機(jī)床電氣機(jī)械故障維修案例分析

電氣元器件的機(jī)械問題

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

案例：①銑床在加工零件時(shí)，工作臺(tái)X正向和負(fù)向兩個(gè)方向都不能工作，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)工作臺(tái)X方向行程開關(guān)內(nèi)的常開觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)之間的彈簧，在長時(shí)間連續(xù)工作時(shí)由于正和負(fù)兩個(gè)方向反復(fù)的按壓換向；加之機(jī)床的振動(dòng)，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(diǎn)散架斷開不能正常的使用，導(dǎo)致設(shè)備工作臺(tái)X正和負(fù)兩個(gè)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(yùn)行正常。

②車床在工作時(shí)主軸電動(dòng)機(jī)開機(jī)時(shí)只是嗡嗡作響，電動(dòng)機(jī)不能正常轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致主軸不能轉(zhuǎn)，無法進(jìn)行切削加工。這是電動(dòng)機(jī)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(xiǎn)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(diǎn)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(diǎn)是否通斷。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)有兩相觸點(diǎn)導(dǎo)通、一相不導(dǎo)通，這就是電動(dòng)機(jī)跑單相缺相的主要原因。

為什么交流接觸器一個(gè)常開點(diǎn)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(diǎn)銅板薄、質(zhì)量較差，長時(shí)間過電流發(fā)熱，將觸點(diǎn)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(dòng)觸點(diǎn)時(shí)不能接觸到定觸點(diǎn)，所以導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)缺相故障致使電動(dòng)機(jī)不能工作。經(jīng)更換新的交流接觸器后設(shè)備運(yùn)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(jī)械問題，就算是一個(gè)新的電氣原器件，也要進(jìn)行檢查其機(jī)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(jì)要求。當(dāng)達(dá)到要求時(shí)再進(jìn)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(jī)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(jī)械問題。

（1）案例1：進(jìn)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(yùn)行中出現(xiàn)了主軸換刀時(shí)定位不準(zhǔn)的問題，也沒有任何報(bào)警。我們先將機(jī)床的定位參數(shù)值進(jìn)行了必要的調(diào)整和修改，開機(jī)重新啟動(dòng)，對(duì)各個(gè)機(jī)械軸進(jìn)行返回參考點(diǎn)工作運(yùn)行正常，然后對(duì)主軸進(jìn)行主軸換刀定位。第一次主軸換刀定位準(zhǔn)確，當(dāng)進(jìn)行第二次主軸換刀定位的時(shí)，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(duì)準(zhǔn)機(jī)械手的換刀位置。

問題出現(xiàn)在哪里呢？我們采取對(duì)機(jī)械手換刀過程分布進(jìn)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)工作正常。主軸機(jī)頭上聯(lián)帶的編碼器能正確執(zhí)行計(jì)算機(jī)發(fā)出和返饋指令。②把與其相關(guān)的機(jī)械部分進(jìn)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(jìn)口臥式加工中心，在交換工作臺(tái)時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)半路停止換臺(tái)故障，檢查后沒有發(fā)現(xiàn)那個(gè)傳感器和開關(guān)有問題，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作正常，各個(gè)液壓閥、電磁閥和溢流閥工作也都正常，就是在交換工作臺(tái)時(shí)，當(dāng)交換液壓活塞拉鉤伸向工作臺(tái)時(shí)就停機(jī)不執(zhí)行下一道命令，并出現(xiàn)報(bào)警。我們對(duì)其交換工作臺(tái)所有的電氣部分進(jìn)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(duì)交換工作臺(tái)工作過程分步驟進(jìn)行機(jī)械部分的檢查。工作臺(tái)在啟動(dòng)交換時(shí)，T形掛鉤從活塞液壓缸向主軸方向的工作臺(tái)下面的T形掛槽伸進(jìn)時(shí)，由于活塞上的T形掛鉤的位置與工作臺(tái)T形掛槽的位置向左偏差0．4mm，導(dǎo)致?lián)Q臺(tái)時(shí)活塞掛鉤伸不進(jìn)工作臺(tái)下面的掛槽里，并頂住工作臺(tái)不動(dòng)，導(dǎo)致了工作臺(tái)交換時(shí)出現(xiàn)停機(jī)報(bào)警故障。

解決方式是將工作臺(tái)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(tái)上，開機(jī)后先進(jìn)行手動(dòng)模式工作臺(tái)交換，活塞上的T形掛鉤可以很順利地伸進(jìn)工作臺(tái)下面的掛槽里，然后進(jìn)行自動(dòng)工作臺(tái)交換，一切正常。

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

液壓與氣動(dòng)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(dòng)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(shí)，出現(xiàn)主軸向上緊拉刀時(shí)刀具拉不緊，緊刀液壓缸拉起時(shí)，就突然會(huì)向下返回下壓松刀，導(dǎo)致刀具拉不緊、拉不到位，無法進(jìn)行工作。

是什么問題導(dǎo)致這一故障的發(fā)生？我們對(duì)松刀緊刀的兩個(gè)電磁閥進(jìn)行了電氣檢查，松刀緊刀的兩個(gè)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(gè)指令兩個(gè)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(duì)液壓閥進(jìn)行維修檢查，將松刀和緊刀的兩個(gè)液壓電磁閥拆掉，用煤油進(jìn)行了閥芯的清洗，安裝試機(jī)仍然會(huì)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(jìn)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(jìn)行檢查，在檢查中發(fā)現(xiàn)液壓缸內(nèi)的一個(gè)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(shí)下液壓缸進(jìn)入的高壓油部分串入了上液壓缸，而向上緊刀時(shí)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(jìn)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(yàn)再?zèng)]有出現(xiàn)緊刀時(shí)返回松刀的故障。

（2）案例2：在維修寬砂輪矩形平面磨床時(shí)出現(xiàn)的故障是：當(dāng)工作臺(tái)進(jìn)行縱向磨削橫向進(jìn)給，將開關(guān)打到斷續(xù)工作時(shí)，出現(xiàn)換向后不是一次性地橫向進(jìn)給，而是在工作臺(tái)的中間位置又出現(xiàn)一次橫向進(jìn)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(shí)，就會(huì)橫向進(jìn)給磨削一次，工作臺(tái)無論是向左或是向右縱向來回?fù)Q向一次，它就橫向進(jìn)給磨削一次。工作臺(tái)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(gè)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(hào)，傳給控制橫向電動(dòng)機(jī)的接觸器，使橫向電動(dòng)機(jī)工作一次，進(jìn)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(jìn)給量的大小，達(dá)到橫向進(jìn)給磨削零件的目的。經(jīng)對(duì)電氣部分進(jìn)行分段檢查即（連續(xù)→手動(dòng)→斷續(xù)）開關(guān)檢查工作正常，我們?cè)囼?yàn)把開關(guān)打到“斷續(xù)”時(shí)，縱向工作臺(tái)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(tái)就會(huì)自動(dòng)地橫向進(jìn)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(duì)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(shí)，由于機(jī)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(jī)械手進(jìn)行機(jī)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(jī)械手正常的換刀工作。

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

機(jī)械加工零件時(shí)帶來的問題

在一般的電氣維修工作中，機(jī)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(shí)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(shí)出現(xiàn)了445號(hào)報(bào)警（B軸軟接線斷開故障）的問題。在500mm×500mm工作臺(tái)上水平放置了一個(gè)被加工的鋼制零件，對(duì)其進(jìn)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(tái)中間位置進(jìn)行加工時(shí)很順利地完成鉆孔，當(dāng)加工正對(duì)右端面距離工作臺(tái)中心φ200mm孔的加工時(shí)就出現(xiàn)445號(hào)報(bào)警，使設(shè)備停機(jī)無法工作，報(bào)警也不能按壓復(fù)位鍵消除，只有在關(guān)機(jī)重新啟動(dòng)的情況下才能消除報(bào)警。當(dāng)再次開機(jī)進(jìn)行右側(cè)面鉆孔加工時(shí)，445號(hào)報(bào)警仍然出現(xiàn)，設(shè)備停機(jī)仍不能工作。

這是什么原因?qū)е鲁霈F(xiàn)的問題？對(duì)于出現(xiàn)的設(shè)備故障和問題進(jìn)行了全面的排查分析：設(shè)備鉆工作臺(tái)中間孔時(shí)正常，當(dāng)鉆右側(cè)端面孔就會(huì)出現(xiàn)445號(hào)報(bào)警，并且兩個(gè)孔徑和鉆孔的深度、吃刀量和進(jìn)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(dòng)的設(shè)備，工作臺(tái)B軸是可以回轉(zhuǎn)的，那么，在零件加工時(shí)會(huì)不會(huì)有轉(zhuǎn)動(dòng)的可能？ 工作臺(tái)正常工作時(shí)是靠液壓電磁閥經(jīng)B軸下的鎖緊裝置夾緊是不轉(zhuǎn)動(dòng)的。為了證明判斷的準(zhǔn)確性，就將設(shè)備Z軸的導(dǎo)軌護(hù)罩面板拆開，找到B軸電動(dòng)機(jī)與B軸工作臺(tái)之間相聯(lián)接的皮帶，用手來回拉拽皮帶，發(fā)現(xiàn)工作臺(tái)也能隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，聯(lián)接在B軸電動(dòng)機(jī)上的編碼器也在轉(zhuǎn)動(dòng)，這就是問題的所在。我們還對(duì)設(shè)備操作人員進(jìn)行了零件加工過程裝卡方法和加工的材料進(jìn)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(jìn)給速度正常。故障發(fā)生的原因，就相當(dāng)于用一個(gè)外在的作用力加在可以旋轉(zhuǎn)的B軸工作臺(tái)的右側(cè)面，形成了一個(gè)以B軸工作臺(tái)為中心的外力矩，雖然工作臺(tái)已被鎖緊，但由于工作臺(tái)鎖緊的力度小于加工鉆頭對(duì)被加工零件切削時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)矩，使得工作臺(tái)向右顫動(dòng)，與B軸工作臺(tái)聯(lián)接的編碼器也在不停地抖動(dòng)而不穩(wěn)定，導(dǎo)致B軸工作臺(tái)出現(xiàn)445號(hào)報(bào)警。

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

總之，在機(jī)床設(shè)備電氣故障維修中，無論是數(shù)控機(jī)床還是一般的普通機(jī)床，作為一名維修工作者。對(duì)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(shí)，也是不容易快速檢查到問題的所在，特別是對(duì)于那些軟故障的發(fā)生，設(shè)備時(shí)好時(shí)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(shí)的維修工作過程中，要一點(diǎn)一滴地積累總結(jié)工作經(jīng)驗(yàn)。