机床电气机械故障维修案例分享
作为一名机床电气维修工作者，其眼光不能只是停留在所掌握的机床电气工作原理图和接线图上，从设备维修解决问题的角度上看那是远远不够的，还要对使用的电气原器件的机械结构、工作原理有所了解，并对设备的机械结构与电气控制之间相互关联的工作原理和工作性能，也要有一定的了解和认识。如果具备对于数控设备的维修所需要学习和掌握的知识就更加全面了。电气故障不单纯是电气线路和电气原器件本身的问题，很多故障都是与电气控制相互关联的机械、液压等诸多方面的故障和问题所导致的。以下是多年的设备电气故障维修工作实践中所遇到的一些电气故障和问题，大多都是与电气相关联的机械故障所引起的。归纳总结出在电气维修中需要注意的一些问题，供广大的电气维修工作者借鉴与参考。
电气元器件的机械问题
一台完好的设备能正常的运行除具有良好的机械性能之外，还离不开完好合理的电气原理设计和电气原器件的配置安装运用。在设备电气维修过程中常常会出现电气原器件的机械故障。
案例：①铣床在加工零件时，工作台X正向和负向两个方向都不能工作，经检查发现工作台X方向行程开关内的常开触点和常闭触点之间的弹簧，在长时间连续工作时由于正和负两个方向反复的按压换向；加之机床的振动，将固定弹簧的螺丝被振掉，导致弹簧脱落；行程开关接触点散架断开不能正常的使用，导致设备工作台X正和负两个方向都不能正常工作。经重新安装新的行程开关后设备工作运行正常。
②车床在工作时主轴电动机开机时只是嗡嗡作响，电动机不能正常转动，导致主轴不能转，无法进行切削加工。这是电动机跑单相症状，经检查主开关断路器完好，三相交流380V电源三相都不缺相，各开关和保险也完好，检查交流接触器的上接口三相电压正常，交流接触器线圈36V吸合也正常。为了安全起见，把设备电源开关断开停电检查，将控制跑单相的主轴交流接触器常开接触点用改锥从上向下按压，用万用表电阻挡测量接触器常开触点是否通断。经检查发现有两相触点导通、一相不导通，这就是电动机跑单相缺相的主要原因。
为什么交流接触器一个常开点用很大的力量向下按压都不能导通呢？经把接触器从配电箱内卸下来拆开后检查发现，接触器因触点铜板薄、质量较差，长时间过电流发热，将触点烧变形上翘，加之内部弹簧已烧得退火而失去弹性，卡常开动触点时不能接触到定触点，所以导致电动机缺相故障致使电动机不能工作。经更换新的交流接触器后设备运行正常。
在设备维修与安装过程中不能忽视电气原器件本身所存在的机械问题，就算是一个新的电气原器件，也要进行检查其机械结构是否灵活，是否可靠，在电气方面要注意原器件的负载电流量的大小和电压的高低是否符合原设计要求。当达到要求时再进行安装调试，以防安装后出现问题，给维修工作带来不必要的麻烦。
与电气相关的机械问题
在设备电气维修过程中，常常只关注设备的电气线路问题，却忽略了与电气相关联的机械问题。
（1）案例1：进口立式加工中心系统已更新为发那科0i－MC。设备在工作运行中出现了主轴换刀时定位不准的问题，也没有任何报警。我们先将机床的定位参数值进行了必要的调整和修改，开机重新启动，对各个机械轴进行返回参考点工作运行正常，然后对主轴进行主轴换刀定位。第一次主轴换刀定位准确，当进行第二次主轴换刀定位的时，主轴换刀位就出现了十几度的偏差。经过反复地修改参数值和主轴换刀定位，都出现不同程度的主轴转角偏差，不能正确地对准机械手的换刀位置。
问题出现在哪里呢？我们采取对机械手换刀过程分布进行工作原理分析：①分析认为电气线路和系统没有问题，理由是每次更改不同的参数，主轴电动机转动工作正常。主轴机头上联带的编码器能正确执行计算机发出和返馈指令。②把与其相关的机械部分进行了检查，分析认为：有可能是主轴上的编码器和主轴之间的软联轴器出了问题。我们将主轴上的编码器拆下来发现软联轴器已经折断，编码器与主轴软联轴器之间因不定式的摩擦变位，导致主轴定位换刀不准确角度跑偏。经更换了新的主轴与编码器之间的软联轴器后设备换刀定位准确，工作正常。
（2）案例2：瑞士进口卧式加工中心，在交换工作台时经常出现半路停止换台故障，检查后没有发现那个传感器和开关有问题，计算机系统工作正常，各个液压阀、电磁阀和溢流阀工作也都正常，就是在交换工作台时，当交换液压活塞拉钩伸向工作台时就停机不执行下一道命令，并出现报警。我们对其交换工作台所有的电气部分进行单一检查也没有发现任何问题。
既然从电气上找不到问题和原因，就对交换工作台工作过程分步骤进行机械部分的检查。工作台在启动交换时，T形挂钩从活塞液压缸向主轴方向的工作台下面的T形挂槽伸进时，由于活塞上的T形挂钩的位置与工作台T形挂槽的位置向左偏差0．4mm，导致换台时活塞挂钩伸不进工作台下面的挂槽里，并顶住工作台不动，导致了工作台交换时出现停机报警故障。
解决方式是将工作台上的T形挂槽拆下来，用铣床把向左偏差多余的一边铣掉1．5mm。安装在工作台上，开机后先进行手动模式工作台交换，活塞上的T形挂钩可以很顺利地伸进工作台下面的挂槽里，然后进行自动工作台交换，一切正常。
一些看似是设备电气故障，其实与机械本身出现的问题都是有相互关联的，要进行全面的机械和电气部分检查，才能发现问题的所在。
液压与气动系统的问题
加工中心的电气维修，还经常出现在液压和气动系统中。
（1）案例1：立式加工中心在主轴交换刀具松刀和紧刀时，出现主轴向上紧拉刀时刀具拉不紧，紧刀液压缸拉起时，就突然会向下返回下压松刀，导致刀具拉不紧、拉不到位，无法进行工作。
是什么问题导致这一故障的发生？我们对松刀紧刀的两个电磁阀进行了电气检查，松刀紧刀的两个电磁阀是直流：24V电压正常，电磁阀线圈有阻值，说明没有接地和烧坏。松刀和紧刀的两个指令两个电磁阀执行的正确，液压泵的液压压力也在6MPa以上，符合工作要求。我们对液压阀进行维修检查，将松刀和紧刀的两个液压电磁阀拆掉，用煤油进行了阀芯的清洗，安装试机仍然会出现液压缸拉不紧刀返回松刀现象，与之相关联的电气和液压部分都检查后没有发现问题。结合上述分析，再进一步检查就是松刀、紧刀的主液压缸了。松紧刀液压缸的工作原理是：松刀是液压缸的上端油腔经松刀电磁阀提供高压液压油向下压主轴上的碟簧，克服碟簧的弹力将刀具压下；紧刀是利用刀杆上的叠簧向上的弹力，将上液压缸内的液压油经紧刀电磁阀排出，使刀具向上拉紧。
是不是液压缸本身出什么了问题？分析认为，液压缸上油腔里的油没有排净。将液压缸从主轴上拆下来进行检查，在检查中发现液压缸内的一个钢制的封油环，由于液压油内有杂质，使得钢制的封油环封油不严，导致紧刀时下液压缸进入的高压油部分串入了上液压缸，而向上紧刀时上液压缸内的油没有排净，使得液压缸活塞向下返回，造成松刀拉不紧刀的故障。经把液压缸内部的缸体和封油钢环进行全面的清洗并更新了液压油，重新安装松紧刀液压液压缸，经反复试验再没有出现紧刀时返回松刀的故障。
（2）案例2：在维修宽砂轮矩形平面磨床时出现的故障是：当工作台进行纵向磨削横向进给，将开关打到断续工作时，出现换向后不是一次性地横向进给，而是在工作台的中间位置又出现一次横向进刀磨削的故障，这种故障很容易把被加工磨削的零件磨废。正常的工作原理是：当行程限位块撞击液压换向阀的导杆时，就会横向进给磨削一次，工作台无论是向左或是向右纵向来回换向一次，它就横向进给磨削一次。工作台是经撞块碰撞液压换向阀，把液压油供给液压先导阀，再供给液压操纵阀，操纵阀上有一个固定的棒形金属块，再去来回感应霍尔电子接近开关，使其接通给控制电路发出信号，传给控制横向电动机的接触器，使横向电动机工作一次，进给量的大小是根据不同被加工的材料磨削量来确定的，由控制电路中的可调电位器来控制进给量的大小，达到横向进给磨削零件的目的。经对电气部分进行分段检查即（连续→手动→断续）开关检查工作正常，我们试验把开关打到“断续”时，纵向工作台不工作，用金属物人为的感应一下霍尔接近开关，工作台就会自动地横向进给工作一次，说明霍尔电子开关没有问题。排除了各相关的电气部分没有出现任何问题外，剩下的就是液压系统的检查，经检查发现先导阀控制的操纵阀内部由于内部油脏，封闭不严左油腔有向右油腔窜油泄露的问题，导致了此故障的发生。经对先导阀和操纵阀的拆卸清洗，安装后工作正常。
（3）在我们经历的电气维修过程中，有一些加工中心在换刀时，由于机械手卡爪内部的弹簧出现锈蚀的问题，导致卡爪不能正常地弹出来卡住刀柄，造成掉刀、甩刀的事故，解决的方法就是：把机械手进行机械性的卡爪弹簧拆卸除锈清洗维修。经加防锈油安装来保障机械手正常的换刀工作。
（4）还有一些由于外来的空气压力达不到设备所需要的工作压力，时常会导致加工中心出现报警或停机事故的发生。诸多问题都是一些机械故障引起的。
机械加工零件时带来的问题
在一般的电气维修工作中，机械零部件的加工怎么能带来电气故障的发生呢？表面上看好像是毫无相关性，但在实际电气维修中我们就遇上了这样的问题。
卧式加工中心在加工零件时出现了445号报警（B轴软接线断开故障）的问题。在500mm×500mm工作台上水平放置了一个被加工的钢制零件，对其进行水平钻孔的加工，采用的钻头是直径为18mm、钻深厚度为30mm的通孔加工。被加工零件在工作台中间位置进行加工时很顺利地完成钻孔，当加工正对右端面距离工作台中心φ200mm孔的加工时就出现445号报警，使设备停机无法工作，报警也不能按压复位键消除，只有在关机重新启动的情况下才能消除报警。当再次开机进行右侧面钻孔加工时，445号报警仍然出现，设备停机仍不能工作。
这是什么原因导致出现的问题？对于出现的设备故障和问题进行了全面的排查分析：设备钻工作台中间孔时正常，当钻右侧端面孔就会出现445号报警，并且两个孔径和钻孔的深度、吃刀量和进给量都相同，只不过是两孔的间距相差了200mm。经分析认为：本加工中心是四轴联动的设备，工作台B轴是可以回转的，那么，在零件加工时会不会有转动的可能？ 工作台正常工作时是靠液压电磁阀经B轴下的锁紧装置夹紧是不转动的。为了证明判断的准确性，就将设备Z轴的导轨护罩面板拆开，找到B轴电动机与B轴工作台之间相联接的皮带，用手来回拉拽皮带，发现工作台也能随之转动，联接在B轴电动机上的编码器也在转动，这就是问题的所在。我们还对设备操作人员进行了零件加工过程装卡方法和加工的材料进行了询问，了解到此零件的材料是40CrMoA合金钢，材料钢性好、硬度高，加工用的钻头刃具磨损，吃刀量偏大（为0．4mm／r），进给速度正常。故障发生的原因，就相当于用一个外在的作用力加在可以旋转的B轴工作台的右侧面，形成了一个以B轴工作台为中心的外力矩，虽然工作台已被锁紧，但由于工作台锁紧的力度小于加工钻头对被加工零件切削时产生的转动工作台的转矩，使得工作台向右颤动，与B轴工作台联接的编码器也在不停地抖动而不稳定，导致B轴工作台出现445号报警。
解决方式是为了不影响零件装卡定位，将原来0．4mm的进刀量改为0．2mm，进给速度保持不变，设备的故障消除，工作运行正常。
总之，在机床设备电气故障维修中，无论是数控机床还是一般的普通机床，作为一名维修工作者。对于设备出现的电气故障我们要保持冷静的头脑，有的问题比较简单，很快可以发现，并很容易解决。但有的设备电气故障在没有完全了解掌握其工作原理和检查方法时，也是不容易快速检查到问题的所在，特别是对于那些软故障的发生，设备时好时坏，工作状态极其不稳定，这就需要我们维修工作者在平时的维修工作过程中，要一点一滴地积累总结工作经验。
审核编辑 黄昊宇
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