經濟型數控車床典型故障診斷與維修

金 玉

[摘要]電子技術的發展以及國內數控裝置的發展使得數控裝置的價格走低,特別是經濟型數控車系統的價格已經是到達了它的最低點。經濟型數控車床在中國的機械加工行業中得到了迅速普及,使得我國機械加工水平無論在加工質量方面還是在加工效率方面也得到了迅速提高。但是隨著機床使用時間的延長,數控機床會出現這樣或那樣的故障,本文就以經濟型數控機床的常見故障為例,談了一些解決的辦法。

[關鍵詞]數控車床 霍爾開關 繼電器 伺服驅動

一、換刀裝置故障

數控車換刀一般的過程是:換刀電機接到換刀信號后,通過蝸輪蝸桿減速帶動刀架旋轉,由霍爾元件發出刀位信號,數控系統再利用這個信號與目標值進行比較以判斷刀具是否到位。刀換到位后,電機反轉縮緊刀架。在我維修數控車的過程中遇到了以下幾個故障現象。

故障一:一臺四刀位數控車床,發生一號刀位找不到,其它刀位能正常換刀的故障現象。

故障分析:由于只有一號刀找不到刀位,可以排除機械傳動方面的問題,確定就是電氣方面的故障。可能是該刀位的霍爾元件及其周圍線路出現問題,導致該刀位信號不能輸送給PLC。對照電路圖利用萬用表檢查后發現:1號刀位霍爾元件的24V供電正常,GND線路為正常,T1信號線正常。因此可以斷定是霍爾元件損壞導致該刀位信號不能發出。

解決辦法:更換新的霍爾元件后故障排除,一號刀正常找到。

故障二:一臺六刀位數控車床,換刀時所有刀位都找不到,刀架旋轉數周后停止,并且數控系統顯示換刀報警:換刀超時或沒有信號輸入。

故障分析查找:對于該故障,仍可以排除機械故障,歸咎于電氣故障所致。產生該故障的電氣原因有以下幾種:1.磁性元件脫落;2.六個霍爾元件同時全部損壞;3.霍爾元件的供電和信號線路開路導致無電壓信號輸出。其中以第三種原因可能性最大。因此找來電路圖,利用萬用表對霍爾元件的電氣線路的供電線路進行檢查。結果發現:刀架檢測線路端子排上的24V供電電壓為0V,其它線路均正常。以該線為線索沿線查找,發現從電氣柜引出的24V線頭脫落,接上后仍無反應。由此判斷應該是該線斷線造成故障。

解決辦法:利用同規格導線替代斷線后,故障排除。

故障三:一臺配有FANUC-0imate系統大連機床廠的六刀位車床,選刀正常但是當所選刀位到位之后不能正常鎖緊。系統報警:換刀超時。

故障分析查找:刀架選刀正常,正轉正常,就是不能反向鎖緊。說明蝸輪蝸桿傳動正常,初步定為電氣線路問題。在機床刀架控制電氣原理圖上,發現刀具反向鎖緊到位信號是由一個位置開關來控制發出的,是不是該開關即周圍線路存在問題呢?為了確認這個故障原因,打開刀架的頂蓋和側蓋,利用萬用表參照電路圖檢查線路,發現線路未有開路和短路,通過用手按動刀架反向鎖緊位置開關,觀察梯形圖顯示有信號輸入,至此排除電氣線路問題。推斷可能是擋塊運動不到位,位置微動開關未動作。于是重新換刀一次來觀察一下,結果發現:果然擋塊未運動到位。于是把擋塊螺栓擰緊,試換刀一次正常。再換一次刀,原故障又出現了,同時發現蝸桿端的軸套打滑并且爬升現象。難道是它造成了電機反轉鎖緊時位置開關的擋塊不能到位?于是把該軸套進行了軸向定位處理,將刀架頂蓋裝好。結果刀架鎖緊正常了。

解決辦法:對軸套進行軸向定位故障解決。

二、穩壓電源故障

機床在運行時機床照明燈突然不亮,機床操作面板燈也不亮,系統電源正常,同時系統急停報警,和主軸無信號警。關機后重新上電故障依舊。

故障分析檢查:經詢問當時操作人員,沒有違規操作,排除人為原因,也可以排除機械原因,應該是電氣故障引起。該機床的電器原理圖顯示,這些失電區域都和24V有關,并且該機床擁有兩個穩壓電源,一個是I/O接口電源,另一個為系統電源。失電區域都與I/O接口有關,于是打開電氣柜觀察發現I/O接口穩壓電源指示燈未能點亮,說明該電源未能正常工作或損壞。由穩壓電源的工作原理知道,穩壓電源有電流短路和過載保護的功能,當電源短路或過載時自動關斷電源輸出,以保護電源電路不被損壞。于是試著把電源的輸出負載線路拆下來,結果發現重新上電后電源指示燈亮了。這說明電源本身沒有損壞。通過分析得知該電源為I/O接口電源,負載不大,也不會出現過載現象,應該是輸出回路中有短路故障。沿著輸出線號進行檢查發現有一根24V+輸出線接頭從絕緣膠布中露出并接觸到機床床體。原因很明顯:由于該線與機床發生對地短路,造成該穩壓電源處于自我保護狀態,使得操作面板和一些I/O接口繼電器供電停止,導致發生以上故障。至于變頻器報警可能24V信號不能到位發出報警。

解決辦法:用絕緣膠布把接頭處重新包好,重新上電開機所有故障解決,報警解除照明燈也亮了。

三、系統程序鎖故障

一臺數控車,配有FANUC-0i-mate系統,無法輸入對刀值等參數,不能編輯程序,并伴有報警。

故障分析檢查:對此現象首先想到了程序保護開關,通過對比正常的系統發現:與系統鎖住時現象一樣。所以懷疑系統鎖開關壞了,但經過短接,仍不能解決問題。通過觀察故障系統的梯形圖發現X56輸入點無信號輸入,說明這條輸入線路斷路。沿著這條線號利用萬用表檢查,發現在操作面板后面選軸開關接頭處線頭脫落,導致線路無法輸入信號,使PLC邏輯關系不正確,才出現以上故障。

解決辦法:用烙鐵焊錫把脫落的線頭重新焊接好,報警解除,參數輸入正常,故障消失。

四、結束語

以上維修案例,可作為類似故障的排除參考。一般地,對于任何故障,首先是根據現象,根據原理來判斷故障點,分析每一個可能性,如一個開關,一個線接頭,一個螺釘都會是都會是故障原因,參照之前的操作、維修歷史進行分析,能有利于縮小查找范圍,有利于提高維修的效率。

參考文獻:

[1]FANUC-0i-mate使用說明書.

[2]大連機床集團數控車床電器說明書.

[3]廣州數控GSK980T使用說明書.

[4]沈陽機床集團數控車床電器說明書.

[5]王侃夫.數控機床故障診斷及維護.機械工業出版社.