西门子6ES7223-1BM22-0XA8产品信息

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数控机床全部或部分丧失了规定的功能的现象称为数控机床的故障。

数控机床是机电一体化的产物，技术先进、结构复杂。数控机床的故障也是多种多样、各不相同，故障原因一般都比较复杂，这给数控机床的故障诊断和维修带来不少困难。为了便于机床的故障分析和诊断，本节按故障的性质、故障产生的原因和故障发生的部位等因素大致把数控机床的故障划分为以下几类。

1、按数控机床发生的故障性质分类

（1）系统性故障

这类故障是指只要满足一定的条件，机床或者数控系统就必然出现的故障。例如电网电压过高或者过低，系统就会产生电压过高报警或者过低报警；切削量过大时，就会产生过载报警等。

例如一台采用SINUMERIK810

（2）随机故障

这类故障是指在同样条件下，只偶尔出现一次或者二次的故障。要想人为地再现同样的故障则是不容易的，有时很长时间也很难再遇到一次。这类故障的分析和诊断是比较困难的。一般情况下，这类故障往往与机械结构的松动、错位，数控系统中部分元件工作特性的漂移、机床电气元件可靠性下降有关。

例如一台数控沟槽磨床，在加工过程中偶尔出现问题，磨沟槽的位置发生变化，造成废品。分析这台机床的工作原理，在磨削加工时首先测量臂向下摆动到工件的卡紧位置，然后工件开始移动，当工件的基准端面接触到测量头时，数控装置记录下此时的位置数据，然后测量臂抬起，加工程序继续运行。数控装置根据端面的位置数据，在距端面一定距离的位置磨削沟槽，所以沟槽位置不准与测量的准确与否有非常大的关系。因为不经常发生，所以很难观察到故障现象。因此根据机床工作原理，对测量头进行检查并没有发现问题；对测量臂的转动检查时发现旋转轴有些紧，可能测量臂有时没有精确到位，使测量产生误差。将旋转轴拆开检查发现已严重磨损，制作新备件，更换上后再也没有发生这个故障。

2、按故障类型分类

按照机床故障的类型区分，故障可分为机械故障和电气故障。

（1）机械故障

这类故障主要发生在机床主机部分，还可以分为机械部件故障、液压系统故障、气动系统故障和润滑系统故障等。

例如一台采用SINUMERIK 810系统的数控淬火机床开机回参考点、走X轴时，出现报警1680“SERVOENABLETRAV．AXISX"，手动走X轴也出现这个报警，伺服装置，发现有过载报警指示。根据西门子说明书产生这个故障的原因可能是机械负载过大、伺服控制电源出现问题、伺服电动机出现故障等。本着先机械后电气的原则，首先检测X轴滑台，手动盘动X轴滑台，发现非常沉，盘不动，说明机械部分出现了问题。将X轴滚珠丝杠拆下检查，发现滚珠丝杠已锈蚀，原来是滑台密封不好，淬火液进人滚珠丝杠，造成滚珠丝杠的锈蚀，更换新的滚珠丝杠，故障。

（2）电气故障

电气故障是指电气控制系统出现的故障，主要包括数控装置、PLC控制器、伺服单元、CRT显示器、电源模块、机床控制元件以及检测开关的故障等。这部分的故障是数控机床的常见故障，应该引起足够的重视。

3、按数控机床发生的故障后有无报警显示分类

按故障产生后有无报警显示，可分为有报警显示故障和无报警显示故障两类。

（1）有报警显示故障

这类故障又可以分为硬件报警显示和软件报警显示两种。

1)硬件报警显示的故障。硬件报警显示通常是指各单元装置上的指示灯的报警指示。在数控系统中有许多用以指示故障部位的指示灯，如控制系统操作面板、CPU主板、伺服控制单元等部位，一旦数控系统的这些指示灯指示故障状态后，根据相应部位上的指示灯的报警含义，均可以大致判断故障发生的部位和性质，这无疑会给故障分析与诊断带来大好处。因此维修人员在日常维护和故障维修时应注意检查这些指示灯的状态是否正常。

2)软件报警显示的故障。软件报警显示通常是指数控系统显示器上显示出的报和报警信息。由于数控系统具有自诊断功能，一旦检查出故障，即按故障的级别进行处理，同时在显示器上显示报和报警信息。

软件报警又可分为NC报警和PLC报警，前者为数控部分的故障报警，可通过报，在《数控系统维修手册》上找到这个报警的原因与怎样处理方面的内容，从而确定可能产生故障的原因；后者的PLC报警的报警信息来自机床制造厂家编制的报警文本，大多属于机床侧的故障报警，遇到这类故障，可根据报警信息，或者PLC用户程序确诊故障。

（2）无报警显示的故障

这类故障发生时没有任何硬件及软件报警显示，因此分析诊断起来比较困难。对于没有报警的故障，通常要具体问题具体分析。遇到这类问题，要根据故障现象、机床工作原理、数控系统工作原理、PLC梯形图以及维修经验来分析诊断故障。

例如一台数控淬火机床经常自动断电关机，停一会再开还可以工作。分析机床的工作原理，产生这个故障的原因一般都是系统保护功能起作用，所以首先检查系统的供电电压为24V，没有间题；在检查系统的冷却装置时，发现冷却风扇过滤网堵塞，出故障时恰好是夏季，系统因为温度过高而自动停机，更换过滤网，机床恢复正常使用。

又如一台采用德国SINUMERIK 810系统的数控沟槽磨床，在自动磨削完工件、修整砂轮时，带动砂轮的Z轴向上运动，停下后砂轮修整器并没有修整砂轮，而是停止了自动循环，但屏幕上没有报警指示。根据机床的工作原理，在修整砂轮时，应该喷射冷却液，冷却砂轮修整器，但多次观察发生故障的过程，却发现没有切削液喷射。切削液电磁阀控制原理图如图所示，在出现故障时利用数控系统的PLC状态显示功能，观察控制切削液喷射电磁阀的输出Q4.5，其状态为“1”，没有问题，根据电气原理图它是通过直流继电器K45来控制电磁阀的，检查直流继电器K45也没有问题，接着检查电磁阀，发现电磁阀的线圈上有电压，说明问题是出在电磁阀上，更换电磁阀，机床故障。

4、按故障发生部位分类

按机床故障发生的部位可把故障分为如下几类：

（1）数控装置部分的故障

数控装置部分的故障又可以分为软件故障和硬件故障。

1)软件故障。有些机床故障是由于加工程序编制出现错误造成的，有些故障是由于机床数据设置不当引起的，这类故障属于软件故障。只要将故障原因找到并修改后，这类故障就会排除。

2）硬件故障。有些机床故障是因为控制系统硬件出现问题，这类故障必须更换损坏的器件或者维修后才能排除故障。

例如一台数控冲床出现故障，屏幕没有显示，检查机床控制系统的电源模块的24V输人电源，没有问题，NC-ON信号也正常，但在电源模块上没有5V电压，说明电源模块损坏，维修后，机床恢复正常使用。

（2）PLC部分的故障

PLC部分的故障也分为软件和硬件故障两种。

1)软件故障。由于PLC用户程序编制有问题，在数控机床运行时满足一定的条件即可发生故障。另外，PLC用户程序编制的不好，经常会出现一些无报警的机床侧故障，所以PLC用户程序要编制的尽量完善。

2)硬件故障。由于PLC输人输出模块出现问题而引起的故障属于硬件故障。有时个别输入输出口出现故障，可以通过修改PLC程序，使用备用接口替代出现故障的接口，从而排除故障。

例如一台采用德国SIEMENS810系统的数控磨床，自动加工不能连续进行，磨削完一个工件后，主轴砂轮不退回修整，自动循环中止。分析机床的工作原理，机床的工作状态是通过机床操作面板上的钮子开关设定的，钮子开关接人PLC的输人E7.0，利用数控系统的PLC状态显示功能，检查其状态，但不管怎样拨动钮子开关，其状态一直为“0”，不发生变化，而检查开关没有发现问题，将该开关的连接线连接到PLC的备用输人接口E3.0上，这时观察这个状态的变化，正常跟随钮子开关的变化，没有问题，由此证明PLC的输人接接口E7.0损坏，因为手头没有备件，将钮子开关接到PLC的E3.0的输人接口上，然后通过编程器将PLC程序中的所有E7.0都改成E3.0，这时机床恢复了正常使用。

（3）伺服系统故障

伺服系统的故障一般都是由于伺服控制单元、伺服电动机、测速装置、编码器等出现问题引起的。

例如：一台数控车床使用FANUC 0iTC系统，系统出现417报警，报警信息为“SERVO ALARM：2－TH AXIS bbbbbETER INCORRECT”,检查伺服系统参数设置发现，参数NO:2023被人修改成为负值。（该参数为电机一转的速度反馈脉冲数）。修改此参数，系统报警解除。

（4）机床主体部分的故障

这类故障大多数是由于外部原因造成的，机械装置不到位、液压系统出现问题、检查开关损坏、驱动装置出现问题。机床主轴、导轨、丝杠、轴承、库等由于种种原因，会出现丧失精度、爬行、过载等问题。这些问题往往会造成数控系统的报警。因此，数控系统的故障判断是一个综合问题。

5、按故障发生的破坏程度分类

按故障发生时的破坏程度分为破坏性故障和非破坏性故障。

（1）破坏性故障

这类故障出现会对操作者或设备造成伤害或损害，如超程运行、飞车、部件碰撞等。

发生破坏性故障后，

例如，一台数控车床在正常加工的情况下，撞到工件，造成重大的损失，经过仔细的分析，发现返回参考点错误，认真地分析发现行程开关（档块）位置与电子栅格位置重合，（偶而）造成Z方向进给多出一个电子栅格，从而造成工件相撞的破坏性故障。移动行程开关位置，从问题得到圆满解决。

（2）非破坏性故障

数控机床的绝多数故障属于这类故障，出现故障时对机床和操作人不会造成任何伤害，所以诊断这类故障时，可以再现故障，并可以仔细观察故障现象，通过故障现象对故障进行分析和诊断。

企业的决策者在选择中高速瓦楞纸板生产线时，应重视下面几个问题。

    **、做好产品市场调研是设备选型的基础

    瓦楞纸箱产品，是一类大进大出的产品，考虑到运费增加的成本，以及交货的及时性问题，那么该类产品的市场区域就注定不能涵盖太大的范围。市场范围通常锁定在方圆200公里以内，所以，决策者一定要对周边重大的潜在客户产品主要规格和楞型情况进行考察调研，作到心中有数，为下一步的决策提供基础依据。

    另外，还要对周边的竞争者的设备状况、管理状况以及客户状况进行了解，以便为下一步的营销措施的制订提供依据。

    第二、考虑瓦楞纸板生产线整体协调的匹配性

    对于中高速瓦楞纸板生产线的选配原则是，要考虑到各单机自动化程度的高低，更应重视瓦楞纸板生产线整体的配套性和协调性。既然选择高速生产线，那么，就应该选择自动化程度高的整条线相匹配的配置。

    比如，需要配备自动接纸机(根据整线速度，选择合适速度的接纸机，配备数量根据自己的经济状况决定)、正压卡匣式单面瓦楞机(换辊方便、运转平稳和速度快)、生产管理系统、内涨式夹头(为了安全的需要，须选择多点刹车器)、全自动薄纵切机(为了便于快速换单，需要配备2台)、纵切机要配备三种压线轮(凸对凹、凹对凸、凸对平)、螺旋横切机、自动制胶系统、涂胶机(采用调压式触压棒，而不是压辊形式)、双面机热板的数量要与速度匹配(烘干部采用弹簧式热压板，当然必须重视冷凝水疏水阀的优劣)等。

    第三、重点选择好核心部件的关键性

    瓦楞辊的几个重要技术要点

    对于高速机而言，单面机的直径通常不能低于320mm，否则，速度是很难提上去。一般情况下，瓦楞辊直径选择在375mm以上的。

    现在市场上较为常用的单面机，多为无糊叉式外吸真空单面机或正压卡匣式单面机，在实际操作中务必控制好瓦楞辊的配合压力(配合间隙)、平行度、表面的温度，以及选择恰当的中高。

    当然对于瓦楞辊表面的温度的控制(通常为160—180℃)与饱和蒸汽压以及冷凝水的排放密切相关的。我们知道，饱和水蒸汽通入瓦楞辊后，放出潜热凝结成冷凝水，由于冷凝水的导热系数较低，如果排除不畅而积聚在辊筒内，将大大增加辊筒的热阻，造成辊筒表面温度的下降而不能正常车速工作。

    当辊内的冷凝水积聚到一定的程度时遮住了排水管的出口，由于辊内的饱和蒸汽压大于排水管终端的压力，两端的压差使冷凝水不断排出，所以，冷凝水排出管的端口一定要朝下安装，并使端部尽可能地接近辊体下部的内壁，以便较大可能地排除冷凝水。当然管口不能接触内壁，因为辊筒是旋转的，而冷凝水排水管和蒸汽旋转接头是固定不动的，否则会产生噪音和损坏排水管。通常把固定吸管做成与下底面成45°的角度。

    由于瓦楞辊在啮合过程中，在上瓦楞辊两端加压会使其产生一定的挠度，使楞辊的中间部分间隙增大，为此瓦楞辊制造时要使*直径较两端略大，这个差值为中高。根据标准／T2498--2000《瓦楞纸板生产线》的规定，高速机上瓦楞辊中高，通常为辊挠度的4倍。

    预热缸

    预热缸缸体直径不能低于900mm，要有较大的包角调整能力，来调整原纸的湿度，保证纸板的平整。

    涂胶机触压棒

    我们知道传统的涂胶机采用重力压辊上胶方式，如果长时间生产小幅度的纸板，上糊辊和重力压辊中间的部分磨损严重，当生产大幅面纸板的候，中部出现磨损，那么中间部分就会上不好胶，造成纸板脱胶、起泡和贴合不良等问题，而两边没有磨损的地方由于压力的原因，又会把瓦楞纸板的楞形不同程度地压扁变形，上胶量过多使纸板变软，强度下降。

    在变换纸的材质(高克重纸与低克重纸之间的变换)和变换瓦楞楞形时，都需要调整压纸重力辊的间隙。这是一个不易进行的工作，调整不好就会把纸板瓦楞压扁或者是上不了胶，导致纸板报废。如果操作人员为了省事，不论何种楞型都用一个较小的间隙，纸板的强度就会造成很大的破坏。比如，B瓦楞的楞高是2.7mm，按正常标准上胶辊和重力压辊的间隙为2.6mm才能上糊均匀，也就是说按正常的调整也要把瓦楞纸板的楞形压扁了0.1mm，而压扁了的纸板就会用去很多的胶，当然压扁了的和上胶量多的纸板在硬度和抗压强度上就要下降很多。

    而涂胶机触压棒是安装在涂胶机上，用来代替传统的重力压辊，并由一组具有压力均衡的弹力压片所组成。触压棒是采用很多耐磨的弧形片板与弹簧连接而成的，弹簧的弹力始终让弧形片板均匀地贴合在上糊辊上，即使是上糊辊磨损凹陷，弹簧片板也会随着凹陷，始终让瓦楞芯纸均匀地贴合在上糊辊上，使瓦楞芯纸上糊均匀。

    触压棒压片设计与上胶辊相同的弧度，确保压力稳定，着糊均匀和便于控制胶量。压片上有独立控制的弹力装置，自动调整不规则跳动，避免压扁楞形，保证纸板强度。

    目前市场上，压片的弹力装置**械弹簧和自动调压式两种方式。

    普通弹簧式触压棒由于弹簧压力的不可调整，弹簧弹性易出现疲劳，从而造成一系列的问题。比如，弹簧压力大会压扁瓦楞，影响抗压和施胶过多，致使车速变慢、纸板发软；弹簧压力小则会施胶不均匀，纸板脱胶、起泡等。

    调压式触压棒的气动调压系统采用稳定可靠的气缸式推杆设计，配以优质的精密加工和进口的耐磨气动材料，保证触压棒可以长期稳定可靠的运行，使用该装置*调整高度即可随意通过各种纸张材料。当纸的材质薄厚和楞型发生变换时无须调整间隙。这样，瓦楞芯纸在进入涂胶机上胶时，瓦楞高度与上糊后出涂胶机时的楞高基本保不变，避免出现倒楞或压扁楞尖，保持完好楞型，且上胶均匀，节省大量的玉米淀粉胶。较终纸板接近理想标准，使抗压强度高，保证了工艺需求以及纸板的厚度、强度。

    双面机烘干部热板数量和热压板注意事项

    烘干部的热板数量要与高速生产线匹配，否则，对涂胶后的纸板烘干不充分，粘合剂糊化不良，速度过快即造成大量纸板脱胶过软，通常热板数量不能少于18块。   双面机热压板安装在烘干部热板部位，是用来取代传统的重力压辊，使瓦楞纸板在热板部分快速传热烘干的新产品。烘干部热压板，是由特制的耐磨材料不锈钢片和特制的弹簧连装而成，每块热烘板分为一组，每组热压板可根据不同速度不同温度自动选择升降，操作方便。

    我们知道，任何一种物质都有热胀冷缩的特性，当瓦楞纸板经过热板烘干时会带走大量的热量，使热板底和面的温度不一致。上面的温度低，热烘板就下凹变形，尤其是**至第五块变化较明显。速度越快，带走的热量越多，变形越大。另外，传统的重力压辊是一根直线，是线接触，不会随着热板变形而弯曲。这样中间部位就触压不到，而两边又压得过重，造成纸板中间脱胶、起泡、贴合不良等，当然两边的瓦楞形状被压扁。另外，它的传热效率低，如果车快就会因纸板热量不足而脱胶，导致贴合不良。由于滚筒**是分散安装的，重量不易调整，很容易把瓦楞纸板的楞形压扁和出现倒楞现象，生产出的纸板也会弯曲不平整，尤其是单瓦楞与双瓦楞纸板变换时更不易调整。

    热板部触压板专门针对以上问题而设计，它的工作原理与涂胶机上弹簧式触压棒一样，都是通过弹簧和分组的耐磨不锈钢片组装而成，通过弹力均恒的弹簧，能随时保证施加给热板所需的稳定压力，使瓦楞芯纸完全地贴合在热烘板上，让瓦楞纸板的每一个地方都能受热均匀。不论是热板变形凹陷或是凸出，弹力均衡的弹簧始终把一片片的压板随着热板的凹陷或凸出而贴合在热板上，即使是使用质量较差的芯纸，也不会把楞形压扁，并且受热效，糊化速度快，纸板不脱胶、不起泡、贴合良好，生产出的纸板既平整又坚硬，抗压强度好。据测试，改装热压板后热板的传热效率比传统滚筒**式的传热效率大大提高，当然纸板进入烘干板部后的车速也就大大提高了。另外，每块热板设一组能单独控制升降的热压板，每组热压板都能单独控制。可根据不同车速、不同温度自由选择升降。可以自动(PLC控制)或手动控制升降，使用非常简单、方便。

    减少原纸浪费的几个设备配置

    以前制造的中低速生产线，原纸架的夹头一般为六角锥夹头，在使用过程中会把原纸纸管及内纸边撑破，使纸尾难以使用，造成原材料的浪费。而现在的中高速线大多使用内涨式夹头，该结构简单，无须动力辅助，夹头凸条随着原纸架横移收缩或放松，在纸筒内自动膨胀展开，以固定原纸，这样就解决了锥形夹头撑破尾纸的弊端，提高了纸尾的利用率。

    对现在制造的高速生产线而言，配备性能稳定和速度合适的自动接纸机也是解决纸张浪费的重要设备。尽管刚购进该生产设备时投入的成本较大，但自动接纸机能够实现零纸尾接纸，一个生产班次下来能节省很多的原纸。通常，人工接纸接头长度在3—5米左右，而自动接纸机的接头一般仅有6—8厘米，这样可以减少纸张的消耗、节省燃料动力和提高生产效率。

    安装恒张力控制系统是解决纸板一系列质量问题的关键装置。因为恒张力控制系统可以时时地出纸幅松紧度，并根据变化实时调整原纸制动器(现在需配备多点刹车器)的制动力，形成检测→反馈→制动的控制回路，让纸幅始终保持在设定的张力下运转。

    对于高速瓦楞纸板生产线而言，配备生产管理系统是解决纸张浪费和节约燃料动力的重要措施，并提高生产效率的重要组成部分，所以，在选型前要加以考虑。