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       摘要: 介紹了加工中心實際生產(chǎn)使用中的常見故障現(xiàn)象并進(jìn)行了故障原因分析，給出了診斷過程以及解決問題的辦法。

       盡管設(shè)備生產(chǎn)廠家在各地都建立了很多培訓(xùn)和維修中心，經(jīng)過嚴(yán)格培訓(xùn)的服務(wù)人員隨時為客戶提供專業(yè)的機(jī)床維修和保養(yǎng)服務(wù)。但是，當(dāng)加工中心這類高端機(jī)床出現(xiàn)故障時，能否及時排除故障以及維修費(fèi)用仍然是很多企業(yè)，尤其是中小型的企業(yè)所關(guān)心的問題。所有企業(yè)希望自己的維修人員能夠在第一時間排除故障，以提高設(shè)備的利用率，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)價值。筆者結(jié)合多年工作經(jīng)驗，對配備美國DYNAPATA 數(shù)控系統(tǒng)的CNC 加工中心在實際使用過程中常見故障現(xiàn)象進(jìn)行了分析，給出了診斷過程，并分析產(chǎn)生故障的原因以及解決問題的辦法。

       1 、故障1

       1. 1 故障現(xiàn)象

       加工中心在啟動幾個小時后，顯示器的圖象波動較大，無法看清加工程序。

       1. 2 故障分析及診斷過程

      依據(jù)故障現(xiàn)象判斷，一是顯示器自身的質(zhì)量問題，二是顯示管損壞，三是顯示器的供電電壓有問題。打開系統(tǒng)柜，清除灰塵，仔細(xì)觀察，各導(dǎo)線及接頭完好，沒有松動及虛接現(xiàn)象，各控制板上的電子元件無燒毀現(xiàn)象。使用儀器檢測，發(fā)現(xiàn)顯示器及發(fā)光管完好;但是，在顯示器波動時發(fā)現(xiàn)供電電壓只有15 V。按照技術(shù)要求，顯示器正常供電電壓應(yīng)是24 V。經(jīng)過維修電源板，更換了損壞的集成電路PBYS3035PT( 飛利浦) 及肖特基二極管MBＲ3045PT，使顯示器的供電電壓恢復(fù)到24 V。開機(jī)運(yùn)行，機(jī)床顯示恢復(fù)正常。顯然，造成此次故障的原因極有可能是長期使用導(dǎo)致電子元件老化造成的。

      2 、故障2

      2. 1 故障現(xiàn)象

      加工中心在執(zhí)行加工程序時，第一把刀加工正常，但在換完第二把刀后，加工時主軸與工件發(fā)生碰撞，碰撞后機(jī)床不能移動。

      2. 2 故障分析及診斷過程

      上述現(xiàn)象與驅(qū)動控制板、電源及行程開關(guān)都可能有關(guān)系。打開控制柜，清理灰塵，仔細(xì)檢查導(dǎo)線、接頭及元件各部分是否有異常。檢測后發(fā)現(xiàn)，X、Y、Z 軸驅(qū)動板上的功率晶體管GTK457 燒壞。更換損壞的功率管后，X、Y、Z 軸三個方向可以進(jìn)行移動，手動換刀也能進(jìn)行，但是在執(zhí)行加工程序命令中換刀動作不能執(zhí)行。機(jī)床回零后第一把刀具可以換，但在加工過程中還是不能執(zhí)行換刀。依據(jù)經(jīng)驗，依次做下列檢測:

       ( 1) TM4 伺服檢測發(fā)現(xiàn)，Z 軸顯示± 0. 028，正常應(yīng)顯示X 為0. 009 ～ 0. 000 mm、Y 為0. 009 ～ 0. 000 mm、Z為0. 009 ～0. 000 mm 之間。此顯示說明機(jī)床在第一把刀加工后換第二把刀前機(jī)床沒有回到零點，即Z 坐標(biāo)值不在0. 009 ～0. 000 mm 之間。后經(jīng)更改Z 軸檢測精度參數(shù)( 也叫機(jī)床定位精度) ，設(shè)定Z = 0. 050 mm，機(jī)床能正常工作。但是第二天機(jī)床重新上電后，發(fā)現(xiàn)機(jī)床顯示X 軸正負(fù)、Y 軸正負(fù)及Z 軸正負(fù)均超程。

      ( 2) 檢查機(jī)床急停按鈕線路及回路，工作正常; 檢查所有保險管，發(fā)現(xiàn)FU4( 強(qiáng)電箱里) 保險管燒壞，更換后上電顯示還是X 軸、Y 軸、Z 軸均超程。檢查電源板的24 V 電壓，輸出正常，但是在檢查Z 軸行程開關(guān)時，沒有24 V 電壓輸入。檢查后發(fā)現(xiàn)，在前步更換保險管時，保險管有松動現(xiàn)象，緊固保險管后機(jī)床上電顯示正常，但是在工作中還是不換刀。依據(jù)經(jīng)驗，將機(jī)床斷電5 min 后重新上電，使系統(tǒng)復(fù)位，同時更改刀具號，機(jī)床換刀正常。

      2. 3 分析原因及解決方法

      綜合以上維修過程后，總結(jié)出此故障的排除方法如下:

      ( 1) 在機(jī)床換刀發(fā)生碰撞后，首先檢查并更換X、Y、Z 軸控制板上損壞的元件，保證機(jī)床各部分能夠單獨(dú)工作正常。不換刀的主要原因是機(jī)床在換第二把刀時沒有回到原點，因此不能執(zhí)行換刀動作。
 
 
      ( 2) 機(jī)床3 個軸同時顯示超程，說明控制軸的行程開關(guān)回路沒有電，信號無法反饋到控制部分，因此機(jī)床顯示超程報警。
 
 
      3 、故障3

      3. 1 故障現(xiàn)象

      加工中心在工作時，機(jī)床突然停止執(zhí)行自動加工程序，顯示器顯示報警，報警號為: 31 － TOOL MAGAZINENOT IN POSITION 和38 － MAGAZINENOT IN UP POSITION( 意思為: 刀庫向上位置不到位或者是刀庫向上的位置沒有輸出信號) 。

      3. 2 故障分析及診斷過程

     根據(jù)故障現(xiàn)象判斷，出現(xiàn)此類現(xiàn)象可能和以下兩種情況有關(guān):

     ( 1) 可能控制刀庫向上運(yùn)動的氣缸行程開關(guān)有問題;
 
     ( 2) 可能連接刀庫向上行程開關(guān)的聯(lián)線，由于長時間使用導(dǎo)致線路老化，造成信號斷路。首先檢查控制刀庫向上運(yùn)動的氣缸行程開關(guān)，開關(guān)工作正常。其次用萬用表檢查開關(guān)到帶有J1B 插頭的控制板之間的聯(lián)線，編號為89 的聯(lián)接線也正常，這說明這種故障與行程開關(guān)及聯(lián)線沒有關(guān)系。根據(jù)經(jīng)驗，也可能是帶有J1B 插頭的CNC 板的問題。用帶有J1A 插頭的CNC 板和它對調(diào)( 這兩塊板是一樣的) 試機(jī)，故障現(xiàn)象依然存在，可以排除CNC 控制板的問題。

     結(jié)合以往故障現(xiàn)象及維修經(jīng)驗，我們用一根新的信號線直接聯(lián)到向上的行程開關(guān)，另一端直接聯(lián)到離J1B插頭最近的編號為89 端子板上，試機(jī)后31 號和38 號報警不再顯示，機(jī)床恢復(fù)正常。通過此次試驗確定是由于這段信號線存在問題才引起機(jī)床的報警。更換新的信號線，報警消失，機(jī)床工作正常。

      3. 3 分析原因及解決方法

     在刀庫上有兩個帶有編號的接線端子板，兩個端子板之間用信號線連接。由于這兩個端子板之間的信號線經(jīng)常和刀庫一起往復(fù)運(yùn)動，造成信號線磨損及老化，致使信號斷路或虛接現(xiàn)象。更換新的信號線后故障自動消除。經(jīng)過此次故障，使我們認(rèn)識到在機(jī)床上經(jīng)常運(yùn)動的部位，不論機(jī)械件還是連接線，由于長期運(yùn)動很容易出現(xiàn)磨損，導(dǎo)致故障發(fā)生，在以后的維修中首先應(yīng)注意這幾個部位的檢查。

      4、 故障4

      4. 1 故障現(xiàn)象

     加工中心工作時，機(jī)床不能執(zhí)行自動加工程序。
當(dāng)打到手動時，刀庫也不能換刀，機(jī)床也不能運(yùn)動。

      4. 2 故障分析及診斷過程

      根據(jù)該加工中心相似故障判斷，極有可能是控制刀庫轉(zhuǎn)動的直流電動機(jī)或控制運(yùn)動的信號線出現(xiàn)問題造成的。采用“分開法”單獨(dú)檢測控制刀庫轉(zhuǎn)動的直流電動機(jī)，工作正常; 使用萬用表進(jìn)一步檢查經(jīng)常和刀庫一起運(yùn)動的各部位信號連線，發(fā)現(xiàn)帶動刀庫旋轉(zhuǎn)的直流電動機(jī)控制信號線斷路。更換新的信號線后，機(jī)床恢復(fù)正常。

      4. 3 分析原因及解決方法

      這種故障應(yīng)該是控制直流電動機(jī)轉(zhuǎn)動的控制信號線，因經(jīng)常與刀庫一起做往復(fù)運(yùn)動，造成信號線磨損及老化，導(dǎo)致信號斷路或虛接現(xiàn)象。更換新的信號線后故障自動消除。

      5 、故障5

     5. 1 故障現(xiàn)象

      加工中心在換刀時，換刀拉桿工作不正常，有時不能夠完成換刀動作。

      5. 2 故障分析及診斷過程

      換刀拉桿運(yùn)動不到位導(dǎo)致無法完成換刀動作，應(yīng)該是換刀氣缸本身故障造成的。依據(jù)該氣缸的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動軌跡分析，主要原因可能是氣缸密封墊破損，或者是拉桿碟形彈簧墊片破損導(dǎo)致拉桿運(yùn)動不到位，造成無法完成換刀動作。卸下氣缸，將其拆解開。仔細(xì)檢查后發(fā)現(xiàn)，氣缸里的多數(shù)密封圈破損，更換新的密封圈，試機(jī)后換刀正常，故障排除。

       5. 3 分析原因及解決方法

      加工中心要完成很多不同表面的加工，必須頻繁地更換刀具，這些換刀動作都需要換刀氣缸的往復(fù)運(yùn)動來完成。長時間的使用導(dǎo)致密封部件磨損，拉桿運(yùn)動不到位，也是設(shè)備使用過程中機(jī)械部件破損的主要原因。只需修復(fù)或更換破損的部件，故障就會排除。

      6 、故障6

      加工中心在加工工件時，Z 軸上下竄動，所加工工件的端面有波紋，Z 軸竄動時有時無。

      7 、結(jié)語

      在實際使用中，由于加工中心這種高精度設(shè)備工作強(qiáng)度大，工作時間長，加之設(shè)備本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，出現(xiàn)故障的概率非常高，而且故障種類千差萬別，給設(shè)備維修帶來很大的困難。為了減少故障的發(fā)生，提高平均無故障時間，要求企業(yè)及設(shè)備維修人員采用多種維修方法，以保證機(jī)床正常運(yùn)行。其一，可以依靠數(shù)控設(shè)備廠家提供的售后維修服務(wù)，盡早修復(fù)數(shù)控設(shè)備; 其二，企業(yè)自己要培養(yǎng)高水平的維修人員，同時對故障設(shè)備要及時做好設(shè)備的維修記錄，為以后出現(xiàn)類似故障時提供必要的技術(shù)資料。其三，對于一些易于損壞且只能更換的關(guān)鍵部件，需要準(zhǔn)備備份件，以縮短維修時間; 其四，由于數(shù)控機(jī)床的正常使用與日常維護(hù)和保養(yǎng)有密切的聯(lián)系，正常的使用和日常嚴(yán)格的維修保養(yǎng)制度可以避免80%的意外故障，能延長平均無故障時間1 倍以上。所以，做好數(shù)控系統(tǒng)日常維護(hù)和保養(yǎng)，建立完善的3 級保養(yǎng)制度及6S 管理，并結(jié)合實際狀況，吸收國外先進(jìn)的設(shè)備管理———TPM( 全員生產(chǎn)維修) ，制訂自己的生產(chǎn)設(shè)備維修保養(yǎng)體系，可以延長元器件的壽命和零件的磨損周期，使設(shè)備保持良好的技術(shù)狀態(tài)，延緩劣化進(jìn)程，及時發(fā)現(xiàn)和消滅故障隱患，從而保證設(shè)備的安全運(yùn)行。通過TPM，可以綜合提高數(shù)控機(jī)床的綜合效率及利用率 。