基于數控機床的電氣控制故障策略研究

□□ 葉旭東(山西建筑職業(yè)技術學院，山西 太原030006)

摘要：目前，機械加工類企業(yè)在生產運營過程中已離不開數控機床，數控機床是機械加工企業(yè)的關鍵設備。而數控機床在使用中如何確保高效、穩(wěn)定地運轉，成為關系到企業(yè)效益的關鍵因素。由于數控機床在使用過程中，不可避免地會遇到液壓、機械和電氣等層面的故障，其中電氣故障是這幾種故障中的高發(fā)類型。從數控機床電氣系統(tǒng)故障排查與保修的角度，對數控機床運行與維護中的常用策略進行了分析。

關鍵詞：數控機床；電氣系統(tǒng)；故障；維修

文章編號：1009-9441(2015)02-0034-02

中圖分類號：TG 659

文獻標識碼：B

作者簡介：葉旭東(1984-)，男，浙江青田人，助教，在職碩士研究生，現(xiàn)從事教學工作。

收稿日期：2015-03-19

引言

對于數控機床，特別是一些自動化程度高的機床，其技術含量很高，因為這種機床是將各種機電儀器集合為一體的高效復雜設備。在數控機床中，不僅包含了伺服驅動、精密測量，還涉及計算機、自動化等多門學科。雖然通過自動化的數控機床，可以大幅度提高機械制造行業(yè)的生產水平，提高整個行業(yè)的生產效率，進而有效減少人力成本的投入。但是，數控機床在使用中也有其自身的缺點。例如，由于數控機床的復雜性，需要操作人員具備相當的基礎知識，在使用過程中還要精心維護，謹慎操作，嚴格按照操作規(guī)程來操作運行。在數控機床的運行與維護過程中，所出現(xiàn)的故障是多方面的，不僅有液壓和機械層面的故障，更多的則是電氣層面的故障。正是由于電氣故障在所有故障中出現(xiàn)的頻率最高，所以，怎樣有效地解決數控機床電氣系統(tǒng)的故障頻發(fā)問題，就成為擺在整個機械制造行業(yè)面前的一道難題。

1常見故障

在對數控機床所出現(xiàn)的故障進行分析研究的基礎上，可以根據所采用的分類方法的不同，劃分為如下幾種故障類型：

(1)根據數控機床故障出現(xiàn)部位的不同，可以分為硬件系統(tǒng)故障和軟件系統(tǒng)故障。其中，數控機床的硬件故障主要指出現(xiàn)在各種電子元器件、限位機構等部位的故障問題，這里的電子元器件又可以分為電子、印刷電路板、電器件等；相應地，軟件故障則主要為存在于PLC邏輯控制程序中的錯誤，例如各種參數設置不準確等，如果零件的加工程序中出現(xiàn)這些錯誤，一般是這些原因所致。

(2)根據機床在出現(xiàn)故障情況下的指示情況，可以劃分為無診斷指示故障和有診斷指示故障等。其中，有診斷指示故障是指在機床運行過程中，通過機床自身的診斷系統(tǒng)對加工過程的嚴密監(jiān)視而發(fā)現(xiàn)的某個故障問題，此時，診斷系統(tǒng)會通過文字或者聲音的形式向操作者反饋故障信息；無診斷指示故障則主要為出現(xiàn)故障時沒有相應的指示信息。出現(xiàn)無指示故障的原因有多種，但更多的是由于機械設備的長期使用，在零部件出現(xiàn)磨損的情況下，導致機床程序與機械部件匹配的誤差，從而引發(fā)故障。

(3)根據故障出現(xiàn)的必然性來進行劃分，如系統(tǒng)故障和隨機性故障。其中，系統(tǒng)故障是指在滿足特定條件下，某個故障可能會發(fā)生；相應地，隨機故障則是指在條件滿足的情況下，故障也不一定出現(xiàn)?？梢园l(fā)現(xiàn)，要解決機床使用中出現(xiàn)的隨機性故障，其難度要大于系統(tǒng)故障。

(4)根據故障出現(xiàn)時的破壞性大小來劃分，可以分為破壞性故障，以及無破壞性故障。

2電氣系統(tǒng)故障分析方法

2.1　直觀觀察法

直接觀察法可以理解為通過人的感官對機床故障進行檢查。在該方法中，首先是“問”，通過詢問來確定故障的發(fā)生過程、現(xiàn)象以及由于故障所導致的后果；其次是“看”，對機床各個部位進行查看，確定其狀態(tài)是否正常，各種電控裝置的報警信息是否出現(xiàn)，是否存在局部位置的電阻絲燒壞、電子元器件燒焦，或者電線電纜脫落的現(xiàn)象；再次是“摸”，在確保機床斷電的情況下，檢查各個插座是否插好，電路板有沒有裝好，以及各個部位的信號導線是否連接正常等；最后，是在機床設備通電的情況下，檢查是否存在起火、冒煙或者異常聲音、異常氣味的現(xiàn)象。

2.2　儀器檢查法

儀器檢查法就是通過采用相應的電工儀器或者儀表，對機床線路的各種電流、電壓進行檢測和檢查，從而確定可能出現(xiàn)故障的位置。

2.3　信號分析法

信號分析法的基本原理就是充分利用機床監(jiān)控系統(tǒng)上設計的各種報警警示燈和信號指示燈，實現(xiàn)對故障的排查。對于機床的硬件系統(tǒng)，可以根據各種電子元器件、電氣裝置上所設置的報警燈，來精確定位出現(xiàn)故障的位置；對于機床的軟件系統(tǒng)，由于沒有具體的報警指示，則需要根據硬件系統(tǒng)的報警信息以及信號類型，結合機床使用說明書來確定最終的故障位置。

2.4　狀態(tài)檢查法

對于目前常用的數控機床，主要采用PLC完成邏輯控制。而不同的PLC之間則主要通過接口信號完成連接。這樣，接口信號中所出現(xiàn)的錯誤，就會導致各種故障問題的出現(xiàn)。所以，要準確定位和檢查接口信號正確與否，就需要通過PLC程序來實現(xiàn)。

2.5　參數調整法

對于數控機床的各個部件，在使用過程中需要通過對多種參數的設置來實現(xiàn)機床的加工需求。不過，由于該過程需要的時間較長，這些參數很可能已經不再滿足機床的需求，或者參數之間的匹配度降低。所以，往往只通過對參數設置的更改來實現(xiàn)機床性能的維持。

3機床電氣的維修和保養(yǎng)

由于現(xiàn)代自動化數控機床在機械加工中至關重要，且由于其結構的復雜程度較高，所以，就需要相關設備的生產廠家提供機床的保養(yǎng)維護工作。

3.1　基本條件

要實現(xiàn)數控機床的電氣維護，必須具備一定的維護條件。在眾多條件中，首要的是人員，因為對數控機床進行維修的專業(yè)水平要求較高，需要具備相應素質的人員。其次，是要具備必要的物質條件。在物質條件中，擁有數控機床的使用說明書是必須的，同時要有相應的維修記錄檔案等資料，以及與數控機床相關的專業(yè)技術資料。此外，還要為數控機床的維修提供必要的維修工具，在專用電腦上安裝相應的維修軟件。

在數控機床的日常使用過程中，也有很多需要注意的事項。例如，操控數控機床的環(huán)境必須干凈、整潔，要重點防范金屬粉末、粉塵等細小顆粒對機械造成傷害。在具體的操作過程中，還應該嚴格控制設備溫度，對機床相連的輸入和輸出設備進行定期檢查。

3.2　消除故障的措施

根據以上介紹和對數控機床相關故障類型的分析，以下就數控機床使用中可以采用的故障排除措施進行簡單介紹。

(1)軟件系統(tǒng)故障和硬件系統(tǒng)故障。對機床使用中遇到的硬件故障，通常采用簡單維修或者更換損壞部件的方式解決。對于軟件系統(tǒng)故障，則需要對相應的數據或者程序進行修改，甚至還需要修改部分PLC控制程序。

(2)有診斷指示和無診斷指示的故障。有指示的故障只需要根據具體的指示信號和技術說明資料就可以有效解決。對于無指示信息的故障，則需要工作人員參考故障前后的變化情況，視具體情況并根據經驗來解決。

(3)破壞性故障和非破壞性故障。這些故障需要根據故障出現(xiàn)過程中的現(xiàn)象進行深入分析，確定故障的具體位置，然后再進行排除。排除此類故障的風險較大。

(4)系統(tǒng)性故障與隨機性故障。特別是隨機性故障難以有效消除，需要經過反復試驗，才能確定故障的準確位置。

(5)機床在使用期間會造成器件的性能下降，主要通過更改相應的數據和程序來實現(xiàn)定位和消除。

4結語

現(xiàn)代化機械加工離不開自動化的數控機床，所以，對數控機床的使用和維護就成為影響機械加工行業(yè)的關鍵因素。而如何確保數控機床在使用中高效、穩(wěn)定地運轉，也就成為關系到企業(yè)效益的重點。在數控機床的維護與保養(yǎng)中，不僅要求工作人員具備良好的職業(yè)素養(yǎng)和專業(yè)知識，還要為數控機床的維護提供必要的保障條件。除此之外，還要保證機床工作環(huán)境的清潔，而在機床運轉過程中應該謹慎操作。

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(編輯段宏偉)