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数控机床是机电一体化的产物,技术先进、 结构复杂。按照功能结构分为机械部分和电气部分,其中电气部分包括电源、 数控系统、 伺服系统、 检测系统和一些电缆、 接头、 开关等。其故障也是多种多样、 各不相同,故障原因一般都比较复杂,这就给数控机床的故障诊断和维修带来不少困难,下面就数控机床常见电气故障做一简单介绍,供维修者参考。

1、电源故障

电源是整个机床正常工作的能量来源,我们常用的数控和伺服系统,如西门子系统、 海德汉系统等是由德国等西方国家设计制造的,由于他们国家的电力充足,电网质量高,因此其电气系统的电源设计考虑较少,这对于我国有较大波动和高次谐波的电力供电网来说就略显不足,再加上某些人为的因素,难免出现由电源而引起的故障。轻者会造成数据丢失、 系统死机,重者会毁坏系统局部甚至全部。

例如一台德国产 DMU60P 加工中心在加工时由于厂房改造,旁边有一台大功率焊机突然开始焊接,造成该设备死机,重启后系统提示 “硬盘系统文件丢失” ,系统无法正常启动,只好更换硬盘并重新安装系统。又如一台进口数控车床(西门子 810D 系统),开机后出现报警 “NC/PLC 无法连接” ,经检查,系统 NCU 单元指示灯和数码管均没有显示,而与之供电的电源模块输入电压用万用表测量正常,打开电源模块后发现,模块内部主接触器常闭的辅助触点烧黑,接触电阻过大,达到 100 多 kΩ,造成上电后内部 5V 和 24V 电源电路无法启动,无法给 NCU 单元供电,更换此接触器后,系统启动恢复正常,分析其原因,可能是在开关机时,电网电压冲击过大造成的。

为了避免上述案例的发生,我们在给数控机床供电时应尽量做到以下几点:( 1)提供独立的配电箱而不与其他设备串用;( 2)在资金允许的情况下,应尽量配备三相交流稳压装置;( 3)电源始端有良好的接地;( 4)进入数控机床的三相电源应
采用三相五线制,中线(N与接地(PE严格分开。

2、 数控系统位置环故障

位置环报警。大多数情况下,若正在运动的轴实际位置误差超过机床参数所设定的允许值,则产生轮廓误差监控报警;若机床坐标轴定位使得实际位置与给定的位置之差超过机床参数设定的允许值,则产生静态误差监控报警;若测量装置有故障,则产生测量装置监控报警。位置环报警一般是由于位置测量元件,如光栅尺、 编码器被污染或被损坏引起的,也有的是由于电缆破损或接头接触不良所致。

坐标轴在没有指令的情况下产生运动,可能是漂移过大;位置或速度环接成正反馈;反馈回路开路;编码器安装不当引起的。

3、机床开机返回不了参考点

数控机床开机后返回不了参考点的故障一般有以下三种情况:第一种是由于是由于参考点开关出现问题,导致 PLC没有产生减速信号;第二种情况使编码器或者光栅尺的零点脉冲出了问题;第三种情况是机床数控系统的测量模块出现问题,没有接收到零点脉冲。

4、机床的动态性能变差

机床在加工时,有时候会出现工件质量变差,甚至在一定速度下运动会有抖动,这其中有很大一种可能是由于机床长时间使用,机械传动系统间隙过大甚至磨损严重,或者导轨润滑不充分甚至磨损造成的;对于电气控制系统来说则可能是速度环、 位置环和相关参数已不在最佳匹配状态,应在机械故障基本排除后重新进行最佳化调整。

一台国产龙门加工中心,采用的是西门子 840D 系统,使用几年后 X 轴在高速进给时振动严重,通过清洗光栅、检查机械传动后没有发现问题,于是认为系统参数应该适当调整,通过降低伺服增益参数 32200 的值,振动现象消除。

5、偶发性停机故障

偶发性故障一般有两种情况:一种情况是机床厂家设计上有缺陷,在某些特定的操作与功能运行相组合所造成的停机故障,对于这种故障,一般机床断电重启后便会消失;另一种情况是由环境条件引起的,如电网干扰、 温度、 湿度等。 例如一些私营企业将数控机床放置于普通厂房,电气柜门长期开门运行,附近又有大量的粉尘和金属碎末,这些因素不仅仅会造成机床故障,严重的还会将机床系统和伺服驱动部分损坏,应务必改善。

以上是数控机床在使用中会经常遇见的几类故障,在实际的故障诊断与维修中,还应该具体情况具体对待,根据故障发生时机床的状态、 操作方式进项调查与分析,多和操作者进行交流,从中找出故障点,排除故障。