我國從事數(shù)控機床電氣設(shè)計吐莲、應(yīng)用與維修技術(shù)工作的工程技術(shù)人員數(shù)以萬計犯党，然而由于此項技術(shù)的復(fù)雜性通肋、多樣性和多變性以及一些客觀環(huán)境因素的制約贮猛，在數(shù)控機床電氣維修技術(shù)方面還沒有形成一套成熟的、完整的理論體系璃蓬。當(dāng)今控制理論與自動化技術(shù)的高速發(fā)展闺蜈，尤其是微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的日新月異，使得數(shù)控技術(shù)也在同步飛速發(fā)展想祝，數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式上的PC基昵人、開放化和性能上的多樣化、復(fù)雜化飞校、高智能化不僅給其應(yīng)用從觀念到實踐

　　帶來了巨大變化阅酪，也在其維修理論、技術(shù)和手段上帶來了很大的變化汁针。因此，一篇講座形式的文章不可能把已經(jīng)形成了一門專門學(xué)科的數(shù)控機床電氣維修技術(shù)理論完整地表述出來砚尽，本文僅是將多年的實踐探索及業(yè)內(nèi)眾同仁的經(jīng)驗總結(jié)加以適當(dāng)?shù)臍w納整理施无，以求對該學(xué)科理論的發(fā)展及工程技術(shù)人員的實踐有所裨益。

　　一必孤、數(shù)控技術(shù)

　　談到維修猾骡，首先必須從總體上了解我們的維修對象。

　　1.數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)綜述

　　(1)數(shù)據(jù)輸入裝置將指令信息和各種應(yīng)用數(shù)據(jù)輸入數(shù)控系統(tǒng)的必要裝置敷搪。它可以是穿孔帶閱讀機(已很少使用)兴想，3.5in軟盤驅(qū)動器，CNC鍵盤(一般輸入操作)赡勘，數(shù)控系統(tǒng)配備的硬盤及驅(qū)動裝置(用于大量數(shù)據(jù)的存儲保護)嫂便、磁帶機(較少使用)、PC計算機等等闸与。

　　(2)數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控機床的中樞毙替，它將接到的全部功能指令進行解碼、運算喳卢，然后有序地發(fā)出各種需要的運動指令和各種機床功能的控制指令弯枢，直至運動和功能結(jié)束玖远。

　　數(shù)控系統(tǒng)都有很完善的自診斷能力，日常使用中更多地是要注意嚴(yán)格按規(guī)定操作涡瀑，而日常的維護則主要是對硬件使用環(huán)境的保護和防止系統(tǒng)軟件的破壞契惶。

　　(3)可編程邏輯控制器是機床各項功能的邏輯控制中心。它將來自CNC的各種運動及功能指令進行邏輯排序婉错，使它們能夠準(zhǔn)確地捕导、協(xié)調(diào)有序地安全運行；同時將來自機床的各種信息及工作狀態(tài)傳送給CNC学和，使CNC能及時準(zhǔn)確地發(fā)出進一步的控制指令孔选，如此實現(xiàn)對整個機床的控制。

　　當(dāng)代PLC多集成于數(shù)控系統(tǒng)中袋滔，這主要是指控制軟件的集成化厨鸣，而PLC硬件則在規(guī)模較大的系統(tǒng)中往往采取分布式結(jié)構(gòu)。PLC與CNC的集成是采取軟件接口實現(xiàn)的缩旬，一般系統(tǒng)都是將二者間各種通信信息分別指定其固定的存放地址续誉，由系統(tǒng)對所有地址的信息狀態(tài)進行實時監(jiān)控，根據(jù)各接口信號的現(xiàn)時狀態(tài)加以分析判斷初肉，據(jù)此作出進一步的控制命令酷鸦，完成對運動或功能的控制。

　　不同廠商的PLC有不同的PLC語言和不同的語言表達(dá)形式牙咏，因此臼隔，力求熟悉某一機床PLC程序的前提是先熟悉該機床的PLC語言。

　　(4)主軸驅(qū)動系統(tǒng)接受來自CNC的驅(qū)動指令妄壶，經(jīng)速度與轉(zhuǎn)矩(功率)調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動信號驅(qū)動主電動機轉(zhuǎn)動摔握，同時接受速度反饋實施速度閉環(huán)控制。它還通過PLC將主軸的各種現(xiàn)實工作狀態(tài)通告CNC用以完成對主軸的各項功能控制丁寄。

　　主軸驅(qū)動系統(tǒng)自身有許多參數(shù)設(shè)定氨淌，這些參數(shù)直接影響主軸的轉(zhuǎn)動特性，其中有些不可丟失或改變的伊磺，例如指示電動機規(guī)格的參數(shù)等盛正，有些是可根據(jù)運行狀態(tài)加以調(diào)改的，例如零漂等屑埋。通常CNC中也設(shè)有主軸相關(guān)的機床數(shù)據(jù)矢骚，并且與主軸驅(qū)動系統(tǒng)的參數(shù)作用相同，因此要注意二者取一鹤叹，切勿沖突灿打。

　　(5)進給伺服系統(tǒng)接受來自CNC對每個運動坐標(biāo)軸分別提供的速度指令，經(jīng)速度與電流(轉(zhuǎn)矩)調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動信號驅(qū)動伺服電機轉(zhuǎn)動父历，實現(xiàn)機床坐標(biāo)軸運動杏兰，同時接受速度反饋信號實施速度閉環(huán)控制瑞喧。它也通過PLC與CNC通信，通報現(xiàn)時工作狀態(tài)并接受CNC的控制秀毡。

　　進給伺服系統(tǒng)速度調(diào)節(jié)器的正確調(diào)節(jié)是最重要的藤汇，應(yīng)該在位置開環(huán)的條件下作最佳化調(diào)節(jié)，既不過沖又要保持一定的硬特性智精。它受機床坐標(biāo)軸機械特性的制約蜻肄，一旦導(dǎo)軌和機械傳動鏈 的狀態(tài)發(fā)生變化，就需重調(diào)速度環(huán)調(diào)節(jié)器丙卧。

　　(6)電器硬件電路隨著PLC功能的不斷強大琴致，電器硬件電路主要任務(wù)是電源的生成與控制電路、隔離繼電器部分及各類執(zhí)行電器(繼電器洪鸭、接觸器)样刷，很少還有繼電器邏輯電路的存在。但是一些進口機床柜中還有使用自含一定邏輯控制的專用組合型繼電器的情況览爵，一旦這類元件出現(xiàn)故障置鼻，除了更換之外，還可以將其去除而由PLC邏輯取而代之蜓竹，但是這不僅需要對該專用電器的工作原理有清楚的了解箕母，還要對機床的PLC語言與程序深入掌握才行。

　　(7)機床(電器部分)包括所有的電動機俱济、電磁閥嘶是、制動器、各種開關(guān)等姨蝴。它們是實現(xiàn)機床 各種動作的執(zhí)行者和機床各種現(xiàn)實狀態(tài)的報告員俊啼。 這里可能的主要故障多數(shù)屬于電器件自身的損壞和連接電線、電纜的脫開或斷裂左医。

　　(8)速度測量通常由集裝于主軸和進給電動機中的測速機來完成。它將電動機實際轉(zhuǎn)速匹配成電壓值送回伺服驅(qū)動系統(tǒng)作為速度反饋信號同木，與指令速度電壓值相比較男鳞，從而實現(xiàn)速度的精確控制。

　　這里應(yīng)注意測速反饋電壓的匹配聯(lián)接膏逮，并且不要拆卸測速機拣壮。由此引起的速度失控多是由于測速反饋線接反或者斷線所致。

　　(9)位置測量較早期的機床使用直線或圓形同步感應(yīng)器或者旋轉(zhuǎn)變壓器琢刮，而現(xiàn)代機床多采用光柵尺和數(shù)字脈沖編碼器作為位置測量元件呈缴。它們對機床坐標(biāo)軸在運行中的實際位置進行直接或間接的測量，將測量值反饋到CNC并與指令位移相比較直至坐標(biāo)軸到達(dá)指令位置耍烙，從而實現(xiàn)對位置的精確控制酌峻。

　　位置環(huán)可能出現(xiàn)的故障多為硬件故障盈综，例如位置測量元件受到污染，導(dǎo)線連接故障等坊阎。

　　(10)外部設(shè)備一般指PC計算機寒圃、打印機等輸出設(shè)備，多數(shù)不屬于機床的基本配置惶政。使用中的主要問題與輸入裝置一樣背涉，是匹配問題。

　　2.數(shù)控機床運動坐標(biāo)的電氣控制

　　數(shù)控機床一個運動坐標(biāo)的電氣控制由電流(轉(zhuǎn)矩)控制環(huán)移必、速度控制環(huán)和位置控制環(huán)串聯(lián)組成室谚。

　　(1)電流環(huán)是為伺服電機提供轉(zhuǎn)矩的電路。一般情況下它與電動機的匹配調(diào)節(jié)已由制造者作好了或者指定了相應(yīng)的匹配參數(shù)崔泵，其反饋信號也在伺服系統(tǒng)內(nèi)聯(lián)接完成秒赤，因此不需接線與調(diào)整。

　　(2)速度環(huán)是控制電動機轉(zhuǎn)速亦即坐標(biāo)軸運行速度的電路管削。速度調(diào)節(jié)器是比例積分(PI)調(diào)節(jié)器倒脓，其P、I調(diào)整值完全取決于所驅(qū)動坐標(biāo)軸的負(fù)載大小和機械傳動系統(tǒng)(導(dǎo)軌含思、傳動機構(gòu))的傳動剛度與傳動間隙等機械特性崎弃，一旦這些特性發(fā)生明顯變化時，首先需要對機械傳動系統(tǒng)進行修復(fù)工作含潘，然后重新調(diào)整速度環(huán)PI調(diào)節(jié)器饲做。

　　速度環(huán)的最佳調(diào)節(jié)是在位置環(huán)開環(huán)的條件下才能完成的，這對于水平運動的坐標(biāo)軸和轉(zhuǎn)動坐標(biāo)軸較容易進行遏弱，而對于垂向運動坐標(biāo)軸則位置開環(huán)時會自動下落而發(fā)生危險盆均，可以采取先摘下電動機空載調(diào)整，然后再裝好電動機與位置環(huán)一起調(diào)整或者直接帶位置環(huán)一起調(diào)整差齐，這時需要有一定的經(jīng)驗和細(xì)心依堆。

　　速度環(huán)的反饋環(huán)節(jié)見前面“速度測量”一節(jié)。

　　(3)位置環(huán)是控制各坐標(biāo)軸按指令位置精確定位的控制環(huán)節(jié)气弥。位置環(huán)將最終影響坐標(biāo)軸的位置精度及工作精度驮荚。這其中有兩方面的工作：

　　一是位置測量元件的精度與CNC系統(tǒng)脈沖當(dāng)量的匹配問題。測量元件單位移動距離發(fā)出的脈 沖數(shù)目經(jīng)過外部倍頻電路和/或CNC內(nèi)部倍頻系數(shù)的倍頻后要與數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的分辨率相符给措。例如位置測量元件10脈沖/mm兆送，數(shù)控系統(tǒng)分辨率即脈沖當(dāng)量為0.001mm，則測量元件送出的脈沖必須經(jīng)過100倍頻方可匹配炮罩。

　　二是位置環(huán)增益系數(shù)Kv值的正確設(shè)定與調(diào)節(jié)棺距。通常Kv值是作為機床數(shù)據(jù)設(shè)置的，數(shù)控系統(tǒng)中對各個坐標(biāo)軸分別指定了Kv值的設(shè)置地址和數(shù)值單位。在速度環(huán)最佳化調(diào)節(jié)后Kv值的設(shè)定則成為反映機床性能好壞榴蜻、影響最終精度的重要因素秕肌。Kv值是機床運動坐標(biāo)自身性能優(yōu)劣的直接表現(xiàn)而并非可以任意放大。關(guān)于Kv值的設(shè)置要注意兩個問題就餐，首先要滿足下列公式：

　　Kv=v/Δ

　　式中v——坐標(biāo)運行速度范咨，m/min

　　Δ——跟蹤誤差，mm

　　注意厂庇，不同的數(shù)控系統(tǒng)采用的單位可能不同渠啊，設(shè)置時要注意數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的單位。例如权旷，坐標(biāo)運行速度的單位是m/min替蛉，則Kv值單位為m/(mm·min)，若v的單位為mm/s拄氯，則Kv的單位應(yīng)為mm/(mm·s)躲查。

　　其次要滿足各聯(lián)動坐標(biāo)軸的Kv值必須相同，以保證合成運動時的精度译柏。通常是以Kv值最低的坐標(biāo)軸為準(zhǔn)镣煮。

　　位置反饋(參見上節(jié)“位置測量”)有三種情況：一種是沒有位置測量元件，為位置開環(huán)控制即無位置反饋鄙麦，步進電機驅(qū)動一般即為開環(huán)典唇；一種是半閉環(huán)控制，即位置測量元件不在坐標(biāo)軸最終運動部件上胯府，也就是說還有部分傳動環(huán)節(jié)在位置閉環(huán)控制之外贾焊，這種情況要求環(huán)外傳動部分應(yīng)有相當(dāng)?shù)膫鲃觿偠群蛡鲃泳龋尤敕聪蜷g隙補償和螺距誤差補償之后痪猛，可以得到很高的位置控制精度占赤；第三種是全閉環(huán)控制，即位置測量元件安裝在坐標(biāo)軸的最終運動部件上算换，理論上這種控制的位置精度情況最好嫩玻，但是它對整個機械傳動系統(tǒng)的要求更高而不是低，如若不然客惨，則會嚴(yán)重影響兩坐標(biāo)的動態(tài)精度唁狼，而使得機床只能在降低速度環(huán)和位置精度的情況下工作。影響全閉環(huán)控制精度的另一個重要問題是測量元件的精確安裝問題嘶遏，千萬不可輕視。

　　(4)前饋控制與反饋相反被紊，它是將指令值取出部分預(yù)加到后面的調(diào)節(jié)電路宰爆，其主要作用是減小跟蹤誤差以提高動態(tài)響應(yīng)特性從而提高位置控制精度。因為多數(shù)機床沒有設(shè)此功能丝仿，故本文不詳述蟆豫，只是要注意议忽，前饋的加入必須是在上述三個控制環(huán)均最佳調(diào)試完畢后方可進行。

　　二十减、維修工作的基本條件

　　數(shù)控機床的身價從幾十萬元到上千萬元栈幸，一般都是企業(yè)中關(guān)鍵產(chǎn)品關(guān)鍵工序的關(guān)鍵設(shè)備，一 旦故障停機帮辟，其影響和損失往往很大速址。但是，人們對這樣的設(shè)備往往更多地是看重其效能由驹，而不僅對合理地使用不夠重視芍锚，更對其保養(yǎng)及維修工作關(guān)注太少，日常不注意對保養(yǎng)與維修工作條件的創(chuàng)造和投入蔓榄，故障出現(xiàn)臨時抱佛腳的現(xiàn)象很是普遍并炮。因此，為了充分發(fā)揮數(shù)控機床的效益甥郑，我們一定要重視維修工作逃魄，創(chuàng)造出良好的維修條件。由于數(shù)控機床日常出現(xiàn)的多為電氣故障澜搅，所以電氣維修更為重要窄兜。

　　1.人員條件

　　數(shù)控機床電氣維修工作的快速性、優(yōu)質(zhì)性關(guān)鍵取決于電氣維修人員的素質(zhì)條件绰蚁。

　　(1)首先是有高度的責(zé)任心和良好的職業(yè)道德丑钱。

　　(2)知識面要廣。要學(xué)習(xí)并基本掌握有關(guān)數(shù)控機床電氣控制的各學(xué)科知識嘁汞，如計算機技術(shù)呕漾、模擬與數(shù)字電路技術(shù)、自動控制與拖動理論凰侈、控制技術(shù)锋力、加工工藝以及機械傳動技術(shù)，當(dāng)然還包括上節(jié)所講的基本數(shù)控知識郎丰。

　　(3)應(yīng)經(jīng)過良好的技術(shù)培訓(xùn)吩饶。數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)，尤其是針對具體數(shù)控機床的技術(shù)培訓(xùn)洛惹，首先是參加相關(guān)的培訓(xùn)班和機床安裝現(xiàn)場的實際培訓(xùn)唯乃，然后向有經(jīng)驗的維修人員學(xué)習(xí)，而更重要且更長時間的是自學(xué)奋构。

　　(4)勇于實踐壳影。要積極投入數(shù)控機床的維修與操作的工作中去，在不斷的實踐中提高分析能力和動手能力。

　　(5)掌握科學(xué)的方法宴咧。要做好維修工作光有熱情是不夠的根灯，還必須在長期的學(xué)習(xí)和實踐中總結(jié)提高，從中提煉出分析問題掺栅、解決問題的科學(xué)的方法烙肺。

　　(6)學(xué)習(xí)并掌握各種電氣維修中常用的儀器、儀表和工具氧卧。

　　(7)掌握一門外語桃笙，特別是英語。起碼應(yīng)做到能看懂技術(shù)資料假抄。

　　2.物質(zhì)條件

　　(1)準(zhǔn)備好通用的和某臺數(shù)控機床專用的電氣備件怎栽。

　　(2)非必要的常備電器元件應(yīng)做到采購渠道快速暢通。

　　(3)必要的維修工具宿饱、儀器儀表等熏瞄，最好配有筆記本電腦并裝有必要的維修軟件。

　　(4)每臺數(shù)控機床所配有的完整的技術(shù)圖樣和資料丐吹。

　　(5)數(shù)控機床使用惊申、維修技術(shù)檔案材料。

　　3.關(guān)于預(yù)防性維護

　　預(yù)防性維護的目的是為了降低故障率性聚，其工作內(nèi)容主要包括下列幾方面的工作商麻。

　　(1)人員安排 為每臺數(shù)控機床分配專門的操作人員、工藝人員和維修人員饶粪，所有人員都要不斷地努力提高自己的業(yè)務(wù)技術(shù)水平苗隔。

　　(2)建規(guī)建檔 針對每臺機床的具體性能和加工對象制定操作規(guī)章，建立工作與維修檔案镰鹤，管理者要經(jīng)常檢查溺六、總結(jié)、改進达华。

　　(3)日常保養(yǎng) 對每臺數(shù)控機床都應(yīng)建立日常維護保養(yǎng)計劃伪给，包括保養(yǎng)內(nèi)容(如坐標(biāo)軸傳動系統(tǒng)的潤滑、磨損情況晒淮，主軸潤滑等盲如，油、水氣路敲霍，各項溫度控制俊马，平衡系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)肩杈，傳動帶的松緊潭袱，繼電器柱嫌、接觸器觸頭清潔，各插頭屯换、接線端是否松動，電氣柜通風(fēng)狀況等等)及各功能部件和元氣件的保養(yǎng)周期(每日与学、每月彤悔、半年或不定期)。

　　(4)提高利用率 數(shù)控機床如果較長時間閑置不用索守，當(dāng)需要使用時晕窑，首先機床的各運動環(huán)節(jié)會由于油脂凝固、灰塵甚至生銹而影響其靜卵佛、動態(tài)傳動性能杨赤，降低機床精度，油路系統(tǒng)的 堵塞更是一大煩事奥憎；從電氣方面來看翔实，由于一臺數(shù)控機床的整個電氣控制系統(tǒng)硬件是由數(shù)以 萬計的電子元器件組成的，他們的性能和壽命具有很大離散性眉藤，從宏觀來看分三個階段：在一年之內(nèi)基本上處于所謂“磨合”階段燥纹。在該階段故障率呈下降趨勢，如果在這期間不斷開動機床則會較快完成“磨合”任務(wù)琴邻，而且也可充分利用一年的維修期捍椎；第二階段為有效壽命 階段，也就是充分發(fā)揮效能的階段赂燎。在合理使用和良好的日常維護保養(yǎng)的條件下飞熙，機床正常運轉(zhuǎn)至少可在五年以上；第三階段為系統(tǒng)壽命衰老階段向膏，電器硬件故障會逐漸增多豪纸，數(shù)控系統(tǒng)的使用壽命平均在8～10年左右。

　　因此味扼，在沒有加工任務(wù)的一段時間內(nèi)沾谓，最好較低速度下空運行機床，至少也要經(jīng)常給數(shù)控系統(tǒng)通電戳鹅，甚至每天都應(yīng)通電均驶。

　　三、維修與排故技術(shù)

　　1.常見電氣故障分類

　　數(shù)控機床的電氣故障可按故障的性質(zhì)枫虏、表象妇穴、原因或后果等分類。

　　(1)以故障發(fā)生的部位隶债，分為硬件故障和軟件故障腾它。硬件故障是指電子跑筝、電器件、印制電路板瞒滴、電線電纜曲梗、接插件等的不正常狀態(tài)甚至損壞，這是需要修理甚至更換才可排除的故障妓忍。而軟件故障一般是指PLC邏輯控制程序中產(chǎn)生的故障虏两，需要輸入或修改某些數(shù)據(jù)甚至修改PLC程序方可排除的故障。零件加工程序故障也屬于軟件故障世剖。最嚴(yán)重的軟件故障則是數(shù)控系統(tǒng)軟件的缺損甚至丟失充贿，這就只有與生產(chǎn)廠商或其服務(wù)機構(gòu)聯(lián)系解決了。

　　(2)以故障出現(xiàn)時有無指示菲贝，分為有診斷指示故障和無診斷指示故障差炮。當(dāng)今的數(shù)控系統(tǒng)都設(shè)計有完美的自診斷程序，時實監(jiān)控整個系統(tǒng)的軟威跟、硬件性能戴砍，一旦發(fā)現(xiàn)故障則會立即報警或者還有簡要文字說明在屏幕上顯示出來，結(jié)合系統(tǒng)配備的診斷手冊不僅可以找到故障發(fā)生的原因麸颜、部位低白，而且還有排除的方法提示。機床制造者也會針對具體機床設(shè)計有相關(guān)的故障指示及診斷說明書朴魁。上述這兩部分有診斷指示的故障加上各電氣裝置上的各類指示燈使得絕大多數(shù)電氣故障的排除較為容易酣夫。無診斷指示的故障一部分是上述兩種診斷程序的不完整性所致(如開關(guān)不閉合、接插松動等)牙娇。這類故障則要依靠對產(chǎn)生故障前的工作過程和故障現(xiàn)象及后果若又，并依靠維修人員對機床的熟悉程度和技術(shù)水平加以分析、排除粱快。

　　(3)以故障出現(xiàn)時有無破壞性秩彤，分為破壞性故障和非破壞性故障。對于破壞性故障事哭，損壞工 件甚至機床的故障漫雷，維修時不允許重演，這時只能根據(jù)產(chǎn)生故障時的現(xiàn)象進行相應(yīng)的檢查鳍咱、分析來排除之降盹，技術(shù)難度較高且有一定風(fēng)險。如果可能會損壞工件谤辜，則可卸下工件蓄坏，試著重現(xiàn)故障過程，但應(yīng)十分小心丑念。

　　(4)以故障出現(xiàn)的或然性涡戳，分為系統(tǒng)性故障和隨機性故障结蟋。系統(tǒng)性故障是指只要滿足一定的 條件則一定會產(chǎn)生的確定的故障；而隨機性故障是指在相同的條件下偶爾發(fā)生的故障渔彰，這類故障的分析較為困難嵌屎，通常多與機床機械結(jié)構(gòu)的局部松動錯位、部分電氣工件特性漂移或可靠性降低绎疟、電氣裝置內(nèi)部溫度過高有關(guān)咒舰。此類故障的分析需經(jīng)反復(fù)試驗、綜合判斷才可能排除曼砾。

　　(5)以機床的運動品質(zhì)特性來衡量，則是機床運動特性下降的故障懊据。在這種情況下跑著，機床雖 能正常運轉(zhuǎn)卻加工不出合格的工件。例如機床定位精度超差接纽、反向死區(qū)過大门幌、坐標(biāo)運行不平穩(wěn)等。這類故障必須使用檢測儀器確診產(chǎn)生誤差的機阶铝、電環(huán)節(jié)熏盲，然后通過對機械傳動系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)的最佳化調(diào)整來排除惊也。

　　此處故障的分類是為了便于故障的分析排除券雕，而一種故障的產(chǎn)生往往是多種類型的混合，這 就要求維修人員具體分析统台，參照上述分類采取相應(yīng)的分析雕擂、排除法。

　　2.故障的調(diào)查與分析

　　這是排故的第一階段贱勃，是非常關(guān)鍵的階段井赌，主要應(yīng)作好下列工作：

　　①詢問調(diào)查　在接到機床現(xiàn)場出現(xiàn)故障要求排除的信息時贵扰，首先應(yīng)要求操作者盡量保持現(xiàn)場 故障狀態(tài)仇穗，不做任何處理，這樣有利于迅速精確地分析故障原因戚绕。同時仔細(xì)詢問故障指示情況纹坐、故障表象及故障產(chǎn)生的背景情況，依此做出初步判斷列肢，以便確定現(xiàn)場排故所應(yīng)攜帶的工具恰画、儀表、圖紙資料瓷马、備件等拴还，減少往返時間跨晴。

　　②現(xiàn)場檢查　到達(dá)現(xiàn)場后症影，首先要驗證操作者提供的各種情況的準(zhǔn)確性曹是、完整性，從而核實 初步判斷的準(zhǔn)確度垦亲。由于操作者的水平房睁，對故障狀況描述不清甚至完全不準(zhǔn)確的情況不乏其例，因此到現(xiàn)場后仍然不要急于動手處理常迹，重新仔細(xì)調(diào)查各種情況侈吨，以免破壞了現(xiàn)場，使排故增加難度奖卒。

　【拧③故障分析　根據(jù)已知的故障狀況按上節(jié)所述故障分類辦法分析故障類型，從而確定排故原 則淘巩。由于大多數(shù)故障是有指示的服英，所以一般情況下，對照機床配套的數(shù)控系統(tǒng)診斷手冊和使 用說明書遇穷，可以列出產(chǎn)生該故障的多種可能的原因探橱。

　　④確定原因　對多種可能的原因進行排查從中找出本次故障的真正原因绘证，這時對維修人員是 一種對該機床熟悉程度隧膏、知識水平、實踐經(jīng)驗和分析判斷能力的綜合考驗迈窟。

　∷街病⑤排故準(zhǔn)備　有的故障的排除方法可能很簡單，有些故障則往往較復(fù)雜车酣，需要做一系列的準(zhǔn) 備工作曲稼，例如工具儀表的準(zhǔn)備、局部的拆卸湖员、零部件的修理贫悄，元器件的采購甚至排故計劃步驟的制定等等。

　　數(shù)控機床電氣系統(tǒng)故障的調(diào)查娘摔、分析與診斷的過程也就是故障的排除過程窄坦，一旦查明了原因 ，故障也就幾乎等于排除了凳寺。因此故障分析診斷的方法也就變得十分重要了鸭津。下面把電氣故障的常用診斷方法綜列于下。

　　(1)直觀檢查法 這是故障分析之初必用的方法旁核，就是利用感官的檢查沫跨。

　》吕①詢問 向故障現(xiàn)場人員仔細(xì)詢問故障產(chǎn)生的過程、故障表象及故障后果祖销，并且在整個分析 判斷過程中可能要多次詢問种鳖。

　　②目視　總體查看機床各部分工作狀態(tài)是否處于正常狀態(tài)(例如各坐標(biāo)軸位置夕荆、主軸狀態(tài)哈滥、 刀庫、機械手位置等)添毒，各電控裝置(如數(shù)控系統(tǒng)喷总、溫控裝置、潤滑裝置等)有無報警指示植西，局部查看有無保險燒煅洽腊，元器件燒焦、開裂藕各、電線電纜脫落，各操作元件位置正確與否等等 焦除。

　〖た觥③觸摸　在整機斷電條件下可以通過觸摸各主要電路板的安裝狀況、各插頭座的插接狀況膘魄、 各功率及信號導(dǎo)線(如伺服與電機接觸器接線)的聯(lián)接狀況等來發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)故障的原因乌逐。

　　④通電　這是指為了檢查有無冒煙创葡、打火浙踢、有無異常聲音、氣味以及觸摸有無過熱電動機和元件存在而通電灿渴，一旦發(fā)現(xiàn)立即斷電分析洛波。

　　(2)儀器檢查法 使用常規(guī)電工儀表，對各組交骚露、直流電源電壓蹬挤，對相關(guān)直流及脈沖信號等 進行測量，從中找尋可能的故障棘幸。例如用萬用表檢查各電源情況锤塘，及對某些電路板上設(shè)置的 相關(guān)信號狀態(tài)測量點的測量，用示波器觀察相關(guān)的脈動信號的幅值问乌、相位甚至有無伦够，用PLC 編程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。

　　(3)信號與報警指示分析法

　〖牌搿①硬件報警指示　這是指包括數(shù)控系統(tǒng)绅厘、伺服系統(tǒng)在內(nèi)的各電子尺笼、電器裝置上的各種狀態(tài)和故障指示燈，結(jié)合指示燈狀態(tài)和相應(yīng)的功能說明便可獲知指示內(nèi)容及故障原因與排除方法驼凌。

　∮罴铡②軟件報警指示　如前所述的系統(tǒng)軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設(shè)有報警顯示唾姊，依據(jù)顯示的報警號對照相應(yīng)的診斷說明手冊便可獲知可能的故障原因及故障排除方法传悍。

　　(4)接口狀態(tài)檢查法　現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)多將PLC集成于其中，而CNC與PLC之間則以一系列接口信號形式相互通訊聯(lián)接驱劳。有些故障是與接口信號錯誤或丟失相關(guān)的幻狈，這些接口信號有的可以在相應(yīng)的接口板和輸入/輸出板上有指示燈顯示，有的可以通過簡單操作在CRT屏幕上顯示驻子，而所有的接口信號都可以用PLC編程器調(diào)出灿意。這種檢查方法要求維修人員既要熟悉本機床的接口信號，又要熟悉PLC編程器的應(yīng)用崇呵。

　　(5)參數(shù)調(diào)整法　數(shù)控系統(tǒng)缤剧、PLC及伺服驅(qū)動系統(tǒng)都設(shè)置許多可修改的參數(shù)以適應(yīng)不同機床、 不同工作狀態(tài)的要求域慷。這些參數(shù)不僅能使各電氣系統(tǒng)與具體機床相匹配荒辕，而且更是使機床各項功能達(dá)到最佳化所必需的。因此犹褒，任何參數(shù)的變化(尤其是模擬量參數(shù))甚至丟失都是不允許的抵窒；而隨機床的長期運行所引起的機械或電氣性能的變化會打破最初的匹配狀態(tài)和最佳化狀態(tài)。此類故障多指故障分類一節(jié)中后一類故障叠骑，需要重新調(diào)整相關(guān)的一個或多個參數(shù)方可排除李皇。這種方法對維修人員的要求是很高的，不僅要對具體系統(tǒng)主要參數(shù)十分了解宙枷，既知曉其地址熟悉其作用掉房，而且要有較豐富的電氣調(diào)試經(jīng)驗。

　　(6)備件置換法　當(dāng)故障分析結(jié)果集中于某一印制電路板上時离春，由于電路集成度的不斷擴大而要把故障落實于其上某一區(qū)域乃至某一元件是十分困難的鼠废，為了縮短停機時間，在有相同備件的條件下可以先將備件換上集圈，然后再去檢查修復(fù)故障板络蜘。備件板的更換要注意以下問題。

　《魃荨①更換任何備件都必須在斷電情況下進行与沪。

　　②許多印制電路板上都有一些開關(guān)或短路棒的設(shè)定以匹配實際需要，因此在更換備件板上一 定要記錄下原有的開關(guān)位置和設(shè)定狀態(tài)陨柴，并將新板作好同樣的設(shè)定瞄惑，否則會產(chǎn)生報警而不能工作。

　“③某些印制電路板的更換還需在更換后進行某些特定操作以完成其中軟件與參數(shù)的建立漓楣。這 一點需要仔細(xì)閱讀相應(yīng)電路板的使用說明。

　《Щ④有些印制電路板是不能輕易拔出的链患，例如含有工作存儲器的板，或者備用電池板瓶您，它會丟 失有用的參數(shù)或者程序麻捻。必須更換時也必須遵照有關(guān)說明操作。

　　鑒于以上條件呀袱，在拔出舊板更換新板之前一定要先仔細(xì)閱讀相關(guān)資料贸毕，弄懂要求和操作步驟 之后再動手，以免造成更大的故障夜赵。

　　(7)交叉換位法　當(dāng)發(fā)現(xiàn)故障板或者不能確定是否故障板而又沒有備件的情況下明棍，可以將系統(tǒng)中相同或相兼容的兩個板互換檢查，例如兩個坐標(biāo)的指令板或伺服板的交換從中判斷故障板或故障部位寇僧。這種交叉換位法應(yīng)特別注意击蹲，不僅硬件接線的正確交換，還要將一系列相應(yīng)的參數(shù)交換婉宰，否則不僅達(dá)不到目的，反而會產(chǎn)生新的故障造成思維的混亂推穷，一定要事先考慮周全心包，設(shè)計好軟、硬件交換方案酵抚，準(zhǔn)確無誤再行交換檢查辛辱。

　　(8)特殊處理法　當(dāng)今的數(shù)控系統(tǒng)已進入PC基、開放化的發(fā)展階段遣睦，其中軟件含量越來越豐富唱忠，有系統(tǒng)軟件、機床制造者軟件芜醉、甚至還有使用者自己的軟件临卿，由于軟件邏輯的設(shè)計中不可避免的一些問題，會使得有些故障狀態(tài)無從分析屠睡，例如死機現(xiàn)象楷象。對于這種故障現(xiàn)象則可以采取特殊手段來處理，比如整機斷電，稍作停頓后再開機烘俱，有時則可能將故障消除均天。維修人員可以在自己的長期實踐中摸索其規(guī)律或者其他有效的方法。

　　3.電氣維修與故障的排除

　　這是排故的第二階段绘辈，是實施階段恢着。

　　如前所述，電氣故障的分析過程也就是故障的排除過程财破，因此電氣故障的一些常用排除方法 在上一節(jié)的分析方法中已綜合介紹過了掰派，本節(jié)則列舉幾個常見電氣故障做一簡要介紹，供維修者參考狈究。

　　(1)電源　電源是維修系統(tǒng)乃至整個機床正常工作的能量來源碗淌，它的失效或者故障輕者會丟 失數(shù)據(jù)、造成停機抖锥。重者會毀壞系統(tǒng)局部甚至全部亿眠。西方國家由于電力充足，電網(wǎng)質(zhì)量高磅废，因此其電氣系統(tǒng)的電源設(shè)計考慮較少纳像，這對于我國有較大波動和高次諧波的電力供電網(wǎng)來說就略顯不足，再加上某些人為的因素拯勉，難免出現(xiàn)由電源而引起的故障竟趾。我們在設(shè)計數(shù)控機床的供電系統(tǒng)時應(yīng)盡量做到：

　　①提供獨立的配電箱而不與其他設(shè)備串用宫峦。

　』叵蟆②電網(wǎng)供電質(zhì)量較差的地區(qū)應(yīng)配備三相交流穩(wěn)壓裝置。

　′烫颉③電源始端有良好的接地东呻。

　　④進入數(shù)控機床的三相電源應(yīng)采用三相五線制骂蒙，中線(N)與接地(PE)嚴(yán)格分開草吠。

　　⑤電柜內(nèi)電器件的布局和交殷缝、直流電線的敷設(shè)要相互隔離燎隅。

　　(2)數(shù)控系統(tǒng)位置環(huán)故障

　　①位置環(huán)報警蝇盖”獗迹可能是位置測量回路開路；測量元件損壞虎资；位置控制建立的接口信號不存在等来讯。

　　②坐標(biāo)軸在沒有指令的情況下產(chǎn)生運動〔暗茫可能是漂移過大掰烟；位置環(huán)或速度環(huán)接成正反饋；反饋接線開路沐批；測量元件損壞纫骑。

　　(3)機床坐標(biāo)找不到零點【藕ⅲ可能是零方向在遠(yuǎn)離零點先馆；編碼器損壞或接線開路；光柵零點標(biāo) 記移位躺彬；回零減速開關(guān)失靈煤墙。

　　(4)機床動態(tài)特性變差，工件加工質(zhì)量下降宪拥，甚至在一定速度下機床發(fā)生振動仿野。這其中有很 大一種可能是機械傳動系統(tǒng)間隙過大甚至磨損嚴(yán)重或者導(dǎo)軌潤滑不充分甚至磨損造成的；對于電氣控制系統(tǒng)來說則可能是速度環(huán)她君、位置環(huán)和相關(guān)參數(shù)已不在最佳匹配狀態(tài)脚作，應(yīng)在機械故障基本排除后重新進行最佳化調(diào)整。

　　(5)偶發(fā)性停機故障狈合。這里有兩種可能的情況：一種情況是如前所述的相關(guān)軟件設(shè)計中的問 題造成在某些特定的操作與功能運行組合下的停機故障卓瞻，一般情況下機床斷電后重新通電便會消失；另一種情況是由環(huán)境條件引起的捏描，如強力干擾(電網(wǎng)或周邊設(shè)備)更扰、溫度過高、濕度過大等肘蜘。這種環(huán)境因素往往被人們所忽視需天，例如南方地區(qū)將機床置于普通廠房甚至靠近敞開 的大門附近，電柜長時間開門運行掘叫，附近有大量產(chǎn)生粉塵、金屬屑或水霧的設(shè)備等等吕罩。這些因素不僅會造成故障洒屡，嚴(yán)重的還會損壞系統(tǒng)與機床，務(wù)必注意改善等跳。

　　4.維修排故后的總結(jié)提高工作

　　對數(shù)控機床電氣故障進行維修和分析排除后的總結(jié)與提高工作是排故的第三階段查奉，也是十分重要的階段，應(yīng)引起足夠重視萌狂。

　　總結(jié)提高工作的主要內(nèi)容包括：

　〉挡！①詳細(xì)記錄從故障的發(fā)生、分析判斷到排除全過程中出現(xiàn)的各種問題，采取的各種措施误趴，涉 及到的相關(guān)電路圖霹琼、相關(guān)參數(shù)和相關(guān)軟件，其間錯誤分析和排故方法也應(yīng)記錄并記錄其無效的原因凉当。除填入維修檔案外枣申，內(nèi)容較多者還要另文詳細(xì)書寫。

　】春肌②有條件的維修人員應(yīng)該從較典型的故障排除實踐中找出常有普遍意義的內(nèi)容作為研究課題 進行理論性探討忠藤，寫出論文，從而達(dá)到提高的目的楼雹。特別是在有些故障的排除中并未經(jīng)由認(rèn)真系統(tǒng)地分析判斷而是帶有一定地偶然性排除了故障模孩，這種情況下的事后總結(jié)研究就更加必要。

　≈濉③總結(jié)故障排除過程中所需要的各類圖樣榨咐、文字資料，若有不足應(yīng)事后想辦法補濟苞誊，而且在 隨后的日子里研讀誊殊，以備將來之需。

　∨滔汀④從排故過程中發(fā)現(xiàn)自己欠缺的知識鱼练，制定學(xué)習(xí)計劃，力爭盡快補課蚣枝。

　∠烊痢⑤找出工具、儀表歼呼、備件之不足千有，條件允許時補齊。

　　總結(jié)提高工作的好處是：

　±绮丁①迅速提高維修者的理論水平和維修能力胶向。

　　②提高重復(fù)性故障的維修速度萤遥。

　≡７弧③利于分析設(shè)備的故障率及可維修性，改進操作規(guī)程燕酷，提高機床壽命和利用率籍凝。

　　④可改進機床電氣原設(shè)計之不足苗缩。

　《佟⑤資源共享声诸。總結(jié)資料可作為其他維修人員的參數(shù)資料退盯、學(xué)習(xí)培訓(xùn)教材彼乌。

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