数控机床的电气故障和维护

【摘 要】随着数控机床在各行业生产中的应用日益广泛，数控机床的维护变成保障生产、提高效率的重点。数控机床是机电一体化设备，机械，液压设备的工作条件同样影响数控机床的整体精度和工作效率，要严格按照机床维护手册要求的周期对这些设备进行日常保养和维护。

【关键词】机床 电气故障 维护

数控机床是现在机械加工生产中一种典型的技术密集型产品，是一种装载人机界面操作软件及程序软件等控制系统的自动化机床。由于数控机床电气维修技术目前尚未形成完整成熟的理论体系，因此，其维修维护问题就成为亟待长期研究和积累的一项课题。

1 数控机床常见电气故障

（1）电子元器件、控制板、模块、电线电缆及接插件等产生不正常状态甚至损坏的故障就是硬件故障，排除的方法需要修理和更换才可以。软件故障通常指MMC、NCK、PLC 等应用程序中故障产生，需要热启或某些数据进行修改以及重新安装程序均能排除。软件故障最严重的就是缺损数控系统软件甚至感染病毒丢失，一旦发生这类故障就只能与厂家或数控系统服务相关机构沟通解决。

（2）按故障出现的现象对工件或对机床有无破坏，分为破坏及非破坏性故障。破坏性故障的定义，使工件及机床造成损坏的故障，维修时不可再现，结合故障产生时的现状进行对应的分析和检查进行排除，有一定的技术风险难度。

（3）系统性故障的定义以迎合相当的条件就会有确定故障产生；随机性故障的定义是在同样的条件下不常引起的故障，其分析困难，通常多与机床机械结构的局部松动错位、部分电气屏蔽可靠性降低而产生进给抖动、电气装置内部温度过高等。

（4）现代数控系统均有完善的自诊断程序，结合系统配备的诊断手册和用户报警文本说明进行故障排除。有诊断指示的电气故障相对容易排除，无诊断指示的故障通常由上述诊断程序的不完整性所致，这类故障则要依靠对产生故障前的工作过程和故障现象及其后果进行分析，并依靠维修人员的经验和技术水平加以分析和排除。

2 故障的调查与分析

故障的调查与分析是排除故障的第一阶段，是非常关键的阶段，应做好下列工作：

（1）故障的调查。1）现场检查故障：要验证操作者所提供情况的准确性、完整性，核实初步判断的准确度。因为大多数故障是有显示的，通常只要对照机床配套的数控系统诊断手册和用户报警文本，就可判断产生该故障的原因。2）确定原因：做好准备，对多种可能原因进行排查，找出产生故障的真正原因。这取决于维修人员对该机床的熟悉程度、知识水平、实践经验和分析判断能力。对于较复杂故障，须制定故障排除方案。

（2）分析故障和论断。1）直观检查法。①询问。向现场人员询问故障发生的过程、故障表象及后果，整个分析判断过程中要进行多次询问。②目视。机床每部分工作状态总体查看能否正确，各电控系统装置报警指示及每个操作元件位置是否正确，局部检查柜内保险是否烧断、元器件是否烧焦、开裂及电线电缆掉落等。③触摸。在机床断电情况下，主要电路板用手来触摸、各插接件的安装插接状况等发现故障的原因。④通电。有无冒烟情况、打火、声音有无异常、气味以及过热电动机有无被触摸和元件存在而短时间通电，发现有上述现象要立刻进行断电分析。2）仪表仪器检查法。常规电工仪表的使用，测量的对象是对各组直流电源电压和部分直流及脉冲信号等，从它们中查找可能发生的故障。像检查各电源情况使用万用表，测量电路部分板上设置的相关信号状态测量点，观察相关脉冲信号的幅值、相位是否有丢失将采用示波器，采用PLC编程器查找 PLC 程序中的故障原因和部位等。3）信号与报警指示分析法。①硬件报警提示；有伺服系统、数控系统在内的各个电子及电器装置上的不同的故障指示灯和状态，根据指示灯状态及相应的作用说明，便可知道指示内容和故障原因与排除方法。②软件报警指示。每个系统软件、PLC 程序和加工程序中的故障通常都有设报警显示，根据报警显示对照相应的诊断说明手册就可以知道可能的故障原因及排除方法。4）参数调整办法：数控系统、PLC及伺服驱动系统都设置很多参数被修改过的来适应各种机床和工作状态的标准，它们不仅能使每一个电气系统和具体机床相融合，还能使机床每一项功能达到顶峰。所以，不能允许参数变化和丢失。而随着机床的长期以往的运行将导致机械或电气性能的改变会造成最初的匹配状态和最佳化状态破损。

3 数控机床的维护

数控机床种类多，各类数控机床因其功能，结构及系统的不同，各具不同的特性。

（1）机床系统中最精密的部分就是数控系统，对机床的稳定运行具有很重要的作用。要严格遵守操作规程和日常维护制度，应要少开数控柜和强电柜的门。数控柜的散热通风系统及时清洁。数控柜上的每个冷却风扇工作要检查正常运作状态。检查情况分为每半年或每季度来检查一次风道过滤器堵塞现象，如果过滤网上集聚太多灰尘，没有清理，数控柜内温度会引起过高。要定期检查直流电动机电刷并更换。电动机的性能会受到影响，甚至造成电动机损坏的就是直流电动机电刷的过渡磨损。一般数控系统内对CMOSRAM存储器件设有可充电电池维护电路，以保证系统不通电期间能保持其存储器的内容。

（2）数控机床如果长时间闲置不用，机床的各运动环节会由于油脂凝固、灰尘还有可以拿生锈而影响其静、动态传动性能，机床精度降低。从电气角度来看，由于数以万计的电子元器件组成了一台数控机床的整个电气控制系统硬件，这些电子元器的寿命和性能的离散性非常大，所谓“磨合”阶段一般要在一年左右，此时故障率会降低，想较快完成“磨合”任务在这期间要不断开动机床，而且也可以有效利用维修期一年；第二阶段为有效寿命阶段，也就是充分发挥效能的阶段。

（3）数控机床的使用难度非常大，它是典型的机电一体化产品，它普及的知识面特别庞大，操作人员要结合电、机、液、气等多方面的专业水平知识；还有，CNC系统升级、更新换代在电气控制系统中比较快，专业理论培训学习要经常参加，熟练掌握新的CNC系统应用技巧。所以提高操作人员的素质标准是必要的。要经常培训数控操作人员，帮助他们了解极床原理、部位、性能及其方式，学习较系统的知识面，奠定好使用机床的基础。

4 结语

有助于提高机床寿命和利用率的是数控机床维修和保养。有助于提高重复性故障的维修速度是要靠分析了设备的故障率及改进操作规程，能够快速提高维修者的理论水平和维修能力。因此，机床的维修、保养和故障后的处理工作就显得十分重要。

参考文献：

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