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将数控机床常见的故障进行了总结并分类

发布时间:2021-05-06 21:23

  由于数控机床结构比较复杂,所以在实际的生产中总会出现这样或那样的故障。为了便于迅速地判别出现故障的部位,查找故障产生的原因及解决故障,笔者结合多年的数控机床维修经验,按故障的性质、故障发生的部位、故障指示和故障产生的原因等因素把数控机床常见的故障进行了总结并分类,以期对维修人员有所帮助。

  这类故障是指只要满足一定的条件,机床或者数控系统就必然出现的故障。例如电网电压过高或者过报警或者过低,系统就会产生电压过高报警;切削量过大时,就会产生过载报警等。

  例如一台采用 SIEMENSS 10 系统的数控机床在加工过程中,系统有时自动断电关机,重新启动后,还可以正常工作。根据系统工作原理和故障现象怀疑故障是系统供电电压波动造成的。测量系统电源模块上的 24V 输人电源,发现为 22 。 3V 左右,当机床加工时,这个电压还向下波动,特别是切削量大时,电压仍继续下降,有时接近 21V ,这时系统会自动断电关机。为了解决这个问题,更换容量大的 24V电源变压器后这个故障就彻底消除了。

  系统故障具有不可恢复性,故障一旦发生,如不对其进行维修处理,机床不会自动恢复正常。但只要找出发生故障的根本原因,维修完成后机床可以立即恢复正常。正确的使用与精心维护是杜绝或避免这类故障发生的重要措施。

  这类故障是指在同样条件下,只偶尔出现一次或二次的故障。有时很长时间也很难再遇到一次。要想人为地再现同样的故障则不容易,此类故障的发生原因较隐蔽,很难找出其规律性,故常称之为“软故障”。随机性故障的原因分析与故障诊断比较困难,一般而言,故障的发生往往与部件的安装质量、参数的设定、元器件的品质、软件设计不完善、工作环境的影响等诸多因素有关。

  例如一台数控沟槽磨床,在加工过程中偶尔出现问题,磨沟槽的位置发生变化,造成废品。分析这台机床的工作原理,在磨削加工时首先测量臂向下摆动到工件的卡紧位置,然后工件开始移动,当工件的基准端面接触到测量头时,数控装置记录下此时的位置数据,然后测量臂抬起,加工程序继续运行。数控装置根据端面的位置数据,在距端面一定距离的位置磨削沟槽,所以沟槽位置不准与测量的准确与否有非常大的关系。因为不经常发生,所以很难规察到故障现象。因此根据机床工作原理,对测量头进行检查没有发现问题;对测量臂的转动检查时发现旋转轴有些紧,可能测量臂有时没有精确到位,使测量产生误差。将旋转后新上重换.过更通轴拆开检查发现已严重磨损,再也没有发生这个故障。

  随机性故障有可恢复性,制作新备件,故障发生后,开机等措施,机床通常可恢复正常,但在运行过程中,又可能发生同样的故障。加强数控系统的维护检查,确保电气箱的密封,可靠的安装、连接,正确的接地和屏蔽是减少、避免此类故障发生的重要措施。

  数控机床的主机通常指组成数控机床的机械、润 滑、冷却、排屑、液压、气动与防护等部分。主机常见的故障主要有:

  主机故障主要表现为传动噪声大、加工精度差、运行阻力大、机械部件动作不进行、机械部件损坏等等。润滑不良、液压、气动系统的管路堵塞和密封不良,是主机发生故障的常见原因。数控机床的定期维护、保养,控制和根除“三漏”现象发生是减少主机部分故障的重要措施。

  从所使用的元器件类型上,习惯上电气控制系统故障通常分为“弱电”和“强电”两大类故障。数控机床的弱电部分包括CNCPLC、 MDI / C RT 以及伺服驱动单元、输人、输出单元等。

  “弱电”故障又有硬件故障与软件故障之分。例如一台数控冲床出现故障,屏幕没有显示,检查机床控制系统的电源模块的 24V 输人电源没有问题, NC-ON 信号也正常,但在电源模块上没有 5V 电压,说明已损坏。维修后机床恢复正常。软件故障是指在硬件正常情况下所出现的动作出错、数据丢失等故障,常见的有加工程序出错,系统程序和参数的改变或丢失,计算机运算出错等。

  “强电”部分是指控制系统中的主回路或高压、大功率回路中的继电器接触器开关、熔断器、电源变压器、电动机电磁铁行程开关等电气元器件及其所组成的控制电路。这部分的故障虽然维修、诊断较为方便,但由于它处于高压、大电流工作状态,发生故障的几率要高于“弱电”部分。

  (l) 硬件报警显示的故障。硬件报警显示通常是指各单元装置上的指示灯的报警指示。在数控系统中有许多用以指示故障部位的指示灯,如控制系统操作面板、CPU主板、伺服控制单元等部位,一旦数控系统的这些指示灯指示故障状态后,根据相应部位上的指示灯的报警含义,均可以大致判断故障发生的部位和性质,这无疑会给故障分析与诊断带来极大好处。因此维修人员在日常维护和故障维修时应注意检查这些指示灯的状态是否正常。

  ( 2) 软件报警显示的故障。软件报警显示通常是指数控系统显示器上显示出的报警号和报警信息。由于数控系统具有自诊断功能,一旦检查出故障,即按故障的级别进行处理,同时在显示器上显示报警号和报警信息。软件报警又可分为 NC 报警和 PLC 报警,前者为数控部分的故障报警,可通过报警号,在《 数控系统维修手册》上找到这个报警的原因与怎样处理方面的内容,从而确定可能产生故障的原因;后者的 PLC 报警的报警信息来自机床制造厂家编制的报警文本,大多属于机床侧的故障报警,遇到这类故障,可根据报警信息,或者 PLC 用户程序确诊故障。

  这类故障发生时没有任何硬件及软件报警显示,因此分析诊断起来比较困难。遇到这类问题,通常要具体问题具体分析。要根据故障现象、机床工作原理、数控系统工作原理、 PLC 梯形图以及维修经验来分析诊断故障。

  例如一台数控淬火机床经常自动断电关机,停一会再开还可以工作。分析机床的工作原理,产生这个故障的原因一般都是系统保护功能起作用。首先检查系统的供电电压为 24V ,没有间题;在检查系统的冷却装置时,发现冷却风扇过滤网堵塞,出故障时恰好是夏季,系统因为温度过高而自动停机,更换过滤网,机床恢复正常使用。

  又如一台采用 SIEMENS810 系统的数控沟槽磨床,在自动磨削完工件、修整砂轮时,带动砂轮的 Z 轴向上运动,停下后砂轮修整器并没有修整砂轮,而是停止了自动循环,担屏幕上没有报警指示。根据机床的工作原理,在修整砂轮时,应该喷射冷却液,但多次观察发生故障的过程,却发现没有切削液喷射。在出现故障时利用数控系统的 PLC 状态显示功能,观察控制切削液喷射电磁阀的输出 Q4.5 ,其状态为“ 1“ ,没有问题,根据电气原理图它是通过直流继电器 K45 来控制电磁阀的,检查直流继电器 K45 也没有问题,接着检查电磁阀,发现电磁阀的线圈上有电压,说明问题是出在电磁阀上,更换电磁阀,机床故障消除。

  这类故障的发生是由于数控机床自身的原因所引起的,与外部使用环境条件无关,数控机床所发生的极大多数故障均属此类故障。

  这类故障是由于外部原因所造成的。供电电压过低、过高,波动过大;电源相序不正确或三相输人电压的不平衡;环境温度过高;有害气体、潮气、粉尘侵人;外来振动和干扰等都是引起故障的原因。此外,人为因素如操作不当也是造成的外部故障原因之一。

  这类故障出现会对操作者或设备造成伤害或损害,如超程运行、飞车、部件碰撞等。例如,一台数控车床在正常加工的情况下,刀具撞到工件,造成重大的损失,经过仔细的分析,发现是返回参考点错误,行程开关(挡块)位置与电子栅格位置重合,造成 Z 方向进给多出一个电子栅格,从而造成刀具与工件相撞的破坏性故障。移动行程开关位置,使问题得到圆满解决。

  数控机床的绝大多数故障属于这类故障,出现故障时对机床和操作人不会造成任何伤害,所以诊断这类故障时,可以再现故障,并可以仔细观察故障现象,通过故障现象对故障进行分析和诊断。

  除上述常见故障分类方法外,还有其他多种不同的分类方法。如:按故障发生与需要维修的具体功能部位,可分为数控装置故障,进给伺服系统故障,主轴驱动系统故障,自动换刀系统故障等。维修人员掌握故障的种类及产生故障的可能原因对于快速维修机床恢复生产是十分必要的。

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