机床电气故障诊断及维修技术分析

麻瑞普+庞坤亮+刘竹青

摘 要：数控机床出现故障有控制系统、电气、机械等多种因素，所以，维修人员应熟悉机床电气控制原理及机械结构，在故障分析时，把各种造成故障的因素尽可能想到，逐一排除，缩小故障范围，快速、准确地找出故障点以排除故障。

关键字：数控机床;电气故障诊断;维护

中图分类号：TG659 文献标识码：A

不同的数控系统之间互相具有的设计思想也是各异的，但是不管是哪一种系统，他们具有极其相依的原理以及构成。所以当机床有故障出现的时候，维修人员针对故障所需要展开的维修思路必须是清晰的：首先对故障现场进行调查，对于故障现象要做的及时明确、还要弄清楚故障性质，对于故障信息应该尽可能地进行掌握，在出手开始修理之前要做到深思熟虑，以免故障出现扩大。依靠已经得到的故障信息就可以初步明确故障具有的复杂程度，同时将可能出现故障的部位和可能出现故障的疑点罗列出来。将需要用到的技术资料准备好，将这样资料作为分析故障的基础，将可能排除故障的合理方案设计出来。

1、数控机床电气故障分析

从所使用的元器件类型上.根据通常习惯，电气控制系统故障通常分为“弱电”故障和“强电”故障两大类，“弱电”部分是指控制系统中以电子元器件、集成电路为主的控制部分。数控机床的弱电部分包括CNC、PLC、MDI/C RT以及伺服驱动单元、输为输出单元等。“弱电”故障又有硬件故障与软件故障之分.硬件故障是指上述各部分的集成电路芯片、分立电子元件、接插件以及外部连接组件等发生的故障。软件故障是指在硬件正常情况下所出现的动作出锗、数据丢失等故障，常见的有.加工程序出错，系统程序和参数的改变或丢失，计算机运算出错等。“强电”部分是指控制系统中的主回路或高压、大功率回路中的继电器、接触器、开关、熔断器、电源变压器、电动机、电磁铁、行程开关等电气元器件及其所组成的控制电路。这部分的故障虽然维修、诊断较为方便，但由于它处于高压、大电流工作状态，发生故障的几率要高于“弱电”部分.必须引起维修人员的足够的重视。

2、数控机床电气故障分类

2.1信号检测故障

这类故障又可分为检测元件自身故障和检测元件的机械关联故障。检测元件一般分为：速度、位置检测元件（用于机床位置定位及速度控制，如测速电动机、位置编码器、旋转编码器、光栅尺、同步感应尺等）和顺序控制检测元件（用于检测机械动作是否到位以及工件条件是否满足，如接近开关、行程开关、磁感应干簧开关、压力开关、液位开关等）。所有元件都与机械传动和气液回路相关联，因此一方面要检查检测元件自身是否损坏，另一方面也要检查元件及相关动作机构的安装位置是否正确，工作条件是否正常。

2.2动作执行故障

这类故障也可分为动作执行元件自身故障和动作执行元件的机械关联故障。动作执行元件一般分为：伺服电机（用于各驱动轴的运行及机械定位）和顺序控制执行元件（用于机械动作的控制与执行，如电磁阀、电磁线圈、伺服阀、比例阀、电动机、油缸、汽缸等）。机床的所有功能都靠这些元件来实现。对于此类故障，我们首先应检查动作执行元件的动作条件是否满足，如：该元件是否得电，电压、电流是否正常，气液回路是否畅通，压力是否正常等。同时也要检查与其相连的机械部分状态是否正确。

2.3中间控制故障

这类故障可分为数控系统故障和辅助功能电器控制回路故障。数控系统出现故障时一般都有较明确的报警信息，而且故障信号越小，严重程度越高。对于这类报警要按系统说明书上的报警信息的详细内容，按步骤一一检查确认，必要时应及时与数控系统厂商联系。对于辅助功能电器控制回路，一般包含弱电转换强电控制继电器及接触器、完成某些保护功能（如压力机上使用的双手操作保护、防护门的互锁等）的多功能继电器等元器件及其连线。如果这些回路有故障，机床同样不能运行。特别是进口设备的保护功能及回路更多，只要某点有保护功能故障，便会停机。

3、机床电气故障诊断方法

3.1仪器检查法

使用常规电工仪表，对各组交、直流电源电压，对相关直流及脉冲信号等进行测量，从中找寻可能的故障。例如用万用表检查各电源情况，及对某些电路板上设置的相关信号状态测量点的测量，用示波器观察相关的脉动信号的幅值、相位甚至有无，用PLC 编程器查找PLC 程序中的故障部位及原因等。

3.2信号指示分析法

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。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。

3.3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联接。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PLC 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。

3.5参数调整法

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。此类故障多指故障分类一节中后一类故障，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，既知晓其地址熟悉其作用，而且要有较丰富的电气调试经验。

4、结束语

数控机床是高科技机电一体化产品，技术含量较高，这就对数控机床维修人员提出了更高的要求，即能准确判断和及时排除各类故障。

参考文献：

[1]王宏伟.数控机床常见故障诊断及维修[J].机床修理，2012

[2]唐富民.数控机床常见元件故障诊断[J].机床与液压，2013