《数控系统维修方法和要领》系列专题讲座.docx
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《数控系统维修方法和要领》系列专题讲座
《数控系统维修方法和要领》系列专题讲座
第一篇维修的基本要求和故障处理方法
第一章维修的基本要求
1.对维修人员的素质要求
2.必要的维修用器具
3.必要的技术资料和技术准备
4.必要的条件
1.对维修人员的素质要求
数控设备是技术密集型和知识密集型机电一体化产品,其技术先进、结构复杂、价格昂贵,在生产上往往起着关键作用,因此对维修人员有较高的要求。
维修工作做得好坏首先取决于维修人员得素质,他们必须具备以下条件:
①专业知识面广。
具有中专以上文化程度,掌握或了解计算机原理、电子技术、电工原理、自动控制与电机拖动、检测技术、机械传动及机加工工艺方面的基础知识。
既要懂电、又要懂机。
电包括强电和弱电;机包括机、液、气。
维修人员还必须经过数控技术方面的专门学习和培训,掌握数字控制、伺服驱动及PLC的工作原理,懂得NC和PLC编程。
②具有专业英语阅读能力。
数控系统的操作面板、CRT显示,随机技术手册大部用英文表示,不懂英文就无法阅读重要和众多的技术资料,无法通过人机对话,操作数控系统,甚至不识报警提示的含义,犹如瞎子摸象一般。
对照英文翻译资料或翻字典,虽可解决一些问题,但会增加宝贵的停机修理时间。
一个称职的数控维修人员必须努力培养自己的英语阅读能力。
③勤于学习,善于分析。
数控维修人员应该是一个勤于学习的人,他们不仅有较广的知识面,而且需要对数控系统有深入的了解。
要读懂厚厚几大本数控系统技术资料并不是一件轻而易举的事,必须刻苦钻研,反复阅读,边干边学,才能真正掌握。
数控系统型号多、更新快,不同制造厂,不同型号的系统往往差别很大。
一个能熟练维修FANUC数控系统的人不见得会熟练排除SIEMENS系统所发生的故障,其原因就在于此。
当前数控技术正随着计算机技术的迅速发展而发展,通用计算机上使用的硬件、软件如软盘、硬盘,人机对话统越来越广泛地应用于新的数控系统,与传统的数控系统的差别日益增大,即使对于经验丰富的老维修人员来说也有不断学习的要求。
数控维修人员需要有一个善于分析的头脑,数控系统故障现象千奇百怪,各不相同,其起因往往不是简而易见的,它涉及电、机、液、气。
就数控系统而言,机内成千上万只元器件都有损坏的可能,要在这样众多的元器件中找到损坏的那一只,要有由表及里,去伪存真的本领,在这里对众多的故障原因和现象作出正确的分析判断是至关重要的。
④有较强的动手能力和实验技能。
数控系统的修理离不开实际操作,维修人员应会动手对数控系统进行操作,查看报警信息,检查、修改参数,调用自诊断功能,进行PLC接口检查;应会编制简单的典型加工程序,对机床进行手动和试运行操作;应会使用维修所必需的工具、仪表和仪器。
对数控维修人员来说,胆大心细,既敢于动手,又细心有条理是非常重要的;只有敢于动手,才能深入理解系统原理、故障机理,才能一步步缩小故障范围,找到故障原因,所谓“心细”,就是在动手检修时,要先熟悉情况、后动手,不盲目蛮干;在动手过程中要稳、要准。
2.必要的维修用器具
∙ 测量仪器、仪表
(1)万用表
(2)逻辑测试笔和脉冲信号笔
(3)示波器
(4)PLC编程器
(5)IC测试仪
(6)IC在线测试仪这是一种使用通用微型计算机技术的新型数字集成电路在线测试仪器。
它的主要特点是能够对焊接在电路板上的芯片直接进行功能、状态和外特性测试,确认其逻辑功能是否失效。
以上介绍的六种测量仪表、仪器,有些是常用的,是数控系统维修人员必备的,有些则是维修单位在板级维修的基础上提高到片级维修所要配备的。
由于数控系统印刷电路板价格昂贵,向国外购置或送修又十分不便,一些大的维修单位常配置这类仪器进行元器件级的修理。
在本书的以后章节中,我们将总结这方面的经验。
∙维修工具
维修数控设备除了必要的测量仪表、仪器之外,一些维修工具是不可缺少的,主要有以下/几种:
①电烙铁;②吸锡器;③螺丝刀;
④钳类工具:
常用的是平头钳、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳;
⑤扳手:
大小活络扳手、各种尺寸的内六角扳手;
⑥其他:
剪刀、镊子、刷子、吹尘器、清洗盘、带鳄鱼钳连接线等。
∙化学用品
松香、纯酒精、清洁触点用喷剂、润滑油等。
3.必要的技术资料和技术准备
维修人员应在平时认真整理和阅读有关数控系统的重要技术资料。
维修工作做得好坏,排除故障的速度快慢,主要决定于维修人员对系统的熟悉程度和运用技术资料的熟练程度。
下面分几方面谈谈进行数控维修所必需的技术资料和技术准备。
①数控装置部分
应有数控装置安装、使用(包括编程)、操作和维修方面的技术说明书,其中包括数控装置操作面板布置及其操作,装置内各电路板的技术要点及其外部连接图,系统参数的意义及其设定方法,装置的自诊断功能和报警清单,装置接口的分配及其含义等等。
通过上述资料,维修人员应掌握CNC原理框图、结构布置、各电路板的作用,板上各指示发光管的意义;通过面板对系统进行各种操作,进行自诊断检测,检查和修改参数并能作出备份。
能熟练地通过报警信息确定故障范围,进行系统供维修的检测点的测试,会使用随机的系统诊断纸带对其进行诊断测试。
②PLC装置部分
应有PLC装置及其编程器的连接、编程、操作方面的技术说明书,还应包括PLC用户程序清单或梯形图、I/O地址及意义清单,报警文本以及PLC的外部连接图。
维修人员应熟悉PLC编程语言,能看懂用户程序或梯形图,会操作PLC编程器,通过编程器或CNC操作面板(对内装式PLC)对PLC进行监控,有时还需对PLC程序进行某些修改。
还应熟练地通过PLC报警号检查PLC有关的程序和I/O连接电路、确定故障的原因。
③伺服单元
应有进给和主轴伺服单元原理、连接、调整和维修方面的技术说明书,其中包括伺服单元的电气原理框图和接线图,主要故障的报警显示,重要的调整点和测试点,伺服单元参数,的意义和设置。
维修人员应掌握伺服单元的原理,熟悉其连接,能从单元板上故障指示发光管的状态和显示屏的显示的报警号及时确定故障范围;能测试关键点的波形和状态,并作出比较;能检查和调整伺服参数,对伺服系统进行优化。
④机床部分
应有机床安装、使用、操作和维修方面的技术说明书,其中包括机床的操作面板布置及其操作,机床电气原理图、布置图以及接线图。
对电气维修人员来说,还需要机床的液压回路图和气动回路图。
维修人员应了解机床的结构和动作,熟悉机床上电气元器件的作用和位置,会手动操作机床,编简单的加工程序并进行试运行。
⑤其他
有关元器件方面的技术资料,如数控设备所用的元器件清单,备件清单以及各种通用的元器件手册。
维修人员应熟悉各种常用的元器件,一旦需要,能较快地查阅有关元器件的功能、参数及代用型号。
对一些专用器件可查出其订货编号。
做好数据和程序的备份十分重要。
以前多用纸带形式存放,目前多存放在软盘上。
除前面所述的系统参数、PLC程序、PLC报警文本外,还有机床必须使用的宏指令程序、典型的零件程序、系统的功能检查程序。
对于一些装有硬盘驱动器的数控系统。
应有硬盘文件的备份。
维修人员应了解这些备份的内容,能对数控系统进行输人和输出的操作。
有些维修所必需的电路图往往通过对实物的测绘才能得到,如光栅尺测量头的原理图,主开关电源的原理图。
这要求维修人员具有测绘能力,平时做好维修所必需的重要技术资料的准备工作。
故障维修记录是一份十分有用的技术资料。
维修人员在完成故障排除之后,应认具作好记录,将故障现象、诊断、分析、排除方法一一加以记录。
在排除新的故障之前应考虑这种故障以前发生过没有?
当时是如何解决的?
这常常给修理带来方便。
4.必要的条件
对于数控系统的维修,备品备件是一个必不可少的物质条件。
如无备件可调换,“巧媳妇难为无米之炊”。
而且,如果维修人员手头上备有一些电路板的话,将给排除故障带来许多方便,采用换板法常可快速判断出一些疑难故障发生在哪块电路板上。
然而,电路板的价格昂贵,需要付出较大的代价。
数控系统备件的配制要根据实际情况,通常一些易损的电气元器件如各种规格的熔断器、保险丝、开关、电刷,还有易出故障的大功率模块和印刷电路板等,均是应当配备的。
第二章常见故障分类
数控机床是一种技术复杂的机电一体化设备,其故障发生的原因一般都比较复杂,这给故障诊断和排除带来不少困难。
为了便于故障分析和处理,本章按故障部件、故障性质及故障原因等对常见故障作如下分类。
1.按数控机床发生故障的部件分类
2.按数控机床发生的故障性质分类
3.按故障发生后有无报警显示分类
4.按故障发生的原因分类
1.按数控机床发生故障的部件分类
①主机故障。
数控机床的主机部分,主要包括机械、润滑、冷却、排屑、液压。
气动与防护等装置。
常见的主机故障有:
因机械安装、调试及操作使用不当等原因引起的机械传动故障与导轨运动摩擦过大故障。
故障表现为传动噪声大,加工精度差,运行阻力大.例如:
轴向传动链的挠性联轴器松动,齿轮、丝杠与轴承缺油,导轨塞铁调整不当,导轨润滑不良以及系统参数设置不当等原因均可造成以上故障。
尤其应引起重视的是,机床各部位标明的注油点(注油孔)须定时、定量加注润滑油(剂),这是机床各传动链正常运行的保证。
另外,液压、润滑与气动系统的故障现象主要是管路阻塞和密封不良,因此,数控机床更应加强治理和根除三漏现象发生。
②电气故障。
电气故障分弱电故障与强电故障。
弱电部分主要指CNC装置、PLC控制器、CRT显示器以及伺服单元、输入、输出装置等等电子电路,这部分又有硬件故障与软件故障之分。
硬件故障主要是指上述各装置的印刷电路板上的集成电路芯片、分立元件、接插件以及外部连接组件等等发生的故障。
常见的软件故障有:
加工程序出错,系统程序和参数的改变或丢失、计算机的运算出错等。
强电部分是指继电器、接触器、开关、熔断器、电源变压器、电动机、电磁铁、行程开关等电气元器件及其所组成的电路。
这部分的故障十分常见,必须引起足够的重视。
2.按数控机床发生的故障性质分类
①系统性故障。
系统性故障,通常是指只要满足一定的条件或超过某一设定的限度,工作中的数控机床必然会发生的故障。
这一类故障现象极为常见。
例如:
液压系统的压力值随着液压回路过滤器的阻塞而降到某一设定参数时,必然会发生液压报警使系统断电停机;又如:
润滑、冷却或液压等系统由于管路泄漏引起油标下降到使用限值必然会发生液位报警使机床停机;再如:
机床加工中因切削量过大达到某一限值时必然会发生过载或超温报警,致使系统迅速停机。
因此,正确的使用与精心维护是杜绝或避免这类系统性故障发生的切实保障。
②随机性故障。
随机性故障,通常是指数控机床在同样的条件下工作时只偶然发生一次或两次的故障。
有的文献上称此为“软故障”。
由于此类故障在各种条件相同的状态下只偶然发生一两次。
因此,随机性故障的原因分析与故障诊断较其它故障困难得多。
一般而言,这类故障的发生往往与安装质量、组件排列、参数设定、元器件品质、操作失误与维护不当,以及工作环境影响等诸因素有关。
例如:
接插件与连接组件因疏忽未加锁定,印刷电路板上的元器件松动变形或焊点虚脱,继电器触点、各类开关触头因污染锈蚀以及直流电机碳刷不良等所造成的接触不可靠等。
另外,工作环境温度过高或过低、湿度过大、电源波动与机械振动、有害粉尘与气体污染等原因均可引发此类偶然性故障。
因此,加强数控系统的维护检查,确保电气箱门的密封,严防工业粉尘及有害气体的侵袭等,均尽可能避免此类故障隐患的发生。
3.按故障发生后有无报警显示分类
①有报警显示的故障
这类故障又可分为硬件报警显示与软件报警显示两种。
(1)硬件报警显示的故障硬件报警显示通常是指各单元装置上的警示灯(一般由LED发光管或小型指示灯组成)的指示。
在数控系统中有许多用以指示故障部位的警示灯,如控制操作面板、位置控制印刷线路板、伺服控制单元、主轴单元、电源单元等部位以及光电
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