数控设备运行中故障分析及修理措施

　　　

(河南理工大学　河南　焦作　454000)

引言

数控设备目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的运动轨迹和外设的操作时序逻辑控制功能[1]。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入操作指令的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成，处理生成的微观指令传送给伺服驱动装置驱动电机或液压执行元件带动设备运行[2]。

一、数控设备运行中故障分析

对于数控系统的常见故障，可以从故障发生的位置及故障现象进行描述。

(1)伺服驱动系统：由于伺服驱动系统连接电源及机械系统，在工作中有频繁的启动和运行切换，所以容易发生故障。常见故障:1.由于国内电网质量及一些特殊的原因，受网络电压波动大或者电压冲击系统就容易发生损坏。2.电机出现低速爬行或者振动，工件加工表面达不到理想，走圆弧插补轴换向时出现凸台，导致这类故障的原因是伺服系统因各轴增益系统不等或者电机不匹配引起的，需要进行最佳化调节。3.由于机械承载过大的负荷或者卡死，就会发生保险丝烧断或者电机过热，以至于烧坏。4.当速度环发生了开环或者是正反馈时，在无控制指令情况下发生了高速运转[3]。

(2)电源部分：电源是确保整个系统正常运作的关键环节，一旦故障将会导致系统停止或者损坏。这种故障主要是由于国内电源波动范围大，质量较差，再加上隐藏的高频脉冲及人为干扰等。短期的停电可以通过蓄电池来维持供电，但是一旦停机时间较长，将会导致系统数据丢失或者运行异常。

(3)数控逻辑接口：数控逻辑需要与外界之间有着比较繁多的信号源及执行元件进行连接，其变化相当频繁，因此也就很容易发生故障，且故障的类型也是千变万化。比如，数控的刀库管理，液压气动等，都要通过PLC来实现[4]。必须通过对这些控制点的状态信息进行及时的监控才能够确保连接的稳定性。

(4)位置环：位置环是数控系统发出指令且与位置检测系统的结果进行校验来共同完成控制工作的重要环节，其工作频率高，与外设相连，所以较容易发生故障[5]。常见故障:1.当测量回路开路、测量系统损坏或者位控单元内部损坏的时候发生的位控报警。2.因可能发生了过高漂移、正反馈及位控单元及测量元件的故障而导致无指令模式下的运动。3.测量元件出现无反馈值、机床无法回到基准点等故障，因光栅坏掉或者脏了，读头脏了等在高速时漏脉冲产生了报警。

(5)其它：由于数控设备所处的环境条件，也会导致系统的停机等故障。在数控系统设计及维修和使用中，要合理考虑故障发生部位的报警处理，一方面可以进行报警信息的屏幕和操作面板显示，另一方面可以通过发出预警指令的形式，停止系统运作，来进行故障排查和清除。

二、数控设备日常维护和修理措施

(一)日常维护保养

①机械部件的维护。主传动链的维护，定期调整主轴驱动带的松紧程度；检查主轴润滑的恒温箱、调节温度范围，及时补充油量，并清洗过滤器；检查主轴中刀具夹紧装置的间隙，及时调整液压缸活塞的位移量[6]。②液压、气压系统维护。定期对各润滑、液压、气压系统的过滤器或分滤器分滤网进行清洗或更换；定期检查箱体内液压油高度、油压力是否正常，定期更换润滑油、液压油和冷却液等；定期检查分油器中滤出的水分，及时清理。③机床精度的维护。定期进行设备水平度和机械精度的检查并校正。数控系统的维护。严格遵守操作规程和日常维护制度；尽量少开数控柜和强电柜的门；定时清扫数控柜的散热通风系统，检查数控柜的各个冷却风扇工作是否正常；定期检查和更换直流电动机电刷；定期更换存储用电池，以保证系统不通电期间能保持其存储器的内容。④备用的印制电路板长期不用时，应定期装到数控系统中通电运行一段时间，以防损坏。

(二)数控设备预防和维修

经常检查和保养易出现故障的部件，主要包括：各种指示灯、元素灯、电源、声响、气味有无异常；坐标轴传动系统的润滑、磨损情况；主轴润滑、油、水、气路，各项温度控制，平衡系统，冷却系统，传动带的松紧，继电器、接触器触头清洁，各插头、接线端是否松动、电气柜通风状况等[7]。

在设备发生故障进行修理时，首先应注意了解和掌握被修理前的使用情况和修理史，仔细询问故障发生前后的异常现象，是否冒烟打火、有无拆断的元件、连接头是否松动、用手摸元器件是否发热等。经初步检查，如果是机械故障，通常需进行拆卸，找到故障部位，排除解决；如果是电气故障，先用示波器、数字电压表、信号发生器、常用万用表进行检查，确定故障出现在哪一级，然后根据图纸资料迅速找到故障的元器件。如果是外围故障，按传统机械、电气故障处理方法就能解决；如果是系统内部参数的问题，则需根据原始参数记录，逐一对照检查并修改；如果是印刷电路板上元器件的问题，可以用备用电路板进行调换，如果故障消除了，则问题出在该电路板上；如果故障没有消除，则应继续检查其它相关部分，直至找准问题的根源。每次修理后都要认真做记录，如故障现象部件更换过的电路及排除方法、调整过哪些可调部分等。

三、结论

由于设备长期的高速运转，难免会发生各类故障问题，这就要求我们在日常的数控设备使用中，必须加强养护和维修，并通过不断的总结数控设备常见故障来形成数控设备的精确故障检测，检修人员应对每次故障处理做好记录，以便于其经验的丰富，对相同种类的故障做出最及时和最正确的判断。以提高管理和维护效率。保证了机械制造业发展。