【正文】 在實際應(yīng)用中，可能用一種方法即可查到 故障并排除，有時需要多種方法并用。 維修前的準(zhǔn)備 接到用戶的直接要求后，應(yīng)盡可能直接與用戶聯(lián)系 ，以便盡快地獲取現(xiàn)場信息、現(xiàn)場情況及故障信息。機(jī)械故障的耗損性決定了機(jī)械維修級別與深度的差異，同時機(jī)械故障分布模型也不能簡單用指數(shù)分布來描述。 (2) 漸發(fā)性 由于磨損、腐蝕、疲勞、老化等過程的發(fā)生與時間 關(guān)系密切，因此機(jī)械故障的發(fā)生多半與時間有關(guān)。 機(jī)械經(jīng)過一個隨機(jī)的工作時間間隔后，其參數(shù)達(dá)到極限允許值 Xmax，發(fā)生了故障，圖 2 表示了分布律 f（ t）形成的主要過程。隨著損傷程度的進(jìn)一步擴(kuò)大，機(jī)械零部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)逐漸超出允許值。 因此，在沒有加工任務(wù)的一段時間內(nèi)，最好較低速度下空運行機(jī)床，至少也要經(jīng)常給數(shù)控系統(tǒng)通電，甚至每天都應(yīng)通電。 (4) 前饋控制與反饋相反，它是將指令值取出部分預(yù)加到后面的調(diào)節(jié)電路，其主要作用是減小跟蹤誤差以提高動態(tài)響應(yīng)特性從而提高位置控制精度。 Kv 值是機(jī)床運動坐標(biāo)自身性能優(yōu)劣的直接表現(xiàn)而并非可以任意放大。 (3) 位置環(huán)是控制各坐標(biāo)軸按指令位置精確定位的控制環(huán)節(jié)。 數(shù)控機(jī)床運動坐標(biāo)的電氣控制 數(shù)控機(jī)床一個運動坐標(biāo)的電氣控制由電流 (轉(zhuǎn)矩 )控制環(huán)主題 :主題 :、速度控制環(huán)和位置控制環(huán)串聯(lián)組成 。它將電動機(jī)實際轉(zhuǎn)速匹配成電壓值送回伺服驅(qū)動系統(tǒng)作為速度反饋信號，與指令速度電壓值相比較，從而實現(xiàn)速度的精確控制。 進(jìn)給伺服系統(tǒng)速度調(diào)節(jié)器的正確調(diào)節(jié)是最重要的，應(yīng)該在位置開環(huán)的條件下作最佳化調(diào)節(jié)，既不過沖又要保持一定的硬特性。 PLC 與 CNC 的集成是采取軟件 接口實現(xiàn)的，一般系統(tǒng)都是將二者間各種通信信息分別指定其固定的存放地址，由系統(tǒng)對所有地址的信息狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控，根據(jù)各接口信號的現(xiàn)時狀態(tài)加以判斷，據(jù)此作出進(jìn)一步的控制命令，完成對運動或功能的控制。 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院 第二章 數(shù)控技術(shù) 數(shù)控機(jī)床電氣控 制系統(tǒng)綜述 一臺典型的數(shù)控機(jī)床其全部的電氣控制系統(tǒng)如圖 1 所示。一般整個數(shù)控系統(tǒng)由三大部 分組成，即控制系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)和位置測量系統(tǒng)。但是業(yè)內(nèi)有識之士正在努力塑造自己、完善自己，相信不久的將來，一批具備一定條件和一定規(guī)鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院 模的機(jī)床改造、翻新的專業(yè)化企業(yè)會成長起來 ［ 2］ 。 (5) 社會化、專業(yè)化趨勢是機(jī)床大修及數(shù)控化改造行業(yè)的必由之路 舊機(jī)床的數(shù)控化改造和翻新不僅僅是當(dāng)前經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)軌時期必要和重要的行為，而且是一個企業(yè)長期發(fā)展的戰(zhàn)略措施。新機(jī)床設(shè)計中帶來的技術(shù)、方案風(fēng)險在大修改造中幾乎不存在。根據(jù)國際該行業(yè)的記載，即使將原機(jī)床的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行徹底改造升級，也只需花費購買新機(jī)床 60%左右的價格。 一方面與世界先進(jìn)機(jī)床制造廠合作，不斷生產(chǎn)出具有世界先進(jìn)水平的各類機(jī)床；另一方面直接購進(jìn)了大量的各類機(jī)床。當(dāng)今控制理論與自動化技術(shù)的高速，尤其是微技術(shù)和機(jī)技術(shù)的日新月異，使得數(shù)控技術(shù)也在同步飛速發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式上的 PC 基、開放化和性能上的多樣化、復(fù)雜化、高智能化不僅給其應(yīng)用從觀念到實踐帶來了巨大變化，也在其維修理論、技術(shù)和手段上帶來了很大的變化 。 項目的實施 ................................. 錯誤 !未定義書簽。 其中不乏有為 改造后投入使用而引進(jìn)的舊機(jī)床和生產(chǎn)線。各基礎(chǔ)件經(jīng)長期時效，幾乎不會產(chǎn)生應(yīng)力變形而影響精度；各功能部件經(jīng)長期磨合。 ⑥ 可以更快地獲取最新的更實用的備件。而設(shè)備維修改造的社會化、 專業(yè)化也就不可避免地成為了大趨勢。對于不同的生產(chǎn)廠家來說，基于歷史發(fā)展因素以及各自因地而異的復(fù)雜因素的影響，在設(shè)計思想上也可能各有千秋。伺服驅(qū) 動系統(tǒng)主要包括伺服驅(qū)動裝置和電機(jī)。 (3) 可編程邏輯控制器是機(jī)床各項功能的邏輯控制中心。通常 CNC 中也設(shè)有主軸相關(guān)的機(jī)床數(shù)據(jù)，并且與主軸驅(qū)動系統(tǒng)的參數(shù)作用相同，因此要注意二者取一，切勿沖突。它們是 實現(xiàn)機(jī)床 各種動作的執(zhí)行者和機(jī)床各種現(xiàn)實狀態(tài)的報告員。位置環(huán)可能出現(xiàn)的故障多為硬件故 障，例如位置測量元件受到污染，導(dǎo)線連接故障等。速度調(diào)節(jié)器是比例積分 (PI)調(diào)節(jié)器，其 P、 I 調(diào)整值完全取決于所驅(qū)動坐標(biāo)軸的負(fù)載大小和機(jī)械傳動系統(tǒng) (導(dǎo)軌、傳動機(jī)構(gòu) )的傳動剛度與傳動間隙等機(jī)械特性，一旦這些特性發(fā)前饋控制 速度 調(diào)節(jié) 器 電流 （轉(zhuǎn)矩）調(diào)節(jié)器 功率輸出 M G 運動 指令 位置 調(diào)節(jié)器 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院 生明顯變化時，首先需要對機(jī)械傳動系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)工作，然后重新調(diào)整速度環(huán)PI調(diào)節(jié)器。 二是位置環(huán)增益系數(shù) Kv 值的正確設(shè)定與調(diào)節(jié)。通常是以 Kv 值最低的坐標(biāo)軸為準(zhǔn)。 (4) 提高利用率 數(shù)控機(jī)床如果較長時間閑置不用，當(dāng)需要使用時，首先 機(jī)床的各運動環(huán)節(jié)會由于油脂凝固、灰塵甚至生銹而其靜、動態(tài)傳動性能，降低機(jī)床精度，油路系統(tǒng)的 堵塞更是一大煩事；從電氣方面來看，由于一臺數(shù)控機(jī)床的整個電氣控制系統(tǒng)硬件是由數(shù)以 萬計的元器件組成的，他們的性能和壽命具有很大離散性，從宏觀來看分三個階段：在一年之內(nèi)基本上處于所謂 “ 磨合 ” 階段。這些能量主要以機(jī)械能、熱能、化學(xué)能的形式存在，當(dāng)能量達(dá)到一定數(shù)值時，將導(dǎo)致有害過程的出現(xiàn)，引起機(jī)械零部件初始 性能和狀態(tài)的變化，如當(dāng)配合副以一定的動力和速度運動時，相互將產(chǎn)生有害的摩擦過程，摩擦的結(jié)果將導(dǎo)致配合副出現(xiàn)磨損，使配合副的運動等發(fā)生變化。若機(jī)械輸出參數(shù)隨時間變化的規(guī)律用 ()XtX（ t）表示，損傷程度隨時間的變化用 U(t）表示，則 X（ t）與 U（ t）之間的變化既可能是一致的，也可能有很大區(qū)別。由于機(jī)械設(shè)計存在一定的裕度（安全系數(shù)），因此即使某些零部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)超出允許值后，機(jī)械的功能輸出參數(shù)仍在允許的范圍內(nèi)，也即機(jī)械并未發(fā)生功能故障。表現(xiàn)為機(jī)械老化程度逐步加劇，故障越來越多。機(jī)械故障的多樣性要求對故障按不同機(jī)理與 模式單獨進(jìn)行研究。從整機(jī)定位到插線板，在某些場合下甚至定位到元器件。 ② 機(jī)床報警和操作信息的處理：機(jī)床制造廠根據(jù)機(jī)床的電氣特點，應(yīng)用 PLC 程序，將一些能反映機(jī)床接口電氣控制方面的故障或操作信息以特定的標(biāo)志，通過顯示器給出，并可通過特定鍵，看到更詳盡的報警說明。進(jìn)一步檢查中發(fā)現(xiàn)， PLC 信號狀態(tài)與圖紙和設(shè)備上的標(biāo)記不一致，停機(jī)拔出電路板檢查，發(fā)現(xiàn) PLC 兩塊輸出板編址不對，與另兩塊位置搞錯，經(jīng)交換后，機(jī)床正常運轉(zhuǎn)。 用可編程控制器進(jìn)行 PLC 中斷狀態(tài)分析：可編程序控制器發(fā)生故障時，其中斷原因以中斷堆棧的方式記憶。如 SINUMERIK 8 系統(tǒng)根據(jù) MS100 CPU板上四個指示燈和操作面板上的 FAULT 燈的亮滅組合就可判斷出故障位置。 例 2 某配套SIEMENS8M 數(shù)控系統(tǒng)的立式加工中心，工 作中經(jīng)常無規(guī)律地出現(xiàn) “死機(jī) ”、系統(tǒng)無法正常起動等故障。根據(jù)分析，基本確定引起機(jī)床故障的原因在輸入電源部分。除填入維修檔案外，內(nèi)容較多者還要另文詳細(xì)書寫。 ③ 利于分析設(shè)備的故障率及可維修性，改進(jìn)操作規(guī)程，提高機(jī)床壽命和利用率。 ［ 3］ 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院 21 第六章 設(shè)備的改 造 八十年代末期，進(jìn)口設(shè)備無論在加工精度和加工效率上，還是自動化程度上都 屬于國際國內(nèi)一流水平。我們將源修整機(jī)構(gòu)的工作磨損部件進(jìn)行重新設(shè)計和改進(jìn)，將原點式金剛石修磨筆改用新的輪式多點顆粒金剛石修磨輪，提高修整精度和 R R4 成形精度。改造后的機(jī)床在調(diào)試、試切后的結(jié)果均與理論分析相符，達(dá)到甚至優(yōu)于原機(jī)構(gòu)，設(shè)備完全滿足工藝要求。選擇得好，則能順利完成改造任務(wù)，達(dá)到改造目標(biāo)；選擇不好，不僅是 機(jī)床 改造的失敗，而且浪費了資金和時間，影響生產(chǎn)。用戶可在詳細(xì)了解上述廠商數(shù)控系統(tǒng)的特點及性能價格比等指標(biāo)的基礎(chǔ)上，與實施改造的工程公司一道，選擇一個比較適合的數(shù)控系統(tǒng)。 對于 機(jī)床 測量系統(tǒng)，目前數(shù)控系統(tǒng)的要求是增量式脈沖編碼輸入，所以老 機(jī)床 所配的感應(yīng)同步尺或旋轉(zhuǎn)變壓器等測量元件均需用增量式脈沖編碼器、光柵尺代替。其三，電動機(jī)的安裝，根據(jù) 機(jī)床 的實際，確定電動機(jī)的安裝方式： ① 法蘭式， ② 底座式， ③ 帶底座法蘭式，再加上軸伸方向、電動機(jī)接線盒的位置等，這些由電動機(jī)的訂貨輔助參數(shù)確定。擯棄計劃經(jīng)濟(jì)條件下企業(yè)管理中的一切阻礙發(fā)揮每個人積極性的組織形式和管理方法，組建起能快速響應(yīng)市場需求的企業(yè)結(jié)構(gòu)，并在市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中不斷改進(jìn)、完善，同時還要考慮該公司的規(guī)模、資金狀況等諸多因素。 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院 25 修訂設(shè)備資料 設(shè)備改造由于功能、結(jié)構(gòu)的改變必須修訂原有機(jī)床的隨機(jī)資料和技術(shù)圖紙，使其真實反映設(shè)備的技術(shù)改造情況。 在此，我還要感謝在一起愉快的度過大學(xué)生活的同窗們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。所以說，改造后的設(shè)備資料的修訂，是改造和維修工作的完善 [4]。用戶和工程公司可本著相互信任 的態(tài)度，從降低成本和保證可靠性兩方面綜合考慮，確定國內(nèi)外定貨清單，并簽訂正式改造合同。 項目的實施 機(jī)床 大修改造方案設(shè)計的好壞，大修改造成果的優(yōu)劣，除了經(jīng)濟(jì)因素外，很大程度上依賴于施工隊伍的素質(zhì)。此方案改造設(shè)計、調(diào)試工作量較小。 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院 23 我建議，在選擇數(shù)控系統(tǒng)方面，要特別注意：一要盡量向一個著名廠家的型號系列靠攏。 2. 技術(shù)方案準(zhǔn)備 (1) 機(jī)械及液壓系統(tǒng) 作為 機(jī)床 的最終用戶，廠方必須首先要確認(rèn)，該 機(jī)床 機(jī)械及液壓系統(tǒng)的狀況。 鹽城紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院 22 1. 前期立項準(zhǔn)備工作 (1) 技術(shù)可行性分析 主要是瞄準(zhǔn)改造目標(biāo)及加工對象，對被改造 機(jī)床 進(jìn)行結(jié)構(gòu)、性能、精 度等技術(shù)現(xiàn)狀的全面分析?？磕５木群屯庑纬叽缰苯佑绊懮拜喌男拚壽E和加工工件的精度，是修整機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵部位，它的確定成功，確保了機(jī)床加工精度。 但是，隨著時間的推移和長期使用，一些機(jī)床精度明顯下降，達(dá)不到產(chǎn)品所需的精度要求。 ⑤ 資源共享。特別是在有些故障的排除中并未經(jīng)由認(rèn)真系統(tǒng)地分析判斷而是帶有一定地偶然性排除了故障，這種情況下的事后總結(jié)研究就更加必要 。最后，采用了標(biāo)準(zhǔn)的 穩(wěn)壓電源取代了系統(tǒng)中的二極管橋式整流電路，運行兩年有余，無此類故障發(fā)生。 此故障隨機(jī)性大，無任何規(guī)律可尋，屬于比較典型的 “軟故障 ”。其效果主要取決于對系統(tǒng)原理與結(jié)構(gòu)的理解與掌握的深度，以及維修經(jīng)驗的多少 。在可編程序控制器的維修中這是最常用有效和快速的辦法。另外，根據(jù)用戶提供的故障現(xiàn)象，結(jié)合自己的現(xiàn)場觀察，運用系統(tǒng)工作原理亦可迅速做出正確判斷。 無報警或無法報警的故障處理 當(dāng)系統(tǒng)的 PLC 無法運行，系統(tǒng)已停機(jī)或系統(tǒng)沒有報警但工作不正常時，需要根據(jù)故障發(fā)生前后的系統(tǒng)狀態(tài)信息，運用已掌握的理論基礎(chǔ)，進(jìn)行分析，做出正確的判斷。 數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷 1. 初步判別 通常在資料較全時，可通過資料分析判斷故障所在，或采取接口信號法根據(jù)故障現(xiàn)象判別可能發(fā)生故障的部位，而后再按照故障與這一部位的具體特點，逐個部位檢查，初步判別。最好有小型編程系統(tǒng)或編程器，用以支援設(shè)備調(diào)試； (4) 完整資料、手冊、線路圖、維修說明書（包括 CNC 操作說明書）以及接口、調(diào)整與診斷、驅(qū)動說明書， PLC 說明書（包括 PLC 用戶程序單），元器件表格等。同時損傷的消除也是不完全性的，維修不可能使機(jī)械的性能恢復(fù)到使用前的狀態(tài)。機(jī)械故障的潛在性可通過維護(hù)保養(yǎng)來減少功能故障的發(fā)生，從而大大