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數(shù)控設(shè)備液壓氣動(dòng)機(jī)構(gòu)故障樹(shù)實(shí)例診斷及處理

故障診斷是工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中比較常見(jiàn)的一種設(shè)備故障診斷方法，合理地使用該方法可以在較短的時(shí)間內(nèi)幫助工作人員順利找出故障發(fā)生點(diǎn)，從而快速解決這些設(shè)備故障問(wèn)題，確保工業(yè)生產(chǎn)作業(yè)能夠順利進(jìn)行，接下來(lái)筆者將以液壓氣動(dòng)機(jī)設(shè)備為例，使用故障診斷的方法對(duì)其發(fā)生的一些故障問(wèn)題進(jìn)行相應(yīng)的診斷和處理。
一、液壓氣動(dòng)機(jī)設(shè)備概述
液壓起動(dòng)機(jī)設(shè)備通常以增壓缸裝置作為主要的處理裝置，其在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中可以替代傳統(tǒng)的機(jī)械沖壓設(shè)備以及液壓機(jī)設(shè)備。合理地使用該設(shè)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(yè)。液壓氣動(dòng)機(jī)設(shè)備的主要應(yīng)用優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：第一，工作人員可以使用該設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)壓增壓泵壓力值的快速調(diào)節(jié)；第二，該設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常科學(xué)，體積小、外表美觀、自重��；第三，設(shè)備中所有用于承壓的零件均為標(biāo)準(zhǔn)零件，且相鄰零件之間均無(wú)焊接，便于工作人員對(duì)這些零件進(jìn)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(shè)備運(yùn)行的方式有很多，如手動(dòng)操作、計(jì)算機(jī)操作等等。
二、數(shù)控設(shè)備運(yùn)行故障的診斷
隨著數(shù)控設(shè)備的功能特性一直在不斷地優(yōu)化，這些數(shù)控設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜多變，設(shè)備中任何一個(gè)元器件發(fā)生失效或者損壞的情況都會(huì)在一定程度上導(dǎo)致該數(shù)控設(shè)備的運(yùn)行故障。因此工作人員需要對(duì)液壓氣動(dòng)機(jī)數(shù)控設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生的一些故障問(wèn)題進(jìn)行全面的分析，并且將這些故障問(wèn)題以故障樹(shù)的方式進(jìn)行明確，如圖1所示，為后續(xù)故障處理工作的開(kāi)展奠定基礎(chǔ)。

圖1 液壓氣動(dòng)機(jī)設(shè)備失效的故障樹(shù)示意圖

三、數(shù)控設(shè)備運(yùn)行故障的分析實(shí)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(jī)床系統(tǒng)為FANUC18i系統(tǒng)。
1）故障現(xiàn)象。當(dāng)設(shè)備在進(jìn)行換刀這一動(dòng)作時(shí)機(jī)械手與主軸之間發(fā)生嚴(yán)重的卡頓，且設(shè)備操作面板上也相應(yīng)出現(xiàn)了換刀報(bào)警，當(dāng)工作人員將出現(xiàn)換刀故障問(wèn)題的機(jī)械手所對(duì)應(yīng)的擋板進(jìn)行拆除時(shí)，發(fā)現(xiàn)機(jī)械手連接凸輪的螺桿出現(xiàn)了斷裂。
2）故障檢查。故障檢查步驟如下：第一，工作人員應(yīng)先將換刀動(dòng)作的全過(guò)程在進(jìn)行明確：主軸定位→下翻90°→逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)75°→主軸松刀→機(jī)械手接刀→逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)180°→機(jī)械手裝刀→順時(shí)針旋轉(zhuǎn)75°→上翻90°→完成換刀動(dòng)作；第二，結(jié)合換刀動(dòng)作的正確流程以及發(fā)生卡頓故障時(shí)具體的換刀位置進(jìn)行判斷；第三，明確故障問(wèn)題發(fā)生在逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)75°后主軸沒(méi)有按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)在第一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行松刀，因而引發(fā)相應(yīng)的換刀故障問(wèn)題。
3）故障樹(shù)分析。故障樹(shù)診斷分析要點(diǎn)如下：第一，由于液壓?jiǎn)?dòng)機(jī)設(shè)備中的主軸沒(méi)有在逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)75°后及時(shí)地完成松刀動(dòng)作，而氣缸裝置又處于正常運(yùn)行的狀態(tài)，因此我們可以初步排除氣缸裝置故障問(wèn)題的分支內(nèi)容；第二，由于主軸的氣缸在運(yùn)行過(guò)程中的速度始終處于正常狀態(tài)，因此我們可以排除與氣缸爬行動(dòng)作相關(guān)的分支內(nèi)部；第三，對(duì)松刀動(dòng)作的開(kāi)關(guān)裝置進(jìn)行檢查，由于機(jī)床設(shè)備在完成換刀動(dòng)作的是所有的數(shù)據(jù)信號(hào)都是由檢測(cè)開(kāi)關(guān)進(jìn)傳輸至PLC程序中來(lái)完成相應(yīng)的指令和動(dòng)作，因此若開(kāi)關(guān)沒(méi)有及時(shí)地向機(jī)床設(shè)備發(fā)出松刀信號(hào)，也極有可能會(huì)造成主軸的換刀失效問(wèn)題，經(jīng)檢測(cè)開(kāi)關(guān)信號(hào)均處于正常狀態(tài)，因此我們可以進(jìn)一步排除與檢測(cè)開(kāi)關(guān)失效相關(guān)的分支內(nèi)容。由于上述分支內(nèi)容均沒(méi)有對(duì)換刀動(dòng)作產(chǎn)生影響，因此我們可以將故障問(wèn)題鎖定在氣缸裝置上，最終得出因氣缸裝置內(nèi)的搖臂發(fā)生斷裂而導(dǎo)致液壓起動(dòng)機(jī)設(shè)備出現(xiàn)換刀故障問(wèn)題。
4）故障處理。工作人員可以通過(guò)對(duì)液壓氣動(dòng)機(jī)設(shè)備的松刀裝置進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整，同時(shí)對(duì)主軸的搖臂裝置進(jìn)行更換，便可以使得機(jī)床中的換刀工作可以順利完成，從而排除該項(xiàng)故障問(wèn)題。
2.換擋故障及處理。以日發(fā)精機(jī)臥式加工中心為例，機(jī)床系統(tǒng)為FANUC0i—MB系統(tǒng)。
1）故障現(xiàn)象。當(dāng)工作人員向液壓氣動(dòng)機(jī)設(shè)備發(fā)出換擋的指令時(shí)，機(jī)床并未及時(shí)地完成換擋動(dòng)作，而是在操作面板上出現(xiàn)GEARLEVELERROR的報(bào)警信號(hào)。
2）故障檢查。針對(duì)這一故障問(wèn)題，工作人員需要及時(shí)地對(duì)該設(shè)備機(jī)床展開(kāi)詳細(xì)地調(diào)查，由于該報(bào)警信號(hào)時(shí)在設(shè)備機(jī)床操換擋的過(guò)程中所觸發(fā)的，因此我們可以將故障問(wèn)題初步鎖定在換向閥帶動(dòng)電機(jī)齒輪與高檔齒輪和抵擋齒輪進(jìn)行相互咬合驅(qū)動(dòng)的換擋過(guò)程中。當(dāng)機(jī)床發(fā)生換擋失靈等相關(guān)故障問(wèn)題時(shí)正處于主軸由低擋位向高檔位進(jìn)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(shù)據(jù)信號(hào)以及高擋到位數(shù)據(jù)信號(hào)，最終得到只有低擋信號(hào)沒(méi)有高擋信號(hào)的結(jié)論，因此我們可以將換擋故障問(wèn)題的范圍進(jìn)行大幅度地縮小，并且將其鎖定在開(kāi)內(nèi)側(cè)開(kāi)關(guān)時(shí)效和液壓機(jī)構(gòu)失效兩個(gè)方向。
3）故障樹(shù)分析。故障樹(shù)診斷分析要點(diǎn)如下：第一，由于換擋動(dòng)作中所涉及到的液壓氣缸未出現(xiàn)任何動(dòng)作，因此我們可以初步排除與液壓氣缸故障相關(guān)的分支內(nèi)容；第二，工作人員通過(guò)對(duì)設(shè)備機(jī)床進(jìn)行細(xì)致的檢查，最終明確機(jī)床內(nèi)并無(wú)任何漏油的現(xiàn)象，且油壓表的壓力和示數(shù)也均處于正常的狀態(tài)，因此我們可以排除與液壓壓力故障問(wèn)題相關(guān)的分支內(nèi)容[4]；第三，對(duì)機(jī)床內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的換向閥機(jī)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(nèi)部閥芯時(shí)卻發(fā)現(xiàn)了卡滯現(xiàn)象，因此我們可以判斷出該設(shè)備機(jī)床在運(yùn)行過(guò)程中所出現(xiàn)的換擋故障問(wèn)題是有換向閥內(nèi)閥芯卡滯所造成的。
4）故障處理。工作人員可以通過(guò)對(duì)該設(shè)備機(jī)床中的閥體和閥芯進(jìn)行更換，確保換向閥能夠順利轉(zhuǎn)向，消除其內(nèi)部閥芯的卡滯問(wèn)題，從而使得機(jī)床能夠順利完成換擋動(dòng)作，從而完成故障處理作業(yè)。
3.工作臺(tái)故障及處理。以起亞63G臥式加工中心為例，機(jī)床系統(tǒng)為FANUC18i系統(tǒng)。
1）故障現(xiàn)象。當(dāng)機(jī)床在運(yùn)行過(guò)程中執(zhí)行工作臺(tái)更換這一指令時(shí)，工作臺(tái)內(nèi)托盤(pán)在上升過(guò)程中，其左側(cè)的防濺門(mén)突然停止運(yùn)行，且工作臺(tái)的更換操作觸發(fā)了超時(shí)警報(bào)系統(tǒng)。
2）故障檢查。針對(duì)這一故障問(wèn)題，工作人員可以采取以下檢查措施：第一，對(duì)工作臺(tái)的更換動(dòng)作進(jìn)行明確：需要更換的工作臺(tái)先由原始位置移動(dòng)至參考位置點(diǎn)→由機(jī)床內(nèi)的托盤(pán)升起需要更換的工作臺(tái)→將左側(cè)防濺門(mén)開(kāi)啟，右側(cè)防濺門(mén)關(guān)閉→將拉桿移動(dòng)至托盤(pán)的位置處→將工作臺(tái)進(jìn)行橫向移動(dòng)→將更換后的工作臺(tái)由托盤(pán)帶會(huì)原卡槽處→將左側(cè)防濺門(mén)關(guān)閉，右側(cè)防濺門(mén)開(kāi)啟→將托盤(pán)降至原始位置→完成工作臺(tái)的更換動(dòng)作；第二，由于數(shù)控機(jī)床在執(zhí)行口令動(dòng)作時(shí)通常需要在完成上一個(gè)指令后才能執(zhí)行下一個(gè)指令，因此我們可以將故障點(diǎn)縮小在左側(cè)防濺門(mén)未能執(zhí)行開(kāi)啟或者關(guān)閉的動(dòng)作以及拉桿暫未執(zhí)行伸至托盤(pán)位置處這一動(dòng)作的范圍內(nèi)。
3）故障樹(shù)分析。故障樹(shù)診斷分析要點(diǎn)如下：第一，由于機(jī)床左側(cè)防濺門(mén)可以執(zhí)行正常的開(kāi)啟和關(guān)閉作用，且機(jī)床內(nèi)氣缸裝置也有動(dòng)作，因此我們可以先排除與氣缸故障相關(guān)的分支內(nèi)容；第二，通過(guò)對(duì)操作面板的信號(hào)輸入信息查詢(xún)，我們可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)工作人員輸入左側(cè)防濺門(mén)開(kāi)啟和右側(cè)防濺門(mén)關(guān)閉的信號(hào)時(shí)，左側(cè)防濺門(mén)受到信號(hào)而右側(cè)防濺門(mén)卻未能受到信號(hào)，因此我們可以判斷發(fā)出數(shù)據(jù)信號(hào)的檢測(cè)開(kāi)關(guān)出現(xiàn)了故障問(wèn)題，且故障問(wèn)題偏向于右側(cè)。
4）故障處理。工作人員可以適當(dāng)?shù)貙?duì)控制機(jī)床右側(cè)防濺門(mén)的檢測(cè)開(kāi)關(guān)裝置進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)，通過(guò)緊固螺絲或者更換檢測(cè)開(kāi)關(guān)內(nèi)部構(gòu)件的方式來(lái)完成相應(yīng)的故障處理工作，確保該設(shè)備機(jī)床在后續(xù)執(zhí)行更換工作臺(tái)這一口令時(shí)能夠順利完成。
四、教學(xué)設(shè)備推薦與介紹：

MYGC-143 起重機(jī)械實(shí)訓(xùn)裝置

起重機(jī)是以輪胎式基礎(chǔ)車(chē)為載體配以起重設(shè)備工作裝置和操縱機(jī)構(gòu)組成的自行起重機(jī)械，是工程機(jī)械中用途很廣泛的一個(gè)機(jī)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(guó)防工事、修建路塹等工程中起運(yùn)、提升等作業(yè)。
一）起重機(jī)械實(shí)訓(xùn)裝置,起重機(jī)械實(shí)訓(xùn)設(shè)備,起重機(jī)械實(shí)訓(xùn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目
1.液壓傳動(dòng)各元部件結(jié)構(gòu)及工作原理觀摩、拆裝實(shí)驗(yàn)。
2.液壓起重機(jī)械演示控制實(shí)驗(yàn)。
3.可編程序控制器（PLC）電氣控制實(shí)驗(yàn)：機(jī)-電-液一體控制實(shí)驗(yàn)。
二）起重機(jī)械實(shí)訓(xùn)裝置,起重機(jī)械實(shí)訓(xùn)設(shè)備,起重機(jī)械實(shí)訓(xùn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1.起重機(jī)械演示控制實(shí)驗(yàn)
機(jī)架回轉(zhuǎn) 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(shí)驗(yàn)：機(jī)-電-液一體控制實(shí)驗(yàn)。
1）PLC指令編程、梯形圖編程學(xué)習(xí)；
2）PLC編程軟件的學(xué)習(xí)與使用；
3）PLC與計(jì)算機(jī)的通訊、在線(xiàn)調(diào)試；
4）PLC在液壓傳動(dòng)控制中的應(yīng)用以及控制方案的優(yōu)化。
三）起重機(jī)械實(shí)訓(xùn)裝置,起重機(jī)械實(shí)訓(xùn)設(shè)備,起重機(jī)械實(shí)訓(xùn)臺(tái)性能與特點(diǎn)
1.實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用冷軋鋼板（并經(jīng)過(guò)噴塑、防腐處理）制作，臺(tái)式結(jié)構(gòu)，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(tái)主柜內(nèi)。整體結(jié)構(gòu)緊湊，協(xié)調(diào)，布局美觀大方，實(shí)用性強(qiáng)，可供4-6人實(shí)驗(yàn)。
3.起重機(jī)械按實(shí)物比例縮小的全金屬結(jié)構(gòu)，實(shí)驗(yàn)時(shí)啟動(dòng)液壓系統(tǒng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求模以操作機(jī)械進(jìn)行工作。
4.起重機(jī)械是按實(shí)物的結(jié)構(gòu)與縮小比例制作而成，能夠真實(shí)地體現(xiàn)其機(jī)械的實(shí)際工況，使學(xué)生能夠在實(shí)驗(yàn)中深刻了解其機(jī)構(gòu)的各部件的結(jié)構(gòu)與工作原理。
5.實(shí)驗(yàn)控制采用手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種方式。
6.實(shí)驗(yàn)部件采用耐壓膠管，壓力可達(dá)到25Mpa。
7.帶三相漏電保護(hù)、輸出電壓380V/220V，對(duì)地漏電電流超過(guò)30mA即切斷電源；電氣控制采用直流24V電源，并帶有過(guò)壓保護(hù)，防止誤操作損壞設(shè)備。
四）起重機(jī)械實(shí)訓(xùn)裝置,起重機(jī)械實(shí)訓(xùn)設(shè)備,起重機(jī)械實(shí)訓(xùn)臺(tái)主要技術(shù)參數(shù)
電機(jī)型號(hào)：M3P4H523 功率：2.2KW 轉(zhuǎn)速：1420r/min
油泵型號(hào)：VAI-15F-A3 額定壓力：7Mpa 額定流量：8ml/rev
外形尺寸：1450×680×1780mm
五、結(jié)束語(yǔ)
液壓氣動(dòng)機(jī)設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對(duì)來(lái)說(shuō)較為復(fù)雜，因此該設(shè)備在發(fā)生故障問(wèn)題時(shí)工作人員常常很難在第一時(shí)間確定故障點(diǎn)，而故障樹(shù)的診斷方法便可以幫助工作人員有效地解決這一問(wèn)題，提高故障診斷效率和準(zhǔn)確性，為國(guó)內(nèi)數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)領(lǐng)域的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展添加助力。

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數(shù)控設(shè)備液壓氣動(dòng)機(jī)構(gòu)故障樹(shù)實(shí)例診斷及處理

MYGC-143 起重機(jī)械實(shí)訓(xùn)裝置

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