现代数控设备故障诊断与维修技术探讨

现代数控设备故障诊断与维修技术探讨
数控机床驱动系统是一种综合应用了计算机技术，自动控制技术，精密测量技术和机床设计等先进技术的典型机电一体化产品，重点探讨数控机床故障的诊断与维修的基本方法。

标签：数控机床；设备故障；诊断；雏修
1数控机床维修的要求
1.1维修人员的素质
维修人员的素质是提高维修效率和保证维修效果的重要因素之一，迅速、准确判断故障点，并及时、有效的处理，恢复机床的动作、功能和精度，是数控机床维修人员具备的基本条件。

为进一步提高维修人员的索质还应注意在善于学习、扩大知识面、勤于思考、善于总结积累经验等方面的加强，此外还应具备一定的专业外语基础。

1.2技术资料的准备
技术资料准备在维修工作中起着至关重要的作用，必要的技术资料可以提高维修工作的效率与维修的准确性。

一般数控机床故障维修应具备的技术资料有：数控机床说明书、机床参数清单、功能说明、伺服驱动系统、主轴驱动系统的使用说明书等。

因其说明书是生产厂家提供，包括机床的操作过程和步骤、机床安装和调整的方法、机械传动系统及主要部件的结构原理图、机床的液压、气动、润滑系统图、机床电气控制原理图等，对其性能、参数、系统调试等都有详细的介绍，对查找故障源、故障维修起到事半功倍的作用。

另外，维修记录也是维修人员对机床维修过程的记录与维修的总结，有助于维修人员的经验总结和维修水平的提高。

1.3工具备件的完善
维修工具是进行数控机床维修的必备条件，数控机床是精密设备，它对各方面的要求较普通机床高，不同的故障，所需要的维修工具亦不尽相同。

如测量仪表(转速表、示波器、千分表等)、维修工具(电烙铁、吸锡器、各类钳子，扳手等)、易损元器件(二极管、三极管、电阻、集成电路板等)。

专业的维修人员均应充足准备，以便提高工作效率。

2常见故障及排除方法
2.1常见故障发生的部位
2.1.1主机故障
主机故障主要为传动噪声大，加工精度差，运行阻力大，机械部件动作不进行，机械部件损坏等。

润滑不良、液压、气动系统的管路堵塞和密封不良，是主机发生故障的常见原因。

常见故障有：
(1)因机械部件安装、调试、操作使用不当等原因引起的机械传动故障。

(2)因机械零件的损坏、联结不良等原因引起的故障等。

(3)因导轨、主轴等运动部件的干涉，摩擦过大等原因引起的故障。

2.1.2电气控制系统故障
从所使用的元器件类型上，通常电气控制系统故障分为“弱电”故障和“强电”故障，“弱电”部分是指控制系统中电子元件、集成电路为主的控制部分。

包括CNC，PLC，MDI／CRT以及伺服驱动单元，输为输出单元等。

“强电”部分是指控制系统中的主回路或高压，大功率回路中的继电器、接触器、开关、熔断器、电源变压器、电动机、电磁铁、行程开关等电气元器件及其所组成的控制电路。

这部分的故障虽然维修，诊断较为方便，但它处于高压，大电流工作状态，发生故障的几率要高于“弱电”部分。

2.2故障发生的性质
2.2.1确定性故障
确定性故障是指控制系统主机中的硬件损坏或满足一定条件，数控机床发生的故障。

这种故障现象在数控机床上最为常见，由于它具有一定的规律，因此也方便维修。

确定性故障具有不可恢复性，一旦发生故障不对其进行维修处理，机床不会自动恢复正常。

2.2.2随机性故障
随机性故障是指数控机床在工作过程中偶然发生的故障，此类故障的发生原因比较隐蔽，很难找出其规律，故障的原因与故障诊断比较困难。

一般而言，故障的发生与部件的安装质量、参数的设定、元器件的品质、软件完善程度、环境影响等诸多因素有关。

但随机性故障有可恢复性，通过重新开机等措施，机床可恢复正常。

2.3步进驱动装置常见故障及诊断方法
2.3.1电动机尖叫
电动机尖叫可能是CNC中与伺服驱动有关的参数设定、调整不当引起的，重新正确设置参数即可。

2.3.2电动机不旋转
首先检查保险丝是否熔断，确保动力线连接良好，依照参数说明书，重新设置相关的参数，这主要是机械故障，排除卡死的故障原因，经验证，确保电动机正常后。

可继续使用。

2.3.3电动机发热异常
正确连接R、S、T线就即可。

2.4机床定位精度或加工精度差
机床定位精度或加工精度差可分为定位超调、单脉冲进给精度差、定位点精度不够、圆弧插补加工的圆度差等情况。

位置跟随误差可以通过数控系统的诊断参数检查，其在速度控制单元上有相应的电位器来调节。

参与圆弧插补的两轴的位置跟随误差的差值必须控制在1％以内。

2.5起动加速段或低速进给时爬行
这种状况一般是由于进给传动链的润滑状态不良、伺服系统增益过低及外加负载过大等因素所致。

要注意伺服和滚珠丝杠连接用的联轴器，由于本身的缺陷，如裂纹等，造成其转动或伺服的转动不同步，从而使进给忽快忽慢，产生爬行现象。

此时要做好机床的润滑，确保润滑油足够并且确保润滑的电动机正常工作。

3常见故障排除方法
3.1初始复位法
一般情况瞬时故障引起的报警，用硬件复位或开关系统电源依次清除故障，若系统工作存贮区由于掉电，拔插线路板或电池欠压造成混乱，必须对系统进行初始化清除，清除前应注意做好数据拷贝记录，若初始化后故障仍无法排除，则进行硬件诊断。

3.2更改参数、程序更正法
系统参数是确定系统功能的依据，设定错误就会造成系统的故障或某功能无效。

有时由于用户程序错误亦可造成故障停机，对此可以采用系统的块搜索功能进行检查，改正错误确保其正常运行。

3.3调节调整法
调节是一种行之有效办法。

通过对电位计的调节，修正系统故障。

如其主轴在启动和制动时发生皮带打滑，原因是其主轴负载转矩大，而驱动装置的斜升时
间设定过小，经调节后正常。

最佳化调整是系统地对伺服驱动系统与被拖动的机械系统实现最佳匹配的综合调节方法，用一台多线记录仪或具有存贮功能的双踪示波器，分别观察指令和速度反馈或电流反馈的响应关系。

通过调整速度调节器的比例系数和积分时间，来使伺服系统达到即有较高的动态响应特性，而又不振荡的最佳工作状态。

在现场没有示波器或记录仪的情况下，根据经验，即调节使电机起振，然后向反向慢慢调节，直到消除震荡即可。

3.4备件替换法
用好的备件替换诊断出坏的线路板，并做相应的初始化启动，使机床迅速投入正常运转，然后将坏板修理或返修，这是目前最常用的排故办法。

3.5改善电源质量法
目前一般采用稳压电源，来改善电源波动。

对于高频干扰可以采用电容滤波法，通过这些预防性措施来减少电源板的故障。

4维修中应注意的事项
(1)注意记录线路板其相对应的位置，连接的电缆号，拆卸下的压件及螺钉应放在专门的盒内，以免丢失，装配后，盒内的东西应全部用上，否则装配不完整。

(2)电烙铁应放在顺手的前方，远离维修线路板。

烙铁头应作适当的修整，以适应集成电路的焊接，并避免焊接时碰伤别的元器件。

(3)测量线路间的阻值时，应断电源，测阻值时应红黑表笔互换测量两次，以阻值大的为参考值。

线路板上大多刷有阻焊膜，应测量相应的焊点作为测试点，不要铲焊膜。

(4)不应随意拆换元器件。

有的维修人员在没确定故障元件时只凭感觉拆换，这样误判率较高，拆下的元件人为损坏率也较高。

更换新的器件，其引脚应作适当的处理，焊接中不应使用酸性焊油。

(5)查清线路板的电源配置及种类，根据检查的需要，可分别供电或全部供电。

应注意高压，有的线路板直接接人高压，或板内有高压发生器，需适当绝缘，操作时应特别注意。