1水切割机组成及工作原理

      水切割机主要由高压水泵、CNC  (Computer numerical control，计算机数字控制)运动控制平台、磨料存放器及传输系统、开关水控制系统、切割箱、控制部分等组成。

切割头由水喷射喷嘴、磨料进口、混合室及磨料喷嘴组成，将高压水送入切割头中的水喷射喷嘴，水喷射在混合室中创造出真空环境，然后按计量流量吸入磨料。通过磨料喷嘴将水/磨料混合物送入混合室，在此过程中对磨料颗粒进行加速，巨大的动能将产生微磨削效应，从而实现对极高硬度材料进行加工。

2故障现象

    BYJET SMART 3015水切割机，在使用Z轴主切割头正常加工过程中发生停机并伴随报警。如:CNC错误，用STOP停止;CNC停止，切割桥触动限位开关;CNC HDP，压缩空气故障PUMP1; CNC无法访问EHTERCAT从站12/14; CNC停止，因为CNC未就绪;CNC警告，探针折断Z; CNC警告，探针折断Z2

      报警无法复位，必须要断电重启或CNC热启动才能消除，消除后可以继续加工，但加工一会后又会出现报警，报警内容同上述内容一致。

3故障分析及检查

      从报警内容上看，涉及“CNC错误、限位开关、压缩空气、以太网通讯、探针折断”等因素，内容较多。本着排除故障先易后难的原则，先从简单现象查起。首先检查压缩空气，进入设备的气压为0.6 MPa，气压的压力继电器信号灯亮。当关闭气压阀门时压力继电器信号灯灭，打开阀门后信号灯又亮，说明空气压力正常。限位开关和探针均在切割头架上，信号传递由以太网通信实现，检查限位开关和切割头，不存在行程到达极限而碰触开关，检查探针也无明显异常，用手按压滑动自如。因此，重点检查以太网通信及其引起的CNC错误。

    以太网是一种局域网，是机床通信的重要组成部分，近年来得到了广泛应用。在此设备中，采用德国倍福(Beckhoff)自动化公司的EtherCAT一实时以太网现场总线进行通信，其中控制柜中EK1100， EL6080，EL1008， EL2008，EK1122等5个模块组成1个从站，切割桥端部1个EP2308-001模块和1个EP1008-001模块组成1个从站，切割头架上每个轴各1个EP2008模块和1个EP1008-001模块组成1个从站，从站之间以及从站与CPU模块(总竭之间由倍福公司专用电缆连接。

4故障预处理过程

4.1备件替换

报警后先更换了控制柜内EK1100 CEatherCAT COUPLEP}模块，后更换EL6080}EL1008}EL2008模块，结果其中以太网通信报警变成了:CNC无法访问EHTERCAT从站13/14。其他报警内容同前面内容一致。

从站13在切割桥端部，是将切割头信号传输到总站的中转站，由1个EP2308-001和EP1008-001模块组成。检查这2个模块，发现EP2308模块上1根传输电缆的插头紧固圈断裂，电缆连接不太稳固，自己制作1个紧固圈后安装上试验报警依旧。后购买EP2308模块备件，更换后以太网通信报警仍然在“无法访问EHTERCAT从站12/14”和“无法访问EHTERCAT从站13/ 14”之间变化。

    继续查找原因，怀疑是Z切割头内部模块信号不对，将Z和Z2轴上的EP2008模块对调，试验时在加工过程中仍然出现同样的报警。后将EP2008模块上的电缆拔下模拟故障现象，仍有报警“无法访问EHTERCAT从站13/14"。于是对通信电缆进行检查，相关的通信电缆W360} W362} W364} W366} W368等外观正常表皮无破损，插头无明显松动，因这些电缆全部在坦克链内且有一定长度，移动时难免弯曲担心中间折断，于是采购其中2根主要信号电缆W 360和W368。其中W 360电缆连接的是从控制柜内EK1100模块到切割桥端部EP2308模块，W368电缆连接的是从切割桥EP2308模块到切割头内部EP2008模块。W368电缆很快回来，更换原电缆后只能工作20 min就又有同样报警，说明原W368电缆正常。W 360电缆无货，自己做了1根电缆代替，经多次试验效果也是一样，报警依旧。

4.2分项试验

    在更换模块和电缆未见效的情况下，为摸清故障发生原因，做了3个试验。

    （1)编程让设备机械部分空运行，即切割桥沿X轴来回移动，2个切割头分别沿y轴来回移动和沿Z轴上下移动，不喷水也不喷磨料，试验1h无故障。

    （2)编程使机械部分不运动，2个切割头原位喷射高压水，水压从40 MPa到160 MPa，不喷磨料，试验1h也无故障。

    （3)机械部分不运动、不喷水，只进行磨料传送及漏出，试验5 min即出现上述同样的报警。

    3个试验完成后，确认问题出在磨料传送和磨料存储上。5磨料传送系统故障排除

     磨料传送系统包括磨料进给料斗、传输管、真空泵、砂容器、磨料计量器、磨料喷嘴等。在切割过程中，真空泵工作使传输管中形成负压，磨料就从磨料进给斗被抽到砂容器。砂容器内有2个位置传感器，1个高位传感器，1个低位传感器，这2个传感器信号控制真空泵的启动和停止。当低位传感器信号为1时，真空泵启动，磨料被抽到砂容器中，当磨料积累达到高位传感器高度时，真空泵停止。磨料的输出则是通过磨料计量器使受控带式传送器启动将磨料提供至切割头，在高压水的作用下进行切割。

仔细观察磨料的输送过程，当磨料输出后(磨料为石榴石砂，由磨料喷嘴输出)真空泵启动，磨料一股一股被输送到砂容器中，在即将到达高位时系统停止出现报警，几次试验都是这种情况。可以认为磨料在只输出时没有问题，当磨料被抽入砂容器过程中就会有报警出现。

      检查砂容器接地电线正常，仔细分析磨料的传输，石砂在砂管中流动时因速度较快会和塑料管壁摩擦产生静电。会不会是静电过大影响到以太网的通信效果昵?于是将设备中和以太网通信电缆并列的砂管用金属蛇皮管进行屏蔽再进行试验，长时间未报警。看来问题就出在静电上了，报警是由于磨料在传输过程中产生大量的静电影响到以太网的通信。除了用屏蔽方法屏蔽砂管外，将设备的地线全部检查1遍，包括砂斗、砂容器、切割头以及床身的地线全部紧固1遍，使其连接牢靠，后来几个月未再出现同样报警。6结束语

      静电的危害有时不易察觉，但危害的影响很大，特别是在工业装配中需要完全消除静电才能确保产品不受伤害。但在水切割加工过程中遇到如此强的静电危害，还是头次。作为维修人员在遇到新的设备故障时要扩展思维，从不同角度加以试验，仔细分析故障现象，确保找到故障发生的原因并及时加以排除。