数控机床位置检测系统的维护及典型故障的分析

梁 博，刘 鹏

（商丘职业技术学院 机电工程系，河南 商丘 476000）

数控机床位置检测系统的维护及典型故障的分析

梁 博，刘 鹏

（商丘职业技术学院 机电工程系，河南 商丘 476000）

文章基于数控机床在机械加工中的广泛应用，介绍了位置检测系统在使用中的维护和常见的典型故障实例，以便更好地维护位置检测装置，排除其在数控机床电气线路中引起的故障。

光栅尺；编码器；旋转变压器；磁栅尺故障；数控机床

在数控机床的伺服系统中，位置检测元件的精度是影响机床精度的主要因素之一，检测的精度取决于检测传感器和测量电路。实际工作中，数控机床的位置检测系统常出现故障，因此，分析位置检测系统对数控机床的维护和故障维修很有必要。

1 光栅尺的维护

对光栅尺的维护要点为：

（1）保持清洁。①光栅尺由于直接安装于工作台和机床床身上，因此，极易受到冷却液的污染，从而造成信号丢失，影响位置控制精度。②冷却液在使用过程中会产生轻微结晶，这种结晶在扫描头上形成一层薄膜且透光性差，不易清除，故在选用冷却液时要慎重。③加工过程中，冷却液压力不要太大，流量不要过大，以免形成大量的水雾进入光栅。④光栅最好通入低压压缩空气（105Pa左右），以免扫描头运动时形成的负压把污物吸入光栅。压缩空气必须净化，滤芯应保持清洁并定期更换。光栅上的污染物可以用脱脂棉蘸无水酒精轻轻擦除。

（2）防止振动 光栅拆装时要用静力，不能用硬物敲击，以免引起光学元件的损坏。光栅尺典型故障分析：一台采用SIEMENS3系统的数控机床经常出现报警114“ControlLoop hardware”,指示Y轴伺服控制环有问题，关机再开，机床还可以工作。故障原因：反复观察，发现每次出现故障报警时，Y轴都是运动到190mm左右。并且通过进一步观察，数控机床开机后，不做轴向运动，在静态时也不会出现报警信号，因此可以怀疑此故障与机床的运动有关。根据机床的工作原理，怀疑光栅尺的连接电缆可能由于不断地往复运动而致使个别导线折断，导致了接触不良。故障处理：通过进一步检查，发现确实是光栅尺电缆的个别导线折断，将折断的导线焊接处理，数控机床的故障排除。

2 编码器的维护

编码器把角位移或直线位移转换成电信号，前者称为码盘，后者称为码尺。按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。绝对式编码器的每一个位置对应一个确定的数字码，示值只与测量的起始和终止位置有关。

对编码器的维护要点为：

（1）保持清洁和防止振动 由于编码器是精密测量元件，使用环境或拆装时要与光栅一样注意防污和防振问题。污染容易造成信号丢失，振动容易使编码器内的紧固件松动脱落，造成内部电源短路。

（2）安装牢固 脉冲编码器用于位置检测时有两种安装方式，一种是与伺服电动机同轴安装，称为内装式编码器，另一种是编码器安装于传动链末端，称为外装式编码器，如果联接松动，往往会影响位置控制精度。典型故障分析：一台采用SIEMENS810D系统的数控机床出现报警1321”ControlLoop hardware”指示Z轴反馈回路由问题。故障原因：数控机床的切削液排出不畅，编码器以及电缆头浸泡在切削液中，导致了编码器损坏。故障处理：更换编码器，并在编码器附近加装排水装置和溢流装置，使编码器不再浸泡在切削液中，防止事故再次发生。

3 旋转变压器的维护

对旋转变压器的维护要点为：

（1）接线时，定子上有相等匝数的励磁绕组和补偿绕组，转子上也有相等匝数的正弦绕组和余弦绕组，但转子和定子的绕组阻值不同，一般定子线电阻阻值稍大，有时补偿绕组自行短接或接入一个阻抗；

（2）由于结构上与绕线转子异步电动机相似，因此，对于有刷旋转变压器，碳刷磨损到一定程度后要更换。典型故障分析：一台日本生产的配置F-11ME-A4系统的加工中心，X轴在做正向运动时发生振动。故障原因：进给轴在运动中发生振动，即有可能是数控机床机械方面的原因，也可能是电气方面的原因，并且导致X轴在正向运动时发生振动的最大可能的因素在电机、位置检测元件以及增益的调整或设定上。因此应该着手从这些方面进行检查。故障处理：经过检查，发现是X轴电机上的旋转变压器接触不良引起的X轴振动。更换旋转变压器，故障得到排除。

4 结语

通过所列举的几种数控机床的位置检测装置实例可以看出，数控机床位置检测装置的故障种类繁多，应该根据机床电气线路的实际情况及时对检测装置进行定期或不定期维护，以减少机床的停机时间，为企业创造更大的经济效益。

［1］董原.机电维修实用技术［M］.内蒙古:内蒙古人民出版社，2008.

［2］杨清德.胡大华.电工检修 208 例［M］.北京:电子工业出版社，2009.

［3］杨波.数控机床维护维修技术［M］.北京:海洋出版社，2007.

梁博（1981），男，河南商丘人，硕士，助教，主要研究方向：电气自动化。