數控機床電氣設備故障的維修與保養分析

張海鵬

（中車青島四方機車車輛股份有限公司，山東青島 266000）

0 引言

近年來，隨著我國機械制造行業的快速發展，數控機床在制造生產中的重要性也越來越高。數控技術，即通過數字信息控制機械運動以及工作。在數控技術操作過程中，數控設備順利運行是生產的基礎產品，并且在近年來的發展中，數控設備已經逐漸成為我國制造業的關鍵性設備之一。為了不斷提高數控機電設備的使用效率以及使用壽命，僅僅依靠數控設備性能是無法實現的，還需要正確的操作、及時的維護和保養。

在當前的機械制造行業中，如何通過有效措施不斷提高機械設備使用效率，最大限度發揮機械設備作用非常重要。當前我國數控機床生產加工中仍然存在不少問題，并且在很大程度上影響企業的正常生產。因此，在當前的機械制造行業發展過程中，分析和研究數控機床的維護和維修技術也是一項重要工作。

1 常見數控機床故障與維修

數控機床電氣設備在運行過程中非常容易出現故障，影響其正常運行。常見的數控機床故障分為3 種，分別是硬件故障、軟件故障和干擾故障。

1.1 硬件故障

硬件故障指的是電氣設備中的驅動模塊、電源模塊、控制板、繼電器、限位等電器元器件及控制面板上的按鍵和電氣線路，設備在運行時出現故障后進而導致設備出現停機（圖1～圖2）。根據設備數控機床電氣設備在運行過程中出現的故障，逐一對電氣部件進行檢查。設備出現一般的硬件故障，通常進行復位、斷電重新啟動設備就能夠處理。對于出現某部位的硬件報警，如驅動模塊、電源模塊、限位等問題，需要對各個硬件進行查找問題，根據查找和檢查情況進行維修和更換。更換完成后進行試機，直至設備故障取消恢復使用。

1.2 軟件故障

軟件故障與硬件故障恰恰相反，軟件故障主要是設備參數、PLC 程序、系統程序故障（圖3），如在運行中經常出現參數設置不正確以及零件加工程序錯誤、系統程序丟失及PLC 程序不執行等。其中較為嚴重的故障是控制系統的軟件破損或丟失，進而導致電氣設備運行混亂。針對系統軟件及程序需要進行提前備份，在出現破損和丟失后可以進行程序覆蓋恢復。系統程序上傳完成后需校對和驗證，也可在程序和參數程序內對參數進行修正和更改，進而排除故障。在此情況下，需要提醒技術和維修人員在設備安裝調試完成后，必須對設備系統程序、PLC 程序等進行備份，防止出現無備份的現象。

1.3 干擾故障

干擾故障在數控機床電氣設備中發生情況較多，其主要原因是由于機床設備在運行過程中出現信號中斷及檢測不到信號，設備系統信號傳輸、信號接收的電源地線配置出現不穩定情況，進而導致機床在運行過程中出現干擾故障。特別是信號傳輸和信號接收器的電壓電流在不穩定的情況下，導致出現信號中斷等現象。另外就是外部干擾，設備自身的振動和定位精度不夠也會造成干擾。干擾問題是有多種因素造成的，應針對所出現的問題進行查找，如果是設備本身的原因，在查找和確定問題后進行修復。對于外部干擾，可以加強設備信號的屏蔽，檢查屏蔽是否牢靠，防止造成干擾。

圖1 設備配電柜電器元件

2 數控機床電氣設備在運行中的注意事項

2.1 保障機床使用性能和使用壽命

在數控機床電氣設備運行過程中，操作人員應盡可能避免數控機床受到陽光直射，或是其他熱輻射。因此，在數控機床的存放過程中，存放人員必須嚴格控制地面的濕度以及潔凈度，進而保證數控機床在存放過程中不會受到潮濕、雜質等影響，導致設備出現破損及故障。

2.2 保障電源供應

圖2 操作面板

數控機床電氣設備在日常運行生產過程中，供電必須使用專用線路，或利用穩壓裝置穩定電源。數控機床電氣設備在運行過程中必須保證電源的穩定供應，其主要原因在于:通過穩定電源能夠最大限度減少低質量供電對數控機床電氣設備運行所造成的負面影響，并有效控制電源振動幅度瞬間變化對設備的影響。

圖3 設備軟件報警

2.3 完善規章制度

企業在使用數控機床電氣設備過程中，無論是使用、還是管理，均需要嚴格按照相關情況及規定進行。根據企業自身實際情況和國家管理規定制定相應的規章制度，對設備管理要有明確和針對性的規章制度。例如:設備的保養規范、大項修、精度普查、潤滑制度等，設備點檢要求、清掃周期。在制定好相關的規章制度后，還應當嚴格按照規章制度執行，進而保證數控機床電氣設備運行的規范性。

3 數控機床電氣設備的維護與保養

數控機床電氣設備在使用過程中，正確的維護與保養是確保數控機床電氣設備正常運行的關鍵。

3.1 數控機床電氣系統的維護

（1）在數控機床電氣設備的維護保養過程中，設備技術人員、維修人員、操作人員應當嚴格按照相關的維護保養規定制度進行。針對設備操作人員對設備的日常保養進行專業的培訓，提高設備操作人員的技能水平。另外，設備技術人員和維修人員對設備系統維護保養時，根據保養過程中設備上的各部件進行分析，對于保養后狀態不能改觀的部件進行分析是否更換。對技術人員和維修人員的專業技能和專業素養系統性的培訓和提高，同樣也是影響數控機床電器設備運行的關鍵。這樣可以提高設備維護的周期，有效降低設備的故障率。

（2）通常情況下，數控機床本身均會存有部分灰塵、金屬粉末以及生產加工的鐵屑和油污。一旦產生的灰塵和粉末落入數控機電設備內部，將會損壞設備內的電子元件以及電路板。尤其是天氣比較熱時，機床部分電器元件溫度過高，未能及時降溫時會導致損壞和系統出現嚴重損壞，造成設備停止工作，影響生產。應該特別注意，在高溫季節嚴禁采用打開數控機床控制柜的方法降低設備溫度，這樣極易導致數控系統出現嚴重損壞。

（3）為了有效避免數控機電系統過熱，在日常工作中，應不斷加強數控柜上的冷卻風扇的檢查力度。另外，定期檢查冷卻風扇和進風過濾器的情況，制定檢查及更換過濾棉的周期，防止堵塞，一旦發現堵塞和損壞，應當立即對其進行清理及更換，避免造成更加嚴重的事故。

（4）最后，應不斷加強對備用電路板的維護工作。盡管是備用部件，但如果長時間不使用，其工作性能將會大大降低。因此，應當定期將備用電路板安裝到數控機床設備中運行，進而避免其電路板的損壞。

3.2 提高機械部件的維護和保養

（1）主要傳動部位的維護和保養。對于主傳動部位的維護和保養，其主要目的在于避免數控機床設備在運行過程中由于保養潤滑不到位，造成缺油生銹和磨損損壞。另外，應當制定對主軸潤滑、自動潤滑裝置的潤滑穩定進行檢查，如果出現高溫情況及時查找原因，使其潤滑狀態正常，避免造成設備使用影響。在維護保養中應當對其認真檢查，需要進行調整的要按照要求調整。最后對所有機械部件做好保養和維護記錄工作，便于后期檢查和查閱。

（2）機床精度維護和保養。為了不斷提高機床精度維護和保養，相關技術人員制定檢查周期，根據檢查周期對機床精度進行檢查與校正，并嚴格按照精度校正進行系統參數補償。

4 數控機床電氣設備的維護保養周期

在數控機床電氣設備的電氣柜上的元件，通常是采用不定期維護的方式進行保養，而數控機床電氣設備的維護保養周期主要是根據設備結構、使用環境的差異性確定。數控機床電氣設備的保養一般分為一級保養、二級保養。

（1）一級保養。一級保養時間通常為每季度進行一次，而每次的保養時間通常控制在6～12 h。在這期間所需進行的保養工作主要有灰塵清掃、試車、緊固熔斷器以及整理線路等。

（2）二級保養。二級保養時間通常為每半年進行一次，每次保養時間通常在3～6 d。在這期間所需進行的保養工作有校驗繼電器、檢驗熱繼器以及接觸器、繼電器觸頭等。

5 結束語

在數控機床電氣設備故障的維修與保養過程中，應當根據電氣設備的實際情況以及具體故障進行維修，并對其進行定期保養，從而保證數控機床電氣設備的正常運行以及運行質量。