多類型數控加工設備故障診斷與維修研究
2020-11-24 來源：豫西集團河南江河機械有限責任公司 作者：盧祥勝 趙慶輝 陳全明
摘要：主要對立式鉆攻中心、數控車床和數控銑床等數控加工機床設備的故障診斷及修理方法進行介紹。這些故障都是在日常生產中經常遇見的，有機械方面也有電氣方面。有針對性地對各故障診斷與維修方法進行了深入淺出地闡述，以便數控維修的同行有所借鑒。
1、概述
數控加工設備主要包括立式鉆攻中心、數控車床、數控銑床及數控沖剪機等。這類設備的運行原理是根據按照生產工藝編制的零件加工程序和操作指令，由數控裝置（CNC）進行相應的數字邏輯運算與處理后，輸出一對一的加工控制指令，控制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、系統運行可靠和輸出指令精確等特點，但發生故障后其診斷與修理較難操作。本文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似故障提供思路。
2、 立式鉆攻中心故障診斷與修理
立式鉆攻中心主要對工件進行鉆孔、攻螺紋及簡單的平銑等工作，一般由主軸、可在X、Y向移動的工作臺（有的地方叫十字滑臺）、刀庫及A軸等組成工作單元，其中刀庫故障現象很常見，下面對刀庫故障的診斷與修理方法進行敘述。
（1）故障現象。一臺立式鉆攻中心，型號為TC500，加工過程中無法執行換刀指令，在自動模式下，程序執行換刀時刀庫無動作，系統無報警，手動模式下也不執行換刀動作。
（2）故障診斷與分析。根據立式加工中心運行原理診斷，經分析后認為造成此故障現象的原因主要有：①刀位檢測信號丟失。②換刀信號不對。③Z向坐標參考點丟失。④主軸（Z向）的行程在換刀點位置時系統未檢測到。⑤主軸下端面與工作臺距離不對。⑥刀庫電動機未動作。
（3）故障排除與修理。針對①將系統梯形圖（見圖1、圖2 ）打開，用金屬片感應刀位檢測開關，發現檢測開關信號與梯形圖里程序觸點X9.6動作一致，因此排除故障①；針對②在手動（MDI
）方式下編寫換刀指令后，檢測換刀繼電器動作正常，換刀用變頻器有頻率輸出，因此排除故障②；針對③重新設定Z向坐標參考點，即使用手輪將Z軸移動至機械坐標值為Z＝130時，將參數1815中的
APC（Z）對應的數值改為“0”后機床斷電再啟動，將APC（Z）對應的數值改為“1”， 機床斷電再啟動后，刀庫依然不執行換刀指令，因此排除故障③；針對④打開系統梯形圖查看換刀點位置信號正常，因此排除故障④；針對⑤重新調整主軸下端面與工作臺距離即使用手輪將主軸向上移動，用尺子測量主軸下端面與工作臺之間的直線距離達到540mm時，將系統K參數15的“0”位修改為1，機床
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，因此排除故障⑤；針對⑥將刀庫電動機拆下來仔細檢查，發現電動機電源線因老化全部在進行端子處斷掉，將斷掉的電源線重新連接好，試運行刀庫能夠正常換刀。
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電源線被轉動的刀盤卡住拽斷造成，因此將電源線接好后，將電源線固定牢靠，避免此類現象再次發生。
3、數控車床故障診斷與修理
數控車床一般由X、Z向移動工作臺、主軸等工作單元組成，主要完成對工件的車削、鏜孔等工作，其故障有很多種類，其中有主軸電氣控制方面、有電動刀架等方面，下面對一起典型的電氣系統故障診斷與修理進行闡述。
（1）故障現象。一臺斜導軌數控車床，型號為HTC2050i，加工過程中突發故障，數控系統報警信息為：NO.2121液壓電機電源控制開關跳閘；NO.2123液壓電機未啟動；NO.2130卡盤壓力低。經查電氣控制柜內一單相直流24V控制用斷路器跳閘，若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示燈忽明忽暗。
（2）故障診斷與分析。根據系統報警信息，按照設備運行原理分析后，認為造成此故障現象的原因主要有：①液壓站電動機發生故障。②檢測液壓卡盤壓力的壓力繼電器發生故障。③繼電器板的直流24V電源有短路故障。
（3）故障排除與修理。針對①檢查液壓站電動機，液壓系統電路如圖3所示。
圖3
圖4
用兆歐表對液壓站電動機進行檢測，結果正常，將電動機直接連接到控制用電源開關下端，合閘后液壓電動機能夠正常啟動，因此排除故障①；針對②檢查液壓卡盤壓力繼電器SP3，卡盤控制電路如圖4所示，經測量壓力繼電器信號正常，將壓力繼電器電源線從繼電器上方拔掉，開機后上述報警信息仍存在，因此排除故障②；針對③先檢查跳閘斷路器兩端線路，測量其控制電壓，經檢測上端線路正常，下端＋24Ｖ電源對地短路，經查下端與繼電器板連接，用萬用表檢測繼電器板上面各線路＋24Ｖ電源狀況，發現各線路均對地短路，因各限位與測量信號均為＋24Ｖ電源，且斷路器上有液壓監控觸點，先檢測液壓監控觸點是否正常。將各端子與＋24Ｖ電源連接的另一端從繼電器板上拆下來，逐一用萬用表進行檢測發現XT3端子對地短路，引起各＋24Ｖ電源對地短路（因各＋24Ｖ電源在繼電器板上是全部連接在一起的，只要連接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，將信號線拽斷，斷開的信號線＋24Ｖ電源通過床身對地短路從而發生上述故障。將損壞的信號線恢復后，故障解除，機床試運行正常。將該信號線固定牢靠，避免此類現象再次發生。
4、數控銑床故障診斷與修理
數控銑床一般由 X 、 Y 向移動的工作臺、主軸等工作單元組成，主要完成對工件的銑孔、溝、槽等工作，其故障有很多種類，其中有電氣控制方面的、也有機械方面的，下面對一起典型的電氣故障回不了工作零點的診斷與修理進行闡述。
（1）故障現象。一臺數控銑床，型號為CK7136，采用山東凱恩帝（KND）數控系統進行控制，在開機使用回零點過程中，X向、Y向、Z向均回不了零點，系統報警：＋X、＋Y、＋Z均超程。
（2）故障診斷與分析。根據系統報警信息，按照設備運行原理分析后認為造成此故障現象的原因主要有：①各向限位開關發生故障。②各向限位線路發生故障。③系統參數發生變動。
（3）故障排除與修理。針對①對各方向限位開關進行通斷閉合檢測，發現X、Y向限位開關正常，Z向限位開關減速檢測擋無信號，檢查知Z向限位開關減速擋不能有效閉合與松開，更換Z向限位開關后，點數控裝置上面的“診斷”鍵進入診斷界面，手動移動各方向，檢查X、Y、Z向分別對應的參數X000、X001、X002，檢查各對應的從左往右數前四位二進制數是否有變化，發現只有Z向能夠有效響應，X、Y向限位開關正常，但還是不能回零點，因此排除故障①；針對②檢查X、Y向限位開關至數控系統的線路，發現線路因長時間使用，經含油切削液的浸濕發生老化，造成 X、Y向線路絕緣皮脫落，再加上X、Y向線路在一起固定并隨工作臺運動，導致線路與設備本體短路，將X、Y向線路進行處理后，通過數控系統進行診斷，發現X、Y 、 Z 向線路均正常，但仍然回不了零點，因此排除故障②；針對③點數控裝置（CNC）上面的“參數”鍵，進入參數界面，查找參數“0015”，下方提示為：POD GB4S FXC0 FXCS…ZRSZ Z R S Y Z R S X檢查其參數是否為“01000111”，該參數為X、Y、Z方向的零點設定值，發現為“01000001”顯然不正確，需調整。
調整方法為 ： 點數控裝置上面“設置”鍵，進入參數設置面，將光標下移至“參數開關”處，點數控裝置鍵盤上“向右”箭頭，將“參數開關”打開，然后點“參數”鍵，進入參數設定界面，光標移至參數0015處，登錄方式修改為“錄入”狀態后，在下方的數字設定框內輸入“01000111”，點數控裝置面板上面的“輸入”鍵，然后將參數開關關上，復位報警信息后，關閉設備電源，重新啟動機床執行各方向回零，機床運行正常，故障解除。
此故障類型為典型的限位開關硬件故障與系統零點參數丟失雙方面發生的故障，該故障的出現是因為限位線路絕緣皮老化，在回零過程中造成短路，導致系統回零參數丟失，發生上述故障。此類故障發生后，應該先排除硬件故障，再排除系統參數方面的軟件故障。
5、結語
綜上所述 ， 數控加工設備是集數字化、智能化和專業化為一體的設備，其故障診斷與維修工作較復雜，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與運行機能，在處理故障問題時善于按照數控加工設備運行原理進行故障分析與判斷，然后才能進一步地進行針對性地故障排除，只有這樣才能夠行之有效地解決故障問題，且達到舉一反三的效果。
投稿箱：
如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
