機床電氣故障診斷及維修技術分析

麻瑞普+龐坤亮+劉竹青

摘 要：數控機床出現故障有控制系統(tǒng)、電氣、機械等多種因素，所以，維修人員應熟悉機床電氣控制原理及機械結構，在故障分析時，把各種造成故障的因素盡可能想到，逐一排除，縮小故障范圍，快速、準確地找出故障點以排除故障。

關鍵字：數控機床;電氣故障診斷;維護

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A

不同的數控系統(tǒng)之間互相具有的設計思想也是各異的，但是不管是哪一種系統(tǒng)，他們具有極其相依的原理以及構成。所以當機床有故障出現的時候，維修人員針對故障所需要展開的維修思路必須是清晰的：首先對故障現場進行調查，對于故障現象要做的及時明確、還要弄清楚故障性質，對于故障信息應該盡可能地進行掌握，在出手開始修理之前要做到深思熟慮，以免故障出現擴大。依靠已經得到的故障信息就可以初步明確故障具有的復雜程度，同時將可能出現故障的部位和可能出現故障的疑點羅列出來。將需要用到的技術資料準備好，將這樣資料作為分析故障的基礎，將可能排除故障的合理方案設計出來。

1、數控機床電氣故障分析

從所使用的元器件類型上.根據通常習慣，電氣控制系統(tǒng)故障通常分為“弱電”故障和“強電”故障兩大類，“弱電”部分是指控制系統(tǒng)中以電子元器件、集成電路為主的控制部分。數控機床的弱電部分包括CNC、PLC、MDI/C RT以及伺服驅動單元、輸為輸出單元等。“弱電”故障又有硬件故障與軟件故障之分.硬件故障是指上述各部分的集成電路芯片、分立電子元件、接插件以及外部連接組件等發(fā)生的故障。軟件故障是指在硬件正常情況下所出現的動作出鍺、數據丟失等故障，常見的有.加工程序出錯，系統(tǒng)程序和參數的改變或丟失，計算機運算出錯等。“強電”部分是指控制系統(tǒng)中的主回路或高壓、大功率回路中的繼電器、接觸器、開關、熔斷器、電源變壓器、電動機、電磁鐵、行程開關等電氣元器件及其所組成的控制電路。這部分的故障雖然維修、診斷較為方便，但由于它處于高壓、大電流工作狀態(tài)，發(fā)生故障的幾率要高于“弱電”部分.必須引起維修人員的足夠的重視。

2、數控機床電氣故障分類

2.1信號檢測故障

這類故障又可分為檢測元件自身故障和檢測元件的機械關聯故障。檢測元件一般分為：速度、位置檢測元件（用于機床位置定位及速度控制，如測速電動機、位置編碼器、旋轉編碼器、光柵尺、同步感應尺等）和順序控制檢測元件（用于檢測機械動作是否到位以及工件條件是否滿足，如接近開關、行程開關、磁感應干簧開關、壓力開關、液位開關等）。所有元件都與機械傳動和氣液回路相關聯，因此一方面要檢查檢測元件自身是否損壞，另一方面也要檢查元件及相關動作機構的安裝位置是否正確，工作條件是否正常。

2.2動作執(zhí)行故障

這類故障也可分為動作執(zhí)行元件自身故障和動作執(zhí)行元件的機械關聯故障。動作執(zhí)行元件一般分為：伺服電機（用于各驅動軸的運行及機械定位）和順序控制執(zhí)行元件（用于機械動作的控制與執(zhí)行，如電磁閥、電磁線圈、伺服閥、比例閥、電動機、油缸、汽缸等）。機床的所有功能都靠這些元件來實現。對于此類故障，我們首先應檢查動作執(zhí)行元件的動作條件是否滿足，如：該元件是否得電，電壓、電流是否正常，氣液回路是否暢通，壓力是否正常等。同時也要檢查與其相連的機械部分狀態(tài)是否正確。

2.3中間控制故障

這類故障可分為數控系統(tǒng)故障和輔助功能電器控制回路故障。數控系統(tǒng)出現故障時一般都有較明確的報警信息，而且故障信號越小，嚴重程度越高。對于這類報警要按系統(tǒng)說明書上的報警信息的詳細內容，按步驟一一檢查確認，必要時應及時與數控系統(tǒng)廠商聯系。對于輔助功能電器控制回路，一般包含弱電轉換強電控制繼電器及接觸器、完成某些保護功能（如壓力機上使用的雙手操作保護、防護門的互鎖等）的多功能繼電器等元器件及其連線。如果這些回路有故障，機床同樣不能運行。特別是進口設備的保護功能及回路更多，只要某點有保護功能故障，便會停機。

3、機床電氣故障診斷方法

3.1儀器檢查法

使用常規(guī)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。例如用萬用表檢查各電源情況，及對某些電路板上設置的相關信號狀態(tài)測量點的測量，用示波器觀察相關的脈動信號的幅值、相位甚至有無，用PLC 編程器查找PLC 程序中的故障部位及原因等。

3.2信號指示分析法

硬件報警指示：這是指包括數控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)在內的各電子、電器裝置上的各種狀態(tài)和故障指示燈，結合指示燈狀態(tài)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。軟件報警指示：如前所述的系統(tǒng)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。

3.3接口狀態(tài)檢查法

現代數控系統(tǒng)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訊聯接。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。這種檢查方法要求維修人員既要熟悉本機床的接口信號，又要熟悉PLC 編程器的應用。

3.5參數調整法

數控系統(tǒng)、PLC 及伺服驅動系統(tǒng)都設置許多可修改的參數以適應不同機床、不同工作狀態(tài)的要求。這些參數不僅能使各電氣系統(tǒng)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（尤其是模擬量參數）甚至丟失都是不允許的;而隨機床的長期運行所引起的機械或電氣性能的變化會打破最初的匹配狀態(tài)和最佳化狀態(tài)。此類故障多指故障分類一節(jié)中后一類故障，需要重新調整相關的一個或多個參數方可排除。這種方法對維修人員的要求是很高的，不僅要對具體系統(tǒng)主要參數十分了解，既知曉其地址熟悉其作用，而且要有較豐富的電氣調試經驗。

4、結束語

數控機床是高科技機電一體化產品，技術含量較高，這就對數控機床維修人員提出了更高的要求，即能準確判斷和及時排除各類故障。

參考文獻：

[1]王宏偉.數控機床常見故障診斷及維修[J].機床修理，2012

[2]唐富民.數控機床常見元件故障診斷[J].機床與液壓，2013