數控設備常見檢測元件故障及維修

鄭欽禮

（河南工業技師學院，河南 鄭州 450007）

檢測元件是數控機床伺服系統的重要組成部分，它起著檢測各控制軸的位移和速度的作用，它把檢測到的信號反饋回去，構成閉環系統。測量方式可分為直接測量和間接測量：直接測量就是對機床的直線位移采用直線型檢測元件測量，直接測量常用的檢測元件一般包括：直線感應同步器、計量光柵、磁尺激光干涉儀。間接測量就是對機床的直線位移采用回轉型檢測元件測量，間接測量常用的檢測元件一般包括：脈沖編碼器、旋轉變壓器、圓感應同步器、圓光柵和圓磁柵。

下面通過四個常見的故障舉例，進行故障現象描述、故障分析確定最終解決故障的方法。

實例一：脈沖編碼器A相信號錯誤導致軸運動產生振動。

故障現象：FAUNUC某系統雙面加工中心X向在運動的過程中產生振動，并且在CRT上出現NC 713報警。

故障分析：根據故障現象，分析引起故障的原因可能有以下6種：①速度控制單元出現故障；于位置檢測電路不良；③脈沖編碼器反饋電纜的連線和連接不良；④脈沖編碼器不良；⑤機床數據是否正確；⑥伺服電機及測速機故障。

故障解決：針對上述分析出的原因，對速度控制單元、主電路板、脈沖編碼器反饋電纜的連接和連線進行檢查，發現一切正常，機床數據正常，然后將電動機與機械部分脫開，用手轉動電動機，觀察713號診斷狀態，713診斷內容為：713.3為X軸脈沖編碼器反饋信號，如果斷線，此位為1。713.2為X軸編碼器反饋一轉信號。713.1為X軸脈沖編碼器B相反饋信號。713.0為X軸脈沖編碼器A相反饋信號。713.2、713.1、713.0正常時電動機轉動應為“0”、“1”不斷變化，在轉動電動機時，發現713.0信號只為“0”不變“1”，又用示波器檢測脈沖編碼器的A相、B相和一轉信號，發現A相信號不正常，因此通過上述檢查可判定調軸脈沖編碼器不良，經更換新編碼器，故障解決。

實例二：脈沖編碼器受油污染，導致軸定位故障。

故障現象：SIEMENS某臥式加工中心工作臺在旋轉定位過程中出現故障，運行中斷，CRT出現報警號：1364報警內容為1364 ORD 4B2 measuing System Dirty即測量系統受污染。

故障解決：根據故障報警內容，先拆下檢測線路板和反饋電纜接頭，用酒精清洗其灰塵和油污，起動工作臺，故障沒消除，隨后又拆下檢測工作臺位置的脈沖編碼器，發現里面充滿了大量機械油，原來有一通入編碼器的壓縮空氣氣路，壓縮空氣能把進入編碼器的灰塵吹出，起到清潔編碼器的作用，這些機械油是由氣路通氣時，因壓縮空氣不潔凈，由壓縮空氣帶進來的，用汽油把這些油污洗干凈，并提高壓縮空氣質量，重新安裝好編碼器后，起動工作臺，故障消除。

實例三：閉環電路檢測信號線折斷，導致控制軸運行故障。

故障現象：SIEMENS 8系統臥式加工中心有一次正在工作過程中，機床突然停止運行，CRT出現NC報警104，關斷電源重新起動，報警消除，機床恢復正常，然而工作不久，又出現上述故障，如此反復。

故障分析及解決：查詢NC 1O4報警，內容為：X軸測量閉環電纜折斷短路，信號丟失，不正確的門檻信號不正確的頻率信號，本機床的X、Y、Z三軸采用光柵尺對機床位移進行位置檢測，進行反饋控制形成一個閉環系統。

故障分析及解決：根據故障現象和報警，先檢查讀數頭和光柵尺，光柵尺密封良好，里面潔凈，讀數頭和光柵尺沒有受到油污和灰塵污染，并且讀數頭和光柵尺正常，隨后又檢查差動放大器和測量線路板，經檢查未發現不良現象，經過這些工作后，把重點放在反饋電纜上，測量反饋端子，發現13號線電壓不穩，停電后測量13號線，發現有較大電阻，經仔細檢查，發現此線在X向隨導軌運動的一段有一處將要折斷，似接非接，造成反饋值不穩，偏離其實際值，導致電機失步，經對斷線重新接線，起動機床，故障消除。

實例四：編碼器感應光電盤損傷導致加工件加工尺寸誤差。

故障現象：CNC 862數控20車床X向切削零件時尺寸出現誤差，達到0.30mm/250mm，CRT無報警顯示。

故障分析及解決：本機床的X、Z軸為伺服單元控制直流伺服電機驅動，用光電脈沖編碼器作為位置檢測，據分析造成加工尺寸誤差的原因一般為：①X向滾珠絲杠與絲母副存在比較大的間隙或電機與絲杠相連接的軸承受損，導致實行行程與檢測到的尺寸出現誤差；于測量電路不良。

故障分析及解決：根據上述分析，經檢查發現絲杠與絲母間隙正常，軸承也無不良現象，測量電路的電纜連線和接頭良好，最后用示波器檢查編碼器的檢測信號，波形不正常。于是拆下編碼器，打開其外殼，發現光電盤不透光部分不知什么原因出現三個透明點致使檢測信號出現誤差，更換編碼器，問題解決，因為CNC 862系統的自診斷功能不是特別強，因此在出現這樣的故障時，機床不停機，也無NC報警顯示。

總之，在數控設備的故障中，檢測元件的故障比例是比較高的，只要正確使用并加強維護保養，對出現的問題進行深入分析，就一定能降低故障率，并能迅速解決故障，保證設備的正常運行。