王媛

摘 要：近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種型號的數(shù)控機(jī)床逐漸涌現(xiàn)出來。西門子840D數(shù)控機(jī)床是一種具備強(qiáng)大功能、靈活方便且技術(shù)先進(jìn)的加工機(jī)床，本身存在的故障比較多，為此及時診斷故障，制定一系列行之有效的維修策略至關(guān)重要。本文分析研究了西門子840D數(shù)控機(jī)床的故障診斷及維修實(shí)例。

關(guān)鍵詞：西門子；數(shù)控機(jī)床；故障診斷；維修實(shí)例

中圖分類號：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）19-0064-02

西門子840D數(shù)控機(jī)床是西門子公司全新推出的全數(shù)字化數(shù)控系統(tǒng)之一，盡管在日常運(yùn)行中存在各種問題，但是系統(tǒng)出現(xiàn)故障的幾率比較小，但是事無巨細(xì)，當(dāng)故障發(fā)生時需要及時準(zhǔn)確的將故障發(fā)生的根源找出來，并采取科學(xué)的維修方式。

1 維修原則

數(shù)控機(jī)床在維修過程中為保持思路清晰，取得理想的效果，通常需要嚴(yán)格按照一些基本原則，具體如下[1-3]：

（1）先動腦后動手。針對存在故障的數(shù)控機(jī)床，需要在掌握故障發(fā)生的原因、整個過程與現(xiàn)象的基礎(chǔ)上再動手操作；針對不熟悉的設(shè)備，需要事先對電路原理與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了解，嚴(yán)重遵守相應(yīng)規(guī)則。拆卸前需要對每個部件的位置、功能、連接方式和周圍器件關(guān)系進(jìn)行充分的掌握，在缺少組裝圖的情況下需要邊拆卸邊畫草圖，切記需要將標(biāo)記做好。（2）先外部后內(nèi)部。首先需要對設(shè)備缺損、裂痕情況進(jìn)行全面檢查，對其使用年限與維修史進(jìn)行詳細(xì)的檢查，然后檢查機(jī)內(nèi)。拆前需要將周邊的故障因素一一排除，當(dāng)機(jī)內(nèi)故障得到確定的情況下才能夠拆卸，不然會導(dǎo)致故障擴(kuò)大，機(jī)床因精度喪失而導(dǎo)致性能逐漸下降。（3）先機(jī)械后電氣。機(jī)械零件在確定沒有任何故障的情況下，便可以開展電氣檢查。在對電路故障進(jìn)行檢查的過程中，故障部位的尋找可以借助檢測儀器，在確定不存在不良接觸的情況后，需要對路線和機(jī)械之間的運(yùn)作關(guān)系進(jìn)行查看，防止誤判。（4）先靜態(tài)后動態(tài)。在斷電靜止?fàn)顟B(tài)下，仔細(xì)的根據(jù)結(jié)構(gòu)說明書對調(diào)試階段的數(shù)控機(jī)床，對電纜插件安裝、電纜和模塊插件的牢固情況進(jìn)行仔細(xì)的檢查；判斷是否正確的連接線路板；全部集成電路上器件是否正常。值得一提的是，長時間閑置的老設(shè)備，因缺少維修極易出現(xiàn)一系列故障，如接線點(diǎn)氧化腐蝕、電纜疲勞破損而中斷信號傳遞等。（5）先清潔后維修。針對嚴(yán)重污染的數(shù)控設(shè)備，需要先做好清潔工作，如接觸點(diǎn)、接線點(diǎn)和按鈕等，對外部控制鍵進(jìn)行檢查。因多數(shù)故障產(chǎn)生的原因與導(dǎo)電塵和臟污有關(guān)，所以清潔干凈后故障會自動排除。（6）先電源后設(shè)備。在整個故障設(shè)備中發(fā)生電源故障的可能性較大，為此可以先對電源進(jìn)行檢查維修。（7）先排患后更換。針對破損的電氣部件第一時間不要先著急更換，而是需要對外圍電路設(shè)備進(jìn)行檢查，待確定正常后再考慮要不要將已經(jīng)損壞的電氣部件換掉。

2 故障診斷維修的一般流程

（1）充分調(diào)查故障現(xiàn)場。在診斷數(shù)控機(jī)床時需要先問診，通過與操作者交流詳細(xì)了解機(jī)床出現(xiàn)故障的情況、發(fā)生時外觀現(xiàn)象以及在故障出現(xiàn)后所采取的措施等。（2）建立故障樹。首先對數(shù)控機(jī)床故障進(jìn)行充分的分析，然后利用適當(dāng)?shù)姆枌⒄T發(fā)故障發(fā)生的因素表示出來，如主機(jī)、人為、CNC、環(huán)境、元器件因素等，并且將它們用邏輯符號與故障連接起來，在此基礎(chǔ)上分析故障發(fā)生的原因，最后將一棵故障樹建立起來。當(dāng)出現(xiàn)機(jī)床故障時，故障原因的尋找可以采用主干、支干逐級分析法[4]。（3）將諸多可能引起故障的因素排列起來。建立故障樹后，便可以提供一個范圍以便選擇故障原因，然后便可以排列可能引發(fā)的原因。因數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)同一故障現(xiàn)象的因素有CNC系統(tǒng)、機(jī)械和機(jī)床電器系統(tǒng)等眾多原因，為此在進(jìn)行故障分析時需要羅列出相關(guān)的因素，采用排查法將故障產(chǎn)生的真正因素找出來。（4）故障出現(xiàn)原因的確定。采用機(jī)床技術(shù)檔案，結(jié)合判斷能力與現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，綜合機(jī)、電、液知識和必要的儀器設(shè)備，將最可能的原因確定下來，采用實(shí)驗(yàn)法進(jìn)行逐一排查，最后將真正的故障誘因找出來[5]。

3 幾種常見的故障診斷法

（1）感官直面應(yīng)對。當(dāng)故障發(fā)生時，我們可以采用無五官感覺對事故類型進(jìn)行判斷，及時發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)故障的部位。這是一種最普遍、最明了的方法，能夠按照氣味和熱度縮小范圍的不同，促進(jìn)現(xiàn)場搶救是長的延長。（2）自我診斷預(yù)警。自我診斷體制在面對故障時會自動作出相應(yīng)的預(yù)警，并體現(xiàn)在CRT上，該方法非常適用于修理，一般機(jī)床系統(tǒng)均具有。（3）模式測試法。當(dāng)數(shù)控設(shè)備在進(jìn)行異常操作時，采用編程的方式可以將常用功能與獨(dú)特性能，手動或自動的完成一個測試模式的繪制。待數(shù)控設(shè)備進(jìn)入后，可以通過對精準(zhǔn)度與可信賴指數(shù)的判斷，來及時將故障發(fā)生原因準(zhǔn)確的找出來。（4）替換備用元件。在備用元件存在的情況下，需要將故障起因及時找出來，采用事先備份對存在疑點(diǎn)的配備進(jìn)行復(fù)制，如電路板和電路芯片等，將故障解救問題一一排除，在節(jié)省時間的同時最大限度的減少損失。（5）校對參數(shù)。數(shù)控參數(shù)在一定程度上會對數(shù)控機(jī)床的功能產(chǎn)生直接影響，對工作的正常運(yùn)行會造成嚴(yán)重影響，為此，需要對數(shù)據(jù)體制內(nèi)的參數(shù)及時校正，然后采用該方法科學(xué)的辨別數(shù)控參數(shù)變動所導(dǎo)致故障發(fā)生的可信度。（6）邏輯分析。以數(shù)控機(jī)場內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理為依據(jù)，站在邏輯角度上對電平和與其間的相關(guān)特征參數(shù)進(jìn)行深度的剖析，采用配件工作原理進(jìn)行詳細(xì)的分析，將故障產(chǎn)生的真正原因找出來。只有對數(shù)控系統(tǒng)每部分和各零件性能進(jìn)行全面檢測與了解的情況下，才能有效的利用邏輯分析，并取得理想的效果[6]。

4 維修實(shí)例

4.1 情況1

840D數(shù)控機(jī)床結(jié)束后，再次啟動后，各個給進(jìn)軸并沒有出現(xiàn)的任何反應(yīng)，然而顯示等常亮。經(jīng)過分析得知：這個機(jī)床的三維進(jìn)給軸能夠同時運(yùn)動。按成技術(shù)鑒定后，三軸不運(yùn)動與單一機(jī)械與控制軟件部分故障無關(guān)，與總控制位置處的電氣不正常有很大關(guān)系。當(dāng)工作人員打開電柜后，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部板面出現(xiàn)明顯的低壓和預(yù)警。初步推斷電源電壓存在問題，然后采用萬能表進(jìn)行勘察，對三軸電壓進(jìn)行逐一檢測，最后做好故障處理工作，進(jìn)行接洽固定，對其他電氣連接位置進(jìn)行加固處理，待重新加工后，系統(tǒng)便可以恢復(fù)正常[7]。

4.2 情況2

利用840D數(shù)控機(jī)床加工產(chǎn)品時，Z軸會出現(xiàn)振動，但是不能精準(zhǔn)的進(jìn)行定位。經(jīng)過系統(tǒng)的分析得知：在系統(tǒng)操控下完成的加工任務(wù)，發(fā)現(xiàn)電氣能夠正常的運(yùn)行，任何的指令錯誤均不存在，則可以判斷機(jī)械部分出現(xiàn)了問題。將傳動箱拆開后，經(jīng)查證齒輪不存在明顯間隙，一切正常，但是如果能夠細(xì)致的檢查就會發(fā)現(xiàn)尺座螺釘部分會出現(xiàn)明顯的晃動，因此會出現(xiàn)移位錯位的情況。

處理：牢固的固定螺釘，無阻礙的進(jìn)行重啟。實(shí)際操作過程中，潤滑突然暫停，且顯示預(yù)警閃爍，數(shù)控機(jī)床也因此停止運(yùn)行。突遇暫停且預(yù)警閃爍顯示，數(shù)控機(jī)床停運(yùn)。分析發(fā)現(xiàn)，數(shù)控機(jī)床的潤滑系統(tǒng)擁有監(jiān)控狀態(tài)的性能與控制方面的指令，出現(xiàn)超出常規(guī)模式的因素具體如下[8]：

（1）因潤滑油不充足所導(dǎo)致的開關(guān)關(guān)閉與預(yù)警；（2）潤滑油路出現(xiàn)下漏的情況；（3）壓力開關(guān)缺失敏感性；（4）Eli路出現(xiàn)閉塞；（5）泵電機(jī)加載過量。

具體處理方案：檢測油路開關(guān)，即壓力開關(guān)，發(fā)現(xiàn)器械損耗或積壓情況不存在便可以進(jìn)行正常的操控；當(dāng)再次檢測時，如果發(fā)現(xiàn)潤滑油位于油箱底部并不能順暢的使用后，會發(fā)現(xiàn)不明物體將油管道內(nèi)部堵住，經(jīng)手動清除后，機(jī)床可以正常加工。

4.3 情況3

在運(yùn)行840D數(shù)控機(jī)床時，需要對其主軸進(jìn)行檢測，在旋轉(zhuǎn)時速每分鐘低于430r的情況下會出現(xiàn)異樣的聲響，若主軸運(yùn)行速度一直維持在每分鐘1200r時，則不會出現(xiàn)異樣聲響，且不會出現(xiàn)預(yù)警、通過分析得知，導(dǎo)致上述現(xiàn)象出現(xiàn)的原因與主軸的控制器、電機(jī)、變速箱出現(xiàn)故障油管。

處理：考慮到排查任務(wù)量，需要先排查和檢測控制器，沒有問題后需要排查電路板，若正常，則可以判定與控制器內(nèi)部無關(guān)。然后便需要對機(jī)械部分進(jìn)行檢查，異常聲響存在于主軸速度達(dá)到每分鐘300r時，到2100r/min時便消失，由此得知故障與機(jī)床內(nèi)的發(fā)動機(jī)無關(guān)，與機(jī)械傳動有關(guān)。明確故障原因后對傳動部分進(jìn)行專心查看，發(fā)現(xiàn)電動機(jī)在每分鐘300r、2100r的速度下轉(zhuǎn)動時速一樣，只有在時速較低的情況變速箱內(nèi)部齒輪才會作減速動作，因此，故障位置位于變速箱，在低速狀態(tài)下齒輪會出現(xiàn)故障。更換新變速箱后，再次進(jìn)行試運(yùn)行，一切恢復(fù)正常。

4.4 情況4

840D數(shù)控機(jī)床運(yùn)作時，CRT會出現(xiàn)數(shù)據(jù)指示，缺少拾起工件預(yù)警，在此基礎(chǔ)上排查工件，可以確定抓件設(shè)備已經(jīng)拾起工件，但是仍然不能明確預(yù)警訊號出現(xiàn)的原因。分析過程：仔細(xì)的分析與辨別PLC的梯形形狀圖，得知位于感應(yīng)部分的開關(guān)是問題出現(xiàn)的癥結(jié)。

解決處理：認(rèn)真地檢測運(yùn)行機(jī)械人員的崗位，判定工作人員沒有按照正確的程序進(jìn)行工作，沒有徹底按下負(fù)責(zé)感應(yīng)的開關(guān)，之后對設(shè)備人員的夾緊力度進(jìn)行局部調(diào)整，從而可以輕松的解決問題。

5 結(jié)語

數(shù)控機(jī)床在多個領(lǐng)域中都比較受歡迎，如機(jī)械制造等，其最大原因在于優(yōu)越的性能與較高的生產(chǎn)效率。相比較于傳統(tǒng)老式機(jī)床產(chǎn)品，其在故障診斷方面具有一定的專業(yè)性與高端性。作為組成數(shù)控機(jī)床的兩大系統(tǒng)，即硬件與控制系統(tǒng)，二者因組合方面的差異性，早控制模式和加工精密級別方面有很大不同，為此在診斷修理過程中需要對普通機(jī)床的故障診斷原理進(jìn)行參考，并且還需要將個案實(shí)例情況結(jié)合起來。

綜上所述，本文介紹了西門子840D數(shù)控機(jī)床故障診斷維修的原則、一般流程、幾種故障診斷方法，最后重點(diǎn)介紹了四種維修實(shí)例。

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