鋼軌鋸鉆機床電氣系統常見故障的檢修與維護

張 瑞，張 晶，劉辰嬌

（河鋼邯鋼大型軋鋼廠，河北 邯鄲 056000）

聯合鋸鉆機床是鋼軌加工制造的核心設備，是集定尺測量、鋸鉆加工等功能于一體的大型機床設備。其主要作用是將已軋制成型的鋼軌進行鋸切和鉆孔作業，保證鋼軌長度以及軌底鉆孔的孔距、孔徑等技術指標符合工藝設計要求。隨著機床設備的不斷更新發展，目前聯合鋸鉆機床已完全實現自動化、數字化控制，鋼軌鋸鉆加工的生產效率和加工質量也得到了極大地提高。但隨著聯合鋸鉆機床電氣設備和自動控制系統的廣泛應用，相關的電氣系統故障也日漸多發，對機床的生產使用帶來了一定的困擾。本文結合邯鋼林辛格數控鋸鉆機床的運行實踐，對機床電氣系統常見故障及其檢修維護措施進行了探討。

1 聯合鋸鉆機床基本工藝流程及電氣系統的組成

聯合數控鋸鉆機床是電機與拖動技術、自動控制技術、檢測技術、機床技術于一體的自動化、數字化鋼軌加工設備，具有設備整體性強、加工精度高、工藝連續性強的優點，定尺測量、切割、鉆孔等鋼軌鋸鉆加工作業皆可在機床設備上一次性完成。當鋸鉆機床加工位空缺控制系統發出要料信號后，等待位的待加工軌件會由分鋼臺架輥送至鋸前輥道；然后機床的測量裝置、定尺光柵會自動對軌件進行定位、定尺；確定加工位置之后，控制系統會控制電機油泵和液壓系統將軌件壓緊固定，并進行鋸鉆加工。

圖1 電氣系統組成

加工完成的軌件進入淬火檢查工序后，系統會再次發出要料信號，下一條軌件會再次按照上述工序進行自動加工，連續循環。電氣系統是聯合鋸鉆機床的自動控制運行的關鍵。鋸鉆機床電氣系統主要由電機、電源、檢測系統、伺服控制系統及相關的開關、電纜等組成。鋼軌鋸鉆加工的主要工藝流程，如定尺定位、夾緊固定、鋸鉆加工等皆由自動控制系統控制電氣設備及液壓設備執行完成相關操作。

2 鋼軌鋸鉆機床電氣系統常見故障及檢修維護措施

2.1 電源故障

電源故障主要是由電源中斷、電壓波動或是高次諧波引起的設備跳車、系統死機等問題，有時還會導致硬盤系統文件數據的丟失。比如邯鋼大型軋鋼廠林辛格數控鋸鉆機床所采用的840D數控系統，在某次開機后出現報警，界面顯示“NC/PLC無法連接”。經檢查，發現系統NCU單元數碼管和指示燈均無顯示，而采用萬用表對相應的電源模塊輸入電壓測量后，顯示電壓正常。繼續打開電源模塊后發現，模塊內部主接觸器長閉合觸點燒損，導致觸點斷路；導致內部24V電源電路無法啟動，NCU單元無法正常供電運行。分析故障原因，可能是開機時，電網電壓沖擊造成的，機床電源故障也多與此有關。

圖2 鋼軌鋸鉆機床組件結構

為減少電源故障的發生，機床電源必須要采用單獨的供電箱保證獨立供電，并配備三相交流穩壓裝置；為機床供電的三相電源應采用三相五線制，在保證良好接地的同時，將中線與接地嚴格分開。

2.2 系統位置環故障

系統位置環的作用是確定軌件位置，并將位置信息傳送至控制系統以保證加工精度。系統位置環故障主要表現為：位置環報警故障、坐標軸歸零故障、坐標軸位置故障。

2.2.1 位置環報警故障

正常情況下，機床坐標軸定位超過設定參數值所允許的誤差值時，系統會進行誤差監控報警。如果光柵尺、編碼器等測量裝置出現故障或是被污染的話，則容易出現誤報警或是不報警的情況。首先檢查光柵尺等測量裝置及線路有無污染、損壞的情況，排除上述問題后則可確定為編碼器故障。

圖3 機床坐標軸定位原點工件結構

2.2.2 坐標軸歸零故障

坐標軸歸零故障主要是開機后，系統無法準確查找零點，坐標軸無法返回參考點，難以校準軌件位置。此故障原因：一是參考點開關故障，PLC沒有產生減速信號；二是光柵尺無零點脈沖信號；三是系統測量模塊故障，沒有接收到零點脈沖信號。

2.2.3 坐標軸位置故障

坐標軸位置故障主要是坐標軸在接收系統指令時，運動偏差過大，使坐標軸無法準確執行系統定位指令。此故障主要考慮為反饋回路或是編碼器問題。

2.3 電機故障

聯合鋸鉆機床工作電機主要為鋸片電機和鉆孔電機，它們都采用交流變頻調速裝置進行控制。鋸鉆電機的常見故障問題有電機噪音異響、發熱等。電機噪音異響較大時，首先應查找噪音異響的來源，檢查底座固定是否牢靠；如果是比較尖銳刺耳的金屬摩擦聲，應重點檢查電機軸承；如果是較大的“嗡嗡”聲，則應檢查電機是否缺相，電壓等參數是否正常。

2.4 控制系統故障

控制系統故障主要為軟件故障，一般是PLC控制程序或是軌件加工數控程序故障，常見的如程序數據丟失，測控系統干擾等?？刂葡到y故障會使機床運行過程產生問題，出現執行機構拒動、誤動等現象，不僅影響產品質量，嚴重時還會造成設備的損壞。例如機床夾緊程序故障出現未夾緊和誤夾緊問題，容易導致軌件定尺不準；鋸鉆機床與輥道連鎖程序故障，誤發出要鋼信號，則會引發鋼軌追尾事故。當控制系統出現問題時，必須馬上停機檢修。如果是PLC程序問題，可利用編程調出程序數據進行檢查和修改，必要時應聯系軟件廠商售后服務部門予以解決；如果是信號輸入或輸出單元故障，大多可通過更換檢測和執行元件予以解決。

此外，在機床運行時，電機、電磁閥、輸電線路等電氣元件通斷瞬間產生的電磁，也有可能對機床測控系統造成干擾，影響加工精度。對此，應采用獨立電源供電，遠離或是隔離干擾源等辦法，消除電磁干擾對控制系統的影響。

圖4 控制系統故障流程

3 鋼軌鋸鉆機床電氣系統的日常維護措施

3.1 加強對設備的日常巡檢

主要檢查機床各部位的工作狀態，檢查坐標軸位置以及各項電氣系統運行參數，如數控系統、溫控系統等有無報警指示。對電機、電磁閥、光柵尺等元件進行局部重點檢查，主要檢查元件是否有燒損、開裂的情況；線路及接頭有無絕緣損壞、接觸不良；電機及電控電路是否有異響、電弧、冒煙等情況。

3.2 關注設備運行狀況

高溫過熱是導致機床電氣故障的重要原因。設備維護人員應數控裝置的通風散熱系統進行清理，檢查冷卻風扇的運行狀態，避免電氣系統溫度過高。機床運行時，還要對電網電壓進行有效監測，以保證電壓值符合標準，必要時設置穩壓電源，以確保電壓值穩定。

3.3 做好設備的防塵清掃

鋸鉆機床的生產環境中，充斥著較多的金屬顆粒物和粉塵，積附在電氣元件上容易影響電氣元件散熱，或是導致元件阻值異常，電氣元件的使用壽命也會因此而下降，故障率升高。為了減少電氣系統故障，延長設備使用壽命，應做好電氣控制柜的防塵處理，盡量減少電氣元件與金屬碎屑和粉塵的接觸。機床控制系統一般布置于強電柜中，非檢修和清掃應盡量避免開關柜門；當環境溫度過高時，應采用空調等設備為控制柜環境降溫，避免過熱故障的發生。

4 結語

數控鋸鉆機床是目前國內鋼軌生產的通用設備，其電氣系統的組成也更加龐大和復雜。做好電氣系統的日常維護和常見故障處理，可以有效減少電氣系統故障發生，從而保證鋼軌高質量、高效率生產。