數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的故障診斷與維護(hù)

鄧桂彪

摘 要：隨著計算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)及控制技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，其擺脫了傳統(tǒng)加工方式的局限性，有著生產(chǎn)效率高、自動化程度高的優(yōu)勢。但在應(yīng)用數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的過程中，由于操作或維護(hù)不當(dāng)?shù)雀鞣矫嬉蛩兀苋菀滓鹣到y(tǒng)故障，影響系統(tǒng)正常運行。基于此，本文從電氣控制系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床概述入手，明確了數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)常見故障及原因，之后針對性的探討了其故障診斷、排除方法與預(yù)防性維護(hù)措施，旨在為相關(guān)研究與實踐提供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；控制系統(tǒng)；故障診斷；維護(hù)

中圖分類號：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

數(shù)控機(jī)床是集電、機(jī)、氣與一體的機(jī)電設(shè)備，其電氣控制系統(tǒng)是保證其可靠運行的核心，一旦電氣控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則會導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床運行異常，影響生產(chǎn)。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)故障呈現(xiàn)出多樣化、復(fù)雜化的發(fā)展趨勢，有必要對診斷與維護(hù)相關(guān)問題進(jìn)行研究和探討。

1.電氣控制系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床概述

1.1 電氣控制系統(tǒng)組成

數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)主要由3部分組成，分別是機(jī)床用PLC、外圍電壓電氣控制系統(tǒng)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其主要功能是保證數(shù)控機(jī)床的正常運行。在使用的過程中，需要明確3部分聯(lián)系，全面了解系統(tǒng)功能。

1.2 電氣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)主要包括數(shù)控裝置（CNC）、伺服系統(tǒng)、機(jī)床強(qiáng)電控制系統(tǒng)構(gòu)成，其中伺服系統(tǒng)包括主軸伺服和進(jìn)給伺服兩個部分，機(jī)床強(qiáng)電控制系統(tǒng)主要包括可編程控制系統(tǒng)、繼電器解除控制系統(tǒng)等。

1.3 電氣控制系統(tǒng)故障原因分析

一般來說，電氣控制系統(tǒng)故障主要包括電源故障、線路故障和元器件故障等3種故障類型，要想實現(xiàn)正確的故障處理與排除，需要明確電氣控制系統(tǒng)故障原因，表1為部分電氣控制系統(tǒng)故障原因及排除方法。

2.數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)故障診斷檢測與排除

2.1 故障診斷

2.1.1 直觀診斷法。直觀診斷法是數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障最為直接也是最為常用的一種診斷方法，主要通過感官觀察機(jī)床聲、光、味等異?，F(xiàn)象，從而確定故障位置，診斷故障原因，之后有針對性地進(jìn)行故障處理。

2.1.2 自診法。隨著技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)逐漸實現(xiàn)了故障自動化診斷，在工作期間，CNC系統(tǒng)可以利用自我診斷程序進(jìn)行系統(tǒng)快速診斷，一旦發(fā)現(xiàn)故障，則會產(chǎn)生分類聲光告警，并在CRT上顯示，例如設(shè)定錯誤報警、伺服系統(tǒng)故障報警、操作錯誤報警等等，這樣就可以根據(jù)不同的報警內(nèi)容來實現(xiàn)故障診斷檢測。

2.1.3 參數(shù)分析診斷法。對于數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)來說，保證參數(shù)設(shè)置的合理性至關(guān)重要，參數(shù)設(shè)定之后，數(shù)值不可更改。但需要注意的是，隨著電氣控制系統(tǒng)及相關(guān)數(shù)控設(shè)備的長時間運行，各個零部件不可避免地會產(chǎn)生磨損，導(dǎo)致性能出現(xiàn)變化，這會引起參數(shù)丟失或變化，影響機(jī)床的正常工作。因此，在進(jìn)行故障診斷的過程中，可以采用參數(shù)分析的方式，根據(jù)參數(shù)異常變化來診斷故障，并合理調(diào)整參數(shù)，保證機(jī)床穩(wěn)定、正常地運行。

2.1.4 置換及轉(zhuǎn)移診斷法。在確定故障原因的前提下，可采用置換診斷法確定故障部位，利用備用集成電路芯片、相關(guān)元器件及印制電路板等來更換存在疑點的部分，之后再行檢察和修復(fù)。在沒有備件且不確定故障部位的情況下，可采用轉(zhuǎn)移診斷法，將系統(tǒng)中相同功能的電路板、集成電路芯片或元器件等相互交換，觀察故障也隨之轉(zhuǎn)移，以此來確定故障部位。

2.1.5 儀器檢查診斷法。儀器檢查診斷法主要是為了檢查出故障源，如果能夠?qū)⒐收显炊ㄎ挥诰唧w的元器件，則可以準(zhǔn)確地把握故障性質(zhì)和原因，從而提升維修效率，降低維修成本。以電路板的檢測為例，可以將電路板特性參數(shù)輸入到電路板故障測試儀中，之后進(jìn)行測試，參數(shù)對比找出故障源。

2.2 故障排除

2.2.1 初始化復(fù)位。在數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)運行的過程中，時常會出現(xiàn)突發(fā)故障，從而引起故障報警，針對突發(fā)故障，可以采用初始化復(fù)位方式來進(jìn)行拋出，例如硬件復(fù)位、開閉系統(tǒng)電源等，在系統(tǒng)工作存儲區(qū)中，如果出現(xiàn)電池欠壓、拔插線路板或掉電而引起故障的情況，則可以進(jìn)行系統(tǒng)初始化清除處理，并做好數(shù)據(jù)拷貝與記錄，在初始化清除之后，如果故障沒有排除，則說明不是軟件程序出現(xiàn)故障，需要進(jìn)行硬件診斷。

2.2.2 參數(shù)更改和程序更正。系統(tǒng)參數(shù)是系統(tǒng)功能的重要依據(jù)，參數(shù)設(shè)定錯誤會導(dǎo)致系統(tǒng)無法行使正常功能，或出現(xiàn)故障。在數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)運行的過程中，用戶程序錯誤也可能會導(dǎo)致故障出現(xiàn)，引起系統(tǒng)停機(jī)，此時可借助系統(tǒng)搜索功能，搜索和檢查錯誤，之后針對性進(jìn)行程序更正，保證系統(tǒng)的正常運行。

2.2.3 最佳化調(diào)整。最佳化調(diào)整主要針對的是伺服驅(qū)動系統(tǒng)和被拖動機(jī)械系統(tǒng)的一種調(diào)節(jié)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)最佳匹配調(diào)節(jié)，這種方法原理簡單，操作方便，借助帶有存儲功能雙蹤示波器或多線記錄儀來對操作指令與電流和速度反饋之間的反應(yīng)關(guān)系進(jìn)行觀察，對速度調(diào)節(jié)器積分時間與比例系數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，在不產(chǎn)生震蕩的基礎(chǔ)上提升伺服系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)特性，保證伺服系統(tǒng)最佳工作狀態(tài)。如果在工作現(xiàn)場沒有檢查設(shè)備，則需要工作人員結(jié)合自身經(jīng)驗對電機(jī)起振進(jìn)行調(diào)節(jié)，之后慢慢反向調(diào)節(jié)，觀察振動情況，指導(dǎo)振動消失為止，從而消除機(jī)床振動故障。

2.2.4 改善電源質(zhì)量。電源波動、電源干擾等電源質(zhì)量問題很容易引起數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)故障，對于電源波動來說，可以采用穩(wěn)壓器來進(jìn)行改善，對于電源高頻干擾來說，可以采用電容濾波法來消除干擾，以此來改善電源質(zhì)量，減少電源板故障。

3.數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的預(yù)防性維護(hù)

3.1 遵守操作規(guī)程

數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的編程人員、維修人員及操作人員應(yīng)當(dāng)經(jīng)過系統(tǒng)性的專業(yè)培訓(xùn)，保證人員對系統(tǒng)程序、設(shè)備、特性等進(jìn)行良好地掌握，在使用和操作的過程中，嚴(yán)格按照數(shù)控機(jī)床及系統(tǒng)使用說明。此外，應(yīng)當(dāng)避免誤操作而導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障，例如，許多新上崗人員對數(shù)控機(jī)床操作還不夠熟練，很容易出現(xiàn)誤操作，從而導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)故障，因此應(yīng)當(dāng)以相關(guān)規(guī)章制度為基礎(chǔ)展開維護(hù)工作，定期更換零部件，定期上潤滑油等。

3.2 定期維護(hù)磁盤閱讀機(jī)和紙帶閱讀機(jī)

數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)、零件程序及用戶宏程序等都需要瓷盤閱讀機(jī)或紙帶閱讀機(jī)輸入到CNC系統(tǒng)內(nèi)部。對于紙帶閱讀機(jī)來說，其讀帶部分一旦出現(xiàn)污物，則會導(dǎo)致讀入信息異常，出現(xiàn)錯誤，因此操作者應(yīng)當(dāng)定期檢查紙帶閱讀機(jī)，發(fā)現(xiàn)讀帶部分出現(xiàn)污物的時候，要用紗布蘸酒精擦拭。此外紙帶閱讀機(jī)主動輪滾軸、壓緊滾軸及瓷盤閱讀機(jī)磁頭等都對清潔性有著較高的要求，需要定期清理。同時要每半年對導(dǎo)向輥軸、張緊臂滾軸等加注一次潤滑油。

3.3 對整個數(shù)控系統(tǒng)電網(wǎng)電壓進(jìn)行監(jiān)視

一般來說，數(shù)控系統(tǒng)電網(wǎng)電壓允許波動范圍在15%～ 110%之間，一旦超出此范圍，輕則影響數(shù)控系統(tǒng)正常工作，重則損壞電子部件，甚至引發(fā)安全事故。這就需要實時監(jiān)控電網(wǎng)電壓，一旦發(fā)現(xiàn)其電壓波動超過正常額定值范圍，則應(yīng)當(dāng)立即停機(jī)維修，查找故障原因，保證電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性，以此來保證數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)運行的安全性與可靠性。

結(jié)論

總的來說，數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的故障是多種多樣的，不同類型故障原因有著一定的差異性，因此維修和消除故障方法也不盡相同，需要結(jié)合具體情況針對性地選擇故障處理和維修方法。同時應(yīng)做好預(yù)防性維護(hù)措施，從源頭上降低故障發(fā)生的可能性。

參考文獻(xiàn)

[1]孫道彬，劉麗.數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的故障診斷與維護(hù)[J].價值工程，2011（3）：263-264.