1、数控机床电气故障诊断与维修摘要：当今世界经济迅速发展，数控机床的使用率逐渐增加，在使用中难免出现一些故障，所以故障诊断与维修就越来越重要，自然而然地故障诊断技术已成为了一门不可或缺的技术。笔者通过多年的实践经验，总结了数控机床电气故障诊断与维修的内容、一般性原则，步骤与方法。 关键词：数控机床 电气故障 诊断 维修方法 伴随着自动化的不断发展，数控机床的运用也越来越广泛，因为数控机床集机、电、仪于一体化，机床在运行的过程中，零部件总是不可避免发生不同类型、不同程度的故障，所以熟悉故障特征，掌握数控机床诊断常用手段与方法，对排除数控机床故障有重大意义。 一、数控机床电气故障维修所遵循的原则 数控
2、机床系统多样并且种类繁多，每一个机床的结构、系统信号、参数及软硬件都是特定的，不过机床的控制原理都是相似的，所以笔者认为应该设备工作原理，控制系统等常见与特殊的故障总结出共性及其各自特殊的地方，利用这些规律来快速找到故障。 1.1 先分析后动手 笔者认为当我们到达故障现场时，不要立马就动手。而是向操作工作人员询问故障发生的过程，并伴随着什么现象。要从操作者的叙述中找到有用的信息，经过思考后，分析故障发生的原因、故障发生位置。然后再自己去分析排查故障。 1.2 先机械后电气 一般状况，机械故障是比较容易察觉的，但是电气方面的故障诊断难度是较大的。所以首先排除机械故障可以节省很多时间。 1.3 先
3、外部后内部 数控机床的外部一般都有大量的行程开关、按钮、接近开关等电器开关，由于工作条件比较恶劣，出故障可能性较大。所以维修人员应先由外向内逐一地排查。 1.4 先易后难 当有多重故障相互交织的情况，应先解决容易的再解决难。当简单的问题解决了，复杂的问题就有可能变容易了。 二、数控系统的故障处理方法 数控机床数控系统是数控机床的核心部分，它能否可靠运行与整个设备的能否正常运行息息相关。下面笔者总结了一些判断并排出机床故障的方法。 2.1 直接观察法 就是说利用人的感觉器官观察故障发生时或者故障发生后出现的各种外部现象来判断故障可能发生的部位，一般是数控机床故障的切入点，同时也是最行之有效，最直
4、接的方式，一般情况对于简单问题，这种方法就能够解决。 2.2 利用数控系统软件、硬件报警的功能 一般现代的数控系统都设置有很多的硬件报警指示装置，这些装置可以提高数控系统的可维护性。特别的是，数控机床 CNC 系统带有自诊功能。数控系统工作的期间，可以适时的用该程序对系统进行诊断。当遇到故障时，就会用报警的方式出现在点亮板上报警指示灯或者 CRT 上。2.3 利用状态显示诊断的功能并判断故障 现代的数控系统不仅能够显示故障诊断信息，还能以诊断地址或者诊断数据的形式，提供诊断的不同状态。 2.4 利用数控系统简单故障报警处理 一些简单故障系统出现报警后，可以根据故障提示，确定故障的提示信息，及时
5、的处理，然后排出故障提高数控机床的使用率和完好率。 2.5 出现故障及时校对数控参数判断故障 当数控机床的数控系统参数有变化时，会直接导致数控机床性能出现问题甚至发生故障。当数控系统出现故障时，使用上述的方法都不能解决时，就应该转化思路从常说的“软”故障着手。校对数控系统的参数，判断是不是由于数控系统的参数的变化导致故障。 三、数控机床电气故障诊断与维修的常用方法 3.1 常规检查法 常规检查法是首先采用也是最常用的，与上述的数控系统的故障排查类似。是利用维修者的感官和一些简单的仪器分析判断故障的方法。外观检查具体的说就是用（眼、鼻、耳和手）这些器官来了解故障发生时伴随的各种火花、焦糊味、异常
6、噪音、发热元件表面的过热变色、金属烧结的亮点、烟熏黑或者烧焦等，破损、断裂、磨损、移动、断裂、脱开、压合、松动、形变、冲击振动与爬行等异常现象，于此同时应该观察设备外部连接，内部器件的情况，并来判断故障可能发生部位。 3.2 P LC 的 I/O 状态检查法 PLC 的 I/O 状态检查法的故障诊断步骤一般是：（1）根据 PLC 用户的报警号和故障的现象，寻找出报警控制部分相关联的输出与输入点，以及相应的标志位、计时器与计数器。 （2）寻找与报警点相应的梯形图形及其动作控制流程图，然后获得对应信号的准确逻辑状态表。 （3）可以调用一下数控系统的诊断画面，实时查看相关的信号状态。 （4）正确状态
7、与实时状态进行对比，找到异常的信号点就可能是故障点。 （5）找到故障点相关的元器件。实施故障测试。 （6）排除故障，根据故障的不同来决定是修复还是换件，当用 PLC 的 I/O 状态检查时，需要注意的报警点不一定是故障点，这是因为报警点受其他逻辑点影响，这就给故障的诊断带来的一定的难度。 3.3 独立单元分析法 首先应将数控机床划分独立单元，独立单元具有一定功能与简单适配关系，并且可以与系统中的其他的部分相结合的独立部分。独立单元可能是一个系统、一个电缆、一个装置或是一个接点/节点。在故障的分析过程中，可以利用输出/输入信号状态来分析它是否有故障。为了分析系统输出变化的规律及其成因，来描绘相应
8、的系统组成框架图，连接框图等，在框图中应该标出独立环节/单元的信号流向或者单元连接关系，用来分析追踪信号。 3.4 模块交换法 在进行故障的大定位时，需要利用备用电路板、集成电路芯片、模块或者元件，来替换那些疑点部件，观察故障现象有无发生转移，这样就可以将故障的范围缩小到芯片或者印刷线路这样一级。这也称为“备件置换法” 。使用这种方法的优点是节约时间并且避免测试故障中的部分难度。这种方法应该在断电的情况进行，并注意是否会出现危险及矿大故障范围的情况。 3.5 信号强制法 信号强制法用硬接线信号强制输入，或者修改控制变量的状态参数，来判断所怀疑的执行器件有无故障，判别硬件故障，以及故障是出于 P
9、LC还是 NC。在使用信号强制输入时应该注意以下几个方面问题：（1）搞清楚被强制的单元能否安全地和前一级隔离，不能隔离就不可以使用这个方法。 （2）弄清楚标准信号属于哪一种类型：模拟信号还是数字逻辑信号，模拟信号究竟是直流电平信号还是脉冲信号，数字逻辑信号究竟是高电平有效还是低电平更有效。 （3）强制输入信号之前，安全检查机床有可能在较长一段时间内动作或者移动的范围内不会发生运动干涉，以免发生碰撞。 （4）尽可能地将机床的倍率和速度设为最小，以进一步地保证安全。 （5）密切地观察强制输入信号输入后机床的运动情况，随时随地地准备按下急停按钮，防止失控发生危险事件。 总结： 数控机床是在企业生产中
10、起关键作用的设备，无论是产品的价格还是设备的价格都很贵，机床的使用寿命对企业的运作来说是相当重要的。所以，机床的维修、故障分析、保养以及故障后的处理工作就显得非常重要。按照故障诊断及其维修的一般原理、步骤、内容以及常用的一些相关方法进行排查，是维修人员在快速查找并解决故障点的关键。另外在进行故障诊断的时候，往往可能同时使用几种方法并进行故障的综合分析，这样才能快速诊断出有故障的那些部位。实践证明，综合采用上述介绍的那些方法取得了很好的实践效果。当然数控机床的维修是一个实践性和经验型都很强的工作，我们不仅要不断加强理论知识的学习，还要学会熟练地使用常用的维修工具和专用诊断软件，并在实际工作中不断总结，以便尽快地排除故障，减少损失。 参考文献： 1 刘永久. 数控机床故障诊断与维修技术M. 北京：机械工业出版社，2006. 2石瑛，等浅谈判断与排除数控机床故障的一般方法J.中小企业科技，2007， （6）：114- 115. 3温德涌.浅谈数控机床的故障诊断与排除J.机电工程技术.2005（8） 4 刘祖其编著.机床电气控制与 PLC.北京：高等教育出版社，2009.3.
