鄧桂彪

摘 要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)及控制技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其擺脫了傳統(tǒng)加工方式的局限性，有著生產(chǎn)效率高、自動(dòng)化程度高的優(yōu)勢(shì)。但在應(yīng)用數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的過(guò)程中，由于操作或維護(hù)不當(dāng)?shù)雀鞣矫嬉蛩?，很容易引起系統(tǒng)故障，影響系統(tǒng)正常運(yùn)行?；诖?，本文從電氣控制系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床概述入手，明確了數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)常見(jiàn)故障及原因，之后針對(duì)性的探討了其故障診斷、排除方法與預(yù)防性維護(hù)措施，旨在為相關(guān)研究與實(shí)踐提供參考。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；控制系統(tǒng)；故障診斷；維護(hù)

中圖分類號(hào)：TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

數(shù)控機(jī)床是集電、機(jī)、氣與一體的機(jī)電設(shè)備，其電氣控制系統(tǒng)是保證其可靠運(yùn)行的核心，一旦電氣控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則會(huì)導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床運(yùn)行異常，影響生產(chǎn)。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)故障呈現(xiàn)出多樣化、復(fù)雜化的發(fā)展趨勢(shì)，有必要對(duì)診斷與維護(hù)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行研究和探討。

1.電氣控制系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床概述

1.1 電氣控制系統(tǒng)組成

數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)主要由3部分組成，分別是機(jī)床用PLC、外圍電壓電氣控制系統(tǒng)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其主要功能是保證數(shù)控機(jī)床的正常運(yùn)行。在使用的過(guò)程中，需要明確3部分聯(lián)系，全面了解系統(tǒng)功能。

1.2 電氣控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)主要包括數(shù)控裝置（CNC）、伺服系統(tǒng)、機(jī)床強(qiáng)電控制系統(tǒng)構(gòu)成，其中伺服系統(tǒng)包括主軸伺服和進(jìn)給伺服兩個(gè)部分，機(jī)床強(qiáng)電控制系統(tǒng)主要包括可編程控制系統(tǒng)、繼電器解除控制系統(tǒng)等。

1.3 電氣控制系統(tǒng)故障原因分析

一般來(lái)說(shuō)，電氣控制系統(tǒng)故障主要包括電源故障、線路故障和元器件故障等3種故障類型，要想實(shí)現(xiàn)正確的故障處理與排除，需要明確電氣控制系統(tǒng)故障原因，表1為部分電氣控制系統(tǒng)故障原因及排除方法。

2.數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)故障診斷檢測(cè)與排除

2.1 故障診斷

2.1.1 直觀診斷法。直觀診斷法是數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障最為直接也是最為常用的一種診斷方法，主要通過(guò)感官觀察機(jī)床聲、光、味等異?，F(xiàn)象，從而確定故障位置，診斷故障原因，之后有針對(duì)性地進(jìn)行故障處理。

2.1.2 自診法。隨著技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)了故障自動(dòng)化診斷，在工作期間，CNC系統(tǒng)可以利用自我診斷程序進(jìn)行系統(tǒng)快速診斷，一旦發(fā)現(xiàn)故障，則會(huì)產(chǎn)生分類聲光告警，并在CRT上顯示，例如設(shè)定錯(cuò)誤報(bào)警、伺服系統(tǒng)故障報(bào)警、操作錯(cuò)誤報(bào)警等等，這樣就可以根據(jù)不同的報(bào)警內(nèi)容來(lái)實(shí)現(xiàn)故障診斷檢測(cè)。

2.1.3 參數(shù)分析診斷法。對(duì)于數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，保證參數(shù)設(shè)置的合理性至關(guān)重要，參數(shù)設(shè)定之后，數(shù)值不可更改。但需要注意的是，隨著電氣控制系統(tǒng)及相關(guān)數(shù)控設(shè)備的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，各個(gè)零部件不可避免地會(huì)產(chǎn)生磨損，導(dǎo)致性能出現(xiàn)變化，這會(huì)引起參數(shù)丟失或變化，影響機(jī)床的正常工作。因此，在進(jìn)行故障診斷的過(guò)程中，可以采用參數(shù)分析的方式，根據(jù)參數(shù)異常變化來(lái)診斷故障，并合理調(diào)整參數(shù)，保證機(jī)床穩(wěn)定、正常地運(yùn)行。

2.1.4 置換及轉(zhuǎn)移診斷法。在確定故障原因的前提下，可采用置換診斷法確定故障部位，利用備用集成電路芯片、相關(guān)元器件及印制電路板等來(lái)更換存在疑點(diǎn)的部分，之后再行檢察和修復(fù)。在沒(méi)有備件且不確定故障部位的情況下，可采用轉(zhuǎn)移診斷法，將系統(tǒng)中相同功能的電路板、集成電路芯片或元器件等相互交換，觀察故障也隨之轉(zhuǎn)移，以此來(lái)確定故障部位。

2.1.5 儀器檢查診斷法。儀器檢查診斷法主要是為了檢查出故障源，如果能夠?qū)⒐收显炊ㄎ挥诰唧w的元器件，則可以準(zhǔn)確地把握故障性質(zhì)和原因，從而提升維修效率，降低維修成本。以電路板的檢測(cè)為例，可以將電路板特性參數(shù)輸入到電路板故障測(cè)試儀中，之后進(jìn)行測(cè)試，參數(shù)對(duì)比找出故障源。

2.2 故障排除

2.2.1 初始化復(fù)位。在數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)突發(fā)故障，從而引起故障報(bào)警，針對(duì)突發(fā)故障，可以采用初始化復(fù)位方式來(lái)進(jìn)行拋出，例如硬件復(fù)位、開(kāi)閉系統(tǒng)電源等，在系統(tǒng)工作存儲(chǔ)區(qū)中，如果出現(xiàn)電池欠壓、拔插線路板或掉電而引起故障的情況，則可以進(jìn)行系統(tǒng)初始化清除處理，并做好數(shù)據(jù)拷貝與記錄，在初始化清除之后，如果故障沒(méi)有排除，則說(shuō)明不是軟件程序出現(xiàn)故障，需要進(jìn)行硬件診斷。

2.2.2 參數(shù)更改和程序更正。系統(tǒng)參數(shù)是系統(tǒng)功能的重要依據(jù)，參數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法行使正常功能，或出現(xiàn)故障。在數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，用戶程序錯(cuò)誤也可能會(huì)導(dǎo)致故障出現(xiàn)，引起系統(tǒng)停機(jī)，此時(shí)可借助系統(tǒng)搜索功能，搜索和檢查錯(cuò)誤，之后針對(duì)性進(jìn)行程序更正，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

2.2.3 最佳化調(diào)整。最佳化調(diào)整主要針對(duì)的是伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和被拖動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的一種調(diào)節(jié)方法，能夠?qū)崿F(xiàn)最佳匹配調(diào)節(jié)，這種方法原理簡(jiǎn)單，操作方便，借助帶有存儲(chǔ)功能雙蹤示波器或多線記錄儀來(lái)對(duì)操作指令與電流和速度反饋之間的反應(yīng)關(guān)系進(jìn)行觀察，對(duì)速度調(diào)節(jié)器積分時(shí)間與比例系數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，在不產(chǎn)生震蕩的基礎(chǔ)上提升伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，保證伺服系統(tǒng)最佳工作狀態(tài)。如果在工作現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有檢查設(shè)備，則需要工作人員結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)對(duì)電機(jī)起振進(jìn)行調(diào)節(jié)，之后慢慢反向調(diào)節(jié)，觀察振動(dòng)情況，指導(dǎo)振動(dòng)消失為止，從而消除機(jī)床振動(dòng)故障。

2.2.4 改善電源質(zhì)量。電源波動(dòng)、電源干擾等電源質(zhì)量問(wèn)題很容易引起數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)故障，對(duì)于電源波動(dòng)來(lái)說(shuō)，可以采用穩(wěn)壓器來(lái)進(jìn)行改善，對(duì)于電源高頻干擾來(lái)說(shuō)，可以采用電容濾波法來(lái)消除干擾，以此來(lái)改善電源質(zhì)量，減少電源板故障。

3.數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的預(yù)防性維護(hù)

3.1 遵守操作規(guī)程

數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的編程人員、維修人員及操作人員應(yīng)當(dāng)經(jīng)過(guò)系統(tǒng)性的專業(yè)培訓(xùn)，保證人員對(duì)系統(tǒng)程序、設(shè)備、特性等進(jìn)行良好地掌握，在使用和操作的過(guò)程中，嚴(yán)格按照數(shù)控機(jī)床及系統(tǒng)使用說(shuō)明。此外，應(yīng)當(dāng)避免誤操作而導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障，例如，許多新上崗人員對(duì)數(shù)控機(jī)床操作還不夠熟練，很容易出現(xiàn)誤操作，從而導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)故障，因此應(yīng)當(dāng)以相關(guān)規(guī)章制度為基礎(chǔ)展開(kāi)維護(hù)工作，定期更換零部件，定期上潤(rùn)滑油等。

3.2 定期維護(hù)磁盤(pán)閱讀機(jī)和紙帶閱讀機(jī)

數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)、零件程序及用戶宏程序等都需要瓷盤(pán)閱讀機(jī)或紙帶閱讀機(jī)輸入到CNC系統(tǒng)內(nèi)部。對(duì)于紙帶閱讀機(jī)來(lái)說(shuō)，其讀帶部分一旦出現(xiàn)污物，則會(huì)導(dǎo)致讀入信息異常，出現(xiàn)錯(cuò)誤，因此操作者應(yīng)當(dāng)定期檢查紙帶閱讀機(jī)，發(fā)現(xiàn)讀帶部分出現(xiàn)污物的時(shí)候，要用紗布蘸酒精擦拭。此外紙帶閱讀機(jī)主動(dòng)輪滾軸、壓緊滾軸及瓷盤(pán)閱讀機(jī)磁頭等都對(duì)清潔性有著較高的要求，需要定期清理。同時(shí)要每半年對(duì)導(dǎo)向輥軸、張緊臂滾軸等加注一次潤(rùn)滑油。

3.3 對(duì)整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)電網(wǎng)電壓進(jìn)行監(jiān)視

一般來(lái)說(shuō)，數(shù)控系統(tǒng)電網(wǎng)電壓允許波動(dòng)范圍在15%～ 110%之間，一旦超出此范圍，輕則影響數(shù)控系統(tǒng)正常工作，重則損壞電子部件，甚至引發(fā)安全事故。這就需要實(shí)時(shí)監(jiān)控電網(wǎng)電壓，一旦發(fā)現(xiàn)其電壓波動(dòng)超過(guò)正常額定值范圍，則應(yīng)當(dāng)立即停機(jī)維修，查找故障原因，保證電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性，以此來(lái)保證數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與可靠性。

結(jié)論

總的來(lái)說(shuō)，數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的故障是多種多樣的，不同類型故障原因有著一定的差異性，因此維修和消除故障方法也不盡相同，需要結(jié)合具體情況針對(duì)性地選擇故障處理和維修方法。同時(shí)應(yīng)做好預(yù)防性維護(hù)措施，從源頭上降低故障發(fā)生的可能性。

參考文獻(xiàn)

[1]孫道彬，劉麗.數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)的故障診斷與維護(hù)[J].價(jià)值工程，2011（3）：263-264.