多類型數控加工設備故障診斷與維修（xiū）研究
2020-11-24 來源：豫西集團河南江河機械有限責（zé）任公司 作者：盧祥勝 趙慶（qìng）輝 陳全明（míng）
摘要：主要對立式鑽攻中心、數控車床和數控銑床等數控（kòng）加工機床設備的故障診斷及（jí）修理方法進行介紹。這些故障都是在日常生產中經常遇見的，有機械方麵也有電氣方麵。有針對性地對各故障（zhàng）診斷與（yǔ）維修方法進行了深入淺出地（dì）闡述，以便（biàn）數控維修（xiū）的同行有所借鑒。
1、概述
數（shù）控加工設備主要包括立式鑽攻中心（xīn）、數控車床、數控銑床及數控衝剪機等。這類設備的運行（háng）原理是根據按照生產工藝編製的零（líng）件加工（gōng）程序和操（cāo）作指令，由數控裝置（zhì）（CNC）進行相應的數字邏輯（jí）運算與處理後，輸出一（yī）對一的加工控（kòng）製指令，控製（zhì）設備各運動部件協調動作，加工出符合要求的零部件。這類設備具有精度高、係（xì）統運行可靠和輸出指令精確等特點，但發（fā）生故障（zhàng）後其診斷與修理較難操作。本文（wén）主要分類別對我單位幾種數控加工設備在日常工作過程中出（chū）現的故障診斷與修理方法進行總結，為設備修理同行們處理類（lèi）似故（gù）障提供思路。
2、 立式鑽攻中心故障診斷與修（xiū）理
立式鑽攻中心主要對工件進行鑽孔、攻螺紋及簡單的平銑等工作，一般由主軸、可在X、Y向移動的（de）工（gōng）作（zuò）台（有的地方叫十字滑（huá）台（tái））、刀庫及A軸等組成工作單元，其中刀庫故障現象很常見，下麵對刀庫故障的診斷與修理方法進行（háng）敘述。
（1）故障現象。一（yī）台立式鑽攻中心，型號為TC500，加工過程中（zhōng）無法執行換（huàn）刀（dāo）指令，在自動（dòng）模式下，程序執行換刀時刀庫（kù）無動作，係統無報警（jǐng），手動模式下也不執行（háng）換刀（dāo）動作。
（2）故障診斷與分析。根據立式加工中心運行原理診斷，經分析後認為造成此故（gù）障現象的原因主要（yào）有：①刀位檢測信號丟失。②換刀信號不（bú）對。③Z向坐標參考點丟失。④主軸（Z向）的行程在換刀（dāo）點位（wèi）置時係統未檢測（cè）到。⑤主軸下端麵與（yǔ）工（gōng）作台距離（lí）不對。⑥刀（dāo）庫電動機未動作。
（3）故障（zhàng）排除（chú）與修理。針（zhēn）對①將係（xì）統梯形圖（見（jiàn）圖1、圖2 ）打開，用金屬片感應刀（dāo）位檢測（cè）開關，發現檢測開關信號與梯形圖裏程序觸點X9.6動作一致，因（yīn）此排除故（gù）障①；針（zhēn）對②在手動（MDI
）方式下編寫換（huàn）刀指令後，檢測換刀繼電器動作正常，換刀用變頻器有頻率輸（shū）出，因此（cǐ）排除（chú）故障②；針對③重新設定Z向坐標參考點，即使用手輪將Z軸移動至（zhì）機械坐標值為（wéi）Z＝130時，將參數1815中的
APC（Z）對應的數（shù）值改（gǎi）為“0”後機床斷電再啟動，將APC（Z）對應的數值改為“1”， 機床斷電（diàn）再啟動後，刀庫依然不執行換刀指令（lìng），因此排除故障③；針對④打開係統梯（tī）形圖查看換刀點（diǎn）位置信號正常，因此排除故障④；針對⑤重新調（diào）整主軸（zhóu）下端麵與工作台距離即（jí）使用手輪將主軸向上移動，用尺子測量（liàng）主軸（zhóu）下端麵與工作台之間的直線距離達到540mm時，將係統K參數15的“0”位修改為1，機床（chuáng）
斷電再啟動刀庫仍然不執行換刀指令，距離分別調整為535mm、5 3 0 m m 、 5 2 0 m m 時依然不行，因此（cǐ）排（pái）除故障⑤；針對⑥將刀（dāo）庫電動機拆下來仔細檢查，發現電動機（jī）電源線因老化全部在進（jìn）行端子處斷掉（diào），將斷掉的（de）電源線重新連接好（hǎo），試運行刀庫能夠（gòu）正常換刀。
圖1刀庫信號檢測開關原理
圖2刀庫信號檢測梯形
經調查該故障因刀庫在換刀過程中（zhōng）電源線被轉動的刀盤（pán）卡住拽斷造成，因此將電源線接好後，將電源線固定牢靠，避免此類現象再次發（fā）生。
3、數（shù）控車床故障診斷與修理
數控車（chē）床一般由（yóu）X、Z向移動工作台、主軸等工作單元組成，主要完成對工件的車削、鏜孔等工作，其故障有很多（duō）種類，其中（zhōng）有主（zhǔ）軸電氣控製方麵、有電（diàn）動刀架等方麵，下麵對一起典型的（de）電氣係統故障診斷與（yǔ）修理進（jìn）行闡述。
（1）故障現象。一台斜（xié）導軌數控車床，型號為HTC2050i，加工過程中突發故障，數控係統報警信息為：NO.2121液壓電機電源控製開關跳（tiào）閘；NO.2123液壓電機未（wèi）啟動；NO.2130卡盤壓力低。經（jīng）查（chá）電氣控製櫃（guì）內一單相直流24V控製用斷路器跳閘，若（ruò）強行將該跳閘斷路器合閘，數控裝置黑屏，直流電源板的電源指（zhǐ）示燈忽明忽（hū）暗。
（2）故障診斷與分析（xī）。根據係統報（bào）警信息，按（àn）照設備運行原理分析後，認為造成此故障現象的（de）原因主要有：①液壓站電動機發生故障。②檢測液壓卡盤壓（yā）力的壓力繼電器發生（shēng）故障。③繼電器板的直流（liú）24V電源有（yǒu）短路故（gù）障。
（3）故障排除與修理。針對（duì）①檢查（chá）液壓站電動機，液壓係（xì）統電路如圖3所示。
圖（tú）3
圖4
用兆歐表對液壓站電動機進行檢測，結果正常（cháng），將（jiāng）電動機直接連接到控製用電（diàn）源開關下端，合閘後液壓電動機能夠（gòu）正常啟動，因此排除故障①；針（zhēn）對②檢（jiǎn）查液壓卡盤壓（yā）力繼電器SP3，卡盤控製電（diàn）路如圖4所示，經測量壓力繼電器信號正常，將壓力繼電（diàn）器電源線從繼電器上方拔掉，開機後上述報警信息仍存在，因此排（pái）除故障②；針（zhēn）對③先檢查跳閘斷路器兩端線（xiàn）路，測量其控製電壓，經檢測上端線路正常，下端（duān）＋24Ｖ電（diàn）源對地（dì）短（duǎn）路，經查下端（duān）與繼電器板連接，用萬（wàn）用表檢測繼電器板上（shàng）麵各線路（lù）＋24Ｖ電源狀況，發現各線路均對地短（duǎn）路，因各限位與測量信號均為＋24Ｖ電源，且斷路器上有（yǒu）液（yè）壓（yā）監控（kòng）觸點，先檢測液壓監控觸點是否正常。將各端子與（yǔ）＋24Ｖ電源連接的另一端從繼電器板上拆下（xià）來，逐一用萬用表進行檢測發現XT3端（duān）子對地（dì）短路，引起各＋24Ｖ電（diàn）源對地短（duǎn）路（因各＋24Ｖ電源在繼電器板上是全部連接在（zài）一起的，隻要連接（jiē）中的線路有一條對地短路均會造成所有＋24Ｖ電源對地短路），經檢查XT3端子是排屑器裝置脹緊檢測信號線，拆開防護罩發現該信號線纏住脹緊輪，脹緊輪隨排屑電動機旋轉，將信號線拽（zhuài）斷，斷（duàn）開的信號線＋24Ｖ電源通過（guò）床（chuáng）身對地短路（lù）從而發生上述故障。將損壞的信號線恢複後，故障解（jiě）除，機床試運行正常。將該信號線固定牢靠，避（bì）免此類現象（xiàng）再次發生。
4、數控銑床故障（zhàng）診斷與修（xiū）理
數控銑床一般由 X 、 Y 向（xiàng）移動的工作台、主軸等工作單元組（zǔ）成（chéng），主要（yào）完成對工件的銑孔、溝、槽等工作，其故障有很多種類（lèi），其中有（yǒu）電氣控製方麵的、也有機械方麵的，下（xià）麵對一起典型的電（diàn）氣故障回不了（le）工（gōng）作零點的診斷與修理進行闡述。
（1）故障現象。一台數控銑床，型號為（wéi）CK7136，采用山東凱恩帝（KND）數（shù）控係統（tǒng）進行控製，在開機使用回零點過程中（zhōng），X向、Y向、Z向（xiàng）均回不了零（líng）點，係統報警：＋X、＋Y、＋Z均超程。
（2）故障診斷與分析。根據係統報警信息，按照設備運行原理分析後認為（wéi）造成此故障現象的原因主要（yào）有：①各向限（xiàn）位開關發生故障。②各向限位線路發生故障。③係統參數發生變動。
（3）故障排除與修理。針對（duì）①對各方向限位開關進行通斷閉合檢測（cè），發現X、Y向限位開關正常，Z向限（xiàn）位開關減速檢測（cè）擋無信號，檢查知（zhī）Z向限位開關減速擋不能有效閉合與鬆開，更換Z向限位開關後，點數控裝（zhuāng）置上麵的“診斷”鍵進入診斷界麵，手（shǒu）動移（yí）動各（gè）方向，檢查X、Y、Z向分別對（duì）應的參數X000、X001、X002，檢查各對應的從左（zuǒ）往右數（shù）前四位（wèi）二進製數是否有變（biàn）化，發現（xiàn）隻有Z向能夠有效響應，X、Y向限位開關正常，但還是不能回零（líng）點，因（yīn）此排除故障（zhàng）①；針對②檢查X、Y向限位開關至數控係統的線路，發現線路因長時間使用，經含油切削液的浸濕發生（shēng）老（lǎo）化，造成 X、Y向線路絕（jué）緣皮脫落，再（zài）加上X、Y向線路在一起固定並（bìng）隨工作台（tái）運動（dòng），導（dǎo）致線路與設備本體短路，將X、Y向線路（lù）進行處理後，通過（guò）數控係統進行診斷，發（fā）現X、Y 、 Z 向線路均正常，但仍然回不了零點，因此排（pái）除故（gù）障②；針對③點（diǎn）數控裝置（CNC）上麵的“參數”鍵，進入參數界麵，查找參數“0015”，下（xià）方提示為：POD GB4S FXC0 FXCS…ZRSZ Z R S Y Z R S X檢（jiǎn）查其（qí）參數是否為“01000111”，該參數為（wéi）X、Y、Z方向的零點設定值，發現為“01000001”顯然不正（zhèng）確，需調整。
調整方（fāng）法為 ： 點數（shù）控裝置上（shàng）麵“設置”鍵，進入參數設置麵，將光標（biāo）下移至“參數開關”處，點數控裝置（zhì）鍵盤上（shàng）“向右”箭頭，將“參數開關”打（dǎ）開，然後點“參數”鍵，進入參數設定界麵，光（guāng）標移至參數0015處，登（dēng）錄方式修改為“錄（lù）入”狀態（tài）後，在下方的數字設定框（kuàng）內輸（shū）入“01000111”，點數控裝置麵板上（shàng）麵的“輸入（rù）”鍵（jiàn），然後將參（cān）數開關關上，複位（wèi）報警信息後，關閉設（shè）備電源，重新啟動機（jī）床執行各方向回（huí）零，機床運行正常，故障解除。
此故障（zhàng）類型為典型的（de）限位開關硬件故障與係統零（líng）點參數（shù）丟失雙方麵發生的故障，該故障的出現是因為限位線路絕緣皮老化，在回（huí）零過程中造成短路，導致係統回零參數丟失，發生上述故障。此類故（gù）障發生後，應該先（xiān）排除硬件故障，再排除（chú）係統參數（shù）方（fāng）麵的軟（ruǎn）件故障。
5、結語
綜上所述 ， 數控加工設備是（shì）集數字化、智能化和專業化為（wéi）一體的設備，其故障診斷與維修工作較複雜，因此，在要求故障維修人員掌握相關理論知識的同時，還需有豐富的實踐經驗。這就要求弄清楚各數控加工設備的結構（gòu）與運行機能，在處理（lǐ）故障問題時善於按照數控加工（gōng）設備運行原理進行故障分析與判（pàn）斷，然後才能進一步（bù）地進行針對性地故障排除，隻有（yǒu）這（zhè）樣才能夠行之有效（xiào）地解決故障問題，且達到舉一反三的效果。
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