數(shù)控機床電氣系統(tǒng)故障分析方法

1、數(shù)控機床電氣系統(tǒng)故障分析方法摘要:故障分析與診斷是數(shù)控機床故障排除過程的最重要環(huán)節(jié)，分析出了故障原因，問題也就迎刃而解。因此，故障分析方法對數(shù)控電氣維修工作十分重要。關(guān)鍵詞:數(shù)控維修故障分析設(shè)備維修1數(shù)控系統(tǒng)的構(gòu)成與特點數(shù)控機床控制系統(tǒng)主要由總線、CPU、電源、存貯器、操作面板和顯示屏、位控單元、PLC單元以及數(shù)據(jù)I/O單元等組成。較新的數(shù)控系統(tǒng)還包括一個通訊單元，它可完成CNC、PLC的內(nèi)部數(shù)據(jù)交換和遠程網(wǎng)絡(luò)的連接。伺服驅(qū)動系統(tǒng)主要包括伺服驅(qū)動模塊和電機。位置測量系統(tǒng)主要是采用光柵或伺服電機上安裝的增量式位移編碼器。數(shù)控系統(tǒng)的主要特點是:(1)可靠性要求高。數(shù)控設(shè)備加工精度高，一旦系統(tǒng)發(fā)生故

2、障，會造成加工質(zhì)量和成本的提高；(2)工作環(huán)境要求高。數(shù)控設(shè)備的加工精度受現(xiàn)場溫度、濕度、輻射影響明顯。有些高精密機床要求單獨隔離以便于機床環(huán)境溫度、輻射和濕度調(diào)節(jié)。而絕大多數(shù)的數(shù)控機床安裝基礎(chǔ)都設(shè)置防震溝與外界隔離；(3)接口電路復(fù)雜?？刂葡到y(tǒng)與各驅(qū)動模塊、檢測裝置以及執(zhí)行單元等進行數(shù)據(jù)實時通訊,接口單元較多，電路比較復(fù)雜。2故障的分析與診斷故障分析是維修的第一步，設(shè)備維護人員應(yīng)主要從以下方面入手。（1）調(diào)查有何異常。如異常噪音、電機過熱、誤動作等。操作者應(yīng)盡量保持設(shè)備的故障狀態(tài)，如液晶屏的報警信息、故障指示燈的顯示，各部件的停止位置等。（2）初步判斷故障原因。反推一下故障原因可能導(dǎo)致的設(shè)備

3、故障動作或過程，對故障原因進行初步判斷。確定維修步驟。有些故障液晶顯示屏或指示燈會有代碼提示，對照設(shè)備維修手冊或使用說明書，查出該故障的多種可能原因，然后綜合分析，逐一排查。（4）有些故障機床可能沒有報警提示，或報警信息是錯誤的，尤其是早期制造的機床，這就需要維修人員對該機床的控制系統(tǒng)有較深的了解和實踐經(jīng)驗，透過現(xiàn)象找出本質(zhì)原因。數(shù)控系統(tǒng)電氣故障的診斷方法有很多，在設(shè)備檢修時往往需要將多種方法綜合利用，逐一排查。數(shù)控系統(tǒng)電氣故障的常用診斷方法如下。（1）直觀檢查。這是就是利用感官進行故障初步分析。望：目視機床各部件是否處于正常狀態(tài)（例如各坐標(biāo)軸位置、主軸狀態(tài)、刀庫、機械手位置等），各電控裝置（

4、如數(shù)控系統(tǒng)、溫控裝置、潤滑裝置等）有無報警指示，查看有無保險燒斷，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。聞：通過嗅覺檢查執(zhí)行單元、驅(qū)動部件或控制部件是否有過熱而導(dǎo)致的糊味。問：向現(xiàn)場人員詢問故障產(chǎn)生的過程、故障發(fā)生時設(shè)備的狀況或動作。切：檢查各接口電路板、電纜插頭是否松動，設(shè)備執(zhí)行部件是否溫度較高，散熱風(fēng)扇風(fēng)冷效果是否正常等。儀器檢查。使用檢測儀表如萬用表、示波儀、紅外測溫儀等，對電源,電機繞組及信號線進行檢查，對相關(guān)直流及脈沖信號，對設(shè)備部件溫度等進行測量分析。(3)信號與報警指示分析法。軟件報警：在故障發(fā)生時，數(shù)控系統(tǒng)通過檢測判斷會通常都會在操作面板上的液晶屏上顯示相

5、應(yīng)的報警信息或故障代碼。維修人員還可以通過PLC程序檢查相關(guān)元素的執(zhí)行狀態(tài)推測故障原因。硬件報警:數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)以及一些主要電子線路板上一般會有一組反應(yīng)硬件狀態(tài)的發(fā)光二極管指示燈，根據(jù)指示燈的組合狀態(tài)和相應(yīng)的設(shè)備手冊可以方便地獲知硬件故障內(nèi)容、故障原因以及排除方法。備件置換：當(dāng)故障分析結(jié)果集中于某一印制電路板上時，由于電路集成度較高，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(fù)故障板。交叉換位法：在沒有備件，或部件拆卸檢查比較困難的情況下，可以將系統(tǒng)中相近或相兼容的兩個部件或板卡互換，例如XYZ伺服電機故障,X、丫坐標(biāo)的指令板或伺服板的故障，都可以通過交換排查法判

6、斷故障板或故障部位。應(yīng)用這種換位法應(yīng)特別注意，不僅要確定硬件接線的正確插接，還要將一系列的跳線開關(guān)或參數(shù)設(shè)置在正確的狀態(tài)，否則可能造成新的故障隱患。參數(shù)調(diào)整：數(shù)控系統(tǒng)、PLC及伺服驅(qū)動系統(tǒng)在設(shè)備廠家安裝、調(diào)試初期，根據(jù)機床當(dāng)時的電氣、機械性能對一些參數(shù)進行了調(diào)整設(shè)置，以滿足機床加工要求。這些參數(shù)使機床總體加工效果達到最佳狀態(tài)。但隨著機床的長期運行所引起的機械或電氣性能的變化，最初的參數(shù)設(shè)置不再適應(yīng)機床的工作性能，所以需要重新調(diào)整相關(guān)參數(shù)進行優(yōu)化。接口狀態(tài)檢查:現(xiàn)代數(shù)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(lián)接。有些故障是與I/O接口信號的傳輸錯誤或丟失相關(guān)

7、的，這些接口信號有的可以在相應(yīng)的接口板和I/O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，而所有的接口信號都可以用PLC編程器調(diào)出。特殊處理法：當(dāng)今的數(shù)控系統(tǒng)已進入PC基、開放化的發(fā)展階段，其中軟件含量越來越豐富，有時軟件邏輯的設(shè)計中可能出現(xiàn)一些內(nèi)部沖突，導(dǎo)致系統(tǒng)出錯，例如死機現(xiàn)象。這種故障現(xiàn)象可以采取特殊手段來處理，比如整機斷電，稍作停頓后再開機，故障會自動消除。3故障排除實例(1)伺服電機轉(zhuǎn)速不穩(wěn)或震動，常伴隨有對應(yīng)電流表顯示偏大。故障原因有三中可能。電機嚴重過載，原因一般為加工進刀量太大且不均衡或機床存在機械卡阻或機械潤滑效果差。伺服電機上的編碼器故障，一般原因為編碼盤污染

8、或由于機床長時間震動導(dǎo)致編碼器與讀數(shù)頭相對位置發(fā)生變化，進而導(dǎo)致速度編碼器反饋數(shù)據(jù)出錯。變頻器或功率模塊濾波輸出部位出現(xiàn)故障導(dǎo)致輸出高次諧波電流太多數(shù)控系統(tǒng)位置環(huán)故障。位置環(huán)報警。可能是位置測量回路開路；測量元件損壞；接近開關(guān)與感應(yīng)對象的相對最短距離發(fā)生移動導(dǎo)致檢測不到信號等。坐標(biāo)軸在沒有指令的情況下產(chǎn)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。機床坐標(biāo)找不到零點?？赡苁橇惴较蛟谶h離零點；編碼器損壞或接近開路；光柵零點標(biāo)記移位；回零減速開關(guān)失靈。機床動態(tài)特性變差，工件加工質(zhì)量下降，甚至在一定速度下機床發(fā)生振動。造成這一現(xiàn)象的原因很可能是機械傳動系統(tǒng)間隙過大甚至磨損嚴重或者導(dǎo)軌潤滑不充分甚至磨損造成的；對于電氣控制系統(tǒng)來說一般是由于伺服系統(tǒng)調(diào)整不當(dāng)，各軸增益系統(tǒng)不相等或與電機匹配不合適引起，解決辦法是進行最佳化調(diào)節(jié)。此外，液壓系統(tǒng)工作不正常也可能造成加工質(zhì)量下降。停機故障。這里有兩種可能的情況：一種情況是如前所述的相關(guān)軟件設(shè)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(wǎng)或周邊設(shè)備)