侯軍燕

（柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西 柳州 545616）

隨著現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的突飛猛進(jìn)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床在工業(yè)中的運(yùn)用越來越廣泛，數(shù)控技術(shù)所產(chǎn)生的故障率也隨之增加。在所有的故障因素中，電氣故障尤為突出，如何高效地排除這些故障是每個維修技術(shù)人員必須面臨的問題；此外，數(shù)控系統(tǒng)的種類很多，與之對應(yīng)的電氣功能設(shè)計也較為復(fù)雜、多樣，維修技術(shù)人員在短時間內(nèi)維修水平提升慢與目前急需穩(wěn)定生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床矛盾欲加尖銳；數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)電氣故障原因種類多，診斷方式又各有不同，需技術(shù)人員大量的實踐儲備，積累故障診斷經(jīng)驗，才能高效地解決電氣故障問題。因此，結(jié)合各種數(shù)控類型、故障原因和診斷方法等多種因素，設(shè)計輔助維修技術(shù)人員完成數(shù)控機(jī)床電氣故障平臺顯得尤為重要。

1 數(shù)控機(jī)床電氣故障診斷輔助平臺總體設(shè)計

機(jī)床電氣故障診斷輔助平臺由電氣故障現(xiàn)象、電氣故障分析、故障排除和故障備案四個部分組成。在故障診斷過程中，由電氣故障數(shù)據(jù)庫、電氣安裝圖庫、電氣排故方法庫中的數(shù)據(jù)信息送入平臺內(nèi)部，通過人機(jī)交互界面呈現(xiàn)給維修技術(shù)人員，技術(shù)人員根據(jù)平臺數(shù)據(jù)分析判斷故障原因，生成診斷方案，完成診斷過程。電氣故障診斷輔助平臺設(shè)計原理如圖1 所示。

圖1 電氣故障診斷輔助平臺設(shè)計原理圖

數(shù)控機(jī)床電氣故障診斷輔助平臺總體思路從電氣故障現(xiàn)象出發(fā)，幫助技術(shù)人員分析電氣故障的原因，提供必要的圖紙資料，制定故障排除方案，引導(dǎo)技術(shù)人員按故障排除步驟分步完成，最后對電氣故障排除過程整理和備案。

2 數(shù)控機(jī)床電氣故障診斷分析及數(shù)據(jù)庫構(gòu)建

2.1 數(shù)控機(jī)床電氣故障類型及電氣故障庫構(gòu)建

數(shù)控機(jī)床常見的電氣故障類型有電源故障、斷路故障、短路故障、開關(guān)與控制器故障和軟件故障。電源故障常常導(dǎo)致機(jī)床不能啟動，從根源上切斷數(shù)控機(jī)床的能量供給，采用的診斷方法有可靠接地、增加穩(wěn)壓設(shè)備、隔離強(qiáng)弱電等措施；斷路故障常出現(xiàn)在接觸器觸點(diǎn)與元件接觸不良、壓線螺絲松動等；當(dāng)電路中存在連接錯誤，或小電阻導(dǎo)體短接就發(fā)生了短路故障，常見的原因有絕緣層老化、受潮短路、接觸器互鎖失效等，斷路短路故障一般采用萬用表分段進(jìn)行檢測確定；開關(guān)與控制器故障有接觸器、繼電器觸點(diǎn)接觸不良、繼電器線圈燒穿等，解決辦法為直接更換元?dú)饧?；軟件故障即參?shù)和梯形圖故障，當(dāng)電池電量低時，數(shù)控機(jī)床參數(shù)容易丟失，產(chǎn)生參數(shù)報警，更換硬件如主軸連接方式改變而沒有及時調(diào)整參數(shù)也可造成軟件故障，對于此類故障，應(yīng)根據(jù)手冊、報警號查找相應(yīng)原因，設(shè)定參數(shù)，排除故障。

不同的電氣故障現(xiàn)象，有不同的電氣故障原因和不同的診斷方法，分析統(tǒng)計每類故障產(chǎn)生的現(xiàn)象、原因和診斷方法，把故障點(diǎn)具體部位、位置編號和參數(shù)與數(shù)據(jù)庫的字段聯(lián)系起來，建立電氣故障數(shù)據(jù)庫。在診斷分析和方案制定階段，技術(shù)人員可通過輔助平臺中的故障點(diǎn)信息，快速地制定診斷方案。

2.2 數(shù)控機(jī)床電氣控制文件及電氣控制線路圖庫構(gòu)建

數(shù)控機(jī)床電氣操作動作說明、機(jī)床電氣原理圖、機(jī)床電氣裝配圖、機(jī)床電氣布置圖和機(jī)床電氣元件材料表是電氣故障診斷中需要查閱的文件。電氣原理圖是數(shù)控機(jī)床電氣控制原理及各電器元件相互作用的表示方式，一般由主電路、控制電路、保護(hù)、配電電路等幾部分組成，通過原理圖可以知道使用了哪些元件、各起什么作用、元件之間的控制關(guān)系、工作過程及工作特點(diǎn)是什么(如主軸電動機(jī)的起動、制動和調(diào)速方式等)。機(jī)床電氣裝配圖和布置圖指明了每個元件的實際安裝和布線位置，還包括如何安裝、安裝時的注意事項等。機(jī)床電氣元件材料表主要是數(shù)控機(jī)床電氣控制中使用元件和導(dǎo)線的屬性的展示，包含元件和導(dǎo)線的尺寸、型號、規(guī)格和使用方法等參數(shù)，方便技術(shù)人員更新、替換電氣元器件和導(dǎo)線。

在診斷電氣故障前，把機(jī)床電氣原理圖、機(jī)床電氣裝配圖、機(jī)床電氣布置圖和機(jī)床電氣元件材料表導(dǎo)入電氣故障診斷平臺，建立電氣控制線路圖庫電氣診斷排故階段，技術(shù)人員可通過輔助平臺隨時調(diào)用需要的圖紙，可多窗口展示不同圖紙中可疑區(qū)域的上下控制元件、前后接線位置以及材質(zhì)屬性，使技術(shù)人員準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)。

2.3 數(shù)控機(jī)床電氣排故原則及電氣排故方法庫構(gòu)建

數(shù)控機(jī)床電氣排故應(yīng)遵循先外后內(nèi)、先靜后動、先公后專等原則。在保證安全的前提下，先用觀察法對故障區(qū)域、故障類型做仔細(xì)檢查，初步判斷。然后，通過按動按鈕、輸入測試程序，動態(tài)觀察元件觸點(diǎn)動作情況，定位故障線路；使用專用儀表檢查主電路模塊狀態(tài)，包括接地、PLC 輸出，確定沒問題后再進(jìn)行專項檢查，可快速定位故障點(diǎn)。

數(shù)控機(jī)床電氣故障維修的常用方法有觀察法、程序測試法、替換診斷法等。通過使用觀察法，可以直觀診斷故障部位是否出燒焦、松動、跳閘等現(xiàn)象，查看報警信息和梯形圖；可以聽機(jī)床運(yùn)行的聲音，是否與平常不同；也可以通過觸摸元件外表是否有過熱現(xiàn)象、元件連接是否松動。也可使用M、S、G 和T 指令輸入系統(tǒng)，測試機(jī)床外圍設(shè)備運(yùn)行情況，判斷系統(tǒng)與PLC 之間的信號傳輸是否暢通。替換診斷法為把故障元件更換為同類功能正常元件的處理方式，當(dāng)技術(shù)人員已經(jīng)確定了故障點(diǎn)，為進(jìn)一步驗證位置，常采用此方法。

統(tǒng)計數(shù)控機(jī)床電氣故障診斷維修過程中的原則和方法，建立電氣排故方法庫。把電氣診斷原則和排故方法與故障現(xiàn)象關(guān)聯(lián)起來，創(chuàng)建數(shù)據(jù)表，針對故障現(xiàn)象，輔助平臺可幫助技術(shù)人員選用合適診斷解決方法，提高電氣故障診斷維修的效率。

3 數(shù)控機(jī)床電氣故障診斷輔助平臺功能及應(yīng)用

3.1 電氣故障診斷輔助平臺功能設(shè)計流程圖

輔助平臺中測試機(jī)床運(yùn)行情況，由技術(shù)人員完成后記錄在平臺中，平臺通過匯總數(shù)控機(jī)床異常情況，為技術(shù)人員提供故障可能的分析報告，技術(shù)人員根據(jù)實際情況制定診斷方案，利用萬用表等儀表快速發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，依據(jù)故障點(diǎn)的特點(diǎn)，平臺提供了可行的排故方法，幫助技術(shù)人員完成排故。最后，技術(shù)人員通過人機(jī)交互界面，在平臺數(shù)據(jù)庫中備案，完成故障診斷。流程圖如圖2 所示。

圖2 輔助平臺流程圖

3.2 數(shù)控機(jī)床電氣故障診斷輔助平臺應(yīng)用

下面以FANUC 0i mate 系統(tǒng)的數(shù)控車床主軸（模擬主軸）不能正轉(zhuǎn)為例，說明數(shù)控機(jī)床電氣故障診斷輔助平臺的使用（圖3）。

圖3 數(shù)控機(jī)床電氣故障診斷輔助平臺應(yīng)用過程

首先，打開輔助平臺并登錄，能夠看到四個功能按鍵，點(diǎn)擊“診斷排故”按鈕，進(jìn)入測試窗口，輸入數(shù)據(jù)機(jī)床系統(tǒng)型號，技術(shù)人員平臺按提示信息對機(jī)床進(jìn)行測試并記錄。由平臺統(tǒng)計異常測試結(jié)果，交給技術(shù)人員評估，發(fā)現(xiàn)主軸反轉(zhuǎn)手動和程序輸入均有效，僅不能正轉(zhuǎn)。

然后，技術(shù)人員通過輔助平臺診斷窗口查看主軸電氣原理圖，初步圈定是主軸正轉(zhuǎn)繼電器線圈不得電造成的。在輔助平臺上查看電氣安裝圖，借助萬用表，找到主軸繼電器安裝位置，測試主軸正轉(zhuǎn)控制電路，發(fā)現(xiàn)電路暢通，排除電路故障后，認(rèn)定正轉(zhuǎn)繼電器損壞。

使用替換診斷法，通過平臺查看繼電器型號，同時，平臺還給出了該型號繼電器的額定電壓、額定電流等參數(shù)，技術(shù)人員可比對參數(shù)，找同類型的繼電器替換。重新上電測試數(shù)控機(jī)床運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)主軸正轉(zhuǎn)功能已恢復(fù)正常。

最后，將診斷排故結(jié)果輸入平臺，由平臺生成檢測報告單，同時，平臺把本次診斷時間、診斷過程、診斷方法和診斷結(jié)果都記錄在數(shù)據(jù)庫中，技術(shù)人員可隨時查看。

4 結(jié)語

通過數(shù)控機(jī)床電氣故障診斷輔助平臺，技術(shù)人員能有條理地完成數(shù)控機(jī)床全方位的功能測試，準(zhǔn)確地篩選出故障區(qū)域；通過輔助平臺提供的圖紙資料，幫助技術(shù)人員能快速地發(fā)現(xiàn)故障問題部位；由輔助平臺提供豐富的電氣故障維修常用方法，高效地解決電氣故障問題，恢復(fù)數(shù)控機(jī)床各項功能。總之，數(shù)控機(jī)床電氣故障診斷輔助平臺在數(shù)控機(jī)床電氣診斷排故全過程的使用，極大地提高了技術(shù)人員的工作效率，在實際生產(chǎn)中有較高的應(yīng)用價值。

參與文獻(xiàn)：

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