基于數(shù)控機床的電氣控制故障策略研究

基于數(shù)控機床的電氣控制故障策略研究

□□ 葉旭東(山西建筑職業(yè)技術(shù)學院，山西 太原030006)

摘要：目前，機械加工類企業(yè)在生產(chǎn)運營過程中已離不開數(shù)控機床，數(shù)控機床是機械加工企業(yè)的關鍵設備。而數(shù)控機床在使用中如何確保高效、穩(wěn)定地運轉(zhuǎn)，成為關系到企業(yè)效益的關鍵因素。由于數(shù)控機床在使用過程中，不可避免地會遇到液壓、機械和電氣等層面的故障，其中電氣故障是這幾種故障中的高發(fā)類型。從數(shù)控機床電氣系統(tǒng)故障排查與保修的角度，對數(shù)控機床運行與維護中的常用策略進行了分析。

關鍵詞：數(shù)控機床；電氣系統(tǒng)；故障；維修

文章編號：1009-9441(2015)02-0034-02

中圖分類號：TG 659

文獻標識碼：B

作者簡介：葉旭東(1984-)，男，浙江青田人，助教，在職碩士研究生，現(xiàn)從事教學工作。

收稿日期：2015-03-19

引言

對于數(shù)控機床，特別是一些自動化程度高的機床，其技術(shù)含量很高，因為這種機床是將各種機電儀器集合為一體的高效復雜設備。在數(shù)控機床中，不僅包含了伺服驅(qū)動、精密測量，還涉及計算機、自動化等多門學科。雖然通過自動化的數(shù)控機床，可以大幅度提高機械制造行業(yè)的生產(chǎn)水平，提高整個行業(yè)的生產(chǎn)效率，進而有效減少人力成本的投入。但是，數(shù)控機床在使用中也有其自身的缺點。例如，由于數(shù)控機床的復雜性，需要操作人員具備相當?shù)幕A知識，在使用過程中還要精心維護，謹慎操作，嚴格按照操作規(guī)程來操作運行。在數(shù)控機床的運行與維護過程中，所出現(xiàn)的故障是多方面的，不僅有液壓和機械層面的故障，更多的則是電氣層面的故障。正是由于電氣故障在所有故障中出現(xiàn)的頻率最高，所以，怎樣有效地解決數(shù)控機床電氣系統(tǒng)的故障頻發(fā)問題，就成為擺在整個機械制造行業(yè)面前的一道難題。

1常見故障

在對數(shù)控機床所出現(xiàn)的故障進行分析研究的基礎上，可以根據(jù)所采用的分類方法的不同，劃分為如下幾種故障類型：

(1)根據(jù)數(shù)控機床故障出現(xiàn)部位的不同，可以分為硬件系統(tǒng)故障和軟件系統(tǒng)故障。其中，數(shù)控機床的硬件故障主要指出現(xiàn)在各種電子元器件、限位機構(gòu)等部位的故障問題，這里的電子元器件又可以分為電子、印刷電路板、電器件等；相應地，軟件故障則主要為存在于PLC邏輯控制程序中的錯誤，例如各種參數(shù)設置不準確等，如果零件的加工程序中出現(xiàn)這些錯誤，一般是這些原因所致。

(2)根據(jù)機床在出現(xiàn)故障情況下的指示情況，可以劃分為無診斷指示故障和有診斷指示故障等。其中，有診斷指示故障是指在機床運行過程中，通過機床自身的診斷系統(tǒng)對加工過程的嚴密監(jiān)視而發(fā)現(xiàn)的某個故障問題，此時，診斷系統(tǒng)會通過文字或者聲音的形式向操作者反饋故障信息；無診斷指示故障則主要為出現(xiàn)故障時沒有相應的指示信息。出現(xiàn)無指示故障的原因有多種，但更多的是由于機械設備的長期使用，在零部件出現(xiàn)磨損的情況下，導致機床程序與機械部件匹配的誤差，從而引發(fā)故障。

(3)根據(jù)故障出現(xiàn)的必然性來進行劃分，如系統(tǒng)故障和隨機性故障。其中，系統(tǒng)故障是指在滿足特定條件下，某個故障可能會發(fā)生；相應地，隨機故障則是指在條件滿足的情況下，故障也不一定出現(xiàn)。可以發(fā)現(xiàn)，要解決機床使用中出現(xiàn)的隨機性故障，其難度要大于系統(tǒng)故障。

(4)根據(jù)故障出現(xiàn)時的破壞性大小來劃分，可以分為破壞性故障，以及無破壞性故障。

2電氣系統(tǒng)故障分析方法

2.1　直觀觀察法

直接觀察法可以理解為通過人的感官對機床故障進行檢查。在該方法中，首先是“問”，通過詢問來確定故障的發(fā)生過程、現(xiàn)象以及由于故障所導致的后果；其次是“看”，對機床各個部位進行查看，確定其狀態(tài)是否正常，各種電控裝置的報警信息是否出現(xiàn)，是否存在局部位置的電阻絲燒壞、電子元器件燒焦，或者電線電纜脫落的現(xiàn)象；再次是“摸”，在確保機床斷電的情況下，檢查各個插座是否插好，電路板有沒有裝好，以及各個部位的信號導線是否連接正常等；最后，是在機床設備通電的情況下，檢查是否存在起火、冒煙或者異常聲音、異常氣味的現(xiàn)象。

2.2　儀器檢查法

儀器檢查法就是通過采用相應的電工儀器或者儀表，對機床線路的各種電流、電壓進行檢測和檢查，從而確定可能出現(xiàn)故障的位置。

2.3　信號分析法

信號分析法的基本原理就是充分利用機床監(jiān)控系統(tǒng)上設計的各種報警警示燈和信號指示燈，實現(xiàn)對故障的排查。對于機床的硬件系統(tǒng)，可以根據(jù)各種電子元器件、電氣裝置上所設置的報警燈，來精確定位出現(xiàn)故障的位置；對于機床的軟件系統(tǒng)，由于沒有具體的報警指示，則需要根據(jù)硬件系統(tǒng)的報警信息以及信號類型，結(jié)合機床使用說明書來確定最終的故障位置。

2.4　狀態(tài)檢查法

對于目前常用的數(shù)控機床，主要采用PLC完成邏輯控制。而不同的PLC之間則主要通過接口信號完成連接。這樣，接口信號中所出現(xiàn)的錯誤，就會導致各種故障問題的出現(xiàn)。所以，要準確定位和檢查接口信號正確與否，就需要通過PLC程序來實現(xiàn)。

2.5　參數(shù)調(diào)整法

對于數(shù)控機床的各個部件，在使用過程中需要通過對多種參數(shù)的設置來實現(xiàn)機床的加工需求。不過，由于該過程需要的時間較長，這些參數(shù)很可能已經(jīng)不再滿足機床的需求，或者參數(shù)之間的匹配度降低。所以，往往只通過對參數(shù)設置的更改來實現(xiàn)機床性能的維持。

3機床電氣的維修和保養(yǎng)

由于現(xiàn)代自動化數(shù)控機床在機械加工中至關重要，且由于其結(jié)構(gòu)的復雜程度較高，所以，就需要相關設備的生產(chǎn)廠家提供機床的保養(yǎng)維護工作。

3.1　基本條件

要實現(xiàn)數(shù)控機床的電氣維護，必須具備一定的維護條件。在眾多條件中，首要的是人員，因為對數(shù)控機床進行維修的專業(yè)水平要求較高，需要具備相應素質(zhì)的人員。其次，是要具備必要的物質(zhì)條件。在物質(zhì)條件中，擁有數(shù)控機床的使用說明書是必須的，同時要有相應的維修記錄檔案等資料，以及與數(shù)控機床相關的專業(yè)技術(shù)資料。此外，還要為數(shù)控機床的維修提供必要的維修工具，在專用電腦上安裝相應的維修軟件。

在數(shù)控機床的日常使用過程中，也有很多需要注意的事項。例如，操控數(shù)控機床的環(huán)境必須干凈、整潔，要重點防范金屬粉末、粉塵等細小顆粒對機械造成傷害。在具體的操作過程中，還應該嚴格控制設備溫度，對機床相連的輸入和輸出設備進行定期檢查。

3.2　消除故障的措施

根據(jù)以上介紹和對數(shù)控機床相關故障類型的分析，以下就數(shù)控機床使用中可以采用的故障排除措施進行簡單介紹。

(1)軟件系統(tǒng)故障和硬件系統(tǒng)故障。對機床使用中遇到的硬件故障，通常采用簡單維修或者更換損壞部件的方式解決。對于軟件系統(tǒng)故障，則需要對相應的數(shù)據(jù)或者程序進行修改，甚至還需要修改部分PLC控制程序。

(2)有診斷指示和無診斷指示的故障。有指示的故障只需要根據(jù)具體的指示信號和技術(shù)說明資料就可以有效解決。對于無指示信息的故障，則需要工作人員參考故障前后的變化情況，視具體情況并根據(jù)經(jīng)驗來解決。

(3)破壞性故障和非破壞性故障。這些故障需要根據(jù)故障出現(xiàn)過程中的現(xiàn)象進行深入分析，確定故障的具體位置，然后再進行排除。排除此類故障的風險較大。

(4)系統(tǒng)性故障與隨機性故障。特別是隨機性故障難以有效消除，需要經(jīng)過反復試驗，才能確定故障的準確位置。

(5)機床在使用期間會造成器件的性能下降，主要通過更改相應的數(shù)據(jù)和程序來實現(xiàn)定位和消除。

4結(jié)語

現(xiàn)代化機械加工離不開自動化的數(shù)控機床，所以，對數(shù)控機床的使用和維護就成為影響機械加工行業(yè)的關鍵因素。而如何確保數(shù)控機床在使用中高效、穩(wěn)定地運轉(zhuǎn)，也就成為關系到企業(yè)效益的重點。在數(shù)控機床的維護與保養(yǎng)中，不僅要求工作人員具備良好的職業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)知識，還要為數(shù)控機床的維護提供必要的保障條件。除此之外，還要保證機床工作環(huán)境的清潔，而在機床運轉(zhuǎn)過程中應該謹慎操作。

參考文獻：

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(編輯段宏偉)