自動化機床電氣故障維修方法的研究與實踐

近年來由于一直從事機床的維修，略有經驗積累。自動化機床是機電一體化的產物，技術先進、結構復雜。按照功能結構分為機械部分和電氣部分，其中電氣部分包括電源、自動化系統、伺服系統、檢測系統和一些電纜、接頭、開關等。其故障也是多種多樣、各不相同的，故障原因一般都比較復雜，這就給自動化機床的故障診斷和維修帶來不少困難。

機床在運行過程中，其電氣設備往往會受到來自各方面因素的影響，造成機床電氣設備不能正常工作，甚至會造成重大的事故。這就要求電氣工作者，必須掌握機床電氣控制線路中的常見故障及檢修方法，做到準確發現及時排除，以提高設備的使用壽命。

自動化機床電氣故障的常用診斷方法主要有以下幾個方面。

一、基本方法

1.直觀檢查法。這是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的檢查。（1）向故障現場人員仔細詢問故障產生的過程、故障表象及故障后果，并且在整個分析判斷過程中可能要多次詢問。（2）總體查看機床各部分工作狀態是否處于正常狀態（例如各坐標軸位置、主軸狀態、刀庫、機械手位置等），各電控裝置（如數控系統、溫控裝置、潤滑裝置等）有無報警指示，局部查看有無保險燒煅，元器件燒焦、開裂、電線電纜脫落，各操作元件位置正確與否等等。

2.信號與報警指示分析法。硬件報警指示這是指包括數控系統、伺服系統在內的各電子、電器裝置上的各種狀態和故障指示燈，結合指示燈狀態和相應的功能說明便可獲知指示內容及故障原因與排除方法。

二、測量方法

1.儀器檢查法。使用常規電工儀表，對各組交、直流電源電壓，對相關直流及脈沖信號等進行測量，從中找尋可能的故障。（1）用萬能表檢查各電源情況及對某些電路板上設置的相關信號狀態測量點的測量，用示波器觀察相關信號的幅值、相位情況，用PLC編程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。（2）軟件報警指示如系統軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設有報警顯示，依據顯示的報警號對照相應的診斷說明手冊便可獲知可能的故障原因及故障排除方法。

2.接口狀態檢查法。現代數控系統多將PLC集成于其中，而CNC與PLC之間則以一系列接口信號形式相互通信連接。有些故障是與接口信號錯誤或丟失相關的，這些接口信號有的可以在相應的接口板和輸入/輸出板上有指示燈顯示，有的可以通過簡單操作在CRT屏幕上顯示，而所有的接口信號都可以用PLC編程器調出。

3.參數調整法。數控系統、PLC及伺服驅動系統都設置許多可修改的參數以適應不同機床、不同工作狀態的要求。這些參數不僅能使各電氣系統與具體機床相匹配，而且更是使機床各項功能達到最佳化所必需的。因此，任何參數的變化（如模擬量參數）甚至丟失都是不允許的。

三、替換方法

1.備件置換法。當故障分析結果集中于某一印制電路板上時，由于電路集成度的不斷擴大而要把故障落實于其上某一區域乃至某一元件是十分困難的，為了縮短停機時間，在有相同備件的條件下可以先將備件換上，然后再去檢查修復故障板。鑒于以上條件，在拔出舊板更換新板之前一定要先仔細閱讀相關資料，弄懂要求和操作步驟之后再動手，以免造成更大的故障。

2.交叉換位法。當發現故障板或者不能確定是否故障板而又沒有備件的情況下，可以將系統中相同或相兼容的兩個板互換檢查，如兩個坐標的指令板或伺服板的交換從中判斷故障板或故障部位。這種方法應特別注意，不僅硬件接線的正確交換，還要將一系列相應的參數交換，否則不僅達不到目的，反而會產生新的故障造成思維的混亂，一定要事先考慮周全，設計好軟、硬件交換方案，準確無誤再行交換檢查。

四、特殊處理法

現今的數控系統已進入基于PLC自動化的發展階段，其中軟件越來越豐富，有系統軟件、機床制造廠軟件，還有用戶軟件，由于軟件邏輯的設計中不可避免一些問題，會使得有些故障狀態無從分析，例如死機現象。對于這種故障現象則可以采取特殊手段來處理，比如整機斷電，稍作停頓后再開機，有時則可能將故障消除。

五、實踐技術

在自動化機床的維護中，電氣損壞的頻率比較高，夏天高溫，南方多雨，空氣濕度大，使用頻率低的機床要經常通電驅赴電箱里面的潮氣。發現電氣進水的車床，千萬不能通電，以防造成更大的短路故障。應該把電箱里的水擦凈，用電吹風吹干線路板上的濕氣。交流接觸器、繼電器之類的低壓電器可以吹長一點時間。遇到印刷電路板，PLC之類的電氣，電吹風在上面停留的時間不能過長，防止人為損壞線路板。自動化機床的控制變壓器或照明變壓器燒了，一定要檢查外圍電路有沒有短路，不能一換了之。

筆者前不久去維修的數控車床就是照明變壓器燒了，原因是機床床身上的潤滑泵電機燒了，但是這個電機很小，一般電工看了還不知道是什么東西。前面有一個老電工維修過，換了變壓器，并檢查了24V照燈電路是好的：不短路，不漏電。他以為是110V控制電壓短路，故110V輸出線不敢接，只是插在端子上。筆者打開機床電箱門，還能聞到一股膠臭味。用萬用表測直流電阻，也沒有找出明顯短路的地方，只好讓操作師傅站在空氣開關邊，讓他短時間送電，一般時間是10秒鐘之內，筆者看那24V照明燈泡是一閃一閃的，嚴重短路，迅速斷電用手觸摸剛換上的變壓器線圈已經很燙，像這樣的故障不能長時間通電用萬表測量電壓的，否則新換的變壓器又要被燒掉，這個只能憑自己的經驗去找了，因這臺數控車床不是正規廠家產的，根本沒有電路圖，筆者一根一根線頭找。本機床的照明變壓器，初級是380V輸入，次級輸出是220V、110V、24V、220V。一路為床身定時潤滑泵供電，一路為數控系統開關電源供電端，由開關電源進一步處理，輸出直流+5V、+24V，供數控系統使用。另一路去機床電箱散熱風扇，110V電壓控制機床的交流接觸器線圈。筆者把機床220V熔斷器斷開，照明燈泡亮度正常，不閃了，先是短時間通電看，然后加長一點時間，三次就可以確認無短路了，于是查220V線路，系統開關電源是好的，系統通電時，液晶屏點亮，并顯示系統信息，將電箱接線槽中的線全部拉出一根一根的找，找到線號U2的紅線與另外一根紅線，與機床冷卻泵同時穿在一根軟管里，一直到床身潤滑泵。拆下潤滑套電機的接頭，重新接上220V熔斷器，通電十分鐘變壓器只有一點微溫。潤滑泵電機短路了，更換潤滑泵組件，機床恢復正常，故障查除。

對于自動化機床的電氣故障維修，隨著科技的日益更新，維修人員可以在長期實踐中摸索其規律或者其他更有效的方法。

參考文獻：

［1］李金伴.數控機床故障診斷與維修速查手冊.北京：化學工業出版社，2008（12）.

［2］孫勛群.數控機床電氣維修筆記：積累、經驗和心得.北京：機械工業出版社.

［3］中國就業培訓技術指導中心.數控車床電氣維修.北京：中國勞動社會保障部出版社.

（作者單位 浙江省衢州市技師學院）