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，計算機(jī)數(shù)字控制)運(yùn)動控制平臺、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)并伴隨報警。如:CNC錯誤，用STOP停止;CNC停止，切割橋觸動限位開關(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

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

3故障分析及檢查

      從報警內(nèi)容上看，涉及“CNC錯誤、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，用手按壓滑動自如。因此，重點(diǎn)檢查以太網(wǎng)通信及其引起的CNC錯誤。

    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)自動化公司的EtherCAT一實(shí)時以太網(wǎng)現(xiàn)場總線進(jìn)行通信，其中控制柜中EK1100， EL6080，EL1008， EL2008，EK1122等5個模塊組成1個從站，切割橋端部1個EP2308-001模塊和1個EP1008-001模塊組成1個從站，切割頭架上每個軸各1個EP2008模塊和1個EP1008-001模塊組成1個從站，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)通信報警變成了:CNC無法訪問EHTERCAT從站13/14。其他報警內(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EP2308-001和EP1008-001模塊組成。檢查這2個模塊，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個緊固圈后安裝上試驗(yàn)報警依舊。后購買EP2308模塊備件，更換后以太網(wǎng)通信報警仍然在“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)時在加工過程中仍然出現(xiàn)同樣的報警。后將EP2008模塊上的電纜拔下模擬故障現(xiàn)象，仍有報警“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，因這些電纜全部在坦克鏈內(nèi)且有一定長度，移動時難免彎曲擔(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，2個切割頭分別沿y軸來回移動和沿Z軸上下移動，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，2個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、不噴水，只進(jìn)行磨料傳送及漏出，試驗(yàn)5 min即出現(xiàn)上述同樣的報警。

    3個試驗(yàn)完成后，確認(rèn)問題出在磨料傳送和磨料存儲上。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個位置傳感器，1個高位傳感器，1個低位傳感器，這2個傳感器信號控制真空泵的啟動和停止。當(dāng)?shù)臀粋鞲衅餍盘枮?/span>1時，真空泵啟動，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，真空泵停止。磨料的輸出則是通過磨料計量器使受控帶式傳送器啟動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，磨料一股一股被輸送到砂容器中，在即將到達(dá)高位時系統(tǒng)停止出現(xiàn)報警，幾次試驗(yàn)都是這種情況。可以認(rèn)為磨料在只輸出時沒有問題，當(dāng)磨料被抽入砂容器過程中就會有報警出現(xiàn)。

      檢查砂容器接地電線正常，仔細(xì)分析磨料的傳輸，石砂在砂管中流動時因速度較快會和塑料管壁摩擦產(chǎn)生靜電。會不會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)，長時間未報警。看來問題就出在靜電上了，報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，后來幾個月未再出現(xiàn)同樣報警。6結(jié)束語

      靜電的危害有時不易察覺，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)生的原因并及時加以排除。