浅谈数控机床电气系统的维护工作

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摘要 随着科技的迅速发展，控制理论和自动化技术也得到了较大发展，数控机床的应用变得普遍起来。数控机床在使用过程中，其电气系统不可避免地要出现各种故障，只有做好电气系统的维护工作才能更好地利用数控机床。

关键词 数控机床；电气系统；维护

中图分类号TG502 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）37-0036-02

数控机床是一种机电一体化设备，它具有很强的技术性，因此，其电器发生故障时一般都比较复杂，这就客观上增加了诊断故障和排除故障的困难。一般来说，弱点故障和强电故障是两种常见的故障。其中，所谓的弱点故障主要是指PLC控制器、CNC装置、CRT显示器出现的故障，伺服单元、输入、输出装置这些电子电器的故障也属于弱点故障的范畴；强电故障主要是指电路中电器元件的损坏和老化、电路设计不合理、接触不良等，这些都是十分常见的故障，应当给予足够的重视。

1 数控机床电器系统所具有的基本特点

1.1 必须具有高可靠性

数控机床是一种长时间连续运转的设备，因此必须具有很高的可靠性。要保证机床电气系统的可靠性，就要注意在机床电气系统的设计和部件选择上应用可靠性技术、容错技术和冗余技术，在选用部件上面，必须选择符合国际标准并取得授权认证的技术成熟型的产品。

1.2 必须跟上新技术发展的步伐

对于技术复杂的系统，紧跟先进技术至关重要，要注意电子元件的及时更新换代，诸如新型组合功能电器元件的应用、新型电子电器及电力电子功率器件的应用等等。

1.3 必须具有稳定性

机床电气系统的工作环境要求它必须具有很强的稳定性，因此，必须采取必要的技术措施使电气系统适应较宽的环境条件，如能够交流供电系统的电压波动从容应对，能够有效抑制电网系统内的噪声干扰，还必须达到国家要求的电磁兼容标准，使系统在内部互不干扰，在外部能抵御干扰，而且它本身还不会对外界产生破坏性干扰。

1.4 必须具有安全性

安全性是对电气系统的首要要求，保证电气系统安全性的措施主要有：使电气系统的连锁保持有效；保证电器装置绝缘的完好；保证电气装置绝缘外壳的防尘、防水盒防油污功能；在经常移动的电缆上必须安装防护套或拖链防护设备；在炎热的夏季，常有异常升温情况的发生，必须安装强迫制冷装置来防止这种情况的发生；安装防触电和防碰伤装置也很必要。

1.5 必须具有方便的可维护性

有些部件很容易损坏，必须保证对这些部件更换的便利性，在对元器件进行保护时也要做到动作的正确和灵敏；在故障排除后，要保证功能的恢复。

1.6 必须具有良好的控制性

对电动机要有良好的控制，保持电动机始终处于良好的状态，运转平稳、没有震动、没有异常升温和噪声。

1.7 在运行状态里必须有明显的状态显示

在电器系统中，作为操作指示的指示灯市必不可少的，电器元件都必须有明显的故障和状态指示，有明显的安全操作标识。

1.8 要采用人性化的操作

对电气系统的设计要具有人性化，例如，操作部位要与人体的平均高度和距离相适应，这样既可以使操作方便、舒适，还便于对操作的观察，更为重要的是可以随时摸到急停按钮，在遇到紧急情况时可以及时操作；机床颜色在符合标准的前提下还要做到美观、明显。

2 数控机床电气系统故障的特点

故障原因明了是电气系统故障维修的特点，诊断也比较好做，可是故障率却很高。每个电器元件都有自己的使用寿命，如果处于非正常使用的状态，寿命周期缩短会更加缩短，如开关触头长期遭受过电流使用，从而造成烧损、粘连，直至开关损坏。电气系统是个比较脆弱的系统，很容易受到外界的影响，如在外部环境温度过高的情况下，电柜容易升温过高导致一些电损坏。有时老鼠对电器元件和电器线路的肯叫也会造成电气系统的故障。操作人员的认为造作失误也会造成电气系统的故障，如操作人员的非正常操作会使开关手柄损坏、限位开关被撞坏的情况。由于长期遭受磨损，线路、线缆会出现断线或短路，冷却水和油液流入蛇皮管线内，而使管线长期被浸泡，导致橡胶电线膨胀、粘化，使其绝缘性大大降低而造成短路、放炮。液体流入电动刀架、排屑器、冷却泵器等异步电动机内，损坏了轴承，使电动机出现故障。机床电器系统按其故障的性质、出现原因和表现形式可以分成以下几类：以故障发生的部位为依据分硬件故障和软件故障；以故障出现时有无故障提示为依据分为有指示性故障和无指示性故障；依据故障是否有破坏性为标准分为破坏性故障和无破滑行故障；按故障出现的几率分为系统性故障和随机性故障。

3 对数控机床电气系统故障的调查和分析

要排除数控机床电气系统的故障，首先要对故障进行调查、分析和诊断，只有明确了故障出现的原因才能更好地排除故障。在故障出现后，首先要保持现场的故障状态，并且自诩询问故障的指示情况，了解故障的表象和故障的产生的背景情况，并且依据调查结果对故障做出初步的判断，确定出排除故障时需要携带的物品和工具，以免造成不必要的时间浪费。在到达现场后，首先要做的是核实和验证操作者提供的故障情况，使判断的准确度提高。在了解了故障情况以后就要对故障进行分析，从而确定排故的原则，查找出出现故障的真正原因。对于不同的故障要做好不同的排除准备，简单的故障排除方法也很简单，而对那些复杂故障的排除就需要做一些列的准备工作。

4 电气系统故障的维修

机床电气系统往往会产生各种各样的故障，其故障原因也总是比较复杂。目前，我国所使用的数控系统绝大多数都不具备较强的故障自我诊断能力，智能化程度还不高，不能够把故障原因定位到具体元器件上，往往是众多的故障都用一个信号指示灯来表示，使人难以判断是哪个部位出现了问题。因此，要做到迅速诊断出故障的原因、及时排除故障，就必须总结一些行之有效的故障检查方法。

4.1 直观法

利用人的感觉器官来寻找故障原因，这是维修中首先使用也是经常使用的方法。维修人员在遇到故障时要遵循“先外后内”的原则，采用眼看、耳听、鼻闻、手摸等方法，由外至内进行逐一的检查。有一些故障可以通过这些直观的方法迅速找到原因，而采用其他方法反而会浪费很多时间，甚至耽误故障排除的最佳时期。

4.2 系统的自我诊断法

机床电器系统本身具有自我诊断的功能，它可以诊断出一些故障的原因，可以依据 CRT上显示的报警信息和各模块上发光二极管等器件的指示，来对故障出现的原因进行一个大致的判断。同时，系统的这种自我诊断功能还能够对系统与各个部分之间的接口进行显示，使故障的大致位置得到确定，这在诊断故障中很有效也很常用。

4.3 交换法

模块化设计是现代数控设计采用最多的方法，依据不同的功能为标准来对模块进行划分，随着现代数控技术的发展，电路继承也越来越变得规模庞大和技术复杂起来，如果此时仍旧采用常规的方法，就很难找出故障的具置，这时采用交换法可以在系统故障发生时缩短停机时间，快速地找到故障板。

4.4 对比法

对比法是把正确的电压、电平或波形与异常的进行比较，依据比较结果来断定故障的位置。有时还可以在正常部位人为制造故障，用实验性的方法造成故障报警，看其是否和相同部分产生的故障现象相似，从而判断故障产生的原因。

4.5 插拔法

插拔法是指监视插件板或组件拔出再插入的过程，从而来判断故障是否发生在拔出插入的连接界面。在这里，值得注意的是插件板或组件拔出然后重新插入的过程中，所改变状态的部位除了连接接口可能还有其他部位，就算拔出、插入后故障消失，也不能就此断定故障就发生在接口部位，也可能是内部的焊点虚焊恢复接触状态、内部的短路点恢复了正常状态而造成的。