① 加工中心主轴维修及常见故障分析
1.加工中心主轴的常见故障分析
加工中心的主轴通常使用伺服调速电动机调速,其结构相对简单,但是加工中心有刀具自动夹、和切屑自动清除装置以及主轴准停装置,常见的主轴故障也多发生在这些部位,下面对其进行具体的分析。
1.1主轴发热、旋转精度下降问题
故障发生的现象:加工出来的工件孔精度偏低,圆柱度很差,主轴发热很快,加工噪声很大。
故障原因分析:经过对机床主轴长期观察可以确定,机床主轴的定心锥孔在多次换刀过程中受到损伤,主要损伤原因是使用过程中换刀的拔、插到失误,损伤了主轴定心孔的锥面,仔细分析后发现主轴部件的故障原因有四点:
(1)主轴轴承的润滑脂不合要求,混有粉尘杂质和水分,这些杂质主要来源于该加工中心用的没有经过精馏和干燥的压缩空气,在气动清屑时,粉尘和水气进入到主轴轴承的润滑脂内,导致主轴轴承润滑不好,产生大量热河噪声;
(2)主轴内用于定位刀具的锥形孔定位面上有损伤,导致主轴的锥面和刀柄的锥面不能完美配合,加工的孔出现微量偏心;
(3)主轴的前轴承预紧力下降,导致轴承的游隙变大;
(4)主轴内部的自动夹紧装置的弹簧疲劳失效,刀具不能完整拉紧,偏离了原本位置。
针对以上原因,故障处理措施:
(1)更换主轴的前端轴承,使用合格的润滑脂,并调整轴承游隙;
(2)将主轴内锥形孔定位面研磨合格,用涂色法检测保证与刀柄的接触面不低于90%;
(3)更换夹紧装置的弹簧,调整轴承的预紧力。
除此之外,在操作过程中要经常检查主轴的轴孔、刀柄的清洁和配合状况,要增加空气精滤和干燥装置,要合理安排加工工艺,不可使机器超负荷工作。
1.2加工中心的主轴部件的拉杆钢球损坏问题
故障发生的现象:主轴内刀具自动夹紧机构的拉杆钢球经常损坏,刀具的刀柄尾部锥面也经常损坏。
故障原因分析:经研究发现,主轴松刀动作与机械手拔刀动作不协调,具体原因是限位开关安装在增压气缸的尾部,在气缸的活塞动作到位时,增压缸的活塞不能及时到位,导致在夹紧结构的机械手还未完全松开时就进行了暴力拔刀,严重损坏了拉杆钢球和拉紧螺钉。
故障处理措施:对油缸和气缸进行清洗,更换密封环,调整压强,使两者动作协调一致,同时定期对气液增压缸进行检查,及时消除安全隐患。
1.3主轴部件的定位键损坏问题
故障发生的现象:换刀声音较大,主轴前端拨动刀柄旋转的定位键发生局部变形。
故障原因分析:经过研究发现,换刀过程中的巨大声响发生在机械手插刀阶段,原因是主轴准停位置有误差问题以及主轴换刀的参考点发生漂移问题。加工中心通常采用霍尔元件进行定向检测,霍尔元件的固定螺钉在长时间使用后出现了松动,导致机械手插刀时刀柄的键槽没有对准主轴上的定位键,故而会撞坏定位键;而主轴换刀的参考点发生漂移可能是CNC系统的电路板发生接触不良、电气参数变化、接近开关固定松动等,参考点漂移导致刀柄插入到主轴锥孔时,锥面直接撞击定心锥孔,产生异响。
故障处理措施:调整霍尔元件的安装位置,并加防松胶紧固,同时调整换刀参考点,更换主轴前端的定位键。除此之外,在加工中心使用过程中要定期检查主轴准停位置和主轴换刀参考点的位置变化,发生异常现象要及时检查。
除此之外,加工中心还会发生一些其他的故障,在进行维修时,要本着先外围后内部、先软件后硬件、先机械后电气的原则,根据加工中心的相关资料和加工工艺,对故障进行仔细的检查,逐步缩小故障范围,最后确定故障原因,在可行的范围内提出处理措施并记录下来供以后维修使用。
2.结论
加工中心主轴是加工中心的核心部件,在使用过程中要对它细致的维护和保养,对于一些常见的机械故障要通过日常的检查及时发现并处理,减少加工中心的故障停机次数和维修时间,保证加工中心日常运转,延长加工中心的使用寿命,为企业的生产节省成本。
② 立式加工中心常用部件日常如何维护
立式加工中心作为高度自动化的加工设备,在长时间使用或者误操作时,会出现这样或者那样的故障,所以我们要做好日常维护保养工作。
1、立式加工中心伺服电动机和主轴电动机部分
伺服电机和控制系统是机床的动力来源和精度控制的关键部位,重点检查噪音和温升。如果噪音或温升过大,应查明是轴承等机械问题还是与其相配的放大器的参数设置问题,并采取相应措施加以解决。伺服轴在运动中如出现异常声音,有可能是由于丝杠、联轴节、与伺服电动机不同心造成的机械噪音,可将立式加工中心电动机与联轴节脱开,单独运行电动机,如果电动机仍有噪音,那么适当调整速度环增益与位置环增益,使电动机无声,如果无噪音,判断是丝杠与联轴节同心度问题,重新校正同心度,再与电动机连接,问题一般可以消除。
2、立式加工中心测量反馈元件
测量反馈件包括编码器,光栅尺等,要经常检查检测各元件连接是否松动,是否被油液或灰尘污染,灰尘和细小的铁屑末有可能损毁这类元件。
3、立式加工中心电气控制部分
经常检查连接机床的外接三相电源电压是否正常;检查电器元件连接是否良好;借助CRT显示诊断画面检查各类开关是否有效;检查各继电器、接触器工作是否正常,触点是否良好;热继电器、电弧抑制器等保护元件是否有效;检查立式加工中心电气柜内部元器件是否温度过高。对于接触器触点接触不良,可将接触器拆开,用小锉刀把触点表面的高温氧化物挫掉,然后用脱脂棉和酒精将杂物擦出,重新组装,再用万用表对触点进行导通测试。
4、立式加工中心数控系统控制部分
控制系统包括数控单元,电源模块,I/O接口,伺服放大器,主轴放大器,操作面板,显示器等。维护中主要是检查各有关电压值是否在规定范围内;电气元件连接是否有松动;各功能模块的风扇运转是否正常,清除风扇及滤尘网上的灰尘等。
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为模具加工选择加工中心
摘要!本文针对模具数控加工的特点"提出了选用加工中心时应考虑的若干方面"以保证加工质量和提高生产
效率!
关键词!模具$加工中心$选型
!前言
模具是目前应用数控加工最为广泛的行业之一!随
着市场对模具产品质量要求的不断提高"将有更多的企
业选用加工中心!加工中心的性能将直接影响模具的加
工工艺#加工质量和生产效率!加工中心综合应用了机
械技术#电子技术#计算机技术#电气技术#液压技
术#光学技术"具有先进性#复杂性#发展的迅速性以
及品种型号和档次的多样性"而且价格相对比较昂贵"
因此加工中心的选用是一项重要而复杂的工作"要慎重
进行!文献/01/21/31/41提出了加工中心选用的一般原则
和方法"本文主要探讨现代模具制造行业加工中心的具
体选型要求!
"加工中心的选用原则与程序
加工中心的初期投资及维修等费用较昂贵"要求管
理及操作人员的素质较高!用户要根据自身的经济实力
和技术实力"以满足需要为前提进行选用!
565确定典型加工工件的形状尺寸
根据企业在模具市场的定位"确定模具生产的种
类#结构和形状尺寸范围"然后采用成组技术把典型模
板进行归类"再来选择合适的加工中心!
562机床市场调研与订货
加工中心的种类繁多"价格较昂贵!加工中心的选
用不仅是以数控机床技术#加工工艺技术为基础的综合
应用技术"而且是一种受自身经济实力和技术实力约束
的综合管理技术!在加工中心初选技术方案出台后"要
货比三家"与机床生产厂家深入沟通"要询问并调研机
床厂家提供的典型用户"兼顾眼前需要与长远规划"结
合用户!78编程能力#数控机床操作和管理维修水平"
最终敲定性能价格比最好的加工中心型号与生产厂家!
订货合同中要明确加工中心的验收标准#程序和验收期
限"编程操作维修培训要求"机床专用检具#刀具#特
殊附件和关键配件的供应"是否要作综合性试件的切削
精度检查"付款方式及质量保证金等!
#加工中心的选型
265加工中心类型与规格的确定
现代模具制造"都采用专业化协作的生产方式"模
架#顶针等零件外购"模具数控加工的零件"通常有定
模型腔#动模型芯#电极#镶块#滑块等!一般选立式
加工中心加工定模型腔#铜电极#镶块#滑块等零件"
动模型芯既可选用立式加工中心加工也可考虑选择卧式
加工中心加工!卧式加工中心的工艺性比较广泛"但卧
式加工中心比立式加工中心的价格要贵"所需加工费也
高"用户要根据自身经济实力选配!加工模具型面若有
空间曲面"要考虑选择多轴联动的加工中心9:1!如果是
用于大型模具加工"往往要选择龙门加工中心!
在确定加工中心规格时"应根据模具模板大小考虑
工作台尺寸及各坐标行程!首先按模板尺寸"初定加工
中心工作台尺寸"再考虑模具的装夹方式以便留出安装
夹具所需的空间"然后再核算加工中心!轴#"轴行程"
以满足模具的实际加工范围!对大型模具还要考虑工作
台的最大承载重量!立式加工中心要考虑主轴端面到工
作台面的距离!卧式加工中心要考虑主轴端面到工作
台中心的距离!
鉴于模具材料硬度较高"模具粗加工工作量大"
在考虑主轴功率及扭矩时"在同等规格尺寸时一定要
选用主轴功率#扭矩都较大的机床"以提高切削效率!
有实力的企业可考虑选用主轴转速/000#12(+以上
的高速加工中心3/4356"以提升加工中心对模具材料硬度
的适应性"扩大加工中心的加工工艺范围"进一步提
高加工效率和加工质量!
模具电极常用材料为纯铜或石墨"如要加工石墨
电极786"优选防尘性能好的高速加工中心!
9:9加工中心精度的选择
模具按制品材料可粗分为五金模和塑料模!一般
地说"五金模具的零件加工精度高于塑料模具的零件
加工精度!
根据模具定模型腔和动模型芯关键部位的配合精
度考虑加工中心的精度等级!国产加工中心分为普通
型和精密型"其精度参见下表!
由于数控技术的飞速发展"普通型加工中心已可
加工/;5级精度零件"精密级加工中心可加工<;/级精
度零件3=6!
在考察加工中心的精度指标时"要注意它采用的
精度标准3>06!国际上常用的精度标准有*?@$国际标
准%#A*?$日本标准%#B?CD$美国标准%#EF*$德国
标准%#G?$英国标准%等!除A*?标准采用测量一次的
极差法计算加工中心精度"其他标准均采用多点多次
测定的数理统计法计算加工中心精度!就同一台机床
而言"用不同的精度检测标准"其检测的数值"数理
统计法约为极差法的9;H倍!
9:H加工中心的刚性与精度保持性
由于模具材料均较硬"而加工中心技术参数说明
中标出的精度"是加工中心在无负载下的技术参数!
在实际加工状态下的精度还与加工中心的刚性等因素
有关!所以应对模具工业用加工中心的刚性予以特别
关注!刚性是加工中心质量的一个重要特征"但目前
尚无对加工中心刚性评价的客观标准"必要时选择相
对模板尺寸大一档规格的加工中心!
在选择加工中心时"还要考虑机床的精度保持性!
要分析机床的布局#机床刚性#导轨跨距及结构形式&
要优选铸铁材料导轨#优选混凝土材料床身&主轴要
带有循环冷却装置等等!刚性和精度保持性好的加工中
心"在机床’磨合(后"会越用越好!笔者就见过不少
模具加工企业"有的因加工中心选型不当"加工过程中
机床振动和噪声较大"使用一两年后机床精度已丧失&
有的加工中心用了十几年"机床精度仍然保持!
9:I数控系统的选择7>>4
所选数控系统的档次要与加工中心的档次相匹配!
由于模具型面单工序加工的程序容量可达>JG以上"加
工时间可达几十小时以上"一般要求数控系统的平均无
故障时间$CKGL%大于>0000M"运算速度快"存储容
量大于>CG"系统快进速度大于9I212(+"插补单位
小"插补功能较丰富"网络通信能力强"故障自诊断功
能强"具有在线诊断功能"带交流驱动单元!如模具型
面复杂"数控系统最好具备进给速度前瞻控制和
NOPG?曲面插补功能!
现代数控系统具有许多功能"有的属于基本功能"
有的属于选择功能!选择时一定要根据加工中心的具体
用途而定!应对数控系统的性能和价格等作一个综合分
析"既不要求全"也不要遗漏!
模具数控加工基本上都是使用QBC软件自动编程"
数控系统的选择还要考虑与流行QBC软件的数据交换"
最好是QBC软件能直接支持该数控系统的后置处理!
在多轴联动数控系统的选择上"必须同时考虑多轴加工
QBC软件的匹配3>963>H6!
9:<加工中心台数估算
对每个典型加工零件"按照工艺分析可以初步确定
工艺路线"确定凸模#凹模#电极等的加工工序内容!
用QBC模拟加工得到每道工序的切削时间!"再考虑相
应辅助时间$一般为>0R;90R!%与每次换刀时间$约
为>0;90.%"就可算出每道工序的加工工时!按一年H00
个工作日"两班制"一天有效工作时间>I;><M计算"
可初估加工中心的年生产能力!根据生产要求或工序平
衡要求"决定加工中心的台数!
选购加工中心要注意上下工序间的节拍协调一致"
还要注意外部设备的配置"与编程#操作#维修等环节
的匹配!在模具加工行业"因等待加工程序而导致加工
中心停机的现象时有发生!
9:/自动换刀装置及刀柄的选择
自动换刀装置$BKQ%是加工中心的基本特征!模
具数控加工所需刀具不多"对换刀时间也没有过高要
求"尽量选用结构简单#可靠性高#维修容易的自动换
刀装置"加工中心刀库容量一般选I;>/把!
加工中心所用的刀具是由通用刀具和与主轴前端锥
孔配套的刀柄等组成!刀柄及拉钉的标准有日本的GK
标准#欧洲的*?@及F*N标准#美国的QBK1BN?*标准#中国的/01标准!各标准依据柄部直径又有各种大小的
尺寸"最常用的是23号及43号刀柄!但这类刀柄不适
用于高速加工"高速加工中心上要选用567系列短锥刀
柄!
可根据加工中心主轴前端锥孔直径选定刀柄号"
根据模具加工工艺方案选定刀柄的数量和适量的刀具!
要注意查看加工中心所用的拉钉标准和机械手夹持部
位标准!此外"还需选配刀具预调仪!
89:其他选择
自动交换工作台的选择#由于模具的制造是单件
生产"一般毋须考虑选用多工作台!
冷却装置$排屑装置$安全防护装置#由于模具
加工余量大"加工时间长"要选用带有全防护罩的大
流量的冷却装置"快速可靠的排屑装置"安全防护装
置保护功能全面$可靠!
加工中心附件的选择#选用加工中心"除了认真
考虑其基本功能及基本件外"还要选用一些选择功能
及附件"如刀具状态监测仪等!要选择与生产要求相
应的高可靠性的附件!
加工中心的选用"还要考虑品牌$可靠性%;<=>
大于?33小时&"关键配套件质量$维修服务网点$环
保与安全认证等因素!
!结束语
根据模具加工的具体要求"选择适用的加工中心"
将提高用户的投资效益"提升模具加工能力和加工质
量!
参考文献
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装备市场"8332%F&
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@GE盛伯浩等C数控机床的现状与发展@DE C制造技术与机床"
⑦ 立式加工中心一级维护及保养内容
一级维护及保养内容
机械部份
1、 检查润滑系统,压力表状版态,清洗润滑系统过滤网,更换润滑油,权疏通油路,
2、 检查气路系统,清洁空气过滤网,消除压力气体的泄漏。
3、 检查液路系统,清洁过滤器、清洗油箱,更换或过滤油液。可能的情况下,更换密封件。
4、 紧固各传动部件,更换不良标准件。
5、 油脂润滑部位,按要求,加注润滑脂
6、 清洁、清洗各传动面,
7、 检查刀库、机械手状态,分析机械手磨损状态,向客户提出更换建议。
8、 修复修正外部元件的损坏件。
9、 检查防护罩状态。
电气部份
10、清洁控制柜内电气元件,检查、紧固接线端子的紧固状态。
11、清洗、清洁数控系统控制模块、电路板,清洁风扇,空气过滤网,清洁散热装置,
12、清洁伺服电机风扇叶片。
13、清洁操作面板内部元件,电路板、风扇。检查插接件的紧固状态。
⑧ 加工中心技师论文
my
⑨ 求数控机床的维修与保养6000字论文
一、数控设备的维护保养知识
数控设备是一种自动化程度较高,结构较复杂的先进加工设备,是企业的重点、关键设备。要发挥数控设备的高效益,就必须正确的操作和精心的维护,才能保证设备的利用率。正确的操作使用能够防止机床非正常磨损,避免突发故障;做好日常维护保养,可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,从而保证安全运行。
1、数控设备使用中应注意的问题
1.1数控设备的使用环境
为提高数控设备的使用寿命,一般要求要避免阳光的直接照射和其他热辐射,要避免太潮湿、粉尘过多或有腐蚀气体的场所。腐蚀气体易使电子元件受到腐蚀变质,造成接触不良或元件间短路,影响设备的正常运行。精密数控设备要远离振动大的设备,如冲床、锻压设备等。
1.2电源要求
为了避免电源波动幅度大(大于±10%)和可能的瞬间干扰信号等影响,数控设备一般采用专线供电(如从低压配电室分一路单独供数控机床使用)或增设稳压装置等,都可减少供电质量的影响和电气干扰。
1.3操作规程
操作规程是保证数控机床安全运行的重要措施之一,操作者一定要按操作规程操作。机床发生故障时,操作者要注意保留现场,并向维修人员如实说明出现故障前后的情况,以利于分析、诊断出故障的原因,及时排除。
另外,数控机床不宜长期封存不用,购买数控机床以后要充分利用,尤其是投入使用的第一年,使其容易出故障的薄弱环节尽早暴露,得以在保修期内得以排除。在没有加工任务时,数控机床也要定期通电,最好是每周通电1-2次,每次空运行1小时左右,以利用机床本身的发热量来降低机内的湿度,使电子元件不致受潮,同时也能及时发现有无电池报警发生,以防止系统软件、参数的丢失。
2、数控机床的维护保养
数控机床种类多,各类数控机床因其功能,结构及系统的不同,各具不同的特性。其维护保养的内容和规则也各有其特色,具体应根据其机床种类、型号及实际使用情况,并参照机床使用说明书要求,制订和建立必要的定期、定级保养制度。下面是一些常见、通用的日常维护保养要点。
2.1数控系统的维护
1)严格遵守操作规程和日常维护制度
2)应尽量少开数控柜和强电柜的门
在机加工车间的空气中一般都会有油雾、灰尘甚至金属粉末,一旦它们落在数控系统内的电路板或电子器件上,容易引起元器件间绝缘电阻下降,甚至导致元器件及电路板损坏。有的用户在夏天为了使数控系统能超负荷长期工作,采取打开数控柜的门来散热,这是一种极不可取的方法,其最终将导致数控系统的加速损坏。
3)定时清扫数控柜的散热通风系统
应该检查数控柜上的各个冷却风扇工作是否正常。每半年或每季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象,若过滤网上灰尘积聚过多,不及时清理,会引起数控柜内温度过高。
4)数控系统的输入/输出装置的定期维护
80年代以前生产的数控机床,大多带有光电式纸带阅读机,如果读带部分被污染,将导致读入信息出错。为此,必须按规定对光电阅读机进行维护。
5)直流电动机电刷的定期检查和更换
直流电动机电刷的过渡磨损,会影响电动机的性能,甚至造成电动机损坏。为此,应对电动机电刷进行定期检查和更换。数控车床、数控铣床、加工中心等,应每年检查一次。
6)定期更换存储用电池
一般数控系统内对CMOSRAM存储器件设有可充电电池维护电路,以保证系统不通电期间能保持其存储器的内容。在一般情况下,即使尚未失效,也应每年更换一次,以确保系统正常工作。电池的更换应在数控系统供电状态下进行,以防更换时RAM内信息丢失。
7)备用电路板的维护
备用的印制电路板长期不用时,应定期装到数控系统中通电运行一段时间,以防损坏。
2.2机械部件的维护
1)主传动链的维护
定期调整主轴驱动带的松紧程度,防止因带打滑造成的丢转现象;检查主轴润滑的恒温油箱、调节温度范围,及时补充油量,并清洗过滤器;主轴中刀具夹紧装置长时间使用后,会产生间隙,影响刀具的夹紧,需及时调整液压缸活塞的位移量。
2)滚珠丝杠螺纹副的维护
定期检查、调整丝杠螺纹副的轴向间隙,保证反向传动精度和轴向刚度;定期检查丝杠与床身的连接是否有松动;丝杠防护装置有损坏要及时更换,以防灰尘或切屑进入。
3)刀库及换刀机械手的维护
严禁把超重、超长的刀具装入刀库,以避免机械手换刀时掉刀或刀具与工件、夹具发生碰撞;经常检查刀库的回零位置是否正确,检查机床主轴回换刀点位置是否到位,并及时调整;开机时,应使刀库和机械手空运行,检查各部分工作是否正常,特别是各行程开关和电磁阀能否正常动作;检查刀具在机械手上锁紧是否可靠,发现不正常应及时处理。
2.3液压、气压系统维护
定期对各润滑、液压、气压系统的过滤器或分滤网进行清洗或更换;定期对液压系统进行油质化验检查和更换液压油;定期对气压系统分*滤气器放水;
2.4机床精度的维护
定期进行机床水平和机械精度检查并校正。机械精度的校正方法有软硬两种。其软方法主要是通过系统参数补偿,如丝杠反向间隙补偿、各坐标定位精度定点补偿、机床回参考点位置校正等;硬方法一般要在机床大修时进行,如进行导轨修刮、滚珠丝杠螺母副预紧调整反向间隙等。
二、维修工作的基本条件
数控机床的身价从几十万元到上千万元,一般都是企业中关键产品关键工序的关键设备,一旦故障停机,其影响和损失往往很大。但是,人们对这样的设备往往更多地是看重其效能,而不仅对合理地使用不够重视,更对其保养及维修工作关注太少,日常不注意对保养与维修工作条件的创造和投入,故障出现临时抱佛脚的现象很是普遍。因此,为了充分发挥数控机床的效益,我们一定要重视维修工作,创造出良好的维修条件。由于数控机床日常出现的多为电气故障,所以电气维修更为重要。
1.人员条件
数控机床电气维修工作的快速性、优质性关键取决于电气维修人员的素质条件。
(1)首先是有高度的责任心和良好的职业道德。
(2)知识面要广。要学习并基本掌握有关数控机床电气控制的各学科知识,如计算机技术、模拟与数字电路技术、自动控制与拖动理论、控制技术、加工工艺以及机械传动技术,当然还包括上节所讲的基本数控知识。
(3)应经过良好的技术培训。数控技术基础理论的学习,尤其是针对具体数控机床的技术培训,首先是参加相关的培训班和机床安装现场的实际培训,然后向有经验的维修人员学习,而更重要且更长时间的是自学。
(4)勇于实践。要积极投入数控机床的维修与操作的工作中去,在不断的实践中提高分析能力和动手能力。
(5)掌握科学的方法。要做好维修工作光有热情是不够的,还必须在长期的学习和实践中总结提高,从中提炼出分析问题、解决问题的科学的方法。
(6)学习并掌握各种电气维修中常用的仪器、仪表和工具。
(7)掌握一门外语,特别是英语。起码应做到能看懂技术资料。
2.物质条件
(1)准备好通用的和某台数控机床专用的电气备件。
(2)非必要的常备电器元件应做到采购渠道快速畅通。
(3)必要的维修工具、仪器仪表等,最好配有笔记本电脑并装有必要的维修软件。
(4)每台数控机床所配有的完整的技术图样和资料。
(5)数控机床使用、维修技术档案材料。
3.关于预防性维护
预防性维护的目的是为了降低故障率,其工作内容主要包括下列几方面的工作。
(1)人员安排为每台数控机床分配专门的操作人员、工艺人员和维修人员,所有人员都要不断地努力提高自己的业务技术水平。
(2)建规建档针对每台机床的具体性能和加工对象制定操作规章,建立工作与维修档案,管理者要经常检查、总结、改进。
(3)日常保养对每台数控机床都应建立日常维护保养计划,包括保养内容(如坐标轴传动系统的润滑、磨损情况,主轴润滑等,油、水气路,各项温度控制,平衡系统,冷却系统,传动带的松紧,继电器、接触器触头清洁,各插头、接线端是否松动,电气柜通风状况等等)及各功能部件和元气件的保养周期(每日、每月、半年或不定期)。
(4)提高利用率数控机床如果较长时间闲置不用,当需要使用时,首先机床的各运动环节会由于油脂凝固、灰尘甚至生锈而影响其静、动态传动性能,降低机床精度,油路系统的堵塞更是一大烦事;从电气方面来看,由于一台数控机床的整个电气控制系统硬件是由数以万计的电子元器件组成的,他们的性能和寿命具有很大离散性,从宏观来看分三个阶段:在一年之内基本上处于所谓“磨合”阶段。在该阶段故障率呈下降趋势,如果在这期间不断开动机床则会较快完成“磨合”任务,而且也可充分利用一年的维修期;第二阶段为有效寿命阶段,也就是充分发挥效能的阶段。在合理使用和良好的日常维护保养的条件下,机床正常运转至少可在五年以上;第三阶段为系统寿命衰老阶段,电器硬件故障会逐渐增多,数控系统的使用寿命平均在8~10年左右。
因此,在没有加工任务的一段时间内,最好较低速度下空运行机床,至少也要经常给数控系统通电,甚至每天都应通电。
三、维修与排故技术
1.常见电气故障分类
数控机床的电气故障可按故障的性质、表象、原因或后果等分类。
(1)以故障发生的部位,分为硬件故障和软件故障。硬件故障是指电子、电器件、印制电路板、电线电缆、接插件等的不正常状态甚至损坏,这是需要修理甚至更换才可排除的故障。而软件故障一般是指PLC逻辑控制程序中产生的故障,需要输入或修改某些数据甚至修改PLC程序方可排除的故障。零件加工程序故障也属于软件故障。最严重的软件故障则是数控系统软件的缺损甚至丢失,这就只有与生产厂商或其服务机构联系解决了。
(2)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。当今的数控系统都设计有完美的自诊断程序,时实监控整个系统的软、硬件性能,一旦发现故障则会立即报警或者还有简要文字说明在屏幕上显示出来,结合系统配备的诊断手册不仅可以找到故障发生的原因、部位,而且还有排除的方法提示。机床制造者也会针对具体机床设计有相关的故障指示及诊断说明书。上述这两部分有诊断指示的故障加上各电气装置上的各类指示灯使得绝大多数电气故障的排除较为容易。无诊断指示的故障一部分是上述两种诊断程序的不完整性所致(如开关不闭合、接插松动等)。这类故障则要依靠对产生故障前的工作过程和故障现象及后果,并依靠维修人员对机床的熟悉程度和技术水平加以分析、排除。
(3)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。对于破坏性故障,损坏工件甚至机床的故障,维修时不允许重演,这时只能根据产生故障时的现象进行相应的检查、分析来排除之,技术难度较高且有一定风险。如果可能会损坏工件,则可卸下工件,试着重现故障过程,但应十分小心。
(4)以故障出现的或然性,分为系统性故障和随机性故障。系统性故障是指只要满足一定的条件则一定会产生的确定的故障;而随机性故障是指在相同的条件下偶尔发生的故障,这类故障的分析较为困难,通常多与机床机械结构的局部松动错位、部分电气工件特性漂移或可靠性降低、电气装置内部温度过高有关。此类故障的分析需经反复试验、综合判断才可能排除。
(5)以机床的运动品质特性来衡量,则是机床运动特性下降的故障。在这种情况下,机床虽能正常运转却加工不出合格的工件。例如机床定位精度超差、反向死区过大、坐标运行不平稳等。这类故障必须使用检测仪器确诊产生误差的机、电环节,然后通过对机械传动系统、数控系统和伺服系统的最佳化调整来排除。
2.故障的调查与分析
这是排故的第一阶段,是非常关键的阶段,主要应作好下列工作:
①询问调查 在接到机床现场出现故障要求排除的信息时,首先应要求操作者尽量保持现场故障状态,不做任何处理,这样有利于迅速精确地分析故障原因。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。
②现场检查 到达现场后,首先要验证操作者提供的各种情况的准确性、完整性,从而核实初步判断的准确度。由于操作者的水平,对故障状况描述不清甚至完全不准确的情况不乏其例,因此到现场后仍然不要急于动手处理,重新仔细调查各种情况,以免破坏了现场,使排故增加难度。
③故障分析 根据已知的故障状况按上节所述故障分类办法分析故障类型,从而确定排故原则。由于大多数故障是有指示的,所以一般情况下,对照机床配套的数控系统诊断手册和使用说明书,可以列出产生该故障的多种可能的原因。
④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因,这时对维修人员是一种对该机床熟悉程度、知识水平、实践经验和分析判断能力的综合考验。 ⑤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,例如工具仪表的准备、局部的拆卸、零部件的修理,元器件的采购甚至排故计划步骤的制定等等。
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。因此故障分析诊断的方法也就变得十分重要了。下面把电气故障的常用诊断方法综列于下。
(1)直观检查法这是故障分析之初必用的方法,就是利用感官的检查。
①询问向故障现场人员仔细询问故障产生的过程、故障表象及故障后果,并且在整个分析判断过程中可能要多次询问。
②目视 总体查看机床各部分工作状态是否处于正常状态(例如各坐标轴位置、主轴状态、刀库、机械手位置等),各电控装置(如数控系统、温控装置、润滑装置等)有无报警指示,局部查看有无保险烧煅,元器件烧焦、开裂、电线电缆脱落,各操作元件位置正确与否等等。
③触摸 在整机断电条件下可以通过触摸各主要电路板的安装状况、各插头座的插接状况、各功率及信号导线(如伺服与电机接触器接线)的联接状况等来发现可能出现故障的原因。
④通电 这是指为了检查有无冒烟、打火、有无异常声音、气味以及触摸有无过热电动机和元件存在而通电,一旦发现立即断电分析。
(2)仪器检查法使用常规电工仪表,对各组交、直流电源电压,对相关直流及脉冲信号等进行测量,从中找寻可能的故障。例如用万用表检查各电源情况,及对某些电路板上设置的相关信号状态测量点的测量,用示波器观察相关的脉动信号的幅值、相位甚至有无,用PLC编程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。
(3)信号与报警指示分析法
①硬件报警指示 这是指包括数控系统、伺服系统在内的各电子、电器装置上的各种状态和故障指示灯,结合指示灯状态和相应的功能说明便可获知指示内容及故障原因与排除方法。
②软件报警指示 如前所述的系统软件、PLC程序与加工程序中的故障通常都设有报警显示,依据显示的报警号对照相应的诊断说明手册便可获知可能的故障原因及故障排除方法。
(4)接口状态检查法 现代数控系统多将PLC集成于其中,而CNC与PLC之间则以一系列接口信号形式相互通讯联接。有些故障是与接口信号错误或丢失相关的,这些接口信号有的可以在相应的接口板和输入/输出板上有指示灯显示,有的可以通过简单操作在CRT屏幕上显示,而所有的接口信号都可以用PLC编程器调出。这种检查方法要求维修人员既要熟悉本机床的接口信号,又要熟悉PLC编程器的应用。
(5)参数调整法 数控系统、PLC及伺服驱动系统都设置许多可修改的参数以适应不同机床、不同工作状态的要求。这些参数不仅能使各电气系统与具体机床相匹配,而且更是使机床各项功能达到最佳化所必需的。因此,任何参数的变化(尤其是模拟量参数)甚至丢失都是不允许的;而随机床的长期运行所引起的机械或电气性能的变化会打破最初的匹配状态和最佳化状态。此类故障多指故障分类一节中后一类故障,需要重新调整相关的一个或多个参数方可排除。这种方法对维修人员的要求是很高的,不仅要对具体系统主要参数十分了解,既知晓其地址熟悉其作用,而且要有较丰富的电气调试经验。
(6)备件置换法 当故障分析结果集中于某一印制电路板上时,由于电路集成度的不断扩大而要把故障落实于其上某一区域乃至某一元件是十分困难的,为了缩短停机时间,在有相同备件的条件下可以先将备件换上,然后再去检查修复故障板。备件板的更换要注意以下问题。
①更换任何备件都必须在断电情况下进行。
②许多印制电路板上都有一些开关或短路棒的设定以匹配实际需要,因此在更换备件板上一定要记录下原有的开关位置和设定状态,并将新板作好同样的设定,否则会产生报警而不能工作。
③某些印制电路板的更换还需在更换后进行某些特定操作以完成其中软件与参数的建立。这一点需要仔细阅读相应电路板的使用说明。
④有些印制电路板是不能轻易拔出的,例如含有工作存储器的板,或者备用电池板,它会丢失有用的参数或者程序。必须更换时也必须遵照有关说明操作。
鉴于以上条件,在拔出旧板更换新板之前一定要先仔细阅读相关资料,弄懂要求和操作步骤之后再动手,以免造成更大的故障。
(7)交叉换位法 当发现故障板或者不能确定是否故障板而又没有备件的情况下,可以将系统中相同或相兼容的两个板互换检查,例如两个坐标的指令板或伺服板的交换从中判断故障板或故障部位。这种交叉换位法应特别注意,不仅硬件接线的正确交换,还要将一系列相应的参数交换,否则不仅达不到目的,反而会产生新的故障造成思维的混乱,一定要事先考虑周全,设计好软、硬件交换方案,准确无误再行交换检查。
(8)特殊处理法 当今的数控系统已进入PC基、开放化的发展阶段,其中软件含量越来越丰富,有系统软件、机床制造者软件、甚至还有使用者自己的软件,由于软件逻辑的设计中不可避免的一些问题,会使得有些故障状态无从分析,例如死机现象。对于这种故障现象则可以采取特殊手段来处理,比如整机断电,稍作停顿后再开机,有时则可能将故障消除。维修人员可以在自己的长期实践中摸索其规律或者其他有效的方法。
3.电气维修与故障的排除
这是排故的第二阶段,是实施阶段。
如前所述,电气故障的分析过程也就是故障的排除过程,因此电气故障的一些常用排除方法在上一节的分析方法中已综合介绍过了,本节则列举几个常见电气故障做一简要介绍,供维修者参考。
(1)电源 电源是维修系统乃至整个机床正常工作的能量来源,它的失效或者故障轻者会丢失数据、造成停机。重者会毁坏系统局部甚至全部。西方国家由于电力充足,电网质量高,因此其电气系统的电源设计考虑较少,这对于我国有较大波动和高次谐波的电力供电网来说就略显不足,再加上某些人为的因素,难免出现由电源而引起的故障。我们在设计数控机床的供电系统时应尽量做到:
①提供独立的配电箱而不与其他设备串用。
②电网供电质量较差的地区应配备三相交流稳压装置。
③电源始端有良好的接地。
④进入数控机床的三相电源应采用三相五线制,中线(N)与接地(PE)严格分开。
⑤电柜内电器件的布局和交、直流电线的敷设要相互隔离。
(2)数控系统位置环故障
①位置环报警。可能是位置测量回路开路;测量元件损坏;位置控制建立的接口信号不存在等。
②坐标轴在没有指令的情况下产生运动。可能是漂移过大;位置环或速度环接成正反馈;反馈接线开路;测量元件损坏。
(3)机床坐标找不到零点。可能是零方向在远离零点;编码器损坏或接线开路;光栅零点标记移位;回零减速开关失灵。
(4)机床动态特性变差,工件加工质量下降,甚至在一定速度下机床发生振动。这其中有很大一种可能是机械传动系统间隙过大甚至磨损严重或者导轨润滑不充分甚至磨损造成的;对于电气控制系统来说则可能是速度环、位置环和相关参数已不在最佳匹配状态,应在机械故障基本排除后重新进行最佳化调整。
(5)偶发性停机故障。这里有两种可能的情况:一种情况是如前所述的相关软件设计中的问题造成在某些特定的操作与功能运行组合下的停机故障,一般情况下机床断电后重新通电便会消失;另一种情况是由环境条件引起的,如强力干扰(电网或周边设备)、温度过高、湿度过大等。这种环境因素往往被人们所忽视,例如南方地区将机床置于普通厂房甚至靠近敞开的大门附近,电柜长时间开门运行,附近有大量产生粉尘、金属屑或水雾的设备等等。这些因素不仅会造成故障,严重的还会损坏系统与机床,务必注意改善。
本文由于篇幅所限不做更多的介绍,读者可参阅数控机床的随机资料及其他专门介绍各种故障的文章。
4.维修排故后的总结提高工作
对数控机床电气故障进行维修和分析排除后的总结与提高工作是排故的第三阶段,也是十分重要的阶段,应引起足够重视。
总结提高工作的主要内容包括:
①详细记录从故障的发生、分析判断到排除全过程中出现的各种问题,采取的各种措施,涉及到的相关电路图、相关参数和相关软件,其间错误分析和排故方法也应记录并记录其无效的原因。除填入维修档案外,内容较多者还要另文详细书写。
②有条件的维修人员应该从较典型的故障排除实践中找出常有普遍意义的内容作为研究课题进行理论性探讨,写出论文,从而达到提高的目的。特别是在有些故障的排除中并未经由认真系统地分析判断而是带有一定地偶然性排除了故障,这种情况下的事后总结研究就更加必要。
③总结故障排除过程中所需要的各类图样、文字资料,若有不足应事后想办法补济,而且在随后的日子里研读,以备将来之需。
④从排故过程中发现自己欠缺的知识,制定学习计划,力争尽快补课。
⑤找出工具、仪表、备件之不足,条件允许时补齐。
总结提高工作的好处是:
①迅速提高维修者的理论水平和维修能力。
②提高重复性故障的维修速度。
③利于分析设备的故障率及可维修性,改进操作规程,提高机床寿命和利用率。
④可改进机床电气原设计之不足。
⑤资源共享。总结资料可作为其他维修人员的参数资料、学习培训教材。