数控设备电气故障诊断维修方法

数控设备电气故障诊断维修方法


 

摘 要：我国向着高新技术发展的过程中，数控设备发挥了重大作用，尤其是在工业工程领域当中，数控设备实现了生产制造自动化，但是数控设备经常出现各类故障，其中电气故障的辨别与诊断成为了新的难题。本文就数控设备电气故障诊断维修提出了一些见解，期望能够使数控设备维护和使用更加多样化。 

1 概述 
　　
数控设备种类多样，以数控机床为例，数控机床是典型的机电一体化设备，对于加工高精度、高质量的产品具有不可替代的地位，数控机床能够通过计算机进行编程，准确定位加工，运行可靠，各个单元模块配合协调有序。因此，为了保证生产的正常进行，需要快速判断故障类型，迅速进行故障排除。 
　　
2数控设备常见电气故障 
　　
按照数控设备的单元结构划分，数控设备常见电气故障有控制系统故障，伺服系统故障，显示系统故障三大类。本文以数控机床为例。 
　　
2.1控制系统故障 
　　
数控机床的控制系统分为软件控制系统和硬件控制系统。在软件控制系统上，数据输入的格式，准确性直接影响到编程的结果，由于软件不存在损耗，因此，PLC编程调试不成功是软件控制系统的常见故障；

在硬件电气故障上，一方面是与软件相接洽的端口灵敏度和传输速率不够，另外一方面，是液压元件、气动元件、电气执行元件、机械装置存在着部件疲劳而无法达到控制目的，另外一类比较重要的是检测开关，开关是可视化和高效化的控制元件，检测开关失去控制作用是常见电气故障。 
　　
2. 2伺服系统故障 
　　
数控机床伺服控制无论在哪种加工工作当中，都要进行协调活动，因而也是最容易产生故障的地方。常见故障有，伺服系统控制单元失效。伺服系统控制单元失效，导致数控机床伺服控制系统对于信息化指令转化为机械化动作的过程中，出现不加工，或者加工紊乱的现象。

伺服电动机失效是伺服系统常见故障中多发的，并且电动机失效产生的后果也比较严重，轻则烧毁电动机，重则由于电压紊乱等复杂情况，而产生短路甚至火灾等后果；伺服系统的测速装置和编码器由于耦合了软件功能，因此在确定故障的过程中，检验时间较长，其中一些核心模块维修困难。 
　　
2. 3显示系统故障 
　　
数控机床不能正常显示包括多个方面的原因，LED屏幕、编程系统的软件故障、外置电脑出问题等原因。由于显示系统连接多个模块，在发生数控机床不能正常显示的情况时候，要分清楚故障的来源和现象，一般而言有数据而显示存在图像扭曲和雪花点等，一般为LED屏幕出现问题，或者屏幕供电电压不稳，或者数控机床旁边有电磁辐射的干扰；由于LED显示屏连接其他部件出问题，也容易导致显示系统的故障。 
　　
3 数控设备电气故障的诊断 
　　
3.1界定数控设备故障类型 
　　
数控机床是机电一体化装备，因此，在发生故障时，电气故障和机械故障有着相似性和复杂性，明确区分电气故障与机械故障具有重要意义。例如， MCP800数控铣床主要用于加工某型号飞机的弧框和接头，加工的零件质量一直合格。

但在一段时间内，加工一批弧框时，操作人员反映机床偶尔会出现工件坐标原点G54在X坐标方向有时偏差2～6mm不等的故障，但机床并未报警。对伺服系统的Z轴VCMD进行测量，才弄清楚是由于主轴头的窜动误差引起，即使Z轴进给为0，故障偶尔还是会出现。

拆开主轴箱部件后，发现主轴电动机与齿轮联接用的联轴器大部分破损脱落，联接轴之间的轴承间隙过大。因此，要从本质上看待一个故障，进而采取有效的防治措施。 
　　
3.2常用电气故障诊断方法 
　　
数控机装出现电气故障时的一般诊断方式:

第一，故障询问分析，对出现故障的数控机床操作人员进行问询，详细问询出现故障的情况和操作者的操作流程，看系统是否有自我报警或故障诊断，搜集排除故障时需要的参数等；

第二，对于操作者提供的信息真实性要进行鉴别，防止人为因素而歪曲故障事实而影响到故障的排查和诊断，一般通过对发生故障机床进行外观察，观察其完整性；

第三，故障的初步诊断，通过机床常见故障说明书进行初步界定和诊断；第四，通过对比其他数控机床工作状况来确定最后的故障类型。 
　　
4 数控设备电气故障维修 
　　
4.1做好故障维修的准备 
　　
要能熟练使用维修时经常使用的仪器仪表，尤其是万用表和示波器。能够熟练分析数控设备的信号传递过程，能够看懂电路原理框图，了解数控设备各接口的作用。

熟练掌握各关键点的测试方法，并做好测试记录，提高维修效率。平时做好设备记录，对信号的传递过程做好静态和动态测试，一旦设备出了故障，原有的静、动态的测试记录就是依据，这样可提高维修效率。充分利用厂家提供的技术资料和热线电话。

请教厂家技术人员指导，一般厂家向用户提供的资料有：设备电气使用说明、编程手册、操作手册、设备结构图、电气原理图、电气连接图、设备参数、PLC程序，数控系统安装调试维修手册，伺服驱动系统使用说明书，注意资料保存。 
　　
4.2故障维修实例 
　　
机床名称：XK2130数控铣床，SIEMENS-840D系统故障现象与诊断：Z轴不能回参考点。通过CNC系统进入I/O诊断页面，扳动Z轴参考点检测形成开关，发现输入端无反应，初步判断是Z轴的参考点检测开关损坏，拆开行程开关后发现，行程开关内部全是切削液，导致行程开关损坏。

经检查，是工作台下方的接水塑料管破裂，导致切削液从裂口渗出，沿工作台渗入Z轴行程开关。更换Z轴参考点检测行程开关后，开机机床回参考点工作正常。 
　　
结语 
　　
数控设备的维修与普通设备的维修不太相同，它是由NC，PLC及伺服系统、输入输出设备组成。数控技术博大精深，故障情况千差万别。为了寻找故障点，确定故障原因，不仅需要丰富的理论知识和实际经验，而且必须采用一定的方法，在经过充分的调查分析后，才能做出准确的判断和正确的处理。 
　　
参考文献 
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[2]刘东. 数控机床常见故障及诊断方法的分析研究[J]. 黑龙江科技信息，2012，13：20. 
[3]付珑. 关于数控设备电气故障的处理方法探讨[J]. 黑龙江科技信息，2011，01：25.文/中国论文网