基于數(shù)控機(jī)床的電氣控制故障策略研究

□□ 葉旭東(山西建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原030006)

摘要：目前，機(jī)械加工類企業(yè)在生產(chǎn)運(yùn)營過程中已離不開數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床是機(jī)械加工企業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備。而數(shù)控機(jī)床在使用中如何確保高效、穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)，成為關(guān)系到企業(yè)效益的關(guān)鍵因素。由于數(shù)控機(jī)床在使用過程中，不可避免地會(huì)遇到液壓、機(jī)械和電氣等層面的故障，其中電氣故障是這幾種故障中的高發(fā)類型。從數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障排查與保修的角度，對(duì)數(shù)控機(jī)床運(yùn)行與維護(hù)中的常用策略進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；電氣系統(tǒng)；故障；維修

文章編號(hào)：1009-9441(2015)02-0034-02

中圖分類號(hào)：TG 659

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

作者簡介：葉旭東(1984-)，男，浙江青田人，助教，在職碩士研究生，現(xiàn)從事教學(xué)工作。

收稿日期：2015-03-19

引言

對(duì)于數(shù)控機(jī)床，特別是一些自動(dòng)化程度高的機(jī)床，其技術(shù)含量很高，因?yàn)檫@種機(jī)床是將各種機(jī)電儀器集合為一體的高效復(fù)雜設(shè)備。在數(shù)控機(jī)床中，不僅包含了伺服驅(qū)動(dòng)、精密測量，還涉及計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化等多門學(xué)科。雖然通過自動(dòng)化的數(shù)控機(jī)床，可以大幅度提高機(jī)械制造行業(yè)的生產(chǎn)水平，提高整個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)效率，進(jìn)而有效減少人力成本的投入。但是，數(shù)控機(jī)床在使用中也有其自身的缺點(diǎn)。例如，由于數(shù)控機(jī)床的復(fù)雜性，需要操作人員具備相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)知識(shí)，在使用過程中還要精心維護(hù)，謹(jǐn)慎操作，嚴(yán)格按照操作規(guī)程來操作運(yùn)行。在數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行與維護(hù)過程中，所出現(xiàn)的故障是多方面的，不僅有液壓和機(jī)械層面的故障，更多的則是電氣層面的故障。正是由于電氣故障在所有故障中出現(xiàn)的頻率最高，所以，怎樣有效地解決數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)的故障頻發(fā)問題，就成為擺在整個(gè)機(jī)械制造行業(yè)面前的一道難題。

1常見故障

在對(duì)數(shù)控機(jī)床所出現(xiàn)的故障進(jìn)行分析研究的基礎(chǔ)上，可以根據(jù)所采用的分類方法的不同，劃分為如下幾種故障類型：

(1)根據(jù)數(shù)控機(jī)床故障出現(xiàn)部位的不同，可以分為硬件系統(tǒng)故障和軟件系統(tǒng)故障。其中，數(shù)控機(jī)床的硬件故障主要指出現(xiàn)在各種電子元器件、限位機(jī)構(gòu)等部位的故障問題，這里的電子元器件又可以分為電子、印刷電路板、電器件等；相應(yīng)地，軟件故障則主要為存在于PLC邏輯控制程序中的錯(cuò)誤，例如各種參數(shù)設(shè)置不準(zhǔn)確等，如果零件的加工程序中出現(xiàn)這些錯(cuò)誤，一般是這些原因所致。

(2)根據(jù)機(jī)床在出現(xiàn)故障情況下的指示情況，可以劃分為無診斷指示故障和有診斷指示故障等。其中，有診斷指示故障是指在機(jī)床運(yùn)行過程中，通過機(jī)床自身的診斷系統(tǒng)對(duì)加工過程的嚴(yán)密監(jiān)視而發(fā)現(xiàn)的某個(gè)故障問題，此時(shí)，診斷系統(tǒng)會(huì)通過文字或者聲音的形式向操作者反饋故障信息；無診斷指示故障則主要為出現(xiàn)故障時(shí)沒有相應(yīng)的指示信息。出現(xiàn)無指示故障的原因有多種，但更多的是由于機(jī)械設(shè)備的長期使用，在零部件出現(xiàn)磨損的情況下，導(dǎo)致機(jī)床程序與機(jī)械部件匹配的誤差，從而引發(fā)故障。

(3)根據(jù)故障出現(xiàn)的必然性來進(jìn)行劃分，如系統(tǒng)故障和隨機(jī)性故障。其中，系統(tǒng)故障是指在滿足特定條件下，某個(gè)故障可能會(huì)發(fā)生；相應(yīng)地，隨機(jī)故障則是指在條件滿足的情況下，故障也不一定出現(xiàn)?？梢园l(fā)現(xiàn)，要解決機(jī)床使用中出現(xiàn)的隨機(jī)性故障，其難度要大于系統(tǒng)故障。

(4)根據(jù)故障出現(xiàn)時(shí)的破壞性大小來劃分，可以分為破壞性故障，以及無破壞性故障。

2電氣系統(tǒng)故障分析方法

2.1　直觀觀察法

直接觀察法可以理解為通過人的感官對(duì)機(jī)床故障進(jìn)行檢查。在該方法中，首先是“問”，通過詢問來確定故障的發(fā)生過程、現(xiàn)象以及由于故障所導(dǎo)致的后果；其次是“看”，對(duì)機(jī)床各個(gè)部位進(jìn)行查看，確定其狀態(tài)是否正常，各種電控裝置的報(bào)警信息是否出現(xiàn)，是否存在局部位置的電阻絲燒壞、電子元器件燒焦，或者電線電纜脫落的現(xiàn)象；再次是“摸”，在確保機(jī)床斷電的情況下，檢查各個(gè)插座是否插好，電路板有沒有裝好，以及各個(gè)部位的信號(hào)導(dǎo)線是否連接正常等；最后，是在機(jī)床設(shè)備通電的情況下，檢查是否存在起火、冒煙或者異常聲音、異常氣味的現(xiàn)象。

2.2　儀器檢查法

儀器檢查法就是通過采用相應(yīng)的電工儀器或者儀表，對(duì)機(jī)床線路的各種電流、電壓進(jìn)行檢測和檢查，從而確定可能出現(xiàn)故障的位置。

2.3　信號(hào)分析法

信號(hào)分析法的基本原理就是充分利用機(jī)床監(jiān)控系統(tǒng)上設(shè)計(jì)的各種報(bào)警警示燈和信號(hào)指示燈，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障的排查。對(duì)于機(jī)床的硬件系統(tǒng)，可以根據(jù)各種電子元器件、電氣裝置上所設(shè)置的報(bào)警燈，來精確定位出現(xiàn)故障的位置；對(duì)于機(jī)床的軟件系統(tǒng)，由于沒有具體的報(bào)警指示，則需要根據(jù)硬件系統(tǒng)的報(bào)警信息以及信號(hào)類型，結(jié)合機(jī)床使用說明書來確定最終的故障位置。

2.4　狀態(tài)檢查法

對(duì)于目前常用的數(shù)控機(jī)床，主要采用PLC完成邏輯控制。而不同的PLC之間則主要通過接口信號(hào)完成連接。這樣，接口信號(hào)中所出現(xiàn)的錯(cuò)誤，就會(huì)導(dǎo)致各種故障問題的出現(xiàn)。所以，要準(zhǔn)確定位和檢查接口信號(hào)正確與否，就需要通過PLC程序來實(shí)現(xiàn)。

2.5　參數(shù)調(diào)整法

對(duì)于數(shù)控機(jī)床的各個(gè)部件，在使用過程中需要通過對(duì)多種參數(shù)的設(shè)置來實(shí)現(xiàn)機(jī)床的加工需求。不過，由于該過程需要的時(shí)間較長，這些參數(shù)很可能已經(jīng)不再滿足機(jī)床的需求，或者參數(shù)之間的匹配度降低。所以，往往只通過對(duì)參數(shù)設(shè)置的更改來實(shí)現(xiàn)機(jī)床性能的維持。

3機(jī)床電氣的維修和保養(yǎng)

由于現(xiàn)代自動(dòng)化數(shù)控機(jī)床在機(jī)械加工中至關(guān)重要，且由于其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度較高，所以，就需要相關(guān)設(shè)備的生產(chǎn)廠家提供機(jī)床的保養(yǎng)維護(hù)工作。

3.1　基本條件

要實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的電氣維護(hù)，必須具備一定的維護(hù)條件。在眾多條件中，首要的是人員，因?yàn)閷?duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行維修的專業(yè)水平要求較高，需要具備相應(yīng)素質(zhì)的人員。其次，是要具備必要的物質(zhì)條件。在物質(zhì)條件中，擁有數(shù)控機(jī)床的使用說明書是必須的，同時(shí)要有相應(yīng)的維修記錄檔案等資料，以及與數(shù)控機(jī)床相關(guān)的專業(yè)技術(shù)資料。此外，還要為數(shù)控機(jī)床的維修提供必要的維修工具，在專用電腦上安裝相應(yīng)的維修軟件。

在數(shù)控機(jī)床的日常使用過程中，也有很多需要注意的事項(xiàng)。例如，操控?cái)?shù)控機(jī)床的環(huán)境必須干凈、整潔，要重點(diǎn)防范金屬粉末、粉塵等細(xì)小顆粒對(duì)機(jī)械造成傷害。在具體的操作過程中，還應(yīng)該嚴(yán)格控制設(shè)備溫度，對(duì)機(jī)床相連的輸入和輸出設(shè)備進(jìn)行定期檢查。

3.2　消除故障的措施

根據(jù)以上介紹和對(duì)數(shù)控機(jī)床相關(guān)故障類型的分析，以下就數(shù)控機(jī)床使用中可以采用的故障排除措施進(jìn)行簡單介紹。

(1)軟件系統(tǒng)故障和硬件系統(tǒng)故障。對(duì)機(jī)床使用中遇到的硬件故障，通常采用簡單維修或者更換損壞部件的方式解決。對(duì)于軟件系統(tǒng)故障，則需要對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)或者程序進(jìn)行修改，甚至還需要修改部分PLC控制程序。

(2)有診斷指示和無診斷指示的故障。有指示的故障只需要根據(jù)具體的指示信號(hào)和技術(shù)說明資料就可以有效解決。對(duì)于無指示信息的故障，則需要工作人員參考故障前后的變化情況，視具體情況并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來解決。

(3)破壞性故障和非破壞性故障。這些故障需要根據(jù)故障出現(xiàn)過程中的現(xiàn)象進(jìn)行深入分析，確定故障的具體位置，然后再進(jìn)行排除。排除此類故障的風(fēng)險(xiǎn)較大。

(4)系統(tǒng)性故障與隨機(jī)性故障。特別是隨機(jī)性故障難以有效消除，需要經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，才能確定故障的準(zhǔn)確位置。

(5)機(jī)床在使用期間會(huì)造成器件的性能下降，主要通過更改相應(yīng)的數(shù)據(jù)和程序來實(shí)現(xiàn)定位和消除。

4結(jié)語

現(xiàn)代化機(jī)械加工離不開自動(dòng)化的數(shù)控機(jī)床，所以，對(duì)數(shù)控機(jī)床的使用和維護(hù)就成為影響機(jī)械加工行業(yè)的關(guān)鍵因素。而如何確保數(shù)控機(jī)床在使用中高效、穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)，也就成為關(guān)系到企業(yè)效益的重點(diǎn)。在數(shù)控機(jī)床的維護(hù)與保養(yǎng)中，不僅要求工作人員具備良好的職業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)知識(shí)，還要為數(shù)控機(jī)床的維護(hù)提供必要的保障條件。除此之外，還要保證機(jī)床工作環(huán)境的清潔，而在機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)過程中應(yīng)該謹(jǐn)慎操作。

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(編輯段宏偉)