數控機床電氣系統故障診斷與維護

袁鑫宏

摘 要：近幾年來，隨著科學技術的不斷發展，數控機床成為工業生產中的重要設備之一。由于數控機床具有工作效率高、加工精度準確以及自動靈活等特點，逐漸被廣泛應用于各行各業中，而且已成為生產企業保證產品質量、提高工作效率的關鍵所在。數控機床最常見的故障有機械故障和電氣故障，在日常工作運行中電氣系統故障最為常見，研究和探討數控機床電氣控制系統故障診斷與維護技術，對于保證數控機床穩定運行具有非常重要的意義。本文介紹了數控機床故障現象以及現代數控機床分析，介紹了解數控機床技術以及未來發展情況，為以后機床故障的分析和研究打下了堅實的基礎。

關鍵詞：數控機床;電氣控制系統;故障診斷;故障維護

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.23.082

數控機床是高密集型機電設備，如果一旦發生故障，由于診斷難度大，維修不及時將會造成數控機床停產停機。隨著科學技術的快速發展，數控系統的可靠性越來越高，故障率也越來越低，一大部分故障原因主要是由系統參數設置、驅動單元和伺服電機的質量問題而引起的。那么為了降低故障率，研究和分析故障原因及系統故障診斷方法，對于數控機床的穩定運行有著非常重要的作用。

1 電氣控制系統故障

電器控制系統又可以從元器件類型上分類，一般分為“弱電”和“強電”故障，其中“弱電”部分是以電子元件及集成電路所組成的控制系統，輸為輸出單元等。“弱”電的故障通常分類為硬件和軟件故障。常見的有集成電路芯片故障、軟件故障的有加工程序出錯。“強電”部分指控制系統中的主回路、或高壓，這類故障雖然容易診斷和維修，但由于該部分系統長期處于高壓、大電流的工作狀態下，發生故障的幾率較大。

2 數控機床故障診斷技術

2.1 自診斷技術

（1）開機自診斷：當數控機床系統啟動后，在設備內部設定的自診斷系統將會對各個系統部件進行逐一檢測，檢測結果將會顯示在操控屏上，當檢測過程中發現故障問題時，顯示屏上將會對故障信息進展示并發出故障信號。數控機床自診斷系統檢測運行速度較快，基本在一分鐘內即可完成檢測。故障信息通常會具體到某一元件或電路板上，也有部分故障只顯示故障范圍，這就需要故障檢修人員根據電路圖或系統原理進行范圍排查。

（2）運行自診斷：該診斷技術是在系統正常工作過程中進行內部程度和故障的診斷，主語對系統軟件、控制系統、電子單元以及數控裝置及其外部運行裝置進行全自動實時在線監測，將相關運行和故障信息在操控屏上進行顯示。運行自診斷技術通常在系統運行中進行多次反復診斷，及時有效監測系統運行中出現的各種故障。

2.2 人工診斷技術

（1）功能程序測試法：這種方法將數控系統中全部指令編一個程序，將其存儲在機床控制系統中，診斷時用此程序，就可以很快判定，這種方法會在設備長時間不用重新投入才會用。

（2）參數檢查法：數控系統內部如果一旦出現干擾，或者有其它的原因，從而造成參數丟失或者混亂，會影響系統無法進行正常工作，然后運用參數檢測系統相關功能進行檢測，排除故障后還需對某些參數進行重新調整。

（3）備件置換法：是指需要與系統型號相同的電路板，模塊進行參數互相交換比較，還可與其他部件進行互換，或者重新替換出有問題的部件，還有那些特別重要，而且也很容易出現故障的，這些都要大大減少故障發生率，以便快速確定故障。

（4）直觀法：直觀法是指檢修人員采用視覺、聽覺、嗅覺以及感覺等直觀檢測方法對故障部位進行排查和檢修，通常遵循“先外后內”的檢測原則，對故障部位零部件工作情況進行觀察、聽聲音、摸發熱等直接檢測，對零部件和外部裝置進行逐個檢測，對故障點完成順利排查。

（5）原理分析法：當上述檢測方法無法檢測出具體故障時，可從電路基本原理出發，一步步利用相關電路檢測工具進行逐一排查，以此來查明故障原因。

2.3 高級診斷

（1）自修復診斷：數控系統故障原因種類很多，自修復一般不參與內部運行的。在系統每次開機運行中自修復程序便開始啟動，對系統進行故障檢測，如若發現系統故障，便開始自動啟動修復程度，軟件故障將會自己對軟件和程序進行修復，自動尋找備用模塊，以取代故障模塊，確保系統能夠正常運行。故障信息及模塊替代信息都會在操控屏上進行顯示并發出報警信號，維修人員便根據提示信息對故障模塊進行更換和備份，以備下次故障修復所用。

（2）診斷指導專家系統：近年來隨著科技不斷進步，故障診斷技術也在不斷發展和更新，如圖像聲音識別技術、自動修復技術以及工業機器人維修技術等，在數控機床故障診斷及修復中得到了廣泛應用。診斷指導專家系統基于行業維修專家技術和經驗總結，模仿維修專家故障處理思維活動而設計的故障診斷系統，這將促使普通維修工人也能具備專家級的故障診斷和維修水平。

（3）原理分析法：根據數控機床電氣系統結構及工作原理，從部件組成和運行原理上對各個部件運行參數和電路結構進行排查，并結合相應檢測和測量設備儀器，對系統進行分析和比較，從而對故障信息進行逐一排查。該方法對于故障檢修人員的知識水平和維修經驗具有較高要求，必須要對電氣系統故障原因有足夠了解，對故障維修知識有足夠掌握。

3 維修中應注意的事項

（1）在維修和診斷過程中，需要對電路板連接處及線路圖進行標記和明確，將拆下的電子元件及螺絲要進行分類裝盒保管，避免丟失和混淆;在維修結束后要檢測所有拆下的電子件和螺絲是否都安裝齊全，并要確保安裝部位元件穩定牢固。

（2）電烙鐵應該放在離維修線路板遠的地方，烙鐵頭焊接時應做適當調整以免破壞別的器件。

（3）不應隨意切斷印刷線路。有的維修人員有自己的習慣，會導致一些判斷錯誤，自己私自進行斷線，但因檢查與這種數控設備不同，這樣做將會造成元件人為損壞。

（4）要更換新的器件時，焊接中應當不使用酸性焊油，引腳處作適當調整。

（5）數控機床電氣系統中電路板及電源配置較為復雜，在檢修過程中可根據實際情況選擇局部供電或全程供電，并要特別注意高壓電路，在檢修通電前做好相應絕緣措施，確保維修人身生命安全。

4 數控機床故障的診斷展望

在數控機床故障診斷中，電氣故障診斷始終是困擾操作和維修人員的難題之一，確保數控機床工作過程中的安全與穩定對于生產單位具有非常重要的意義。近年來逐步發展起來的專家故障診斷系統，開創了基于人類專家級別知識水平的電氣設備故障診斷技術。該技術以其獨有的技術優勢不斷被應用于數控機床電氣系統故障診斷和檢修中。但隨著數控機床自動化水平的不斷提高，故障點及故障原因變得越發復雜，畢竟維修人員技術水平有一定的局限性。鑒于此現階段建立的科研所遠程專家故障診斷系統發揮了重要作用。通過遠程網絡與故障維修現場進行視頻連接，集多方專家進行遠程故障診斷，以及時恢復設備生產運行，并達到了遠程技術共享的作用。此外，自動化數控機床電氣系統故障復雜多變，今后結合模糊識別技術以及人工智能技術，發展更加快速智能的故障診斷和維修方法，也是未來重要的發展方向之一。

5 結語

數控機床作為工業生產和發展過程中的重要設備之一，在工業生產過程中發揮了非常重要的作用。數控機床電氣系統故障點較多，需要在日常故障檢修中，對各種出現的故障進行記錄和總結，不斷積累故障診斷和維修經驗，在以后故障發生時可以進行及時排查。加強數控機床故障維修和設備保養，能夠有效延長機床使用壽命，對于企業穩定生產和降低生產成本具有非常重要的意義。因此，在今后的工作中，應不斷研究和掌握新的數控機床電氣系統故障診斷和維修技術，為企業經濟效益的提高和穩定發展做出應有的貢獻。

參考文獻：

[1]余志鋼，易端前，李磊.數控機床電氣系統的故障診斷與維修[J].民營科技，2016（04）：24.

[2]劉瑩，周勝德.淺談數控機床電氣系統故障診斷及處理方法[J].科技創新與應用，2012（5Z）：57.

[3]朱東旭，李笑宇.數控機床電氣系統的故障診斷與維修策略研究[J].山東工業技術，2017（20）：157.