数控机床电气故障分析及排除方法

中车集团4820厂 李 强

数控机床电气故障分析及排除方法

中车集团4820厂 李 强

数控机床是集高、精、尖技术于一体，机、电、光、液于一身的高技术产物，具有加工精度高、加工质量稳定可靠、生产效率高、适应性强、灵活性好等众多优点，因而，在众多行业得到广泛应用。但由于它是集强、弱电于一体的，使用数字技术控制机械制造的一体化设备，一旦系统的某些部件出现故障，就会造成整个机床停车，影响生产。因此，如何正确维护数控机床设备，并在出现故障时及时维修，是保障生产正常进行的关键。

一、故障诊断原则

1. 先外部后内部。现代数控系统的可靠性越来越高，数控系统本身的故障率越来越低，大部分故障都是非系统本身原因引起的。由于数控机床集机械、液压、电气为一体，其故障也会由这三者综合反映出来，因此，维修人员应由外向内逐一进行排查。尽量避免随意启封、拆卸，防止故障扩大，降低机床的精度和性能。系统外部故障主要是由于检测开关、液压元件、气动元件、电气执行元件、机械装置等出现问题引起的。

2. 先机械后电气。一般来说，机械故障较易发觉，而数控系统及电气故障的诊断难度较大。在故障检修前，应首先排除机械故障。

3. 先静态后动态。应在机床断电的静止状态，通过了解、观察、测试和分析，确认通电后不会造成故障扩大、发生新的事故后，方可给机床通电。在运行状态下，进行动态地观察、检验和测试，查找故障。对于通电后会发生破坏性故障的，必须先排除危险，之后再通电。

4. 先简单后复杂。当出现多种故障互相交织，一时无从下手时，应先解决简单的问题，后解决复杂的问题。往往简单问题解决了，复杂的问题就能迎刃而解了。

二、典型故障的诊断与排除

1. 常规检查法。发生电气故障后，切忌盲目动手检修。而应在检修前，通过问、看、听、摸等方法了解故障前后的操作情况和故障发生后出现的异常现象，以便根据故障现象判断故障发生的部位，进而准确地排除故障。

（1）问。即询问操作者故障前后电路和设备的运行状况及故障发生后的症状，了解故障是经常发生还是偶尔发生，是否有响声、冒烟、火花、异常振动等特征，故障发生前有无切削力过大和频繁启动、停止、制动等情况，有无经过保养检修或改动线路等。

（2）看。即目测故障板，仔细检查有无电流过大造成保险丝熔断、元器件烧焦烟熏，有无杂物断路造成电路板过流、过压、短路等。观察阻容、半导体器件的管脚有无断脚、虚焊等。察看故障发生前是否有明显的外观征兆，如各种信号，有无指示装置熔断器烧毁、保护电器脱扣动作、接线脱落、触头烧毛或熔焊、线圈过热烧毁等情况。

（3）听。即在线路还能运行和不损坏设备的前提下，通电试车，细听电动机接触器和继电器等电器的声音是否正常。

（4）摸。即在刚切断电源后，尽快触摸检查电动机、变压器、电磁线圈及熔断器等，看是否有过热现象。

2. 自诊断法。通过数控系统的自诊断功能可以随时监视数控系统的工作状态，一旦发生异常情况立即会在CRT上显示报警信息或用发光二极管指示故障的大致起因，这也是维修中最有效的一种方法。

（1）报警处理。通常系统的操作手册或调整手册中都有详细的报警内容和处理方法，可供参考。同时，还可以利用操作面板和编程器的电路图和PLC程序，查出相应的信号状态，按逻辑关系找出故障点，并进行处理。

（2）无报警或无法报警的故障处理。当系统无法运行、停机，或者系统没有报警但工作不正常时，需要根据故障发生前后的系统状态信息，运用已掌握的理论知识，进行分析并做出正确的判断。这种由可编程控制器造成的PLC中断状态，其中断原因会以中断堆栈的方式记忆。

3. 初始化法。一般情况下，由于瞬时故障引起的系统报警，可用硬件复位或开关系统电源的方式清除故障。若系统工作存贮区由于掉电、拔插线路板或电池欠压造成混乱，则必须对系统进行初始化清除。

4. 功能程序测试法。功能程序测试法是将数控系统的常用功能和特殊功能用手工编程或自动编程的方法，编制成一个功能测试程序，并输入数控系统，然后，使数控系统运行该测试程序，借以检查机床执行这些功能的准确性和可靠性，进而判断故障发生的可能原因。

5. 诊断备件替换法。随着现代技术的发展，电路的集成规模越来越大，技术也越来越复杂，采用常规方法很难把故障定位到一个很小的区域。而一旦系统发生故障，为了缩短停机时间，在没有诊断备件的情况下可以采用相同或相容的模块对故障模块进行替换检查。对于现代数控机床的维修，越来越多的情况会采用这种方法，用备件替换损坏模块，以使系统正常工作，尽可能地缩短故障停机时间。

上述诊断方法在实际应用时并无严格界限，可能用一种方法就能排除故障，也可能需要同时运用多种方法。最主要的是根据诊断的结果间接或直接找到问题所在，或维修或替换，尽快恢复生产。

三、故障修复应注意的事项

1. 在找出故障点和修复故障时，应注意不能把找出的故障点作为寻找故障的终点，还必须进一步分析查明产生故障的根本原因。

2. 找出故障点后，要针对不同的故障情况和部位，采取相应的修复方法。

3. 在故障点的修理工作中，应尽量做到复原。

4. 电气故障修复完毕，需要通电试运行时，应与操作者配合，避免出现新的故障。

5. 每次排除故障后，应及时总结经验，并做好维修记录。记录的内容包括：工业机械的型号、名称、编号，故障发生的日期，故障现象、部位、原因，损坏的电器、修复措施及修复后的运行情况等。记录的目的包括：作为档案以备日后维修时参考，并通过对历次故障的分析，采取相应的预防措施，防止类似事故的再次发生，也可对电气设备本身的设计提出改进意见等。

综上，在设备维修中，做好故障的现场诊断，对机电设备进行全面分析，多运用基本原理考虑问题，是保证快速、准确处理故障的前提。只有在维修过程中通过不断摸索和总结，才能提高工作效率，保证维修质量。