数控机床电气故障诊断及维修研究

数控机床电气故障诊断及维修研究

刘全德

宁夏共享精密加工有限公司 宁夏银川 750021

摘要：作为数控系统核心技术的故障诊断技术，为系统性能的有效评估提供助力。通过自我诊断功能的应用，可充分展示系统和主机之间接口信号的情况，明确判断故障的出现位置，是如今维修切实可行的重要措施。数控机床将各种模块集于一身，不但涵盖了机械与电气，并且涉及到了液、气，结构十分复杂并且具有更高的自动化程度，在我国制造行业之中具有重要作用。因为数控机床本身的多样性和复杂性，直接影响着各个系统和检测装置，导致同一故障的成因展现出多元化，直接影响设备的利用率，所以，势必要加强故障自诊断技术的运用，为数控维修中明确识别故障点提供保障，从而保障机床运行的稳定性。

关键词：数控机床；电气；故障诊断；维修

前言：对于数控机床的管理属于非常繁琐而系统的工程项目，不但要具备扎实的设计管理知识，而且要具备丰富的设备维修经验。数控机床作为机电液一体化的综合体，而数控机床的维修属于十分复杂且技术含量要求较高的工作，所以，维修人员应精准掌控替换法的各种操作，充分了解实际范围，并在维修中避免可能发生其他故障的因素。

1数控机床常见的电气故障

电气故障通常是因为机床使用时间较长，元器件发生老化、松动、接插件接触不良、缺相等造成的。系统设置故障的表现通常是系统参数发生丢失，一些功能不能更好地运用。例如：西门子828D系统数控车床曾发生过因为长期没有针对机床通电运行，致使很多系统参数丢失，导致无法正常运用，唯有针对机床数据重置才可正常运用。还有一些FANUC数控系统，若是长期不能应用，系统主板之中电池将会发生失电故障，致使机床部分系统参数发生丢失或是产生无挡块回参考点故障信息报警。这种故障的发生需要对系统电池进行及时更换，唯有重置参数以后才可正常运用。伺服系统的故障通常实机床设备电气故障之中的重要故障之一。故障的发生结构通常包含驱动单元、机械传动单元、测速单元、编码器单元等。其表现通常是不能顺利启动，移动定位缺少精准性，切削速度缺少稳定性。其中包含的故障通常包含超程、过载、窜动、爬行、振动等各种故障。例如：参考点的故障，这类故障通常包含找不到参考点和找不准参考点两个方面。找不到参考点主要是因为回参考点以后减速开关信号失效或者零位脉冲小时。同时可针对脉冲编码器零位或者光栅尺零位进行检测明确其是否出现损坏。找不准参考点故障需充分考虑是否是因为参考点挡块位置缺少精准设置造成的，应对挡块位置进行优化调整便于有效消除故障。机床电气故障通常出现于新机床或者使用寿命较长的机床之中。譬如：西门子840D系统数控车床在具体的使用中很容易因为刀架换刀而不能明确预定到位，始终处在旋转的状态，系统并没有相应的报警数据，通过检查即可发现刀架电机不能发生缺相或损坏等各种现象，按照经验，应对刀架进线的三相顺序进行优化调整，实现问题的优化处理。应用多年的Fanuc0i－mateTC数控车床按住回零按钮，始终处在超程报警状态，无法有效回零。按照经验进行判断，其问题可能是行程开关硬件故障造成的，应拆开行程开关，将表面污迹擦拭干净，拆开行程开关以后，才能发现回零触点金属线发生断裂，清理干净触点，并将接触点重新焊回原位，万用表检测通断正常，便于将修复的行程开关装回到原位，从而实现故障现象的有效处理。

2数控机床故障诊断系统模型的创建

将网络技术作为技术，创建数控机床故障诊断系统分析模型，系统功能设计的优势及劣势，直接决定着对于数控机床故障诊断基础知识的了解，所以，在系统之中创建数据知识库，大量积累故障处理经验，将复杂的数控机床类型开展分类处理，分别存储到不同的知识库之中。相关工作者在探索分析数控机床故障资源时，需大量投入时间与精力，在此背景下，需适当承担经济损失，此外，数控机床故障的排除具备滞后性，利用网络技术有助于分解故障树，并在不同网络层次之中科学设置单元子知识库，确保相关技术人员在搜索时，根据子知识库的类别明确划分相应的搜索范围。针对故障运行状态的搜索区域进行判断记录，并利用范围内的故障排查，充分掌握故障发生的原因，并实现各个子系统的有效管理，并使数控机床故障诊断系统分析模型明确划分为多个知识层次，利用拓扑网的形式呈现出不同实体之间具备的层次关联。

3数控机床电气故障的诊断及维修

3.1开机自诊断

将数控机床接入到电源之中，保障其始终处在通电状态，系统内部启动自诊断软件核心模块诊断，例如：硬件控制等，可直接将检测数据信息反馈在显示屏之中，为社会大众操作数控机床提供便利性。如果检测系统中一些信息无法通过，可利用显示屏明确显示故障信息和部位，待开机所有项目均通过诊断满足标准以后，才可进入到正常的阶段，一般软件开机自诊断需持续1分钟。应特别重视，一些通过硬盘驱动的数控系统，则可能会具有更长时间的自诊断损耗。通过相关的开机诊断可知，常见的故障位置主要在于电路板或者芯片上面，一般可明确故障的法神范围，维修人员通过对维修手册的明确了解，可及时明确故障发生的各种因素，将各种因素逐渐排除，并明确故障的发生因素和发生位置。例如：某机械公司TOSNUC-600系统，将之顺利接入到电源之后，可实现自诊断检测，并在显示屏上面有效反馈检测结果。显示屏之中可持续性停留于某一行之中，不能进入到下一个环节，代表本项目诊断不能有效通过。诊断的内容通常包含几个方面：一是显示主CPU软件版本；二是CRT和键盘检查，针对ZDC2电路板能否正常运行进行诊断；三是磁泡存储器的检查，针对ZBM1电路板能否正常运行进行明确诊断。

3.2系统自修复诊

伴随网络技术的日新月异，很多数控机床的应用能够实现系统的自动修复，首先在数控机床设备发生运行故障时，应利用自诊断技术，明确故障的出现范围，在系统内部进行备用模块的设置，全程并不会参与到设备的顺利运行之中，在设备启动时，应实现系统程序的自我修复。若是模块内部发生故障问题，系统可自主将故障信息发生的原因显示于电脑屏幕之中，并在备用模块之中进行查询，以便随时替换故障模块，维修人员应该在不影响生产进度的条件下，按照系统提示，及时替换故障模块，为了让系统实现自动修复诊断，应科学设置众多的备用模块，致使数控机床设备体积日益拓展，有效提高工程项目造价。

3.3增强日常维护

一是针对设备散热与通风进行定期清理，避免机床发生过热现象。二是电网电压检测仪器和稳压装置的安装。稳压装置的安装便于更好地保护因为供电系统造成的电力电子元器件烧坏。检测机构可实现瞬时电网电压波动的详细记录，对于判断故障发生的重要原因具有至关重要的参考意义。三是针对主轴伺服电动机与各轴伺服电动机电刷进行定期检查与更换。四是保障数控系统的清洁性，电气柜门应实时确保密封状态，针对各个插件的插接情况进行频繁检查，避免发生松动。CNC所处的车间空气之中漂浮着大量的粉尘和加工零件存储的金属性微粒，若是电气机构长时间接触粉尘，较易导致元件间被击穿或者烧坏。一些运维人员在夏季车间室内温度非常高时，甚至会打开电气柜门运用自然降温甚至是接电风扇送分降温的模式进行设备的降温，这样的模式较易发生二次接线松动或者粉尘进入到电子元器件之中导致元器件发生损坏，从而造成CNC的严重损坏。

结束语：

概而言之，数控系统故障诊断现象较多，其表现形式不一，对数控系统故障分析判断时，需关注数控系统和机床自身特点。对于维修人员而言，熟悉和运用系统自动诊断功能十分关键，数控系统发生故障时，可通过系统自动诊断故障，及时、准确地为维修人员提供数据，降低故障诊断难度。

参考文献：

[1]温永涛.普通机床和数控机床的故障维修策略[J].造纸装备及材料,2023,52(03):66-68.

[2]王书畅,方达.基于BP神经网络数控机床主轴电气故障诊断[J].南方农机,2022,53(17):27-30.

[3]林新.浅析数控机床电气驱动系统可靠性[J].内燃机与配件,2022,(10):109-111.

[4]闫红蕾.数控机床电气控制系统的故障诊断与维护[J].造纸装备及材料,2022,51(02):21-23.

[5]侯军燕.浅谈数控机床电气故障诊断辅助平台的设计与应用[J].中国设备工程,2021,(15):157-158.

[6]范芳洪.FANUC数控系统电气故障智能诊断系统的研究[D].湘潭大学,2021.

[7]夏球.数控机床电气传动部分故障诊断专家系统的设计与运用[J].信息记录材料,2021,22(02):112-113.

[8]吴钧.数控机床的电器故障诊断及维修技术探究[J].内燃机与配件,2020,(21):147-149.