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1水切割機(jī)組成及工作原理

      水切割機(jī)主要由高壓水泵、CNC  (Computer numerical control，計(jì)算機(jī)數(shù)字控制)運(yùn)動(dòng)控制平臺、磨料存放器及傳輸系統(tǒng)、開關(guān)水控制系統(tǒng)、切割箱、控制部分等組成。

切割頭由水噴射噴嘴、磨料進(jìn)口、混合室及磨料噴嘴組成，將高壓水送入切割頭中的水噴射噴嘴，水噴射在混合室中創(chuàng)造出真空環(huán)境，然后按計(jì)量流量吸入磨料。通過磨料噴嘴將水/磨料混合物送入混合室，在此過程中對磨料顆粒進(jìn)行加速，巨大的動(dòng)能將產(chǎn)生微磨削效應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)對極高硬度材料進(jìn)行加工。

2故障現(xiàn)象

    BYJET SMART 3015水切割機(jī)，在使用Z軸主切割頭正常加工過程中發(fā)生停機(jī)并伴隨報(bào)警。如:CNC錯(cuò)誤，用STOP停止;CNC停止，切割橋觸動(dòng)限位開關(guān);CNC HDP，壓縮空氣故障PUMP1; CNC無法訪問EHTERCAT從站12/14; CNC停止，因?yàn)?/span>CNC未就緒;CNC警告，探針折斷Z; CNC警告，探針折斷Z2

      報(bào)警無法復(fù)位，必須要斷電重啟或CNC熱啟動(dòng)才能消除，消除后可以繼續(xù)加工，但加工一會(huì)后又會(huì)出現(xiàn)報(bào)警，報(bào)警內(nèi)容同上述內(nèi)容一致。

3故障分析及檢查

      從報(bào)警內(nèi)容上看，涉及“CNC錯(cuò)誤、限位開關(guān)、壓縮空氣、以太網(wǎng)通訊、探針折斷”等因素，內(nèi)容較多。本著排除故障先易后難的原則，先從簡單現(xiàn)象查起。首先檢查壓縮空氣，進(jìn)入設(shè)備的氣壓為0.6 MPa，氣壓的壓力繼電器信號燈亮。當(dāng)關(guān)閉氣壓閥門時(shí)壓力繼電器信號燈滅，打開閥門后信號燈又亮，說明空氣壓力正常。限位開關(guān)和探針均在切割頭架上，信號傳遞由以太網(wǎng)通信實(shí)現(xiàn)，檢查限位開關(guān)和切割頭，不存在行程到達(dá)極限而碰觸開關(guān)，檢查探針也無明顯異常，用手按壓滑動(dòng)自如。因此，重點(diǎn)檢查以太網(wǎng)通信及其引起的CNC錯(cuò)誤。

    以太網(wǎng)是一種局域網(wǎng)，是機(jī)床通信的重要組成部分，近年來得到了廣泛應(yīng)用。在此設(shè)備中，采用德國倍福(Beckhoff)自動(dòng)化公司的EtherCAT一實(shí)時(shí)以太網(wǎng)現(xiàn)場總線進(jìn)行通信，其中控制柜中EK1100， EL6080，EL1008， EL2008，EK1122等5個(gè)模塊組成1個(gè)從站，切割橋端部1個(gè)EP2308-001模塊和1個(gè)EP1008-001模塊組成1個(gè)從站，切割頭架上每個(gè)軸各1個(gè)EP2008模塊和1個(gè)EP1008-001模塊組成1個(gè)從站，從站之間以及從站與CPU模塊(總竭之間由倍福公司專用電纜連接。

4故障預(yù)處理過程

4.1備件替換

報(bào)警后先更換了控制柜內(nèi)EK1100 CEatherCAT COUPLEP}模塊，后更換EL6080}EL1008}EL2008模塊，結(jié)果其中以太網(wǎng)通信報(bào)警變成了:CNC無法訪問EHTERCAT從站13/14。其他報(bào)警內(nèi)容同前面內(nèi)容一致。

從站13在切割橋端部，是將切割頭信號傳輸?shù)娇傉镜闹修D(zhuǎn)站，由1個(gè)EP2308-001和EP1008-001模塊組成。檢查這2個(gè)模塊，發(fā)現(xiàn)EP2308模塊上1根傳輸電纜的插頭緊固圈斷裂，電纜連接不太穩(wěn)固，自己制作1個(gè)緊固圈后安裝上試驗(yàn)報(bào)警依舊。后購買EP2308模塊備件，更換后以太網(wǎng)通信報(bào)警仍然在“無法訪問EHTERCAT從站12/14”和“無法訪問EHTERCAT從站13/ 14”之間變化。

    繼續(xù)查找原因，懷疑是Z切割頭內(nèi)部模塊信號不對，將Z和Z2軸上的EP2008模塊對調(diào)，試驗(yàn)時(shí)在加工過程中仍然出現(xiàn)同樣的報(bào)警。后將EP2008模塊上的電纜拔下模擬故障現(xiàn)象，仍有報(bào)警“無法訪問EHTERCAT從站13/14"。于是對通信電纜進(jìn)行檢查，相關(guān)的通信電纜W360} W362} W364} W366} W368等外觀正常表皮無破損，插頭無明顯松動(dòng)，因這些電纜全部在坦克鏈內(nèi)且有一定長度，移動(dòng)時(shí)難免彎曲擔(dān)心中間折斷，于是采購其中2根主要信號電纜W 360和W368。其中W 360電纜連接的是從控制柜內(nèi)EK1100模塊到切割橋端部EP2308模塊，W368電纜連接的是從切割橋EP2308模塊到切割頭內(nèi)部EP2008模塊。W368電纜很快回來，更換原電纜后只能工作20 min就又有同樣報(bào)警，說明原W368電纜正常。W 360電纜無貨，自己做了1根電纜代替，經(jīng)多次試驗(yàn)效果也是一樣，報(bào)警依舊。

4.2分項(xiàng)試驗(yàn)

    在更換模塊和電纜未見效的情況下，為摸清故障發(fā)生原因，做了3個(gè)試驗(yàn)。

    （1)編程讓設(shè)備機(jī)械部分空運(yùn)行，即切割橋沿X軸來回移動(dòng)，2個(gè)切割頭分別沿y軸來回移動(dòng)和沿Z軸上下移動(dòng)，不噴水也不噴磨料，試驗(yàn)1h無故障。

    （2)編程使機(jī)械部分不運(yùn)動(dòng)，2個(gè)切割頭原位噴射高壓水，水壓從40 MPa到160 MPa，不噴磨料，試驗(yàn)1h也無故障。

    （3)機(jī)械部分不運(yùn)動(dòng)、不噴水，只進(jìn)行磨料傳送及漏出，試驗(yàn)5 min即出現(xiàn)上述同樣的報(bào)警。

    3個(gè)試驗(yàn)完成后，確認(rèn)問題出在磨料傳送和磨料存儲(chǔ)上。5磨料傳送系統(tǒng)故障排除

     磨料傳送系統(tǒng)包括磨料進(jìn)給料斗、傳輸管、真空泵、砂容器、磨料計(jì)量器、磨料噴嘴等。在切割過程中，真空泵工作使傳輸管中形成負(fù)壓，磨料就從磨料進(jìn)給斗被抽到砂容器。砂容器內(nèi)有2個(gè)位置傳感器，1個(gè)高位傳感器，1個(gè)低位傳感器，這2個(gè)傳感器信號控制真空泵的啟動(dòng)和停止。當(dāng)?shù)臀粋鞲衅餍盘枮?/span>1時(shí)，真空泵啟動(dòng)，磨料被抽到砂容器中，當(dāng)磨料積累達(dá)到高位傳感器高度時(shí)，真空泵停止。磨料的輸出則是通過磨料計(jì)量器使受控帶式傳送器啟動(dòng)將磨料提供至切割頭，在高壓水的作用下進(jìn)行切割。

仔細(xì)觀察磨料的輸送過程，當(dāng)磨料輸出后(磨料為石榴石砂，由磨料噴嘴輸出)真空泵啟動(dòng)，磨料一股一股被輸送到砂容器中，在即將到達(dá)高位時(shí)系統(tǒng)停止出現(xiàn)報(bào)警，幾次試驗(yàn)都是這種情況?？梢哉J(rèn)為磨料在只輸出時(shí)沒有問題，當(dāng)磨料被抽入砂容器過程中就會(huì)有報(bào)警出現(xiàn)。

      檢查砂容器接地電線正常，仔細(xì)分析磨料的傳輸，石砂在砂管中流動(dòng)時(shí)因速度較快會(huì)和塑料管壁摩擦產(chǎn)生靜電。會(huì)不會(huì)是靜電過大影響到以太網(wǎng)的通信效果昵?于是將設(shè)備中和以太網(wǎng)通信電纜并列的砂管用金屬蛇皮管進(jìn)行屏蔽再進(jìn)行試驗(yàn)，長時(shí)間未報(bào)警。看來問題就出在靜電上了，報(bào)警是由于磨料在傳輸過程中產(chǎn)生大量的靜電影響到以太網(wǎng)的通信。除了用屏蔽方法屏蔽砂管外，將設(shè)備的地線全部檢查1遍，包括砂斗、砂容器、切割頭以及床身的地線全部緊固1遍，使其連接牢靠，后來幾個(gè)月未再出現(xiàn)同樣報(bào)警。6結(jié)束語

      靜電的危害有時(shí)不易察覺，但危害的影響很大，特別是在工業(yè)裝配中需要完全消除靜電才能確保產(chǎn)品不受傷害。但在水切割加工過程中遇到如此強(qiáng)的靜電危害，還是頭次。作為維修人員在遇到新的設(shè)備故障時(shí)要擴(kuò)展思維，從不同角度加以試驗(yàn)，仔細(xì)分析故障現(xiàn)象，確保找到故障發(fā)生的原因并及時(shí)加以排除。