數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的特點(diǎn)及維修實(shí)例

周國(guó)平

（南京交通技師學(xué)院，江蘇 南京210000）

1 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的基本特點(diǎn)

1.1 要具有高可靠性

數(shù)控機(jī)床是長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的設(shè)備，本身要具有高可靠性。因此，在電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和部件的選用上普遍應(yīng)用了可靠性技術(shù)、容錯(cuò)技術(shù)及冗余技術(shù)。所有部件選用的是最成熟的，且符合有關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)并取得授權(quán)認(rèn)證的新型產(chǎn)品。

1.2 要緊跟新技術(shù)的發(fā)展

電氣系統(tǒng)要在保證可靠性基礎(chǔ)上，還具有先進(jìn)性，如新型組合功能電器元件的使用、新型電子電器及電力電子功率器件的使用等等。

1.3 要具有穩(wěn)定性

要在電氣系統(tǒng)中采取一系列技術(shù)措施，使其適應(yīng)較寬的環(huán)境條件，如要能適應(yīng)交流供電系統(tǒng)電壓的波動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)的噪聲于擾有一定的抑制作用，同時(shí)還符合電磁兼容的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，系統(tǒng)內(nèi)部既不相互干擾，還能抵抗外部干擾，也不向外部輻射破壞性干擾。

1.4 要具有安全性

電氣系統(tǒng)的連鎖要有效；電器裝置的絕緣要保證完好，防護(hù)要齊全，接地要牢靠，以使操作人員的安全有保證；電器部件的防護(hù)外殼要具有防塵、防水、防油污的功能；經(jīng)常移動(dòng)的電纜要有護(hù)套或拖鏈防護(hù)，防止纜線磨斷或短路而造成系統(tǒng)故障；要有抑制內(nèi)部器件異常溫升的措施，特別是在夏季，要有強(qiáng)迫風(fēng)冷或致冷器冷卻；有防觸電、防碰傷設(shè)施。

1.5 要具有方便的可維護(hù)性

易損部件要便于更換或替換，保護(hù)元、器件的保護(hù)動(dòng)作要靈敏，但也不能誤動(dòng)作；故障排除后，功能要能恢復(fù)。

1.6 要具有良好的控制特性

所有被控制的電動(dòng)機(jī)起動(dòng)要平穩(wěn)、快速響應(yīng)、特性硬、無(wú)沖擊、無(wú)震動(dòng)、無(wú)異常噪聲、無(wú)異常溫升。

1.7 運(yùn)行狀態(tài)要有明顯的信息顯示

電氣系統(tǒng)要用指示燈做操作顯示，電器元件要有狀態(tài)指示、故障指示，有明顯的安全操作標(biāo)識(shí)。

1.8 操作要人性化

電氣系統(tǒng)要體現(xiàn)人性化設(shè)計(jì)，如操作部位與人體平均高度、距離相適應(yīng)，體現(xiàn)操作方便、舒適、便于觀察的特點(diǎn)，尤其要隨時(shí)摸得到急停按鈕，保證緊急情況下的快速操作；機(jī)床電器顏色不僅符合標(biāo)準(zhǔn)，還要美觀、明顯。

2 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障特點(diǎn)

電氣系統(tǒng)故障的維修特點(diǎn)是故障原因明了，診斷也比較好做，但是故障率相對(duì)比較高。電器元件有使用壽命限制，非正常使用下會(huì)大大降低壽命，如開關(guān)觸頭經(jīng)常過(guò)電流使用而燒損、粘連，提前造成開關(guān)損壞。電氣系統(tǒng)容易受外界影響造成故障，如環(huán)境溫度過(guò)熱，電柜溫升過(guò)高致有些電器損壞。甚至鼠害也會(huì)造成許多電氣故障。操作人員非正常操作，能造成開關(guān)手柄損壞、限位開關(guān)被撞壞的人為故障。電線、電纜磨損造成斷線或短路，蛇皮線管進(jìn)冷卻水、油液而長(zhǎng)期浸泡，橡膠電線膨脹、粘化，使絕緣性能下降造成短路、放炮。冷卻泵、排屑器、電動(dòng)刀架等的異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)水，軸承損壞而造成電動(dòng)機(jī)故障。數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障按性質(zhì)、表象、原因等可分為以下幾類：以故障發(fā)生的部位，分為硬件故障和軟件故障；以故障出現(xiàn)時(shí)有無(wú)指示，分為有診斷指示故障和無(wú)診斷指示故障；以故障出現(xiàn)時(shí)有無(wú)破壞性，分為破壞性故障和非破壞性故障；以故障出現(xiàn)的偶然性，分為系統(tǒng)性故障和隨機(jī)性故障。

3 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障的調(diào)查與分析

數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障的調(diào)查、分析與診斷的過(guò)程，也就是故障的排除過(guò)程，一旦查明了原因，故障也就幾乎等于排除了。詢問(wèn)調(diào)查，出現(xiàn)故障后要保持現(xiàn)場(chǎng)故障狀態(tài)，同時(shí)仔細(xì)詢問(wèn)故障指示情況，故障表象及故障產(chǎn)生的背景情況，依此做出初步判斷，以便確定現(xiàn)場(chǎng)排故所應(yīng)攜帶的工具、儀表、圖紙資料、備件等，減少往返時(shí)間。現(xiàn)場(chǎng)檢查，到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后，首先要驗(yàn)證操作者提供的各種情況，從而核實(shí)，提高判斷的準(zhǔn)確度。故障分析，根據(jù)已知的故障狀況分析故障類型，從而確定排故原則。確定原因，對(duì)多種可能的原因進(jìn)行排查，從中找出本次故障的真正原則。排故準(zhǔn)備，有的故障的排除方法可能很簡(jiǎn)單，有些故障則往往較復(fù)雜，需要做一系列的準(zhǔn)備工作。

4 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)維修實(shí)例

4.1 熱繼電器失效導(dǎo)致電動(dòng)刀架不換刀故障的排除

機(jī)床名稱：CK6140I數(shù)控車床

故障現(xiàn)象與診斷：工作中出現(xiàn)電動(dòng)刀架不換刀現(xiàn)象，數(shù)控系統(tǒng)CRT提示“換刀時(shí)間過(guò)長(zhǎng)”。經(jīng)檢查時(shí)間參數(shù)沒(méi)有更改，診斷控制狀態(tài)位也正確，再檢查電柜內(nèi)主電路電器，發(fā)現(xiàn)熱繼電器不通，拆下熱繼電器打開察看，發(fā)現(xiàn)電阻絲已燒壞。繼續(xù)查找燒壞原因，發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的相線間電阻很小，再查到電機(jī)接線盒內(nèi)發(fā)現(xiàn)引線端子上積滿了鑄鐵末，這就是故障的根源，而造成故障根源的原因是操作工清掃機(jī)床時(shí)經(jīng)常用氣槍吹鐵屑。

故障排除：更換同型號(hào)新的熱繼電器，清理電動(dòng)機(jī)接線盒，重新接線，并用塑料帶將接線盒包嚴(yán)，機(jī)床電動(dòng)刀架恢復(fù)正常工作，同時(shí)提請(qǐng)管理人員要杜絕操作工用氣槍清掃機(jī)床，否則鐵屑進(jìn)入電氣柜危害性更大。

4.2 行程開關(guān)失效導(dǎo)致不能回參考點(diǎn)故障的排除

機(jī)床名稱：XK8140數(shù)控銑床，F(xiàn)AGOR——8025M系統(tǒng)

故障現(xiàn)象與診斷：x軸不能回參考點(diǎn)。通過(guò)系統(tǒng)工作方式9進(jìn)入I／0診斷頁(yè)面，按動(dòng)x軸行程開關(guān)發(fā)現(xiàn)無(wú)反應(yīng)，初步判定是x軸行程開關(guān)損壞，拆開開關(guān)發(fā)現(xiàn)里面全是切削液，因而造成開關(guān)損壞。那么切削液是從哪里來(lái)的呢?經(jīng)檢查原來(lái)工作臺(tái)下的接水塑料管隨x軸的運(yùn)動(dòng)而搖動(dòng)造成一小裂口，水從裂口滲出并沿工作臺(tái)浸入開關(guān)。

故障排除：更換同型號(hào)新的行程開關(guān)，開機(jī)試驗(yàn)機(jī)床回參考點(diǎn)正常。為防止切削液的浸入，更換已裂的塑料管，并用管卡固定不再使其搖動(dòng)。

4.3 接近開關(guān)失效導(dǎo)致主軸齒輪不能變檔故障的排除

機(jī)床名稱：臥式加工中心

故障現(xiàn)象與診斷：系統(tǒng)CRT報(bào)警為“主軸齒輪變檔故障”。該機(jī)床主軸為三檔齒輪變速，在變速液壓缸后裝有三個(gè)感應(yīng)開關(guān)，分別對(duì)應(yīng)三個(gè)變擋位置。當(dāng)在CRT上觀察這三個(gè)開關(guān)的PLC輸入地址狀態(tài)時(shí)，發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)1擋的開關(guān)狀態(tài)始終為0，可以肯定故障出在此開關(guān)的電路上。分析PLC程序，也證實(shí)報(bào)警號(hào)是由此開關(guān)的狀態(tài)錯(cuò)誤而送出的。當(dāng)打開電柜觀察PLC的狀態(tài)指示LED時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)此開關(guān)的輸入點(diǎn)的LED是亮的；回過(guò)頭來(lái)檢查變速油缸的開關(guān)實(shí)體，開關(guān)體上的LED也是亮的，與CRT顯示的不符。故障出在哪里呢？

如果沒(méi)有細(xì)致的觀察力，就可能武斷的認(rèn)為系統(tǒng)PLC的32位輸入模塊損壞了。但仔細(xì)的觀察一下PLC輸入模塊的狀態(tài)LED，發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)此開關(guān)的LED的亮度與本模塊上其他輸入點(diǎn)正常發(fā)光的LED相比亮度略低。用萬(wàn)用表測(cè)量該輸入點(diǎn)與地之間的電壓，只有l(wèi)OV左右，遠(yuǎn)低于正常的24V。再觀察感應(yīng)開關(guān)上的LED，其亮度也較暗。斷開開關(guān)的輸出線，空載測(cè)量其與地間的電壓，仍為lOV左右，由此證明是開關(guān)損壞，造成輸出電壓值大大低于額定值，使PLC無(wú)法識(shí)別其為高電平，產(chǎn)生變擋報(bào)警。而PLC和開關(guān)上的LED仍能發(fā)光，只是亮度較低。

故障排除：更換同型號(hào)新的開關(guān)后，機(jī)床恢復(fù)正常。

5 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障的表面現(xiàn)象是某個(gè)元件的損壞，而引起故障的原因有時(shí)是其他方面造成的，只有充分了解其基本結(jié)構(gòu)、工作特點(diǎn)及與其它部件的聯(lián)系，在實(shí)際使用與維修中不斷總結(jié)探索，才能快速準(zhǔn)確地解決故障。

[1]郭士義.數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[2]趙慶雨.淺談數(shù)控機(jī)床電氣故障的常用診斷方法[J].職業(yè)，2009，(6).

[3]李穎翰.數(shù)控機(jī)床電氣故障診斷與維修[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2009，(7).