數控機床電氣故障分析及排除方法

中車集團4820廠 李 強

數控機床電氣故障分析及排除方法

中車集團4820廠 李 強

數控機床是集高、精、尖技術于一體，機、電、光、液于一身的高技術產物，具有加工精度高、加工質量穩定可靠、生產效率高、適應性強、靈活性好等眾多優點，因而，在眾多行業得到廣泛應用。但由于它是集強、弱電于一體的，使用數字技術控制機械制造的一體化設備，一旦系統的某些部件出現故障，就會造成整個機床停車，影響生產。因此，如何正確維護數控機床設備，并在出現故障時及時維修，是保障生產正常進行的關鍵。

一、故障診斷原則

1. 先外部后內部。現代數控系統的可靠性越來越高，數控系統本身的故障率越來越低，大部分故障都是非系統本身原因引起的。由于數控機床集機械、液壓、電氣為一體，其故障也會由這三者綜合反映出來，因此，維修人員應由外向內逐一進行排查。盡量避免隨意啟封、拆卸，防止故障擴大，降低機床的精度和性能。系統外部故障主要是由于檢測開關、液壓元件、氣動元件、電氣執行元件、機械裝置等出現問題引起的。

2. 先機械后電氣。一般來說，機械故障較易發覺，而數控系統及電氣故障的診斷難度較大。在故障檢修前，應首先排除機械故障。

3. 先靜態后動態。應在機床斷電的靜止狀態，通過了解、觀察、測試和分析，確認通電后不會造成故障擴大、發生新的事故后，方可給機床通電。在運行狀態下，進行動態地觀察、檢驗和測試，查找故障。對于通電后會發生破壞性故障的，必須先排除危險，之后再通電。

4. 先簡單后復雜。當出現多種故障互相交織，一時無從下手時，應先解決簡單的問題，后解決復雜的問題。往往簡單問題解決了，復雜的問題就能迎刃而解了。

二、典型故障的診斷與排除

1. 常規檢查法。發生電氣故障后，切忌盲目動手檢修。而應在檢修前，通過問、看、聽、摸等方法了解故障前后的操作情況和故障發生后出現的異常現象，以便根據故障現象判斷故障發生的部位，進而準確地排除故障。

（1）問。即詢問操作者故障前后電路和設備的運行狀況及故障發生后的癥狀，了解故障是經常發生還是偶爾發生，是否有響聲、冒煙、火花、異常振動等特征，故障發生前有無切削力過大和頻繁啟動、停止、制動等情況，有無經過保養檢修或改動線路等。

（2）看。即目測故障板，仔細檢查有無電流過大造成保險絲熔斷、元器件燒焦煙熏，有無雜物斷路造成電路板過流、過壓、短路等。觀察阻容、半導體器件的管腳有無斷腳、虛焊等。察看故障發生前是否有明顯的外觀征兆，如各種信號，有無指示裝置熔斷器燒毀、保護電器脫扣動作、接線脫落、觸頭燒毛或熔焊、線圈過熱燒毀等情況。

（3）聽。即在線路還能運行和不損壞設備的前提下，通電試車，細聽電動機接觸器和繼電器等電器的聲音是否正常。

（4）摸。即在剛切斷電源后，盡快觸摸檢查電動機、變壓器、電磁線圈及熔斷器等，看是否有過熱現象。

2. 自診斷法。通過數控系統的自診斷功能可以隨時監視數控系統的工作狀態，一旦發生異常情況立即會在CRT上顯示報警信息或用發光二極管指示故障的大致起因，這也是維修中最有效的一種方法。

（1）報警處理。通常系統的操作手冊或調整手冊中都有詳細的報警內容和處理方法，可供參考。同時，還可以利用操作面板和編程器的電路圖和PLC程序，查出相應的信號狀態，按邏輯關系找出故障點，并進行處理。

（2）無報警或無法報警的故障處理。當系統無法運行、停機，或者系統沒有報警但工作不正常時，需要根據故障發生前后的系統狀態信息，運用已掌握的理論知識，進行分析并做出正確的判斷。這種由可編程控制器造成的PLC中斷狀態，其中斷原因會以中斷堆棧的方式記憶。

3. 初始化法。一般情況下，由于瞬時故障引起的系統報警，可用硬件復位或開關系統電源的方式清除故障。若系統工作存貯區由于掉電、拔插線路板或電池欠壓造成混亂，則必須對系統進行初始化清除。

4. 功能程序測試法。功能程序測試法是將數控系統的常用功能和特殊功能用手工編程或自動編程的方法，編制成一個功能測試程序，并輸入數控系統，然后，使數控系統運行該測試程序，借以檢查機床執行這些功能的準確性和可靠性，進而判斷故障發生的可能原因。

5. 診斷備件替換法。隨著現代技術的發展，電路的集成規模越來越大，技術也越來越復雜，采用常規方法很難把故障定位到一個很小的區域。而一旦系統發生故障，為了縮短停機時間，在沒有診斷備件的情況下可以采用相同或相容的模塊對故障模塊進行替換檢查。對于現代數控機床的維修，越來越多的情況會采用這種方法，用備件替換損壞模塊，以使系統正常工作，盡可能地縮短故障停機時間。

上述診斷方法在實際應用時并無嚴格界限，可能用一種方法就能排除故障，也可能需要同時運用多種方法。最主要的是根據診斷的結果間接或直接找到問題所在，或維修或替換，盡快恢復生產。

三、故障修復應注意的事項

1. 在找出故障點和修復故障時，應注意不能把找出的故障點作為尋找故障的終點，還必須進一步分析查明產生故障的根本原因。

2. 找出故障點后，要針對不同的故障情況和部位，采取相應的修復方法。

3. 在故障點的修理工作中，應盡量做到復原。

4. 電氣故障修復完畢，需要通電試運行時，應與操作者配合，避免出現新的故障。

5. 每次排除故障后，應及時總結經驗，并做好維修記錄。記錄的內容包括：工業機械的型號、名稱、編號，故障發生的日期，故障現象、部位、原因，損壞的電器、修復措施及修復后的運行情況等。記錄的目的包括：作為檔案以備日后維修時參考，并通過對歷次故障的分析，采取相應的預防措施，防止類似事故的再次發生，也可對電氣設備本身的設計提出改進意見等。

綜上，在設備維修中，做好故障的現場診斷，對機電設備進行全面分析，多運用基本原理考慮問題，是保證快速、準確處理故障的前提。只有在維修過程中通過不斷摸索和總結，才能提高工作效率，保證維修質量。