機床電氣機械故障維修案例分析

電氣元器件的機械問(wèn)題

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

案例：①銑床在加工零件時(shí)，工作臺X正向和負向兩個(gè)方向都不能工作，經(jīng)檢查發(fā)現工作臺X方向行程開(kāi)關(guān)內的常開(kāi)觸點(diǎn)和常閉觸點(diǎn)之間的彈簧，在長(cháng)時(shí)間連續工作時(shí)由于正和負兩個(gè)方向反復的按壓換向；加之機床的振動(dòng)，將固定彈簧的螺絲被振掉，導致彈簧脫落；行程開(kāi)關(guān)接觸點(diǎn)散架斷開(kāi)不能正常的使用，導致設備工作臺X正和負兩個(gè)方向都不能正常工作。經(jīng)重新安裝新的行程開(kāi)關(guān)后設備工作運行正常。

②車(chē)床在工作時(shí)主軸電動(dòng)機開(kāi)機時(shí)只是嗡嗡作響，電動(dòng)機不能正常轉動(dòng)，導致主軸不能轉，無(wú)法進(jìn)行切削加工。這是電動(dòng)機跑單相癥狀，經(jīng)檢查主開(kāi)關(guān)斷路器完好，三相交流380V電源三相都不缺相，各開(kāi)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(xiàn)圈36V吸合也正常。為了安全起見(jiàn)，把設備電源開(kāi)關(guān)斷開(kāi)停電檢查，將控制跑單相的主軸交流接觸器常開(kāi)接觸點(diǎn)用改錐從上向下按壓，用萬(wàn)用表電阻擋測量接觸器常開(kāi)觸點(diǎn)是否通斷。經(jīng)檢查發(fā)現有兩相觸點(diǎn)導通、一相不導通，這就是電動(dòng)機跑單相缺相的主要原因。

為什么交流接觸器一個(gè)常開(kāi)點(diǎn)用很大的力量向下按壓都不能導通呢？經(jīng)把接觸器從配電箱內卸下來(lái)拆開(kāi)后檢查發(fā)現，接觸器因觸點(diǎn)銅板薄、質(zhì)量較差，長(cháng)時(shí)間過(guò)電流發(fā)熱，將觸點(diǎn)燒變形上翹，加之內部彈簧已燒得退火而失去彈性，卡常開(kāi)動(dòng)觸點(diǎn)時(shí)不能接觸到定觸點(diǎn)，所以導致電動(dòng)機缺相故障致使電動(dòng)機不能工作。經(jīng)更換新的交流接觸器后設備運行正常。

在設備維修與安裝過(guò)程中不能忽視電氣原器件本身所存在的機械問(wèn)題，就算是一個(gè)新的電氣原器件，也要進(jìn)行檢查其機械結構是否靈活，是否可靠，在電氣方面要注意原器件的負載電流量的大小和電壓的高低是否符合原設計要求。當達到要求時(shí)再進(jìn)行安裝調試，以防安裝后出現問(wèn)題，給維修工作帶來(lái)不必要的麻煩。

與電氣相關(guān)的機械問(wèn)題

在設備電氣維修過(guò)程中，常常只關(guān)注設備的電氣線(xiàn)路問(wèn)題，卻忽略了與電氣相關(guān)聯(lián)的機械問(wèn)題。

（1）案例1：進(jìn)口立式加工中心系統已更新為發(fā)那科0i－MC。設備在工作運行中出現了主軸換刀時(shí)定位不準的問(wèn)題，也沒(méi)有任何報警。我們先將機床的定位參數值進(jìn)行了必要的調整和修改，開(kāi)機重新啟動(dòng)，對各個(gè)機械軸進(jìn)行返回參考點(diǎn)工作運行正常，然后對主軸進(jìn)行主軸換刀定位。第一次主軸換刀定位準確，當進(jìn)行第二次主軸換刀定位的時(shí)，主軸換刀位就出現了十幾度的偏差。經(jīng)過(guò)反復地修改參數值和主軸換刀定位，都出現不同程度的主軸轉角偏差，不能正確地對準機械手的換刀位置。

問(wèn)題出現在哪里呢？我們采取對機械手換刀過(guò)程分布進(jìn)行工作原理分析：①分析認為電氣線(xiàn)路和系統沒(méi)有問(wèn)題，理由是每次更改不同的參數，主軸電動(dòng)機轉動(dòng)工作正常。主軸機頭上聯(lián)帶的編碼器能正確執行計算機發(fā)出和返饋指令。②把與其相關(guān)的機械部分進(jìn)行了檢查，分析認為：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(wèn)題。我們將主軸上的編碼器拆下來(lái)發(fā)現軟聯(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，導致主軸定位換刀不準確角度跑偏。經(jīng)更換了新的主軸與編碼器之間的軟聯(lián)軸器后設備換刀定位準確，工作正常。

（2）案例2：瑞士進(jìn)口臥式加工中心，在交換工作臺時(shí)經(jīng)常出現半路停止換臺故障，檢查后沒(méi)有發(fā)現那個(gè)傳感器和開(kāi)關(guān)有問(wèn)題，計算機系統工作正常，各個(gè)液壓閥、電磁閥和溢流閥工作也都正常，就是在交換工作臺時(shí)，當交換液壓活塞拉鉤伸向工作臺時(shí)就停機不執行下一道命令，并出現報警。我們對其交換工作臺所有的電氣部分進(jìn)行單一檢查也沒(méi)有發(fā)現任何問(wèn)題。

既然從電氣上找不到問(wèn)題和原因，就對交換工作臺工作過(guò)程分步驟進(jìn)行機械部分的檢查。工作臺在啟動(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T形掛槽的位置向左偏差0．4mm，導致?lián)Q臺時(shí)活塞掛鉤伸不進(jìn)工作臺下面的掛槽里，并頂住工作臺不動(dòng)，導致了工作臺交換時(shí)出現停機報警故障。

解決方式是將工作臺上的T形掛槽拆下來(lái)，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(kāi)機后先進(jìn)行手動(dòng)模式工作臺交換，活塞上的T形掛鉤可以很順利地伸進(jìn)工作臺下面的掛槽里，然后進(jìn)行自動(dòng)工作臺交換，一切正常。

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

液壓與氣動(dòng)系統的問(wèn)題

加工中心的電氣維修，還經(jīng)常出現在液壓和氣動(dòng)系統中。

（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，導致刀具拉不緊、拉不到位，無(wú)法進(jìn)行工作。

是什么問(wèn)題導致這一故障的發(fā)生？我們對松刀緊刀的兩個(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(xiàn)圈有阻值，說(shuō)明沒(méi)有接地和燒壞。松刀和緊刀的兩個(gè)指令兩個(gè)電磁閥執行的正確，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(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，安裝試機仍然會(huì )出現液壓缸拉不緊刀返回松刀現象，與之相關(guān)聯(lián)的電氣和液壓部分都檢查后沒(méi)有發(fā)現問(wèn)題。結合上述分析，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(wèn)題？分析認為，液壓缸上油腔里的油沒(méi)有排凈。將液壓缸從主軸上拆下來(lái)進(jìn)行檢查，在檢查中發(fā)現液壓缸內的一個(gè)鋼制的封油環(huán)，由于液壓油內有雜質(zhì)，使得鋼制的封油環(huán)封油不嚴，導致緊刀時(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)上液壓缸內的油沒(méi)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)反復試驗再沒(méi)有出現緊刀時(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)出現的故障是：當工作臺進(jìn)行縱向磨削橫向進(jìn)給，將開(kāi)關(guān)打到斷續工作時(shí)，出現換向后不是一次性地橫向進(jìn)給，而是在工作臺的中間位置又出現一次橫向進(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：當行程限位塊撞擊液壓換向閥的導桿時(shí)，就會(huì )橫向進(jìn)給磨削一次，工作臺無(wú)論是向左或是向右縱向來(lái)回換向一次，它就橫向進(jìn)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(lái)回感應霍爾電子接近開(kāi)關(guān)，使其接通給控制電路發(fā)出信號，傳給控制橫向電動(dòng)機的接觸器，使橫向電動(dòng)機工作一次，進(jìn)給量的大小是根據不同被加工的材料磨削量來(lái)確定的，由控制電路中的可調電位器來(lái)控制進(jìn)給量的大小，達到橫向進(jìn)給磨削零件的目的。經(jīng)對電氣部分進(jìn)行分段檢查即（連續→手動(dòng)→斷續）開(kāi)關(guān)檢查工作正常，我們試驗把開(kāi)關(guān)打到“斷續”時(shí)，縱向工作臺不工作，用金屬物人為的感應一下霍爾接近開(kāi)關(guān)，工作臺就會(huì )自動(dòng)地橫向進(jìn)給工作一次，說(shuō)明霍爾電子開(kāi)關(guān)沒(méi)有問(wèn)題。排除了各相關(guān)的電氣部分沒(méi)有出現任何問(wèn)題外，剩下的就是液壓系統的檢查，經(jīng)檢查發(fā)現先導閥控制的操縱閥內部由于內部油臟，封閉不嚴左油腔有向右油腔竄油泄露的問(wèn)題，導致了此故障的發(fā)生。經(jīng)對先導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(guò)程中，有一些加工中心在換刀時(shí)，由于機械手卡爪內部的彈簧出現銹蝕的問(wèn)題，導致卡爪不能正常地彈出來(lái)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(jìn)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(lái)保障機械手正常的換刀工作。

（4）還有一些由于外來(lái)的空氣壓力達不到設備所需要的工作壓力，時(shí)常會(huì )導致加工中心出現報警或停機事故的發(fā)生。諸多問(wèn)題都是一些機械故障引起的。

機械加工零件時(shí)帶來(lái)的問(wèn)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(lái)電氣故障的發(fā)生呢？表面上看好像是毫無(wú)相關(guān)性，但在實(shí)際電氣維修中我們就遇上了這樣的問(wèn)題。

臥式加工中心在加工零件時(shí)出現了445號報警（B軸軟接線(xiàn)斷開(kāi)故障）的問(wèn)題。在500mm×500mm工作臺上水平放置了一個(gè)被加工的鋼制零件，對其進(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中間位置進(jìn)行加工時(shí)很順利地完成鉆孔，當加工正對右端面距離工作臺中心φ200mm孔的加工時(shí)就出現445號報警，使設備停機無(wú)法工作，報警也不能按壓復位鍵消除，只有在關(guān)機重新啟動(dòng)的情況下才能消除報警。當再次開(kāi)機進(jìn)行右側面鉆孔加工時(shí)，445號報警仍然出現，設備停機仍不能工作。

這是什么原因導致出現的問(wèn)題？對于出現的設備故障和問(wèn)題進(jìn)行了全面的排查分析：設備鉆工作臺中間孔時(shí)正常，當鉆右側端面孔就會(huì )出現445號報警，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(guò)是兩孔的間距相差了200mm。經(jīng)分析認為：本加工中心是四軸聯(lián)動(dòng)的設備，工作臺B軸是可以回轉的，那么，在零件加工時(shí)會(huì )不會(huì )有轉動(dòng)的可能？ 工作臺正常工作時(shí)是靠液壓電磁閥經(jīng)B軸下的鎖緊裝置夾緊是不轉動(dòng)的。為了證明判斷的準確性，就將設備Z軸的導軌護罩面板拆開(kāi)，找到B軸電動(dòng)機與B軸工作臺之間相聯(lián)接的皮帶，用手來(lái)回拉拽皮帶，發(fā)現工作臺也能隨之轉動(dòng)，聯(lián)接在B軸電動(dòng)機上的編碼器也在轉動(dòng)，這就是問(wèn)題的所在。我們還對設備操作人員進(jìn)行了零件加工過(guò)程裝卡方法和加工的材料進(jìn)行了詢(xún)問(wèn)，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，就相當于用一個(gè)外在的作用力加在可以旋轉的B軸工作臺的右側面，形成了一個(gè)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(shí)產(chǎn)生的轉動(dòng)工作臺的轉矩，使得工作臺向右顫動(dòng)，與B軸工作臺聯(lián)接的編碼器也在不停地抖動(dòng)而不穩定，導致B軸工作臺出現445號報警。

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

總之，在機床設備電氣故障維修中，無(wú)論是數控機床還是一般的普通機床，作為一名維修工作者。對于設備出現的電氣故障我們要保持冷靜的頭腦，有的問(wèn)題比較簡(jiǎn)單，很快可以發(fā)現，并很容易解決。但有的設備電氣故障在沒(méi)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(wèn)題的所在，特別是對于那些軟故障的發(fā)生，設備時(shí)好時(shí)壞，工作狀態(tài)極其不穩定，這就需要我們維修工作者在平時(shí)的維修工作過(guò)程中，要一點(diǎn)一滴地積累總結工作經(jīng)驗。