淺談磨床常見故障及解決思路

賀佳寧

（河鋼樂亭鋼鐵有限公司，河北 唐山 063000）

磨床是一種用于表面處理的工業設備，隨著現代工業對工件表面質量要求的日益復雜化和工業自動化水平的不斷提升，高端磨床不僅已經實現高精度、全數控、全自動作業方式，加工能力也實現了跨越式發展。但是高精度的設備往往伴隨而來的是更“傲嬌的體格”，要想保證設備正常運行加工出合格的產品，那么除了保證設備運行的必備條件之外還要摸透它的“脾氣”做到“治未病”。針對日常接觸較多的WALDRICH SIEGEN磨床常見故障及解決思路總結如下。

1 設備分析

磨床根據功能和元件可以籠統地分為兩個部分：電氣部分和機械部分。電氣部分可以簡單的分為：供電部分、控制部分、反饋部分等；機械部分可以分為：基礎部分、液壓部分、潤滑部分等。

電氣部分還可以繼續細分：供電部分又可以分為強電部分和弱電部分，控制部分可以分為現場伺服控制回路、工控機控制回路、人機交互界面等，反饋部分可以分為現場信號傳感器、現場信號反饋線路等。機械部分也可以繼續細分：基礎部分可以分為床身基礎、導軌、各機械動作部件，液壓部分可以分為液壓站總成、液壓管路、液壓動作元件，潤滑部分可以分為潤滑油系統、潤滑脂系統、潤滑相關調節閥站等。

2 故障類型和特征

2.1 過熱

（1）電氣設備。磨床這種高度自動化的設備一般采用PLC控制系統作為現場控制系統，現場控制系統與工業控制計算機進行數據通訊，通過工控機內的組態軟件制作的人機交互界面（HMI），從而實現整個磨床的運行操作。整個電氣系統由成百上千種的電氣元件組成，所有的電氣元件都具有相同的電氣特性，那就是怕熱。電氣絕緣設備對溫升有著嚴格的要求，過高的溫升將導致絕緣設備的失效和損壞，一旦絕緣設備可靠性降低，將直接導致電氣設備的短路、斷路或者虛接，因此而導致的設備故障判斷難度大，直接影響設備開動率和生產的連貫性，甚至可能因為信號的錯亂導致設備的誤動作從而引發嚴重的設備事故和人員傷害事故。而且電氣絕緣設備性能的下降可能導致火災、爆炸等重大安全事故。因此過高的環境溫度對電氣設備的影響不容忽視。

（2）機械設備。一般人看來現場環境溫度的些許變化對鋼鐵材質的機械零件的影響可以說是微乎其微，甚至可以忽略不計。如果是過去的簡單機械或許真的影響不大，但是作為高精度的數控設備，各機械零件之間的組裝間隙都有著嚴格的要求。所有材料都存在熱脹冷縮，常見的鋼材每米1℃直線膨脹長度為12μm，看似微不足道的變化，但是對大型高精度加工設備而言，卻可能是直接導致設備精度失效的重大偏差。

鋼的膨脹系數如下。

圖1 鋼膨脹系數發展過程

舉例：工件長度：200mm；溫度變化：10℃；膨脹值：0.02mm

銅的膨脹系數如圖。

圖2 銅膨脹系數增長過程

舉例：電極長度：200m；溫度變化：10℃；膨脹值：0.05mm

大型磨床的導軌長度一般都是以米計，而且誤差一般為0.1mm/m以下。環境溫度可能直接導致設備不能滿足使用精度要求，或者因為熱脹冷縮導致動作結構配合間隙發生變化動作阻力變大，電氣驅動過載，出現各種報警。對于一些靜壓潤滑部分的銅制穩壓槽可能會因為熱脹冷縮產生的銅制部分過度膨脹導致穩壓槽過度磨損，出現靜壓不穩的情況，影響設備的使用壽命。環境溫度過高還可能導致液壓部分散熱不佳，整體設備處于過熱保護狀態，導致設備無法使用。

2.2 低溫

（1）電氣設備。電氣設備相對而言，對低溫的耐受能力更好一些。但是需要考慮在低溫環境中停車檢修時間較長的情況下，螺紋緊固式接線端子有可能會因為熱脹冷縮出現接線端子松動的情況。

（2）機械設備。低溫對機械的影響主要體現在熱脹冷縮之后，組裝間隙變大，如果不及時更換對應油品可能導致液壓部分或潤滑部分出現滲漏。各機械部件之間因為組裝間隙變大，整體精度難以保證。對于比較極端的情況下還可能出現液壓或潤滑部分油品流動性太差，設備無法使用或者出現潤滑效果不佳導致設備異常磨損等情況。

2.3 老化

（1）電氣設備。電氣設備的老化主要體現為絕緣性能降低、接線端子氧化、存儲器性能不穩定等。絕緣性能降低的危害已經說過，不再贅述。接線端子氧化可能會出現虛接的情況發生，因為這種故障的出現具有隨機性，因此故障點的判斷非常困難。存儲器在接近通電時間或擦寫次數的時候會出現數據丟失、誤碼率上升等情況。

（2）機械設備。機械設備的老化可以分為剛性構件的疲勞、減震密封設備的失效、機械設備的銹蝕氧化等。剛性構件的疲勞主要原因是不正確使用設備導致超出設計極限對構件造成不可逆損傷，經過長時間的應力集中最終造成設備的剛性構件疲勞損傷。減震密封設備屬于損耗件，不及時檢查更換將導致設備異常震動、油品泄漏等一系列問題，甚至造成重大事故和人員傷亡。機械銹蝕氧化是所有機械設備面臨的一個共性問題，是一種不可逆的損傷，對穩定、精度都有直接影響。

2.4 人員

人員故障可以分為兩種：操作人員故障和維保人員故障。

操作人員故障指的是因為操作人員的主觀損壞和非主觀損壞，主觀損壞就是指故意破壞設備，非主觀損壞指的是在非主觀的情況下，造成設備的損壞。維保人員故障指的是因為維保人員的工作欠缺，導致設備處于欠維保狀態，最終導致設備故障。

3 實例分析

實例1：現象：某車間夏季氣溫較高，環境溫度在40℃左右，屋頂溫度50℃以上，設備正常運行過程中突然急停斷電，檢查報警信息顯示磨床對地短路。

處置辦法：檢查各電機變頻器報警記錄，均無報警信息，檢查各空開接觸器，均無跳閘情況，檢查PLC報警信息，發現觸發急停斷電的信號為配電柜保護接地。檢測配電柜，無明顯對地電壓。確保人員安全的情況下，送電檢測接地情況，無異常。但是運行10分鐘左右再次急停斷電。通過分析圖紙，查得配電柜保護接地的信號源于一個可調式漏電保護器，兼有溫度監控功能。將溫度監控功能屏蔽后再次送電，設備可正常運行。可以判斷故障原因為配電柜內溫度過高導致觸發溫度監控報警信息，但是因為該溫度監控器與漏電保護器共用同一個信號點，且信號點命名為對地短路，所以會出現這個情況。為保證設備正常使用，將該信號點改為獨立的漏電保護器和溫度報警器，并通過修改PLC程序實現該功能，這樣既保證設備的安全也杜絕了因為共用信號點導致的故障判斷處理時間過長影響設備開動率的情況繼續發生。

分析：這個故障主要是因為有個原因，第一，兩個檢測點共用了一個信號點，導致報警信息不準確，對故障的快速判斷和處理造成不小的影響。第二，配電柜自帶恒溫系統因為濾網通風效果差再加上設備負荷大，發熱量飆升，最終導致配電柜內溫升異常，是這次故障的直接原因。

總結：①夏季環境氣溫高的情況下極易出現電氣設備散熱不佳導致的報警和停機，甚至是事故和危險。②原裝程序并不一定是完美的，要有懷疑精神，敢于質疑權威，提出不同的聲音，善于根據實際情況做出最佳的改變。

實例2：現象：某車間冬季氣溫較低，環境溫度在-10℃左右，磨床上輥完畢準備裝載開始磨削時，系統報錯床頭行走電機過載。

處置辦法：首先檢查床頭行走電機發現電機正常，監測電機負載曲線，發現負載無窮大導致電機過載跳閘報警。將電機拆下后點動檢測負載，負載正常。無電機狀態下手動盤車移動床頭，發現床頭無法移動。檢查床頭行走齒輪齒條部分，未發現異常。檢查床頭鎖止液壓缸的液壓系統，未發現明顯異常，點動鎖止液壓缸發現液壓缸行程不足。多次動作后液壓缸行程較為正常，恢復設備后無床頭行走電機過載報警，可正常運行。

分析：造成此次故障的原因主要有以下：①因為冬季車間氣溫過低，導致床頭行走齒輪齒條內磨削液有結冰情況，對液壓缸動作造成不良影響。②床頭鎖緊液壓缸的動作原理為加壓鎖緊，泄壓后靠液壓缸鎖緊墊內側彈簧墊和重力雙重作用使鎖緊塊下降實現松開鎖止的動作。③現場毛細管路較長，低溫下液壓油流動性較差，在鎖止液壓缸泄壓后，鎖止閥不能迅速回退到最大位置。

總結：冬季環境氣溫較低的情況下，液壓系統容易發生泄壓后動作遲緩的問題，而且現場的切削液也容易出現凍結等不利影響，因此保證現場溫度的穩定對設備的穩定運行至關重要。當現場環境溫度難以保證的情況下應適當調整聯動機構的動作時間間隙，防止發生動作不到位，電機過載的情況。有條件的情況下還可以對現場的長液壓毛細管進行保溫處理，以提高液壓油的流動性，盡可能降低聯動部件的動作間隙。

實例3：現象：磨床在一起例行保養之后，上電后出現自檢報警，但是此次保養中并未對涉及該報警的相關通訊線路。

處置辦法：根據報警信息確定故障相關通訊線路，通過PLC對該通訊線路進行詳細檢測，確定故障點，發現該故障點為現場一個航空插頭，打開后發現該航空插頭的密封已經老化，導致切削液進入該插頭內部，插頭內若干公端銹蝕嚴重，有一根公端已經因為銹蝕發生斷裂，此為故障點。更換該航空插頭銹蝕公端，更換密封墊后上電正常，設備恢復正常。

分析：磨床在工作過程中切削液被高溫氣化和霧化，然后氣化和霧化的切削液由損壞的密封墊處進入航空插頭內部，對航空插頭公端產生金屬銹蝕，被銹蝕的航空插頭公端導電性能下降，出現虛接乃至斷路的情況是這次故障的主要原因。

總結：磨床使用的切削液具有較強的腐蝕性，密封墊在這個環境中使用壽命收到較大影響，因此應該定期檢查密封墊的有效情況，對密封效果差的要盡快更換。

實例4：現象：磨床測量臂在非安全位置下降，被支撐輥磕壞，導致設備急停，無法動作。

處置辦法：使用管理員權限進入強制模式，點動移動測量臂至安全位置，組織人員更換損壞的測量臂，然后對測量系統進行校驗，然后恢復設備的正常使用。

分析：設備操作人員調用程序錯誤，導致測量臂在非安全位置下降撞擊工件，并導致工件的損壞。

總結：這是一起典型的人為事故，操作人員在工作時的注意力不集中導致程序調用錯誤。在磨削工作輥時調用支撐輥的程序進行磨削作業，直接導致磨床設備的損壞，生產節奏被打亂。

4 綜述

以上就是我對WALDRICH SIEGEN磨床在日常使用中常見故障的分析和總結。

現代化高精度磨床是一臺由多學科技術組成的非常復雜的設備，雖然設備本體不大，但是卻有麻雀雖小五臟俱全的復雜控制系統和本體移動精度達到納米級，加工精度達到微米級的超高精度。要想駕馭這么復雜的設備，摸透它的脈絡和脾氣，需要維保人員付出超乎尋常的汗水和努力。以上就是我對WALDRICH SIEGEN磨床在日常使用中常見故障的分析和總結。