淺談數控機床電氣故障診斷及維修

張軍

（中國航發西安航空動力控制科技有限公司，陜西 西安 710077）

相較于傳統機床，數控機床不需要按照工藝要求，經常更換配件，調整機床，而且生產過程簡單安全，縮短了生產周期，提高了生產質量。其具有功能復合度強、加工精度高、生產智能化的優勢，因此，適用于批量生產或是新產品開發。

1 數控機床概述

數控機床的工作原理就是按照生產標準，將原本生產所需要的各項工藝流程、工件尺寸等用代碼進行設置，通過控制編程，將代碼信息傳送到數控系統，系統再對信息進行處理，從而向各執行元件輸送操作指令，控制其按照設置生產相應工件。

利用數控機床進行加工有以下三方面優勢。第一，加工質量穩定可靠。因為數控機床在生產加工前，會先進行工藝分析，確定零件數控加工部分，并且進行軌跡仿真，因此保證了同批零件的生產質量。第二，加工精度較高。數控機床會通過數字信號對機床運動軌跡等進行規范化調整，其精度等級較高，而且會通過計算來消除一些設備誤差，從而保障加工精度。第三，簡化工作流程。利用數控機床進行生產，工人只需要做好前期參數設置、編程工作，機器就會自動進行批量生產。在生產過程中，工人僅需要刀具準備、觀測加工狀態、及時裝卸零件就可以了，大大降低了工作量，并且提高了操作安全系數與生產效率。

2 數控機床的電氣故障診斷及分析

（1）數控系統的診斷方法。數控系統在診斷時主要通過四種方法：第一，直觀法，在利用直觀法時，需要技術人員先進行咨詢工作，大致了解故障發生經過，及產生后果并推測原因。接下來由外向內認真將進行機床檢查，查看數控系統有無報警指示，設備各部位是否回歸置正常位置，如坐標軸位置、機械手狀態，然后查看電器元件，檢查是否存在線路磨損，或是接觸不良等問題，更換老舊線路，對更換過的電器元件進行重點檢查。最后，是在斷電情況下，通過觸摸檢查各端子及線路接線處的連接狀況，各元件安裝狀況，來確定故障原因。第二是功能程序測試法，對于一些難以確定故障部位的情況，常通過測試法進行診斷，對數控機床的各功能分別控制，然后試運行，確定故障范圍。第三是交換法，通過交換同類模塊與單元，檢查故障遷移情況，從而快速確定故障部位，進行檢查。

（2）故障診斷原則。第一，要先檢查外部在檢查內部，因為現代數控機床生產質量越來越高，因此在出現故障時多為外部原因，而非內部系統產生故障，所以檢修人員應從外向內進行檢查，避免大規模拆卸設備，降低設備內部密封性，影響設備后期工作精度與性能。第二，為先主機后電氣，由于數控機床涉及工藝流程較多，因此內部設計復雜不易檢查，而主機部分的機械系統磨損度高，很多故障原因都與機械設備失靈相關，因此，在故障檢查時可以先檢查機械部分，再檢查電氣部分。第三，為先靜態后動態，在檢查設備前要先進行斷電處理，通過直觀法，觸摸敲擊判斷故障位置及原因，并在檢修后再次進行全面檢查與測試，確定沒有影響嚴重的惡性故障后再接通電源。另外，在設備重啟后，還是需要進行檢查、測試進一步提高檢修質量。第四，為先簡單后復雜，當機床出現較大問題時，其故障也較為復雜，既有機械部分也有系統部分，因此，檢修人員應先確定維修順序，從最簡單的故障開始排除維修，避免因為維修而進一步擴大故障影響。另外檢修人員除了要及時更新學習機床工作原理外，還應做好故障記錄工作，在每次維修后都記錄清楚故障時間、診斷方案、故障原因、維修情況、排除方法積累工作經驗，為以后設備檢查打下扎實基礎。

3 數控機床的電氣故障分析及維修措施

（1）數控機床電氣故障分析。第一，電源故障。因為數控機床必須要通電才能進行工作，因此一旦電源出現問題，就會對機床數控系統造成直接影響，輕者只是加大設備損耗率，影響部分線路連接；重者可能會造成元器件損壞，丟失數據，影響機器正常生產。所以在診斷設備故障時，電源檢測是重中之重，而且在檢查時還要注意不要出現漏電現象。第二，短路故障。因為數控機床對于電能依賴較強，所以電路不穩所帶來的短路問題，也會對其產生影響。造成短路故障的主要原因為某些電路中阻值、絕緣異常，或是電勢兩點間的不正常碰觸。當數控機床出現短路故障后，會依照短路部位對機床系統造成影響，并且在生產過程中增加不必要的資源浪費，當故障影響較輕時，檢修人員只需要重新連接電路就能排除故障，當影響較重時，必須更換受損元件，完全解除故障，提高維修質量。第三，控制元件故障。除上述外控制元件故障也是數控機床的常見故障之一。因為數控機床具有智能化、自動化特性，因此為了提高設備自我保護功能，會在設備中安裝過多的控制元件，如繼電器等，這樣做雖然加強了對于線路、控制系統的保護，但也因為控制元件本身原因或控制線路異常，從而引起控制元件控制故障，造成設備運行不靈等情況。

（2）數控機床電氣故障維修措施。第一，要制定相應的維修制度，保證維修質量。在數控機床發生故障后，工作人員應及時聯系維修人員，并向其詳細描述故障情況及造成的結果；維修人員可以依照描述先檢查設備狀態，排除重復故障的可能性，接下來將多種診斷方法相配合，盡快確定故障范圍，進行維修。維修人員在診斷時要嚴格遵循診斷原則，在盡量避免造成設備功能、精度損失的情況下開展維修工作，并且照顧到數控機床的智能化特性，在診斷時，要保護好數控系統數據信息，確定數據設置正常再繼續維修工作。第二，針對系統報警故障解決?，F在數控系統功能強大，都會帶有相應的自診功能，會時時監控設備軟硬件運行程序，當出現輕微故障時，系統會通過自我調節，改變脈沖信號排除故障，當出現嚴重故障時，則會暫停運行在屏幕上出現報警提示及文字描述，維修人員可參照設備維修手冊找到相應部位進行檢查維修。另外，還可以通過檢測信號復位的方式進行一些偶然故障的排除，但如果故障無法排除，則說明故障程度超過了系統自我修復范圍，此時則需要維修人員在此進行全面檢查，診斷故障。第三，是針對數控系統參數匹配錯誤故障進行排除。由于數控機床由電氣控制系統及機械執行系統兩部分構成，隨著使用時間的增長，各類機械傳動部分都會產生相應磨損，因此，會造成系統參數匹配不準的情況，影響加工精度，而且此類問題的嚴重程度與使用時間成正相關，因此要避免這種問題，就需要工作人員定期進行測試，來判斷校對各類參數的準確度。另外，如果更改了參數設置，在重啟后也要先讓設備空運轉，通過程序分段檢查設備運行是否正常，再進行進一步的測試工作。

（3）數控機床的日常維護。第一，應避免機床電氣柜被打開的次數，因為在工件加工生產過程中，會產生大量的金屬粉塵及油霧。這些成分飄入機床內部，會影響許多電氣元件的工作，從而導致電壓不穩等電路故障。尤其是在夏天，一些工作人員會打開柜門幫助機器散熱，這樣反而會降低設備使用壽命。因此應加強制度約束力，除非檢修或一些特殊情況，否則，不允許打開柜門，影響正常生產。第二，要定期清潔散熱系統。有時機器在正常工作情況下，機溫過高可能是因為散熱系統出現問題，因此，操作人員在每日點檢都應檢查制冷系統工作狀態、冷卻風扇是否運轉正常，并定期清潔風道過濾器、散熱器，提高設備運行效率。第三，定期更換電池。一般情況下，即使電池內仍有殘存電量，也應每年進行更換確保系統的穩定運行，并在系統供電狀態下進行電池更換操作。另外，如果長時間不用機床設備，也要定期對其進行通電運行。讓設備空運轉產生熱量去除內部潮氣，保證設備各部位的可靠性。

4 結語

數控機床適用于零件加工、產品開發，提高了現代化生產效率。但在使用過程中也存在很多常見故障，因此，需要維修人員依照實際情況，做好故障記錄，總結出相適宜的保養、檢修計劃，定期檢查機床各部件損耗情況；系統軟件、參數運行情況，以延長設備使用年限，提高工作效率，并且做好定期維護工作，避免一些故障的發生。