加工中心的故障诊断与维修实例.pdf

加工中心的故障诊断与维修实例 陈永久 刘 临江 闫东清 吉林大学应用技术学院 吉林 长春 1 3 0 0 1 2 摘要 介绍了加工 中心实际生产使用中的常见故障现象并进行 了故障原 因分析 给出了诊断过程以及解 决 问题 的 办法 关键词 铣削 加工中心 故障 诊 断 报警 中图分类号 T G 5 0 2 7 文献标识码 A Ex a mp l e s o f f a u lt d i a g n o s i s a n d ma i n t e n a n ce o f ma ch i n i n g ce n t e r C H E N Y o n g j iu L I U L i ia n g Y A N D o n g q in g A p p l ie d T e ch n ic C o l l e g e J il in U n i v e r s it y C h a n g ch u n 1 3 0 0 1 2 C H N Ab s t r a ct I n t r o d u ce a n d a n a l y z e t h e co mmo n f a u l t s s y mp t o ms o f mil l in g ma ch in in g ce n t e r p r o p o s e t h e co r r e s p o n d i n g d ia g n o s t ic pr o ce s s a n d t h e s o l u t i o n s t o t h e pr o b l e m Ke ywo r ds ml l i ng ma ch in in g ce n t e r f a u l t d ia g n o s is a l a r m 尽管设备生产厂家在各地都建立了很多培训和维 修 中心 经过严格培训 的服务人员随时为客户提供专 业 的机床维修和保养服务 但是 当加工 中心这类 高 端机床 出现故障时 能否及时排除故 障以及维修费用 仍然是很多企业 尤其是 中小型的企业所关心的问题 所有企业希望 自己的维修人员能够在第一时间排除故 障 以提高设备 的利用率 创造更多的经济价值 笔者 结合多年工作经验 对配备美 国 D Y N A P A T A数控系统 的 C N C加工 中心在实际使用过程 中常见故障现象 进 行了分析 给出了诊断过程 并分析产生故障的原因以 及解决问题的办法 1 故障 1 1 1 故障现象 加工中心在启动几个小 时后 显示器 的图象波动 较大 无法看清加工程序 关拨至 2位置 使 P L C处于停止状态 否则 容易出现 安装错误 例如 在此次维修中就发现 S 4开关处于正 常运行位置 0 在进行 N C K系列备份 回装 时 会 出现 回装到某个文件时出现 中断的现象 导致 数据恢复操 作的失败 而 S 4开关在 2位置上再进行 N C K系列备 份回装操作就不会 出现 问题 这在 S I N U M E R I K 8 4 0 D 数控系统技术资料中是查不到的 当然这也不是绝对 的 我们在对其它采 用 S I N U ME R I K 8 4 0 D数 控系统机 床进行数据 回装 时 s 4开关 在 0位 置上 没 有 出现 问题 N C U上 的 S 4开关拨至 2位置 使 P L C处于停 止 状态 目的是避免某些状况下 特别是控制结构复杂的 数控设备 在数据 回装时 P L C进行数据调用而导致的 安装错误 4 结语 该车铣中心系统死机故障这一维修案例为我们提 1 5 2 供 了如下的经验教训 对于这种隐藏很深的故障 在维 修时 如果不注重对技术资料的研究 和对技术原理进 行认真理解和分析 只是通过表面现象去处理问题 很 容易把 自己陷入误 区 做费很多无用功 另外一个方面 说明该设备的布线工艺存 在一定 的问题 今后维护 中 需要引起足够的注意 此次维修我们从原理和实际现状方 面出发 逐条 梳理可能导致故障的各种原因 熟练掌握了数控 系统 数据 回装的方法以及机床初始化调试 的技术手段 对 这种复杂结构数控系统有 了深入的了解 参考文献 1 机床操作说 明书 z 2 机床维修说 明书 z 3 s I N u ME R I K 8 4 0 D数控系统参数说明书 z 编辑孙德茂 收稿 日期 2 0 1 4 0 8 0 2 文章编号 1 5 0 7 4 3 如果您想发表对本文的看法 请将文章编号填入读者意见调查表中的相应位置 1 2 故障分析及诊断过程 依据故障现象判断 一是显示器 自身的质量 问题 二是显示管损坏 三是显示器 的供 电电压有 问题 打开系统柜 清除灰尘 仔细观察 各导线及接头 完好 没有松动及虚接现象 各控制板上的电子元件无 烧毁现象 使用仪器检测 发现显示器及发光管完好 但是 在显示器波动时发现供电电压只有 1 5 V 按 照 技术要求 显示器正常供电电压应是 2 4 V 经过维修 电源板 更换 了损 坏 的集成 电路 P B Y S 3 0 3 5 P T 飞 利 浦 及 肖特基二极 管 MB R 3 0 4 5 P T 使 显示器 的供 电电 压恢复到 2 4 V 开机运 行 机床显示 恢复正 常 显 然 造成此次故障的原 因极有 可能是长期使用导致电 子元件老化造成的 R 删n g a n d M 咖 fe n a n c e 改装与维修 示正常 但是在工作中还是不换刀 依据经验 将机床 断电 5 min后重 新上 电 使 系统 复位 同时更改 刀具 号 机床换刀正常 2 3 分析原 因及解决方法 综合以上维修过程后 总结出此故障的排除方法 如下 1 在机床换刀发生碰撞后 首先检查并更换 y z轴控制板上损坏 的元件 保证机床各部分能够单 独工作正常 不换刀的主要原因是机床在换第二把刀 时没有回到原点 因此不能执行换刀动作 2 机床 3个轴 同时显示 超程 说明控制轴 的行 程开关回路没有电 信号无法反馈到控制部分 因此机 床显示超程报警 2 故障 2 3 故 障 3 2 1 故障现象 加工 中心在执行加工程序时 第一把刀加工正常 但在换完第二把刀后 加工时主轴与工件发生碰撞 碰 撞后机床不能移动 2 2 故障分析及诊断过程 上述现象与 驱动控 制板 电源及 行程 开关 都 可 能有关系 打开控 制柜 清 理灰尘 仔 细检 查导 线 接头及元件各部分是否有异常 检测后发 现 y z轴驱动板 上 的功率 晶体 管 G T K 4 5 7烧 坏 更换损 坏 的功率管后 z轴三个方 向可 以进行移动 手 动换 刀也能进行 但是 在执行 加工程 序命令 中换 刀 动作不能 执行 机床 回零后 第一 把刀具 可 以换 但 在加 工过 程 中还 是不能 执行换 刀 依据 经验 依 次 做下列检测 1 T M 4伺服检测发现 z轴显示 4 0 0 2 8 正常应 显示 为 0 0 0 9 0 0 0 0 m m Y为 0 0 0 9 0 0 0 0 fil m Z 为 0 0 0 9 0 0 0 0 m m之间 此显示说 明机床在第一把 刀加工后换第二把刀前机床没有回到零点 即 z坐标值 不在 0 0 0 9 0 0 0 0 m m之间 后经更改 z轴检测精度 参数 也叫机床定位精度 设定 Z 0 0 5 0 mm 机床能 正常工作 但是第二天机床重新上电后 发现机床显示 轴正负 l 轴正负及 z轴正负均超程 2 检查机床急停按钮线路及回路 工作正常 检 查所有保险管 发现 F U 4 强 电箱里 保险管烧坏 更 换后上电显示还是 轴 l 轴 z轴均超程 检查 电源 板 的 2 4 V电压 输出正常 但是在检查 z轴行程开关 时 没有 2 4 V电压输入 检查后发现 在前步更换 保 险管时 保险管有松动现象 紧固保 险管后机床上 电显 等 u l3 3 1 故 障现 象 加工中心在工作时 机床突然停止执行 自动加工 程序 显示器显示报警 报警号为 3 1一 T O O L M A G A Z I NE NO T I N P OS I T I O N 和 3 8一MAGA Z I N E N O T I N U P P O S I T I O N 意思为 刀库 向上位置不到 位或者是刀库 向上的位置没有输 出信号 3 2 故障分析及诊断过程 根据故障现象判断 出现此类现象可能和 以下两 种情况有关 1 可能控制 刀库 向上运动的气缸行程 开关有 问题 2 可能连接刀库 向上行程开关 的联线 由于长 时间使用导致线路老化 造成信号断路 首先检查控制刀库向上运动的气缸行程开关 开 关工作正常 其次用万用表检查开关到带有 J 1 B插头 的控制板之间的联线 编号为 8 9的联接线也正常 这 说 明这种故 障与行 程开关及联线没有关 系 根据经 验 也可能是带有 J 1 B插头的 C N C板的问题 用带有 J 1 A插头 的 C N C板和它对调 这两块板是一样 的 试 机 故障现象依然存在 可以排除 C N C控制板 的问题 结合以往故障现象及维修经验 我们用一根新的信号 线直接联到向上的行 程开关 另一端直接联到离 J 1 B 插头最近的编号为 8 9端子板上 试机后 3 1号和 3 8号 报警不再显示 机床恢复正常 通过此次试验确定是 由于这段信号线存在问题才引起机床的报警 更换新 的信号线 报警消失 机床工作正常 3 3 分析原因及解决方法 在刀库上有两个带有编号的接线端子板 两个端 改装与维修 R 删n g a n d n fe n a n ce 号线经常和刀库一起往复运动 造成信号线磨损及老 化 致使信号断路或虚接现象 更换新 的信号线后故 障 自动消除 经过此次故障 使我们认识 到在机床上 经常运动的部位 不论机械件还是连接线 由于长期运 动很容易出现磨损 导致故障发生 在 以后 的维修中首 先应注意这几个部位的检查 4 故 障 4 4 1 故障现象 加工 中心工作时 机床不 能执行 自动加工程序 当打到手动时 刀库也不能换刀 机床也不能运动 4 2 故障分析及诊断过程 根据该加工中心相似故障判断 极有可能是控制刀 库转动的直流电动机或控制运动的信号线出现问题造成 的 采用 分开法 单独检测控制刀库转动的直流电动 机 工作正常 使用万用表进一步检查经常和刀库一起运 动的各部位信号连线 发现带动刀库旋转的直流电动机 控制信号线断路 更换新的信号线后 机床恢复正常 4 3 分 析原 因及解 决 方法 这种故障应该是控制直流电动机转动的控制信号 线 因经常与刀库一起做往复运动 造成信号线磨损及 老化 导致信号断路或虚接现象 更换新的信号线后 故障 自动消除 5 故障 5 5 1 故 障现 象 加工中心在换刀时 换刀拉杆工作不正常 有时不 能够完成换刀动作 5 2故障分析及诊断过程 换刀拉杆运动不到位导致无法完成换刀动作 应 该是换刀气缸本身故障造成的 依据该气缸 的结构及 运动轨迹分析 主要原因可能是气缸密封垫破损 或者 是拉杆碟形弹簧垫片破损导致拉杆运动不到位 造成 无法完成换刀动作 卸下气缸 将其拆解 开 仔细检 查后发现 气缸里 的多数密封圈破损 更换新 的密 封 圈 试机后换刀正常 故障排除 5 3分析原因及解决方法 加工 中心要完成 很 多不 同表 面的加 工 必须 频 繁地更换 刀具 这些换 刀动 作都需 要换 刀气缸 的往 复运动来完 成 长时 间的使用 导致 密封部 件磨损 拉杆运动不到位 也 是设备 使用 过程 中机械部 件破 损 的主要原 因 只需修 复或更换 破损 的部 件 故 障 就会排除 6 故障 6 加工中心在加工工件时 z轴上下窜动 所加工工 件的端面有波纹 z轴窜动时有时无 7 结语 在实际使用中 由于加工 中心这种高精度设备工 作强度大 工作时间长 加之设备本身结构复杂 出现 故障的概率非常高 而且故障种类千差万别 给设备维 修带来很大的困难 为 了减少故 障的发生 提高平均 无故障时间 要求企业及设备维修人员采用多种维修 方法 以保证机床正常运行 其一 可以依靠数控设备 厂家提供 的售后维修 服务 尽早修复数控设备 其二 企业 自己要培养高水平 的维修人员 同时对故障设 备 要及时做好设备 的维修记 录 为以后 出现类似故障时 提供必要的技术资料 其三 对 于一些易于损坏且只 能更换 的关键部件 需要准 备备份件 以缩短维修 时 间 其 四 由于数控机床的正常使用与 日常维护和保养 有密切的联 系 正常的使用和 日常严格 的维修保养制 度可以避免 8 0 的意外故障 能延长平均无故 障时间 1 倍 以上 所以 做好数控系统 日常维护和保养 建立 完善的 3级保养制度及 6 S管理 并结合实 际状况 吸 收国外先进的设备管理 T P M 全员生产维修 制 订 自己的生产设备维修保养体系 可 以延长元器件 的 寿命和零件的磨损周期 使设备保持 良好 的技术状态 延缓劣化进程 及时发现和消灭故障隐患 从而保证设 备的安全运行 通过 T P M 可 以综合提高数控机 床的 综合效率及利用率 J 参考文献 1 王 平 数 控 机 床 与 编 程 实 用 教程 M 北 京 化