浅谈数控机床电气故障分析及维修技术

胡晓丽　高玉丹　李雅洁

摘 要：随着社会的快速发展，数控机床技术在工业制造中使用广泛，数控机床在给机械加工企业带来巨大经济效益的同时，其生产设备也随之出现各种运行故障，影响生产的进行，因此，本文对数控机床常见的电气故障进行了分析，并且对维修技术进行了阐述，旨在帮助数控机床操作者提高维修以及维护技术水平。

关键词：数控机床；电气故障；维修技术

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.018

1 数控机床电气故障的诊断

通常，机床制造厂提供数控机床的PLC程序清单或梯形图，维护人员往往根据PLC程序分析故障原因，这对机床的维护人员技能提出了要求。如果维护人员不懂数控系统的PLC语言，诊断工作将十分困难的。随着数控机床制造技术的发展，数控机床的诊断功能也成为衡量数控机床性能的一个技术指标。数控系统可以提供硬件、驱动器、编程、操作等相关的诊断功能，包括带有明确文字说明的报警信息，或提供在线帮助功能，或提供报警手册。机床电气故障的诊断也越来越受到机床制造厂的重视。

2 数控机床的电气故障原因和诊断分析

数控机床的电气故障出现的原因主要有电源故障、数控系统位置环故障、偶发停机故障、主轴伺服系统主轴转速异常等。如图1所示。

2.1 电源故障

维持数控机床系统正常工作的组成部分中，电源对数控机床的影响较大。可以直接造成数控机床系统的停机或者系统损坏。西方发达国家由于科技水平质量较高，对机床的电源设计缺少考虑。相对西方国家来说，我国的电力供电网有较大波动和高次谐波，再加上人为因素的影响，机床的电源故障等时有发生。

2.2 数控系统位置环故障

（1）无指令情况下，坐标轴产生运动。这种情况的发生，可能是因为数控机床系统坐标轴漂移过大、速度或位置环的连接不当、反馈的接线开路、系统测量元件遭到损坏等。

（2）数控机床的坐标无法对零点进行查找。此类情况的发生与接线开路或编码器损坏、光回零减速开关失灵、栅零点标记移位、零方向远离零点等原因有关。

（3）位置环警报。造成这种状况可能是系统的测量元件已经被损坏、不存在建立的控制接口信号、位置测量回路开路等原因造成的。

（4）机床加工的工件质量上下降，在动态性上变差，甚至在可能在达到某些速度值时产生震动。导轨润滑不充分以至磨损或者机械传动系统间隙过大，甚至磨损严重，可能是造成这种状况最大的原因。在排除机械故障后对系统的电气控制上 的速度和位置环以及相关参数的匹配状态进行检查调整。

2.3 偶发的停机故障

这种情况的发生与两种原因有关：如果在机床断电后重新通电后故障便会消除，便是机床的某些特定的操作与功能运行组合下，引发了相关软件在设计中的BUG而导致。另一种是机床在湿度过大。在我国部分地区，机床常常被置于厂房大门附近，在机床运行时长时间开着机床电源柜的门，附近空气中的大量粉尘、金属碎屑或者水雾便进入其中，从而影响到电源设备的正常工作 。

2.4 主轴伺服系统主轴转速异常

机床主轴伺服系统的主轴速度异常原因有多种可能，首先，数控机床的机械传动部位的变速系统可能产生异常，必须对其加以重新调整。其次，便是主轴驱动器的电缆连接中断或者驱动器的状态指示灯损坏，必须对电缆加以重新连接或者更换指示灯。再次，便是机床控制柜中的位置控制板输出信号的稳定性变差所致。如果上述问题均可排除，可以再对控制板加以进一步的查看。

3 数控机床电气故障的排除与维修技术

3.1 严格遵循操作规程

数控系统编程、操作以及维修人员要严格遵守操作规程，严格按照机床和系统使用说明书来进行操作，尽量避免因为操作不当使数控机床出现电气故障。

3.2 对纸带阅读机或磁盘阅读机的定期维护

数控机床的操作者要对纸带阅读机的运动部分进行定时清理，每周一次，要对导向滚轴、张紧臂滚轴加注润滑油，每半年一次。除此之外，还要专门清洗磁盘阅读机中磁盘驱动器内的磁头，要使用专用清洗盘定期进行清洗。

3.3 监视数控系统的电网电压

对于数控系统而言，其电网电压额定值的安全范围在85%-110%，在这个范围之外，数控系统的工作就会出现不稳定的情况，甚至还有可能损坏重要的电子元器件。这就要求数控机床操作者应该时刻关注数控系统的电压波动。在一些电网质量不高的地区，要在数控系统上装设专用的交流稳压电源装置，达到降低故障发生率的目的。

3.4 定期检查和更换直流电动机电刷

要对数控车床，数控铣床以及加工中心等进行每年一次的检查，对于频繁加速的机床，比如冲床工艺，要进行两个月一次的检查。

4 总结

综上所述，数控机床操作者要定期对数控系统的硬件以及软件进行检查，确保数控机床能够安全稳定工作的同时，将数控机床可能出现的故障消除在萌芽状态。数控机床操作者要学会分析数控系统出现的故障，懂得如何维修以及维护数控系统，确保数控机床能够正常工作。

参考文献：

[1]何贤义.数控机床的电气维修技术及发展趋势探讨[J].中国高新技术企业，2011（05）.

[2]汤宝平.基于Elman神经网络的旋转机械故障诊断[J]计算机集成制造系统，2010（10）.

[3]Yaguo Lei.A multidimensional hybrid intelligent method for gear fault diagnosis[J]. Expert Systems With Applications ，2009（02）.

作者简介：胡晓丽（1990-），女，甘肃敦煌人，本科，助理工程师，主要从事：电力电气、自动化方向的研究。