數控機床電氣故障常用的診斷方法

摘要：故障分析與診斷是數控機床故障排除過程的最重要環節，分析出了故障原因，問題也就迎刃而解。因此，故障分析方法對數控電氣維修工作十分重要。

關鍵詞：數控維修；故障分析；設備維修

1、數控系統的構成與特點

數控機床控制系統主要由總線、CPU、電源、存貯器、操作面板和顯示屏、位控單元、PLC單元以及數據I/0單元等組成。較新的數控系統還包括一個通訊單元，它可完成CNC、PLC的內部數據交換和遠程網絡的連接。伺服驅動系統主要包括伺服驅動模塊和電機。位置測量系統主要是采用光柵或伺服電機上安裝的增量式位移編碼器。

數控系統的主要特點是：（1）可靠性要求高。數控設備加工精度高，一旦系統發生故障，會造成加工質量和成本的提高；（2）工作環境要求高。數控設備的加工精度受現場溫度、濕度、輻射影響明顯。有些高精密機床要求單獨隔離以便于機床環境溫度、輻射和濕度調節。而絕大多數的數控機床安裝基礎都設置防震溝與外界隔離；（3）接口電路復雜。控制系統與各驅動模塊、檢測裝置以及執行單元等進行數據實時通訊，接口單元較多，電路比較復雜。

2、故障的分析與診斷

故障分析是維修的第一步，設備維護人員應主要從以下方面入手：

（1）調查有何異常。

（2）初步判斷故障原因。反推一下故障原因可能導致的設備故障動作或過程，對故障原因進行初步判斷。

（3）確定維修步驟。有些故障液晶顯示屏或指示燈會有代碼提示，對照設備維修手冊或使用說明書，查出該故障的多種可能原因，然后綜合分析，逐一排查。

（4）有些故障機床可能沒有報警提示，或報警信息是錯誤的，尤其是早期制造的機床，這就需要維修人員對該機床的控制系統有較深的了解和實踐經驗，透過現象找出本質原因。

數控系統電氣故障的常用診斷方法如下：

（1）直觀檢查：望、聞、問、切。

（2）儀器檢查。

（3）信號與報警指示分析法。

①軟件報警。

②硬件報警。

③備件置換。當故障分析結果集中于某一印制電路板上時，由于電路集成度較高，為了縮短停機時間，在有相同備件的條WF可以先將備件換上，然后再去檢查修復故障板。

④交叉換位法。在沒有備件，或部件拆卸檢查比較困難的情況下，可以將系統中相近或相兼容的兩個部件或板卡互換。

⑤參數調整。數控系統、PLc及伺服驅動系統在設備廠家安裝、調試初期，根據機床當時的電氣、機械性能對一些參數進行了調整設置，以滿足機床加工要求。這些參數使機床總體加工效果達到最佳狀杰。

⑥接口狀態檢查。現代數控系統多將PLC集成于其中，而CNC與PLC之間則以一系列接口信號形式相互通訊聯接。有些故障是與I/O接口信號的傳輸錯誤或丟失相關的，這些接口信號有的可以在相應的接口板和I/O板上有指示燈顯示，有的可以通過簡單操作在CRT屏幕上顯示，而所有的接口信號都可以用PLC編程器調出。

⑦特殊處理法。比如整機斷電，稍作停頓后再開機。

3、故障排除實例

（1）伺服電機轉速不穩或震動，常伴隨有對應電流表顯示偏大。故障原因有三中可能。

①電機嚴重過載，原因一般為加工進刀量太大且不均衡或機床存在機械卡阻或機械潤滑效果差。

②伺服電機上的編碼器故障，一般原因為編碼盤污染或由于機床長時間震動導致編碼器與讀數頭相對位置發生變化，進而導致速度編碼器反饋數據出錯。

③變頻器或功率模塊濾波輸出部位出現故障導致輸出高次諧波電流太多

（2）數控系統位置環故障。

①位置環報警。可能是位置測量回路開路；測量元件損壞；接近開關與感應對象的相對最短距離發生移動導致檢測不到信號等。

②坐標軸在沒有指令的情況下產生運動。可能是漂移過大；位置環或速度環接成正反饋；反饋接線開路；測量元件損壞。

（3）機床坐標找不到零點。可能是零方向在遠離零點；編碼器損壞或接近開路；光柵零點標記移位；回零減速開關失靈。

（4）機床動態特性變差，工件加工質量下降，甚至在一定速度下機床發生振動。造成這一現象的原因很可能是機械傳動系統間隙過大甚至磨損嚴重或者導軌潤滑不充分甚至磨損造成的；對于電氣控制系統來說一般是由于伺服系統調整不當，各軸增益系統不相等或與電機匹配不合適引起，解決辦法是進行最佳化調節。

（5）停機故障。有兩種可能的情況：一種情況是如前所述的相關軟件設計中的問題造成在某些特定的操作與功能運行組合下的停機故障，一般情況下機床斷電后重新通電便會消失；另一種情況是由環境條件引起的。數控機床大多功能具備聯鎖功能，當系統檢測到某一部件有異常，如關鍵部件散熱風扇環模塊溫度過高等常常會造成系統停機報警。