第7章数控电火花线切割机床的故障诊断与维修.

开始重点、难点1.了解数控电火花线切割机床的类型、结构特点。2.掌握数控电火花线切割机床、数控电加工机床的常见故障分析和排除方法。3.掌握数控电火花线切割机床的电器常见故障，会对DK77系列数控线切割机床进行故障诊断与维修。7.1数控电火花线切割机床概述7.1.1数控电火花线切割机床简介DK系列电火花线切割机床有DK7720、DK7725、DK7732、DK7740、DK7750、DK7763等6种型号20多种规格，机床能实现6º、20º和60º度的锥度加工，能满足冷冲模、塑胶模、挤压模和异型成型模具等金属零件的加工需要。7.1.2电火花线切割的工作原理1.电火花线切割加工放电基本原理电火花线切割加工时，在电极丝和工件之间进行脉冲放电。如图8.1所示，电极丝接脉冲电源的负极，工件接脉冲电源的正极。为了确保每来一个电脉冲时，在电极丝和工件之间产生的是火花放电而不是电弧放电，必须创造必要的条件。为了保证火花放电时电极丝（一般用钼丝）不被烧断，必须向放电间隙注入大量工作液，以使电极丝得到充分冷却，同时电极丝必须作高速轴向运动，以避免火花放电总在电极丝的局部位置而被烧断。图7.1电火花线切割加工原理7.1.2电火花线切割的工作原理2.电火花线切割加工走丝原理电极丝线速度υ的计算公式为：υ=(πDn电)/(1000×60)m/sD——储丝筒的直径；n电——电机转速。3.X、Y坐标工作台运动原理4．电火花线切割加工的特点：⑴不需要制造成型电极，工件材料的预加工量少。⑵能方便地加工复杂截面的型柱、型孔、大孔、小孔和窄缝等。图7.2走丝原理6．电火花线切割机床的使用规则及维护保养方法（1）电火花线切割机床的使用规则：①对自用机床的性能、结构有较充分的了解。②在机床的允许规格范围内进行加工，不要超重或超行程工作。③经常检查机床的电源线、行程开关和换向开关是否安全可靠，不允许带故障工作。④按机床操作说明书所规定的润滑部位，定时注入规定的润滑油或润滑脂。⑤加工前检查工作液箱中的工作液是否足够，水管和喷嘴是否通畅。⑥下班后清理工作区域，擦净夹具和附件等。⑦定期检查机床电气设备是否受潮和可靠，并清除尘埃，防止金属物落入。⑧遵守定人定机制度，定期维护保养。(2)电火花线切割机床的保养方法：①定期润滑。②定期调整。③定期更换。7.2数控电火花线切割机床的故障诊断原则和电源使用方法7.2.1数控电火花线切割机的故障诊断原则1.先外部后内部随着电火花加工机床控制系统的不断改进，控制部分出现故障的几率越来越小，而绝大部分故障的发生都不是单板机或其他核心部分控制与触发电路造成的，而是由于外部电路或器件损坏而引起的。因此，维修人员应先从外部着手逐步向内进行排查。不要随意地拆卸电火花线切割机常见故障诊断及排除方法电火花线切割机故障诊断原则先外部后内部；随着电火花加工机床控制系统的不断改进，控制部分出现故障的几率越来越小，而绝大部分故障的发生都不是单板机或其他核心部分控制与触发电路造成的，而是由于外部电路或器件损坏而引起的。因此，维修人员应先从外部着手逐步向内进行排查。不要随意地拆卸触发电路板、更改系统参数设置、任意调整运行模式等，这可能会导致新的故障产生。2.先机械后电气电火花加工机床最容易出现机械方面的故障，而这些故障往往也不容易被发现，易损件造成的故障就是一个典型例子。因此，维修人员要针对发生故障的局部范围，首先从机械部分入手，仔细观察，认真排查故障，如是否有裂纹、松动、断裂、割裂等。而不是立即检查电路是否断路、短路，元器件是否损坏等电气故障。3.先理论后实践电火花加工机床的控制电路相对来说并不太复杂，这使得有些维修人员不看厂家提供的原理图、不分析故障产生的根本原因，盲目地进行带电维修操作，这会导致故障进一步的扩大。维修人员应在了解故障情况的基础上，认真分析故障产生的原因，从理论上弄清解决该故障的方法，然后才能付诸实践。4.先简单后复杂有些故障的产生是多种因素造成的。此时，应遵从先简单后复杂的程序，先解决难度小的故障，妥善处理好这些隐患后，再解决难度大的故障。在解决难度大的故障时，也应将其化整为零，先解决其简单部分，再处理复杂的部分。往往简单的问题解决后，难度大的问题也可能随之解决了。（1）交流稳压电源的输入、输出线除了考虑机械强度、防伤、绝缘之外，还要考虑导线线径有一定富余。（2）为确保稳压电源正常工作，其负载应小于稳压电源的额定输出功率。不可让交流稳压电源超过规定的连续运行时间。（3）稳压电源的保护接地应可靠，符合接地标准。（4）尽量满足稳压电源对使用环境的要求，例如温度、湿度、海拔高度、腐蚀性气体及液体、导轨尘埃等。（5）稳压电源中的保护设施，例如保险丝、过压和欠压保护及过流保护回路的调节元件（如电位器等），不可任意变动与调节。（6）使用中要注意监视稳压电源的工作状态，一旦发现异常现象，应在适当的时间关机，不可自行拆修。7.3电火花线切割机床常见故障的排除方法7.3.1线切割断丝的原因及排除方法1.储丝筒空转时断丝。原因:（1）钼丝排列时叠丝；（2）储丝筒转动不灵活；（3）电极丝卡在导电块槽中。排除方法：（1）检查钼丝是否在导轮槽中，检查排丝机构的丝杠螺母是否间隙过大，检查储丝筒轴线是否与线架垂直；（2）检查储丝筒夹缝中是否进入异物；（3）更换或调整导电块位置。2.刚开始切割时断丝。原因:（1）加工电流过大，进给不稳定；（2）钼丝抖动厉害；（3）工件表面有毛刺，有不导电氧化皮或锐边。排除方法：（1）调整电参数，减小电流；7.3.1线切割断丝的原因及排除方法（2）检查走丝系统部分，如导轮、轴承、储丝筒是否有异常跳动、振动；（3）清除氧化皮、毛刺。3.有规律断丝，多在一边或两边换向时断丝。原因：储丝筒换向时，未能及时切断高频电源，使钼丝烧断；排除方法：调整换向断高频挡块位置，如仍无效，则需检测电路部分；要保证先关高频再换向。4.切割过程中突然断丝。原因：（1）选择电参数不当，电流过大；（2）进给调节不当，忽快忽慢，开路、短路频繁；（3）工作液使用不当，乳化液太稀，使用时间长，太脏；（4）管道堵塞，工作液流量大减；7.3.1线切割断丝的原因及排除方法（5）导电块未能与钼丝接触或已被钼丝拉出凹痕，造成接触不良；（6）切割厚件时，脉冲间隔过小或使用不适合切厚件的工作液；（7）脉冲电源的二极管性能变差，加工中负波较大，使钼丝短时间内损耗加大；（8）钼丝质量差或保管不善，产生氧化，或上丝时用小铁棒等不恰当工具张丝，使丝产生损伤；（9）储丝筒转速太慢，使钼丝在工作区停留时间过长；（10）切割工件时钼丝直径选择不当。排除方法：（1）将脉宽挡调小，将间歇挡调大，或减少功率管个数；（2）提高操作水平，进给调节合适，调节进给电位器，使进给稳定；（3）使用线切割专用工作液；7.4导轮工作精度对线切割加工精度的影响7.4.1主导轮工作精度对线切割加工精度的影响1.导轮的径向圆跳动导轮的径向圆跳动是由导轮本身的精度、导轮轴承的精度及导轮组合件的配合精度决定的，它是指钼丝带动导轮旋转过程中出现的导轮半径方向上的跳动。2.导轮的轴向窜动导轮的轴向窜动是由于向心推力轴承在装配时未使其在轴向达到应有的预应力，当导轮在转动中受轴向力作用时，导轮沿所受力的方向产生的移动。7.4.2导轮径向圆跳动对加工尺寸的影响图7.4表示当径向圆跳动量为△时，对所切割八方形试件，各边所产生的误差大小，图中表示切割Y轴方向的左边和右边直边时所产生的误差均为△，而在切割X轴方向的上边和下边的直边时，理论上来讲不会产生什么误差，而对另外四个斜边所产生的误差△1=△Xsin45°。以上只是理沦分析，实际情况不会这么简单，但可以看出导轮径向圆跳动对工件切割加工精度影响的特点为：对平行于X轴方向的工件加工尺寸影响最大，使X轴方向的尺寸小于标准尺寸；对平行于Y轴方向的工件加工尺寸不影响，即等于标准尺寸。图7.4导轮径向圆跳动时八方形各边的影响7.4.3导轮轴向窜动对加工尺寸的影响导轮受到轴向力作用时会偏离中间位置，当不受力时又回到中间原来的位置上，如图7.5所示，其窜动的方向依受力方向不同而异。图7.5所示为导轮轴向窜动位置。图7.5导轮轴向窜动位置图7.6轴向窜动对加工的影响7.4.4提高导轮运动精度的途径1.注意控制好导轮组合件的加工误差(1)控制好导轮轴、轴承座内孔和外圆的误差。①几何形状误差。②位置误差。(2)滚动轴承的尺寸误差。2.拆卸和装配导轮组合件的方法应合理，以提高装配质量装配是形成导轮组合件的最后环节，如果装配不当，即使所有单个零件的加工精度都合格，也不一定能使导轮组合件的装配质量合乎要求。装配前必须对导轮、轴承和轴承座等零件进行严格清洗。拆卸和装配导轮及轴承时，应尽量使用专用工具，并尽量用压力或推力，不要敲打。3.注意改善润滑条件7.5电火花线切割机的疑难故障及其原因分析例7.3：故障现象是机床运行中出现纵向、横向同时进给，不能按程序要求进给，在自动进给时锁不住，用手能旋动。原因分析及排除：经过检查，产生这类故障原因有二个：（1）备用两节5V电池接触不良，更换新电池或电池卸下重新装上，故障排除。（2）步进电机进线线头脱落或接触不良，重新接好后故障解除。7.5电火花线切割机的疑难故障及其原因分析故障7.4：快走丝线切割导轮的组装与拆卸（1）首先将所需组装的导轮、铜套、螺母、内外螺帽放在煤油内清洗。（2）任取一铜套，水平放在钻床工作台面上。（3）任取一导轮，垂直放进铜套内。（4）取另一铜套，套进导轮上方。（5）把一个轴承平放进铜套。（6）多数导轮有3、4或5毫米螺纹，拧上螺母，接下来就是顶间隙。（7）顶间隙是使导轮两边轮面分别与两个铜套接触面的脱离.（8）最后加润滑油，上螺帽。（9）要拆卸导轮，只要将第6条的螺母拆下，要按第7步的操作方法去做，直到导轮退出轴承即可。7.6数控电火花线切割机床的数控系统故障诊断与维修7.6.1CNC系统故障实例与诊断例7.8故障现象：X轴在加工过程中，时常发生失步，有时甚至停止进给。故障检查与分析：是X轴驱动控制信号出现了故障。检查X轴驱动控制信号电路，发现其控制信号电路与驱动电路之间的连接插件XPl是松动的。因造成这两者之间接触不良，所以，导致了上述故障的产生。故障处理：将该连接插件重新紧固后，故障排除。说明：数控系统在加工的过程中，由于机床的振动，其连接插件、连接部位是故障的多发点，在机床的日常维护保养中，重视这些部位，就可减少故障的发生，从而提高机床的利用率。7.6数控电火花线切割机床的数控系统故障诊断与维修例7.11故障现象：C轴时常发生高速运转，无报警信号；起动达到C轴高速也无报警信号。根据失速时的C轴转速接近最高转速这个故障现象来分析，问题估计在如下3个方面。（1）速度指令（VCMD）异常；（2）测速反馈回路异常；（3）伺服放大器异常。④按常规先检查编码器供电电源，发现+5V电压不稳，在故障出现时甚至可下跌到3V左右。⑤在隔离放大器靠近CNC一侧测量CNC提供给放大器的+5V电源，结果非常稳定，可见问题出在隔离放大器上的DC-DC变换器上。故障处理：购买了一块国产的+5VDC-DC变换器，采用板外连线的方法替换了原来损坏的变换器之后，机床恢复正常。说明：正确使用数字存储示波器，捕捉与故障相关的一些信号，对诊断这类随机性故障，有着极大的帮助。7.6.2脉冲电源系统故障实例与诊断例7.12故障现象：脉冲电源输出故障。故障检查与分析：该机床是三光牌系列产品之一的线切割机床。脉冲电源电路见图7.11脉冲电源输出的常见故障有以下几类：(1)输出电流过大，一般是因为功放管V5被击穿。(2)打开控制机上的脉冲电源开关，并且按了切割键以后，脉冲电源无输出.(3)运丝电动机换向时不切断脉冲电源输出.7.6.3其它机电故障实例与诊断例7.16故障现象：按U轴移动按钮，又出现坐标轴不动，机床报警号为43