數(shù)控機(jī)床電路板灰塵的分析研究

李青霖+王美玲+劉愷

摘 要：目前大多數(shù)生產(chǎn)加工企業(yè)對(duì)數(shù)控機(jī)床電路板維護(hù)不到位，不重視數(shù)控機(jī)床電路板上的灰塵，引起數(shù)控機(jī)床電路板故障率高，導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床使用效率低。本文針對(duì)數(shù)控機(jī)床電路板灰塵的分析研究，得出灰塵對(duì)電路板的危害非常大，需要盡早預(yù)防和及時(shí)清理數(shù)控機(jī)床電路板上的灰塵，可以有效降低數(shù)控機(jī)床電路板故障率，提高數(shù)控機(jī)床的使用效率。

關(guān)鍵詞：灰塵 數(shù)控機(jī)床電路板 危害 清潔

中圖分類號(hào)：D91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）10（b）-0004-02

數(shù)控機(jī)床由機(jī)械和電氣兩個(gè)主要部分組成，電氣部分是機(jī)床控制執(zhí)行的關(guān)鍵，而電路板是電氣控制最主要的部件。隨著科技的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床功能越來(lái)越全面，加工精度越來(lái)越高。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的動(dòng)作要求，電路板也變得越來(lái)越復(fù)雜，電路板制作工藝難度越來(lái)越大，由開始的單層板到現(xiàn)在的多層板，電子元件的安裝方式也隨著技術(shù)的發(fā)展發(fā)生著變化，由直插式安裝方式發(fā)展為直插式和貼片式混合安裝形式，電路板上電子元件的數(shù)量和功能也發(fā)生了變化，數(shù)量更多，集成度更高。同時(shí)電子元件之間的空間變得更小，安裝更緊密，由于電子元件數(shù)量眾多，產(chǎn)生的熱量也更多。這就給灰塵創(chuàng)造了機(jī)會(huì)，附著在電路板上，導(dǎo)致電路板故障。數(shù)控機(jī)床電氣故障維修中難度最大的是電路板，而電路板故障往往需要返回電路板設(shè)計(jì)廠家維修，維修難度大，價(jià)格昂貴，維修周期長(zhǎng)，所以防止灰塵附著在電路板上勢(shì)在必行。

1 灰塵的分析

灰塵顆粒的直徑通常小于500μm，主要是由人為翻動(dòng)、動(dòng)物活動(dòng)及土壤由于刮風(fēng)、空氣流通所產(chǎn)生的。其中工業(yè)環(huán)境下灰塵大致可分為兩種。由于工件加工、粉碎而產(chǎn)生和分散到空氣中的一種顆粒稱為工業(yè)粉塵。物質(zhì)在燃燒、升華、蒸發(fā)和凝聚等過(guò)程中形成的煙霧稱為固體煙霧?；覊m是固體顆粒，形狀極不規(guī)則，由于粒徑小，表面積大，所以它的吸附能力非常強(qiáng)，可以將工業(yè)環(huán)境中的水分、微生物、揮發(fā)的油脂、揮發(fā)性氣體及靜電等有害物質(zhì)吸附在它的表面。由于灰塵包含的成分復(fù)雜，攜帶的微生物會(huì)分解出酸根和金屬離子，具有酸性或堿性。有些灰塵直接吸附了酸性或堿性物質(zhì)，例如吸附了硫酸煙霧、光化學(xué)煙霧等氣體就具有酸性，吸附了金屬氧化物等微粒就具有堿性。工業(yè)環(huán)境下灰塵通常包含土壤、微生物、粉塵、固體煙霧、油脂、靜電等。

2 電路板灰塵的危害

灰塵對(duì)數(shù)控機(jī)床電路板的危害非常大，導(dǎo)致電路板發(fā)生不同的故障，下面列舉出灰塵對(duì)電路板的6種危害。

（1）灰塵覆蓋在電路板電子元件及線路表面，使散熱狀況惡化，電子元件溫升超出允許工作范圍，縮短了電子元件的使用壽命，甚至燒壞電子元件，同時(shí)大量的灰塵會(huì)堵轉(zhuǎn)冷卻風(fēng)扇，導(dǎo)致冷卻風(fēng)扇燒壞，影響整個(gè)電路板的散熱，引發(fā)電路板故障。

（2）灰塵包含微生物，能分解出酸根和金屬離子，具有酸性或堿性，會(huì)腐蝕電子元件及電路板，造成電子元件和線路生銹、虛接、斷路，從而引發(fā)電路板故障。

（3）灰塵具有吸濕性，覆蓋在電子元件針腳間及縫隙間，會(huì)造成印刷電路板絕緣電阻下降，發(fā)生漏電，甚至?xí)l(fā)短路事故，燒壞電子元件及印刷電路板。

（4）灰塵聚集在電路板接口內(nèi)、調(diào)節(jié)旋鈕的縫隙間及熔斷器的針腳端使接觸電阻增大，甚至導(dǎo)致接觸不良，發(fā)生電路板電流、電壓等數(shù)值變化，從而導(dǎo)致電路板不能正常工作。

（5）灰塵集聚在電子元件的針腳兩端，會(huì)導(dǎo)致電子元件額定技術(shù)參數(shù)發(fā)生變化。例如：灰塵聚積在集成電路針腳周圍，會(huì)引起集成電路電參數(shù)變化，從而改變集成電路的正常工作條件而引發(fā)故障。

（6）灰塵的吸附性導(dǎo)致容易攜帶靜電，與電路板接觸時(shí)釋放靜電，靜電高電壓使電路板上電子元件工作失常，甚至損壞電子元件及印刷電路板。

3 電路板灰塵聚積的原因

灰塵聚集在數(shù)控機(jī)床電路板上產(chǎn)生危害，但是不能完全杜絕灰塵聚集，下面從3個(gè)方面分析電路板灰塵聚集的原因。

（1）機(jī)床生產(chǎn)加工會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵同時(shí)也會(huì)加劇粉塵的飄散，由于生產(chǎn)加工車間是一個(gè)相對(duì)密閉的環(huán)境，灰塵會(huì)一直懸浮在機(jī)床電氣柜的周圍，雖然機(jī)床電氣柜有密封隔離措施，但并不能做到完全隔絕，灰塵會(huì)慢慢進(jìn)入電氣柜，吸附在凹凸不平的電路板上。

（2）數(shù)控機(jī)床電路板上都會(huì)有冷卻風(fēng)扇，冷卻風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)加快空氣的流通速度，在帶走熱量的同時(shí)將電氣柜中漂浮的灰塵一并帶到電路板上，由于灰塵的吸附性和吸濕性會(huì)慢慢在電路板上聚積。

（3）灰塵攜帶的靜電與電路板靠近時(shí)會(huì)發(fā)生靜電感應(yīng)，使灰塵更容易附著在電路板表面，隨著時(shí)間的增加灰塵會(huì)越積越多。

4 電路板灰塵的清潔

雖然無(wú)法避免電路板上灰塵，但是我們可以通過(guò)定時(shí)清理，來(lái)減少灰塵在電路板上聚集，降低灰塵對(duì)電路板的危害。下面介紹一種實(shí)用的電路板清潔的方法。

（1）切斷數(shù)控機(jī)床總電源，等待數(shù)分鐘，使數(shù)控機(jī)床電氣柜內(nèi)元器件放電完全，將雙手與接地點(diǎn)良好接觸，釋放手上攜帶的靜電，帶上防靜電手套，可以防止手上攜帶的靜電對(duì)電路板電子元件的損壞。

（2）提前做好電路板上接插件的記錄工作，為完成電路板的復(fù)原安裝做準(zhǔn)備。用螺絲刀、六角扳手等工具小心翼翼地拆下電路板，將拆下的電路板放在不易產(chǎn)生靜電的材料上。

（3）用防靜電軟毛刷輕輕地刷下附著在電路板上的灰塵，注意邊邊角角都要清理到位，再用干燥的壓縮空氣把殘留的灰塵清理干凈，多次重復(fù)清掃電路板，直到將電路板灰塵徹底清理干凈。

（4）將清理干凈的電路板按拆下的逆向順序重新安裝，將電路板上的接插件按照記錄內(nèi)容原樣恢復(fù)，認(rèn)真確認(rèn)安裝無(wú)誤后，給數(shù)控機(jī)床通電試驗(yàn)，機(jī)床無(wú)報(bào)警工作正常，電路板灰塵清理完成。

5 電路板清潔保持

無(wú)法隔絕灰塵在電路板上聚集，但是可以減少灰塵在電路板上聚集的速度，下面從四個(gè)方面分析如何保持電路板清潔。

（1）減少打開電氣柜門次數(shù)及時(shí)間，除非需要電氣維修才能打開，維修完要及時(shí)關(guān)閉電氣柜門。工廠環(huán)境較差，灰塵較多，如果柜門打開次數(shù)過(guò)多或時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，灰塵會(huì)很快進(jìn)入電氣柜內(nèi)落到電路板及電器元件上。

（2）做好電氣柜的密封工作。為了保持電氣柜密封性，依據(jù)機(jī)床使用情況，定期檢查及更換老化的密封膠條，保持電氣柜的密封良好。

（3）利用風(fēng)扇冷卻，而未配備空調(diào)的電氣柜，應(yīng)改造更換為空調(diào)冷卻方式。因?yàn)轱L(fēng)扇冷卻效率低，效果差，同時(shí)風(fēng)扇需要與電氣柜外空氣交換冷卻，密封效果差。而空調(diào)的工作原理保證了電氣柜內(nèi)外是相互隔離的，并且冷卻效率高，可以有效減少灰塵進(jìn)入電氣柜內(nèi)落到電路板上。

（4）做到勤檢查，及時(shí)清理。電氣維護(hù)人員按照機(jī)床的實(shí)際使用環(huán)境及時(shí)間，定期檢查及清理電路板，使電路板始終保持潔凈。

6 結(jié)語(yǔ)

筆者經(jīng)過(guò)多年數(shù)控機(jī)床維修維護(hù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，由灰塵引起的電路板故障占電路板總故障率的百分之九十以上，占數(shù)控機(jī)床總故障率的百分之二十以上，所以保持?jǐn)?shù)控機(jī)床電路板的清潔，防止灰塵對(duì)電路板造成危害是一項(xiàng)十分重要的工作。經(jīng)常給電路板除塵，可以使電路板始終處于理想的工作環(huán)境，少出甚至不出故障，同時(shí)可以延長(zhǎng)電路板使用壽命，提高數(shù)控機(jī)床的使用效率。

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