數(shù)控機床電氣系統(tǒng)故障診斷與維護

袁鑫宏

摘 要：近幾年來，隨著科學技術的不斷發(fā)展，數(shù)控機床成為工業(yè)生產(chǎn)中的重要設備之一。由于數(shù)控機床具有工作效率高、加工精度準確以及自動靈活等特點，逐漸被廣泛應用于各行各業(yè)中，而且已成為生產(chǎn)企業(yè)保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高工作效率的關鍵所在。數(shù)控機床最常見的故障有機械故障和電氣故障，在日常工作運行中電氣系統(tǒng)故障最為常見，研究和探討數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)故障診斷與維護技術，對于保證數(shù)控機床穩(wěn)定運行具有非常重要的意義。本文介紹了數(shù)控機床故障現(xiàn)象以及現(xiàn)代數(shù)控機床分析，介紹了解數(shù)控機床技術以及未來發(fā)展情況，為以后機床故障的分析和研究打下了堅實的基礎。

關鍵詞：數(shù)控機床;電氣控制系統(tǒng);故障診斷;故障維護

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.23.082

數(shù)控機床是高密集型機電設備，如果一旦發(fā)生故障，由于診斷難度大，維修不及時將會造成數(shù)控機床停產(chǎn)停機。隨著科學技術的快速發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的可靠性越來越高，故障率也越來越低，一大部分故障原因主要是由系統(tǒng)參數(shù)設置、驅動單元和伺服電機的質(zhì)量問題而引起的。那么為了降低故障率，研究和分析故障原因及系統(tǒng)故障診斷方法，對于數(shù)控機床的穩(wěn)定運行有著非常重要的作用。

1 電氣控制系統(tǒng)故障

電器控制系統(tǒng)又可以從元器件類型上分類，一般分為“弱電”和“強電”故障，其中“弱電”部分是以電子元件及集成電路所組成的控制系統(tǒng)，輸為輸出單元等。“弱”電的故障通常分類為硬件和軟件故障。常見的有集成電路芯片故障、軟件故障的有加工程序出錯。“強電”部分指控制系統(tǒng)中的主回路、或高壓，這類故障雖然容易診斷和維修，但由于該部分系統(tǒng)長期處于高壓、大電流的工作狀態(tài)下，發(fā)生故障的幾率較大。

2 數(shù)控機床故障診斷技術

2.1 自診斷技術

（1）開機自診斷：當數(shù)控機床系統(tǒng)啟動后，在設備內(nèi)部設定的自診斷系統(tǒng)將會對各個系統(tǒng)部件進行逐一檢測，檢測結果將會顯示在操控屏上，當檢測過程中發(fā)現(xiàn)故障問題時，顯示屏上將會對故障信息進展示并發(fā)出故障信號。數(shù)控機床自診斷系統(tǒng)檢測運行速度較快，基本在一分鐘內(nèi)即可完成檢測。故障信息通常會具體到某一元件或電路板上，也有部分故障只顯示故障范圍，這就需要故障檢修人員根據(jù)電路圖或系統(tǒng)原理進行范圍排查。

（2）運行自診斷：該診斷技術是在系統(tǒng)正常工作過程中進行內(nèi)部程度和故障的診斷，主語對系統(tǒng)軟件、控制系統(tǒng)、電子單元以及數(shù)控裝置及其外部運行裝置進行全自動實時在線監(jiān)測，將相關運行和故障信息在操控屏上進行顯示。運行自診斷技術通常在系統(tǒng)運行中進行多次反復診斷，及時有效監(jiān)測系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的各種故障。

2.2 人工診斷技術

（1）功能程序測試法：這種方法將數(shù)控系統(tǒng)中全部指令編一個程序，將其存儲在機床控制系統(tǒng)中，診斷時用此程序，就可以很快判定，這種方法會在設備長時間不用重新投入才會用。

（2）參數(shù)檢查法：數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部如果一旦出現(xiàn)干擾，或者有其它的原因，從而造成參數(shù)丟失或者混亂，會影響系統(tǒng)無法進行正常工作，然后運用參數(shù)檢測系統(tǒng)相關功能進行檢測，排除故障后還需對某些參數(shù)進行重新調(diào)整。

（3）備件置換法：是指需要與系統(tǒng)型號相同的電路板，模塊進行參數(shù)互相交換比較，還可與其他部件進行互換，或者重新替換出有問題的部件，還有那些特別重要，而且也很容易出現(xiàn)故障的，這些都要大大減少故障發(fā)生率，以便快速確定故障。

（4）直觀法：直觀法是指檢修人員采用視覺、聽覺、嗅覺以及感覺等直觀檢測方法對故障部位進行排查和檢修，通常遵循“先外后內(nèi)”的檢測原則，對故障部位零部件工作情況進行觀察、聽聲音、摸發(fā)熱等直接檢測，對零部件和外部裝置進行逐個檢測，對故障點完成順利排查。

（5）原理分析法：當上述檢測方法無法檢測出具體故障時，可從電路基本原理出發(fā)，一步步利用相關電路檢測工具進行逐一排查，以此來查明故障原因。

2.3 高級診斷

（1）自修復診斷：數(shù)控系統(tǒng)故障原因種類很多，自修復一般不參與內(nèi)部運行的。在系統(tǒng)每次開機運行中自修復程序便開始啟動，對系統(tǒng)進行故障檢測，如若發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障，便開始自動啟動修復程度，軟件故障將會自己對軟件和程序進行修復，自動尋找備用模塊，以取代故障模塊，確保系統(tǒng)能夠正常運行。故障信息及模塊替代信息都會在操控屏上進行顯示并發(fā)出報警信號，維修人員便根據(jù)提示信息對故障模塊進行更換和備份，以備下次故障修復所用。

（2）診斷指導專家系統(tǒng)：近年來隨著科技不斷進步，故障診斷技術也在不斷發(fā)展和更新，如圖像聲音識別技術、自動修復技術以及工業(yè)機器人維修技術等，在數(shù)控機床故障診斷及修復中得到了廣泛應用。診斷指導專家系統(tǒng)基于行業(yè)維修專家技術和經(jīng)驗總結，模仿維修專家故障處理思維活動而設計的故障診斷系統(tǒng)，這將促使普通維修工人也能具備專家級的故障診斷和維修水平。

（3）原理分析法：根據(jù)數(shù)控機床電氣系統(tǒng)結構及工作原理，從部件組成和運行原理上對各個部件運行參數(shù)和電路結構進行排查，并結合相應檢測和測量設備儀器，對系統(tǒng)進行分析和比較，從而對故障信息進行逐一排查。該方法對于故障檢修人員的知識水平和維修經(jīng)驗具有較高要求，必須要對電氣系統(tǒng)故障原因有足夠了解，對故障維修知識有足夠掌握。

3 維修中應注意的事項

（1）在維修和診斷過程中，需要對電路板連接處及線路圖進行標記和明確，將拆下的電子元件及螺絲要進行分類裝盒保管，避免丟失和混淆;在維修結束后要檢測所有拆下的電子件和螺絲是否都安裝齊全，并要確保安裝部位元件穩(wěn)定牢固。

（2）電烙鐵應該放在離維修線路板遠的地方，烙鐵頭焊接時應做適當調(diào)整以免破壞別的器件。

（3）不應隨意切斷印刷線路。有的維修人員有自己的習慣，會導致一些判斷錯誤，自己私自進行斷線，但因檢查與這種數(shù)控設備不同，這樣做將會造成元件人為損壞。

（4）要更換新的器件時，焊接中應當不使用酸性焊油，引腳處作適當調(diào)整。

（5）數(shù)控機床電氣系統(tǒng)中電路板及電源配置較為復雜，在檢修過程中可根據(jù)實際情況選擇局部供電或全程供電，并要特別注意高壓電路，在檢修通電前做好相應絕緣措施，確保維修人身生命安全。

4 數(shù)控機床故障的診斷展望

在數(shù)控機床故障診斷中，電氣故障診斷始終是困擾操作和維修人員的難題之一，確保數(shù)控機床工作過程中的安全與穩(wěn)定對于生產(chǎn)單位具有非常重要的意義。近年來逐步發(fā)展起來的專家故障診斷系統(tǒng)，開創(chuàng)了基于人類專家級別知識水平的電氣設備故障診斷技術。該技術以其獨有的技術優(yōu)勢不斷被應用于數(shù)控機床電氣系統(tǒng)故障診斷和檢修中。但隨著數(shù)控機床自動化水平的不斷提高，故障點及故障原因變得越發(fā)復雜，畢竟維修人員技術水平有一定的局限性。鑒于此現(xiàn)階段建立的科研所遠程專家故障診斷系統(tǒng)發(fā)揮了重要作用。通過遠程網(wǎng)絡與故障維修現(xiàn)場進行視頻連接，集多方專家進行遠程故障診斷，以及時恢復設備生產(chǎn)運行，并達到了遠程技術共享的作用。此外，自動化數(shù)控機床電氣系統(tǒng)故障復雜多變，今后結合模糊識別技術以及人工智能技術，發(fā)展更加快速智能的故障診斷和維修方法，也是未來重要的發(fā)展方向之一。

5 結語

數(shù)控機床作為工業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展過程中的重要設備之一，在工業(yè)生產(chǎn)過程中發(fā)揮了非常重要的作用。數(shù)控機床電氣系統(tǒng)故障點較多，需要在日常故障檢修中，對各種出現(xiàn)的故障進行記錄和總結，不斷積累故障診斷和維修經(jīng)驗，在以后故障發(fā)生時可以進行及時排查。加強數(shù)控機床故障維修和設備保養(yǎng)，能夠有效延長機床使用壽命，對于企業(yè)穩(wěn)定生產(chǎn)和降低生產(chǎn)成本具有非常重要的意義。因此，在今后的工作中，應不斷研究和掌握新的數(shù)控機床電氣系統(tǒng)故障診斷和維修技術，為企業(yè)經(jīng)濟效益的提高和穩(wěn)定發(fā)展做出應有的貢獻。

參考文獻：

[1]余志鋼，易端前，李磊.數(shù)控機床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修[J].民營科技，2016（04）：24.

[2]劉瑩，周勝德.淺談數(shù)控機床電氣系統(tǒng)故障診斷及處理方法[J].科技創(chuàng)新與應用，2012（5Z）：57.

[3]朱東旭，李笑宇.數(shù)控機床電氣系統(tǒng)的故障診斷與維修策略研究[J].山東工業(yè)技術，2017（20）：157.