數(shù)控機床的故障分析 案例分析經(jīng)驗介紹（2）
三、外部故障
由于現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)可靠性越來越高，故障率越來越低，很少發(fā)生故障。大部分故障都是非系統(tǒng)故障，是由外部原因引起的。
1. 現(xiàn)代的數(shù)控設備都是機電一體化的產(chǎn)品，結構比較復雜，保護措施完善，自動化程度非常高。有些故障并不是硬件損壞引起的，而是由于操作、調整、處理不當引起的。這類故障在設備使用初期發(fā)生的頻率較高，這時操作人員和維護人員對設備都不特別熟悉。
例一、一臺數(shù)控銑床，在剛投入使用的時候，旋轉工作臺經(jīng)常出現(xiàn)不旋轉的問題，經(jīng)過對機床工作原理和加工過程進行分析，發(fā)現(xiàn)這個問題與分度裝置有關，只有分度裝置在起始位置時，工作臺才能旋轉。
例二、另一臺數(shù)控銑床發(fā)生打刀事故，按急停按鈕后，換上新刀，但工作臺不旋轉，通過PLC梯圖分析，發(fā)現(xiàn)其換刀過程不正確，計算機認為換刀過程沒有結束，不能進行其它操作，按正確程序重新?lián)Q刀后，機床恢復正常。
例三、有幾臺數(shù)控機床，在剛投入使用的時候，有時出現(xiàn)意外情況，操作人員按急停按鈕后，將系統(tǒng)斷電重新啟動，這時機床不回參考點，必須經(jīng)過一番調整，有時得手工將軸盤到非干涉區(qū)。后來吸取教訓，按急停按鈕后，將操作方式變?yōu)槭謩?，松開急停按鈕，把機床恢復到正常位置，這時再操作或斷電，就不會出現(xiàn)問題。
2．由外部硬件損壞引起的故障
這類故障是數(shù)控機床常見故障，一般都是由于檢測開關、液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、電氣執(zhí)行元件、機械裝置等出現(xiàn)問題引起的。有些故障可產(chǎn)生報警，通過報答信息，可查找故障原因。
例一、一臺數(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梯圖，這個故障是由流量檢測開關B9.6檢測出來的，檢查這個開關，發(fā)現(xiàn)開關已損壞，更換新的開關，故障消失。
例二、一臺采用西門子SINUMERIK 810的數(shù)控淬火機床，一次出現(xiàn)6014“FAULT LEVEL HARDENING LIQUID”機床不能工作。報警信息指示，淬火液面不夠，檢查液面已遠遠超出最低水平，檢測液位開關，發(fā)現(xiàn)是液位開關出現(xiàn)問題，更換新的開關，故障消除。
有些故障雖有報警信息，但并不能反映故障的根本原因。這時要根據(jù)報警信息、故障現(xiàn)象來分析。
例三、一臺數(shù)控磨床，E軸在回參考點時，E軸旋轉但沒有找到參考點，而一直運動，直到壓到極限開關，NC系統(tǒng)顯示報警“E AXIS AT MAX.TRAVEL”。根據(jù)故障現(xiàn)象分析，可能是零點開關有問題，經(jīng)確認為無觸點零點開關損壞，更換新的開關，故障消除。
例四、一臺專用的數(shù)控銑床，在零件批量加工過程中發(fā)生故障，每次都發(fā)生在零件已加工完畢，Z軸后移還沒到位，這時出現(xiàn)故障，加工程序中斷，主軸停轉，并顯示F97號報警“SPINDLE SPEED NOT OK STATION 2”，指示主軸有問題，檢查主軸系統(tǒng)并無問題，其它問題也可導致主軸停轉，于是我們用機外編程器監(jiān)視PLC梯圖的運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)刀具液壓卡緊壓力檢測開關F21．1，在出現(xiàn)故障時，瞬間斷開，它的斷開表示銑刀卡緊力不夠，為安全起見，PLC使主軸停轉。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)液壓壓力不穩(wěn)，調整液壓系統(tǒng)，使之穩(wěn)定，故障被排除。
還有些故障不產(chǎn)生故障報警，只是動作不能完成，這時就要根據(jù)維修經(jīng)驗，機床的工作原理，PLC的運行狀態(tài)來判斷故障。
例五、一臺數(shù)控機床一次出現(xiàn)故障，負載門關不上，自動加工不能進行，而且無故障顯示。這個負載門是由氣缸來完成開關的，關閉負載門是PLC輸出Q2.0控制電磁閥Y2.0來實現(xiàn)的。用NC系統(tǒng)的PC功能檢查PLC Q2.0的狀態(tài)，其狀態(tài)為1，但電磁閥卻沒有得電。原來PLC輸出Q2.0通過中間繼電器控制電磁閥Y2.0，中間繼電器損壞引起這個故障，更換新的繼電器，故障被排除。
例六、一臺數(shù)控機床，工作臺不旋轉，NC系統(tǒng)沒有顯示故障報警。根據(jù)工作臺的動作原理，工作臺旋轉第一步應將工作臺氣動浮起，利用機外編程器，跟蹤PLC梯圖的動態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)PLC這個 信號并未發(fā)出，根據(jù)這個線索繼續(xù)查看，最后發(fā)現(xiàn)反映二、三工位分度頭起始位置檢測開關I9.7、I10.6動作不同步，導致了工作臺不旋轉。進一步確認為三工位分度頭產(chǎn)生機械錯位，調整機械裝置，使其與二工位同步，這樣使故障消除。
發(fā)現(xiàn)問題是解決問題的第一步，而且是最重要的一步。特別是對數(shù)控機床的外部故障，有時診斷過程比較復雜，一旦發(fā)現(xiàn)問題所在，解決起來比較輕松。對外部故障的診斷，我們總結出兩點經(jīng)驗，首先應熟練掌握機床的工作原理和動作順序。其次要熟練運用廠方提供的PLC梯圖，利用NC系統(tǒng)的狀態(tài)顯示功能或用機外編程器監(jiān)測PLC的運行狀態(tài)，根據(jù)梯圖的鏈鎖關系，確定故障點，只要做到以上兩點，一般數(shù)控機床的外部故障，都會被及時排除。
由于現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)可靠性越來越高，故障率越來越低，很少發(fā)生故障。大部分故障都是非系統(tǒng)故障，是由外部原因引起的。
1. 現(xiàn)代的數(shù)控設備都是機電一體化的產(chǎn)品，結構比較復雜，保護措施完善，自動化程度非常高。有些故障并不是硬件損壞引起的，而是由于操作、調整、處理不當引起的。這類故障在設備使用初期發(fā)生的頻率較高，這時操作人員和維護人員對設備都不特別熟悉。
例一、一臺數(shù)控銑床，在剛投入使用的時候，旋轉工作臺經(jīng)常出現(xiàn)不旋轉的問題，經(jīng)過對機床工作原理和加工過程進行分析，發(fā)現(xiàn)這個問題與分度裝置有關，只有分度裝置在起始位置時，工作臺才能旋轉。
例二、另一臺數(shù)控銑床發(fā)生打刀事故，按急停按鈕后，換上新刀，但工作臺不旋轉，通過PLC梯圖分析，發(fā)現(xiàn)其換刀過程不正確，計算機認為換刀過程沒有結束，不能進行其它操作，按正確程序重新?lián)Q刀后，機床恢復正常。
例三、有幾臺數(shù)控機床，在剛投入使用的時候，有時出現(xiàn)意外情況，操作人員按急停按鈕后，將系統(tǒng)斷電重新啟動，這時機床不回參考點，必須經(jīng)過一番調整，有時得手工將軸盤到非干涉區(qū)。后來吸取教訓，按急停按鈕后，將操作方式變?yōu)槭謩?，松開急停按鈕，把機床恢復到正常位置，這時再操作或斷電，就不會出現(xiàn)問題。
2．由外部硬件損壞引起的故障
這類故障是數(shù)控機床常見故障，一般都是由于檢測開關、液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、電氣執(zhí)行元件、機械裝置等出現(xiàn)問題引起的。有些故障可產(chǎn)生報警，通過報答信息，可查找故障原因。
例一、一臺數(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梯圖，這個故障是由流量檢測開關B9.6檢測出來的，檢查這個開關，發(fā)現(xiàn)開關已損壞，更換新的開關，故障消失。
例二、一臺采用西門子SINUMERIK 810的數(shù)控淬火機床，一次出現(xiàn)6014“FAULT LEVEL HARDENING LIQUID”機床不能工作。報警信息指示，淬火液面不夠，檢查液面已遠遠超出最低水平，檢測液位開關，發(fā)現(xiàn)是液位開關出現(xiàn)問題，更換新的開關，故障消除。
有些故障雖有報警信息，但并不能反映故障的根本原因。這時要根據(jù)報警信息、故障現(xiàn)象來分析。
例三、一臺數(shù)控磨床，E軸在回參考點時，E軸旋轉但沒有找到參考點，而一直運動，直到壓到極限開關，NC系統(tǒng)顯示報警“E AXIS AT MAX.TRAVEL”。根據(jù)故障現(xiàn)象分析，可能是零點開關有問題，經(jīng)確認為無觸點零點開關損壞，更換新的開關，故障消除。
例四、一臺專用的數(shù)控銑床，在零件批量加工過程中發(fā)生故障，每次都發(fā)生在零件已加工完畢，Z軸后移還沒到位，這時出現(xiàn)故障，加工程序中斷，主軸停轉，并顯示F97號報警“SPINDLE SPEED NOT OK STATION 2”，指示主軸有問題，檢查主軸系統(tǒng)并無問題，其它問題也可導致主軸停轉，于是我們用機外編程器監(jiān)視PLC梯圖的運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)刀具液壓卡緊壓力檢測開關F21．1，在出現(xiàn)故障時，瞬間斷開，它的斷開表示銑刀卡緊力不夠，為安全起見，PLC使主軸停轉。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)液壓壓力不穩(wěn)，調整液壓系統(tǒng)，使之穩(wěn)定，故障被排除。
還有些故障不產(chǎn)生故障報警，只是動作不能完成，這時就要根據(jù)維修經(jīng)驗，機床的工作原理，PLC的運行狀態(tài)來判斷故障。
例五、一臺數(shù)控機床一次出現(xiàn)故障，負載門關不上，自動加工不能進行，而且無故障顯示。這個負載門是由氣缸來完成開關的，關閉負載門是PLC輸出Q2.0控制電磁閥Y2.0來實現(xiàn)的。用NC系統(tǒng)的PC功能檢查PLC Q2.0的狀態(tài)，其狀態(tài)為1，但電磁閥卻沒有得電。原來PLC輸出Q2.0通過中間繼電器控制電磁閥Y2.0，中間繼電器損壞引起這個故障，更換新的繼電器，故障被排除。
例六、一臺數(shù)控機床，工作臺不旋轉，NC系統(tǒng)沒有顯示故障報警。根據(jù)工作臺的動作原理，工作臺旋轉第一步應將工作臺氣動浮起，利用機外編程器，跟蹤PLC梯圖的動態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)PLC這個 信號并未發(fā)出，根據(jù)這個線索繼續(xù)查看，最后發(fā)現(xiàn)反映二、三工位分度頭起始位置檢測開關I9.7、I10.6動作不同步，導致了工作臺不旋轉。進一步確認為三工位分度頭產(chǎn)生機械錯位，調整機械裝置，使其與二工位同步，這樣使故障消除。
發(fā)現(xiàn)問題是解決問題的第一步，而且是最重要的一步。特別是對數(shù)控機床的外部故障，有時診斷過程比較復雜，一旦發(fā)現(xiàn)問題所在，解決起來比較輕松。對外部故障的診斷，我們總結出兩點經(jīng)驗，首先應熟練掌握機床的工作原理和動作順序。其次要熟練運用廠方提供的PLC梯圖，利用NC系統(tǒng)的狀態(tài)顯示功能或用機外編程器監(jiān)測PLC的運行狀態(tài)，根據(jù)梯圖的鏈鎖關系，確定故障點，只要做到以上兩點，一般數(shù)控機床的外部故障，都會被及時排除。
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