數控機床位置檢測系統的維護及典型故障的分析

梁 博，劉 鵬

（商丘職業技術學院 機電工程系，河南 商丘 476000）

數控機床位置檢測系統的維護及典型故障的分析

梁 博，劉 鵬

（商丘職業技術學院 機電工程系，河南 商丘 476000）

文章基于數控機床在機械加工中的廣泛應用，介紹了位置檢測系統在使用中的維護和常見的典型故障實例，以便更好地維護位置檢測裝置，排除其在數控機床電氣線路中引起的故障。

光柵尺；編碼器；旋轉變壓器；磁柵尺故障；數控機床

在數控機床的伺服系統中，位置檢測元件的精度是影響機床精度的主要因素之一，檢測的精度取決于檢測傳感器和測量電路。實際工作中，數控機床的位置檢測系統常出現故障，因此，分析位置檢測系統對數控機床的維護和故障維修很有必要。

1 光柵尺的維護

對光柵尺的維護要點為：

（1）保持清潔。①光柵尺由于直接安裝于工作臺和機床床身上，因此，極易受到冷卻液的污染，從而造成信號丟失，影響位置控制精度。②冷卻液在使用過程中會產生輕微結晶，這種結晶在掃描頭上形成一層薄膜且透光性差，不易清除，故在選用冷卻液時要慎重。③加工過程中，冷卻液壓力不要太大，流量不要過大，以免形成大量的水霧進入光柵。④光柵最好通入低壓壓縮空氣（105Pa左右），以免掃描頭運動時形成的負壓把污物吸入光柵。壓縮空氣必須凈化，濾芯應保持清潔并定期更換。光柵上的污染物可以用脫脂棉蘸無水酒精輕輕擦除。

（2）防止振動 光柵拆裝時要用靜力，不能用硬物敲擊，以免引起光學元件的損壞。光柵尺典型故障分析：一臺采用SIEMENS3系統的數控機床經常出現報警114“ControlLoop hardware”,指示Y軸伺服控制環有問題，關機再開，機床還可以工作。故障原因：反復觀察，發現每次出現故障報警時，Y軸都是運動到190mm左右。并且通過進一步觀察，數控機床開機后，不做軸向運動，在靜態時也不會出現報警信號，因此可以懷疑此故障與機床的運動有關。根據機床的工作原理，懷疑光柵尺的連接電纜可能由于不斷地往復運動而致使個別導線折斷，導致了接觸不良。故障處理：通過進一步檢查，發現確實是光柵尺電纜的個別導線折斷，將折斷的導線焊接處理，數控機床的故障排除。

2 編碼器的維護

編碼器把角位移或直線位移轉換成電信號，前者稱為碼盤，后者稱為碼尺。按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對式兩類。增量式編碼器是將位移轉換成周期性的電信號，再把這個電信號轉變成計數脈沖，用脈沖的個數表示位移的大小。絕對式編碼器的每一個位置對應一個確定的數字碼，示值只與測量的起始和終止位置有關。

對編碼器的維護要點為：

（1）保持清潔和防止振動 由于編碼器是精密測量元件，使用環境或拆裝時要與光柵一樣注意防污和防振問題。污染容易造成信號丟失，振動容易使編碼器內的緊固件松動脫落，造成內部電源短路。

（2）安裝牢固 脈沖編碼器用于位置檢測時有兩種安裝方式，一種是與伺服電動機同軸安裝，稱為內裝式編碼器，另一種是編碼器安裝于傳動鏈末端，稱為外裝式編碼器，如果聯接松動，往往會影響位置控制精度。典型故障分析：一臺采用SIEMENS810D系統的數控機床出現報警1321”ControlLoop hardware”指示Z軸反饋回路由問題。故障原因：數控機床的切削液排出不暢，編碼器以及電纜頭浸泡在切削液中，導致了編碼器損壞。故障處理：更換編碼器，并在編碼器附近加裝排水裝置和溢流裝置，使編碼器不再浸泡在切削液中，防止事故再次發生。

3 旋轉變壓器的維護

對旋轉變壓器的維護要點為：

（1）接線時，定子上有相等匝數的勵磁繞組和補償繞組，轉子上也有相等匝數的正弦繞組和余弦繞組，但轉子和定子的繞組阻值不同，一般定子線電阻阻值稍大，有時補償繞組自行短接或接入一個阻抗；

（2）由于結構上與繞線轉子異步電動機相似，因此，對于有刷旋轉變壓器，碳刷磨損到一定程度后要更換。典型故障分析：一臺日本生產的配置F-11ME-A4系統的加工中心，X軸在做正向運動時發生振動。故障原因：進給軸在運動中發生振動，即有可能是數控機床機械方面的原因，也可能是電氣方面的原因，并且導致X軸在正向運動時發生振動的最大可能的因素在電機、位置檢測元件以及增益的調整或設定上。因此應該著手從這些方面進行檢查。故障處理：經過檢查，發現是X軸電機上的旋轉變壓器接觸不良引起的X軸振動。更換旋轉變壓器，故障得到排除。

4 結語

通過所列舉的幾種數控機床的位置檢測裝置實例可以看出，數控機床位置檢測裝置的故障種類繁多，應該根據機床電氣線路的實際情況及時對檢測裝置進行定期或不定期維護，以減少機床的停機時間，為企業創造更大的經濟效益。

［1］董原.機電維修實用技術［M］.內蒙古:內蒙古人民出版社，2008.

［2］楊清德.胡大華.電工檢修 208 例［M］.北京:電子工業出版社，2009.

［3］楊波.數控機床維護維修技術［M］.北京:海洋出版社，2007.

梁博（1981），男，河南商丘人，碩士，助教，主要研究方向：電氣自動化。