①数控机床自诊断功能能帮助技术人员判断故障方向,但也不尽然。在进行故障诊断时,有时需要“发散性思维”,尽可能从整体上考虑故障原因,不能漏掉任何一个可疑因素。②大型机床控制系统复杂(尤其是电气部分),容易受到信号干扰,如电磁波干扰、供电线路干扰、信号传输干扰,应采取有效措施尽量避免。(4)改进措施。①为供电线路干扰(主要是强电部分),电源端安装交流稳压器、电源滤波器和带屏蔽层的隔离变压器,且数控机床远离具有中高频电源的设备。②为机床控制中的信号线路干扰(主要是弱电部分),应保“接地”良好和采用电磁屏蔽、静电屏蔽技术等措施,且动力线和信号线分开走线。
2.3某大型五轴数控龙门铣床电主轴松紧故障
(1)故障现象。该五轴数控龙门铣床采用SIEMENS840D数控系统,在给电主轴装时,机械上有紧动作,实际上具已经安装到主轴并夹紧,但“紧到位”信号灯不亮,进而造成主轴缺少“使能”,造成机床不能正常运行。(2)故障分析及解决方案。在分析具体故障原因之前,须清楚电主轴松紧基本原理。该机床采用双回转摆动铣头,通过力矩电机驱动实现A、C旋转轴运动,A轴摆动体内安装电主轴,电主轴松紧动作主要是由流量计、K11控制模块和机床PLC配合完成的,三者信号传递关系见图4。当主轴松或紧时,PLC输出开关量信号给K11模块来控制松紧电磁阀动作,流量计能够检测出液压管路中流过油液的流量,并将其转化为数字脉冲信号输送给K11模块,再由K11模块把数字脉冲信号转化为对应松到位、紧到位和无夹紧三个具位置的开关量信号输送给PLC,PLC接收到具体信号后才能完成整套松紧动作。由以上电主轴松紧控制原理知,电主轴松紧是否到位是由流量计检测的,这不同于传统的“位置检测”。紧到位信号灯不亮的主要原因可能是:①流量计没有检测到足够的液压流量;②流量计已经将足够的脉冲信号传递给K11模块,但K11模块内部参数设置有误。③液压管路中进入空气,影响流量计检测信号。为进一步诊断故障,采取以下措施:主轴松紧由单独的液压站来驱动,先检查液压站中油量是否充足,保油量满足需求;利用专用排气工具保管路中空气排尽。再次进行松紧测试,故障复现。由排除法知,故障原因有可能是K11模块(见图5)参数设置问题,以下将进行参数优化。借助“K11-controller”软件监控K11模块状态,图6是软件与机床K11模块正常连接后状态,查看CLAMP→Short[Pulses]和Long[Pulses]中数据依次为262、304,分别代表“有夹紧”状态的上、下限值,如果测试的数据不在上、下限值范围内,则出现信号输出异常。首行10次“有夹紧”测试,测试数据见图7,结果均为short(即:信号异常)。数据分析可得出以下结论:Short[Pulses]和Long[Pulses]这两个参数设置有误,导致紧状态信号输出有误,需要进一步优化。记录有加紧状态的大值A1和小值A2,可设置Short:A2-10、Long:A1+10(如果数据变化幅度较大,可设置A1/A2±20),即Short设置为243、Long设置为266。优化完成后,再进行10次测试,结果全部成功(图8),且每次紧后,“紧到位”信号灯均正常亮,故障排除。(3)小结。①在使用“K11-controller”软件优化参数时,每次输入数值后,均需要点击“F4:SEND”软键,这时输入的数据才能被传入K11模块中,切记全部设置完成后要点击“F5:SAVE”软键,保存好数据。②对于主轴松紧这类故障,一般分为“无动作且信号状态异常”和“有动作但信号状态异常”两类,前者重点排查机械方面(液压控制阀、油量是否充足以及执行元件等),后者主要检查电气方面(信号传感器、PLC程序以及相关参数设置等)。(4)改进措施。①定期优化K11模块参数,以免由参数问题造成其他故障。②及时向液压站中加液压油(油的牌号要严格按照说明书要求选用,不得擅自更换),避免空气进入,影响流量计正常检测。
3大型数控机床故障诊断一般思路总结
首先,由于大型机床故障原因多而杂,将故障原因大致分类,根据工作经验按照可能性大小依次排列。其次,在排除每类原因时要充分使用一些诊断方法,一般包括互换法、排除法、PMC(或PLC)在线诊断法、软件测试法等。