數(shù)控機(jī)床檢測(cè)裝置故障的常見形式及診斷方法

沈 羽，李珊珊

（1.河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院機(jī) 電工程系，河南 平頂山 4670002；2.河南質(zhì)量工程職業(yè)學(xué)院 建筑工程系，河南 平頂山 4670002）

1 數(shù)控機(jī)床檢測(cè)裝置的分類

數(shù)控系統(tǒng)中的檢測(cè)裝置分為位移、速度和電流3種類型。根據(jù)安裝的位置及耦合方式，可分為直接測(cè)量和間接測(cè)量?jī)煞N；按測(cè)量方法，可分為增量式和絕對(duì)式兩種；按檢測(cè)信號(hào)的類型，可分為模擬式和數(shù)字式兩大類；根據(jù)運(yùn)動(dòng)形式，可分為回轉(zhuǎn)型和直線型檢測(cè)裝置；按信號(hào)轉(zhuǎn)換的原理，可分為光電效應(yīng)、光柵效應(yīng)、電磁感應(yīng)原理、壓電效應(yīng)、壓阻效應(yīng)和磁阻效應(yīng)等檢測(cè)裝置。

數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)中采用的位置檢測(cè)裝置基本分為直線型和旋轉(zhuǎn)型兩大類。直線型位置檢測(cè)裝置主要用來檢測(cè)運(yùn)動(dòng)部件的直線位移量；旋轉(zhuǎn)型位置檢測(cè)裝置主要用來檢測(cè)回轉(zhuǎn)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)位移量。除以上位置檢測(cè)裝置以外，伺服系統(tǒng)中往往還包括檢測(cè)速度的元件，用以檢測(cè)和調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

2 檢測(cè)裝置故障的常見形式及診斷方法

（1）機(jī)械振蕩(加/減速時(shí))。①脈沖編碼器出現(xiàn)故障，此時(shí)檢查速度單元上的反饋線端子電壓是否在某幾點(diǎn)電壓下降，如有下降表明脈沖編碼器不良，更換編碼器。②脈沖編碼器十字聯(lián)軸節(jié)可能損壞，導(dǎo)致軸轉(zhuǎn)速與檢測(cè)到的速度不同步，更換聯(lián)軸節(jié)。③測(cè)速發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障，修復(fù)、更換測(cè)速機(jī)。

（2）機(jī)械暴走(飛車)。在檢查位置控制單元和速度控制單元的情況下，應(yīng)檢查：①脈沖編碼器接線是否錯(cuò)誤，編碼器接線是否為正反饋，A相和B相是否接反。②脈沖編碼器聯(lián)軸節(jié)是否損壞，更換聯(lián)軸節(jié)。③測(cè)速發(fā)電機(jī)端子是否接反和勵(lì)磁信號(hào)線是否接錯(cuò)。

（3）主軸不能定向或定向不到位。在檢查定向控制電路設(shè)置和調(diào)整，檢查定向板，主軸控制印制電路板調(diào)整的同時(shí)，應(yīng)檢查位置檢測(cè)器(編碼器)是否不良。

（4）坐標(biāo)軸振動(dòng)進(jìn)給。在檢查電動(dòng)機(jī)線圈是否短路，機(jī)械進(jìn)給絲杠同電機(jī)的連接是否良好，檢查整個(gè)伺服系統(tǒng)是否穩(wěn)定的情況下，檢查脈沖編碼是否良好、聯(lián)軸節(jié)連接是否平穩(wěn)可靠、測(cè)速機(jī)是否可靠。

（5）NC報(bào)警中因程序錯(cuò)誤，操作錯(cuò)誤引起的報(bào)警。如FAUNUC6ME系統(tǒng)的NC報(bào)警090、091。出現(xiàn)NC報(bào)警，有可能是主電路故障和進(jìn)給速度太低引起。同時(shí)，還有可能是：①脈沖編碼器不良。②脈沖編碼器電源電壓太低。③沒有輸入脈沖編碼器的一轉(zhuǎn)信號(hào)而不能正常執(zhí)行參考點(diǎn)返回。

（6）伺服系統(tǒng)的報(bào)警。如FAUNUC6ME系統(tǒng)的伺服報(bào)警：416、426、436、446、456，SIEMENS880 系統(tǒng)的伺服報(bào)警：1364，SIEMENS8系統(tǒng)的伺服報(bào)警：114、104等。當(dāng)出現(xiàn)如上報(bào)警號(hào)時(shí)，有可能是：①軸脈沖編碼器反饋信號(hào)斷線，短路和信號(hào)丟失，用示波器測(cè)A相、B相一轉(zhuǎn)信號(hào)。②編碼器內(nèi)部受到污染、太臟，信號(hào)無法正確接收。

3 位置檢測(cè)元件的維護(hù)

（1）光柵的維護(hù)。光柵有兩種形式：一是透射光柵，即在一條透明玻璃片上刻有一系列等間隔密集線紋；二是反射光柵，即在長(zhǎng)條形金屬鏡面上制成全反射或漫反射間隔相等的密集線紋。光柵輸出信號(hào)有：兩個(gè)相位信號(hào)輸出，用于辨向；一個(gè)零標(biāo)志信號(hào)，用于機(jī)床回參考點(diǎn)的控制。對(duì)光柵尺的維護(hù)要注意以下幾點(diǎn)。①防污。光柵尺由于直接安裝于工作臺(tái)和機(jī)床床身上，因此，極易受到切削液的污染，從而造成信號(hào)丟失，影響位置控制精度。②防水霧。加工過程中，切削液的壓力不要太大，流量不要過大，以免形成大量的水霧進(jìn)入光柵。③光柵最好通人低壓壓縮空氣，以免掃描頭運(yùn)動(dòng)時(shí)形成的負(fù)壓把污物吸入光柵。壓縮空氣必須凈化，濾芯應(yīng)保持清潔并定期更換。④清潔。光柵上的污物可以用脫脂棉蘸無水酒精輕輕擦除。⑤防振。光柵拆裝時(shí)要用靜力，不能用硬物敲擊，以免造成光學(xué)元件的損壞。

（2）光電脈沖編碼器的維護(hù)。光電脈沖編碼器是在一個(gè)圓盤的邊緣上開有間距相等的縫隙，在其兩邊分別裝有光源和光敏元件。當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光線的明暗變化，經(jīng)光敏元件變成電信號(hào)的強(qiáng)弱，從而得到脈沖信號(hào)。編碼器的輸出信號(hào)有：兩個(gè)相位信號(hào)輸出，用于辨向；一個(gè)零標(biāo)志信號(hào)，用于機(jī)床回參考點(diǎn)的控制。另外還有+5V電源和接地端。編碼器的維護(hù)主要注意兩個(gè)問題。①防振和防污。由于編碼器是精密測(cè)量元件，使用環(huán)境或拆裝時(shí)要與光柵一樣注意防振和防污問題。污染容易造成信號(hào)丟失，振動(dòng)容易使編碼器內(nèi)的緊固件松動(dòng)脫落，造成內(nèi)部電源短路。②防止連接松動(dòng)。脈沖編碼器用于位置檢測(cè)時(shí)有兩種安裝形式，一種是與伺服電動(dòng)機(jī)同軸安裝，稱為內(nèi)裝式編碼器；另一種是編碼器安裝于傳動(dòng)鏈末端，稱為外裝式編碼器。不管是哪種安裝方式，都要注意編碼器連接松動(dòng)的問題。

（3）感應(yīng)同步器的維護(hù)。感應(yīng)同步器是一種電磁感應(yīng)式的高精度位移檢測(cè)元件，它由定尺和滑尺兩部分組成，兩者相對(duì)平行安裝，定尺和滑尺上的繞組均為矩形繞組，其中定尺繞組是連續(xù)的，滑尺上分布著兩個(gè)勵(lì)磁繞組，即正弦繞組和余弦繞組，分別接人交流電。對(duì)感應(yīng)同步器的維護(hù)應(yīng)注意以下問題。①安裝時(shí)，必須保持定尺和滑尺相對(duì)平行，且定尺固定螺栓不得超過尺面，調(diào)整間隙在0.09～0.15mm為宜。②不要損壞定尺表面耐切削液涂層和滑尺表面一層帶絕緣層的鋁箔，否則會(huì)腐蝕厚度較小的電解銅箔。③接線時(shí)要分清滑尺的正弦繞組和余弦繞組，其阻值基本相同，這兩個(gè)繞組必須分別接入勵(lì)磁電壓。

（4）旋轉(zhuǎn)變壓器。旋轉(zhuǎn)變壓器輸出電壓與轉(zhuǎn)子的角位移有固定的函數(shù)關(guān)系，可用作角度檢測(cè)元件，一般用于精度要求不高或大型機(jī)床的粗測(cè)及中測(cè)系統(tǒng)。對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器的維護(hù)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。①接線時(shí)，定子上有相等匝數(shù)的勵(lì)磁繞組和補(bǔ)償繞組，轉(zhuǎn)子上也有相等匝數(shù)的正弦繞組和余弦繞組，但轉(zhuǎn)子和定子的繞組阻值卻不同，一般定子電阻阻值稍大，有時(shí)補(bǔ)償繞組自行短接或接入一個(gè)阻抗。②由于結(jié)構(gòu)上與繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)相似，因此，碳刷磨損到一定程度后要更換。

4 結(jié)語

總之，在數(shù)控設(shè)備的故障中，檢測(cè)元件的故障比例是比較高的，只要正確地使用并加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，對(duì)出現(xiàn)的問題進(jìn)行深入分析，就一定能降低故障率，并能迅速解決故障，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。

[1]羅學(xué)科.數(shù)控機(jī)床[M].北京：中央廣播電視大學(xué)出版社，2008，（1）.

[2]徐衡. 數(shù)控機(jī)床故障維修[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005，（8）.