浅谈磨床常见故障及解决思路

贺佳宁

（河钢乐亭钢铁有限公司，河北 唐山 063000）

磨床是一种用于表面处理的工业设备，随着现代工业对工件表面质量要求的日益复杂化和工业自动化水平的不断提升，高端磨床不仅已经实现高精度、全数控、全自动作业方式，加工能力也实现了跨越式发展。但是高精度的设备往往伴随而来的是更“傲娇的体格”，要想保证设备正常运行加工出合格的产品，那么除了保证设备运行的必备条件之外还要摸透它的“脾气”做到“治未病”。针对日常接触较多的WALDRICH SIEGEN磨床常见故障及解决思路总结如下。

1 设备分析

磨床根据功能和元件可以笼统地分为两个部分：电气部分和机械部分。电气部分可以简单的分为：供电部分、控制部分、反馈部分等；机械部分可以分为：基础部分、液压部分、润滑部分等。

电气部分还可以继续细分：供电部分又可以分为强电部分和弱电部分，控制部分可以分为现场伺服控制回路、工控机控制回路、人机交互界面等，反馈部分可以分为现场信号传感器、现场信号反馈线路等。机械部分也可以继续细分：基础部分可以分为床身基础、导轨、各机械动作部件，液压部分可以分为液压站总成、液压管路、液压动作元件，润滑部分可以分为润滑油系统、润滑脂系统、润滑相关调节阀站等。

2 故障类型和特征

2.1 过热

（1）电气设备。磨床这种高度自动化的设备一般采用PLC控制系统作为现场控制系统，现场控制系统与工业控制计算机进行数据通讯，通过工控机内的组态软件制作的人机交互界面（HMI），从而实现整个磨床的运行操作。整个电气系统由成百上千种的电气元件组成，所有的电气元件都具有相同的电气特性，那就是怕热。电气绝缘设备对温升有着严格的要求，过高的温升将导致绝缘设备的失效和损坏，一旦绝缘设备可靠性降低，将直接导致电气设备的短路、断路或者虚接，因此而导致的设备故障判断难度大，直接影响设备开动率和生产的连贯性，甚至可能因为信号的错乱导致设备的误动作从而引发严重的设备事故和人员伤害事故。而且电气绝缘设备性能的下降可能导致火灾、爆炸等重大安全事故。因此过高的环境温度对电气设备的影响不容忽视。

（2）机械设备。一般人看来现场环境温度的些许变化对钢铁材质的机械零件的影响可以说是微乎其微，甚至可以忽略不计。如果是过去的简单机械或许真的影响不大，但是作为高精度的数控设备，各机械零件之间的组装间隙都有着严格的要求。所有材料都存在热胀冷缩，常见的钢材每米1℃直线膨胀长度为12μm，看似微不足道的变化，但是对大型高精度加工设备而言，却可能是直接导致设备精度失效的重大偏差。

钢的膨胀系数如下。

图1 钢膨胀系数发展过程

举例：工件长度：200mm；温度变化：10℃；膨胀值：0.02mm

铜的膨胀系数如图。

图2 铜膨胀系数增长过程

举例：电极长度：200m；温度变化：10℃；膨胀值：0.05mm

大型磨床的导轨长度一般都是以米计，而且误差一般为0.1mm/m以下。环境温度可能直接导致设备不能满足使用精度要求，或者因为热胀冷缩导致动作结构配合间隙发生变化动作阻力变大，电气驱动过载，出现各种报警。对于一些静压润滑部分的铜制稳压槽可能会因为热胀冷缩产生的铜制部分过度膨胀导致稳压槽过度磨损，出现静压不稳的情况，影响设备的使用寿命。环境温度过高还可能导致液压部分散热不佳，整体设备处于过热保护状态，导致设备无法使用。

2.2 低温

（1）电气设备。电气设备相对而言，对低温的耐受能力更好一些。但是需要考虑在低温环境中停车检修时间较长的情况下，螺纹紧固式接线端子有可能会因为热胀冷缩出现接线端子松动的情况。

（2）机械设备。低温对机械的影响主要体现在热胀冷缩之后，组装间隙变大，如果不及时更换对应油品可能导致液压部分或润滑部分出现渗漏。各机械部件之间因为组装间隙变大，整体精度难以保证。对于比较极端的情况下还可能出现液压或润滑部分油品流动性太差，设备无法使用或者出现润滑效果不佳导致设备异常磨损等情况。

2.3 老化

（1）电气设备。电气设备的老化主要体现为绝缘性能降低、接线端子氧化、存储器性能不稳定等。绝缘性能降低的危害已经说过，不再赘述。接线端子氧化可能会出现虚接的情况发生，因为这种故障的出现具有随机性，因此故障点的判断非常困难。存储器在接近通电时间或擦写次数的时候会出现数据丢失、误码率上升等情况。

（2）机械设备。机械设备的老化可以分为刚性构件的疲劳、减震密封设备的失效、机械设备的锈蚀氧化等。刚性构件的疲劳主要原因是不正确使用设备导致超出设计极限对构件造成不可逆损伤，经过长时间的应力集中最终造成设备的刚性构件疲劳损伤。减震密封设备属于损耗件，不及时检查更换将导致设备异常震动、油品泄漏等一系列问题，甚至造成重大事故和人员伤亡。机械锈蚀氧化是所有机械设备面临的一个共性问题，是一种不可逆的损伤，对稳定、精度都有直接影响。

2.4 人员

人员故障可以分为两种：操作人员故障和维保人员故障。

操作人员故障指的是因为操作人员的主观损坏和非主观损坏，主观损坏就是指故意破坏设备，非主观损坏指的是在非主观的情况下，造成设备的损坏。维保人员故障指的是因为维保人员的工作欠缺，导致设备处于欠维保状态，最终导致设备故障。

3 实例分析

实例1：现象：某车间夏季气温较高，环境温度在40℃左右，屋顶温度50℃以上，设备正常运行过程中突然急停断电，检查报警信息显示磨床对地短路。

处置办法：检查各电机变频器报警记录，均无报警信息，检查各空开接触器，均无跳闸情况，检查PLC报警信息，发现触发急停断电的信号为配电柜保护接地。检测配电柜，无明显对地电压。确保人员安全的情况下，送电检测接地情况，无异常。但是运行10分钟左右再次急停断电。通过分析图纸，查得配电柜保护接地的信号源于一个可调式漏电保护器，兼有温度监控功能。将温度监控功能屏蔽后再次送电，设备可正常运行。可以判断故障原因为配电柜内温度过高导致触发温度监控报警信息，但是因为该温度监控器与漏电保护器共用同一个信号点，且信号点命名为对地短路，所以会出现这个情况。为保证设备正常使用，将该信号点改为独立的漏电保护器和温度报警器，并通过修改PLC程序实现该功能，这样既保证设备的安全也杜绝了因为共用信号点导致的故障判断处理时间过长影响设备开动率的情况继续发生。

分析：这个故障主要是因为有个原因，第一，两个检测点共用了一个信号点，导致报警信息不准确，对故障的快速判断和处理造成不小的影响。第二，配电柜自带恒温系统因为滤网通风效果差再加上设备负荷大，发热量飙升，最终导致配电柜内温升异常，是这次故障的直接原因。

总结：①夏季环境气温高的情况下极易出现电气设备散热不佳导致的报警和停机，甚至是事故和危险。②原装程序并不一定是完美的，要有怀疑精神，敢于质疑权威，提出不同的声音，善于根据实际情况做出最佳的改变。

实例2：现象：某车间冬季气温较低，环境温度在-10℃左右，磨床上辊完毕准备装载开始磨削时，系统报错床头行走电机过载。

处置办法：首先检查床头行走电机发现电机正常，监测电机负载曲线，发现负载无穷大导致电机过载跳闸报警。将电机拆下后点动检测负载，负载正常。无电机状态下手动盘车移动床头，发现床头无法移动。检查床头行走齿轮齿条部分，未发现异常。检查床头锁止液压缸的液压系统，未发现明显异常，点动锁止液压缸发现液压缸行程不足。多次动作后液压缸行程较为正常，恢复设备后无床头行走电机过载报警，可正常运行。

分析：造成此次故障的原因主要有以下：①因为冬季车间气温过低，导致床头行走齿轮齿条内磨削液有结冰情况，对液压缸动作造成不良影响。②床头锁紧液压缸的动作原理为加压锁紧，泄压后靠液压缸锁紧垫内侧弹簧垫和重力双重作用使锁紧块下降实现松开锁止的动作。③现场毛细管路较长，低温下液压油流动性较差，在锁止液压缸泄压后，锁止阀不能迅速回退到最大位置。

总结：冬季环境气温较低的情况下，液压系统容易发生泄压后动作迟缓的问题，而且现场的切削液也容易出现冻结等不利影响，因此保证现场温度的稳定对设备的稳定运行至关重要。当现场环境温度难以保证的情况下应适当调整联动机构的动作时间间隙，防止发生动作不到位，电机过载的情况。有条件的情况下还可以对现场的长液压毛细管进行保温处理，以提高液压油的流动性，尽可能降低联动部件的动作间隙。

实例3：现象：磨床在一起例行保养之后，上电后出现自检报警，但是此次保养中并未对涉及该报警的相关通讯线路。

处置办法：根据报警信息确定故障相关通讯线路，通过PLC对该通讯线路进行详细检测，确定故障点，发现该故障点为现场一个航空插头，打开后发现该航空插头的密封已经老化，导致切削液进入该插头内部，插头内若干公端锈蚀严重，有一根公端已经因为锈蚀发生断裂，此为故障点。更换该航空插头锈蚀公端，更换密封垫后上电正常，设备恢复正常。

分析：磨床在工作过程中切削液被高温气化和雾化，然后气化和雾化的切削液由损坏的密封垫处进入航空插头内部，对航空插头公端产生金属锈蚀，被锈蚀的航空插头公端导电性能下降，出现虚接乃至断路的情况是这次故障的主要原因。

总结：磨床使用的切削液具有较强的腐蚀性，密封垫在这个环境中使用寿命收到较大影响，因此应该定期检查密封垫的有效情况，对密封效果差的要尽快更换。

实例4：现象：磨床测量臂在非安全位置下降，被支撑辊磕坏，导致设备急停，无法动作。

处置办法：使用管理员权限进入强制模式，点动移动测量臂至安全位置，组织人员更换损坏的测量臂，然后对测量系统进行校验，然后恢复设备的正常使用。

分析：设备操作人员调用程序错误，导致测量臂在非安全位置下降撞击工件，并导致工件的损坏。

总结：这是一起典型的人为事故，操作人员在工作时的注意力不集中导致程序调用错误。在磨削工作辊时调用支撑辊的程序进行磨削作业，直接导致磨床设备的损坏，生产节奏被打乱。

4 综述

以上就是我对WALDRICH SIEGEN磨床在日常使用中常见故障的分析和总结。

现代化高精度磨床是一台由多学科技术组成的非常复杂的设备，虽然设备本体不大，但是却有麻雀虽小五脏俱全的复杂控制系统和本体移动精度达到纳米级，加工精度达到微米级的超高精度。要想驾驭这么复杂的设备，摸透它的脉络和脾气，需要维保人员付出超乎寻常的汗水和努力。以上就是我对WALDRICH SIEGEN磨床在日常使用中常见故障的分析和总结。