數控機床故障診斷分析論文范文第1篇
關鍵詞：錨鏈鋼,試驗,脆性斷裂,焊接
錨鏈是艦船和海洋工程中重要的部件, 由于所處的環境惡劣, 因此船舶與海洋工程用鋼要有足夠的強度、韌性和良好的可焊性。錨鏈鋼的良好性能是船舶生命力的有力保證。為了檢驗船用CM690錨鏈鋼的使用性能, 對該牌號錨鏈鋼試塊進行常規力學性能試驗、系列溫度沖擊試驗和落錘試驗, 并對閃光焊接頭組織性能和沖擊韌性進行了試驗分析, 為生產和實際應用CM690錨鏈鋼提供了依據。
1 試驗材料及方法
a) 常規力學性能試驗
試驗材料為d66mm, d70mm, d80mm, d86mm, d92mm5種規格的CM690錨鏈圓鋼, 從內部和表面取化學分析試樣 (取樣位置如圖1所示) , 在ARL-2460光譜儀上測試試樣的化學成分, 檢測結果見表1。原始材料橫截面酸浸 (1∶1的工業鹽酸) 低倍組織試片上, 目視沒有發現縮孔、氣泡、裂紋和白點缺陷。試塊按技術條件規定的位置取樣進行拉伸試驗和夏比沖擊試驗。拉伸試驗各取兩個試樣, 沖擊試驗各取三個標準試樣。試驗結果的平均值見表2。
試驗結果表明, 5種直徑規格試塊的拉伸性能和沖擊性能全部合格, 其中-20℃平均沖擊功為規定指標的3.3～4.3倍, 表明該型圓鋼制作的錨鏈符合要求。
b) 低溫韌性試驗
1) 系列溫度沖擊試驗
試驗共測定了8個溫度下的沖擊值, 其溫度為:0℃, -20℃, -40℃, -60℃, -70℃, -80℃, -100℃, -110℃。試驗對象仍為上述5種規格的CM690錨鏈圓鋼, 熱處理制度:835℃淬水+630℃高溫回火。試塊在規定位置取夏比V型缺口試樣進行系列溫度沖擊試驗。試驗溫度和沖擊功Akv, 斷口晶粒狀斷面百分率的試驗結果分別列于表3和表4。
以沖擊功Akv及斷口晶粒狀斷面百分率的平均值經計算機處理繪制韌脆轉變曲線[2], 見圖2所示。韌脆溫度轉變曲線可以用來衡量冶金質量和熱處理工藝水平。從表2、表3和圖1可知, Akv及晶粒狀斷面百分率均表明:在-20℃下開始形成轉化溫度, 在這個溫度以上的斷口均為100%的纖維狀斷口, 斷口為等軸韌窩狀;-60℃沖擊試樣斷口形貌顯示仍然有近75%的纖維狀斷口;-80℃呈現90%的結晶狀斷口, 10%的纖維狀斷口, 而在-75℃～-80℃范圍內, 試樣出現了50%的結晶狀斷口和50%的纖維狀斷口; -100℃斷口全部為結晶狀斷口, 此溫度下的斷裂為純脆性斷裂。若用斷口形貌來衡量轉變溫度特性, 并以結晶狀斷口百分率達到50%時的轉變溫度作為該材料的轉變溫度, CM690錨鏈圓鋼的轉變溫度可以確定為-75℃～-80℃, 這與能量準則法 (AKv-T曲線) 測定的結果一致。上試驗數據表明, CM690錨鏈圓鋼的韌性和溫度轉變特性都是良好的。
2) 落錘試驗:落錘試驗能夠從本質上反映鋼材的冶金品質的好壞。落錘試驗測得的無延性轉變溫度是船舶防斷安全設計中必須考慮的重要參數, 它既能反映材料在低溫下抵抗斷裂的能力, 又能反映材料的綜合冶金品質。本文試驗的各種規格試塊均制取P-2型 (19mm×50mm×125mm) 落錘試樣, 在DWTM-1500試驗機上進行試驗。試驗測得的無延性轉變溫度TNDT列于表5。數據顯示試樣都達到了設計要求。
c) 焊接性能試驗:
1) 閃光對焊工藝參數:試驗材料為d66mm的CM690錨鏈圓鋼, 采用的閃光對焊, 主要工藝參數為:夾持長41.0mm, 閃光預留間隙7.0mm;焊接速度2.0mm/s;通電頂段時間0.13s;預熱溫度800℃～850℃;焊后箱式爐中以890℃加熱45min, 迅速水淬 (水溫≤38℃) 。
2) 焊接接頭沖擊韌性試驗:
接頭的夏比沖擊試驗試樣分別在焊縫、熔合線、2mm熱影響區3個位置開V型缺口, 每個位置取3個試樣, 0℃的試驗結果的平均值見表6。
試驗表明, 焊接熱影響區的沖擊功為91J～97J, 高于規定值60J。熔合線是焊接接頭的最薄弱的環節, 這是由于閃光焊接過程形成高溫的氧化物沒有完全被擠出來時, 在頂鍛力的作用下造成夾雜物集中分布, 熔合線附近沖擊功下降明顯, 但其平均沖擊功仍達到規定值60J。
3) 接頭的顯微組織檢測:
經檢測發現, 焊縫在調質前存在一寬度為1.1mm的脫碳區, 調質后該區變窄, 寬約0.7mm。這表明, 經過890℃用45min高溫加熱保溫, 碳從母材向焊縫進行了擴散, 使焊縫的貧碳區得以改善。但經過電子探針微區分析, 母材平均含碳量為0.28%, 而焊縫經調質后的平均含碳量僅為0.205%, 說明該區仍存在一定程度的脫碳現象。金相檢驗發現近焊縫區母材為理想的回火索氏體和少量的先共析鐵素體, 而焊縫由于脫碳, 其組織存在的先共析鐵素體明顯增多, 局部出現了少量的無碳貝氏體。
2 結論
a) CM690錨鏈鋼技術條件規定的各種規格試塊常規力學性能全部合格;系列溫度沖擊吸收功顯示其韌脆溫度轉變特性良好 (-75℃～-80℃) , 表明該型錨鏈鋼的低溫韌性良好。
b) CM690錨鏈鋼的化學成分穩定, 組織致密。試樣韌塑性富裕量較大, 強度水平較好;落錘試驗表明低溫下抵抗斷裂的能力滿足使用要求。
c) 該型錨鏈鋼的焊接性能一般, 但接頭的沖擊試驗結果均達到技術條件規定的要求。為提高接頭性能, 應適當增加閃光時間和頂鍛力, 或采用新型閃光焊接工藝。
d) CM690錨鏈鋼脆性轉化溫度與其化學成分、晶粒度、金相組織等多種因素有關。要獲得更低的韌脆轉化溫度, 必須進一步改善圓鋼澆鑄和軋制工藝。
參考文獻
[1]王克非, 王世俊, 等.CM690錨鏈鋼開裂原因分析[J].熱加工工藝, 2006 (10) :71-73.
[2]錢維平, 蔣和歲.工程結構用鋼溫度轉變曲線特性的表征及其應用[J].材料開發與應用, 1997, 12 (2) :2-16.
數控機床故障診斷分析論文范文第2篇
關鍵詞：數控機床,參考點,柵格,編碼器
0數控機床返回參考點的意義
數控機床要實現自動加工, 就必須要實現機床停機在固定點以及機床在固定點交換刀具, 所以就必須要知道坐標位移計算的依據, 也就是說必須要在數控機床上建立機床坐標系來確定機床原點。數控系統可以通過返回數控機床參考點來確定機床原點。為了了解這一過程的工作原理, 首先要清楚機床參考點、機床原點、電氣參考點三者的關系。以車床為例, 三者之間的關系如圖1所示。
在這三者中, 需要重點說明的是電氣參考點。電氣參考點是由機床使用的檢測反饋元件發出的柵格信號或零標志信號確立的參考點。電氣參考點一般與機床參考點是重合的。從嚴格意義上來說數控機床返回參考點就是返回電氣參考點。實際返回參考點是通過系統得到減速開關信號后, 再檢測伺服電機編碼器柵格信號, 這時檢測到的第一個柵格就是參考點。若希望的機床參考點不在此點, 可通過參數進行偏移。在FANUC 0i數控系統中, 偏移量在參數1850中設定。
1 數控機床返回參考點類型
在維修與返回參考點有關的故障時, 首先要清楚該數控機床屬于哪一種返回參考點方式。
配備伺服電機的數控機床一般都是采用柵格方式回參考點。柵格方式根據檢測反饋元件測量方法的不同可分為絕對式編碼器柵格方式和增量式編碼器柵格方式。采用絕對式編碼器進行位置檢測的機床, 機床調試第一次開機時, 通過參數設置使機床返回參考點, 操作調整到合適的參考點后, 只要絕對式編碼器的后備電池有效, 再開機時, 不必進行返回參考點操作。采用增量式編碼器進行位置檢測的機床, 因為增量式編碼器位置檢測裝置在斷電時會失去對機床坐標值的記憶, 所以每次機床通電時都要進行返回參考點操作。
2 返回參考點過程
根據數控系統的不同, 返回參考點過程的操作和相關參數也略有不同。以FANUC 0i數控系統為例, 根據系統的技術資料進行相應操作和設置相關參數, 來介紹數控機床返回參考點的過程。
FANUC數控系統返回參考點的控制方式有以下幾類, 一是增量式編碼器返回參考點;二是絕對式編碼器返回參考點;三是附帶絕對地址參照標記的直線尺返回參考點;四是撞塊式返回參考點等。
以增量式編碼器返回參考點來說明返回參考點的過程。以增量式編碼器作為檢測反饋元件的機床, 其返回參考點方式又分為有擋塊返回參考點方式和無擋塊返回參考點方式。
(1) 與返回參考點有關的參數
與返回參考點有關的參數如表1所示。
在表1中, 參數1005#1=0, 為有擋塊返回參考點方式, 參數1005#1=1, 為無擋塊返回參考點方式。參數1006#5=0, 為正方向返回參考點, 參數1006#5=1, 為反方向返回參考點。參數3003#5=0, 表示減速信號為0有效, 即減速開關為動斷 (接常閉點) 的。
(2) 返回參考點的動作
有擋塊返回參考點方式時, 選擇JOG進給方式, 將信號ZRN (G43.7) 置為1, 然后選擇返回參考點方向, 機床可移動部件就會以快速移動速度移動。當碰上減速開關, 返回參考點硬件減速信號 (*DECn) 為0時, 移動速度減速, 然后以一定的低速持續移動。此后離開減速開關, 返回參考點硬件減速信號再次變為1, 可移動部件停止在第一個電氣柵格位置上, 返回參考點結束信號 (ZPn) 變為1, 至此, 一軸返回參考點動作完成。一旦返回參考點結束信號 (ZPn) 變為1的坐標軸, 在信號ZRN變為0之前, JOG進給無效。以上動作時序圖 (以+J1軸為例) 如圖2所示。
該時序圖的應用有幾個條件:參數1006#5=0, 設置為正方向返回參考點 (當然也可以把參數設置成反方向返回參考點, 各軸返回參考點的方向也可分別設定) ;減速信號有效參數3003#5=0, 設置為0有效;減速信號接動斷開關 (即常閉點) 。
無擋塊返回參考點方式時, 需將參數1005#1設為1, 也就是不需要減速開關也能返回參考點。無擋塊返回參考點方式使用方便, 進給軸方向選擇正、反都可以, 但每次開機返回參考點位置都不一樣, 若加工中以參考點的位置為計算依據, 每次返回參考點后都必須重新操作和計算。
3 返回參考點常見故障
在實際工作當中, 要維修與返回參考點有關的故障, 就必須了解與返回參考點有關的知識, 在維修前要知道機床屬于哪一種返回參考點方式, 常見的參數有哪些。一般維修時不需要修改參數, 但如果是絕對式編碼器返回參考點故障就需要修改參數, 這就需要理解參數的含義, 這對深入理解返回參考點過程和故障診斷以及維修是非常有幫助的, 因為返回參考點方式不同, 常見的故障也不盡相同。
(1) 操作故障
配置增量式或絕對式編碼器的數控機床在返回參考點過程中, 若不符合返回參考點參數設置, FANUC數控系統就會報警, 相應報警在FANUC系統的維修手冊中都有報警內容和報警原因的詳盡說明, 出現操作故障報警可以根據故障報警號查找報警原因來消除報警, 并更正自己操作上或編程上的不當之處對機床進行繼續操作。所不同的是, 配置絕對式編碼器的伺服電機在返回參考點過程中, 若絕對式編碼器配備電池電壓低或電壓為0時, 必須更換電池并重新設定參考點, 這種情況必須根據相應報警進行對應處理, 相應報警如表2所示[2]。
(2) 外圍電氣開關信號故障
在機床返回參考點方式中, 增量式編碼器主要涉及到系統外的開關有操作方式開關、減速開關等, 絕對式編碼器主要涉及系統外的部件有操作方式開關、絕對式編碼器電池等, 在維修中均可以利用PMC信息診斷頁面分析開關是否有故障。對于增量式編碼器, 還要檢查減速開關中相關的擋塊是否松動以及位置是否正確合理等。當減速開關或擋塊松動的時候會產生參考點發生多個螺距偏差的故障。安裝位置不合理時會引起參考點單螺距偏移故障。這是因為位置不合理時會使減速信號與編碼器的零位脈沖信號距離過近, 使編碼器產生了誤判, 致使參考點出現單個螺距偏移。這時要調整減速開關或減速擋塊的位置, 使機床軸開始減速的位置大概處在一個柵距或一個螺距的中間位置。對于絕對式編碼器, 需要用萬用表10 V直流電壓檔檢查電池是否電壓正常。
(3) 編碼器故障
在機床返回參考點方式中, 重要部件就是增量式或絕對式編碼器。在FANUC 0i系統伺服電機尾部的編碼器是串行脈沖編碼器, 它不能使用傳統的儀器檢測, 應盡可能使用系統提供的故障診斷信息和部件互換法進行故障診斷。在編碼器返回參考點過程中, 常見故障就是編碼器零位信號丟失或器件故障, 要注意避免振動和減少油污等。
(4) 其他故障
編碼器是低電壓弱電信號器件, 難免會受到周圍干擾, 增量式編碼器受到干擾就會出現多次返回參考點重復位置精度差的故障。絕對式編碼器同樣會受到干擾出現零點信號丟失的情況。所以反饋電纜必須要采取屏蔽以及抗干擾措施, 反饋電纜也不能與動力電纜捆扎在一起。產生這一故障除了干擾的原因外與機床軸向的連接及間隙關系很大, 也需要一并排除。
4 結束語
由上所述, 數控機床回參考點故障不論是出現哪種情況, 都需要仔細分析, 重點應對。有報警發生的故障, 根據報警內容的提示進行診斷和排除。沒有報警的故障, 容易造成零件的成批報廢, 更需要引起足夠的警惕和重視。必須要熟知回參考點的控制原理以及常用的檢測方法, 根據故障現象的分析, 匯總成因, 確定合理的診斷與檢測步驟, 以便能夠使故障得到迅速排除。
參考文獻
[1]FANUC.FANUC Series 0i-MODEL C/0i Mate-MODELC.維修說明書[Z].2007.
數控機床故障診斷分析論文范文第3篇
電爐在生產的過程中會產生大量的高溫煙氣，如果將這部分煙氣直接排放勢必會造成對周圍環境的極大污染和對能量的巨大浪費。目前國內運行的所有電爐除塵系統中都只是解決了電爐生產對環境造成的污染問題而沒有解決這部分熱量的浪費問題。其實，針對電爐煙氣中所蘊含熱量的回收國內外都作過大量的研究和探索，但是都沒有取得實質性的突破。Consteel電爐就是基于這種理念一種較為成功的實踐，不過其熱量回收率普遍較低。在國內運行的Consteel電爐中，煙氣通過廢鋼預熱通道后的出口溫度在400℃左右，這只能回收煙氣中一半的熱量。
最近，萊鋼特鋼廠成功的運行了一套新型電爐除塵及余熱回收系統。該系統不僅除塵效果好，更重要的是熱量回收率高。系統中的高效余熱回收裝置已經完全取代該廠VD爐所配套的燃油鍋爐，大大降低了噸鋼成本，經濟效益非常顯著。
2 設計思路及難點
2.1 余熱回收系統
余熱回收系統設計的目的是產生蒸汽供VD爐使用，給企業帶來經濟效益。
在煉鋼廠，一方面電爐生產產生的煙氣可以作為熱源產生源源不斷的蒸汽;另一方面VD爐在生產的過程中需要穩定的蒸汽共射流泵抽真空所用。目前，大部分的煉鋼企業都給VD爐配套專門的鍋爐，每年僅燃油費一項就需要幾百萬元。由此可見，余熱回收系統所產生的經濟效益相當可觀。
2.2 除塵系統
除塵系統設計的目的是達到煙氣中粉塵的排放濃度，凈化車間及廠區環境。
電爐煙氣的特點是溫度高且波動頻繁、煙氣瞬時量大、粉塵濃度高。這四個特點給除塵系統的設計帶來了一定困難。
1)煙氣溫度高導致工況下煙氣量大，除塵系統高溫管道段的設計能力也要相應增大。電爐第四孔出口煙氣溫度大約在1400℃，最高可達到1800℃，煙氣體積較150℃時增加了近三倍，相同流速下管道直徑增加約1.7倍。其次，煙氣溫度太高給整套系統高溫段的設計也提出了很高的要求，對系統的安全運行帶來了一定隱患。因此，在設計這套系統時首先考慮的是盡量縮短系統高溫段的長度，這樣不僅可以節省投資同時也可以提高系統穩定性。
2)電爐冶煉周期大約為一個小時，在這期間煙氣溫度在200℃至1400℃之間波動。對于余熱回收裝置而言，入口溫度的頻繁波動將大大縮短其適用壽命。在工藝流程中應采取必要的措施穩定余熱回收裝置的入口溫度。此外，溫度波動對高溫煙道中的耐火材料也會產生消極的影響，如果所選材料不合適很容易出現耐火材料脫落現象，因此高溫煙道部分應選擇耐溫高、抗熱振效果好的材料。
3 工藝流程
3.1 余熱回收系統工藝流程
余熱回收系統主要由軟水裝置、熱力除氧器、余熱回收裝置、蓄熱器及蒸汽管道系統組成。
工業新水首先經過鈉離子交換樹脂后進入到軟水箱，再經過除氧器除氧后供鍋爐使用。鍋爐產生的蒸汽在正常情況下全部進入到蓄熱器，然后通過分氣缸供各用戶使用。在蓄熱器出現故障不能正常工作的情況下鍋爐產生的蒸汽也可以直接進入分氣缸。整套余熱回收系統有兩套關鍵設備———余熱回收裝置和蓄熱器。
電爐煙氣的性質給余熱回收裝置的選擇提出了很高的要求，不僅要考慮煙氣溫度的波動同時要考慮高粉塵濃度對設備造成的影響。除此以外，設備的余熱回收效率對整套系統的運行也至關重要，回收效率越高，得到的蒸汽量就越大，出口煙氣溫度也就越低。
蓄熱器的作用是平衡余熱回收裝置蒸汽產量的波動，保證系統出口蒸汽的質量。它的選型與余熱回收裝置的負荷和用戶的蒸汽使用制度有很大關系。
余熱回收系統中其它設備的使用與普通鍋爐沒有什么區別，可以根據實際情況選擇不同的形式。
3.2 除塵系統工藝流程
除塵系統主要由移動水冷煙道、高溫煙氣通道、蓄熱式沉降室、除塵器及風機組成。
移動水冷煙道負責調整水冷煙道和爐蓋第四孔的距離，該距離的大小對整套系統運行成敗至關重要，因為它直接控制煙氣進入高溫煙道的溫度并且保證除塵效果。如果兩者之間的距離太小有可能造成煙氣溫度過高，對后面的高溫管道造成破壞，如果兩者之間的距離太大則影響除塵效果。
高溫煙道是連接移動水冷煙道和蓄熱式燃燒沉降室的一條通道，這部分管道處于系統最前端，不僅溫度高而且粉塵濃度大，使用環境相當惡劣。為了提高整套系統的穩定性，在場地允許的條件下，這部分管道應盡可能短。
蓄熱式沉降室在系統中起到調溫和沉降作用。首先他通過內置蓄熱磚將鍋爐入口的溫度穩定在一個合適的范圍，保證鍋爐的使用壽命;其次煙氣在沉降室內的流速大大降低，沉降部分粉塵。
4 工程實例及運行參數分析
萊鋼特鋼廠于06年底開始建設除塵及余熱回收系統，通過在建設和試運行中不斷的調整和改進，最終達到了非常滿意的效果。
該廠現有50t電爐、LF爐及VD爐各一座，原有一套外排式除塵系統負責電爐及LF爐除塵，設計風量80萬m3/h。該除塵系統自2003年后出現除塵能力不足的現象，電爐生產對車間及廠區周圍環境污染相當嚴重。新的除塵及余熱系統建成后，污染嚴重現象徹底解決，崗位粉塵濃度及排放濃度均符合要求。此外，該系統平均每小時能生產1.2MPa的蒸汽18t，除滿足蒸汽射流泵及生活用氣外還有一定量富裕，該廠正考慮利用這部分剩余制冷，最大限度的發揮余熱回收系統的經濟效益。
萊鋼特鋼廠50t電爐除塵及余熱利用系統設計參數的確定參考了大量的電爐內排除塵系統，從運行情況來看，參數選擇基本合理。以下將對系統的幾個主要參數做一下簡單分析。
4.1 爐蓋第四孔排煙量
電爐生產過程產生的煙氣量與電爐的鐵水裝容量、吹氧強度、冶煉周期、爐體結構都有很大的關系，實際煙氣量與理論煙氣量往往有很大的出入。根據萊鋼特鋼廠提供的相關參數所計算出來的第四孔理論煙氣量大約為3萬m3/h，在比較國內同類型電爐的內排除塵系統后最終確定的第四孔煙氣量為4萬m3/h，煙氣溫度為1200℃。通過一段時間的運行發現煙氣在高峰時期仍然有部分從三個電極孔和爐蓋四周外溢，原有外排系統需要同時滿負荷運行才能達到環保效果。
4.2 爐蓋第四孔煙氣溫度
電爐除塵及余熱回收系統對溫度的控制非常嚴格，不管是高溫煙道、沉降室、余熱回收裝置還是布袋除塵器和風機隊入口溫度最大值都有很嚴格的限制，如果超過使用溫度很可能發生重大安全事故，該廠的高溫煙道就曾出現過燒穿現象。
該系統第四孔排煙溫度與設計溫度有一定的出入，最初設計冶煉過程煙氣平均為度為1200℃，實際運行溫度遠遠超過這個數字，煙氣最高溫度曾經達到過1800℃。
4.3 煙氣系統壓力
整套系統的設計壓力為-6000Pa，移動水冷煙道入口處負壓設計為-300Pa，該壓力基本能夠保證第四孔的大部分煙氣進入到除塵系統同時對煉鋼工藝沒有產生任何影響。除此以外，系統中主要設備的設計壓力損失與實際壓力損失基本吻合，誤差均在允許范圍以內。
4.4 煙氣量與蒸汽產量
余熱回收裝置入口煙氣流量為18萬m3/h，進出口溫度分別為800℃和150℃，蒸汽產量為18t/h，壓力為1.2MPa。
5 存在的問題
萊鋼特鋼廠50t電爐除塵及余熱回收系統自投入運行以來經過一段時間的調試和改進，各項技術指標均達到甚至優于設計水平，但也存在以下諸多問題：
1)剩余蒸汽的利用。在蒸汽射流泵連續運行的情況下，整套系統產生的蒸汽還能夠保證廠區生活用氣并能基本達到平衡，如果射流泵停止使用，蒸汽就會大量富裕。目前對富裕的蒸汽都作放散處理，這對熱量和水都是嚴重的浪費。
2)噪音污染的問題。余熱回收裝置采用的是聲波清灰器，該裝置清灰效果好，但是工作時產生的噪音非常大，對設備附近工作人員有一定影響。
3)余熱回收裝置出口溫度偏高。余熱回收裝置在經過一段時間運行后，換熱效率下降導致出口溫度偏高，除塵器的布袋使用壽命因此受到影響。
4)蓄熱式沉降室沉降效果不理想。就目前使用情況來看，蓄熱式沉降室的灰塵沉積量較小，給余熱回收裝置帶來了很大的負擔。
6 結論
電爐除塵及余熱回收系統改變了以往電爐除塵系統設計過程中，單純以除塵為目的的做法，它是鋼鐵企業在實施節能減排，發展循環經濟過程中的一項成功實踐。該系統在萊鋼特鋼廠的成功應用給萊鋼帶來了巨大的經濟和社會效益，同時也為電爐除塵的發展指明了一條新的方向。
參考文獻
[1]傅杰, 朱榮.我國電爐煉鋼的發展現狀與前景[M].北京:冶金工業出版社, 2006.
數控機床故障診斷分析論文范文第4篇
設備調試和維修是數控設備故障的兩個多發階段。調試階段是對數控機床控制系統的設計、PLC編制、系統參數的設置、調整和優化階段。維修服務階段是對強電元件、伺服電機、驅動單元和機械防護的進一步考核。以下介紹數控機床調試和維修的幾個實例。
例1一臺數控機床采用FAGOR8025控制系統，X、Z軸使用半閉環控制。運行半年后發現Z軸每次回參考點總有2～3mm的誤差，而且誤差沒有規律。調整控制系統參數及更換伺服電機后現象依然存在。經分析，估計是絲杠末端沒有備緊，備緊螺母后現象消失。由于本例沒有報警，表象是參數誤差，所以，應先從系統參數設置入手。若不是，再看伺服電機，最后，再看機械防護的問題。
例2一臺數控加工中心YCM-V65A在運行一段時間后，CRT顯示器突然出現無顯示故障，而機床還可繼續運轉，停機后再開機又一切正常。觀察發現，設備運轉過程中，每當發生振動時故障就可能發生，初步判斷是元件接觸不良。當檢查顯示板時，CRT顯示突然消失，檢查發現有一晶振的兩個引腳均虛焊松動，重新焊接后，故障消除。本例亦無報警，表象是顯示器無顯示。應首先從顯示器電源線入手，其次是電源(驅動單元)，若都不是，則判斷為元件接觸不良或虛焊(強電元件)。
例3一臺數控車床出現X向進給正常，Z向進給出現振動、噪聲大和精度差，采用手動和手搖脈沖進給時也如此。觀察各驅動板指示燈亮度及其變化基本正常，疑是Z軸步進電機及其引線開路或Z軸機械故障。遂將Z軸電機引線換到X軸電機上，X軸電機運行正常，說明Z軸電機引線正常。又將X軸電機引線換到Z軸電機上，故障依舊?？梢詳喽ㄊ荶軸電機故障或Z軸機械故障。測量電機引線，發現一相開路。修復步進電機，故障排除。本例無報警，Z向進給振動大，應先從步進電機引線和步進電機(驅動單元)入手，最后再查機械防護的問題。
例4一臺加工中心TH6240，采用FAGOR8055控制系統。在調試中C軸精度有很大偏差。機械精度經過檢查沒有發現問題。經過FAGOR技術人員的調試，發現直線軸與旋轉軸伺服參數的計算有很大區別，重新計算伺服參數后，C軸回參考點，運行精度一切正常。本例是參數設置中的計算方式出了問題。
例5一臺FANUC9系統的立式銑床在自動加工某一曲線零件時出現爬行現象，表面粗糙度極差。在運行測試程序時，直線和圓弧插補皆無爬行，由此確定原因在編程方面。對加工程序檢查后發現該曲線由很多小段圓弧組成，而編程時又使用了正確定位外檢查G61指令之故。將程序中的G61取消，改用G64后，爬行現象消除。爬行現象應從指令操作方式(參數設置)與導軌不平(機械防護)兩方面著手。本例中，立銑爬行沒有共性，故先排除導軌不平，確定為指令操作方式的問題。由本例，可看出爬行問題宜先從判斷機械防護方面入手。
例6一臺數控機床采用SIEMENS810T系統，機床在工作中PLC程序突然消失，經過檢查發現保存系統電池已經沒電。更換電池，將PLC傳到系統后，機床可以正常運行。由于SIEMENS810T系統沒有電池方面的報警信息，因此SIEMENS810T系統在用戶中廣泛存在這種故障。本例中，PLC程序突然消失，很明顯應先從電池及電池引線入手，若不是，再從強電元件上查找。
對于數控機床的調試和維修，重要的是吃透控制系統的PLC梯形圖和系統參數的設置。出現問題后，應首先判斷是強電問題還是系統問題，是系統參數問題還是PLC梯形圖問題。要善于利用系統自身的報警信息和診斷畫面。只要遵從以上原則，一般的數控故障都可以及時排除。
參考文獻
[1]徐玉秀等.復雜機械故障診斷的分形與小波方法[M].北京:機械工業出版社, 2003
[2]李士軍.機械維護修理與安裝[M].北京:化學工業出版社, 2004
[3]陳冠國.機械設備維修[M].北京:機械工業出版社, 2002
數控機床故障診斷分析論文范文第5篇
關鍵詞：數控機床,故障診斷,維修
數控機床是一種裝有程序控制系統的自動化機床。該控制系統能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規定的程序, 并將其譯碼, 從而使機床動作加工零件。數控機床在實際應用中越來越廣泛, 同時也面臨著各種各樣的故障問題, 影響了其正常的運行。
1 主傳動系統的診斷與維修
1.1 噪聲過大
主傳動系統產生噪聲的原因多種多樣。一般是因為齒輪嚙合間隙不均勻或齒輪已損壞造成的, 而造成齒輪嚙合間隙不均勻的主要因素是加工與裝配精度不高。如果發現齒輪已損壞, 應立即更換齒輪, 同時應注意提高齒輪的制造及裝配精度, 精度越高, 噪聲越小。有時主傳動系統的噪聲是由于系統中傳動軸承損壞或傳動軸彎曲造成的, 此時應修復或更換軸承, 校直傳動軸, 以消除噪聲。
1.2 變速時掛不上擋
產生這一故障的原因通常是由于液壓變速系統中的液壓元件不具有良好的速度調節功能, 或相應的電磁元件不具有“記憶”功能所致[1]。在數控機床中, 由于變速換擋都是由機床根據指令自動完成的, 所以組成變速系統的各元件均應適應這一特點。有的數控機床在控制變速油缸運動時采用信號桿配接近開關的組合方式, 對解決這一類機械故障是一種行之有效的方法。即使這樣, 也應該定期檢查接近開關是否因機床振動而產生松脫、移位等現象, 從而避免同類故障的發生。
1.3 主軸在強力切削時停轉
這種情況往往出現在帶傳動的形式中, 由于電動機與主軸連接的皮帶過松, 或是由于皮帶表面有油、皮帶使用過久而失效等, 均會造成上述故障。此時只須移動電動機, 張緊皮帶, 繼而將電動機座重新鎖緊, 或是用汽油清洗皮帶表面油污, 使之清潔后再重裝上, 或是更換新皮帶等措施, 即可排除故障。
2 進給傳動系統故障的診斷及維修
數控機床進給系統在沒有實現直線電動機伺服驅動方式時, 機械傳動機構還是必不可少的。它主要包括齒輪傳動副、滾珠絲杠螺母副、靜壓蝸桿條副、雙齒輪條副及其相應的支承部件等。下面主要談一談靜壓蝸桿蝸輪副和預載雙齒輪條副的故障診斷及維修。
2.1 靜壓蝸桿蝸輪副的故障診斷及維修
靜壓蝸桿蝸輪副傳動時, 由于該傳動副是利用壓力油在蝸桿與蝸輪嚙合面間形成的油膜進行工作的, 所以從理論上講是無磨損的。但事實上靜壓蝸桿蝸輪副發生故障最多部位恰恰是在此處。故障現象為:蝸桿與蝸輪表面直接發生接觸, 使二嚙合面研傷;或者因受沖擊載荷影響, 使嚙合面發生損壞等。
要解決上述故障, 可以選用下列方法:裝配調整時, 仔細檢查、調整蝸桿和蝸輪位置, 使其軸線同心;加工蝸輪時應留有足夠的備用件, 同時將多塊蝸輪拼接成一條時, 可采用適當的工藝手段來確保接頭處的間距;嚴格控制油的清潔度, 必要時可采用多道過濾的方法來保證油的過濾精度, 并嚴防二次污染;合理選用進給速度, 避免速度過高而帶來的供油不足故障;經常檢查保護裝置, 最好設置互鎖信號裝置, 油膜不建立不能工作;裝卸時避免大行程動作及意外沖擊, 以確保嚙合齒面不受損傷。
2.2 預載雙齒輪條副的故障診斷及維修
雙齒輪條傳動也是目前數控機床長行程傳動的主要形式之一, 這種傳動方式與靜壓蝸桿蝸輪傳動相比較, 最突出的優點就是雙齒輪齒條傳動容許的進給速度比較高。但它也有較為明顯的缺陷, 如傳動不平衡和傳導精度不夠高等。在采用預載雙齒輪齒條副傳動時, 由于必須采取消隙措施, 其傳動結構中用于消除齒側間隙的兩個齒輪與齒條之間的磨損較為嚴重, 這是該傳動經常會遇到的故障形式。其解決方法是:在機構中設置調整機構, 不斷消除因齒面磨損而產生的新的磨損間隙。
3 導軌故障的診斷與維修
數控機床所用的導軌, 從其類型上看, 用得最廣泛的是塑料滑動導軌、滾動導軌和靜壓導軌3種。下面主要講靜壓導軌的故障診斷與維修。
數控機床上所用的靜壓導軌多為閉式恒流靜壓導軌。使用閉式恒流靜壓導軌時較易出現的故障有以下幾種:油液過濾精度不高, 有雜質混入, 使多頭泵受損, 導致導軌不能正常工作;靜壓系統油路被堵塞或不暢, 導致最終靜壓不能建立;靜壓導軌油膜厚度不均勻導致局部靜壓不能形成。造成上述故障的原因主要是油液的清潔度未達到標準或液壓管中已有的雜質未清除干凈, 再有就是對靜壓系統的調整尺度未掌握好。
要解決上述故障, 較為有效的辦法是:在靜壓系統中多增設幾道濾油裝置并確保濾過的油不再受二次污染, 這樣就可避免因雜質吸入多頭泵所造成的多頭泵損壞[2]。另外非常重要的一點是, 在靜壓系統進行工作的最初階段, 應將多頭泵斷開而直接用油液沖洗整個靜壓管路, 目的是將管路中的原有雜質沖洗干凈, 然后再連上多頭泵, 這樣才能保證工作中不會因油液二次污染造成故障。
4 液壓系統故障診斷及維修
4.1 液壓系統外漏
液壓系統產生外漏的原因是錯綜復雜的, 主要是由于振動、腐蝕、壓差、溫度、裝配不良等原因造成的[3]。另外, 液壓元件的質量、管路的連接、系統的設計、使用維護不當也會引起外漏。產生外漏的部件也很多, 例如接頭、接合面、密封面以及殼體 (包括焊縫) 等。外漏是液壓系統最為常見, 且需認真對待的故障。排除此類故障通常是采用提高幾何精度, 降低表面粗糙度和加強密封的方法來進行的。另外, 元件接合面間、液壓控制閥、液壓缸等的漏油多數情況是由于密封裝置因設計、加工、裝配、調整時的不正確導致密封裝置失效或受損造成的。解決這些故障的最有效的辦法就是嚴格檢查各處的密封裝置, 發現失效要及時更正, 發現密封件破損要及時更換, 這樣才能防止漏油情況發生。
4.2 液壓系統壓力提不高或建立不起壓力
產生該類故障的主要原因是系統壓力油路有較嚴重的泄漏;也可能是液壓泵本身根本無壓力油輸入液壓系統或壓力不足;或者是電動機方向反轉或功率不足以致溢流閥失靈等因素。該故障排除可采用下列方法:對照元件仔細檢查進、出油口的方位是否接錯、管路是否接錯、電動機旋轉是否反向;檢查各元件 (尤其是液壓泵) 有否泄漏, 緊固各連接處, 嚴防空氣混入, 如元件本體有砂眼等缺陷影響元件正常工作時, 應立即更換;對于磨損嚴重的元件應進行修理, 當雜質微?？ㄗ≡r應進行清洗或更換;檢查壓力表或壓力表開關是否堵塞, 如堵塞應進行清洗, 以防系統中的壓力不能正常反映。
5 氣動系統常見的故障診斷及維修
5.1 執行元件的故障
對于數控機床而言, 較常用的執行元件是氣缸, 氣缸的種類很多, 但其故障形式卻有一定的共性。主要是氣缸的泄漏;輸出力不足, 動作不平穩;緩沖效果不好以及外載造成的氣缸損傷等。產生上述故障的原因有以下幾類:密封圈損壞、潤滑不良、活塞桿偏心或有損傷;缸筒內表面有銹蝕或缺陷, 進入的冷凝水中含有雜質, 活塞或活塞桿卡住;緩沖部分密封損壞或性能差, 調節螺釘損壞, 氣缸速度太快;由偏心負載或沖擊負載等引起的活塞桿折斷。排除上述故障的辦法通常是在查清了故障原因后, 有針對性地采取相應措施。常用的辦法有:更換密封圈, 加潤滑油, 清除雜質;重新安裝活塞桿使之不受偏心負荷;檢查過濾器有無毛病, 不好用要更換;更換緩沖機構。在采用這些方法時, 有時要多管齊下才能將同時出現的幾種故障現象給予消除。
5.2 控制元件的故障
數控機床所用氣動系統中控制元件的種類較多, 主要是各種閥類, 如壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥等。在壓力控制閥中, 減壓閥常見的故障有:二次壓力升高、壓力降很大 (流量不足) 、漏氣、閥體泄漏、異常振動等。造成這些故障的原因有:調壓彈簧損壞, 閥座有傷痕或閥座橡膠有剝離, 閥體中進入灰塵, 閥活塞導向部分摩擦阻力大, 閥體接觸面有傷痕等。排除方法較為簡單, 首先是找準故障部位, 查清故障原因, 然后對出現故障的地方進行處理。如將損壞了的彈簧、閥座、閥體、密封件等堅決更換;同時清洗、檢查過濾器, 不再讓雜質混入;注意所選閥的規格, 使其與需要相適應等。
參考文獻
[1]葛曉陽, 杜天紅.數控機床故障診斷與排除方法[J].設備管理與維修, 2009 (2) :27～28
[2]劉東疆.淺析數控機床故障的診斷和維修技術[J].內蒙古石油化工, 2009 (2) :95～96
數控機床故障診斷分析論文范文第6篇
數控系統是高技術密集型產品, 它綜合了計算機技術、自動化技術、伺服驅動、精密測量和精密機械等各領域的新技術成果, 要迅速而正確查明原因并確定其故障部位, 可借助于診斷技術。當數控機床產生故障時, 維修人員不要急于處理, 而要通過觀察、分析并遵循故障診斷的基本原則, 對于數控機床的大多數故障, 下面幾種方法有助于故障的診斷和排除。1直觀法
直觀檢查法是維修人員根據對故障發生時的各種光、聲、氣味等異?，F象的觀察, 確定故障范圍, 可將故障范圍縮小到一個模塊或一塊電路板上, 然后再進行排除, 一般包括以下方面。
(1) 詢問。向故障現場人員仔細詢問故障產生的過程、故障表象及故障后果等。
(2) 目視?？傮w查看機床各部分工作狀態是否處于正常狀態, 各電控裝置有無報警指示, 局部查看有無保險燒斷, 元器件燒焦、開裂、電線電纜脫落, 各操作元件位置正確與否等等。
(3) 觸摸。在整機斷電條件下可以通過觸摸各主要電路板的安裝狀況、各插頭座的插接狀況、各功率及信號導線的聯接狀況以及用手摸并輕搖元器件, 尤其是大體積的阻容、半導體器件有無松動之感, 以此可檢查出一些斷腳、虛焊、接觸不良等故障。
(4) 通電。是指為了檢查有無冒煙、打火, 有無異常聲音、氣味以及觸摸有無過熱電機和元件存在而通電, 一旦發現立即斷電分析。如果存在破壞性故障, 必須排除后方可通電。
1臺數控加工中心在運行一段時間后, CRT顯示器突然出現無顯示故障, 而機床還可繼續運轉。停機后再開又一切正常。觀察發現, 設備運轉過程中, 每當發生振動時故障就可能發生。初步判斷是元件接觸不良。當檢查顯示板時, CRT顯示突然消失。檢查發現有一晶振的2個引腳均虛焊松動。重新焊接后, 故障消除。
2參數檢查法
眾所周知, 數控參數能直接影響數控機床的功能。參數通常是存放在磁泡存儲器或存放在需由電池保持的CMOS RAM中, 一旦電池不足或由于外界的某種干擾等因素, 會使個別參數丟失或變化, 發生混亂, 使機床無法正常工作。此時, 通過核對、修正參數, 就能將故障排除。當機床長期閑置工作時無緣無故地出現不正?，F象或有故障而無報警時, 就應根據故障特征, 檢查和校對有關參數。另外, 經過長期運行的數控機床, 由于其機械傳動部件磨損, 電氣元件性能變化等原因, 也需對其有關參數進行調整。有些機床的故障往往就是由于未及時修改某些不適應的參數所致。1臺數控銑床上采用了測量循環系統, 這一功能要求有一個背景存貯器, 調試時發現這一功能無法實現。檢查發現確定背景存貯器存在的數據位沒有設定, 經設定后該功能正常。
3交換部件法
當大致確認了故障范圍, 利用同樣的電路板或元器件來替換有疑點部分。如兩個坐標的指令板或伺服板的交換, 從中判斷故障板或故障部位。這種交叉換位法應特別注意, 不僅要硬件接線的正確交換, 還要將一系列相應的參數交換, 否則不僅達不到目的, 反而會產生新的故障造成思維混亂, 一定要事先考慮周全, 設計好軟、硬件交換方案, 準確無誤再行交換檢查。
1臺數控車床出現X向進給正常, Z向進給出現振動、噪音大、精度差, 采用手動和手搖脈沖進給時也如此。觀察各驅動板指示燈亮度及其變化基本正常, 疑是Z軸步進電機及其引線開路或Z軸機械故障。遂將Z軸電機引線換到X軸電機上, X軸電機運行正常, 說明Z軸電機引線正常;又將X軸電機引線換到Z軸電機上, 故障依舊;可以斷定是Z軸電機故障或Z軸機械故障。測量電機引線, 發現一相開路。修復步進電機, 故障排除。
4功能測試法
所謂功能程序測試法就是將數控系統的常用功能和特殊功能, 如直線定位、圓弧插補、螺紋切削、固定循環、用戶宏程序等用手工編程或自動編程方法, 編制成一個功能程序測試紙帶, 通過紙帶閱讀機送入數控系統中, 然后啟動數控系統使之進行運行, 藉以檢查機床執行這些功能的準確性和可靠性, 進而判斷出故障發生的可能起因。本方法對于長期閑置的數控機床第一次開機時的檢查以及機床加工造成廢品但又無報警的情況下, 一時難以確定是編程錯誤或是操作錯誤, 還是機床故障時的判斷是一較好的方法。
1臺FANUC系統的立式數控銑床在自動加工某一曲線零件時出現爬行現象, 表面粗糙度極差。在運行測試程序時, 直線、圓弧插補時皆無爬行, 由此確定原因在編程方面。對加工程序仔細檢查后發現該曲線由很多小段圓弧組成, 而編程時又使用了正確定位外檢查G61指令之故。將程序中的G61取消, 改用G64后, 爬行現象消除。
5系統自診斷功能法
充分利用數控系統的自診斷功能, 一般情況下發生故障時都有報警信息出現, 根據數控機床使用的控制系統的不同, 提供的報警信息的內容多少也不一樣, 可以根據CRT上顯示的報警信息機各模塊上的發光管等器件的指示, 進一步利用系統自診斷功能, 顯示數控系統與各部件之間的接口信號狀態, 找出故障的大致部位。按照維修說明書的故障處理辦法檢查, 大多數的故障都能找到解決方法。如數控車床CRT上顯示的報警信息出現EX1006:INVERTER ALARM, 該故障是主軸變頻器報警, 打開電器柜, 觀察主軸變頻器上的顯示不正常, 重新關機啟動后該報警消失, 主軸變頻器上的顯示正常。
6隔離法
當某些故障 (如軸抖動、爬行等) 因一時難以區分是數控部分, 還是伺服系統或機械部分造成的, 常采用隔離法來處理。隔離法將機電分離, 數控系統和伺服系統分開, 或將位置閉環分開做開環處理等。這樣, 復雜的問題簡單化, 較快地找出故障原因。
數控機床故障的原因往往比較復雜, 同一故障現象可能有多種原因, 涉及電、機、液壓等方面, 需要有正確的維修方法。遵循基本維修原則和流程, 并合理應用各種維修方法, 能快速而正確地解除故障。
7結語
隨著我國國民經濟的快速發展, 數控機床在國內的應用越來越普遍, 數量越來越多, 已經成為企業保證產品質量和提高經濟效益的關鍵設備。雖然數控機床的技術復雜, 種類和型號眾多, 在使用過程中出現的故障多種多樣, 千差萬別, 但只要加強數控機床的操作人員、管理人員和維修人員的技術培訓, 提高技術水平, 特別是通過專業的技術培訓, 擴大數控機床的維修隊伍, 以滿足數控機床日益普及的現代化生產的需要, 數控機床故障維修難的問題可以迎刃而解。
摘要：常用的幾種數控機床故障診斷方法, 如直觀法、參數檢查法、交換部件法、功能測試法、系統自診斷功能法、隔離法。
關鍵詞：數控機床,故障診斷,系統參數
參考文獻
[1]宋松, 李兵.FANUC Oi數控系統連接調試與維修診斷[M].北京:化學工業出版社, 2013.
[2]孫慧平.數控機床裝配、調試與故障診斷[M].北京:機械工業出版社, 2013.
[3]郭士義, 徐衡, 關穎.數控機床故障診斷與維修[M].北京:機械工業出版社, 2014.