數控機床電氣故障診斷與維修

李吉方

摘 要：當今世界經濟迅速發(fā)展，數控機床的使用率逐漸增加，在使用中難免出現(xiàn)一些故障，所以故障診斷與維修就越來越重要，自然而然地故障診斷技術已成為了一門不可或缺的技術。本文通過多年的實踐經驗，總結了數控機床電氣故障診斷與維修的內容、一般性原則，步驟與方法。

關鍵詞：數控機床；電氣故障；診斷；維修方法

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.023

0 引言

數控機床電氣系統(tǒng)包括交流主電路、機床輔助功能控制電路和電子控制電路，以電器元件、電力電子功率器件組成數控機床強電路，以半導體器件、集成電路組成數控機床弱電路。數控機床的最主要故障是電氣系統(tǒng)故障，本文主要結合本人工作以來在使用數控機床的過程中，對數控機床出現(xiàn)的故障加以總結，以下重點討論了數控機床電氣系統(tǒng)故障維修所遵循的原則、診斷以及排除故障的步驟與流程等。

1 數控機床電氣故障維修所遵循的原則

由于持續(xù)時間的不間斷運行，機床設備如果要保持其穩(wěn)定性，還須具有各種保護功能，還要方便維修與保養(yǎng)，因此數控機床電氣系統(tǒng)必須具有：高可靠性、穩(wěn)定性、安全性、方便維護性、良好的控制性與操作性等特點。數控機床系統(tǒng)多樣并且種類繁多，每一個機床的結構、系統(tǒng)信號、技術標準和設備功能均需指定，但是機床的控制機理有著高度的相通性。因此，必須強化設備工作原理的學習與熟知，注重總結系統(tǒng)的多見、通見問題，進行針對性地處置，并靈活地運用在實踐中處理故障問題。

（1）先分析后動手 。筆者認為當我們到達故障現(xiàn)場時，不要立馬就動手。而是向操作工作人員詢問故障發(fā)生的過程，并伴隨著什么現(xiàn)象。要從操作者的敘述中找到有用的信息，經過思考后，分析故障發(fā)生的原因、故障發(fā)生位置。然后再自己去分析排查故障。

（2）先機械后電氣 。一般狀況，機械故障是比較容易察覺的，但是電氣方面的故障診斷難度是較大的。所以首先排除機械故障可以節(jié)省很多時間。

（3）先外部后內部 。數控機床的外部一般都有大量的行程開關、按鈕、接近開關等電器開關，由于工作條件比較惡劣，出故障可能性較大。所以維修人員應先由外向內逐一地排查。

（4）先易后難 。當有多重故障相互交織的情況，應先解決容易的再解決難。當簡單的問題解決了，復雜的問題就有可能變容易了。

2 數控機床電氣故障診斷與維修的常用方法

（1）常規(guī)檢查法 。常規(guī)檢查法是首先采用也是最常用的，與上述的數控系統(tǒng)的故障排查類似。是利用維修者的感官和一些簡單的儀器分析判斷故障的方法。外觀檢查具體的說就是用（眼、鼻、耳和手）這些器官來了解故障發(fā)生時伴隨的各種火花、焦糊味、異常噪音、發(fā)熱元件表面的過熱變色、金屬燒結的亮點、煙熏黑或者燒焦等，破損、斷裂、磨損、移動、斷裂、脫開、壓合、松動、形變、沖擊振動與爬行等異?，F(xiàn)象，于此同時應該觀察設備外部連接，內部器件的情況，并來判斷故障可能發(fā)生部位。

（2） P LC 的 I/O 狀態(tài)檢查法 。一般的PLC 的 I/O 狀態(tài)檢查法，其診斷流程如下：第一，參照PLC用戶的報警編號與故障問題，迅速定位與之相關聯(lián)的問題IO點，并將對應的標志位、計時器與計數器進行針對性標記。第二，找到報警點關聯(lián)的梯形圖和動作控制步驟圖表，進而發(fā)現(xiàn)相對應的信號邏輯狀態(tài)圖表。第三，根據情況將數控系統(tǒng)的診斷畫面加以調用，第一時間掌握到故障的信號狀態(tài)。第四，將正常的狀態(tài)和問題狀態(tài)加以比較，發(fā)現(xiàn)異常所在，由此定位到故障信號點。第五，根據前期工作，將問題的元器件選擇出來，進而進行故障的測試。第六，通過排除法，參照故障的區(qū)別加以修復抑或換件。在這種檢測法實施過程中，應該注意，報警點并非故障點，可能是受無關邏輯點干擾，應當具備一定的判別能力。

（3）獨立單元分析法 。首先應將數控機床劃分獨立單元，獨立單元具有一定功能與簡單適配關系，并且可以與系統(tǒng)中的其他的部分相結合的獨立部分。獨立單元可能是一個系統(tǒng)、一個電纜、一個裝置或是一個接點/節(jié)點。在故障的分析過程中，可以利用輸出/輸入信號狀態(tài)來分析它是否有故障。為了分析系統(tǒng)輸出變化的規(guī)律及其成因，來描繪相應的系統(tǒng)組成框架圖，連接框圖等，在框圖中應該標出獨立環(huán)節(jié)/單元的信號流向或者單元連接關系，用來分析追蹤信號。

（4）模塊交換法 。在進行故障的大定位時，需要利用備用電路板、集成電路芯片、模塊或者元件，來替換那些疑點部件，觀察故障現(xiàn)象有無發(fā)生轉移，這樣就可以將故障的范圍縮小到芯片或者印刷線路這樣一級。這也稱為“備件置換法”。使用這種方法的優(yōu)點是節(jié)約時間并且避免測試故障中的部分難度。這種方法應該在斷電的情況進行，并注意是否會出現(xiàn)危險及礦大故障范圍的情況。

（5）信號強制法 。這種方法實施的過程，是將硬接線信號強制輸入，或者改變控制變量的狀態(tài)指標，以此為確定相對應的執(zhí)行器件是否有問題及故障類型，進而開展進一步維修工作。在這種方法檢測過程中，必須格外注重如下幾個問題：一是要明確被強制的單元在同前一級進行隔離過程中是否存在安全隱患，沒有問題后方可使用。二是要提前了解標準信號歸屬何種類型：模擬，數字，直流電平信號，還是脈沖？選擇何種類型更利于檢測結果的準確性？三是在檢測之前，安全檢查機床或許在持續(xù)時長內動作或位移距離內無運動干涉情況發(fā)生，以防產生碰撞情況。四是最大限度地的控制機床的倍率與速度，確保絕對的安全與穩(wěn)定。五是應當實時有效地觀察信號輸入到機床后，各執(zhí)行部件的即時情況，時刻作好急停準備，以防失控造成一系列安全問題。

3 結束語

機床的維修、故障分析、保養(yǎng)以及故障后的處理工作就顯得非常重要。依據故障診斷和維修的常規(guī)原理、流程、內容和通用的某些方式方法開展排查工作，在查找并處置設備故障中是極為重要的。與此同時，在開展故障診斷過程中，或許存在方法的重復交替使用，如此更利用診斷與維護的效率提高。事實證明，全面應用以上各種方法在實際的檢測過程中發(fā)揮了可觀的成效。誠然，數控機床的維修并非易事，也絕非紙上談兵，具備很強的實踐性，經驗性，程序性與靈活性。我們必須在強化理論知識儲備的基礎上，有效地運用各類維修工具與程序方法，并在實踐中加以提煉升華，以便盡快地排除故障，保證設備的穩(wěn)定運行。

參考文獻：

[1]劉永久.數控機床故障診斷與維修技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.

[2]劉祖其.機床電氣控制與PLC[M].北京：高等教育出版社，2009（03）.