自動化數(shù)控機(jī)床常見系統(tǒng)故障分析

李成森 王玉

摘 要：數(shù)控機(jī)床是一種高效的自動化機(jī)床，他綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動化技術(shù)，伺服驅(qū)動，精密測量和精密機(jī)械等各個領(lǐng)域的新的技術(shù)成果，是一門新興的工業(yè)控制技術(shù)。數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障的調(diào)查、分析與診斷的過程也就是故障的排除過程，一旦查明了原因，故障也就幾乎等于排除了，因此故障分析診斷的方法十分重要。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;故障排除;分析

1 機(jī)床系統(tǒng)電氣故障的常用診斷方法

1.1 直觀檢查法：這是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的檢查。

1）詢問：向故障現(xiàn)場人員仔細(xì)詢問故障產(chǎn)生過程、故障表象及故障后果，并且在整個分析判斷過程中可能要多次詢問。

2）目視總體查看機(jī)床各部分工作狀態(tài)（例如各坐標(biāo)位置、主軸狀態(tài)、刀庫、機(jī)械手位置等），各電控裝置（如數(shù)控系統(tǒng)、溫控裝置、潤滑裝置等）有無報警指示，局部查看有無保險燒壞，元器件燒焦、開裂、電線電纜脫落，各操作元件位置正確與否等等。

1.2 儀器檢查法：

使用常規(guī)電工儀表，對各組交、直流電源電壓，對相關(guān)直流及脈沖信號等進(jìn)行測量，從中找出可能的故障。例如用萬用表檢查各電源情況，及對某些電路板上設(shè)置的相關(guān)信號狀態(tài)測量點(diǎn)的測量，用示波器觀察相關(guān)的脈動信號的幅值、相位甚至有無，用PLC編程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。

1.3 信號與報警指示分析法

1）硬件報警指示這是指包括數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)在內(nèi)的各電子、電器裝置上的各種狀態(tài)和故障指示燈，結(jié)合指示燈狀態(tài)和相應(yīng)的功能說明便可獲知指示內(nèi)容及故障原因與排除方法。

2）軟件報警指示如前所述的系統(tǒng)軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設(shè)有報警顯示，依據(jù)顯示的報警號對照相應(yīng)的診斷說明手冊便可獲知可能的故障原因及故障排除方法。

1.4 接口狀態(tài)檢查法

現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)多將PLC集成于其中，而CNC與PLC之間則以一系列接口信號形式相互通訊聯(lián)接。有些故障是與接口信號錯誤或丟失相關(guān)的，這些接口信號有的可以在相應(yīng)的接口板和輸入/輸出板上有指示燈顯示，有的可以通過簡單操作在CRT屏幕上顯示，而所有接口信號都可以用PLC編程器調(diào)出。

1.5 參數(shù)調(diào)整法

數(shù)控系統(tǒng)、PLC及伺服驅(qū)動系統(tǒng)都設(shè)置許多可修改的參數(shù)以適應(yīng)不同機(jī)床、不同工作狀態(tài)的要求。這些參數(shù)不僅能使各電氣系統(tǒng)與具體機(jī)床相匹配，而且更是使機(jī)床各項(xiàng)功能達(dá)到最佳化所必需的。因此，任何參數(shù)的變化（尤其是模擬量參數(shù)）甚至丟失都是不允許的;而隨機(jī)床長期運(yùn)行所引起的機(jī)械或電氣性能的變化會打破最初的匹配狀態(tài)和最佳化狀態(tài)。此類故障多指故障分類一節(jié)中一類故障，需要重新調(diào)整相關(guān)的一個或多個參數(shù)方可排除。

1.6 備件置換法

當(dāng)故障分析結(jié)果集中于某一印刷電路板上時，有于電路集成度的不斷擴(kuò)大而要把故障落實(shí)于其上某一區(qū)域乃至某一元件是十分困難的，為了縮短停機(jī)時間，在有相同備件的條件下可以先將備件換上，然后再去檢查修復(fù)故障板。鑒于以上條件，在拔出舊板更換新板之前一定要先仔細(xì)閱讀相關(guān)資料，弄懂要求和操作步驟之后再動手，以免造成更大的故障。

1.7 交叉換位法

當(dāng)發(fā)現(xiàn)故障板或者不能確定是否故障板而又沒有備件的情況下，可以將系統(tǒng)中相同或相兼容的兩塊電路板互換檢查，例如兩個坐標(biāo)的指令板或伺服板的交換從中判斷故障板或故障部位。這種交叉換位法應(yīng)特別注意，不僅硬件接線的正確交換，還要將一系列相應(yīng)的參數(shù)交換，否則不僅達(dá)不到目的，反而會產(chǎn)生新的故障造成思維的混亂，一定要事先考慮周全，設(shè)計(jì)好軟、硬件交換方案，準(zhǔn)確無誤再行交換檢查。

2 電氣維修與故障的排除

電氣故障的分析過程也就是故障的排除過程，因此電氣故障的一些常用排除方法在上一節(jié)的分析方法中以綜合介紹過了，本節(jié)則列舉幾個常見電氣故障做一些簡要介紹，供維修者參考。

2.1 電源是維修系統(tǒng)乃至整個機(jī)床正常工作的能量來源，它的失效或者故障輕者會丟失數(shù)據(jù)、造成停機(jī)。重者會毀壞系統(tǒng)局部甚至全部。西方國家由于電力充足，電網(wǎng)質(zhì)量高，因此其電氣系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)考慮較少，這對于我國有較大波動和高次諧波的電力供電網(wǎng)來說就略顯不足，再加上某些人為的因素，難免出現(xiàn)有電源而引起的故障。

2.2 數(shù)控系統(tǒng)位置換故障

1）位置環(huán)報警?？赡苁俏恢脺y量回路開路;測量元件損壞;位置控制建立的接口信號不存在等。

2）坐標(biāo)軸在沒有指令的情況下產(chǎn)生運(yùn)動?？赡苁瞧七^大;位置環(huán)或速度環(huán)接成正反饋;反饋接線開路;測量元件損壞。

2.3 機(jī)床坐標(biāo)找不到零點(diǎn)?？赡苁橇惴较蛟谶h(yuǎn)離零點(diǎn);編碼器損壞或接線開路;光柵零點(diǎn)標(biāo)記移位;回零減速開關(guān)失靈。

2.4 機(jī)床動態(tài)特性變差，工件加工質(zhì)量下降，甚至在一定速度下機(jī)床發(fā)生振動。這其中有很大一種可能是機(jī)械傳動系統(tǒng)間隙過大甚至磨損嚴(yán)重或者導(dǎo)軌潤滑不充分甚至磨損造成的;對于電氣控制系統(tǒng)來說則可能是速度環(huán)、位置換和相關(guān)參數(shù)已不在最佳匹配狀態(tài)，應(yīng)在機(jī)械故障基本排除后重新進(jìn)行最佳化調(diào)整。

2.5 偶發(fā)性停機(jī)故障。

這里有兩種可能的情況：一種情況是如前說述的相關(guān)軟件設(shè)計(jì)中的問題造成在某些特定的操作與功能運(yùn)行組合下的停機(jī)故障，一般情況下機(jī)床斷電后重新通電便會消失;另一種情況是由環(huán)境條件引起的，如強(qiáng)力干擾（電網(wǎng)或周邊設(shè)備）、溫度過高、濕度過大等。這種環(huán)境因素往往被人們所忽視，例如南方地區(qū)將機(jī)床置于普通廠房甚至靠近敞開的大門附近，電柜長時間開門運(yùn)行，附近有大量產(chǎn)生粉塵、金屬屑或者水霧的設(shè)備等等。這些因素不僅會造成故障，嚴(yán)重的還會損壞系統(tǒng)與機(jī)床，務(wù)必注意改善。

結(jié)束語：

數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障直接影響整個電氣系統(tǒng)正常運(yùn)行，故障分析、診斷和排除過程十分關(guān)鍵。只要查明了故障原因，就可以制定解決方案，因此故障診斷和檢測方法是保證自動化機(jī)床正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提條件

參考文獻(xiàn)：

[1]自動化機(jī)床的故障排除技術(shù)探究[J].王秀云，李杰.黑龍江科技信息. 2012（19）

[2]淺談自動化機(jī)床的故障排除技術(shù)[J].郝春生.黑龍江科技信息. 2011（30）

[3]自動化機(jī)床的故障排除技術(shù)淺析[J].崔影明.黑龍江科技信息. 2010（15）

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