數(shù)控機(jī)床的故障實(shí)例分析

一、NC系統(tǒng)故障

1.硬件故障

由于NC系統(tǒng)出現(xiàn)硬件的損壞，造成機(jī)床停機(jī)。對(duì)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(jìn)行分析，在有條件的情況下利用交換法準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)。

一臺(tái)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(shí)系統(tǒng)經(jīng)常死機(jī)，停電時(shí)經(jīng)常丟失機(jī)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(jī)床有些故障是由于NC系統(tǒng)機(jī)床參數(shù)引起的，有時(shí)因設(shè)置不當(dāng)，有時(shí)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(huì)自然恢復(fù)。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)，這類故障就必須采取強(qiáng)行啟動(dòng)的方法恢復(fù)系統(tǒng)的使用。

一臺(tái)采用西門子SINUMERIK 810的數(shù)控機(jī)床，一次出現(xiàn)問題，每次開機(jī)系統(tǒng)都進(jìn)入AUTOMATIC狀態(tài)，不能進(jìn)行任何操作，系統(tǒng)出現(xiàn)死機(jī)狀態(tài)。經(jīng)強(qiáng)制啟動(dòng)后，系統(tǒng)恢復(fù)正常工作，這個(gè)故障就是因操作人員操作失誤或其他原因使NC系統(tǒng)處于死循環(huán)狀態(tài)。

3.因其他原因引起的NC系統(tǒng)故障

有時(shí)因供電電源出現(xiàn)問題或緩沖電池失效也會(huì)引起系統(tǒng)故障。一臺(tái)采用德國西門子SINUMERIK SYSTEM 3的數(shù)控機(jī)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(duì)PLC進(jìn)行熱啟動(dòng)后，系統(tǒng)正常工作。但過幾天后，這個(gè)故障又重新出現(xiàn)，經(jīng)對(duì)發(fā)光二極管閃動(dòng)頻率的分析，確定為電池故障，更換電池后，故障消除。

二、伺服系統(tǒng)的故障

由于數(shù)控系統(tǒng)的控制核心是對(duì)機(jī)床的進(jìn)給部分進(jìn)行數(shù)字控制，而進(jìn)給是由伺服單元控制伺服電機(jī)，帶動(dòng)滾珠絲杠來實(shí)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(jī)床上的作用相當(dāng)重要。伺服系統(tǒng)的故障一般都是由于伺服控制單元、伺服電機(jī)、測(cè)速電機(jī)、編碼器等出現(xiàn)問題引起的。

一臺(tái)采用SINUMERIK 810的數(shù)控車床，一次刀塔出現(xiàn)故障，轉(zhuǎn)動(dòng)不到位，刀塔轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，出現(xiàn)6016號(hào)報(bào)警“SLIDE POWER PACK NO OPERATION”。根據(jù)工作原理和故障現(xiàn)象進(jìn)行分析，刀塔轉(zhuǎn)動(dòng)是由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，電機(jī)一啟動(dòng)，伺服單元就產(chǎn)生過載報(bào)警，切斷伺服電源，并反饋給NC系統(tǒng)，顯示6016報(bào)警。檢查機(jī)械部分，更換伺服單元都不能解決問題；更換伺服電機(jī)后，故障被排除。

三、外部故障

1.操作和維護(hù)人員不熟悉設(shè)備引起的故障

現(xiàn)代的數(shù)控設(shè)備都是機(jī)電一體化的產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，保護(hù)措施完善，自動(dòng)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(dāng)引起的。這類故障在設(shè)備使用初期發(fā)生的頻率很高，因?yàn)檫@個(gè)階段操作人員和維護(hù)人員對(duì)設(shè)備都不是特別熟悉。

一臺(tái)數(shù)控銑床發(fā)生打刀事故，按急停按鈕換上新刀，但工作臺(tái)不旋轉(zhuǎn)；通過PLC梯形圖分析，發(fā)現(xiàn)其換刀過程不正確。計(jì)算機(jī)認(rèn)為換刀過程沒有結(jié)束，不能進(jìn)行其他操作，按正確程序重新?lián)Q刀后，機(jī)床恢復(fù)正常。

2.由外部硬件損壞引起的故障

這類故障是數(shù)控機(jī)床常見故障，一般都是由于檢測(cè)開關(guān)、液壓系統(tǒng)、氣動(dòng)系統(tǒng)、電氣執(zhí)行元件、機(jī)械裝置等出現(xiàn)問題引起的。有些故障可產(chǎn)生報(bào)警，通過報(bào)答信息查找故障原因。

一臺(tái)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(bào)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梯形圖，故障是由流量檢測(cè)開關(guān)B9.6檢測(cè)出來的。檢查這個(gè)開關(guān)，發(fā)現(xiàn)開關(guān)已損壞；更換新的開關(guān)，故障消失。

四、機(jī)床參考點(diǎn)丟失故障

一般情況下，因斷電等原因?qū)е聰?shù)控機(jī)床參考點(diǎn)丟失后，重新傳入機(jī)床備份的NC參數(shù)即可。但是一些機(jī)床由于原始資料不齊，NC參數(shù)沒有備份，一旦發(fā)生參考點(diǎn)丟失，想恢復(fù)機(jī)床正常運(yùn)行是非常困難的。

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(duì)數(shù)控機(jī)床的外部故障，可能診斷過程比較復(fù)雜；但是發(fā)現(xiàn)問題所在后，解決起來比較輕松。對(duì)外部故障的診斷，首先應(yīng)熟練掌握機(jī)床的工作原理和動(dòng)作順序；其次要熟練運(yùn)用廠方提供的PLC梯形圖，利用NC系統(tǒng)的狀態(tài)顯示功能或用機(jī)外編程器監(jiān)測(cè)PLC的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)梯形圖的鏈鎖關(guān)系確定故障點(diǎn)。只要做到以上兩點(diǎn)，一般數(shù)控機(jī)床的外部故障都能被及時(shí)排除。

（作者單位：湖南化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院）