1 數控機床常見電氣故障分類

　　數控機床的電氣故障可按故障的性質、表象、原因或后果等分類。

　　(1)以故障發(fā)生的部位,分為硬件故障和軟件故障。硬件故障是指電子、電器件、印制電路板、電線,電纜、接插件等的不正常狀態(tài)甚至損壞,這是需要修理甚至更換才可排除的故障。而軟件故障一般是指PLC邏輯控件制程序中產生的故障,需要輸入或修改某些數據甚至修改PLC程序方可排除的故障。零件加工程序故障也屬于軟件故障。最嚴重的軟件故障則是數控系統(tǒng)軟件的缺損甚至丟失,這就只有與生產廠商或其服務機構聯(lián)系解決了。

　　(2)以故障出現時有無指示,分為有診斷指示故障和無診斷指示故障。當今的數控系統(tǒng)都設計有完美的自診斷程序,時實監(jiān)控系統(tǒng)的軟、硬件性能,一旦發(fā)現故障則會立即報警或者還有簡要文字說明在屏幕上顯示出來,結合系統(tǒng)配備的診斷手冊不僅可以找到故障發(fā)生的原因、部位,而且還有排除的方法提示。機床制造者也會針對具體要機床設計有相關的故障指示及診斷說明書。上述這兩部分有診斷指示的故障加上各電氣裝置上的各類指示燈使得絕大多數電氣故障的排除較為容易。無診斷指示的故障一部分是上述兩種診斷程序的不完整性所致(如開關不閉合、接插松動等)。這類故障則要依靠對產生故障前的工作過程和故障現象及后果,并依靠維修人員對機床的熟悉程度和技術水平加以分析、排除。

　　(3)以故障出現時有無破壞性,分為破壞性故障和非破壞性故障。對于破壞性故障,損壞工件甚至機床的故障,維修時不允許重演,這時只能根據產生故障時的現象進行相應的檢查、分析來排除之,技術難度較高且有一定風險。如果可能會損壞工件,則可卸下工件,試著重現故障過程,但應十分小心。

　　(4)以故障出現的或然性,分為系統(tǒng)性故障和隨機性故障。系統(tǒng)性故障是指只要滿足一定的條件則一定會產生的確定的故障;而隨機性故障是指在相同的條件下偶爾發(fā)生的故障,這類故障的分析較為困難,通常多與機床械結構的局部松動錯位、部分電氣工件特性漂移或可靠性降低、電氣裝置內部溫度過高有關。此類故障的分析需經反復試驗、綜合判斷才可能排除。(5)以機床的運動品質特性來衡量,則是機床運動特性下降的故障。在這種懷況下,機床雖能正常運轉卻加工不出合格的工件。例如機床定位精度超差、反向死區(qū)過大、坐標運行不平穩(wěn)等。這類故障必須使用檢測儀器確診產生誤差的機、電環(huán)節(jié),然后通過對機械傳動系統(tǒng)、數控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)的最佳化調整來排除。

2 故障的調查與分析

　　這是排故的第一價段,是非常關鍵的價段,主要應作好下列工作:①詢問調查: 在接到機床現場出現故障要求排除的信息時,首先應要求操作者盡量保持現場故障狀態(tài),不做任何處理,這樣有利于迅速精確地分析故障原因。同時仔細詢問故障指示情況、故障表象及故障產生的背景情況,依此做出初步判斷,以便確定現場排故所攜帶的工具、儀表、圖紙資料、備件等,減少往返時間。②現場檢查:到達現場后,首先要驗證操作者提供的各種情況的準確性、完整性,從而核實初步判斷的準確度。由于操作者的水平,對故障狀況描述不清甚至完全不準確的情況不乏其例,因此到現場后仍然不要急于動手外理,重新仔細調查各種情況,以免破壞了現場,使排故增加難度。③故障分析:根據已知的故障狀況按上節(jié)所述故障分類辦法分析故障類型,從而確定排故原則。由于大多數故障是有指示的,所以一般情況下,對照機床配套的數控系統(tǒng)診斷手冊和使用說明書,可以列出產生該故障的多種可能的原因。④確定原因:對多種可能的原因進行排查從中找出本次故障的真正原因,這時對維修人員是一種對該機床熟悉程度、知識水平、實踐經驗和分析判斷能力的綜合考驗。⑤排故準備:有故障的排除方法可能很簡單,有些故障則往往較復雜,需要做一系列的準備工作,例如工具儀表的準備、局部的拆卸、零部件的修理,元器件的采購甚至排故計劃步驟的制定等等。數控機床電氣系統(tǒng)故障的調查、分析與診斷的過程也就是故障的排除過程,一旦查明了原因,故障也就幾乎等于故障排除了。因此故障分析診斷的方法也就變得十分重要了。

3 電氣維修與故障的排除

　　這是排故的第二階段,是實施階段。如前所述,電氣故障的分析過程也就是故障的排除過程,因此電氣故障的一些常用排除方法在上一節(jié)的分析方法中已綜合介紹過了,本節(jié)則列舉幾個常見電氣故障做一簡要介紹,供維修者參考。

　　3.1 電源維修

　　電源是維修系統(tǒng)乃至整個機床正常工作的能量來源,它的失效或者故障輕者會丟失數據、造成停機。重者會毀壞系統(tǒng)局部甚至全部。西方國家由于電力充足,電網質量高,因此其電氣系統(tǒng)的電源設計考慮較少,這對于我國有較大波動和高次諧波的電力供電網來說就略顯不足,再加上某些人為的因素,難免出現由電源而引起的故障。我們在設計數控機床的供電系統(tǒng)時應盡量做到:①提供獨立的配電箱而不與其他設備串用。②電網供電質量較差的地區(qū)應配備三相交流穩(wěn)壓裝置。③電源始端有良好的接地。④進入數控機床的三相電源應采用三相五線制,中線(N)與接地(PE)嚴格分開。⑤電柜內電器件的布局和交、直流電線的敷設要相互隔離。

　　3.2數控系統(tǒng)位置環(huán)故障

　　(1)位置環(huán)報警?？赡苁俏恢脺y量回路開路;測量元件損壞;位置控制建立的接口信號不存在等。

　　(2)坐標軸在沒有指令的情況下產生運動。可能是漂移過大;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。

　　3.3機床坐標找不到零點?？赡苁橇惴较蛟谶h離零點;編碼器損壞或接線開路;光柵零點標記移位;回零減速開關失靈。

　　3.4機床動態(tài)特性變差,工件加工質量下降,甚至在一定速度下機床發(fā)生振動。這其中有很大一種可能是機械傳動系統(tǒng)間隙過大甚至磨損嚴重或者導軌潤滑不充分甚至磨損造成的;對于電氣控制系統(tǒng)來說則可能是速度環(huán)、位置環(huán)和相關參數已不在最佳匹配狀態(tài),應在機械故障基本排除后重新進行最佳化調整。

　　3.5偶發(fā)性停機故障。這里有兩種可能的情況:一種情況是如前所述的相關軟件設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(電網或周邊設備)、溫度過高、濕度過大等。這些因素不僅會造成故障,嚴重的還會損壞系統(tǒng)與機床,務必注意改善。