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数控机床的维护保养与故障排除

2009-04-29宋俊伟

中国新技术新产品 2009年7期
关键词:维护保养故障排除

宋俊伟

摘要:数控机床是高精度自动化装备, 价格昂贵, 为了保证机床长期安全平稳运行, 发挥更大效益, 需要注重数控机床的维护保养方法和易出现的故障及排除方法。

关键词:合理使用数控机床;维护保养;故障排除

引言

近年来,数控机床大量用于制造业中,成为企业生 产的关键设备,带来很大的效益; 但是数控机床的先进 性、复杂性、智能化高的特点,也使数控机床维护保养 工作要求较高,出现的故障种类增多,诊断较为困难。

1 合理地使用数控机床

1.1 数控机床的工作场地选择

避免阳光的直接照射和其它热辐射、避免太潮湿或粉尘过多的场所,尽量在空调环境中使用,保持室 温20℃左右。由于我国处于温带气候、受季风影响、温度差异大,对于精度高、价格贵的数控机床,应置于有空调的房间中使用;要避免有腐蚀气体的场所。因腐蚀气体易使电子元件变质,或造成接触不良,或造成元件短路,影响机床的正常运行;要远离振动大的 设备(如冲床、锻压设备等)。对于高精度的机床还应采用防振措施(如防振沟等);要远离强电磁干扰源,使机床工作稳定。

1.2 数控机床的电源

数控系统对电源要求较严,一般要求工作电压为220V±10%。针对我国供电工况,对于有条件的企业,可为数控机床采取专线供电或增设稳压装置,以减少供电 品质差的影响,为数控系统的正常运行提供有力保证。

1.3 数控机床配置合适的自动编程系统

手工编程对于外形不太复杂或编程量不大的零件程序,简单易行。当工件比较复杂时(如凸轮或多维空间曲面等),手工编程周期长(数天或数周)、精度差、易出错。因此,快速、准确地编制程序就成为提高数控机 床使用率的重要环节; 为此,有条件的用户最好配置必要的自动编程系统,提高编程效率。

1.4 数控机床配置必要的附件和刀具

为了充分发挥数控机床的加工能力,必须配备必要的附件和刀具。切忌花了几十万元钱买来一台数控机床,因缺少一个几十元或几百元的附件或刀具而影响整机的正常运行。由于单独签订合同购买附件的单价大大 高于随同主机一起供货的附件单价,因此,有条件的企 业尽量在购买主机时一并购置易损部件及其它附件。

1.5 加工前的准备

加工前要审查工件的数控加工工艺性,应重视生产技术准备工作(包括工件数控加工工艺分析、加工程序编制、工装与刀具配置、原材料准备及试切加工等)以缩短生产准备时间,充分提高数控机床的使用效率。

合理安排适合在数控机床加工的各种工件,安排好数 控机床加工运转所需的节拍。

1.6 为维修保养做好准备

建立一支高水平的维修队伍,保存好设备的完整

2 数控机床的常见故障

2.1 故障发生的阶段

故障是指设备或系统因自身原因而丧失规定功能 的现象。发生故障具有相同的规律,一般分为三个区域:

初期运行区,故障率较高,故障曲线呈上升趋势,此 区故障多数属于设计制造和装配缺陷造成的;正常运行区,此时故障曲线趋近水平,故障率低,此区故障一般是由操作和维护不良造成的偶发事故;衰老区,此 区故障率大,故障曲线上升快,主要原因是运行过久、机件老化和磨损过度造成的。

2.2 故障的分类

按结构分为机械和电气两类; 按故障源分为机械 故障和控制故障两类; 就其数控系统而言分为硬件故 障、软件故障、干扰故障三类。要判断是机械方面故障还是控制系统故障,其分析方法是: 先检查控制系统,看程序能否正常运行,显示和其它功能键是否正常,有 无报警现象等; 再检查电机和检测元件,是否能正常运 转,有无间歇或抖动现象,有无定位不准等问题。如果 没有上述问题,则可初步判断故障原因在机械方面,着 重检查传动环节。检查传动环节时应使电机断电,用手 动并配合打表检查机器。

3 数控系统的常见故障分析

位置环。这使数控系统发出控制指令,并与位置检测系统的反馈值相比较,进一步完成控制任务的关键环节; 它有很高的工作频度,并与外设相联接,容易发生故障。常见的故障有: 1) 位控环报警: 可能是测 量回路开路,测量系统损坏,位控单元内部损坏。2) 不发指令就运动,可能是漂移过高,正反馈,位控单元故障,测量元件损坏。3) 测量元件故障,一般表现为无反 馈值; 机床回不了基准点; 高速时漏脉冲产生报警,可能的原因是光栅或读头脏了; 光栅坏了。

伺服驱动系统。它与电源电网、机械系统等相关联,工作中一直处于频繁的启动和运行状态,也是故障多发部位。其主要故障有:系统损坏。一般由网络电压波动太大或电压冲击造成。地区电网质量不好,会给机床带来电压超限,尤其是瞬间超限,若无专门的电压 监控仪,则很难测到。在查找故障原因时,要加以注意,还有一些是由于特殊原因造成的损坏;加工时工件表 面达不到要求,走圆弧插补轴换向时出现凸台,电机低速爬行或振动,这类故障一般是由于伺服系统调整不当,各轴增益系统不相等或与电机匹配不合适引起,解决办法是进行最佳化调节;保险烧断,或电机过热,以至烧坏,这类故障一般是机械负载过大或卡死。

电源部分。电源失效或故障的直接结果是造成 系统的停机或毁坏整个系统。一般在欧美国家,这类问题较少,在设计方面的因素考虑的不多; 但在中国由于电源波动较大、质量差,还隐藏有高频脉冲类的干扰,加上人为的因素( 如突然拉闸断电等),这些原因可造成电源故障失控或损坏。再者,数控系统部分运行数据、设定数据以及加工程序等一般存贮在RAM存贮器 内,系统断电后依靠电源的后备蓄电池或锂电池保持。

因而,停机时间比较长,拔插电源或存贮器都可能造成 数据丢失,使系统不能运行。

可编程序控制器逻辑接口。数控系统的逻辑控 制(如刀库管理,液压启动等),主要由PLC实现,必须采集各控制点的状态信息(如断电器,伺服阀,指示灯等),它与外界繁多的各种信号源和执行元件相连接,变化频繁,发生故障的可能性较多,故障类型较多。

其它。由于环境条件,例如干扰,温度,湿度超 过允许范围,操作不当,参数设定不当,都可能造成停机或故障。不按操作规程拔插线路板,或无静电防护措施等,也可能造成停机故障甚至毁坏系统。

4 常见故障的排除方法

初始化复位法。一般情况下,由于瞬时故障引 起的系统报警,可用硬件复位或开关系统电源依次清除故障;若系统工作存贮区由于掉电、拔插线路板或电池欠压造成混乱,则必须对系统进行初始化清除,清除 前应注意作好数据拷贝记录; 若初始化后故障仍无排除,则需进行硬件诊断。

参数更改、程序更正法。系统参数是系统功能 的依据,参数设定有误可能造成系统的故障或某功能无效。有时由于用户程序错误亦可造成故障停机,对此可以采用系统的块搜索功能进行检查,改正所有错误,确保正常运行。

调节、最佳化调整法。调节简单易行的办法,可 通过对电位计的调节,修正系统故障。通过调节速度调节器的比例系数和积分时间,可使伺服系统达到既有 较高的动态响应特性,又不发生振荡的最佳工作状态。在现场没有示波器或记录仪的情况下,根据经验,先正 向调节使电机起振,然后向反向慢慢调节,直到消除震 荡即可。

备件替换法。采用好的备件替换诊断出的坏线路板,并做相应的初始化启动,使机床迅速投入正常运转,然后将坏板修理或返修,这是目前最常用的排故办法。

改善电源质量法。目前一般采用稳压电源,以 改善电源波动。对于高频干扰可用电容滤波法,通过这些预防性措施可减少电源板的故障。

维修信息跟踪法。一些大的制造公司根据实际 工作中属于设计缺陷造成的偶然故障,可以不断修改 和完善系统软件或硬件。这些修改以维修信息的形式不断提供给维修人员,以此做为故障排除的依据,有利 于正确彻底地排除故障。

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