数控机床电气故障维修方法

　数控机床的身价昂贵，是企业中关键产品关键工序的关键设备，一旦故障停机，其影响和损失往往很大。所以，不但要看重其效能，而且要重视合理地使用和关注日常保养与维修。以充分发挥数控机床的效益。本文主要涉及数控机床日常出现的电气故障和电气维修。

　1．故障调查
　　
　　(l)询问调查在机床出现故障要求时，首先虚保持现场故障状态，有利于进行迅速准确地分析故障原因。同时仔细查询故障指示情况、故障表象及故障产生的背景情况，依此做出初步判断，以便确定现场排除故障时应携带的工具、仪表、图纸资料、备件等，减少往返时间。

　(2)现场检查、故障分析在现场，首先要验证操作者提供的各种情况的准确性、完整性，从而核实初步判断的准确度。由于操作者的经验和水平，有可能对故障状况描述不清甚至完全不准确．因此到现场后仍然不要急于动手处理，重新仔细调查各种情况，以免破坏了现场，增加故障排除的难度。根据已知的故障状况按上述故障分类办法分析故障类型，从而确定排除故障的原则。由于大多数故障是有指示的，所以一般情况下，对照机床配套的数控系统诊断手册和使用说明书，就可以列出产生该故障的多种可能的原因。

　(3)确定原因、作好准备对多种可能的原因进行排查，从中找出产生本次故障的真正原因，这取决于对该机床的熟悉程度、实践经验和分析判断能力。对于较复杂故障，需要做一系列的准备工作，例如工具仪表的准备、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采购甚至故障排除方案步骤的制定等等。

　2．故障分析与论断
　　
　　数控机床电气系统故障的调查、分析与诊断的过程也就是故障的排除过程，一旦查明了原因，故障也就接近排除了。因此故障分析诊断的方法也就变得十分重要。通常电气故障常用的分析诊断方法如下：

　(1)直接检查法
　　
　　1）询问向故障现场人员仔细询问故障产生的过程、故障表象及故障后果，并且在整个分析判断过程中耍进行多次核实。

　2）日视总体查看机床各部分工作状态是否处于正常状态（例如各坐标轴位置、主轴状态、刀库、机械手位置等）．各电控装置（如数控系统、温控装置、润滑装置等1有无报警指示，局部查看有无保险烧断，元器件烧焦、开裂、电线电缆脱落，各操作元件位置正确与否等等。

　3)触摸在整机断电条件下可以通过触摸各主要板的安装状况、各插头座的插接状况、各功率及信号导线的连接状况等来发现可能出现故障的原因。

　4)通电这是指为了检查有无冒烟、打火、有无异常声音、气味以及触摸有无过热电动机和元件存在而进行短时试通电，一旦发现问题立即断电进行分析。

　(2)仪器检查法
　　
　　使用常规电工仪表，对各组交、直流，对相关直流及脉冲信号等进行测量，从中找寻可能的故障。例如用检查各情况，及对某些电路板设置的相关信号状态测量点的测量，用示波器观察有无相关的脉动信号及其幅值、，用PLC编程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。

　(3)信号与报警指示分析法
　　
　　1)硬件报警指示这是指包括数控系统、伺服系统在内的各电子、电器装置上的各种状态和故障指示灯，结合指示灯状态和相应的功能说明便可获知指示内容及故障原因与排除方法。

　2)软件报警指示如前所述的系统软件、PLC程序与加工程序中的故障通常都设有报警显示，依据显示的报警号对照相应的诊断说明手册便可获知可能的故障原因及故障排除方法。

　(4)接口状态检查法
　　
　　现代数控系统多将PLC集成于其中，而CNC与PLC之间则以一系列接口信号形式相互通讯连接。有些故障是与接口信号错误或丢失相关的，这些接口信号有的可以在相应的接口板和输入输出板上有指示灯显示，有的可以通过简单操作在CRT屏幕上显示，而所有的接口信号都可以用眦编程器调出。这种检查方法要求维修人员既要熟悉本机床的接口信号’又要熟悉PLC编程器的应用。

　(5)参数调整法
　　
　　数控系统、PLC及伺服驱动系统都设置许多可修改的参数以适应不同机床、不同工作状态的要求。这些参数不仅能使各电气系统与具体机床相匹配，而且更是使机床各项功能达到最佳化所必需的。因此，任何参数的变化（尤其是模拟量参数)甚至丢失都是不允许的；而随机床的长期运行所引起的机械或电气性能的变化会打破最初的匹配状态和最佳化状态。此类故障需要重新调整相关的一个或多个参数方可排除。这种方法对维修人员的要求是很高的，不仅要对具体系统主要参数十分了解，既知晓其地址和熟悉其作用，而且要有较丰富的电气调试经验。

　(6)备件置换法
　　
　　当故障分析结果集中于某一印制电路板上时，由于电路集成度的不断扩大而要把故障落实于其上某一区域乃至某一元件是十分困难的，为了缩短停机时间，在有相同备件的条件下可以先将备件换上，然后再从容检查修复故障板。

　(7)交换位法
　　
　　当发现故障板或者不能确定是否故障板而又没有备件的情况下，可以将系统中相同或相兼容的两个板互换检查，例如两个坐标的指令板或伺服板的交换从中判断故障板或故障部位。这种交换位法应特别注意，不仅硬件接线的正确交换，还要将一系列相啦的参数交换，否则不仪达不到目的，反而会产生新的故障造成思维的混乱。一定要事先考虑周全，设计好软、硬件交换方案准确无误再行交换检查。

　(8)特殊处理法
　　
　　当今的数控系统已进入开放化的发展阶段，其中软件含量越来越丰富，有系统软件、机床制造方软件、甚至还有使用方的软件，由于软件逻辑的设计中不可避免的一些问题，会使得有些故障状态无从分析，例如死机现象。对于这种故障现象则可以采取特殊手段来处理，比如整机断电，稍作停顿后再开机．有时则可能将故障消除。维修人员可以在自己的长期实践中摸索其规律或者其他有效的方法。

　3．电气维修与故障的排除
　　
　　这是排除故障的第二阶段，即故障处理阶段。

　如前所述．电气故障的分析过程也就是故障的排除过程，这里仅列举几个常见电气故障的维修与处理方法，供维修者参考。

　(1)电源电源是维修系统乃至整个机床正常工作的能量来源，它的失效或者故障，轻者会丢失数据、造成停机；重者会毁坏系统局部甚至全部。西方国家由于电力充足，电网质量高，因此对其电气系统的电源设计考虑较少，这对于我国有较大波动和有高次谐波的电力供电网来说就有一定隐患，再加上一些人为的因素，难免出现由电源而引起的故障。因此要求我们在设计数控机床的供电系统时应尽量做到：

　1)提供独立的配电箱而不与其他设备串用。

　2)电网供电质量较差的地区应配备三相交流稳压装置。

　3)电源始端有良好的接地。

　4)进入数控机床的三相电源应采用三相五线制，中线(N)与接地线(PE)严格分开。

　5)电源柜内电器件的布局和交、直流电线的敷设要相互隔离。

　(2)数控系统位置环故障
　　
　　1)位置环报警。可能是位置测量回路开路：测最元件损坏；位置控制建立的接口信号不存在等。

　2)坐标轴在没有指令的情况下产生运动。

　可能是漂移过大；位置环或速度环接成正反馈；反馈接线开路；测量元件损坏等。

　(3)机床坐标找不到零点。可能是零方向远离零点；器损坏或接线开路；光栅零点标记移位；回零减速开关失灵等。

　(4)机床动态特性变差，工件加工质量下降，甚至在一定速度下机床发生振动。这其中有很大一种可能是机械传动系统间隙过大甚至磨损严重或者导轨润滑不充分甚至磨损造成的；对于电气控制系统来说则可能是速度环、位置环和相关参数已不在最佳匹配状态，应在机械故障基本排除后重新进行最佳化调整。

　(5)偶发性停机故障。这里有两种可能的情况：一种情况是如前所述的相关软件设计中的问题造成在某些特定的操作与功能运行组合下的停机故障，一般情况下机床断电后重新通电便会消失；另一种情况是由环境条件引起的，如强力干扰（电网或周边设备）、温度过高、湿度过大等。这种环境因素往往被人们所忽视，例如南方地区将机床置于普通厂房甚至靠近敞开的大门附近，电源柜长时间开门运行，附近有大量产生粉尘、金属屑或水雾的设备等等。这些因素不仅会造成故障，严重的还会损坏系统与机床，必须注意改善。