基于数控机床的电气控制故障策略研究

基于数控机床的电气控制故障策略研究

□□ 叶旭东(山西建筑职业技术学院，山西 太原030006)

摘要：目前，机械加工类企业在生产运营过程中已离不开数控机床，数控机床是机械加工企业的关键设备。而数控机床在使用中如何确保高效、稳定地运转，成为关系到企业效益的关键因素。由于数控机床在使用过程中，不可避免地会遇到液压、机械和电气等层面的故障，其中电气故障是这几种故障中的高发类型。从数控机床电气系统故障排查与保修的角度，对数控机床运行与维护中的常用策略进行了分析。

关键词：数控机床；电气系统；故障；维修

文章编号：1009-9441(2015)02-0034-02

中图分类号：TG 659

文献标识码：B

作者简介：叶旭东(1984-)，男，浙江青田人，助教，在职硕士研究生，现从事教学工作。

收稿日期：2015-03-19

引言

对于数控机床，特别是一些自动化程度高的机床，其技术含量很高，因为这种机床是将各种机电仪器集合为一体的高效复杂设备。在数控机床中，不仅包含了伺服驱动、精密测量，还涉及计算机、自动化等多门学科。虽然通过自动化的数控机床，可以大幅度提高机械制造行业的生产水平，提高整个行业的生产效率，进而有效减少人力成本的投入。但是，数控机床在使用中也有其自身的缺点。例如，由于数控机床的复杂性，需要操作人员具备相当的基础知识，在使用过程中还要精心维护，谨慎操作，严格按照操作规程来操作运行。在数控机床的运行与维护过程中，所出现的故障是多方面的，不仅有液压和机械层面的故障，更多的则是电气层面的故障。正是由于电气故障在所有故障中出现的频率最高，所以，怎样有效地解决数控机床电气系统的故障频发问题，就成为摆在整个机械制造行业面前的一道难题。

1常见故障

在对数控机床所出现的故障进行分析研究的基础上，可以根据所采用的分类方法的不同，划分为如下几种故障类型：

(1)根据数控机床故障出现部位的不同，可以分为硬件系统故障和软件系统故障。其中，数控机床的硬件故障主要指出现在各种电子元器件、限位机构等部位的故障问题，这里的电子元器件又可以分为电子、印刷电路板、电器件等；相应地，软件故障则主要为存在于PLC逻辑控制程序中的错误，例如各种参数设置不准确等，如果零件的加工程序中出现这些错误，一般是这些原因所致。

(2)根据机床在出现故障情况下的指示情况，可以划分为无诊断指示故障和有诊断指示故障等。其中，有诊断指示故障是指在机床运行过程中，通过机床自身的诊断系统对加工过程的严密监视而发现的某个故障问题，此时，诊断系统会通过文字或者声音的形式向操作者反馈故障信息；无诊断指示故障则主要为出现故障时没有相应的指示信息。出现无指示故障的原因有多种，但更多的是由于机械设备的长期使用，在零部件出现磨损的情况下，导致机床程序与机械部件匹配的误差，从而引发故障。

(3)根据故障出现的必然性来进行划分，如系统故障和随机性故障。其中，系统故障是指在满足特定条件下，某个故障可能会发生；相应地，随机故障则是指在条件满足的情况下，故障也不一定出现。可以发现，要解决机床使用中出现的随机性故障，其难度要大于系统故障。

(4)根据故障出现时的破坏性大小来划分，可以分为破坏性故障，以及无破坏性故障。

2电气系统故障分析方法

2.1　直观观察法

直接观察法可以理解为通过人的感官对机床故障进行检查。在该方法中，首先是“问”，通过询问来确定故障的发生过程、现象以及由于故障所导致的后果；其次是“看”，对机床各个部位进行查看，确定其状态是否正常，各种电控装置的报警信息是否出现，是否存在局部位置的电阻丝烧坏、电子元器件烧焦，或者电线电缆脱落的现象；再次是“摸”，在确保机床断电的情况下，检查各个插座是否插好，电路板有没有装好，以及各个部位的信号导线是否连接正常等；最后，是在机床设备通电的情况下，检查是否存在起火、冒烟或者异常声音、异常气味的现象。

2.2　仪器检查法

仪器检查法就是通过采用相应的电工仪器或者仪表，对机床线路的各种电流、电压进行检测和检查，从而确定可能出现故障的位置。

2.3　信号分析法

信号分析法的基本原理就是充分利用机床监控系统上设计的各种报警警示灯和信号指示灯，实现对故障的排查。对于机床的硬件系统，可以根据各种电子元器件、电气装置上所设置的报警灯，来精确定位出现故障的位置；对于机床的软件系统，由于没有具体的报警指示，则需要根据硬件系统的报警信息以及信号类型，结合机床使用说明书来确定最终的故障位置。

2.4　状态检查法

对于目前常用的数控机床，主要采用PLC完成逻辑控制。而不同的PLC之间则主要通过接口信号完成连接。这样，接口信号中所出现的错误，就会导致各种故障问题的出现。所以，要准确定位和检查接口信号正确与否，就需要通过PLC程序来实现。

2.5　参数调整法

对于数控机床的各个部件，在使用过程中需要通过对多种参数的设置来实现机床的加工需求。不过，由于该过程需要的时间较长，这些参数很可能已经不再满足机床的需求，或者参数之间的匹配度降低。所以，往往只通过对参数设置的更改来实现机床性能的维持。

3机床电气的维修和保养

由于现代自动化数控机床在机械加工中至关重要，且由于其结构的复杂程度较高，所以，就需要相关设备的生产厂家提供机床的保养维护工作。

3.1　基本条件

要实现数控机床的电气维护，必须具备一定的维护条件。在众多条件中，首要的是人员，因为对数控机床进行维修的专业水平要求较高，需要具备相应素质的人员。其次，是要具备必要的物质条件。在物质条件中，拥有数控机床的使用说明书是必须的，同时要有相应的维修记录档案等资料，以及与数控机床相关的专业技术资料。此外，还要为数控机床的维修提供必要的维修工具，在专用电脑上安装相应的维修软件。

在数控机床的日常使用过程中，也有很多需要注意的事项。例如，操控数控机床的环境必须干净、整洁，要重点防范金属粉末、粉尘等细小颗粒对机械造成伤害。在具体的操作过程中，还应该严格控制设备温度，对机床相连的输入和输出设备进行定期检查。

3.2　消除故障的措施

根据以上介绍和对数控机床相关故障类型的分析，以下就数控机床使用中可以采用的故障排除措施进行简单介绍。

(1)软件系统故障和硬件系统故障。对机床使用中遇到的硬件故障，通常采用简单维修或者更换损坏部件的方式解决。对于软件系统故障，则需要对相应的数据或者程序进行修改，甚至还需要修改部分PLC控制程序。

(2)有诊断指示和无诊断指示的故障。有指示的故障只需要根据具体的指示信号和技术说明资料就可以有效解决。对于无指示信息的故障，则需要工作人员参考故障前后的变化情况，视具体情况并根据经验来解决。

(3)破坏性故障和非破坏性故障。这些故障需要根据故障出现过程中的现象进行深入分析，确定故障的具体位置，然后再进行排除。排除此类故障的风险较大。

(4)系统性故障与随机性故障。特别是随机性故障难以有效消除，需要经过反复试验，才能确定故障的准确位置。

(5)机床在使用期间会造成器件的性能下降，主要通过更改相应的数据和程序来实现定位和消除。

4结语

现代化机械加工离不开自动化的数控机床，所以，对数控机床的使用和维护就成为影响机械加工行业的关键因素。而如何确保数控机床在使用中高效、稳定地运转，也就成为关系到企业效益的重点。在数控机床的维护与保养中，不仅要求工作人员具备良好的职业素养和专业知识，还要为数控机床的维护提供必要的保障条件。除此之外，还要保证机床工作环境的清洁，而在机床运转过程中应该谨慎操作。

参考文献：

[1] 王雷.数控机床电气故障分析及消除措施[J].课外阅读，2013(17)：33-34.

[2] 张春祥.数控机床故障诊断技术及维修方法探析[J].电子制作，2013(13)：214.

[3] 叶小荣.数控机床电气设备故障的维修与保养分析[J].科技与企业，2013(11)：317.

(编辑段宏伟)