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  数控设备故障维修方法都有哪些  

发表人:admin   来源:未知   时间:2018-02-21
  数控设备故障维修方法都有哪些
  现在数控设备使用越来越广泛,随之而来的是如何保证设备的有效利用率,设备出现故障时,要尽快将设备恢复正常使用。为了解决这个问题,首先要求维修人员应该有很高的素质,不但要求具有丰富的专业知识,如机电一体化技术、计算机原理、数控技术、PLC技术、自控技术、拖动原理、液压技术等,还要掌握机械加工常识和数控装置的简单编程,另外还要具有一定的英语水平,能够阅读英文技术资料。要有足够的资料,包括机、电、液图纸,机床参数备份,系统使用维修手册,PLC梯形图等。还要有一定量的备件。另外需要维修人员具有一定的经验,掌握一定的维修方法。笔者从事数控设备维修多年,积累了一定的经验,总结一套维修数控设备的方法
  要搞清故障现象
  当数控设备出现故障时,首先要搞清故障现象,向操作人员了解第一次出现故障时的情况,在可能的情况下观察故障发生的过程,观察故障是在什么情况下发生的,怎么发生的,引起怎样的后果。只有了解到第一手情况,才有利于故障的排除,把故障过程搞清了,问题就解决一半了。搞清了故障现象,然后根据机床和数控系统的工作原理,就可以很快地确诊问题所在并将故障排除,使设备恢复正常使用。
  如,一台采用美国BRYANT公司TEACHABLE Ⅲ系统的数控外圆磨床在自动加工时,砂轮将修整器磨掉一块。为了观察故障现象并防止意外再次发生,将砂轮拆下运行机床,这时再观察故障现象,发现在自动磨削加工时,磨削正常没有问题,工件磨削完之后,修整砂轮时,砂轮正常进给,而砂轮修整器旋转非常快,很快就压上限位开关,如果这时砂轮没拆,肯定砂轮又要撞到修整器上。根据机床的工作原理,砂轮修整器由E轴伺服电机带动,用旋转编码器作为位置反馈元件。正常情况下修整器修整砂轮时,Z轴滑台带动E轴修整器移动到修整位置,修整器做30°~120°的摆动来修整砂轮。我们多次观察故障现象发现,E轴在压上限位开关时,在屏幕上E轴的坐标值只有60°左右,而实际位置大概在180°左右,显然是位置反馈出现问题,但更换了位控板和编码器都没有解决问题。我们又经过反复的观察和试验,发现:E轴修整器在Z轴的边缘时,回参考点和旋转摆动都没有问题,要利用系统的报警信息现在数控系统的自诊断能力越来越强,设备的大部分故障数控系统都能够诊断出来,并采取相应的措施,如停机等,一般都能产生报警显示。当数控设备出现故障时,有时在显示器上显示报警信息,有时在数控装置上、PLC装置上和驱动装置上还会有报警指示。这时要根据手册对这些报警信息进行分析,有些根据报警信息就可直接确认故障原因,只要搞清报警信息的内容,就可排除数控设备出现的故障。
  如,一台采用德国SIEMENS 810系统的数控沟道磨床,开机后就产生1号报警显示“BATTERY ALARM POWER SUPPLY”,很明显指示数控系统断电保护电池没电,更换新的电池后(注意:一定要在系统带电的情况下更换电池),将故障复位,机床恢复使用。另一台采用SIEMENS 3系统的数控磨床,开机后屏幕没有显示,检查数控装置,发现CPU板上一个发光二极管闪烁,根据说明书,分析其闪烁频率,确认为断电保护电池电压低,更换电池后,重新启动系统故障消失。
  如,一台采用日本FANUC 0TC系统的数控车床,出现2043号报警,显示“HYD. PRESSURE DOWN",指示液压系统压力低。根据报警信息,对液压系统进行检查,发现液压压力确实很低,对液压压力进行调整使机床恢复了正常使用。
  另一些故障的报警信息并不能反映故障的根本原因,而是反映故障的结果或者由此引起的其它问题,这时要经过仔细的分析和检查才能确定故障原因,下面的方法对这类故障及没有报警的一些故障的检测是行之有效的。
  要利用数控系统的PLC状态显示功能
  许多数控系统都有PLC状态显示功能,如西门子3系统PC菜单下的PC STATUS,西门子810系统DIAGNOSIS菜单下的PLC STATUS功能,以及发那科0T系统DGNOS PARAM 功能的PMC状态显示功能等,利用这些功能可显示PLC的输入、输出、定时器、计数器等的即时状态和内容。根据机床的工作原理和机床厂家提供的电气原理图,通过监视相应的状态,就可确诊一些故障。
  如,一台采用日本FANUC 0TC的数控车床,一次出现故障,开机就出现2041号报警,指示X轴超限位的报警,但观察X轴并没有超限位,并且X轴的限位开关也没有压下,但利用NC系统的PMC状态显示功能,检查X轴限位开关的PMC输入X0.0的状态为“1”,开关触点确实已经接通,说明开关出现了问题,更换新的开关后,机床故障消除。
  如,一台采用日本MITSUBINSHI MELDAS L3系统的数控车床,一次出现故障,刀塔不旋转。根据刀塔的工作原理,刀塔旋转时,首先靠液压缸将刀塔浮起,然后才能旋转。观察故障现象,当手动按下刀塔旋转的按钮时,刀塔根本没有反应,也就是说,刀塔没有浮起,根据电气原理图,PLC的输出Y4.4控制继电器K44来控制电磁阀,电磁阀控制液压缸使刀塔浮起,首先通过NC系统的PLC状态显示功能,观察Y4.4的状态,当按下手动刀塔旋转按钮时,其状态变为“1”,没有问题,继续检查发现,是其控制的直流继电器K44的触点损坏,更换新的继电器,刀塔恢复了正常工作。
  汽车车身新材料的应用及发展趋势
  现代汽车车身除满足强度和使用寿命的要求外,还应满足性能、外观、安全、价格、环保、节能等方面的需要。在上世纪八十年代,轿车的整车质量中,钢铁占80%,铝占3%,树脂为4%。自1978年世界爆发石油危机以来,作为轻量化材料的高强度钢板、表面处理钢板逐年上升,有色金属材料总体有所增加,其中,铝的增加明显;非金属材料也逐步增长,近年来开发的高性能工程塑料、复合材料,不仅替代了普通塑料,而且品种繁多,在汽车上的应用范围广泛。本文着重介绍国内外在新型材料应用方面的情况及发展趋势。
  车身新材料的种类
  高强度钢板
  从前的高强度钢板,拉延强度虽高于低碳钢板,但延伸率只有后者的50%,故只适用于形状简单、延伸深度不大的零件。现在的高强度钢板是在低碳钢内加入适当的微量元素,经各种处理轧制而成,其抗拉强度高达420N/mm2,是普通低碳钢板的2~3倍,深拉延性能极好,可轧制成很薄的钢板,是车身轻量化的重要材料。到2000年,其用量已上升到50%左右。中国奇瑞汽车公司与宝钢合作,2001年在试制样车上使用的高强度钢用量为262kg,占车身钢板用量的46%,对减重和改进车身性能起到了良好的作用。
  低合金高强度钢板的品种主要有含磷冷轧钢板、烘烤硬化冷轧钢板、冷轧双相钢板和高强度1F冷轧钢板等,车身设计师可根据板制零件受力情况和形状复杂程度来选择钢板品种。
  含磷高强度冷轧钢板:含磷高强度冷轧钢板主要用于轿车外板、车门、顶盖和行李箱盖升板,也可用于载货汽车驾驶室的冲压件。主要特点为:具有较高强度,比普通冷轧钢板高15%~25%;良好的强度和塑性平衡,即随着强度的增加,伸长率和应变硬化指数下降甚微;具有良好的耐腐蚀性,比普通冷轧钢板提高20%;具有良好的点焊性能;烘烤硬化冷轧钢板:经过冲压、拉延变形及烤漆高温时效处理,屈服强度得以提高。这种简称为BH钢板的烘烤硬化钢板既薄又有足够的强度,是车身外板轻量化设计首选材料之一;冷轧双向钢板:具有连续屈服、屈强比低和加工硬化高、兼备高强度及高塑性的特点,如经烤漆后其强度可进一步提高。适用于形状复杂且要求强度高的车身零件。主要用于要求拉伸性能好的承力零部件,如车门加强板、保险杠等;超低碳高强度冷轧钢板:在超低碳钢(C≤0.005%)中加入适量的钛或铌,以保证钢板的深冲性能,再添加适量的磷以提高钢板的强度。实现了深冲性与高强度的结合,特别适用于一些形状复杂而强度要求高的冲压零件。
  轻量化迭层钢板
  迭层钢板是在两层超薄钢板之间压入塑料的复合材料,表层钢板厚度为0.2~0.3mm,塑料层的厚度占总厚度的25%~65%。与具有同样刚度的单层钢板相比,质量只有57%。隔热防振性能良好,主要用于发动机罩、行李箱盖、车身底板等部件。
  铝合金
  与汽车钢板相比,铝合金具有密度小(2.7g/cm3)、比强度高、耐锈蚀、热稳定性好、易成形、可回收再生等优点,技术成熟。德国大众公司的新型奥迪A2型轿车,由于采用了全铝车身骨架和外板结构,使其总质量减少了135kg,比传统钢材料车身减轻了43%,使平均油耗降至每百公里3升的水平。全新奥迪A8通过使用性能更好的大型铝铸件和液压成型部件,车身零件数量从50个减至29个,车身框架完全闭合(见图1)。这种结构不仅使车身的扭转刚度提高了60%,还比同类车型的钢制车身车重减少50%。由于所有的铝合金都可以回收再生利用,深受环保人士的欢迎。
  根据车身结构设计的需要,采用激光束压合成型工艺,将不同厚度的铝板或者用铝板与钢板复合成型,再在表面涂覆防腐蚀材料使其结构轻量化且具有良好的耐腐蚀性。
  镁合金
  镁的密度为1.8g/cm3,仅为钢材密度的35%,铝材密度的66%。此外它的比强度、比刚度高,阻尼性、导热性好,电磁屏蔽能力强,尺寸稳定性好,因此在航空工业和汽车工业中得到了广泛的应用。镁的储藏量十分丰富,镁可从石棉、白云石、滑石中提取,特别是海水的盐分中含 3.7%的镁。近年来镁合金在世界范围内的增长率高达20%。
  铸造镁合金的车门由成型铝材制成的门框和耐碰撞的镁合金骨架、内板组成。另一种镁合金制成的车门,它由内外车门板和中间蜂窝状加强筋构成,每扇门的净质量比传统的钢制车门轻10kg,且刚度极高。随着压铸技术的进步,已可以制造出形状复杂的薄壁镁合金车身零件,如前、后挡板、仪表盘、方向盘等。
 
  CAE 技术塑胶模具设计发展必然趋势
  模具是生产各种工业产品的重要工艺装备,随着塑胶工业的迅速发展以及塑胶制品在航空、航太、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用,产品对模具的要求越来越高,传统的模具设计方法已无法适应产品更新换代和提高质量的要求。电脑辅助工程(CAE)技术已成为塑胶产品开发、模具设计及产品加工中这些薄弱环节的最有效的途经。同传统的模具设计相比,CAE 技术无论在提高生产率、保证产品质量,还是在降低成本、减轻劳动强度等方面,都具有很大优越性。
  美国上市公司 Moldflow 公司是专业从事注塑成型CAE 软体和谘询公司,自 1976 年发行了世界上第一套流动分析软体以来,一直主导塑胶成型CAE 软体市场。近几年,在汽车、家电、电子通讯、化工和日用品等领域得到了广泛应用。
  利用 CAE 技术可以在模具加工前,在电脑上对整个注塑成型过程进行类比分析,准确预测熔体的填充、保压、冷却情况,以及制品中的应力分布、分子和纤维取向分布、制品的收缩和翘曲变形等情况,以便设计者能尽早发现问题,及时修改制件和模具设计,而不是等到试模以後再返修模具。这不仅是对传统模具设计方法的一次突破,而且对减少甚至避免模具返修报废、提高制品质量和降低成本等,都有着重大的技术经济意义。
  塑胶模具的设计不但要采用 CAD 技术,而且还要采用 CAE 技术。这是发展的必然趋势。注塑成型分两个阶段,即开发/设计阶段(包括产品设计、模具设计和模具制造)和生产阶段(包括购买材料、试模和成型)。传统的注塑方法是在正式生产前,由于设计人员凭经验与直觉设计模具,模具装配完毕後,通常需要几次试模,发现问题後,不仅需要重新设置工艺参数,甚至还需要修改塑胶制品和模具设计,这势必增加生产成本,延长产品开发周期。采用 CAE 技术,可以完全代替试模,CAE 技术提供了从制品设计到生产的完整解决方案,在模具制造之前,预测塑胶熔体在型腔中的整个成型过程,帮助研判潜在的问题,有效地防止问题发生,大大缩短了开发周期,降低生产成本。
  近年来, CAE 技术在注塑成型领域中的重要性日益增大,采用 CAE 技术可以全面解决注塑成型过程中出现的问题。
 
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