數控機床的電氣故障診斷與維修
2013-12-29 來源：數控機床市場網 作者：-
數控機床是一種技術含量很高的機、電、儀一體化的高效復雜的自動化機床，機床在運行過程中，零部件不可避免地會發生不同程度、不同類型的故障，因此，熟悉機械故障的特征，掌握數控機床機械故障診斷的常用方法和手段，對確定故障的原因和排除有著重大的作用。
1、數控機床故障診斷原則與基本要求
所謂數控機床系統發生故障(或稱失效)是指數控機床系統喪失了規定的功能。故障可按表現形式、性質、起因等分為多種類型。但不論哪種故障類型，在進行診斷時，都可遵循一些原則和診斷技巧。
1.1排障原則
主要包括以下幾個方面：1）充分調查故障現象，首先對操作者的調查，詳細詢問出現故障的全過程，有些什么現象產生，采取過什么措施等。然后要對現場做細致的勘測；2）查找故障的起因時，思路要開闊，無論是集成電器，還是和機械、液壓，只要有可能引起該故障的原因，都要盡可能全面地列出來。然后進行綜合判斷和優化選擇，確定最有可能產生故障的原因；3）先機械后電氣，先靜態后動態原則。在故障檢修之前，首先應注意排除機械性的故障。再在運行狀態下，進行動態的觀察、檢驗和測試，查找故障。而對通電后會發生破壞性故障的，必須先排除危險后，方可通電。
1.2故障診斷要求。
除了豐富的專業知識外，進行數控故障診斷作業的人員需要具有一定的動手能力和實踐操作經驗，要求工作人員結合實際經驗，善于分析思考，通過對故障機床的實際操作分析故障原因，做到以不變應萬變，達到舉一反三的效果。完備的維修工具及診斷儀表必不可少，常用工具如螺絲刀、鉗子、扳手、電烙鐵等，常用檢測儀表如萬用表、示波器、信號發生器等。除此以外，工作人員還需要準備好必要的技術資料，如數控機床電器原理圖紙、結構布局圖紙、數控系統參數說明書、維修說明書、安裝、操作、使用說明書等。
2、故障處理的思路
不同數控系統設計思想千差萬異，但無論那種系統，它們的基本原理和構成都是十分相似的。因此在機床出現故障時，要求維修人員必須有清晰的故障處理的思路：調查故障現場，確認故障現象、故障性質，應充分掌握故障信息，做到“多動腦，慎動手”避免故障的擴大化。根據所掌握故障信息明確故障的復雜程度，并列出故障部位的全部疑點。準備必要的技術資料，比如機床說明書，電氣控制原理圖等，以此為基礎分析故障原因，制定排除故障的方案，要求思路開闊，不應將故障局限于機床的某一部分。在確定故障排除方案后，利用示萬用表、示波器等測量工具，用試驗的方法驗證并檢測故障，逐級定位故障部位，確認出故障屬于電氣故障還是機械故障，是系統性的還是隨機性的，是自身故障還是外部故障等等。故障的排除。通常找到故障原因后問題會馬上迎刃而解。
3、故障處理方法
數控機床的數控系統是數控機床的核心所在，它的可靠運行，直接關系到整個設備運行的正常與否。下面總結提煉出一些判斷與排除數控機床故障的方法。
3.1充分利用數控系統硬件、軟件報警功能。
在現代數控系統中均設置有眾多的硬件報警指示裝置，設置硬件報警指示裝置有利于提高數控系統的可維護性。數控機床的CNC系統都具有自診斷功能。在數控系統工作期間，能夠適時使用自診斷程序對系統進行快速診斷。一旦檢測到故障，就會立即將故障以報警的方式顯示在CRT上或點亮面板上報警指示燈。而且這種自診斷功能還能夠將故障分類報警。
3.2數控機床簡單故障報警處理的方法。
通常，數控機床具有較強的自警功能，能夠隨時監控系統硬件和軟件的工作狀態，數控機床的大部分故障能夠出現報警提示，可以根據故障提示，確定機床的故障，及時處理、排除故障，提高機床完好率和使用效率。
3.3直接觀察法。
直接觀察法就是利用人的感覺器官注意發生故障時(或故障發生后)的各種外部現象并判斷故障的可能部位的方法。這是處理數控系統故障首要的切入點，往往也是最直接、最行之有效的方法，對于一般情況下“簡單”故障通過這種直接觀察，就能解決問題。
3.4利用狀態顯示診斷功能判斷故障的方法。
現代數控系統不但能夠將故障診斷信息顯示出來，而且還能夠以診斷地址和診斷數據的形式，提供診斷的各種狀態。
3.5發生故障及時核對數控系統參數判斷故障的方法。
數控機床的數控系統的參數變化，會直接影響到數控機床的性能，使數控機床發生故障，甚至整機不能正常工作。因此，在對故障的分析診斷過程中，盡管采取了一些措施，仍然不能解決問題、排除故障，或者對故障出處不夠明朗的話，應該改變思路，從人們所說的“軟”故障著手。檢查核對數控系統的參數，是否是因為數控系統參數變化所導致的故障，往往是一絲異常，便是癥結所在。
4、故障舉例
4.1數控機床排屑器故障分析及其改進。
經現場工作人拆下電機并對其進行試運行，結果顯示運轉正常，因此可排除電機故障原因，同時可觀察到電動機傳動軸上的鍵并未在鍵槽上，因此可初步診斷故障的直接原因為電機軸與排屑螺旋桿脫離，進一步分析，由于傳動鍵受到負載瞬時不斷變化的力，若此時把傳動鍵進行分割，這時就可以把分割的每一部分看成一個橫梁，因此可對其進行振動分析 。
經過受力情況的分析，傳動鍵具備了微動磨損產生的條件因此傳動鍵磨損屬于微動磨損，而且搜尋發現鍵已脫落到螺旋桿管孔內，可以得出鍵完好只有些微小磨損，因此可排除鍵壓潰以及鍵磨損原因，最后可斷定此次故障的直接原因為鍵脫落，造成螺旋排屑桿與電機軸脫離失去傳動力。將鍵裝上并將電機重新裝配后，故障排除工作正常。
4.2數控機床的振動爬行處理。
數控系統的振蕩現象已成為數控全閉環系統的共同性問題。系統振蕩時會造成機床產生爬行與振動故障，機床的振蕩故障通常發生在機械部分和進給伺服系統。產生振蕩的原因有很多，陳了機械方面存在不可消除的傳動間隙、彈性變形、摩擦阻力等諸多因素外，伺服系統的有關參數的影響也是重要的一方面。有時數控系統會因擴械上某些振蕩原因產生反饋信號中含有高頻諧波，這使輸出轉矩里不桓定，從而產生振動。對于這種高頻振蕩情況，可在速度環上加入一階低通濾波環節，即為轉矩濾波器。
速度指令與速度反饋信號經速度控制器轉化為轉矩信號，轉矩信號通過一階濾波環節將高頻成分截止，從而得到有效的轉矩控制信號。通過調節參數可將機械產生的100Hz以上的頻率截止，從而達到消除高頻振蕩的效果。
5、故障排除的確認及善后工作
故障排除以后，維修工作還不能算完成，尚需從技術與管理兩方面分析故障產生的深層次原因，采取適當措施避免故障再次發生。必要時可根據現場條件使用成熟技術對設備進行改造與改進。故障排除的確認，故障處理完畢。整理好線路，把機床的所有動作均試運轉一遍，正常可交付使用，同時讓操作工繼續做好運行觀察。一段時間后，詢問一下操作工機床的運行狀況，并再次對故障點進行全面檢查。最后做維修記錄，詳細記錄維修的整個過程，包括維修時間、更換件型號規格及故障原因分析等。從排除故障過程中發現自己欠缺的知識，制定學習計劃，最終充實自己。
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