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数控机床的电气故障及消除措施浅析

2012年第6期(总第163期)
秦冲(三门峡职业技术学院,河南 三门峡,472000)
 
  

【摘 要】 随着现代社会的发展,数控机床的应用越来越广泛,而数控机床是涉及多个应用学科的十分复杂的系统,其故障通常可分为电气故障和机械故障,而电气故障是数控机床故障出现率最高的。本文主要通过调查研究,分析出数控机床最常见的电气故障及排查方法。

关键字】 数控机床;电气故障;故障排查         

                                                                                                                                                                         

数控机床最常见的故障可分为机械故障和电气故障,其中的电气故障通常又分为强电弱电故障。本文介绍了数控机床常见电气故障现象并总结出常见故障的比较先进并且比较适合于现代数控控机床的故障分析方法,对以后机床故障的分析和研究打下理论基础。

 

1 数控机床常见电气故障

1.1 数控基床电气装置常见故障

数控机床的电气装置部分的故障主要是硬件故障,其中的硬件故障为:控制系统某元器件接触不良或损坏、无供电电源等,这种故障必须更换损坏的器件或者维修后才能排除故障。

1.2 数控机床可编程控制器的故障分析

数控机床可编程控制器,也就是PLC控制器部分的故障分为:(1)软件故障:包括数控机床用户程序,如果用户程序出现故障,在数控机床运行时会发生一些无报警的机床故障,因此PLC用户程序要编制好。(2)硬件故障:也即是在PLC输入输出模块出现问题而引起的故障。对于个别输入输出口出现故障,可以通过修改PLC程序,可使用备用接口替代出现故障的接口。

1.3 数控机床伺服系统的故障分析

数控机床伺服控制系统是数控机床故障率最高的部分。伺服控制系统可分为直流伺服控制单元、直流永磁电动机和交流伺服控制单元、交流伺服电动机有两个部分,两者各有其优、缺点。伺服系统的故障一般都是由于伺服控制单元、伺服电动机、测速装置、编码器等出现问题引起的,要分别对各单元进行分析。

1.4显示器的故障分析

通常情况下,数控机床显示器出现错误的表现为:系统的软件出错,从而会导致系统显示的混乱或者不正常或根本无法显示,如果机床的电源出现故障或者系统主板出现故障的话都会导致系统的不正常显示。其中,显示系统本身出现故障是引起系统显示器不正常的最主要原因,因此,如果系统不能正常显示,就必须首先要分清造成此现象的主要原因。

数控机床的显示不正常可以分为完全无显示和显示不正常两种情况。当电源和系统的其他部分工作正常时,系统无显示的原因,一般情况下是由于硬件原因引起,而显示混乱或显示不正常,一般来说是由于系统软件引起的。另外,系统不同,所引起的原因也不同,这要根据实际情况进行分析。

1.5 控制元件、检测开关的故障分析

数控机床常用的控制元件有液压元件、气动元件、电气执行元件、机械装置、检测开关,检测元件有:检测开关,这些常见的机床控制元件、检测开关由于接触不良引起各种故障比较多,这类故障很容易解决,但是必须用仪器仪表配合检查。

2 数控机床常见电气故障诊断与排除方法

数控机床故障排查的方法很多,大致可以分为以下几种:

2.1直观检查法

 这是故障分析之初必用的方法,就是利用感官的检查。

   1)问。即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可能要多次询问。

   2)看。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)有无报警指示,局部查看有无保险烧煅,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)摸。在整机断电条件下可以通过触摸各主要电路板的安装状况、各插头座的插接状况、各功率及信号导线(如伺服与电机接触器接线)的联接状况等来发现可能出现故障的原因。

   4)试。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通电,一旦发现立即断电分析。

2.2仪器检查法

仪器检查法就是使用常规电工仪表对各组交、直流电源电压及相关直流和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。

2.3 信号与报警指示分析法

   1)硬件报警指。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。

2.4 接口状态检查法 

现代数控系统多将PLC集成于其中,而CNCPLC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。检修时,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。

2.5 参数调整法 

数控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;而机床运行所引起的机械或电气性能的变化会改变其最佳化状态。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,既熟悉其作用,而且要有较丰富的电气调试经验。

2.6 备件置换法 

当故障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某一区域乃至某一元件比较困难,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,然后再检查修复故障板。备件板的更换要注意以下问题:

   1)更换任何备件都必须在断电情况下进行。

   2)在更换备件板上要记录下原有的开关位置和设定状态,并将新板作好同样的设定,否则会产生报警而不能工作。

   3)某些印制电路板的更换还需在更换后进行某些特定操作以完成其中软件与参数的建立。这一点需要仔细阅读相应电路板的使用说明。

   4)有些印制电路板是不能轻易拔出的,例如含有工作存储器的板,或者备用电池板,它会丢失有用的参数或者程序。必须更换时也必须遵照有关说明操作。

    鉴于以上条件,在拔出旧板更换新板之前一定要先仔细阅读相关资料,弄懂要求和操作步骤之后再动手,以免造成更大的故障。

2.7交叉换位法 

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分散机 涂料分散机 高速分散机 实验室分散机 真空分散机 升降分散机 高粘度分散机 实验室分散机 双行星混合机 双行星搅拌机 多功能混合机 电池浆料搅拌机 环氧树脂搅拌机 电池浆料混合机,不仅硬件接线的正确交换,还要将一系列相应的参数交换,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。

2.8 特殊处理法

  当今的数控系统其中软件含量越来越丰富,有系统软件、机床制造者软件、甚至还有使用者自己的软件,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 结语

数控机床是企业生产中的关键设备,无论是设备的价格还是产品的价格都很昂贵,机床的使用寿命对企业来说是非常重要的,因此,机床的维修、保养、故障分析和故障后的处理工作就显得很重要。虽然数控机床种类繁多,故障千变万化,但故障分析和维修方法是基本相同的。一旦查明了原因,故障也就几乎等于排除了。因此掌握故障分析诊断的方法是非常重要的。

 

参考文献

 

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