自動化數控機床常見系統(tǒng)故障分析

李成森 王玉

摘 要：數控機床是一種高效的自動化機床，他綜合了計算機技術，自動化技術，伺服驅動，精密測量和精密機械等各個領域的新的技術成果，是一門新興的工業(yè)控制技術。數控機床電氣系統(tǒng)故障的調查、分析與診斷的過程也就是故障的排除過程，一旦查明了原因，故障也就幾乎等于排除了，因此故障分析診斷的方法十分重要。

關鍵詞：數控機床;故障排除;分析

1 機床系統(tǒng)電氣故障的常用診斷方法

1.1 直觀檢查法：這是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的檢查。

1）詢問：向故障現場人員仔細詢問故障產生過程、故障表象及故障后果，并且在整個分析判斷過程中可能要多次詢問。

2）目視總體查看機床各部分工作狀態(tài)（例如各坐標位置、主軸狀態(tài)、刀庫、機械手位置等），各電控裝置（如數控系統(tǒng)、溫控裝置、潤滑裝置等）有無報警指示，局部查看有無保險燒壞，元器件燒焦、開裂、電線電纜脫落，各操作元件位置正確與否等等。

1.2 儀器檢查法：

使用常規(guī)電工儀表，對各組交、直流電源電壓，對相關直流及脈沖信號等進行測量，從中找出可能的故障。例如用萬用表檢查各電源情況，及對某些電路板上設置的相關信號狀態(tài)測量點的測量，用示波器觀察相關的脈動信號的幅值、相位甚至有無，用PLC編程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。

1.3 信號與報警指示分析法

1）硬件報警指示這是指包括數控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)在內的各電子、電器裝置上的各種狀態(tài)和故障指示燈，結合指示燈狀態(tài)和相應的功能說明便可獲知指示內容及故障原因與排除方法。

2）軟件報警指示如前所述的系統(tǒng)軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設有報警顯示，依據顯示的報警號對照相應的診斷說明手冊便可獲知可能的故障原因及故障排除方法。

1.4 接口狀態(tài)檢查法

現代數控系統(tǒng)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。有些故障是與接口信號錯誤或丟失相關的，這些接口信號有的可以在相應的接口板和輸入/輸出板上有指示燈顯示，有的可以通過簡單操作在CRT屏幕上顯示，而所有接口信號都可以用PLC編程器調出。

1.5 參數調整法

數控系統(tǒng)、PLC及伺服驅動系統(tǒng)都設置許多可修改的參數以適應不同機床、不同工作狀態(tài)的要求。這些參數不僅能使各電氣系統(tǒng)與具體機床相匹配，而且更是使機床各項功能達到最佳化所必需的。因此，任何參數的變化（尤其是模擬量參數）甚至丟失都是不允許的;而隨機床長期運行所引起的機械或電氣性能的變化會打破最初的匹配狀態(tài)和最佳化狀態(tài)。此類故障多指故障分類一節(jié)中一類故障，需要重新調整相關的一個或多個參數方可排除。

1.6 備件置換法

當故障分析結果集中于某一印刷電路板上時，有于電路集成度的不斷擴大而要把故障落實于其上某一區(qū)域乃至某一元件是十分困難的，為了縮短停機時間，在有相同備件的條件下可以先將備件換上，然后再去檢查修復故障板。鑒于以上條件，在拔出舊板更換新板之前一定要先仔細閱讀相關資料，弄懂要求和操作步驟之后再動手，以免造成更大的故障。

1.7 交叉換位法

當發(fā)現故障板或者不能確定是否故障板而又沒有備件的情況下，可以將系統(tǒng)中相同或相兼容的兩塊電路板互換檢查，例如兩個坐標的指令板或伺服板的交換從中判斷故障板或故障部位。這種交叉換位法應特別注意，不僅硬件接線的正確交換，還要將一系列相應的參數交換，否則不僅達不到目的，反而會產生新的故障造成思維的混亂，一定要事先考慮周全，設計好軟、硬件交換方案，準確無誤再行交換檢查。

2 電氣維修與故障的排除

電氣故障的分析過程也就是故障的排除過程，因此電氣故障的一些常用排除方法在上一節(jié)的分析方法中以綜合介紹過了，本節(jié)則列舉幾個常見電氣故障做一些簡要介紹，供維修者參考。

2.1 電源是維修系統(tǒng)乃至整個機床正常工作的能量來源，它的失效或者故障輕者會丟失數據、造成停機。重者會毀壞系統(tǒng)局部甚至全部。西方國家由于電力充足，電網質量高，因此其電氣系統(tǒng)的電源設計考慮較少，這對于我國有較大波動和高次諧波的電力供電網來說就略顯不足，再加上某些人為的因素，難免出現有電源而引起的故障。

2.2 數控系統(tǒng)位置換故障

1）位置環(huán)報警?？赡苁俏恢脺y量回路開路;測量元件損壞;位置控制建立的接口信號不存在等。

2）坐標軸在沒有指令的情況下產生運動?？赡苁瞧七^大;位置環(huán)或速度環(huán)接成正反饋;反饋接線開路;測量元件損壞。

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

2.4 機床動態(tài)特性變差，工件加工質量下降，甚至在一定速度下機床發(fā)生振動。這其中有很大一種可能是機械傳動系統(tǒng)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(tǒng)來說則可能是速度環(huán)、位置換和相關參數已不在最佳匹配狀態(tài)，應在機械故障基本排除后重新進行最佳化調整。

2.5 偶發(fā)性停機故障。

這里有兩種可能的情況：一種情況是如前說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(huán)境條件引起的，如強力干擾（電網或周邊設備）、溫度過高、濕度過大等。這種環(huán)境因素往往被人們所忽視，例如南方地區(qū)將機床置于普通廠房甚至靠近敞開的大門附近，電柜長時間開門運行，附近有大量產生粉塵、金屬屑或者水霧的設備等等。這些因素不僅會造成故障，嚴重的還會損壞系統(tǒng)與機床，務必注意改善。

結束語：

數控機床電氣系統(tǒng)故障直接影響整個電氣系統(tǒng)正常運行，故障分析、診斷和排除過程十分關鍵。只要查明了故障原因，就可以制定解決方案，因此故障診斷和檢測方法是保證自動化機床正常運轉的前提條件

參考文獻：

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[2]淺談自動化機床的故障排除技術[J].郝春生.黑龍江科技信息. 2011（30）

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