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浅谈数控不落轮车床的使用和故障处置

2022/8/31    来源:张辉    作者:张辉  浏览次数:995

浅谈数控不落轮车床的使用和故障处置


摘要:介绍了安康机务段C1检修库内20道不落轮车床现场基本构成概况和日常突出故障应急处理情况,提出了车床加强日常点检、巡检、小修和维护保养的具体措施。


关键词:不落轮车床 设备使用 故障处理


0引言:近年来,随着我国机械制造行业的快速发展,数控不落轮车床在铁路机务站段机车检修生产作业过程中的重要性也越来越高,已经成为机车检修作业主要工装设备之一。数控不落轮车床是一种科技含量较高的机电一体化数字化、自动化设备,它综合了计算机软硬件技术、PLC可编程控制器、自动化控制、进给驱动系统、伺服驱动系统、精密测量技术、机械传动等各个领域先进的技术成果,是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行精准控制的一种方法,使用数值数据的控制装置,在运行过程中不断引入数值数据信息,从而实现对生产过程全自动控制。


在当前的机车检修生产作业过程中,由于机车检修生产任务重、机车镟修计划频繁,车床常常处于24小时不间断超负荷运转,容易造成车床出现软硬件系统故障,如何不断提高不落轮车床的使用质量和保养水平以及使用寿命,除了检修车间作业人员日常正确规范的使用、点检、保养方法外,设备车间职工还需要认真的执行巡检、小修作业的范围和标准,避免车床出现故障,不断提高车床使用质量和寿命,最大限度的发挥车床强电、弱电以及电气控制模块以及机械传动功能。因此,在当前机车修程修制改革和机车检修生产作业中,研究和分析数控不落轮车床的检修维护技术是一项非常重要的课题和工作。


1.数控车床的基本构成以及逻辑关系


1.1安康机务段C1检修库内的20道数控不落轮车床是由广汉快速铁路设备有限公司于2013年制造,型号CAK-13CNC,适用于HXD型各型电力机车以及既有客车、货车,在机车车辆轮对不解体的条件下,对车轮轮缘踏面进行自动镟修,并且也适用于单个轮对轮缘踏面的自动镟修,满足同时对同一轮对的两个车轮轮缘踏面的自动镟修。


1.2车床由一套 SIEMENS SINUMERIK数控系统控制,包括CNC(计算机数字控制)系统、PLC(可编程逻辑控制器)系统、伺服驱动系统和MMC(人机通讯)系统4个功能模块单元,采用总线连接控制具有强大的交互数据访问能力。系统一共使用16个轴,其中4个几何轴分别对车床4个刀架X向和Z向的进给运动进行控制。10个虚拟轴分别对轮对的轴向、径向进行定位以及轮对直径检测控制和外轴箱支撑装置升降的位移量显示,2个轴控制对变频器驱动摩擦轮驱动装置电机运转的主轴速度显示。整个车床的逻辑动作是由INUMERIK内置的PLC进行全面控制,同时还控制4套检测装置的检测动作过程,具有半闭环控制功能,能够实现车轮踏面轮廓的自动镟修。


1.3车床的软件拥有自主版权保护技术,软件名称为轮对踏面跳动测量模块嵌入式软件,具有对车轮的直径、轮缘高度、轮缘厚度、加工前磨耗量、踏面径向跳动、轮缘内侧的轴向跳动、QR值以及车轮的内侧距地自动检测功能,根据用户选择还可以提供轮对加工前后检测数据的打印、传输以及远程联网管理功能。


1.4车床的电气控制系统由主回路、控制回路2个部分构成。其中,主回路包括摩擦轮驱动装置电机、油泵电机、外轴箱支撑装置电机、碎屑电机、传输带电机等部分构成。摩擦轮驱动装置电机是该车床车轮加工主传动的动力源,它是由变频器分别控制左、右共4个15KW的变频电机,通过4个摩擦轮与被加工轮对进行踏面摩擦驱动加工。设有点动和运行两个工作状态,其中运行状态可以通过操作箱上的主轴调速波段开关调节电机的转速。油泵电机是2个5.5KW的三相6级异步电动机,分别位于2个液压站上,负责提供车床液压系统的动力。外轴箱支撑装置电机是2个7.5KW的三相8级异步电动机,主要完成对机车轮对的升降控制。碎屑电机是1台7.5KW的三相4级异步电动机,它是通过驱动行星变速机构来工作的。传输带是由2个电机构成,均是1.5KW的三相4级异步电动机。控制回路全部由数控装置内部的PLC(可编程逻辑控制器)系统控制。具体是由摩擦轮驱动装置电机、油泵电机、外轴箱支撑电机、碎屑传输电机构成,通过点动、运行、启动等信号输出的继电板,带动相应的继电器吸合,通过变频器的控制端子输入信号,从而控制强电柜内的接触器吸合或断开,促使相应电机运行或停止。


1.5车床的数控柜控制逻辑,通过(STOP)电源模块给NCU、PCU和IM153提供24V直流电源,直接给小继电器供电,主机传输数控信号给小继电器,在控制强电柜中的大接触器(220V),继续再控制各个异步电动机运转。


2.数控车床的常见故障与维修


2.1数控车床电气设备在运行过程中容易出现各类故障,特别突出的硬件故障、软件故障、电磁干扰等故障。


2.2硬件常见故障


硬件故障是指电气设备中的编码器、电源模块、控制电路板、继电器、接触器、限位开关等电气元器件出现的故障,根据数控车床电气设备在运行过程中出现的各类故障,一般情况下需要复位、断电重启车床就能够处理。例如车床系统操纵台显示屏报警:轴MZ1编码器为找到。经过原因查找分析,拆除驱动电机,将电机罩子底部清洗干净后就能恢复正常使用。例如发现车床主轴电机不运转,经检查发现弱电柜内1个继电器跳开,正常情况下继电器常闭触点串联在一起,经过闭合继电器恢复正常使用。例如车床碎屑电机不动作,经过检查发现碎屑电机空开跳闸,原因为长铁屑太多引起电机过载,导致空开跳闸。例如显示器报警:轴WZ1编码器未找到,通过原因分析,打开防护罩,重新连接WZ1连接插头,使用风枪吹扫检测表面污渍或铁屑,编码器重新上电自检,指示灯显示为绿色正常。


2.3软件常见故障


软件故障主要是指设备参数、PLC程序、系统程序故障等,其中较为严重的故障时控制系统的软件丢失或PLC程序不执行。例如PLC报警,左右刀架或轮对轴向定位装置未处于安全位置,活动导轨动作无效。原因分析为刀架让位开关1SQ1,轮对轴向定位装置缩回到限位开关SQ21故障。I/O接口线路、控制线路断开。解决方法为使左右刀架回到安全让位位置,使轮对轴向定位装置缩回到位。检查限位开关和线路,按RESET(复位)键消除报警。例如碎屑电机断路器已经动作,程序自动暂停,自动进给停止。原因分析为碎屑电机负载过重,碎屑电机断路器QF5断开。解决方法为消除导致碎屑电机负载过重的原因,闭合碎屑电机QF5。例如驱动器未加使能,导致刀架不能移动。原因分析为直流继电器1KA2引起,或是NCU模块X122插座连接线接触不良。解决方法为检查直流继电器,检查X122插座及连线,按压RESET键消除报警。总之,要对系统软件以及程序进行提前备份,当出现软件故障时,可以在程序和参数程序内对数据参数进行修订和改进,进而排除故障。


3.加强数控车床的检修作业和维修保养


3.1做好车床点检作业。


检修车间负责车床设备的日常点检和保养维护工作,将车床点检作业标准纳入班组月度三层五级单元化实操培训,有力提高职工实际操作技能水平。组织检修职工每周认真落实点检作业标准,重点检查数控系统显示屏等关键部件,确保运行正常。检查主轴、刀架、轴向控制轮、活动导轨运转正常。检查润滑系统装置齐全,确保油位在中线以上,各滑动部位及零件无严重拉、研、碰伤。检查电气系统装置齐全,管线完整,性能灵敏,运行可靠。检查液压系统完好,油量在中线以上,各泵工作正常。检查照明、安全防护装置齐全可靠。各仪表完好,指示正常,在有效期内。无漏油、漏水、漏电现象。零部件完整,随机附件基本齐全,设备内外清洁。设备“两定三包”标牌、安全操作规程齐全、完好。通过以上点检作业标准的落实,确保车床设备各零部件、滑动面、表面无铁屑油污,确保无锈蚀、漏油现象,油润状态良好,保持铜铁分明,做到标识标志清晰,全面恢复设备清洁度、光泽度,保证文明化面貌达标。


3.2做好车床电力小修作业。


设备车间电力班组负责车床电器部分的小修作业,每季度组织设备电力组职工开展车床小修作业检查,检查控制电源盒内,紧固接线,调整空压机的压力开关行程,综合试验时确认压力的调整范围。检查润滑控制器,安装牢固,紧固接线,确认控制器的时间设置,综合试验时,检查控制器工作性能。检查润滑油泵和电机接线端子,用500V兆欧表测量电机绕组对地和相间绝缘电阻值不低于0.5兆欧。做好综合试验,确认电动机的性能,电动机转动平稳、无异音,用点温仪检查电机外壳及轴承温度,温升不超过60℃。测量电机三相电流平衡状况,误差不得超过三相电流平均值的10%。检查液压油泵电动机,清理电动机的油污、铁屑、灰尘。检查电机接线端子,紧固接线,用500V兆欧表测量电机绕组对地和相间绝缘电阻值不低于0.5兆欧。检查电机冷却风扇,应无破损现象,确认电动机的性能,电动机转动平稳、无异音。检查摩擦轮电动机,清理电动机的油污、铁屑、灰尘。检查电机冷却风扇,应无破损现象,确认电动机的性能,电动机转动平稳、无异音,用点温仪检查电机外壳及轴承温度,温升不超过60℃。检查外轴箱限位开关,清理油污、铁销,安装牢固,接线紧固。清洁刀架X Z电机油污、铁屑。拆除X Z电机防护罩,紧固电机电源插头,编码器插头,检查蛇皮套管,有破损处所进行更换处理。检查钢轨前进、后退限位开关,安装牢固,接线紧固。清洁碎屑油污、清理铁屑。检查碎削机、输送、拉送电动机,清理电动机的油污、铁屑、灰尘。打开防护罩,清洁各处油污、铁屑、灰尘。用风枪、毛刷、棉丝清洁检测轮内侧的油污、铁屑。紧固各编码器插头插座,检查蛇皮套管,有破损处所进行更换处理。检查电磁阀安装牢固,线圈接线紧固。检查柜体无变形,手动试验门锁开闭灵活,柜体安装牢固无松动。紧固所有电器元件固定螺丝和接线螺丝。检查接触器、继电器、热继电器外观完好,安装牢固,接线紧固,连锁触头动作灵敏。检查开关、保险、热继电器的参数值,确保容量匹配。检查变压器完好,安装牢固,接线良好,用500v兆欧表测量变压器原边、次边对地绝缘电阻值,应不低于0.5兆欧。检查输入输出板,安装牢固,各元件焊接良好,无开焊现象,无烧损痕迹。检查变频器安装牢固,接线紧固。检查电压表、电流表安装牢固,接线紧固,确认仪表在有效期内。综合试验时,各电器动作正常,无异音。检查显示器,PP板,开关电源,安装牢固,接线紧固。综合机车镟修试验,显示面板显示正常,各指示显示正确,试验各急停按钮,及时切断控制电源。通过以上小修作业标准的落实,确保设备镟修精度准确、试验性能良好、检测数据详实准确。


3.3做好车床机械小修作业。


设备车间机修班组负责车床机械部分的小修作业,每季度组织设备机修组职工开展车床小修作业检查,重点清洁空压机设备的油污、铁屑、灰尘。检查皮带无裂纹、损伤,调整挠度范围至10 -15mm,存在裂纹、损伤等须更换。清洁皮带轮、皮带及防护罩,无油泥、灰尘。检查车床各压力表,确定仪表在有效期内。检查压缩机油脂,观察油品颜色及清洁度,取样化验,达不到油脂标准进行换油作业。清洁液压泵站油泵、各管路、接头处的油污、铁屑、灰尘。拆卸清洗润滑油泵过滤器,更换滤芯。检查液压压力表,确认仪表在有效期内。检查油箱油位,应在中线以上。紧固各油管接头,检查油管无老化、龟裂现象。综合试验时,检查各油管无渗油现象。打开排油口,排放废油。拆解左右减速箱端盖。用棉丝、毛刷、汽柴油清洗变速箱各齿轮、箱体内外,各部清洁良好、无油污。检查各齿轮啮合良好,无断齿、磨损到限情况,各轴承转动灵活无旷动。检查各润滑油管位置正确、无错位。检查减速箱无明显裂纹,紧固链接螺栓,无松动。更新破损密封垫,安装端盖,紧固固定螺栓,密封良好。加注新油,检查变速箱油位,应在中线以上。综合试验时,检查变速箱转动性能情况。目视检查密封良好,无渗漏。用扳手紧固油管接头,目视检查摩擦轮架上部润滑油管各处无渗漏。检查摩擦轮表面状态,无擦伤、剥离、裂纹等缺陷。用内六方扳手紧固主轴后端盖6条螺栓,无松动。检查前后轴承密封盖无变形、损伤,轴承良好。对轴向控制轮前后轴承加润滑脂。打开外轴箱端盖,清理油污、铁屑、灰尘。检查八个复位弹簧,弹压行程,更换不良的弹簧。检查涡轮蜗杆,配合紧密,无拉伤,添加润滑油脂。紧固各处固定螺栓,检查压头装置,打磨整修压头毛边。检查润滑油管各处无渗漏。检查各专用顶镐无变形、裂纹。打开防护罩,用毛刷清洁丝杠露出部位,用油枪对丝杠进行润滑,检查丝杠无划痕、拉伤。拆卸清洗导轨密封。检查导轨表面,无拉伤,润滑良好。清洁油污及铁屑,检查风管及接头,有漏风现象更换整条风管,紧固油缸的固定螺栓,检查油缸、油管无渗漏现象,定位锁销作用良好。综合试验时,检查刀架活动应无异音。检查整修2处固定、活动导轨,上部压条无变形,活动导轨无松动、变形,导轨表面,无拉伤,润滑良好,沟槽内铁屑、油污、异物清理。检查液压油管各处无渗漏。检查钢轨闭合穿销,动作良好。综合试验时,检查钢轨活动应灵活,无卡滞。机清洁碎屑油污、清理铁屑。检查刀头咬合情况,更换磨损刀头。紧固输送链条板螺栓,调整活动间隙。检查风管密封情况,更换破损风管。检查电磁阀阀体安装牢固,无卡滞。通过以上小修作业标准的落实,消除设备隐患及故障,确保各机械部件动作正常。


4.结束语

在数控不落轮车床设备日常使用和维修保养、故障处理过程中,应当根据电气、机械等方面的实际情况以及具体故障情况进行维修和应急处置,同时,加强对车床日常检修和维护保养力度,从而保证数控车床设备的正常运行和使用寿命。


参考文献

[1]何云刚. 浅谈数控不落轮车床质量鉴定工作. 陕西设备管理. 2012(1):63.


作者:安康机务段设备车间助理工程师  张辉

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