主頁 > 新聞動態 > 數控設備液壓氣動機構故障樹實例診斷及處理 2021-11-19

數控設備液壓氣動機構故障樹實例診斷及處理

故障診斷是工業生產領域中比較常見的一種設備故障診斷方法，合理地使用該方法可以在較短的時間內幫助工作人員順利找出故障發生點，從而快速解決這些設備故障問題，確保工業生產作業能夠順利進行，接下來筆者將以液壓氣動機設備為例，使用故障診斷的方法對其發生的一些故障問題進行相應的診斷和處理。
一、液壓氣動機設備概述
液壓起動機設備通常以增壓缸裝置作為主要的處理裝置，其在實際應用過程中可以替代傳統的機械沖壓設備以及液壓機設備。合理地使用該設備可以幫助工作人員完成折彎、沖孔、鉚接、裝配、碰焊、沖壓、裁斷、壓印、擠模成型等施工作業。液壓氣動機設備的主要應用優勢表現在以下幾點：第一，工作人員可以使用該設備實現對壓增壓泵壓力值的快速調節；第二，該設備的內部結構設計非常科學，體積小、外表美觀、自重小；第三，設備中所有用于承壓的零件均為標準零件，且相鄰零件之間均無焊接，便于工作人員對這些零件進行拆卸和更換，具有較高的安全性；第四，工作人員用以控制設備運行的方式有很多，如手動操作、計算機操作等等。
二、數控設備運行故障的診斷
隨著數控設備的功能特性一直在不斷地優化，這些數控設備的內部結構也越來越復雜多變，設備中任何一個元器件發生失效或者損壞的情況都會在一定程度上導致該數控設備的運行故障。因此工作人員需要對液壓氣動機數控設備在運行過程中可能會發生的一些故障問題進行全面的分析，并且將這些故障問題以故障樹的方式進行明確，如圖1所示，為后續故障處理工作的開展奠定基礎。

圖1 液壓氣動機設備失效的故障樹示意圖

三、數控設備運行故障的分析實例及處理措施
1.換刀故障及處理。以起亞VX950M立式加工中心為例，機床系統為FANUC18i系統。
1）故障現象。當設備在進行換刀這一動作時機械手與主軸之間發生嚴重的卡頓，且設備操作面板上也相應出現了換刀報警，當工作人員將出現換刀故障問題的機械手所對應的擋板進行拆除時，發現機械手連接凸輪的螺桿出現了斷裂。
2）故障檢查。故障檢查步驟如下：第一，工作人員應先將換刀動作的全過程在進行明確：主軸定位→下翻90°→逆時針旋轉75°→主軸松刀→機械手接刀→逆時針旋轉180°→機械手裝刀→順時針旋轉75°→上翻90°→完成換刀動作；第二，結合換刀動作的正確流程以及發生卡頓故障時具體的換刀位置進行判斷；第三，明確故障問題發生在逆時針旋轉75°后主軸沒有按照設計標準在第一時間內進行松刀，因而引發相應的換刀故障問題。
3）故障樹分析。故障樹診斷分析要點如下：第一，由于液壓啟動機設備中的主軸沒有在逆時針旋轉75°后及時地完成松刀動作，而氣缸裝置又處于正常運行的狀態，因此我們可以初步排除氣缸裝置故障問題的分支內容；第二，由于主軸的氣缸在運行過程中的速度始終處于正常狀態，因此我們可以排除與氣缸爬行動作相關的分支內部；第三，對松刀動作的開關裝置進行檢查，由于機床設備在完成換刀動作的是所有的數據信號都是由檢測開關進傳輸至PLC程序中來完成相應的指令和動作，因此若開關沒有及時地向機床設備發出松刀信號，也極有可能會造成主軸的換刀失效問題，經檢測開關信號均處于正常狀態，因此我們可以進一步排除與檢測開關失效相關的分支內容。由于上述分支內容均沒有對換刀動作產生影響，因此我們可以將故障問題鎖定在氣缸裝置上，最終得出因氣缸裝置內的搖臂發生斷裂而導致液壓起動機設備出現換刀故障問題。
4）故障處理。工作人員可以通過對液壓氣動機設備的松刀裝置進行適當地調整，同時對主軸的搖臂裝置進行更換，便可以使得機床中的換刀工作可以順利完成，從而排除該項故障問題。
2.換擋故障及處理。以日發精機臥式加工中心為例，機床系統為FANUC0i—MB系統。
1）故障現象。當工作人員向液壓氣動機設備發出換擋的指令時，機床并未及時地完成換擋動作，而是在操作面板上出現GEARLEVELERROR的報警信號。
2）故障檢查。針對這一故障問題，工作人員需要及時地對該設備機床展開詳細地調查，由于該報警信號時在設備機床操換擋的過程中所觸發的，因此我們可以將故障問題初步鎖定在換向閥帶動電機齒輪與高檔齒輪和抵擋齒輪進行相互咬合驅動的換擋過程中。當機床發生換擋失靈等相關故障問題時正處于主軸由低擋位向高檔位進行換擋，因此工作人員可以先由操作面板入手，在操作面板中分別輸入低擋到位數據信號以及高擋到位數據信號，最終得到只有低擋信號沒有高擋信號的結論，因此我們可以將換擋故障問題的范圍進行大幅度地縮小，并且將其鎖定在開內側開關時效和液壓機構失效兩個方向。
3）故障樹分析。故障樹診斷分析要點如下：第一，由于換擋動作中所涉及到的液壓氣缸未出現任何動作，因此我們可以初步排除與液壓氣缸故障相關的分支內容；第二，工作人員通過對設備機床進行細致的檢查，最終明確機床內并無任何漏油的現象，且油壓表的壓力和示數也均處于正常的狀態，因此我們可以排除與液壓壓力故障問題相關的分支內容[4]；第三，對機床內部結構中的換向閥機械能檢查，確定其電壓及電阻值均正常，但是在檢查換向閥內部閥芯時卻發現了卡滯現象，因此我們可以判斷出該設備機床在運行過程中所出現的換擋故障問題是有換向閥內閥芯卡滯所造成的。
4）故障處理。工作人員可以通過對該設備機床中的閥體和閥芯進行更換，確保換向閥能夠順利轉向，消除其內部閥芯的卡滯問題，從而使得機床能夠順利完成換擋動作，從而完成故障處理作業。
3.工作臺故障及處理。以起亞63G臥式加工中心為例，機床系統為FANUC18i系統。
1）故障現象。當機床在運行過程中執行工作臺更換這一指令時，工作臺內托盤在上升過程中，其左側的防濺門突然停止運行，且工作臺的更換操作觸發了超時警報系統。
2）故障檢查。針對這一故障問題，工作人員可以采取以下檢查措施：第一，對工作臺的更換動作進行明確：需要更換的工作臺先由原始位置移動至參考位置點→由機床內的托盤升起需要更換的工作臺→將左側防濺門開啟，右側防濺門關閉→將拉桿移動至托盤的位置處→將工作臺進行橫向移動→將更換后的工作臺由托盤帶會原卡槽處→將左側防濺門關閉，右側防濺門開啟→將托盤降至原始位置→完成工作臺的更換動作；第二，由于數控機床在執行口令動作時通常需要在完成上一個指令后才能執行下一個指令，因此我們可以將故障點縮小在左側防濺門未能執行開啟或者關閉的動作以及拉桿暫未執行伸至托盤位置處這一動作的范圍內。
3）故障樹分析。故障樹診斷分析要點如下：第一，由于機床左側防濺門可以執行正常的開啟和關閉作用，且機床內氣缸裝置也有動作，因此我們可以先排除與氣缸故障相關的分支內容；第二，通過對操作面板的信號輸入信息查詢，我們可以發現當工作人員輸入左側防濺門開啟和右側防濺門關閉的信號時，左側防濺門受到信號而右側防濺門卻未能受到信號，因此我們可以判斷發出數據信號的檢測開關出現了故障問題，且故障問題偏向于右側。
4）故障處理。工作人員可以適當地對控制機床右側防濺門的檢測開關裝置進行適當地調節，通過緊固螺絲或者更換檢測開關內部構件的方式來完成相應的故障處理工作，確保該設備機床在后續執行更換工作臺這一口令時能夠順利完成。
四、教學設備推薦與介紹：

MYGC-143 起重機械實訓裝置

起重機是以輪胎式基礎車為載體配以起重設備工作裝置和操縱機構組成的自行起重機械，是工程機械中用途很廣泛的一個機種。它適用于大型野外施工工程，如建筑工地、施工筑路、水利工程、國防工事、修建路塹等工程中起運、提升等作業。
一）起重機械實訓裝置,起重機械實訓設備,起重機械實訓臺實驗項目
1.液壓傳動各元部件結構及工作原理觀摩、拆裝實驗。
2.液壓起重機械演示控制實驗。
3.可編程序控制器（PLC）電氣控制實驗：機-電-液一體控制實驗。
二）起重機械實訓裝置,起重機械實訓設備,起重機械實訓臺實驗內容
1.起重機械演示控制實驗
機架回轉 Þ二臂升縮Þ臂架起升Þ吊具升降。
2.可編程序控制器（PLC）電氣控制實驗：機-電-液一體控制實驗。
1）PLC指令編程、梯形圖編程學習；
2）PLC編程軟件的學習與使用；
3）PLC與計算機的通訊、在線調試；
4）PLC在液壓傳動控制中的應用以及控制方案的優化。
三）起重機械實訓裝置,起重機械實訓設備,起重機械實訓臺性能與特點
1.實驗臺采用冷軋鋼板（并經過噴塑、防腐處理）制作，臺式結構，控制推操作于一體。
2.電氣操作控制為下置式，液壓站放置于液壓臺主柜內。整體結構緊湊，協調，布局美觀大方，實用性強，可供4-6人實驗。
3.起重機械按實物比例縮小的全金屬結構，實驗時啟動液壓系統根據實驗要求模以操作機械進行工作。
4.起重機械是按實物的結構與縮小比例制作而成，能夠真實地體現其機械的實際工況，使學生能夠在實驗中深刻了解其機構的各部件的結構與工作原理。
5.實驗控制采用手動控制和自動控制兩種方式。
6.實驗部件采用耐壓膠管，壓力可達到25Mpa。
7.帶三相漏電保護、輸出電壓380V/220V，對地漏電電流超過30mA即切斷電源；電氣控制采用直流24V電源，并帶有過壓保護，防止誤操作損壞設備。
四）起重機械實訓裝置,起重機械實訓設備,起重機械實訓臺主要技術參數
電機型號：M3P4H523 功率：2.2KW 轉速：1420r/min
油泵型號：VAI-15F-A3 額定壓力：7Mpa 額定流量：8ml/rev
外形尺寸：1450×680×1780mm
五、結束語
液壓氣動機設備的內部結構相對來說較為復雜，因此該設備在發生故障問題時工作人員常常很難在第一時間確定故障點，而故障樹的診斷方法便可以幫助工作人員有效地解決這一問題，提高故障診斷效率和準確性，為國內數控設備生產領域的長遠發展添加助力。

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