淺談數(shù)控機床電氣系統(tǒng)的維護和故障診斷

朱元興 孫凱

摘要：21世紀(jì)是信息科學(xué)時代，特別是計算機信息科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展帶來了企業(yè)生產(chǎn)及人們?nèi)粘Ｉ畹木薮蟾淖?。在機械制造領(lǐng)域，信息化、智能化的數(shù)控機床已經(jīng)非常普遍。正因如此，如何保證數(shù)控機床的正常運轉(zhuǎn)非常重要。本文中，筆者就數(shù)控機床運行的基礎(chǔ)——電氣系統(tǒng)的常見故障及問題處理進行研究。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機床電氣系統(tǒng)；數(shù)控系統(tǒng)；故障診斷；日常維護

一、數(shù)控機床電氣系統(tǒng)的日常維護

維護電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定有序運行，是機械生產(chǎn)制造高效運行的基礎(chǔ)和前提。為有效降低電氣系統(tǒng)故障率，做好日常維護和保養(yǎng)非常重要。在實際生產(chǎn)中，主要通過維護元器件磨損、電氣組件損壞等方面著手做好電氣系統(tǒng)的維護。

1.制定完備的設(shè)備管理規(guī)程

針對機床的具體性能和加工對象制定操作規(guī)程，建立工作、故障、維修檔案，包括保養(yǎng)內(nèi)容及各個功能元器件的保養(yǎng)周期。

2.不隨便開啟電氣柜門

機加工車間的空氣中都含有灰塵、油霧及金屬粉末等污染物，如果它們落入數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的印制線路板或電子器件上，很容易引起元器件之間絕緣電阻下降，甚至導(dǎo)致元器件及印制線路板損壞。因此一般不允許隨便打開柜門，除非要進行必要的調(diào)整和維修。

3.電壓檢查

經(jīng)常監(jiān)視數(shù)控裝置用的電網(wǎng)電壓，保證數(shù)控系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓在額定值的+10%～-15%的范圍內(nèi)波動，一旦出現(xiàn)超出正常的工作電壓，就會造成系統(tǒng)不能正常工作。

4.檢查電氣柜散熱通風(fēng)裝置

經(jīng)常檢查各功能模塊使用的冷卻風(fēng)扇運轉(zhuǎn)是否正常，風(fēng)道過濾網(wǎng)是否堵塞，并及時清除灰塵，否則會造成數(shù)控柜溫度過高，系統(tǒng)過熱而引發(fā)故障。

5.長期不用數(shù)控機床的保養(yǎng)

數(shù)控機床閑置不用時，應(yīng)保證每月給數(shù)控系統(tǒng)通電，讓機床鎖住，使其空運行。如果數(shù)控系統(tǒng)閑置半年以上不用，要將電刷從直流伺服電動機中取出來，以免由于化學(xué)腐蝕作用使換向器表面腐蝕，造成換向性能受損，甚至損壞整臺電動機。

二、數(shù)控機床電氣系統(tǒng)的故障診斷與分析

故障的調(diào)查與分析是數(shù)控機床故障排除非常關(guān)鍵的階段，應(yīng)做好這些工作：

1.詢問調(diào)查

出現(xiàn)故障后，應(yīng)向操作者仔細(xì)詢問故障的全過程、故障現(xiàn)象及故障產(chǎn)生的背景情況，依此做出初步判斷。

2.現(xiàn)場檢查

對操作者提供的各種情況，進行現(xiàn)場分析檢查，仔細(xì)觀察工作寄存器和緩沖寄存器中尚存的內(nèi)容，了解已經(jīng)執(zhí)行過的程序內(nèi)容。觀察各個印制電路板上是否有報警紅燈，然后按復(fù)位鍵，如報警消失，故障多為軟件故障，否則屬于硬件故障。

3.故障分析

數(shù)控電氣系統(tǒng)上出現(xiàn)同一種故障的原因可能多種多樣，因此分析時要把相關(guān)的原因都列出來。一般情況下，對照機床配套的數(shù)控系統(tǒng)診斷手冊和說明書，可以列出產(chǎn)生故障的多種可能的原因。例如，CKA6150數(shù)控車床在正常運行中，主軸急停，并出現(xiàn)報警信息。造成的原因可能有：（1）主軸電機繞組短路：（2）主軸驅(qū)動桿上逆變送器用的晶體管模塊損壞；（3）電路板故障等。

4.確定原因排除準(zhǔn)備

排除故障前，需要做一系列的準(zhǔn)備工作，例如工具儀表的準(zhǔn)備、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采購等。對多種可能的原因進行排查，從中找出本次故障的真正原因并解決。

三、數(shù)控機床電氣系統(tǒng)故障診斷的一般方法

1.直觀法

維修人員通過對故障發(fā)生時各種光、聲、味等異?，F(xiàn)象的觀察，認(rèn)真查看系統(tǒng)的各個部分，將故障范圍縮小到一個模塊或一塊印制線路板。例如，元器件有無燒焦或松動，印制線路板有無組件破損、斷裂、過熱，電氣柜和器件有無焦糊味，繼電器是否有跳閘現(xiàn)象，熔絲是否熔斷，電纜有無破裂和損傷等。直觀法是檢查故障的最基本方法，往往一絲異常，就是問題所在。

2.自診斷功能法

現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)具備了較強的自診斷的功能，可提供豐富的診斷信息，包括硬件、數(shù)控通道、標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)、用戶零件程序等方面的診斷信息，能隨時監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的硬件和軟件的工作狀態(tài)，為故障診斷提供極大的方便。一旦發(fā)現(xiàn)異常，立即在面板上顯示報警信息或用發(fā)光二極管指示故障的大致原因，同時中斷運行而停機。利用自診斷功能，也能顯示出系統(tǒng)與主機之間接口信號的狀態(tài)，這樣可以判斷出故障是發(fā)生在機械部分還是在數(shù)控系統(tǒng)部分，并指出故障的大致部位。數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的硬件是由各種電子元器件組成的，而各電子、電器裝置上等部件上都有各種狀態(tài)和故障指示燈，通過結(jié)合指示燈的亮與滅和數(shù)碼管的顯示狀態(tài)便可獲知故障所在位置及其類型。

數(shù)控機床停機故障多數(shù)是由軟件錯誤或操作不當(dāng)引起的，所以系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，要考慮先檢查軟件，這樣可以避免盲目拆卸機床而帶來許多麻煩。而軟件中的故障通常都設(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。信號與報警指示分析法是當(dāng)前維修時最為有效的一種方法。

3.參數(shù)檢查法

數(shù)控機床的參數(shù)設(shè)置是否合理直接關(guān)系到機床能否正常工作。數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障而無報警時應(yīng)及時核對系統(tǒng)參數(shù)，通常這些數(shù)值不允許修改。參數(shù)一般存放在磁泡存儲器或由電池保持的CMOSRAM中，一旦由于外界的干擾或電池電量不足，會使個別參數(shù)丟失或變化而引起混亂現(xiàn)象，使機床無法正常工作，這時通過核對修正參數(shù)，就能排除故障。經(jīng)過長期運行的數(shù)控設(shè)備，由于繼續(xù)傳動部件磨損、電氣元器件性能變化等原因，也需對有關(guān)參數(shù)進行調(diào)整，如有關(guān)電氣時間參數(shù)設(shè)定、坐標(biāo)軸精度定點補償?shù)取Ｓ行C床的故障往往就是因為未及時修改某些不適應(yīng)的參數(shù)引起的。當(dāng)然，這些故障都是軟故障。這種方法對維修人員的要求很高，不僅要十分了解系統(tǒng)主要參數(shù)，而且要有豐富的電氣調(diào)試經(jīng)驗。

4.儀器檢查法

通過使用故障診斷儀器儀表，力求將故障源定位在元器件上，做到這一點，才有可能降低維修費用并大大減少停機時間，并且能較徹底地了解故障的性質(zhì)和原因。例如用示波器觀察相關(guān)的相位、電壓的幅值；用邏輯探針測量數(shù)字電路的脈沖、電平，可以粗略判斷邏輯芯片的好壞；進行CRT顯示器電路的維修；用PLC編程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。

5.備件置換法

在分析出故障大致起因時，為了縮短停機時間，可以利用備用的印制電路板、集成電路芯片、模板或元器件替換有疑點的部分，然后再去檢查修復(fù)故障板。它實際上是在驗證分析、判斷的準(zhǔn)確性。但在用備用電路板替換之前，必須先斷電，檢查備用電路板是否完好，同時檢查備用電路板的設(shè)置狀態(tài)與原電路板的狀態(tài)是否一致，有的數(shù)控系統(tǒng)在更換了主板后，還需要進行一些特定的操作。如FANUC公司的FS-10系統(tǒng)，應(yīng)先輸入9000～9031號選擇參數(shù)，然后輸入0000～8010號的系統(tǒng)參數(shù)和PC參數(shù)?？傊?，一定要先仔細(xì)閱讀相關(guān)資料，嚴(yán)格按照要求進行操作，以免造成更大的故障。這種方法簡單易行，是現(xiàn)場判斷時常用的方法。

6.轉(zhuǎn)移法

當(dāng)不能確定故障板又沒有備件的情況下，可以將CNC系統(tǒng)中具有相同功能的兩塊電路板、集成電路芯片、模板或元器件互相交換，觀察故障現(xiàn)象是否隨之轉(zhuǎn)移，從中判斷故障部位。實際上這個方法是備件置換法的另一種方式，注意事項與上述備件置換法類同。

綜上，這些方法各有其特點，按照不同的故障現(xiàn)象，可以同時選用幾種方法靈活應(yīng)用，對故障進行綜合分析，才能逐步縮小故障范圍，較快地排除故障。

參考文獻

[1]王侃夫.數(shù)控機床故障診斷及維護[M].機械工業(yè)出版社，2001.