數(shù)控機(jī)床位置檢測(cè)系統(tǒng)的維護(hù)及典型故障的分析

梁 博，劉 鵬

（商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，河南 商丘 476000）

數(shù)控機(jī)床位置檢測(cè)系統(tǒng)的維護(hù)及典型故障的分析

梁 博，劉 鵬

（商丘職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，河南 商丘 476000）

文章基于數(shù)控機(jī)床在機(jī)械加工中的廣泛應(yīng)用，介紹了位置檢測(cè)系統(tǒng)在使用中的維護(hù)和常見(jiàn)的典型故障實(shí)例，以便更好地維護(hù)位置檢測(cè)裝置，排除其在數(shù)控機(jī)床電氣線路中引起的故障。

光柵尺；編碼器；旋轉(zhuǎn)變壓器；磁柵尺故障；數(shù)控機(jī)床

在數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)中，位置檢測(cè)元件的精度是影響機(jī)床精度的主要因素之一，檢測(cè)的精度取決于檢測(cè)傳感器和測(cè)量電路。實(shí)際工作中，數(shù)控機(jī)床的位置檢測(cè)系統(tǒng)常出現(xiàn)故障，因此，分析位置檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)數(shù)控機(jī)床的維護(hù)和故障維修很有必要。

1 光柵尺的維護(hù)

對(duì)光柵尺的維護(hù)要點(diǎn)為：

（1）保持清潔。①光柵尺由于直接安裝于工作臺(tái)和機(jī)床床身上，因此，極易受到冷卻液的污染，從而造成信號(hào)丟失，影響位置控制精度。②冷卻液在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生輕微結(jié)晶，這種結(jié)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(shí)要慎重。③加工過(guò)程中，冷卻液壓力不要太大，流量不要過(guò)大，以免形成大量的水霧進(jìn)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(yùn)動(dòng)時(shí)形成的負(fù)壓把污物吸入光柵。壓縮空氣必須凈化，濾芯應(yīng)保持清潔并定期更換。光柵上的污染物可以用脫脂棉蘸無(wú)水酒精輕輕擦除。

（2）防止振動(dòng) 光柵拆裝時(shí)要用靜力，不能用硬物敲擊，以免引起光學(xué)元件的損壞。光柵尺典型故障分析：一臺(tái)采用SIEMENS3系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床經(jīng)常出現(xiàn)報(bào)警114“ControlLoop hardware”,指示Y軸伺服控制環(huán)有問(wèn)題，關(guān)機(jī)再開(kāi)，機(jī)床還可以工作。故障原因：反復(fù)觀察，發(fā)現(xiàn)每次出現(xiàn)故障報(bào)警時(shí)，Y軸都是運(yùn)動(dòng)到190mm左右。并且通過(guò)進(jìn)一步觀察，數(shù)控機(jī)床開(kāi)機(jī)后，不做軸向運(yùn)動(dòng)，在靜態(tài)時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)報(bào)警信號(hào)，因此可以懷疑此故障與機(jī)床的運(yùn)動(dòng)有關(guān)。根據(jù)機(jī)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(fù)運(yùn)動(dòng)而致使個(gè)別導(dǎo)線折斷，導(dǎo)致了接觸不良。故障處理：通過(guò)進(jìn)一步檢查，發(fā)現(xiàn)確實(shí)是光柵尺電纜的個(gè)別導(dǎo)線折斷，將折斷的導(dǎo)線焊接處理，數(shù)控機(jī)床的故障排除。

2 編碼器的維護(hù)

編碼器把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，前者稱為碼盤(pán)，后者稱為碼尺。按照工作原理編碼器可分為增量式和絕對(duì)式兩類。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信號(hào)，再把這個(gè)電信號(hào)轉(zhuǎn)變成計(jì)數(shù)脈沖，用脈沖的個(gè)數(shù)表示位移的大小。絕對(duì)式編碼器的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的數(shù)字碼，示值只與測(cè)量的起始和終止位置有關(guān)。

對(duì)編碼器的維護(hù)要點(diǎn)為：

（1）保持清潔和防止振動(dòng) 由于編碼器是精密測(cè)量元件，使用環(huán)境或拆裝時(shí)要與光柵一樣注意防污和防振問(wèn)題。污染容易造成信號(hào)丟失，振動(dòng)容易使編碼器內(nèi)的緊固件松動(dòng)脫落，造成內(nèi)部電源短路。

（2）安裝牢固 脈沖編碼器用于位置檢測(cè)時(shí)有兩種安裝方式，一種是與伺服電動(dòng)機(jī)同軸安裝，稱為內(nèi)裝式編碼器，另一種是編碼器安裝于傳動(dòng)鏈末端，稱為外裝式編碼器，如果聯(lián)接松動(dòng)，往往會(huì)影響位置控制精度。典型故障分析：一臺(tái)采用SIEMENS810D系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)報(bào)警1321”ControlLoop hardware”指示Z軸反饋回路由問(wèn)題。故障原因：數(shù)控機(jī)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(dǎo)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(fā)生。

3 旋轉(zhuǎn)變壓器的維護(hù)

對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器的維護(hù)要點(diǎn)為：

（1）接線時(shí)，定子上有相等匝數(shù)的勵(lì)磁繞組和補(bǔ)償繞組，轉(zhuǎn)子上也有相等匝數(shù)的正弦繞組和余弦繞組，但轉(zhuǎn)子和定子的繞組阻值不同，一般定子線電阻阻值稍大，有時(shí)補(bǔ)償繞組自行短接或接入一個(gè)阻抗；

（2）由于結(jié)構(gòu)上與繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)相似，因此，對(duì)于有刷旋轉(zhuǎn)變壓器，碳刷磨損到一定程度后要更換。典型故障分析：一臺(tái)日本生產(chǎn)的配置F-11ME-A4系統(tǒng)的加工中心，X軸在做正向運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生振動(dòng)。故障原因：進(jìn)給軸在運(yùn)動(dòng)中發(fā)生振動(dòng)，即有可能是數(shù)控機(jī)床機(jī)械方面的原因，也可能是電氣方面的原因，并且導(dǎo)致X軸在正向運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)生振動(dòng)的最大可能的因素在電機(jī)、位置檢測(cè)元件以及增益的調(diào)整或設(shè)定上。因此應(yīng)該著手從這些方面進(jìn)行檢查。故障處理：經(jīng)過(guò)檢查，發(fā)現(xiàn)是X軸電機(jī)上的旋轉(zhuǎn)變壓器接觸不良引起的X軸振動(dòng)。更換旋轉(zhuǎn)變壓器，故障得到排除。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)所列舉的幾種數(shù)控機(jī)床的位置檢測(cè)裝置實(shí)例可以看出，數(shù)控機(jī)床位置檢測(cè)裝置的故障種類繁多，應(yīng)該根據(jù)機(jī)床電氣線路的實(shí)際情況及時(shí)對(duì)檢測(cè)裝置進(jìn)行定期或不定期維護(hù)，以減少機(jī)床的停機(jī)時(shí)間，為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］董原.機(jī)電維修實(shí)用技術(shù)［M］.內(nèi)蒙古:內(nèi)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(yè)出版社，2009.

［3］楊波.數(shù)控機(jī)床維護(hù)維修技術(shù)［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(dòng)化。