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數(shù)控機床故障分析與維修經(jīng)驗總結(jié)
數(shù)控機床加工柔性好，精度高，生產(chǎn)效率高。但是也會經(jīng)常產(chǎn)生故障，這就需要維修人員有足夠的知識和能力去判斷分析床故障分析!為此，小編為你整理了一篇維修老手的經(jīng)驗總結(jié)，一起來學(xué)習(xí)吧!
數(shù)控機床的應(yīng)用越來越廣泛，其加工柔性好，精度高，生產(chǎn)效率高，具有很多的優(yōu)點。但由于技術(shù)越來越先進、復(fù)雜，對維修人員的素質(zhì)要求很高，要求他們具有較深的專業(yè)知識和豐富的維修經(jīng)驗，在數(shù)控機床出現(xiàn)故障才能及時排除。
在數(shù)控機床的應(yīng)用越來越廣泛。我公司有幾十臺數(shù)控設(shè)備，數(shù)控系統(tǒng)有多種類型，幾年來這些設(shè)備出現(xiàn)一些故障，通過對這些故障的分析和處理，我們?nèi)〉昧艘欢ǖ慕?jīng)驗。下面結(jié)合一些典型的實例，對數(shù)控機床的故障進行系統(tǒng)分析，以供參考。
一、NC系統(tǒng)故障
1.硬件故障
有時由于NC系統(tǒng)出現(xiàn)硬件的損壞，使機床停機。對于這類故障的診斷，首先必須了解該數(shù)控系統(tǒng)的工作原理及各線路板的功能，然后根據(jù)故障現(xiàn)象進行分析，在有條件的情況下利用交換法準確定位故障點。
例一、一臺采用德國西門子SINUMERIK SYSTEM3的數(shù)控機床，其PLC采用S5─130W/B，一次發(fā)生故障，通過NC系統(tǒng)PC功能輸入的R參數(shù)，在加工中不起作用，不能更改加工程序中R參數(shù)的數(shù)值。通過對NC系統(tǒng)工作原理及故障現(xiàn)象的分析，我們認為PLC的主板有問題，與另一臺機床的主板對換后，進一步確定為PLC主板的問題。經(jīng)專業(yè)廠家維修，故障被排除。
例二、另一臺機床也是采用SINUMERIK SYSTEM 3數(shù)控系統(tǒng)，其加工程序程序號輸入不進去，自動加工無法進行。經(jīng)確認為NC系統(tǒng)存儲器板出現(xiàn)問題，維修后，故障消除。
例三、一臺采用德國HEIDENHAIN公司TNC 155的數(shù)控銑床，一次發(fā)生故障，工作時系統(tǒng)經(jīng)常死機，停電時經(jīng)常丟失機床參數(shù)和程序。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)NC系統(tǒng)主板彎曲變形，經(jīng)校直固定后，系統(tǒng)恢復(fù)正常，再也沒有出現(xiàn)類似故障。
2.軟故障
數(shù)控機床有些故障是由于NC系統(tǒng)機床參數(shù)引起的，有時因設(shè)置不當，有時因意外使參數(shù)發(fā)生變化或混亂，這類故障只要調(diào)整好參數(shù)，就會自然消失。還有些故障由于偶然原因使NC系統(tǒng)處于死循環(huán)狀態(tài)，這類故障有時必須采取強行啟動的方法恢復(fù)系統(tǒng)的使用。
例一、一臺采用日本發(fā)那科公司FANUC-OT系統(tǒng)的數(shù)控車床，每次開機都發(fā)生死機現(xiàn)象，任何正常操作都不起作用。后采取強制復(fù)位的方法，將系統(tǒng)內(nèi)存全部清除后，系統(tǒng)恢復(fù)正常，重新輸入機床參數(shù)后，機床正常使用。這個故障就是由于機床參數(shù)混亂造成的。
例二、一臺專用數(shù)控銑床，NC系統(tǒng)采用西門子的SINUMERIK SYSTEM 3，在批量加工中NC系統(tǒng)顯示2號報警“LIMIT SWITCH”，這種故障是因為Y軸行程超出軟件設(shè)定的極限值，檢查程序數(shù)值并無變化，經(jīng)仔細觀察故障現(xiàn)象，當出現(xiàn)故障時，CRT上顯示的Y軸坐標確定達到軟件極限，仔細研究發(fā)現(xiàn)是補償值輸入變大引起的，適當調(diào)整軟件限位設(shè)置后，故障被排除。這個故障就是軟件限位設(shè)置不當造成的。
例三、一臺采用西門子SINUMERIK 810的數(shù)控機床，一次出現(xiàn)問題，每次開機系統(tǒng)都進入AUTOMATIC狀態(tài)，不能進行任何操作，系統(tǒng)出現(xiàn)死機狀態(tài)。經(jīng)強制啟動后，系統(tǒng)恢復(fù)正常工作。這個故障就是因操作人員操作失誤或其它原因使NC系統(tǒng)處于死循環(huán)狀態(tài)。
3.因其它原因引起的NC系統(tǒng)故障有時因供電電源出現(xiàn)問題或緩沖電池失效也會引起系統(tǒng)故障。
例一、一臺采用德國西門子SINUMERIK SYSTEM 3的數(shù)控機床，一次出現(xiàn)故障，NC系統(tǒng)加上電后，CRT不顯示，檢查發(fā)現(xiàn)NC系統(tǒng)上“COUPLING MODULE”板上左邊的發(fā)光二極管閃亮，指示故障。對PLC進行熱啟動后，系統(tǒng)正常工作。但過幾天后，這個故障又出現(xiàn)了，經(jīng)對發(fā)光二極管閃動頻率的分析，確定為電池故障，更換電池后，故障消除。
例二、一臺采用西門子SINUMERIK 810的數(shù)控機床，有時在自動加工過程中，系統(tǒng)突然掉電，測量其24V直流供電電源，發(fā)現(xiàn)只有22V左右，電網(wǎng)電壓向下波動時，引起這個電壓降低，導(dǎo)致 NC系統(tǒng)采取保護措施，自動斷電。經(jīng)確認為整流變壓器匝間短路，造成容量不夠。更換新的整流變壓器后，故障排除。
例三、另一臺也是采用西門子SINUMIK 810的數(shù)控機床，出現(xiàn)這樣的故障，當系統(tǒng)加上電源后，系統(tǒng)開始自檢，當自檢完畢進入基本畫面時，系統(tǒng)掉電。經(jīng)分析和檢查，發(fā)現(xiàn)X軸抱閘線圈對地短路。系統(tǒng)自檢后，伺服條件準備好，抱閘通電釋放。抱閘線圈采用24V電源供電，由于線圈對地短路，致使24V電壓瞬間下降，NC系統(tǒng)采取保護措施自動斷電。
二、伺服系統(tǒng)的故障
由于數(shù)控系統(tǒng)的控制核心是對機床的進給部分進行數(shù)字控制，而進給是由伺服單元控制伺服電機，帶動滾珠絲杠來實現(xiàn)的，由旋轉(zhuǎn)編碼器做位置反饋元件，形成半閉環(huán)的位置控制系統(tǒng)。所以伺服系統(tǒng)在數(shù)控機床上起的作用相當重要。伺服系統(tǒng)的故障一般都是由伺服控制單元、伺服電機、測速電機、編碼器等出現(xiàn)問題引起的。下面介紹幾例：
例一、伺服電機損壞
一臺采用SINUMERIK 810/T的數(shù)控車床，一次刀塔出現(xiàn)故障，轉(zhuǎn)動不到位，刀塔轉(zhuǎn)動時，出現(xiàn)6016號報警“SLIDE POWER PACK NO OPERATION”，根據(jù)工作原理和故障現(xiàn)象進行分析，刀塔轉(zhuǎn)動是由伺服電機驅(qū)動的，電機一啟動，伺服單元就產(chǎn)生過載報警，切斷伺服電源，并反饋給NC 系統(tǒng)，顯示6016報警。檢查機械部分，更換伺服單元都沒有解決問題。更換伺服電機后，故障被排除。
例二、一臺采用直流伺服系統(tǒng)的美國數(shù)控磨床，E軸運動時產(chǎn)生“E AXIS EXECESSFOLLOWING ERROR”報警，觀察故障發(fā)生過程，在啟動E軸時，E軸開始運動，CRT上顯示的E軸數(shù)值變化，當數(shù)值變到14時，突然跳變到471，為此我們認為反饋部分存在問題，更換位置反饋板，故障消除。
例三、另一臺數(shù)控磨床，E軸修整器失控，E軸能回參考點，但自動修整或半自動時，運動速度極快，直到撞到極限開關(guān)。觀察發(fā)生故障的過程，發(fā)現(xiàn)撞極限開關(guān)時，其顯示的坐標值遠小于實際值，肯定是位置反饋的問題。但更換反饋板和編碼器都未能解決問題。后仔細研究發(fā)現(xiàn)，E軸修整器是由Z軸帶動運動的，一般回參考點時，E軸都在Z軸的一側(cè)，而修整時，E軸修整器被Z軸帶到中間。為此我們做了這樣的試驗，將E軸修整器移到Z軸中間，然后回參考點，這時回參點也出現(xiàn)失控現(xiàn)象;為此我們斷定可能由于E軸修整器經(jīng)常往復(fù)運動，導(dǎo)致E軸反饋電纜折斷，而接觸不良。校線證實了我們的判斷，找到斷點，焊接并采取防折措施，使機床恢復(fù)工作。
三、外部故障
由于現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)可變性越來越高，故障率越來越低，很少發(fā)生故障。大部分故障都是非系統(tǒng)故障，是由外部原因引起的。
1.現(xiàn)代的數(shù)控設(shè)備都是機電一體化的產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，保護措施完善，自動化程度非常高。有些故障并不是硬件損壞引起的，而是由于操作、調(diào)整、處理不當引起的。這類故障在設(shè)備使用初期發(fā)生的頻率較高，這時操作人員和維護人員對設(shè)備都不特別熟悉。
例一、一臺數(shù)控銑床，在剛投入使用的時候，旋轉(zhuǎn)工作臺經(jīng)常出現(xiàn)不旋轉(zhuǎn)的問題，經(jīng)過對機床工作原理和加工過程進行分析，發(fā)現(xiàn)這個問題與分度裝置有關(guān)，只有分度裝置在起始位置時，工作臺才能旋轉(zhuǎn)。
例二、另一臺數(shù)控銑床發(fā)生打刀事故，按急停按鈕后，換上新刀，但工作臺不旋轉(zhuǎn)，通過PLC梯圖分析，發(fā)現(xiàn)其換刀過程不正確，計算機認為換刀過程沒有結(jié)束，不能進行其它操作，按正確程序重新?lián)Q刀后，機床恢復(fù)正常。
例三、有幾臺數(shù)控機床，在剛投入使用的時候，有時出現(xiàn)意外情況，操作人員按急停按鈕后，將系統(tǒng)斷電重新啟動，這時機床不回參考點，必須經(jīng)過一番調(diào)整，有時得手工將軸盤到非干涉區(qū)。后來吸取教訓(xùn)，按急停按鈕后，將操作方式變?yōu)槭謩樱砷_急停按鈕，把機床恢復(fù)到正常位置，這時再操作或斷電，就不會出現(xiàn)問題。
2.由外部硬件損壞引起的故障
這類故障是數(shù)控機床常見故障，一般都是由于檢測開關(guān)、液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、電氣執(zhí)行元件、機械裝置等出現(xiàn)問題引起的。有些故障可產(chǎn)生報警，通過報答信息，可查找故障原因。
例一、一臺數(shù)控磨床，數(shù)控系統(tǒng)采用西門子SINUMERIK SYSTEM 3，出現(xiàn)故障報警F31“SPINDLE COOLANT CIRCUIT”，指示主軸冷卻系統(tǒng)有問題，而檢查冷卻系統(tǒng)并無問題，查閱PLC梯圖，這個故障是由流量檢測開關(guān)B9.6檢測出來的，檢查這個開關(guān)，發(fā)現(xiàn)開關(guān)已損壞，更換新的開關(guān)，故障消失。
例二、一臺采用西門子SINUMERIK 810的數(shù)控淬火機床，一次出現(xiàn)6014“FAULT LEVEL HARDENING LIQUID”機床不能工作。報警信息指示，淬火液面不夠，檢查液面已遠遠超出最低水平，檢測液位開關(guān)，發(fā)現(xiàn)是液位開關(guān)出現(xiàn)問題，更換新的開關(guān)，故障消除。
有些故障雖有報警信息，但并不能反映故障的根本原因。這時要根據(jù)報警信息、故障現(xiàn)象來分析。
例三、一臺數(shù)控磨床，E軸在回參考點時，E軸旋轉(zhuǎn)但沒有找到參考點，而一直運動，直到壓到極限開關(guān)，NC系統(tǒng)顯示報警“EAXIS AT MAX.TRAVEL”。根據(jù)故障現(xiàn)象分析，可能是零點開關(guān)有問題，經(jīng)確認為無觸點零點開關(guān)損壞，更換新的開關(guān)，故障消除。
例四、一臺專用的數(shù)控銑床，在零件批量加工過程中發(fā)生故障，每次都發(fā)生在零件已加工完畢，Z軸后移還沒到位，這時出現(xiàn)故障，加工程序中斷，主軸停轉(zhuǎn)，并顯示F97號報警“SPINDLESPEED NOT OK STATION 2”，指示主軸有問題，檢查主軸系統(tǒng)并無問題，其它問題也可導(dǎo)致主軸停轉(zhuǎn)，于是我們用機外編程器監(jiān)視PLC梯圖的運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)刀具液壓卡緊壓力檢測開關(guān) F21.1，在出現(xiàn)故障時，瞬間斷開，它的斷開表示銑刀卡緊力不夠，為安全起見，PLC使主軸停轉(zhuǎn)。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)液壓壓力不穩(wěn)，調(diào)整液壓系統(tǒng)，使之穩(wěn)定，故障被排除。
還有些故障不產(chǎn)生故障報警，只是動作不能完成，這時就要根據(jù)維修經(jīng)驗，機床的工作原理，PLC的運行狀態(tài)來判斷故障。
例五、一臺數(shù)控機床一次出現(xiàn)故障，負載門關(guān)不上，自動加工不能進行，而且無故障顯示。這個負載門是由氣缸來完成開關(guān)的，關(guān)閉負載門是PLC輸出Q2.0控制電磁閥Y2.0來實現(xiàn)的。用NC系統(tǒng)的PC功能檢查PLC
Q2.0的狀態(tài)，其狀態(tài)為1，但電磁閥卻沒有得電。原來PLC輸出Q2.0通過中間繼電器控制電磁閥Y2.0，中間繼電器損壞引起這個故障，更換新的繼電器，故障被排除。
例六、一臺數(shù)控機床，工作臺不旋轉(zhuǎn)，NC系統(tǒng)沒有顯示故障報警。根據(jù)工作臺的動作原理，工作臺旋轉(zhuǎn)第一步應(yīng)將工作臺氣動浮起，利用機外編程器，跟蹤 PLC梯圖的動態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)PLC這個信號并未發(fā)出，根據(jù)這個線索繼續(xù)查看，最后發(fā)現(xiàn)反映二、三工位分度頭起始位置檢測開關(guān)I9.7、I10.6動作不同步，導(dǎo)致了工作臺不旋轉(zhuǎn)。進一步確認為三工位分度頭產(chǎn)生機械錯位，調(diào)整機械裝置，使其與二工位同步，這樣使故障消除。
發(fā)現(xiàn)問題是解決問題的第一步，而且是最重要的一步。特別是對數(shù)控機床的外部故障，有時診斷過程比較復(fù)雜，一旦發(fā)現(xiàn)問題所在，解決起來比較輕松。對外部故障的診斷，我們總結(jié)出兩點經(jīng)驗，首先應(yīng)熟練掌握機床的工作原理和動作順序。其次要熟練運用廠方提供的PLC梯圖，利用NC系統(tǒng)的狀態(tài)顯示功能或用機外編程器監(jiān)測PLC的運行狀態(tài)，根據(jù)梯圖的鏈鎖關(guān)系，確定故障點，只要做到以上兩點，一般數(shù)控機床的外部故障，都會被及時排除。
拓展
數(shù)控機床專業(yè)就業(yè)方向
我國制造企業(yè)已普遍運用先進的數(shù)控技術(shù)，隨之而來的是對數(shù)控人才的大量需求。 數(shù)控就業(yè)前景美妙在興旺國度中，數(shù)控機床曾經(jīng)大量普遍運用。我國制造業(yè)與國際先進工業(yè)國度相比存在著很大的差距，機床數(shù)控化率還不到2%關(guān)于目前我國現(xiàn)有的有限數(shù)量的數(shù)控機床(大局部為進口產(chǎn)品)也未能充沛應(yīng)用。原因是多方面的，數(shù)控就業(yè)人才的匾乏無疑是主要緣由之一、由于數(shù)控技術(shù)是最典型的、應(yīng)用最普遍的機電光一體化綜合技術(shù)，我國迫切需求大量的從研討開發(fā)到運用維修的各個層次的數(shù)控技術(shù)人才。
一、數(shù)控就業(yè)的人才需求主要集中在以下的企業(yè)和地域：
1、國有大中型企業(yè)，特別是目前經(jīng)濟效益較好的軍工企業(yè)和國度嚴重配備制造企業(yè)。軍工制造業(yè)是我國數(shù)控技術(shù)的主要應(yīng)用對象. 有很大的數(shù)控就業(yè)空間。杭州發(fā)電設(shè)備廠用6000元月薪招不到數(shù)控技術(shù)工。
2、隨著民營經(jīng)濟的飛速開展，我國沿海經(jīng)濟興旺地域(如廣東，浙江、江蘇、山東)，數(shù)控就業(yè)人才更是供不應(yīng)求，主要集中在模具制造企業(yè)和汽車零部件制造企業(yè)。具有數(shù)控學(xué)問的模具技工的年薪已開到了30萬元，超越了“博士”。
二、數(shù)控人才的學(xué)問構(gòu)造—數(shù)控就業(yè)技藝需求：
如今處于消費一線的各種數(shù)控人才主要有二個來源：一是大學(xué)、高職和中職的機電一體化或數(shù)控技術(shù)應(yīng)用等專業(yè)的畢業(yè)生，他們都很年輕，具有不同水平的英語、計算機應(yīng)用、機械和電氣根底理論學(xué)問和一定的入手才能，容易承受新工作崗位的應(yīng)戰(zhàn)。他們最大的缺陷就是學(xué)校難以提供的工藝經(jīng)歷，同時，由于學(xué)校教育的專業(yè)課程分工過窄，依然難以滿足某些企業(yè)對加工和維修一體化的復(fù)合型數(shù)控人才的請求。
另一個來源就是從企業(yè)現(xiàn)有員工中選擇人員參與不同層次的數(shù)控技術(shù)中、短期培訓(xùn)，以順應(yīng)企業(yè)對數(shù)控人才的急需。這些人員普通具有企業(yè)所需的工藝背景、比擬豐厚的理論經(jīng)歷，但是他們大局部是傳統(tǒng)的機類或電類專業(yè)的各級畢業(yè)生，學(xué)問面較窄，特別是對計算機應(yīng)用技術(shù)和計算機數(shù)控系統(tǒng)不太理解。
就業(yè)方向
在工業(yè)企業(yè)，從事數(shù)控程序編制、數(shù)控設(shè)備的使用、維護與技術(shù)管理，數(shù)控設(shè)備銷售與售后服務(wù)等工作。數(shù)控技術(shù)專業(yè)在主要面向機械、模具、電子、電氣、輕工等行業(yè)，可從事產(chǎn)品設(shè)計與加工、數(shù)控編程、數(shù)控機床操作、數(shù)控常用CAM軟件多軸加工、數(shù)控設(shè)備調(diào)試與維修等相關(guān)工作。數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的畢業(yè)生分配單位的性質(zhì)分布如下：三資企業(yè)占58%，國有企業(yè)占26%，民營企業(yè)占9%，其他占5%。數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的畢業(yè)生所從事的工作性質(zhì)分布如下：操作占55.7%，編程占13.4%，維修占9.4%，工藝占8.0%，生產(chǎn)管理占7.1%，質(zhì)量檢測占4.5%，綜合占1.2%，營銷占1.7%，行政管理占1.4%，其他占5.5%。
就業(yè)前景
數(shù)控技術(shù)專業(yè)是一種集機、電、液、光、計算機、自動控制技術(shù)為一體的知識密集型技術(shù),它是制造業(yè)實現(xiàn)現(xiàn)代化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ),同時也是提高產(chǎn)品質(zhì)量,提高生產(chǎn)率必不可少的物質(zhì)手段。日本、美國、德國等工業(yè)發(fā)達國家采用數(shù)控技術(shù)所獲取經(jīng)濟效益大致為：操作人員減少50%,成本降低60%,機床利用率達60%--80%,機床臺數(shù)減少50%,生產(chǎn)面積減少40%。世界制造業(yè)由于數(shù)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用,普通機械逐漸被高效率、高精度的數(shù)控設(shè)備所替代。數(shù)控技術(shù)在機械制造業(yè)的廣泛應(yīng)用,已成為國民經(jīng)濟發(fā)展的強大動力。加入世貿(mào)組織后,隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,中國正逐步成為“世界制造中心”,數(shù)控化率已成為衡量一個國家或企業(yè)制造技術(shù)水平和經(jīng)濟實力的重要指標之一(數(shù)控化率：設(shè)備擁有量中數(shù)控設(shè)備所占的比例)。目前我國機床的數(shù)控化率僅為1.9%,而日本高達30%,美國超過了40%。在發(fā)達國家數(shù)控機床已經(jīng)普遍大量使用,而我國數(shù)控技術(shù)應(yīng)用推廣同發(fā)達國家相比差距很大。我國數(shù)年內(nèi)將增加40-50萬臺數(shù)控機床,相應(yīng)需要60-80萬數(shù)控專業(yè)技術(shù)人才。
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