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數(shù)控機(jī)床保養(yǎng)維修技術(shù)

http://njchuangji.com 2015年09月19日        

   隨著電子技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。以微處理器為基礎(chǔ),以大規(guī)模集成電路為標(biāo)志的數(shù)控設(shè)備,已在我國批量生產(chǎn)、大量引進(jìn)和推廣應(yīng)用,它們給機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了條件,并帶來很大的效益。但同時(shí),由于它們的先進(jìn)性、復(fù)雜性和智能化高的特點(diǎn),在維修理論、技術(shù)和手段上都發(fā)生了飛躍的變化。   
        數(shù)控維修技術(shù)不僅是保障正常運(yùn)行的前提,對(duì)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和完善也起到了巨大的推動(dòng)作用,因此,目前它已經(jīng)成為一門專門的學(xué)科。
  另外任何一臺(tái)數(shù)控設(shè)備都是一種過程控制設(shè)備,這就要求它在實(shí)時(shí)控制的每一時(shí)刻都準(zhǔn)確無誤地工作。任何部分的故障與失效,都會(huì)使機(jī)床停機(jī),從而造成生產(chǎn)停頓。因而對(duì)數(shù)控系統(tǒng)這樣原理復(fù)雜、結(jié)構(gòu)精密的裝置進(jìn)行維修就顯得十分必要了。尤其對(duì)引進(jìn)的CNC機(jī)床,大多花費(fèi)了幾十萬到上千萬美元。在許多行業(yè)中,這些設(shè)備均處于關(guān)鍵的工作崗位,若在出現(xiàn)故障后不及時(shí)維修排除故障,就會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。
  我們現(xiàn)有的維修狀況和水平,與國外進(jìn)口設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平還存在很大的差距。造成差距的原因在于:人員素質(zhì)較差,缺乏數(shù)字測(cè)試分析手段,數(shù)域和數(shù)域與頻域綜合方面的測(cè)試分析技術(shù)等有待提高等等。
  下面我們從現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的基本構(gòu)成入手,探討數(shù)控系統(tǒng)的診斷與維修。
  1 數(shù)控系統(tǒng)的構(gòu)成與特點(diǎn)
  目前世界上的數(shù)控系統(tǒng)種類繁多,形式各異,組成結(jié)構(gòu)上都有各自的特點(diǎn)。這些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來源于系統(tǒng)初始設(shè)計(jì)的基本要求和工程設(shè)計(jì)的思路。例如對(duì)點(diǎn)位控制系統(tǒng)和連續(xù)軌跡控制系統(tǒng)就有截然不同的要求。對(duì)于T系統(tǒng)和M系統(tǒng),同樣也有很大的區(qū)別,前者適用于回轉(zhuǎn)體零件加工,后者適合于異形非回轉(zhuǎn)體的零件加工。對(duì)于不同的生產(chǎn)廠家來說,基于歷史發(fā)展因素以及各自因地而異的復(fù)雜因素的影響,在設(shè)計(jì)思想上也可能各有千秋。例如,美國Dynapath系統(tǒng)采用小板結(jié)構(gòu),便于板子更換和靈活結(jié)合,而日本FANUC系統(tǒng)則趨向大板結(jié)構(gòu),使之有利于系統(tǒng)工作的可靠性,促使系統(tǒng)的平均無故障率不斷提高。然而無論哪種系統(tǒng),它們的基本原理和構(gòu)成是十分相似的。一般整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)由三大部分組成,即控制系統(tǒng),伺服系統(tǒng)和位置測(cè)量系統(tǒng)??刂葡到y(tǒng)按加工工件程序進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算,發(fā)出控制指令到伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng);伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將控制指令放大,由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)械按要求運(yùn)動(dòng);測(cè)量系統(tǒng)檢測(cè)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)位置或速度,并反饋到控制系統(tǒng),來修正控制指令。這三部分有機(jī)結(jié)合,組成完整的閉環(huán)控制的數(shù)控系統(tǒng)。
  控制系統(tǒng)主要由總線、CPU、電源、存貯器、操作面板和顯示屏、位控單元、可編程序控制器邏輯控制單元以及數(shù)據(jù)輸入/輸出接口等組成。最新一代的數(shù)控系統(tǒng)還包括一個(gè)通訊單元,它可完成CNC、PLC的內(nèi)部數(shù)據(jù)通訊和外部高次網(wǎng)絡(luò)的連接。伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要包括伺服驅(qū)動(dòng)裝置和電機(jī)。位置測(cè)量系統(tǒng)主要是采用長光柵或圓光柵的增量式位移編碼器。
  數(shù)控系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是:可靠性要求高:因?yàn)橐坏?shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障,即造成巨大經(jīng)濟(jì)損失;有較高的環(huán)境適應(yīng)能力,因?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)一般為工業(yè)控制機(jī),其工作環(huán)境為車間環(huán)境,要求它具有在震動(dòng),高溫,潮濕以及各種工業(yè)干擾源的環(huán)境條件下工作的能力;接口電路復(fù)雜,數(shù)控系統(tǒng)要與各種數(shù)控設(shè)備及外部設(shè)備相配套,要隨時(shí)處理生產(chǎn)過程中的各種情況,適應(yīng)設(shè)備的各種工藝要求,因而接口電路復(fù)雜,而且工作頻繁。
  2 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)維修工作的基本條件
  2.1 維修工作人員的基本條件
  維修工作開展得好壞首先取決于人員條件。維修工作人員必須具備以下要求:
 ?。?)高度的責(zé)任心與良好的職業(yè)道德;
 ?。?)知識(shí)面廣,掌握計(jì)算機(jī)技術(shù)、模擬與數(shù)字電路基礎(chǔ)、自動(dòng)控制與電機(jī)拖動(dòng)、檢測(cè)技術(shù)及機(jī)械加工工藝方面的基礎(chǔ)知識(shí)與一定的外語水平;
 ?。?)經(jīng)過良好的技術(shù)培訓(xùn),掌握有關(guān)數(shù)控、驅(qū)動(dòng)及PLC的工作原理,懂得CNC編程和編程語言;
 ?。?)熟悉結(jié)構(gòu),具有實(shí)驗(yàn)技能和較強(qiáng)的動(dòng)手操作能力;
 ?。?)掌握各種常用(尤其是現(xiàn)場(chǎng))的測(cè)試儀器、儀表和各種工具。
  2.2 在維修手段方面應(yīng)具備的條件
  (1)準(zhǔn)備好常用備品、配件;
 ?。?)隨時(shí)可以得到微電子元器件的實(shí)際支援或供應(yīng);
 ?。?)必要的維修工具、儀器、儀表、接線、微機(jī)。最好有小型編程系統(tǒng)或編程器,用以支援設(shè)備調(diào)試;
 ?。?)完整資料、手冊(cè)、線路圖、維修說明書(包括CNC操作說明書)以及接口、調(diào)整與診斷、驅(qū)動(dòng)說明書,PLC說明書(包括PLC用戶程序單),元器件表格等。
  2.3 維修前的準(zhǔn)備
  接到用戶的直接要求后,應(yīng)盡可能直接與用戶聯(lián)系,以便盡快地獲取現(xiàn)場(chǎng)信息、現(xiàn)場(chǎng)情況及故障信息。如數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給與主軸驅(qū)動(dòng)型號(hào)、報(bào)警指示或故障現(xiàn)象、用戶現(xiàn)場(chǎng)有無備件等。據(jù)此預(yù)先分析可能出現(xiàn)的故障原因與部位,而后在出發(fā)到現(xiàn)場(chǎng)之前,準(zhǔn)備好有關(guān)的技術(shù)資料與維修服務(wù)工具、儀器備件等,做到有備而去。
  3 現(xiàn)場(chǎng)維修
  現(xiàn)場(chǎng)維修是對(duì)數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)的故障(主要是數(shù)控部分)進(jìn)行診斷,找出故障部位,以相應(yīng)的正常備件更換,使機(jī)床恢復(fù)正常運(yùn)行。這過程的關(guān)鍵是診斷,即對(duì)系統(tǒng)或外圍線路進(jìn)行檢測(cè),確定有無故障,并對(duì)故障定位指出故障的確切位置。從整機(jī)定位到插線板,在某些場(chǎng)合下甚至定位到元器件。這是整個(gè)維修工作的主要部分。
  3.1 數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷
 ?。?)初步判別 通常在資料較全時(shí),可通過資料分析判斷故障所在,或采取接口信號(hào)法根據(jù)故障現(xiàn)象判別可能發(fā)生故障的部位,而后再按照故障與這一部位的具體特點(diǎn),逐個(gè)部位檢查,初步判別。在實(shí)際應(yīng)用中,可能用一種方法即可查到故障并排除,有時(shí)需要多種方法并用。對(duì)各種判別故障點(diǎn)的方法的掌握程度主要取決于對(duì)故障設(shè)備原理與結(jié)構(gòu)掌握的深度。
 ?。?)報(bào)警處理?、傧到y(tǒng)報(bào)警的處理:數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),一般在顯示屏或操作面板上給出故障信號(hào)和相應(yīng)的信息。通常系統(tǒng)的操作手冊(cè)或調(diào)整手冊(cè)中都有詳細(xì)的報(bào)警號(hào),報(bào)警內(nèi)容和處理方法。由于系統(tǒng)的報(bào)警設(shè)置單一、齊全、嚴(yán)密、明確、維修人員可根據(jù)每一警報(bào)后面給出的信息與處理辦法自行處理。②機(jī)床報(bào)警和操作信息的處理:機(jī)床制造廠根據(jù)機(jī)床的電氣特點(diǎn),應(yīng)用PLC程序,將一些能反映機(jī)床接口電氣控制方面的故障或操作信息以特定的標(biāo)志,通過顯示器給出,并可通過特定鍵,看到更詳盡的報(bào)警說明。這類報(bào)警可以根據(jù)機(jī)床廠提供的排除故障手冊(cè)進(jìn)行處理,也可以利用操作面板或編程器根據(jù)電路圖和PLC程序,查出相應(yīng)的信號(hào)狀態(tài),按邏輯關(guān)系找出故障點(diǎn)進(jìn)行處理。
  (3)無報(bào)警或無法報(bào)警的故障處理 當(dāng)系統(tǒng)的PLC無法運(yùn)行,系統(tǒng)已停機(jī)或系統(tǒng)沒有報(bào)警但工作不正常時(shí),需要根據(jù)故障發(fā)生前后的系統(tǒng)狀態(tài)信息,運(yùn)用已掌握的理論基礎(chǔ),進(jìn)行分析,做出正確的判斷。下面闡述這種故障診斷和排除辦法。
  故障診斷方法
  常規(guī)檢查法
  目測(cè) 目測(cè)故障板,仔細(xì)檢查有無保險(xiǎn)絲燒斷,元器件燒焦,煙熏,開裂現(xiàn)象,有無異物斷路現(xiàn)象。以此可判斷板內(nèi)有無過流,過壓,短路等問題。
  手摸 用手摸并輕搖元器件,尤其是阻容,半導(dǎo)體器件有無松動(dòng)之感,以此可檢查出一些斷腳,虛焊等問題。
  通電 首先用萬用表檢查各種電源之間有無斷路,如無即可接入相應(yīng)的電源,目測(cè)有無冒煙,打火等現(xiàn)象,手摸元器件有無異常發(fā)熱,以此可發(fā)現(xiàn)一些較為明顯的故障,而縮小檢修范圍。
  例如:在哈爾濱某工廠排除故障時(shí),機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)和PLC運(yùn)行正常,但機(jī)床的液壓系統(tǒng)無法啟動(dòng),用編程器檢查PLC程序運(yùn)行正常,各所需信號(hào)狀態(tài)均滿足開機(jī)條件。進(jìn)一步檢查中發(fā)現(xiàn),PLC信號(hào)狀態(tài)與圖紙和設(shè)備上的標(biāo)記不一致,停機(jī)拔出電路板檢查,發(fā)現(xiàn)PLC兩塊輸出板編址不對(duì),與另兩塊位置搞錯(cuò),經(jīng)交換后,機(jī)床正常運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)于發(fā)生這個(gè)故障的機(jī)床所采用的SIMATIC S5—150K可編程控制器,只要編址正確,無論將線路板的位置怎樣排列,系統(tǒng)均能正常運(yùn)轉(zhuǎn),但相應(yīng)地執(zhí)行元件和信號(hào)源必須正確地對(duì)應(yīng),一旦對(duì)應(yīng)錯(cuò)誤就會(huì)發(fā)生故障,甚至毀壞機(jī)床。另外,根據(jù)用戶提供的故障現(xiàn)象,結(jié)合自己的現(xiàn)場(chǎng)觀察,運(yùn)用系統(tǒng)工作原理亦可迅速做出正確判斷。
  儀器測(cè)量法 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障后,采用常規(guī)電工檢測(cè)儀器,工具,按系統(tǒng)電路圖及機(jī)床電路圖對(duì)故障部分的電壓,電源,脈沖信號(hào)等進(jìn)行實(shí)測(cè)判斷故障所在。如電源的輸入電壓超限,引起電源監(jiān)控可用電壓表測(cè)網(wǎng)絡(luò)電壓,或用電壓測(cè)試儀實(shí)時(shí)監(jiān)控以排除其它原因。如發(fā)生位置控制環(huán)故障可用示波器檢查測(cè)量回路的信號(hào)狀態(tài),或用示波器觀察其信號(hào)輸出是否缺相,有無干擾。例如,上海某廠在排除故障中,系統(tǒng)報(bào)警,位置環(huán)硬件故障,用示波器檢查發(fā)現(xiàn)有干擾信號(hào),我們?cè)陔娐分杏媒与娙莸姆椒▽⑵錇V掉使系統(tǒng)工作正常。如出現(xiàn)系統(tǒng)無法回基準(zhǔn)點(diǎn)的情況,可用示波器檢查是否有零標(biāo)記脈沖,若沒有可考慮是測(cè)量系統(tǒng)損壞。
  用可編程控制器進(jìn)行PLC中斷狀態(tài)分析:可編程序控制器發(fā)生故障時(shí),其中斷原因以中斷堆棧的方式記憶。使用編程器可以在系統(tǒng)停止?fàn)顟B(tài)下,調(diào)出中斷堆棧和塊堆棧,按其所指示的原因,查明故障所在。在可編程序控制器的維修中這是最常用有效和快速的辦法。
  接口信號(hào)檢查:通過用可編程序控制器檢查機(jī)床控制系統(tǒng)的接口信號(hào),并與接口手冊(cè)的正確信號(hào)相對(duì)比,亦可查出相應(yīng)的故障點(diǎn)。
  診斷備件替換法:現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)大都采用模塊化設(shè)計(jì),按功能不同劃分不同模塊,隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展,電路的集成規(guī)模越來越大技術(shù)也越來越復(fù)雜,按常規(guī)方法,很難把故障定位到一個(gè)很小的區(qū)域,而一旦系統(tǒng)發(fā)生故障,為了縮短停機(jī)時(shí)間,我們可以根據(jù)模塊的功能與故障現(xiàn)象,初步判斷出可能的故障模塊,用診斷備件將其替換,這樣可迅速判斷出有故障的模塊。在沒有診斷備件的情況下可以采用現(xiàn)場(chǎng)相同或相容的模塊進(jìn)行替換檢查,對(duì)于現(xiàn)代數(shù)控的維修,越來越多的情況采用這種方法進(jìn)行診斷,然后用備件替換損壞模塊,使系統(tǒng)正常工作。盡最大可能縮短故障停機(jī)時(shí)間,使用這種方法在操作時(shí)注意一定要在停電狀態(tài)下進(jìn)行,還要仔細(xì)檢查線路板的版本,型號(hào),各種標(biāo)記,跨接是否相同,對(duì)于有關(guān)的機(jī)床數(shù)據(jù)和電位計(jì)的位置應(yīng)做好記錄,拆線時(shí)應(yīng)做好標(biāo)志。
  利用系統(tǒng)的自診斷功能判斷:現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)尤其是全功能數(shù)控具有很強(qiáng)的自診斷能力,通過實(shí)施時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)各部分的工作,及時(shí)判斷故障,給出報(bào)警信息,并做出相應(yīng)的動(dòng)作,避免事故發(fā)生。然而有時(shí)當(dāng)硬件發(fā)生故障時(shí),就無法報(bào)警,有的數(shù)控系統(tǒng)可通過發(fā)光管不同的閃爍頻率或不同的組合做出相應(yīng)的指示,這些指示配合使用就可幫助我們準(zhǔn)確地診斷出故障模板的位置。如SINUMERIK 8系統(tǒng)根據(jù)MS100 CPU板上四個(gè)指示燈和操作面板上的FAULT燈的亮滅組合就可判斷出故障位置。
  上述診斷方法,在實(shí)際應(yīng)用時(shí)并無嚴(yán)格的界限,可能用一種方法就能排除故障,亦可能需要多種方法同時(shí)進(jìn)行。其效果主要取決于對(duì)系統(tǒng)原理與結(jié)構(gòu)的理解與掌握的深度,以及維修經(jīng)驗(yàn)的多少。
  3.2 數(shù)控系統(tǒng)的常見故障分析
  根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的構(gòu)成,工作原理和特點(diǎn),結(jié)合我們?cè)诰S修中的經(jīng)驗(yàn),將常見的故障部位及故障現(xiàn)象分析如下。
 ?。?)位置環(huán) 這是數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出控制指令,并與位置檢測(cè)系統(tǒng)的反饋值相比較,進(jìn)一步完成控制任務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。它具有很高的工作頻度,并與外設(shè)相聯(lián)接,所以容易發(fā)生故障。
  常見的故障有:①位控環(huán)報(bào)警:可能是測(cè)量回路開路;測(cè)量系統(tǒng)損壞,位控單元內(nèi)部損壞。②不發(fā)指令就運(yùn)動(dòng),可能是漂移過高,正反饋,位控單元故障;測(cè)量元件損壞。③測(cè)量元件故障,一般表現(xiàn)為無反饋值;機(jī)床回不了基準(zhǔn)點(diǎn);高速時(shí)漏脈沖產(chǎn)生報(bào)警可能的原因是光柵或讀頭臟了;光柵壞了。
 ?。?)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與電源電網(wǎng),機(jī)械系統(tǒng)等相關(guān)聯(lián),而且在工作中一直處于頻繁的啟動(dòng)和運(yùn)行狀態(tài),因而這也是故障較多的部分。
  其主要故障有:①系統(tǒng)損壞。一般由于網(wǎng)絡(luò)電壓波動(dòng)太大,或電壓沖擊造成。我國大部分地區(qū)電網(wǎng)質(zhì)量不好,會(huì)給機(jī)床帶來電壓超限,尤其是瞬間超限,如無專門的電壓監(jiān)控儀,則很難測(cè)到,在查找故障原因時(shí),要加以注意,還有一些是由于特殊原因造成的損壞。如華北某廠由于雷擊中工廠變電站并竄入電網(wǎng)而造成多臺(tái)機(jī)床伺服系統(tǒng)損壞。②無控制指令,而電機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。這種故障的原因是速度環(huán)開環(huán)或正反饋。如在東北某廠,引進(jìn)的西德WOTAN公司轉(zhuǎn)子銑床在調(diào)試中,機(jī)床X軸在無指令的情況下,高速運(yùn)轉(zhuǎn),經(jīng)分析我們認(rèn)為是正反饋造成的。因?yàn)橄到y(tǒng)零點(diǎn)漂移,在正反饋情況下,就會(huì)迅速累加使電機(jī)在高速下運(yùn)轉(zhuǎn),而我們按標(biāo)簽檢查線路后完全正確,機(jī)床廠技術(shù)人員認(rèn)為不可能接錯(cuò),在充分分析與檢測(cè)后我們將反饋線反接,結(jié)果機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)正常。機(jī)床廠技術(shù)人員不得不承認(rèn)德方工作失誤。還有一例子,我們?cè)谔旖蚰硰S培訓(xùn)講學(xué)時(shí),應(yīng)廠方要求對(duì)他們廠一臺(tái)自進(jìn)廠后一直無法正常工作的精密磨床進(jìn)行維修,其故障是:機(jī)床一啟動(dòng)電機(jī)就運(yùn)轉(zhuǎn),而且越來越快,直至最高轉(zhuǎn)速。我們分析認(rèn)為是由于速度環(huán)開路,系統(tǒng)漂移無法抑制造成。經(jīng)檢查其原因是速度反饋線接到了地線上造成。③加工時(shí)工件表面達(dá)不到要求,走圓弧插補(bǔ)軸換向時(shí)出現(xiàn)凸臺(tái),或電機(jī)低速爬行或振動(dòng),這類故障一般是由于伺服系統(tǒng)調(diào)整不當(dāng),各軸增益系統(tǒng)不相等或與電機(jī)匹配不合適引起,解決辦法是進(jìn)行最佳化調(diào)節(jié)。④保險(xiǎn)燒斷,或電機(jī)過熱,以至燒壞,這類故障一般是機(jī)械負(fù)載過大或卡死。
  (3)電源部分 電源是維持系統(tǒng)正常工作的能源支持部分,它失效或故障的直接結(jié)果是造成系統(tǒng)的停機(jī)或毀壞整個(gè)系統(tǒng)。一般在歐美國家,這類問題比較少,在設(shè)計(jì)上這方面的因素考慮的不多,但在中國由于電源波動(dòng)較大,質(zhì)量差,還隱藏有如高頻脈沖這一類的干擾,加上人為的因素(如突然拉閘斷電等)。這些原因可造成電源故障監(jiān)控或損壞。另外,數(shù)控系統(tǒng)部分運(yùn)行數(shù)據(jù),設(shè)定數(shù)據(jù)以及加工程序等一般存貯在RAM存貯器內(nèi),系統(tǒng)斷電后,靠電源的后備蓄電池或鋰電池來保持。因而,停機(jī)時(shí)間比較長,拔插電源或存貯器都可能造成數(shù)據(jù)丟失,使系統(tǒng)不能運(yùn)行。
  (4)可編程序控制器邏輯接口 數(shù)控系統(tǒng)的邏輯控制,如刀庫管理,液壓?jiǎn)?dòng)等,主要由PLC來實(shí)現(xiàn),要完成這些控制就必須采集各控制點(diǎn)的狀態(tài)信息,如斷電器,伺服閥,指示燈等。因而它與外界種類繁多的各種信號(hào)源和執(zhí)行元件相連接,變化頻繁,所以發(fā)生故障的可能性就比較多,而且故障類型亦千變?nèi)f化。
  (5)其他 由于環(huán)境條件,如干擾,溫度,濕度超過允許范圍,操作不當(dāng),參數(shù)設(shè)定不當(dāng),亦可能造成停機(jī)或故障。有一工廠的數(shù)控設(shè)備,開機(jī)后不久便失去數(shù)控準(zhǔn)備好信號(hào),系統(tǒng)無法工作,經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)機(jī)體溫度很高,原因是通氣過濾網(wǎng)已堵死,引起溫度傳感器動(dòng)作,更換濾網(wǎng)后,系統(tǒng)正常工作。不按操作規(guī)程拔插線路板,或無靜電防護(hù)措施等,都可能造成停機(jī)故障甚至毀壞系統(tǒng)。
  一般在數(shù)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、使用和維修中,必須考慮對(duì)經(jīng)常出現(xiàn)故障的部位給予報(bào)警,報(bào)警電路工作后,一方面在屏幕或操作面板上給出報(bào)警信息,另一方面發(fā)出保護(hù)性中斷指令,使系統(tǒng)停止工作,以便查清故障和進(jìn)行維修。

  3.3 故障排除方法
  (1)初始化復(fù)位法 一般情況下,由于瞬時(shí)故障引起的系統(tǒng)報(bào)警,可用硬件復(fù)位或開關(guān)系統(tǒng)電源依次來清除故障,若系統(tǒng)工作存貯區(qū)由于掉電,拔插線路板或電池欠壓造成混亂,則必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化清除,清除前應(yīng)注意作好數(shù)據(jù)拷貝記錄,若初始化后故障仍無法排除,則進(jìn)行硬件診斷。
 ?。?)參數(shù)更改,程序更正法 系統(tǒng)參數(shù)是確定系統(tǒng)功能的依據(jù),參數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤就可能造成系統(tǒng)的故障或某功能無效。例如,在哈爾濱某廠轉(zhuǎn)子銑床上采用了測(cè)量循環(huán)系統(tǒng),這一功能要求有一個(gè)背景存貯器,調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)這一功能無法實(shí)現(xiàn)。檢查發(fā)現(xiàn)確定背景存貯器存在的數(shù)據(jù)位沒有設(shè)定,經(jīng)設(shè)定后該功能正常。有時(shí)由于用戶程序錯(cuò)誤亦可造成故障停機(jī),對(duì)此可以采用系統(tǒng)的塊搜索功能進(jìn)行檢查,改正所有錯(cuò)誤,以確保其正常運(yùn)行。
  (3)調(diào)節(jié),最佳化調(diào)整法 調(diào)節(jié)是一種最簡(jiǎn)單易行的辦法。通過對(duì)電位計(jì)的調(diào)節(jié),修正系統(tǒng)故障。如某軍工廠維修中,其系統(tǒng)顯示器畫面混亂,經(jīng)調(diào)節(jié)后正常。在山東某廠,其主軸在啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)發(fā)生皮帶打滑,原因是其主軸負(fù)載轉(zhuǎn)矩大,而驅(qū)動(dòng)裝置的斜升時(shí)間設(shè)定過小,經(jīng)調(diào)節(jié)后正常。
  最佳化調(diào)整是系統(tǒng)地對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與被拖動(dòng)的機(jī)械系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最佳匹配的綜合調(diào)節(jié)方法,其辦法很簡(jiǎn)單,用一臺(tái)多線記錄儀或具有存貯功能的雙蹤示波器,分別觀察指令和速度反饋或電流反饋的響應(yīng)關(guān)系。通過調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)和積分時(shí)間,來使伺服系統(tǒng)達(dá)到即有較高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性,而又不振蕩的最佳工作狀態(tài)。在現(xiàn)場(chǎng)沒有示波器或記錄儀的情況下,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),即調(diào)節(jié)使電機(jī)起振,然后向反向慢慢調(diào)節(jié),直到消除震蕩即可。
  (4)備件替換法 用好的備件替換診斷出壞的線路板,并做相應(yīng)的初始化啟動(dòng),使機(jī)床迅速投入正常運(yùn)轉(zhuǎn),然后將壞板修理或返修,這是目前最常用的排故辦法。
  (5)改善電源質(zhì)量法 目前一般采用穩(wěn)壓電源,來改善電源波動(dòng)。對(duì)于高頻干擾可以采用電容濾波法,通過這些預(yù)防性措施來減少電源板的故障。
 ?。?)維修信息跟蹤法 一些大的制造公司根據(jù)實(shí)際工作中由于設(shè)計(jì)缺陷造成的偶然故障,不斷修改和完善系統(tǒng)軟件或硬件。這些修改以維修信息的形式不斷提供給維修人員。以此做為故障排除的依據(jù),可正確徹底地排除故障。
  3.4 維修中應(yīng)注意的事項(xiàng)
 ?。?)從整機(jī)上取出某塊線路板時(shí),應(yīng)注意記錄其相對(duì)應(yīng)的位置,連接的電纜號(hào),對(duì)于固定安裝的線路板,還應(yīng)按前后取下相應(yīng)的壓接部件及螺釘作記錄。拆卸下的壓件及螺釘應(yīng)放在專門的盒內(nèi),以免丟失,裝配后,盒內(nèi)的東西應(yīng)全部用上,否則裝配不完整。
  (2)電烙鐵應(yīng)放在順手的前方,遠(yuǎn)離維修線路板。烙鐵頭應(yīng)作適當(dāng)?shù)男拚赃m應(yīng)集成電路的焊接,并避免焊接時(shí)碰傷別的元器件。
 ?。?)測(cè)量線路間的阻值時(shí),應(yīng)斷電源,測(cè)阻值時(shí)應(yīng)紅黑表筆互換測(cè)量?jī)纱?,以阻值大的為參考值?
 ?。?)線路板上大多刷有阻焊膜,因此測(cè)量時(shí)應(yīng)找到相應(yīng)的焊點(diǎn)作為測(cè)試點(diǎn),不要鏟除焊膜,有的板子全部刷有絕緣層,則只有在焊點(diǎn)處用刀片刮開絕緣層。
  (5)不應(yīng)隨意切斷印刷線路。有的維修人員具有一定的家電維修經(jīng)驗(yàn),習(xí)慣斷線檢查,但數(shù)控設(shè)備上的線路板大多是雙面金屬孔板或多層孔化板,印刷線路細(xì)而密,一旦切斷不易焊接,且切線時(shí)易切斷相鄰的線,再則有的點(diǎn),在切斷某一根線時(shí),并不能使其和線路脫離,需要同時(shí)切斷幾根線才行。
 ?。?)不應(yīng)隨意拆換元器件。有的維修人員在沒有確定故障元件的情況下只是憑感覺那一個(gè)元件壞了,就立即拆換,這樣誤判率較高,拆下的元件人為損壞率也較高。
  (7)拆卸元件時(shí)應(yīng)使用吸錫器及吸錫繩,切忌硬取。同一焊盤不應(yīng)長時(shí)間加熱及重復(fù)拆卸,以免損壞焊盤。
 ?。?)更換新的器件,其引腳應(yīng)作適當(dāng)?shù)奶幚?,焊接中不?yīng)使用酸性焊油。
 ?。?)記錄線路上的開關(guān),跳線位置,不應(yīng)隨意改變。進(jìn)行兩極以上的對(duì)照檢查時(shí),或互換元器件時(shí)注意標(biāo)記各板上的元件,以免錯(cuò)亂,致使好板亦不能工作。
 ?。?0)查清線路板的電源配置及種類,根據(jù)檢查的需要,可分別供電或全部供電。應(yīng)注意高壓,有的線路板直接接入高壓,或板內(nèi)有高壓發(fā)生器,需適當(dāng)絕緣,操作時(shí)應(yīng)特別注意。

  4 數(shù)控機(jī)床開機(jī)調(diào)試
  數(shù)控機(jī)床是一種技術(shù)含量很高的機(jī)電儀一體化的機(jī)床,用戶買到一臺(tái)數(shù)控機(jī)床后,是否正確的安全地開機(jī),調(diào)試是很關(guān)鍵的一步。這一步的正確與否在很大程序上決定了這臺(tái)數(shù)控機(jī)床能否發(fā)揮正常的經(jīng)濟(jì)效率以及它本身的使用壽命,這對(duì)數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)廠和用戶廠都是事關(guān)重大的課題。數(shù)控機(jī)床開機(jī),調(diào)試應(yīng)按下列的步驟進(jìn)行。
  4.1 通電前的外觀檢查
 ?。?)機(jī)床電器檢查 打開機(jī)床電控箱,檢查繼電器,接觸器,熔斷器,伺服電機(jī)速度,控制單元插座,主軸電機(jī)速度控制單元插座等有無松動(dòng),如有松動(dòng)應(yīng)恢復(fù)正常狀態(tài),有鎖緊機(jī)構(gòu)的接插件一定要鎖緊,有轉(zhuǎn)接盒的機(jī)床一定要檢查轉(zhuǎn)接盒上的插座,接線有無松動(dòng),有鎖緊機(jī)構(gòu)的一定要鎖緊。
 ?。?)CNC電箱檢查 打開CNC電箱門,檢查各類接口插座,伺服電機(jī)反饋線插座,主軸脈沖發(fā)生器插座,手搖脈沖發(fā)生器插座,CRT插座等,如有松動(dòng)要重新插好,有鎖緊機(jī)構(gòu)的一定要鎖緊。按照說明書檢查各個(gè)印刷線路板上的短路端子的設(shè)置情況,一定要符合機(jī)床生產(chǎn)廠設(shè)定的狀態(tài),確實(shí)有誤的應(yīng)重新設(shè)置,一般情況下無需重新設(shè)置,但用戶一定要對(duì)短路端子的設(shè)置狀態(tài)做好原始記錄。
 ?。?)接線質(zhì)量檢查 檢查所有的接線端子。包括強(qiáng)弱電部分在裝配時(shí)機(jī)床生產(chǎn)廠自行接線的端子及各電機(jī)電源線的接線端子,每個(gè)端子都要用旋具緊固一次,直到用旋具擰不動(dòng)為止,各電機(jī)插座一定要擰緊。
 ?。?)電磁閥檢查 所有電磁閥都要用手推動(dòng)數(shù)次,以防止長時(shí)間不通電造成的動(dòng)作不良,如發(fā)現(xiàn)異常,應(yīng)作好記錄,以備通電后確認(rèn)修理或更換。
  (5)限位開關(guān)檢查 檢查所有限位開關(guān)動(dòng)作的靈活及固定性是否牢固,發(fā)現(xiàn)動(dòng)作不良或固定不牢的應(yīng)立即處理。
  (6)操作面板上按鈕及開關(guān)檢查,檢查操作面板上所有按鈕,開關(guān),指示燈的接線,發(fā)現(xiàn)有誤應(yīng)立即處理,檢查CRT單元上的插座及接線。
 ?。?)地線檢查 要求有良好的地線,測(cè)量機(jī)床地線,接地電阻不能大于1Ω。
  (8)電源相序檢查 用相序表檢查輸入電源的相序,確認(rèn)輸入電源的相序與機(jī)床上各處標(biāo)定的電源相序應(yīng)絕對(duì)一致。
  有二次接線的設(shè)備,如電源變壓器等,必須確認(rèn)二次接線的相序的一致性。要保證各處相序的絕對(duì)正確。此時(shí)應(yīng)測(cè)量電源電壓,做好記錄。
  4.2 機(jī)床總電壓的接通
  (1)接通機(jī)床總電源,檢查CNC電箱,主軸電機(jī)冷卻風(fēng)扇,機(jī)床電器箱冷卻風(fēng)扇的轉(zhuǎn)向是否正確,潤滑,液壓等處的油標(biāo)志指示以及機(jī)床照明燈是否正常,各熔斷器有無損壞,如有異常應(yīng)立即停電檢修,無異常可以繼續(xù)進(jìn)行。
 ?。?)測(cè)量強(qiáng)電各部分的電壓特別是供CNC及伺服單元用的電源變壓器的初次級(jí)電壓,并作好記錄。
 ?。?)觀察有無漏油,特別是供轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)位、卡緊,主軸換檔的以及卡盤卡緊等處的液壓缸和電磁閥。如有漏油應(yīng)立即停電修理或更換。
  4.3 CNC電箱通電
  (1)按CNC電源通電按扭,接通CNC電源,觀察CRT顯示,直到出現(xiàn)正常畫面為止。如果出現(xiàn)ALARM顯示,應(yīng)該尋找故障并排除,此時(shí)應(yīng)重新送電檢查。
 ?。?)打開CNC電源,根據(jù)有關(guān)資料上給出的測(cè)試端子的位置測(cè)量各級(jí)電壓,有偏差的應(yīng)調(diào)整到給定值,并作好記錄。
 ?。?)將狀態(tài)開關(guān)置于適當(dāng)?shù)奈恢?,如日本FANUC系統(tǒng)應(yīng)放置在MDI狀態(tài),選擇到參數(shù)頁面。逐條逐位地核對(duì)參數(shù),這些參數(shù)應(yīng)與隨機(jī)所帶參數(shù)表符合。如發(fā)現(xiàn)有不一致的參數(shù),應(yīng)搞清各個(gè)參數(shù)的意義后再?zèng)Q定是否修改,如齒隙補(bǔ)償?shù)臄?shù)值可能與參數(shù)表不一致,這在進(jìn)行實(shí)際加工后可隨時(shí)進(jìn)行修改。
 ?。?)將狀態(tài)選擇開關(guān)放置在JOG位置,將點(diǎn)動(dòng)速度放在最低檔,分別進(jìn)行各坐標(biāo)正反方向的點(diǎn)動(dòng)操作,同時(shí)用手按與點(diǎn)動(dòng)方向相對(duì)應(yīng)的超程保護(hù)開關(guān),驗(yàn)證其保護(hù)作用的可靠性,然后,再進(jìn)行慢速的超程試驗(yàn),驗(yàn)證超程撞塊安裝的正確性。
 ?。?)將狀態(tài)開關(guān)置于回零位置,完成回零操作,參考點(diǎn)返回的動(dòng)作不完成就不能進(jìn)行其它操作。因此遇此情況應(yīng)首先進(jìn)行本項(xiàng)操作,然后再進(jìn)行第(4)項(xiàng)操作。
 ?。?)將狀態(tài)開關(guān)置于JOG位置或MDI位置,進(jìn)行手動(dòng)變檔試驗(yàn),驗(yàn)證后將主軸調(diào)速開關(guān)放在最低位置,進(jìn)行各檔的主軸正反轉(zhuǎn)試驗(yàn),觀察主軸運(yùn)轉(zhuǎn)的情況和速度顯示的正確性,然后再逐漸升速到最高轉(zhuǎn)速,觀察主軸運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。
 ?。?)進(jìn)行手動(dòng)導(dǎo)軌潤滑試驗(yàn),使導(dǎo)軌有良好的潤滑。
  (8)逐漸變化快移超調(diào)開關(guān)和進(jìn)給倍率開關(guān),隨意點(diǎn)動(dòng)刀架,觀察速度變化的正確性。
  4.4 MDI試驗(yàn)
 ?。?)測(cè)量主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速 將機(jī)床鎖住開關(guān)放在接通位置,用手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入指令,進(jìn)行主軸任意變檔,變速試驗(yàn),測(cè)量主軸實(shí)際轉(zhuǎn)速,并觀察主軸速度顯示值,調(diào)整其誤差應(yīng)限定在5%之內(nèi)。
 ?。?)進(jìn)行轉(zhuǎn)塔或刀座的選刀試驗(yàn) 其目的是檢查刀座或正、反轉(zhuǎn)和定位精度的正確性。
  (3)功能試驗(yàn) 根據(jù)定貨的情況不同,功能也不同,可根據(jù)具體情況對(duì)各個(gè)功能進(jìn)行試驗(yàn)。為防止意外情況發(fā)生,最好先將機(jī)床鎖住進(jìn)行試驗(yàn),然后再放開機(jī)床進(jìn)行試驗(yàn)。
 ?。?)EDIT功能試驗(yàn) 將狀態(tài)選擇開關(guān)置于EDIT位置,自行編制一簡(jiǎn)單程序,盡可能多地包括各種功能指令和輔助功能指令,移動(dòng)尺寸以機(jī)床最大行程為限,同時(shí)進(jìn)行程序的增加,刪除和修改。
  (5)自動(dòng)狀態(tài)試驗(yàn) 將機(jī)床鎖住,用編制的程序進(jìn)行空運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn),驗(yàn)證程序的正確性,然后放開機(jī)床,分別將進(jìn)給倍率開關(guān),快速超調(diào)開關(guān),主軸速度超調(diào)開關(guān)進(jìn)行多種變化,使機(jī)床在上述各開關(guān)的多種變化的情況下進(jìn)行充分地運(yùn)行,后將各超調(diào)開關(guān)置于100%處,使機(jī)床充分運(yùn)行,觀察整機(jī)的工作情況是否正常。
  至此,一臺(tái)數(shù)控機(jī)床才算開機(jī)調(diào)試完畢。

  5 維修調(diào)試后的技術(shù)處理
  在現(xiàn)場(chǎng)維修結(jié)束后,應(yīng)認(rèn)真填寫維修記錄,列出有關(guān)必備的備件的清單,建立用戶檔案,對(duì)于故障時(shí)間,現(xiàn)象,分析診斷方法,采用排故方法,如果有遺留問題應(yīng)詳盡記錄,這樣不僅使每次故障都有據(jù)可查,而且也可以積累維修經(jīng)驗(yàn)。
  以上對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)維修技術(shù)的闡述,是我們幾年中近百次數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試和維修的經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)。雖然,數(shù)控系統(tǒng)種類繁多,故障千變?nèi)f化,維修方法也不盡相同,一篇短文很難盡述,但是我們?nèi)韵M岩恍┗痉椒ㄅc思路寫出來,與大家交流以期能引起人們對(duì)數(shù)控系統(tǒng)維修技術(shù)的重視,維修技術(shù)的直接目的和結(jié)果是使數(shù)控系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行,從而保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行。目前在我們國家數(shù)控技術(shù)正迅速向各工業(yè)部門滲透,隨著電子技術(shù)的發(fā)展,數(shù)控技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位也就隨之提高,那么對(duì)于數(shù)控技術(shù)重要組成部分—數(shù)控系統(tǒng)維修技術(shù)也應(yīng)迅速適應(yīng)數(shù)控技術(shù)飛速發(fā)展的要求,作為一名數(shù)控系統(tǒng)維修技術(shù)人員,就應(yīng)該不斷地學(xué)習(xí)和掌握新的知識(shí)與技術(shù),尋找新的維修診斷的方法和手段,為推動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)維修技術(shù)的發(fā)展做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。  

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