摘要:故障診斷是進(jìn)行數(shù)控機(jī)床維修的步,它不僅可以迅速查明故障原因,排除故障,也可以起到預(yù)防故障發(fā)生與擴(kuò)大的作用。文章結(jié)合數(shù)控機(jī)床中幾個故障的維修實例,說明加強(qiáng)理論學(xué)習(xí),適當(dāng)了解數(shù)控系統(tǒng)硬件的相關(guān)連接及工作原理,了解PLC與外部器件的聯(lián)系,并注重系統(tǒng)保養(yǎng),對于準(zhǔn)確維修數(shù)控機(jī)床故障,降低機(jī)床故障率具有重要意義。

關(guān)鍵詞:數(shù)控機(jī)床;PLC梯形圖;故障診斷;故障維修

一、數(shù)控機(jī)床故障診斷的基本方法

故障診斷是進(jìn)行數(shù)控機(jī)床維修的,它不僅可以迅速查明故障原因,排除故障,也可以起到預(yù)防故障的發(fā)生與擴(kuò)大的作用。一般來說,數(shù)控機(jī)床的故障診斷方法主要有以下幾種:

(一)常規(guī)診斷法

對數(shù)控機(jī)床的機(jī)、電、液等部分進(jìn)行的常規(guī)檢查,通常包括:(1)檢查電源的規(guī)格(包括電壓、頻率、相序、容量等)是否符合要求;(2)CNC、伺服驅(qū)動、主軸驅(qū)動、電機(jī)、輸入/輸出信號的連接是否正確、可靠;(3)CNC、伺服驅(qū)動等裝置內(nèi)的印制電路板是否安裝牢固,接插部位是否有松動;(4)CNC、伺服驅(qū)動、主軸驅(qū)動等部分的設(shè)定端、電位器的設(shè)定、調(diào)整是否正確;(5)液壓、氣動、潤滑部件的油壓、氣壓等是否符合機(jī)床要求;(6)電器元件、機(jī)械部件是否有明顯的損壞。

(二)狀態(tài)診斷法

通過監(jiān)測執(zhí)行元件的工作狀態(tài)判定故障原因。在現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)中,伺服進(jìn)給系統(tǒng)、主軸驅(qū)動系統(tǒng)、電源模塊等部件主要參數(shù)的動、靜態(tài)檢測,及數(shù)控系統(tǒng)全部輸入輸出信號包括內(nèi)部繼電器、定時器等的狀態(tài),也可以通過數(shù)控系統(tǒng)的診斷參數(shù)予以檢查。

(三)動作診斷法

通過觀察、監(jiān)視機(jī)床的實際動作,判斷動作不良部位,并由此來追溯故障源。

(四)系統(tǒng)自診斷法

這是利用系統(tǒng)內(nèi)部自診斷程序或?qū)Ｓ玫脑\斷軟件,對系統(tǒng)內(nèi)部的關(guān)鍵硬件以及系統(tǒng)的控制軟件進(jìn)行自我診斷、測試的診斷方法。主要包括開機(jī)自診斷、在線監(jiān)控和脫機(jī)測試三個方面的內(nèi)容。

二、故障實例分析

1.TF2000HD型西門子數(shù)控不落輪車床,采用的是SIEMENS 840D系統(tǒng),在機(jī)車輪對加工過程中,只要驅(qū)動輪一轉(zhuǎn)動,腳踏板(footbrige)就應(yīng)回縮。但使用過程中常出現(xiàn)腳踏板(footbrige)一直處于伸出狀態(tài)。

分析處理:腳踏板(footbrige)若不回縮,首先應(yīng)該查看控制腳踏板回縮的電磁閥YV5412是否得電。發(fā)現(xiàn)電磁閥YV5412并未得電,倒是執(zhí)行伸出動作的電磁閥YV5414得電動作(電磁閥上的指示燈是亮的)。而且電磁閥YV5414金屬部分發(fā)燙,說明該電磁閥長時間工作。由腳踏板工作原理可知,該電磁閥不應(yīng)常時間得電工作。接著查看腳踏板實際位置狀態(tài)的PLC指示燈。腳踏板處于回縮和伸出的狀態(tài)指示燈分別是PLC輸出端口的A36.0,A36.1。發(fā)現(xiàn)兩個指示燈都亮著。查看相關(guān)的電路圖,發(fā)現(xiàn)是腳踏板(footbrige)的上下兩端有兩個限位開關(guān),通過限位開關(guān)的通斷,來傳送腳踏板實際位置的信號。下到地坑,檢查下行程開關(guān)SQ3236,發(fā)現(xiàn)下行程開關(guān)SQ3236的活動觸頭被卡死,開關(guān)處于接通狀態(tài),該開關(guān)輸出個信號“1” 給PLC的E35.7端口,PLC接受到此邏輯信號后判斷腳踏板(footbrige)的實際位置,邏輯判斷圖如圖1所示:

現(xiàn)兩個行程開關(guān)都接通,導(dǎo)致NCU采集到兩個開關(guān)信號,出現(xiàn)信號紊亂,當(dāng)發(fā)出腳踏板回縮指令時,又檢測到腳踏板已經(jīng)回縮的信號,當(dāng)執(zhí)行腳踏板伸出指令時,NCU檢測到腳踏板又處于伸出狀態(tài)。這樣導(dǎo)致控制中心作出的邏輯判斷錯誤,使腳踏板長期處于一種狀態(tài),現(xiàn)更換一行程開關(guān),手動操作電磁閥幾次,消除紊亂的信號,開機(jī)重啟,機(jī)床的腳踏板又能正常伸縮。至此故障消除。

2.802D的數(shù)控車床老是出現(xiàn)380500中的608報警,出現(xiàn)在X軸上面,按下復(fù)位按鈕,報警接觸后,當(dāng)再次車到圓弧后,報警又再次出現(xiàn)。

分析處理:802D的數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)380500報警號為“驅(qū)動器故障”。其中的608報警意為:611U/UE伺服驅(qū)動器速度控制輸出達(dá)到極限,限制了轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出端,不允許(下轉(zhuǎn)第194頁)(上接第192頁)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器在其制動處(力矩極限或電流極限)停留過長時間。首先檢查編碼器的插頭,電機(jī)的插頭是否松動。檢查發(fā)現(xiàn)沒有異常。接著檢查電機(jī)動力電纜和電機(jī)接觸器,沒有異?，F(xiàn)象。接著查看參數(shù)P1605和P1606(P1605中確定了允許的持續(xù)時間,在P1606中規(guī)定轉(zhuǎn)速上限,至該上限時開始進(jìn)行監(jiān)控), 參數(shù)正確。最后更換一塊好的功率模塊,運(yùn)行機(jī)床故障消除。由此判斷是功率模塊的Uce監(jiān)控未起作用,功率模塊已壞。因此更換功能模塊。

3.機(jī)床上電后,控制SIEMENS 810電源線路的保險迅速熔斷。分析處理:機(jī)床采用SIEMENS 810控制。根據(jù)系統(tǒng)伺服電源的工作原理,對于SIEMENS 611A伺服電源單元的工作過程為輸入端口9-112、48-9間閉合后綠燈亮,然后在輸入端口63-9、64-9間閉合后,黃燈亮,此時,電源的驅(qū)動使能、電壓使能都已存在,電源模塊通過母線排向伺服驅(qū)動單元輸出600V的直流電壓。故障發(fā)生時,綠燈、黃燈依次都亮后,但不久外部電源回路的保險就迅速熔斷。分析后認(rèn)為,應(yīng)是控制線路中保險以下的回路存在著短路故障。為此采用排查法,即將負(fù)載逐一加上,當(dāng)加上z軸伺服驅(qū)動器時,保險迅速熔斷,為此判斷為Z軸伺服驅(qū)動器的故障。經(jīng)查為Z軸驅(qū)動器的冷卻風(fēng)扇的扇葉上面附著的潮濕物質(zhì)(因為是夏季,空氣潮濕),在風(fēng)扇轉(zhuǎn)動時,被帶入驅(qū)動器的逆變的回路中,造成相間短路,致使保險熔斷。因此注意系統(tǒng)保養(yǎng),定期清洗系統(tǒng)板,系統(tǒng)冷卻風(fēng)扇扇葉上的附著物,保持電器柜內(nèi)的空氣干燥,對于降低伺服系統(tǒng)故障,具有重要意義。

4.數(shù)控磨床,配備SIEMENS 810數(shù)控系統(tǒng),主軸不能啟動,出現(xiàn)報警6009,“EL.SPINDLE COOLINGSYSTEM NOK” (主軸冷卻系統(tǒng)不正常)。

分析處理:檢查主軸冷卻系統(tǒng)未發(fā)現(xiàn)問題,根據(jù)PLC報警機(jī)理,6009報警是由于PLC標(biāo)志位F10L1被置位所致。所以利用系統(tǒng)DIAGNOSIS診斷功能,根據(jù)圖1所示的6009報警梯形圖,在線檢查PLC的狀態(tài)。發(fā)現(xiàn)標(biāo)志位F182.3狀態(tài)為“1”使F101.1置位,而F182.3狀態(tài)為“1”是因為定時器T13的狀態(tài)為“1”,112.1的狀態(tài)為“0” (見圖2)造成。在啟動主軸時,PLC啟動冷卻水閥開的輸出,Q1.5的狀態(tài)應(yīng)為“1”,故T13的狀態(tài)為“1”是正確的。112.1連接的是主軸冷卻水的流量開關(guān)(見圖3),其狀態(tài)為“0”說明冷卻水流量有問題,但檢查流量正常,說明是流量開關(guān)損壞。更換新的流量開關(guān),故障消除。

三、結(jié)語

對于數(shù)控機(jī)床的修理,重要的是發(fā)現(xiàn)問題,特別是數(shù)控機(jī)床的外部故障。有時診斷過程比較復(fù)雜,但一旦發(fā)現(xiàn)問題所在,解決起來就比較簡單。對于機(jī)床外部故障的診斷應(yīng)遵從以下兩條原則:首先要熟練掌握機(jī)床的工作原理和動作順序;其次,要會利用PLC梯形圖,NC系統(tǒng)的狀態(tài)顯示功能或機(jī)外編程器監(jiān)測PLC的運(yùn)行狀態(tài)。一般情況下只要遵從以上原則,小心謹(jǐn)慎,常見的數(shù)控故障都會及時排除。

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參考文獻(xiàn)

[1]廖兆榮.機(jī)床電氣自動控制[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003.

[2]龔中華,等.數(shù)控機(jī)床維修技術(shù)與典型實例[M].人民郵電出版社,2006.

[3]王茲宜.現(xiàn)代數(shù)控維修[M].北京:中央廣播電視大學(xué)出版社,2004.

[4]TF2000HD不落輪鏇車床電機(jī)、電器控制原理圖,法國SCULFORT公司,2004.