注意改善。

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