機床電氣機械故障維修案例分析

電氣元器件的機械問題

一臺完好的設(shè)備能正常的運行除具有良好的機械性能之外，還離不開完好合理的電氣原理設(shè)計和電氣原器件的配置安裝運用。在設(shè)備電氣維修過程中常常會出現(xiàn)電氣原器件的機械故障。

案例：①銑床在加工零件時，工作臺X正向和負(fù)向兩個方向都不能工作，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)工作臺X方向行程開關(guān)內(nèi)的常開觸點和常閉觸點之間的彈簧，在長時間連續(xù)工作時由于正和負(fù)兩個方向反復(fù)的按壓換向；加之機床的振動，將固定彈簧的螺絲被振掉，導(dǎo)致彈簧脫落；行程開關(guān)接觸點散架斷開不能正常的使用，導(dǎo)致設(shè)備工作臺X正和負(fù)兩個方向都不能正常工作。經(jīng)重新安裝新的行程開關(guān)后設(shè)備工作運行正常。

②車床在工作時主軸電動機開機時只是嗡嗡作響，電動機不能正常轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致主軸不能轉(zhuǎn)，無法進行切削加工。這是電動機跑單相癥狀，經(jīng)檢查主開關(guān)斷路器完好，三相交流380V電源三相都不缺相，各開關(guān)和保險也完好，檢查交流接觸器的上接口三相電壓正常，交流接觸器線圈36V吸合也正常。為了安全起見，把設(shè)備電源開關(guān)斷開停電檢查，將控制跑單相的主軸交流接觸器常開接觸點用改錐從上向下按壓，用萬用表電阻擋測量接觸器常開觸點是否通斷。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)有兩相觸點導(dǎo)通、一相不導(dǎo)通，這就是電動機跑單相缺相的主要原因。

為什么交流接觸器一個常開點用很大的力量向下按壓都不能導(dǎo)通呢？經(jīng)把接觸器從配電箱內(nèi)卸下來拆開后檢查發(fā)現(xiàn)，接觸器因觸點銅板薄、質(zhì)量較差，長時間過電流發(fā)熱，將觸點燒變形上翹，加之內(nèi)部彈簧已燒得退火而失去彈性，卡常開動觸點時不能接觸到定觸點，所以導(dǎo)致電動機缺相故障致使電動機不能工作。經(jīng)更換新的交流接觸器后設(shè)備運行正常。

在設(shè)備維修與安裝過程中不能忽視電氣原器件本身所存在的機械問題，就算是一個新的電氣原器件，也要進行檢查其機械結(jié)構(gòu)是否靈活，是否可靠，在電氣方面要注意原器件的負(fù)載電流量的大小和電壓的高低是否符合原設(shè)計要求。當(dāng)達到要求時再進行安裝調(diào)試，以防安裝后出現(xiàn)問題，給維修工作帶來不必要的麻煩。

與電氣相關(guān)的機械問題

在設(shè)備電氣維修過程中，常常只關(guān)注設(shè)備的電氣線路問題，卻忽略了與電氣相關(guān)聯(lián)的機械問題。

（1）案例1：進口立式加工中心系統(tǒng)已更新為發(fā)那科0i－MC。設(shè)備在工作運行中出現(xiàn)了主軸換刀時定位不準(zhǔn)的問題，也沒有任何報警。我們先將機床的定位參數(shù)值進行了必要的調(diào)整和修改，開機重新啟動，對各個機械軸進行返回參考點工作運行正常，然后對主軸進行主軸換刀定位。第一次主軸換刀定位準(zhǔn)確，當(dāng)進行第二次主軸換刀定位的時，主軸換刀位就出現(xiàn)了十幾度的偏差。經(jīng)過反復(fù)地修改參數(shù)值和主軸換刀定位，都出現(xiàn)不同程度的主軸轉(zhuǎn)角偏差，不能正確地對準(zhǔn)機械手的換刀位置。

問題出現(xiàn)在哪里呢？我們采取對機械手換刀過程分布進行工作原理分析：①分析認(rèn)為電氣線路和系統(tǒng)沒有問題，理由是每次更改不同的參數(shù)，主軸電動機轉(zhuǎn)動工作正常。主軸機頭上聯(lián)帶的編碼器能正確執(zhí)行計算機發(fā)出和返饋指令。②把與其相關(guān)的機械部分進行了檢查，分析認(rèn)為：有可能是主軸上的編碼器和主軸之間的軟聯(lián)軸器出了問題。我們將主軸上的編碼器拆下來發(fā)現(xiàn)軟聯(lián)軸器已經(jīng)折斷，編碼器與主軸軟聯(lián)軸器之間因不定式的摩擦變位，導(dǎo)致主軸定位換刀不準(zhǔn)確角度跑偏。經(jīng)更換了新的主軸與編碼器之間的軟聯(lián)軸器后設(shè)備換刀定位準(zhǔn)確，工作正常。

（2）案例2：瑞士進口臥式加工中心，在交換工作臺時經(jīng)常出現(xiàn)半路停止換臺故障，檢查后沒有發(fā)現(xiàn)那個傳感器和開關(guān)有問題，計算機系統(tǒng)工作正常，各個液壓閥、電磁閥和溢流閥工作也都正常，就是在交換工作臺時，當(dāng)交換液壓活塞拉鉤伸向工作臺時就停機不執(zhí)行下一道命令，并出現(xiàn)報警。我們對其交換工作臺所有的電氣部分進行單一檢查也沒有發(fā)現(xiàn)任何問題。

既然從電氣上找不到問題和原因，就對交換工作臺工作過程分步驟進行機械部分的檢查。工作臺在啟動交換時，T形掛鉤從活塞液壓缸向主軸方向的工作臺下面的T形掛槽伸進時，由于活塞上的T形掛鉤的位置與工作臺T形掛槽的位置向左偏差0．4mm，導(dǎo)致?lián)Q臺時活塞掛鉤伸不進工作臺下面的掛槽里，并頂住工作臺不動，導(dǎo)致了工作臺交換時出現(xiàn)停機報警故障。

解決方式是將工作臺上的T形掛槽拆下來，用銑床把向左偏差多余的一邊銑掉1．5mm。安裝在工作臺上，開機后先進行手動模式工作臺交換，活塞上的T形掛鉤可以很順利地伸進工作臺下面的掛槽里，然后進行自動工作臺交換，一切正常。

一些看似是設(shè)備電氣故障，其實與機械本身出現(xiàn)的問題都是有相互關(guān)聯(lián)的，要進行全面的機械和電氣部分檢查，才能發(fā)現(xiàn)問題的所在。

液壓與氣動系統(tǒng)的問題

加工中心的電氣維修，還經(jīng)常出現(xiàn)在液壓和氣動系統(tǒng)中。

（1）案例1：立式加工中心在主軸交換刀具松刀和緊刀時，出現(xiàn)主軸向上緊拉刀時刀具拉不緊，緊刀液壓缸拉起時，就突然會向下返回下壓松刀，導(dǎo)致刀具拉不緊、拉不到位，無法進行工作。

是什么問題導(dǎo)致這一故障的發(fā)生？我們對松刀緊刀的兩個電磁閥進行了電氣檢查，松刀緊刀的兩個電磁閥是直流：24V電壓正常，電磁閥線圈有阻值，說明沒有接地和燒壞。松刀和緊刀的兩個指令兩個電磁閥執(zhí)行的正確，液壓泵的液壓壓力也在6MPa以上，符合工作要求。我們對液壓閥進行維修檢查，將松刀和緊刀的兩個液壓電磁閥拆掉，用煤油進行了閥芯的清洗，安裝試機仍然會出現(xiàn)液壓缸拉不緊刀返回松刀現(xiàn)象，與之相關(guān)聯(lián)的電氣和液壓部分都檢查后沒有發(fā)現(xiàn)問題。結(jié)合上述分析，再進一步檢查就是松刀、緊刀的主液壓缸了。松緊刀液壓缸的工作原理是：松刀是液壓缸的上端油腔經(jīng)松刀電磁閥提供高壓液壓油向下壓主軸上的碟簧，克服碟簧的彈力將刀具壓下；緊刀是利用刀桿上的疊簧向上的彈力，將上液壓缸內(nèi)的液壓油經(jīng)緊刀電磁閥排出，使刀具向上拉緊。

是不是液壓缸本身出什么了問題？分析認(rèn)為，液壓缸上油腔里的油沒有排凈。將液壓缸從主軸上拆下來進行檢查，在檢查中發(fā)現(xiàn)液壓缸內(nèi)的一個鋼制的封油環(huán)，由于液壓油內(nèi)有雜質(zhì)，使得鋼制的封油環(huán)封油不嚴(yán)，導(dǎo)致緊刀時下液壓缸進入的高壓油部分串入了上液壓缸，而向上緊刀時上液壓缸內(nèi)的油沒有排凈，使得液壓缸活塞向下返回，造成松刀拉不緊刀的故障。經(jīng)把液壓缸內(nèi)部的缸體和封油鋼環(huán)進行全面的清洗并更新了液壓油，重新安裝松緊刀液壓液壓缸，經(jīng)反復(fù)試驗再沒有出現(xiàn)緊刀時返回松刀的故障。

（2）案例2：在維修寬砂輪矩形平面磨床時出現(xiàn)的故障是：當(dāng)工作臺進行縱向磨削橫向進給，將開關(guān)打到斷續(xù)工作時，出現(xiàn)換向后不是一次性地橫向進給，而是在工作臺的中間位置又出現(xiàn)一次橫向進刀磨削的故障，這種故障很容易把被加工磨削的零件磨廢。正常的工作原理是：當(dāng)行程限位塊撞擊液壓換向閥的導(dǎo)桿時，就會橫向進給磨削一次，工作臺無論是向左或是向右縱向來回?fù)Q向一次，它就橫向進給磨削一次。工作臺是經(jīng)撞塊碰撞液壓換向閥，把液壓油供給液壓先導(dǎo)閥，再供給液壓操縱閥，操縱閥上有一個固定的棒形金屬塊，再去來回感應(yīng)霍爾電子接近開關(guān)，使其接通給控制電路發(fā)出信號，傳給控制橫向電動機的接觸器，使橫向電動機工作一次，進給量的大小是根據(jù)不同被加工的材料磨削量來確定的，由控制電路中的可調(diào)電位器來控制進給量的大小，達到橫向進給磨削零件的目的。經(jīng)對電氣部分進行分段檢查即（連續(xù)→手動→斷續(xù)）開關(guān)檢查工作正常，我們試驗把開關(guān)打到“斷續(xù)”時，縱向工作臺不工作，用金屬物人為的感應(yīng)一下霍爾接近開關(guān)，工作臺就會自動地橫向進給工作一次，說明霍爾電子開關(guān)沒有問題。排除了各相關(guān)的電氣部分沒有出現(xiàn)任何問題外，剩下的就是液壓系統(tǒng)的檢查，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)閥控制的操縱閥內(nèi)部由于內(nèi)部油臟，封閉不嚴(yán)左油腔有向右油腔竄油泄露的問題，導(dǎo)致了此故障的發(fā)生。經(jīng)對先導(dǎo)閥和操縱閥的拆卸清洗，安裝后工作正常。

（3）在我們經(jīng)歷的電氣維修過程中，有一些加工中心在換刀時，由于機械手卡爪內(nèi)部的彈簧出現(xiàn)銹蝕的問題，導(dǎo)致卡爪不能正常地彈出來卡住刀柄，造成掉刀、甩刀的事故，解決的方法就是：把機械手進行機械性的卡爪彈簧拆卸除銹清洗維修。經(jīng)加防銹油安裝來保障機械手正常的換刀工作。

（4）還有一些由于外來的空氣壓力達不到設(shè)備所需要的工作壓力，時常會導(dǎo)致加工中心出現(xiàn)報警或停機事故的發(fā)生。諸多問題都是一些機械故障引起的。

機械加工零件時帶來的問題

在一般的電氣維修工作中，機械零部件的加工怎么能帶來電氣故障的發(fā)生呢？表面上看好像是毫無相關(guān)性，但在實際電氣維修中我們就遇上了這樣的問題。

臥式加工中心在加工零件時出現(xiàn)了445號報警（B軸軟接線斷開故障）的問題。在500mm×500mm工作臺上水平放置了一個被加工的鋼制零件，對其進行水平鉆孔的加工，采用的鉆頭是直徑為18mm、鉆深厚度為30mm的通孔加工。被加工零件在工作臺中間位置進行加工時很順利地完成鉆孔，當(dāng)加工正對右端面距離工作臺中心φ200mm孔的加工時就出現(xiàn)445號報警，使設(shè)備停機無法工作，報警也不能按壓復(fù)位鍵消除，只有在關(guān)機重新啟動的情況下才能消除報警。當(dāng)再次開機進行右側(cè)面鉆孔加工時，445號報警仍然出現(xiàn)，設(shè)備停機仍不能工作。

這是什么原因?qū)е鲁霈F(xiàn)的問題？對于出現(xiàn)的設(shè)備故障和問題進行了全面的排查分析：設(shè)備鉆工作臺中間孔時正常，當(dāng)鉆右側(cè)端面孔就會出現(xiàn)445號報警，并且兩個孔徑和鉆孔的深度、吃刀量和進給量都相同，只不過是兩孔的間距相差了200mm。經(jīng)分析認(rèn)為：本加工中心是四軸聯(lián)動的設(shè)備，工作臺B軸是可以回轉(zhuǎn)的，那么，在零件加工時會不會有轉(zhuǎn)動的可能？ 工作臺正常工作時是靠液壓電磁閥經(jīng)B軸下的鎖緊裝置夾緊是不轉(zhuǎn)動的。為了證明判斷的準(zhǔn)確性，就將設(shè)備Z軸的導(dǎo)軌護罩面板拆開，找到B軸電動機與B軸工作臺之間相聯(lián)接的皮帶，用手來回拉拽皮帶，發(fā)現(xiàn)工作臺也能隨之轉(zhuǎn)動，聯(lián)接在B軸電動機上的編碼器也在轉(zhuǎn)動，這就是問題的所在。我們還對設(shè)備操作人員進行了零件加工過程裝卡方法和加工的材料進行了詢問，了解到此零件的材料是40CrMoA合金鋼，材料鋼性好、硬度高，加工用的鉆頭刃具磨損，吃刀量偏大（為0．4mm／r），進給速度正常。故障發(fā)生的原因，就相當(dāng)于用一個外在的作用力加在可以旋轉(zhuǎn)的B軸工作臺的右側(cè)面，形成了一個以B軸工作臺為中心的外力矩，雖然工作臺已被鎖緊，但由于工作臺鎖緊的力度小于加工鉆頭對被加工零件切削時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動工作臺的轉(zhuǎn)矩，使得工作臺向右顫動，與B軸工作臺聯(lián)接的編碼器也在不停地抖動而不穩(wěn)定，導(dǎo)致B軸工作臺出現(xiàn)445號報警。

解決方式是為了不影響零件裝卡定位，將原來0．4mm的進刀量改為0．2mm，進給速度保持不變，設(shè)備的故障消除，工作運行正常。

總之，在機床設(shè)備電氣故障維修中，無論是數(shù)控機床還是一般的普通機床，作為一名維修工作者。對于設(shè)備出現(xiàn)的電氣故障我們要保持冷靜的頭腦，有的問題比較簡單，很快可以發(fā)現(xiàn)，并很容易解決。但有的設(shè)備電氣故障在沒有完全了解掌握其工作原理和檢查方法時，也是不容易快速檢查到問題的所在，特別是對于那些軟故障的發(fā)生，設(shè)備時好時壞，工作狀態(tài)極其不穩(wěn)定，這就需要我們維修工作者在平時的維修工作過程中，要一點一滴地積累總結(jié)工作經(jīng)驗。