數(shù)控機(jī)床電氣故障診斷分析

王卉軍

(武昌工學(xué)院，湖北 武漢 430065)

1 數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的概述

1.1 特點

電氣系統(tǒng)具備較好的穩(wěn)定性，控制性能較佳，能在較長的時間內(nèi)保持平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，再加上一定的先進(jìn)性，可以切實保障元件的應(yīng)用效果。

1.2 優(yōu)勢

數(shù)控機(jī)床的電氣系統(tǒng)有較高的可靠性，其中此類高端的系統(tǒng)在可操性、兼容性等方面均優(yōu)于中低端的系統(tǒng)。直至今年，我國生產(chǎn)的高端數(shù)控系統(tǒng)占據(jù)所處市場六成以上的份額。因此，數(shù)控系統(tǒng)仍具備較為優(yōu)異的發(fā)展前景。此類電氣系統(tǒng)的功能設(shè)計更具多元化，且運作效率、精確度等多項因素均呈現(xiàn)較好的應(yīng)用優(yōu)勢。在系統(tǒng)工作期間，一般會保持相對穩(wěn)定的生產(chǎn)狀態(tài)，即使面對電氣故障，也可通過有效預(yù)防與應(yīng)急行為，使數(shù)控系統(tǒng)在短時間內(nèi)恢復(fù)至原本的工作狀態(tài)。

2 數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)電氣故障的原因

2.1 電源

電源對于系統(tǒng)保持穩(wěn)定工作狀態(tài)具有實際作用，而此類故障會造成系統(tǒng)的受損及停機(jī)。部分企業(yè)在生產(chǎn)設(shè)計中未能全面考量，再加上電網(wǎng)的波動頻繁，受到外界干擾便易發(fā)生電源故障。

2.2 環(huán)境

數(shù)控機(jī)床受到所處環(huán)境及構(gòu)件本身的影響，缺少潤滑劑，可能會出現(xiàn)磨損，使得系統(tǒng)無法正常運轉(zhuǎn)。

2.3 人員

大部分的工作者會結(jié)合自身實踐經(jīng)驗，對系統(tǒng)當(dāng)前運轉(zhuǎn)狀態(tài)加以判斷，得出故障與形成原因。但此種診斷方式主觀色彩濃厚，可能會出現(xiàn)紕漏。事實上，技術(shù)人員也可基于工作技巧，結(jié)合有關(guān)控制展開全面分析，診斷故障類型，根據(jù)系統(tǒng)具體展現(xiàn)的狀態(tài)及檢修原則，找出故障路線，為后續(xù)的故障排查工作奠定基礎(chǔ)。此外，還可借助診斷功能，基于各類系統(tǒng)數(shù)據(jù)及故障發(fā)生率，診斷出相對復(fù)雜的故障問題。

3 數(shù)控機(jī)床常見的電氣故障診斷方式

3.1 電源診斷

近年來，國內(nèi)數(shù)控機(jī)床的加工工藝有所提升，但為保證系統(tǒng)整體加工質(zhì)量達(dá)到實際應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，依舊需要安設(shè)其它國家相對完善的電子系統(tǒng)。外部引進(jìn)的電子系統(tǒng)在電壓電流方面的設(shè)置可能與國內(nèi)情況不符，由此生產(chǎn)而來的數(shù)控機(jī)床便易發(fā)生電力供電方面的問題。同時，加工期間還可能出現(xiàn)突發(fā)情況，造成電源發(fā)生異常，電氣系統(tǒng)停機(jī)，診治信息庫內(nèi)的數(shù)據(jù)不全，嚴(yán)重情況下會引發(fā)系統(tǒng)整體癱瘓。針對此類故障，需調(diào)整供電來源，必要時設(shè)立專門的配電箱，以分隔開與其它的電氣設(shè)備用電來源[1]。若生產(chǎn)廠房當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)供電無法滿足實際需要，便可加設(shè)穩(wěn)壓裝置。此外，為避免發(fā)生安全事故，需對連接電源進(jìn)行接地處理，避免漏電或串電，不僅會給技術(shù)人員構(gòu)建不穩(wěn)定的工作環(huán)境，還易增加經(jīng)濟(jì)損失。

3.2 直觀診斷

電氣系統(tǒng)的故障診斷方式較多，而該種診斷措施屬于較為基礎(chǔ)的一項。技術(shù)人員直接借助觀察觸摸等方式，再加上個人的實踐經(jīng)驗判斷設(shè)備系統(tǒng)當(dāng)前的工作狀態(tài)。電氣系統(tǒng)逐漸復(fù)雜化，技術(shù)人員無法直接診斷出系統(tǒng)的故障類型，僅能得出存在異常情況的大概區(qū)域和故障大致的嚴(yán)重程度。因而，運用直接診斷方式，基本可以對電氣系統(tǒng)采取有效的解決措施，但依舊有部分無法借助直觀診斷準(zhǔn)確判斷的故障。在此種情況下，技術(shù)人員便需采取其它方式作進(jìn)一步判斷。

3.3 參數(shù)診斷

數(shù)控機(jī)床工作期間，各項參數(shù)會出現(xiàn)波動，由此引發(fā)電氣故障。在利用參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)診斷過程中，技術(shù)人員需基于實際參數(shù)，細(xì)致分析其中存在異常波動的數(shù)據(jù)，針對異常數(shù)據(jù)展開合理化探究后，便可得出設(shè)備系統(tǒng)發(fā)生的故障。之后可通過調(diào)整問題參數(shù)的方式，讓電氣系統(tǒng)恢復(fù)到原本的運轉(zhuǎn)狀態(tài)中。簡單而言，技術(shù)人員借助參數(shù)進(jìn)行故障診斷期間，若機(jī)械手的換刀速度參數(shù)波動過大，經(jīng)過進(jìn)一步分析后，換刀汽缸內(nèi)部壓力值失常，其中的截留閥門，開口位置也發(fā)生異常的參數(shù)波動。對此，技術(shù)人員可直接通過重新設(shè)置該構(gòu)件的壓力值和對應(yīng)參數(shù)值，故障問題便會消失。

3.4 短路診斷

正常電路內(nèi)部出現(xiàn)錯誤連接及接入電阻值偏小的導(dǎo)體，便會導(dǎo)致電路中整體的電阻值下降，引發(fā)短路問題。一旦出現(xiàn)此類故障，會造成機(jī)床控制系統(tǒng)出現(xiàn)混亂，嚴(yán)重情況下，無法完整正常的作業(yè)指令，對設(shè)備生產(chǎn)造成負(fù)面影響。而引發(fā)此類故障的因素包括絕緣外皮使用性能下降，引起受潮；與外部具有導(dǎo)電能力物體接觸；繼電裝置及接觸裝置之間的連鎖效果降低，形成較強(qiáng)的電弧，造成電路負(fù)荷過大。出現(xiàn)短路問題后，電流不會正常經(jīng)過設(shè)備構(gòu)件，會直接經(jīng)過導(dǎo)向，從正極“走向”負(fù)極，此時更易引起電源故障。若想準(zhǔn)確診斷出故障發(fā)生位置，應(yīng)當(dāng)采用分段檢測法，不斷排出正常線路段。與短路相似的故障有斷路，診斷及檢測方式有異曲同工之妙[2]。斷路是出現(xiàn)機(jī)率較高的故障之一，造成此類故障的出現(xiàn)可能是導(dǎo)線連接位置或設(shè)備元件被燒壞等問題。技術(shù)人員可結(jié)合裝置表面狀態(tài)大致判斷出是斷路問題，之后可通過萬用表、電阻裝置與電壓裝置實施更細(xì)致的檢查。電阻裝置可測出電氣系統(tǒng)內(nèi)電路的工作狀態(tài)，根據(jù)系統(tǒng)既定的電路圖進(jìn)行分段測量，基于各段顯示的電阻值找出斷路區(qū)域。電壓裝置應(yīng)用期間，需連接電源，同樣根據(jù)電路圖展開分段測量，結(jié)合具體數(shù)值進(jìn)行故障確定。技術(shù)人員也能借助短接的方式加以診斷，具體操作是對可能有故障問題的電路實施短接，此時測量該段電路的電阻值，進(jìn)而確定該處是否是故障點，直至找出問題部位。

3.5 置換及轉(zhuǎn)移

電氣系統(tǒng)發(fā)生故障時，置換及轉(zhuǎn)移的診斷方式屬于一種較為高效的舉措，可以應(yīng)用在不確定是否存在故障的情境下，最終也能呈現(xiàn)較為準(zhǔn)確的診斷結(jié)果。一方面，轉(zhuǎn)移診斷。此類舉措在電氣故障不確定或無置換構(gòu)件時，可發(fā)揮較好的作用。如若電氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障，技術(shù)人員可通過更換同類功能元件的方式處理，但若在設(shè)備后續(xù)工作期間，故障發(fā)生轉(zhuǎn)移，可以在短時間內(nèi)診斷出故障發(fā)生的位置。另一方面，置換診斷。該項診斷方式是基于技術(shù)人員已然確定當(dāng)前故障原因的情況下，若想提高診斷維修效率，便可采取此種診斷方式。

3.6 計算機(jī)診斷

此項故障發(fā)生后，無法有效控制整個設(shè)備系統(tǒng)，實施常規(guī)的生產(chǎn)活動。通常體現(xiàn)在計算機(jī)連接的操作鍵盤及報警系統(tǒng)方面。若計算機(jī)連接電源突然停電，可能引發(fā)生產(chǎn)程序紊亂，部分甚至全部信息丟失。為避免此種情況，應(yīng)當(dāng)時刻備好同類型的電池，定期整理有關(guān)的生產(chǎn)工作數(shù)據(jù)，一旦出現(xiàn)電量偏低的情況下，相連的報警器便會發(fā)出警報，提醒工作人員更換電池。在完成診斷后，需立即更換備用電池，查看各類數(shù)據(jù)是否完整，由此保證設(shè)備系統(tǒng)的連續(xù)性。但若在實際控制中出現(xiàn)鍵盤操作卡頓等不正常的情況，便能初步診斷鍵盤按鍵接觸不良，及時維修或置換。若經(jīng)過處理后未能恢復(fù)到原本的狀態(tài)，便需針對電路程序和電纜情況深入檢查，判斷連接情況[3]。

4 提高數(shù)控機(jī)床電氣故障診斷能力的方法

4.1 多思考、多觀察

提高對數(shù)控機(jī)床的故障診斷能力，需從技術(shù)人員入手，強(qiáng)化其故障診斷能力的同時，應(yīng)當(dāng)注重思想方面的培養(yǎng)。在日常培訓(xùn)過程中，應(yīng)當(dāng)積極引導(dǎo)技術(shù)人員多思考、多觀察，匯總工作中遇到的問題，以豐富自身的實踐儲備量。工作期間，技術(shù)人員可觀察處于運轉(zhuǎn)中的設(shè)備，逐漸積累經(jīng)驗。

4.2 多實踐

實踐是保證技術(shù)人員實操能力的主要途徑。具體而言，除工作人員在常規(guī)工作中的實踐操作外，還可在專業(yè)培訓(xùn)中加入實踐操作的內(nèi)容。為接受培訓(xùn)的人員提供可能存在各類故障或無故障的設(shè)備，讓其進(jìn)行判斷并維修。

4.3 多討論、多交流

固步自封極易造成停滯不前，相關(guān)管理者需引導(dǎo)技術(shù)人員之間進(jìn)行交流討論，實現(xiàn)經(jīng)驗匯總。此外，還可為表現(xiàn)優(yōu)異的工作者給予外出交流進(jìn)修的機(jī)會，將更完善的技術(shù)及理念帶回，提高整體的故障診斷能力。

5 結(jié)語

數(shù)控機(jī)床在零件生產(chǎn)及開發(fā)項目中呈現(xiàn)良好的應(yīng)用效果，切實提高加工效率與質(zhì)量，但實際運轉(zhuǎn)工作期間會發(fā)生多種故障問題，造成設(shè)備系統(tǒng)無法正常運轉(zhuǎn)。要求技術(shù)人員可以根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)，配以定期檢測，實時掌握各構(gòu)件的損耗情況，提高診斷能力，以及時做出正確的維修操作。