數(shù)控雕刻機(jī)故障排除兩例

    俞鴻虎工程師目前在越南北方一家新開的越南國營塑料模具廠擔(dān)任廠長顧問。越南的情況比較特殊，維修人員的素質(zhì)普遍比較低，優(yōu)質(zhì)的配套元器件都要由中國生產(chǎn)商供應(yīng)，不能保證及時(shí)到位。近，一臺(tái)從中國進(jìn)口的Mell-5060型數(shù)控雕刻機(jī)近出現(xiàn)了故障，俞工把排除數(shù)控雕刻機(jī)的2例故障的方法與過程記錄下來，希望可以給在第三世界工作的中國專家作一個(gè)參考，同時(shí)也可以給中國國內(nèi)的，特別是中西部不發(fā)達(dá)地區(qū)企業(yè)從事設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)的技術(shù)人員提供一點(diǎn)借鑒。

 

　　排除故障例一

 

　　數(shù)控雕刻機(jī)出現(xiàn)以下故障：手脈有時(shí)能夠動(dòng)作，有時(shí)不能動(dòng)作，或者干脆不能工作。長駐胡志明市的供應(yīng)商外派專家前后來現(xiàn)場4次更換手脈，后一次甚至不惜代價(jià)更換了工控機(jī)，但問題依然存在。專家堅(jiān)持說手脈在國內(nèi)曾經(jīng)安裝在同型機(jī)床上試驗(yàn)過，沒有問題。這使得相關(guān)各方都很苦惱，成為企業(yè)設(shè)備方面的一個(gè)棘手問題。

 

　　我們懷疑模具車間的電磁環(huán)境對(duì)機(jī)床存在干擾，同時(shí)還懷疑數(shù)控雕刻機(jī)存在某些容易接受干擾的設(shè)計(jì)或者工藝缺陷。經(jīng)過觀察分析，車間墻面和屋頂(內(nèi)襯泡沫隔熱層)均為彩鋼板簡易結(jié)構(gòu)，極易反射電磁波；車間里有眾多設(shè)備，例如北京機(jī)電院的加工中心、GF阿奇夏米爾的等脈沖電火花機(jī)、蘇州三光的慢走絲線切割機(jī)、沈陽機(jī)床的數(shù)控車床等CNC機(jī)床，另外還有中國其他企業(yè)的內(nèi)/外圓磨床、工具磨床、變頻電焊機(jī)、帶鋸床、精密三坐標(biāo)測量機(jī)、帶PLC擴(kuò)展配置的桂林產(chǎn)龍門磨床、英國產(chǎn)精密高速掃描儀和寧波海天650大型注塑機(jī)各一臺(tái)，以及中國產(chǎn)鉆床2臺(tái)和電動(dòng)工具多臺(tái)。車間各類機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其接觸器和有刷電機(jī)均會(huì)產(chǎn)生火花干擾，電加工機(jī)床和電焊機(jī)的干擾更是嚴(yán)重，而且其干擾頻譜很寬，諧波分量豐富，攜帶干擾能量很大。干擾電磁波經(jīng)過彩鋼板墻面和屋頂?shù)亩啻畏瓷浏B加，在某些頻譜波段會(huì)得到加強(qiáng)，這是外部電磁干擾的環(huán)境情況。但是限于越南當(dāng)?shù)氐目陀^條件，我們無法對(duì)車間的干擾場強(qiáng)進(jìn)行測試，從而得出精確的定量結(jié)果，只能憑經(jīng)驗(yàn)作出外部電磁干擾相當(dāng)強(qiáng)烈的定性判斷。同時(shí)我們對(duì)數(shù)控雕刻機(jī)的手脈及其輸出電路進(jìn)行了嚴(yán)格檢查，機(jī)床內(nèi)部的信號(hào)電纜都具備屏蔽功能——全部使用了屏蔽電纜，并且一端可靠接地。但是拆開手脈電纜的航空插頭和手脈控制盒，用小刀切開電纜外包皮一看，手脈電纜竟然采用了非屏蔽電纜(普通多芯電纜)，更談不上單端接地。接著我們使用同樣的方法切開第2個(gè)手脈的電纜，也是采用了非屏蔽電纜。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，我們判斷這就是故障的內(nèi)部原因所在。外部電磁干擾信號(hào)正是從這根電纜感應(yīng)到系統(tǒng)信號(hào)，又疊加到手脈的小信號(hào)輸出線路上去的(輸出5v脈沖去工控機(jī)I口)，進(jìn)而使工控機(jī)的輸入口獲取了錯(cuò)誤信息。

 

　　終于找到了使手脈不能正常工作的真正故障原因，我們要求數(shù)控雕刻機(jī)供應(yīng)商重新提供具備屏蔽功能并且單端良好接地的新手脈。到貨以后，經(jīng)過外觀檢查，運(yùn)輸無破損，電纜外皮光潔鮮亮，型號(hào)規(guī)格核對(duì)無誤；拆開航空插頭檢查電纜具備屏蔽結(jié)構(gòu)，并且單端可靠接地。更換以后故障徹底消失，電腦屏幕顯示出三維坐標(biāo)系的清晰數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)動(dòng)手脈的轉(zhuǎn)輪，數(shù)據(jù)立刻顯示出實(shí)時(shí)新坐標(biāo)的精確位置。機(jī)床在停機(jī)一段時(shí)間以后終于恢復(fù)正常工作了。

 

　　本例小結(jié)：手脈為數(shù)控雕刻機(jī)的重要部件，現(xiàn)在大多數(shù)數(shù)控機(jī)床都有手脈并且作為標(biāo)準(zhǔn)配置，甚至可以說已經(jīng)成為不可缺少的重要部件。我們認(rèn)為，如果在復(fù)雜的電磁環(huán)境下，數(shù)控機(jī)床的手脈(或者其他部件)功能出現(xiàn)沒有規(guī)律可循的奇怪故障時(shí)，應(yīng)該重點(diǎn)考查現(xiàn)場的電磁環(huán)境，是否存在電磁干擾，然后排查設(shè)備容易受干擾的部位。使用這種方法，有針對(duì)性地予以排除，容易收到時(shí)間短、見效快的效果。這種故障僅在越南一家工廠就排除過多次了。另外電源質(zhì)量如何，接地是否滿足要求等外部因素也是不可忽略的。

 

　　同時(shí)我們希望CNC機(jī)床制造工廠在設(shè)計(jì)數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)外的電氣電子線路的時(shí)候特別加強(qiáng)系統(tǒng)抗干擾性能的設(shè)計(jì)。客觀地講，國內(nèi)的一些企業(yè)做得比較到位，例如本廠從中國引進(jìn)的其他各型CNC機(jī)床，在同樣強(qiáng)烈的電磁干擾下卻始終能夠正常工作。原因是這些企業(yè)的資金和技術(shù)力量相對(duì)比較雄厚，企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化工作比較到位，質(zhì)量管理體系層次比較高。但在個(gè)別企業(yè)，抗干擾設(shè)計(jì)卻往往被忽視，例如本例制造商就采用了非屏蔽電纜的做法。各國各地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展不同，廠房結(jié)構(gòu)等現(xiàn)場外部條件一般也就不盡相同，例如標(biāo)準(zhǔn)廠房與上述彩鋼板廠房(根據(jù)筆者所知，這種簡易型廠房在第三世界國家是很多的)現(xiàn)場的電磁環(huán)境就會(huì)大不相同(有時(shí)甚至還要考慮該國該地的電源質(zhì)量以及接地和氣候等各種相關(guān)因素)。我們的CNC機(jī)床產(chǎn)品只有在各種復(fù)雜的電磁環(huán)境和氣候環(huán)境下都能夠穩(wěn)定地工作，才能真正有效地占領(lǐng)國內(nèi)外CNC機(jī)床市場，贏得國內(nèi)外用戶的信任。

 

　　排除故障例二

 

　　數(shù)控雕刻機(jī)突然出現(xiàn)了電腦報(bào)警信號(hào)，Y軸不能復(fù)位至原點(diǎn)，電腦顯示：

 

　　Y軸尋原點(diǎn)找不到原點(diǎn)信號(hào)

 

　　Y軸尚未原點(diǎn)復(fù)歸

 

　　通過檢查原點(diǎn)信號(hào)電路，我們發(fā)現(xiàn)線路通暢沒有問題，各相關(guān)電纜插頭/插座也都接觸良好。但是發(fā)現(xiàn)Y軸磁感應(yīng)開關(guān)(型號(hào)為PS17-5DN，韓國產(chǎn))的LED發(fā)光不正常，在用螺絲刀抵近感應(yīng)部位時(shí)，LED發(fā)光正常；但是移開螺絲刀后LED依然微微發(fā)光。此時(shí)LED正確的狀態(tài)應(yīng)該是截止的，也就是說這時(shí)的Y軸磁感應(yīng)開關(guān)并沒有完全關(guān)斷，依然有信號(hào)輸出，而且其電平有效值超過其翻轉(zhuǎn)閾值電平，致使電腦出現(xiàn)報(bào)警信號(hào)。國內(nèi)供應(yīng)商提供的相同型號(hào)的磁感應(yīng)開關(guān)到貨以后，經(jīng)過外觀檢查運(yùn)輸無破損，型號(hào)規(guī)格核對(duì)無誤。更換以后，檢查接線無誤(只要3根相同顏色的線路對(duì)接并且做好絕緣即可)。通電啟動(dòng)系統(tǒng)，用螺絲刀貼靠磁感應(yīng)開關(guān)的感應(yīng)部位，開關(guān)的LED立即正常發(fā)光；反之，移開螺絲刀LED則立即熄滅，可以判定磁感應(yīng)開關(guān)信號(hào)輸出恢復(fù)正常。

 

　　隨后越南維修人員又報(bào)稱：Y軸能夠回到原點(diǎn)了。但是每次操作總會(huì)出現(xiàn)又往+Y方向過沖的現(xiàn)象。我們經(jīng)過觀察發(fā)現(xiàn)，數(shù)控雕刻機(jī)的許多按鈕是點(diǎn)動(dòng)式的，它是工作于脈沖的上升沿或者下降沿，這與越南電氣維護(hù)人員習(xí)慣的電平控制的普通開關(guān)完全不同，而越南維修人員以為一直要把按鈕按到Y(jié)軸回到原點(diǎn)以后才能松開。實(shí)際上按鈕在按下時(shí)，計(jì)算機(jī)不斷接收到外部中斷申請(qǐng)信號(hào)(來自按下的按鈕)，使Y軸回到原點(diǎn)以后不能停車，只能反向——即向+Y方向移動(dòng)，出現(xiàn)+Y方向過沖的現(xiàn)象。經(jīng)過我們講解以后，按一下按鈕Y軸立刻啟動(dòng)，執(zhí)行原點(diǎn)復(fù)歸指令，機(jī)床完全恢復(fù)正常。

 

　　本例小結(jié)：數(shù)控機(jī)床的維修在一般維修人員看來似乎很難，其實(shí)只要掌握了它的結(jié)構(gòu)，熟悉其各種顯示信號(hào)的物理意義，善于分析各種信號(hào)LED的閃動(dòng)情況，例如是常亮還是不亮？是微微發(fā)亮還是閃亮，有規(guī)律還是隨機(jī)？就能正確的解決問題。當(dāng)完全理解了上述各種不同的LED的發(fā)光狀態(tài)和物理意義后，一般就可以得出正確的判斷，本例排故的過程實(shí)際上連萬用表都沒有使用，很快就找出了真正的故障所在部位。因此筆者認(rèn)為維修數(shù)控機(jī)床并不難，只要掌握正確的方法常常會(huì)事半功倍，有時(shí)甚至比維修普通機(jī)床的電子電氣線路還要方便！