数控机床电气系统的特点及维修实例

摘要:随着控制理论与自动化技术的高速发展,数控机床的使用率也在逐年增加,因其技术的复杂性、多样性和多变性等技术特点,数控机床电气系统在使用中难免出现多种问题,造成设备利用率低,故障繁多,使用寿命缩短,甚至可能影响生产,直到造成重大经济损失。因此,数控机床电气系统的维修也就变得越来越重要。本文联系工作实际,总结了数控机床电气系统的特点、故障诊断的一般方法及维修实例,希望能对大家有所帮助。

关键词:数控机床;电气系统;特点;维修实例

1 数控机床电气系统的基本特点

1.1 要具有高可靠性

数控机床是长时间连续运转的设备,本身要具有高可靠性。因此,在电气系统的设计和部件的选用上普遍应用了可靠性技术、容错技术及冗余技术。所有部件选用的是最成熟的,且符合有关国际标准并取得授权认证的新型产品。

1.2 要紧跟新技术的发展

电气系统要在保证可靠性基础上,还具有先进性,如新型组合功能电器元件的使用、新型电子电器及电力电子功率器件的使用等等。

1.3 要具有稳定性

要在电气系统中采取一系列技术措施,使其适应较宽的环境条件,如要能适应交流供电系统电压的波动,对电网系统内的噪声于扰有一定的抑制作用,同时还符合电磁兼容的国家标准要求,系统内部既不相互干扰,还能抵抗外部干扰,也不向外部辐射破坏性干扰。

1.4 要具有安全性

电气系统的连锁要有效;电器装置的绝缘要保证完好,防护要齐全,接地要牢靠,以使操作人员的安全有保证;电器部件的防护外壳要具有防尘、防水、防油污的功能;经常移动的电缆要有护套或拖链防护,防止缆线磨断或短路而造成系统故障;要有抑制内部器件异常温升的措施,特别是在夏季,要有强迫风冷或致冷器冷却;有防触电、防碰伤设施。

1.5 要具有方便的可维护性

易损部件要便于更换或替换,保护元、器件的保护动作要灵敏,但也不能误动作;故障排除后,功能要能恢复。

1.6 要具有良好的控制特性

所有被控制的电动机起动要平稳、快速响应、特性硬、无冲击、无震动、无异常噪声、无异常温升。

1.7 运行状态要有明显的信息显示

电气系统要用指示灯做操作显示,电器元件要有状态指示、故障指示,有明显的安全操作标识。

1.8 操作要人性化

电气系统要体现人性化设计,如操作部位与人体平均高度、距离相适应,体现操作方便、舒适、便于观察的特点,尤其要随时摸得到急停按钮,保证紧急情况下的快速操作;机床电器颜色不仅符合标准,还要美观、明显。

2 数控机床电气系统的故障特点

电气系统故障的维修特点是故障原因明了,诊断也比较好做,但是故障率相对比较高。电器元件有使用寿命限制,非正常使用下会大大降低寿命,如开关触头经常过电流使用而烧损、粘连,提前造成开关损坏。电气系统容易受外界影响造成故障,如环境温度过热,电柜温升过高致有些电器损坏。甚至鼠害也会造成许多电气故障。操作人员非正常操作,能造成开关手柄损坏、限位开关被撞坏的人为故障。电线、电缆磨损造成断线或短路,蛇皮线管进冷却水、油液而长期浸泡,橡胶电线膨胀、粘化,使绝缘性能下降造成短路、放炮。冷却泵、排屑器、电动刀架等的异步电动机进水,轴承损坏而造成电动机故障。数控机床电气系统的故障按性质、表象、原因等可分为以下几类:以故障发生的部位,分为硬件故障和软件故障;以故障出现时有无指示,分为有诊断指示故障和无诊断指示故障;以故障出现时有无破坏性,分为破坏性故障和非破坏性故障;以故障出现的偶然性,分为系统性故障和随机性故障。

3 数控机床电气系统故障的调查与分析

数控机床电气系统故障的调查、分析与诊断的过程,也就是故障的排除过程,一旦查明了原因,故障也就几乎等于排除了。询问调查,出现故障后要保持现场故障状态,同时仔细询问故障指示情况,故障表象及故障产生的背景情况,依此做出初步判断,以便确定现场排故所应携带的工具、仪表、图纸资料、备件等,减少往返时间。现场检查,到达现场后,首先要验证操作者提供的各种情况,从而核实,提高判断的准确度。故障分析,根据已知的故障状况分析故障类型,从而确定排故原则。确定原因,对多种可能的原因进行排查,从中找出本次故障的真正原则。排故准备,有的故障的排除方法可能很简单,有些故障则往往较复杂,需要做一系列的准备工作。

4 数控机床电气系统维修实例

4.1 热继电器失效导致电动刀架不换刀故障的排除

机床名称:CK6140I数控车床

故障现象与诊断:工作中出现电动刀架不换刀现象,数控系统CRT提示“换刀时间过长”。经检查时间参数没有更改,诊断控制状态位也正确,再检查电柜内主电路电器,发现热继电器不通,拆下热继电器打开察看,发现电阻丝已烧坏。继续查找烧坏原因,发现电动机的相线间电阻很小,再查到电机接线盒内发现引线端子上积满了铸铁末,这就是故障的根源,而造成故障根源的原因是操作工清扫机床时经常用气枪吹铁屑。

故障排除:更换同型号新的热继电器,清理电动机接线盒,重新接线,并用塑料带将接线盒包严,机床电动刀架恢复正常工作,同时提请管理人员要杜绝操作工用气枪清扫机床,否则铁屑进入电气柜危害性更大。

4.2 行程开关失效导致不能回参考点故障的排除

机床名称:XK8140数控铣床,FAGOR——8025M系统

故障现象与诊断:x轴不能回参考点。通过系统工作方式9进入I/0诊断页面,按动x轴行程开关发现无反应,初步判定是x轴行程开关损坏,拆开开关发现里面全是切削液,因而造成开关损坏。那么切削液是从哪里来的呢?经检查原来工作台下的接水塑料管随x轴的运动而摇动造成一小裂口,水从裂口渗出并沿工作台浸入开关。

故障排除:更换同型号新的行程开关,开机试验机床回参考点正常。为防止切削液的浸入,更换已裂的塑料管,并用管卡固定不再使其摇动。

4.3 接近开关失效导致主轴齿轮不能变档故障的排除

机床名称:卧式加工中心

故障现象与诊断:系统CRT报警为“主轴齿轮变档故障”。该机床主轴为三档齿轮变速,在变速液压缸后装有三个感应开关,分别对应三个变挡位置。当在CRT上观察这三个开关的PLC输入地址状态时,发现对应1挡的开关状态始终为0,可以肯定故障出在此开关的电路上。分析PLC程序,也证实报警号是由此开关的状态错误而送出的。当打开电柜观察PLC的状态指示LED时,却发现此开关的输入点的LED是亮的;回过头来检查变速油缸的开关实体,开关体上的LED也是亮的,与CRT显示的不符。故障出在哪里呢?

如果没有细致的观察力,就可能武断的认为系统PLC的32位输入模块损坏了。但仔细的观察一下PLC输入模块的状态LED,发现对应此开关的LED的亮度与本模块上其他输入点正常发光的LED相比亮度略低。用万用表测量该输入点与地之间的电压,只有lOV左右,远低于正常的24V。再观察感应开关上的LED,其亮度也较暗。断开开关的输出线,空载测量其与地间的电压,仍为lOV左右,由此证明是开关损坏,造成输出电压值大大低于额定值,使PLC无法识别其为高电平,产生变挡报警。而PLC和开关上的LED仍能发光,只是亮度较低。

故障排除:更换同型号新的开关后,机床恢复正常。

5 结束语

数控机床电气系统的故障的表面现象是某个元件的损坏,而引起故障的原因有时是其他方面造成的,只有充分了解其基本结构、工作特点及与其它部件的联系,在实际使用与维修中不断总结探索,才能快速准确地解决故障。

参考文献

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