数控机床电路板灰尘的分析研究

李青霖+王美玲+刘恺

摘 要：目前大多数生产加工企业对数控机床电路板维护不到位，不重视数控机床电路板上的灰尘，引起数控机床电路板故障率高，导致数控机床使用效率低。本文针对数控机床电路板灰尘的分析研究，得出灰尘对电路板的危害非常大，需要尽早预防和及时清理数控机床电路板上的灰尘，可以有效降低数控机床电路板故障率，提高数控机床的使用效率。

关键词：灰尘 数控机床电路板 危害 清洁

中图分类号：D91 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）10（b）-0004-02

数控机床由机械和电气两个主要部分组成，电气部分是机床控制执行的关键，而电路板是电气控制最主要的部件。随着科技的发展，数控机床功能越来越全面，加工精度越来越高。为了实现数控机床的动作要求，电路板也变得越来越复杂，电路板制作工艺难度越来越大，由开始的单层板到现在的多层板，电子元件的安装方式也随着技术的发展发生着变化，由直插式安装方式发展为直插式和贴片式混合安装形式，电路板上电子元件的数量和功能也发生了变化，数量更多，集成度更高。同时电子元件之间的空间变得更小，安装更紧密，由于电子元件数量众多，产生的热量也更多。这就给灰尘创造了机会，附着在电路板上，导致电路板故障。数控机床电气故障维修中难度最大的是电路板，而电路板故障往往需要返回电路板设计厂家维修，维修难度大，价格昂贵，维修周期长，所以防止灰尘附着在电路板上势在必行。

1 灰尘的分析

灰尘颗粒的直径通常小于500μm，主要是由人为翻动、动物活动及土壤由于刮风、空气流通所产生的。其中工业环境下灰尘大致可分为两种。由于工件加工、粉碎而产生和分散到空气中的一种颗粒称为工业粉尘。物质在燃烧、升华、蒸发和凝聚等过程中形成的烟雾称为固体烟雾。灰尘是固体颗粒，形状极不规则，由于粒径小，表面积大，所以它的吸附能力非常强，可以将工业环境中的水分、微生物、挥发的油脂、挥发性气体及静电等有害物质吸附在它的表面。由于灰尘包含的成分复杂，携带的微生物会分解出酸根和金属离子，具有酸性或碱性。有些灰尘直接吸附了酸性或碱性物质，例如吸附了硫酸烟雾、光化学烟雾等气体就具有酸性，吸附了金属氧化物等微粒就具有碱性。工业环境下灰尘通常包含土壤、微生物、粉尘、固体烟雾、油脂、静电等。

2 电路板灰尘的危害

灰尘对数控机床电路板的危害非常大，导致电路板发生不同的故障，下面列举出灰尘对电路板的6种危害。

（1）灰尘覆盖在电路板电子元件及线路表面，使散热状况恶化，电子元件温升超出允许工作范围，缩短了电子元件的使用寿命，甚至烧坏电子元件，同时大量的灰尘会堵转冷却风扇，导致冷却风扇烧坏，影响整个电路板的散热，引发电路板故障。

（2）灰尘包含微生物，能分解出酸根和金属离子，具有酸性或碱性，会腐蚀电子元件及电路板，造成电子元件和线路生锈、虚接、断路，从而引发电路板故障。

（3）灰尘具有吸湿性，覆盖在电子元件针脚间及缝隙间，会造成印刷电路板绝缘电阻下降，发生漏电，甚至会引发短路事故，烧坏电子元件及印刷电路板。

（4）灰尘聚集在电路板接口内、调节旋钮的缝隙间及熔断器的针脚端使接触电阻增大，甚至导致接触不良，发生电路板电流、电压等数值变化，从而导致电路板不能正常工作。

（5）灰尘集聚在电子元件的针脚两端，会导致电子元件额定技术参数发生变化。例如：灰尘聚积在集成电路针脚周围，会引起集成电路电参数变化，从而改变集成电路的正常工作条件而引发故障。

（6）灰尘的吸附性导致容易携带静电，与电路板接触时释放静电，静电高电压使电路板上电子元件工作失常，甚至损坏电子元件及印刷电路板。

3 电路板灰尘聚积的原因

灰尘聚集在数控机床电路板上产生危害，但是不能完全杜绝灰尘聚集，下面从3个方面分析电路板灰尘聚集的原因。

（1）机床生产加工会产生大量的粉尘同时也会加剧粉尘的飘散，由于生产加工车间是一个相对密闭的环境，灰尘会一直悬浮在机床电气柜的周围，虽然机床电气柜有密封隔离措施，但并不能做到完全隔绝，灰尘会慢慢进入电气柜，吸附在凹凸不平的电路板上。

（2）数控机床电路板上都会有冷却风扇，冷却风扇旋转加快空气的流通速度，在带走热量的同时将电气柜中漂浮的灰尘一并带到电路板上，由于灰尘的吸附性和吸湿性会慢慢在电路板上聚积。

（3）灰尘携带的静电与电路板靠近时会发生静电感应，使灰尘更容易附着在电路板表面，随着时间的增加灰尘会越积越多。

4 电路板灰尘的清洁

虽然无法避免电路板上灰尘，但是我们可以通过定时清理，来减少灰尘在电路板上聚集，降低灰尘对电路板的危害。下面介绍一种实用的电路板清洁的方法。

（1）切断数控机床总电源，等待数分钟，使数控机床电气柜内元器件放电完全，将双手与接地点良好接触，释放手上携带的静电，带上防静电手套，可以防止手上携带的静电对电路板电子元件的损坏。

（2）提前做好電路板上接插件的记录工作，为完成电路板的复原安装做准备。用螺丝刀、六角扳手等工具小心翼翼地拆下电路板，将拆下的电路板放在不易产生静电的材料上。

（3）用防静电软毛刷轻轻地刷下附着在电路板上的灰尘，注意边边角角都要清理到位，再用干燥的压缩空气把残留的灰尘清理干净，多次重复清扫电路板，直到将电路板灰尘彻底清理干净。

（4）将清理干净的电路板按拆下的逆向顺序重新安装，将电路板上的接插件按照记录内容原样恢复，认真确认安装无误后，给数控机床通电试验，机床无报警工作正常，电路板灰尘清理完成。

5 电路板清洁保持

无法隔绝灰尘在电路板上聚集，但是可以减少灰尘在电路板上聚集的速度，下面从四个方面分析如何保持电路板清洁。

（1）减少打开电气柜门次数及时间，除非需要电气维修才能打开，维修完要及时关闭电气柜门。工厂环境较差，灰尘较多，如果柜门打开次数过多或时间过长，灰尘会很快进入电气柜内落到电路板及电器元件上。

（2）做好电气柜的密封工作。为了保持电气柜密封性，依据机床使用情况，定期检查及更换老化的密封胶条，保持电气柜的密封良好。

（3）利用风扇冷却，而未配备空调的电气柜，应改造更换为空调冷却方式。因为风扇冷却效率低，效果差，同时风扇需要与电气柜外空气交换冷却，密封效果差。而空调的工作原理保证了电气柜内外是相互隔离的，并且冷却效率高，可以有效减少灰尘进入电气柜内落到电路板上。

（4）做到勤检查，及时清理。电气维护人员按照机床的实际使用环境及时间，定期检查及清理电路板，使电路板始终保持洁净。

6 结语

笔者经过多年数控机床维修维护经验总结，由灰尘引起的电路板故障占电路板总故障率的百分之九十以上，占数控机床总故障率的百分之二十以上，所以保持数控机床电路板的清洁，防止灰尘对电路板造成危害是一项十分重要的工作。经常给电路板除尘，可以使电路板始终处于理想的工作环境，少出甚至不出故障，同时可以延长电路板使用寿命，提高数控机床的使用效率。

参考文献

[1] 周元桂.假如没有灰尘[M].北京：人民教育出版社，2005.06.50-51

[2] 克隆.全面又安全地为电源除尘[J].网络与除尘，2009，07：76～77.

[3] 奚龙发.不可忽视灰尘对家电的影响[J].家庭电子，1999，09：19.endprint