《数控机床的电气控制系统常见故障的诊断》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控机床的电气控制系统常见故障的诊断（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、摘要摘要：数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数控机床是现代加工车间最重要的装备。随着现代制造技术的发展，企业选用数控设备已是大势所趋。我所在的实习公司主要产品是通讯的基础设备和遥感产品。轴，腔体和盖板等的制造主要是用数控车床，加工中心和数控铣床、钻床等来完成。但是在数控机床在工作过程中难免会遇到电气控制系统的故障，为此，本次论文就介绍数控机床的电气
2、控制系统常见故障的诊断。1 引言引言随着电子技术和自动化技术的高速发展,数控技术的应用越来越广泛。以微处理器为基础,以大规模集成电路为标志的数控设备,给机械制造业的发展创造了条件,并带来了很大的效益。但同时,由于它们的先进性、复杂性和智能化高的特点,在故障诊断、维修理论、技术和手段上都发生了飞跃的变化。数控维修技术不仅是保障正常运行的前提，对数控技术的发展和完善也起到了巨大的推动作用，因此，目前它已经成为一门专门的学科。任何一台数控设备都是一种过程控制设备，这就要求它在实时控制的每一时刻都准确无误地工作。任何部分的故障与失效，都会使机床停机，从而造成生产停顿。因而对数控系统这样原理复杂、结构精
3、密的装置进行维修就显得十分必要了。尤其对引进的 CNC 机床，大多花费了几十万到上千万美元。 在许多行业中，这些设备均处于关键的工作岗位，若在出现故障后不及时维修排除故障，就会造成较大的经济损失。现有的维修状况和水平，与国外进口设备的设计与制造技术水平还存在很大的差距。造成差距的原因在于：人员素质较差，缺乏数字测试分析手段，数域和数域与频域综合方面的测试分析技术等有待提高等等。本文针对数控机床电气系统的特点与故障的检查分析以及诊断维修进行简要的探讨，并通过故障案例分析进行总结。3 数控机床电气系统的特点3.1 数控机床对电气系统的基本要求3.2 电器系统的故障特点4 故障的检查与分析2.22.
4、2 数控系统的常见故障分析排除数控系统的常见故障分析排除4.1 故障处理前的工作4.2 电气故障的常用诊断方法5 数控机床电气系统的故障诊断与维修1.41.4 数控机床的常见故障分类数控机床的常见故障分类5.1 数控机床中的常见开关及故障诊断5.2 低压断路器常见故障现象及其诊断5.3 接触器常见故障现象及诊断5.4 继电器常见故障现象及诊断5.5 数控机床的主流主电路系统6 故障举例分析 183 数控机床电气系统的特点数控机床电气系统的特点3.1 数控机床对电气系统的基本要求数控机床对电气系统的基本要求1高可靠性数控机床是长时间连续运转的设备，本身要具有高可靠性。因此，在电气系统的设计和部件
5、的选用上普遍运用了可靠性技术、容错技术及冗余技术。所有部件选用的是最成熟的，而且符合有关国际标准并取得授权认证的新型产品。2紧跟新技术的发展在保证可靠性的基础上，电气系统还要具有先进性，如新型组合功能电气元件的使用、新型电子电器及电子功率器件的使用等。3稳定性要在电气系统中采取一系列措施，使其适应较宽泛的环境条件，如要能适应交流供电系统电压的波动，对电网系统内的噪声干扰有一定的抑制作用，同时还符合电磁兼容的国家标准要求，系统内部及不互相干扰，也不向外部辐射破坏性干扰。4.安全性电气系统的连锁要有效；电气装置的绝缘要保证完好，防护要齐全，接地要牢靠，以使操作人员的安全有保证；电气部件的防护外壳要
6、具有防尘、防水、防油污的功能；电柜的封闭性要好，防止外部的液体溅如电柜内部，防止切屑、导电尘埃的进入；电柜内的所有元件在正常供电电压工作室不应出现被击穿的现象，并且有预防雷电袭击的功能；经常移动的电缆要有防护套或者拖链防护，防止缆线磨断或短路而造成系统故障；要有抑制内部部件异常升温的措施，特别是在夏季，要有强迫风冷或制冷器冷却；有防触电、放碰伤设施。5.方便的可维护性易损部件要便于更换和替换，保护元器件的保护动作要灵敏，但也不能有误动作；一旦出现故障排除后，功能要能恢复。6.良好的控制特性所有被控制的电动机启动要平稳、响应快速、特性硬、无冲击、无震动、无振荡、无异常噪声、无异常升温。7.运行状
7、态明显的信息显示电气系统要用指示灯做操作显示，电器元件要有状态指示、故障指示，有明显的安全操作标示8.操作的宜人性电气系统要体现人性化设计，如操作部位与人体的平均高度、距离相适应，体现操作方便、舒适、便于观察的特点，尤其要随时摸得到急停按钮，保证紧急下的快速操作动作；机床电器颜色不仅符合标准，还要美观、明显。3.2 电气系统的故障特点电气系统的故障特点1.电气系统故障的维修特点是故障原因明了，诊断也比较好做，但是故障率相对比较高。2.电器元件有使用寿命限制，非正常使用下会大大降低寿命，如开关触头经常过电流使用而烧损、粘连，提前造成开关损坏。3.电气系统容易受外界影响造成故障，如环境温度过高，电
8、柜温升过高致使有些电器损坏。甚至鼠害也会造成许多电气故障。4.操作人员非正常操作，能造成开关手柄损坏、限位开关被撞坏的人为故障。5.电线、电缆磨损造成断线或者短路，蛇皮线管进冷却水、油液而长期浸泡，橡胶电线膨胀、黏化，式绝缘性能下降造成短路。6.冷却泵、排屑器、电动刀架等的异步电动机进水，轴承损坏而造成电动机故障。4 故障的检查与分析故障的检查与分析2.22.2 数控系统的常见故障分析排除数控系统的常见故障分析排除2.2.12.2.1 电源类故障及排除方法电源类故障及排除方法具体如下表 2-1故障现象故障原因排除方法没有提供外部电源，电源电压过低、缺相或外部形成了短路检查外部电源电源的保护装置
9、跳闸或熔断形成了电源开路合上开关，更换熔断器PLC 的地址错误或者互锁装置使电源不能正常接通更换 PLC地址或接线系统上电按钮接触不良或脱落更换按钮或重新安装电源指示灯不亮电源模块不良、元器件的损坏引起的故障更换元器件或电源模块系统上电后系统没有反应，电源不能接通电源指示灯亮系统无反应接通电源的条件未满足检查电源的接通条件是否满足系统黑屏详见系统显示类故障的维修系统文件被破坏，没有进入系统修复系统机床设计时选择的空气开关容量过小，或空气开关的电流选择拨码开关选择了一个较小的电流更换空气开关，或重新选择使用电流机床上使用了较大频率的变频器或伺服驱动，并且在变频器或伺服驱动的电源进线前没有使用隔离
10、变压器或电感器，变频器或伺服驱动在上强电时电流有较大的波动，超过了空气开关的限定电流，引起跳闸在使用时需外接一电抗强电部分接通后马上跳闸系统强电电源接通条件未满足逐步检查电源上强电所需要的各种条件，排除故障整流桥损坏引起电源短路更换续流二极管损坏引起的短路更换电源模块外部电源短路调整线路滤波电容损坏引起的故障更换电源模块故障供电电源功率不足使电源模块不能正常工作增大供电电源的功率切削力太大，使机床过载引起空气开关跳闸调整切削参数机床设计时选择的空气开关容量过小，引起空气开关跳闸更换空气开关系统在工作过程中突然断电机床出现漏电检查线路表 2-12.2.22.2.2 急停报警类故障急停报警类故障（
11、1）机床一直处于急停状态，不能复位（2）数控系统在自动运行的过程中，跟踪误差过大报警引起的急停故障（3）伺服单元报警引起的故障（4）主轴单元报警引起的急停故障2.2.32.2.3 操作类故障分析（举例说明）操作类故障分析（举例说明）例 1 数控车床在使用中手动移动正常，自动回零时移动一段距离后不动，重开手动移动又正常。故障分析 该车床使用经济型数控系统，步进电动机驱动，手动移动时由于速度稍慢，移动正常，自动回零时快速移动距离较长，出现机械卡住现象。根据故障进行维修，主要是机械原因，后经询问才得知该机床因加工时尺寸不准，将另一台机床上的电动机拆来使用后出现了该故障，经仔细检查是因变速箱中的齿轮间
12、隙太小引起，重新调整后正常。这是一例人为因素造成的故障，在修理中如不加注意会经常发生，因此在工作中应引以重视，避免这种现象的发生。例 2 配备 FANUC-7CM 系统的 XK715F 型数控立铣床，其旋转工作台（B 轴）低速时转动正常，中、高速时出现抖动。故障分析 采用隔离法将电动机从转盘上拆下后再运转，仍有抖动现象再将位置环脱开，外加 VCMD 给定信号给速度单元，再运转，还是抖动。可见，故障在电动机或速度单元上。先打开电动机，发现大量冷却油进入内部。洗刷电动机内部后再装好，运转时电动机不再抖动。例 3 某加工中心在 JOG 方式下进给平稳，但自动方式下则不正常。故障分析 首先要确定是 N
13、C 故障还是伺服系统故障，先断开伺服速度给定信号，用电池电压作信号，故障依旧，说明 NC 系统没有问题。进一步检查是 Y轴夹紧装置出故障。2.2.42.2.4 回参考点故障及排除回参考点故障及排除具体如下表 2-2故障现象故障原因排除方法减速开关与减速档块安装不合理，使减速信号与零脉冲信号相隔距离过近调整减速开关或者挡块的位置，使机床轴开始减速的位置大概处在一个栅距或一个螺距的中间位置参考点发生单个螺距偏移机械安装不到位调整机械部分机床回原点后，原点漂移或参考点发生整螺距偏移参考点发生多个螺距偏移参考点减速信号不良引起的故障检查减速信号是否有效，接触是否良好减速档块固定不良引起找零脉冲的初始点
14、发生了漂移重新固定减速档块零脉冲不良引起对码盘进行清洗系统参数设置错误重新设置系统参数零脉冲不良引起的故障，回零时找不到零脉冲对编码器进行清洗或者更换减速开关损坏或者短路维修或更换减速开关数控系统控制检测放大的线路板出错更换线路板导轨平行度、导轨与压板面平行度、导轨与丝杠的平行度超差重新调整平行度系统开机回不了参考点、回参考点不到位当采用全闭环控制时的光栅尺沾了油污清洗光栅尺回参考点位置调整不当引起的故障，减速挡块距离限位开关行程过短调整减速挡块的位置零脉冲不良引起的故障，回零时找不到零脉冲 对编码器进行清洗或者更换减速开关损坏或者短路维修或更换减速开关找不到零点或回参考点时超程数控系统控制检
15、测放大的线路板出错更换线路板导轨平行度、导轨与压板面平行度、导轨与丝杠的平行度超差重新调整平行度当采用全闭环控制时的光栅尺沾了油污清洗光栅尺干扰找到并消除干扰编码器的供电电压过低改善供电电源电动机与丝杠的连轴节松动紧固连轴节电动机扭矩过低或由于伺服调整不良，引起跟踪误差过大调节伺服参数，改变其运动特性零脉冲不良对编码器进行清洗或者更换回参考点的位置随机性变化滚珠丝杠间隙增大修磨滚珠丝杠螺母调整垫片，重调间隙零脉冲不良引起的故障对编码器进行清洗或者更换时钟不同步出现的故障更换主板或更改程序攻丝时或车螺纹时出现乱扣主轴部分没有调试好重新调试主轴脉冲编码器出现问题维修或更换编码器机械部分出现问题调整
16、机械部分主轴定向不能够完成，不能够进行镗孔、换刀等动作PLC 调试不良，定向过程没有处理好重新调试PLC表 2-22.2.52.2.5 参数设定错误引起的故障参数设定错误引起的故障（1）数控系统参数丢失（2）系统不能正常启动（3）数控机床不能正常运行（4）数控机床运行时经常报跟踪误差（5）数控机床轴运动方向或回零方向反（6）运行程序不正常（7）螺纹加工不能够进行（8）系统显示不正常（9）死机4.1 故障处理前的工作故障处理前的工作1. 询问调查在接到机床现场出现故障要求排除的信息时,首先应要求操作者尽量保持现场故障状态,不做任何处理,这样有利于迅速精确地分析故障原因。同时仔细询问故障指示情况及故障产生的背景情况,依此做出初步判断2.现场检查到达现场后,首先要验证操作者提供的各种情况的准确性、完整性,从而核实初步判断的准确度。不要急于动手处理,仔细调查各种情况,以免破坏了现场,使排除故障增加难度。3.故障分析根据已知的故障状况分析故障类型,从而确定排除故障原则。由于大多数故障是有指示的,所以一般情况下,对照机床配套的诊断手册和使用说明书,可以列出产生该故障的多
