ZT-018数控电火花小孔机故障诊断维修实例

郝全生,郝立萍

(中航工业沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司,辽宁 沈阳 110043)

1 机床系统组成

ZT-018数控电火花小孔加工机床采用6轴混合伺服控制,从结构上分CNC系统控制、伺服控制、脉冲电源、机床主体及辅助装置等部分,控制机是工业PC机,伺服系统采用松下交流伺服驱动,主轴为直流电机,Z轴采取电压间隙调节控制。

2 机床常见故障及其原因分析

2.1 旋转头故障

旋转头是电极的夹持部分,带动电极旋转,发生故障时,表现为运动旋转头不转,这样在机床加工时无法保证加工效率和质量。其原因有:①带动旋转头的减速器故障,即自身机构损坏而引起旋转头不转;②旋转头故障。旋转头内部中心轴,通有高压、高速流动的工作液,由于密封体及密封圈更换频繁,常有水(工作液)渗透到旋转头轴承,在旋转头旋转时,轴承滚珠就在电加工过程中有被电蚀的概率,在轴承遭到破坏性的损伤后,使旋转头旋转受阻,造成旋转困难或卡死等问题;③减速器电机故障。带动减速器的电机没有旋转,原因是电机本身或控制电机旋转的电器部分发生问题,如:供电电源、连接电缆及接口控制板等。

2.2 伺服运动轴故障

故障是一个或几个轴不能运动。原因有:驱动器、编码器、运动副过载或连接电缆等出现问题。

2.3 放电加工问题

放电加工不好主要表现为烧孔、电极弯、加工速度不正常甚至不能放电等。其原因有很多:脉冲功率板、整流桥、大功率二极管、电极线与夹具联结等原因,还应注意脉冲峰值电流、脉宽、脉间等参数及旋转头状态、导向器及介质的影响等。

3 机床故障维修实例

(1)实例1:高频电源问题的维修

故障现象:手动状态下,S轴正反两方向能正常运动,但在程序加工时,S轴不动。

分析与处理过程:手动状态下,S轴可正反两向运动,说明S轴计算机给定及S轴整个伺服系统应该是正常的。但在程序状态下S不动,就应从加工状态时发出S轴指令方面考虑。因为电火花间隙自动调整是将间隙电压转换为频率信号,加方向判别触发给出指令信号到伺服,若检测到无电压时则停止S运动。所以,检查加工时电极电压,发现无高频电压,再检查高频电源,发现高频电源整流桥坏,更换后机床恢复正常。

(2)实例2:计算机与驱动器联接电缆方面的维修

故障现象:Y轴不能回零,回零到最后计算机屏幕出现Y报警。

分析与处理过程:计算机显示 Y轴报警,检查Y轴驱动器,报警窗口显示16号;查驱动器报警资料,16号是伺服过载问题;再观察 Y轴所处位置,是机床丝杠末段,无法再运动。因此,出现16号过载报警,可怀疑是回零方面问题。关机,用手盘动Y轴到机床正反两向可运动位置,上电,运动Y轴正、负方向,发现机床只向一个方向运动,判定Y 轴给定方面问题;检查计算机与驱动器之间电缆线,发现插子略有松动,重新安装紧固,运动Y轴正、负方向正常,Y轴回零也正常,说明此故障是电缆连接松动造成。

(3)实例3:伺服方面的维修

故障现象:运动伺服轴Y时,不时出现报警。

分析与处理过程:伺服轴 Y走一段距离,计算机显示Y轴报警;打开控制柜,检查对应的 Y轴驱动器,显示22号报警;查驱动器报警资料,22号报警是编码器方面问题;对电机编码器和驱动器之间的信号线检查,发现有断线,重新焊接联线,机床恢复正常。

(4)实例4:机械方面的维修

故障现象:伺服轴Y走一段距离时发生报警。

分析与处理过程:伺服轴 Y走一段距离,计算机显示Y轴报警;打开控制柜,检查 Y轴驱动器,报警窗口显示16号;查驱动器报警信息资料,16号是过载报警;打开电气柜,检查Y轴驱动单元电源正常,更换X、Y驱动控制器,运动 Y轴仍然出现报警,但运动X轴正常,说明驱动器正常,再检查Y轴电机不缺相,检查Y轴驱动器与电机电缆联结线良好。关机,用手盘动Y轴,发现 Y轴有一段行程较吃紧;检查丝杠有问题,更换丝杠,再运动 Y轴,不再出现报警,机床恢复正常。

(5)实例5:X、Y、C 3个轴都不能运动的维修

故障现象:伺服X、Y、C轴都不能运动,其他轴正常。

分析与处理过程:3个轴都不能走,说明是3个轴共用的东西有问题。X、Y、C 3个伺服轴独立部分各自有不同的驱动器和电机,共用部分是电源、接口控制板EDM8和指令控制板,但电源是所有轴共用,而其他轴正常,因此电源问题不应考虑。对于脉冲指令发出板,ZT-018系统有EDM3和EDM4,根据图纸,EDM3控制 X、Y、C轴,EDM4控制其他轴,因此检查EDM3及其电缆联线,更换EDM3控制板,运动 X、Y、C轴,各轴运动恢复正常。

(6)实例6:接口控制板EDM8的维修

故障现象:运动旋转头时不转。

分析与处理过程:旋转头不转,首先检查带动旋转头的直流电机在计算机发出指令时是否有动作。如有,应该是减速器或旋转头卡紧等机械问题;如无,应检查电机两端的直流电压。若有,是电机问题;若无则检查接口板EDM8上AK6或相应指示灯是否动作。如无,应往上检查计算机里控制板;如有,检查EDM8接口板本身或电机联线、电源。此次故障发生时,检查电机端电压没有,但控制柜里EDM8板上继电器有动作,因此,检查EDM8接口板,发现电路板上KA6连接的印刷电路丝烧断,重新焊接,安装,运动旋转头正常。

(7)实例7:交流伺服驱动器报警方面的维修

故障现象:运动伺服轴Y时,出现14号报警。

分析与处理过程:计算机显示Y轴报警,打开控制柜,检查Y轴驱动器,报警窗口显示14号;查驱动器报警信息资料,14号是伺服方面问题;然后关机,用手盘动Y轴,没有发现丝杠有问题;X轴与Y轴驱动器对调,故障出现在X轴,说明是原Y轴驱动器问题;更换驱动器,拷贝伺服参数到新驱动器,运行Y轴正常,机床恢复正常。

4 总结

通过对ZT-018的诊断修理,保障了设备的正常运行,同时积累了维修数控机床的经验,提高了水平,对其他数控设备的维修有借鉴作用。

[1]赵万生.电火花加工技术[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2000.