数控机床电气系统典型故障的原因分析及维护

数控机床能适应不同零件的自动加工,当改变加工零件时,只需改变数控程序,而不用凸轮、靠模、样板、或钻镗模等专用工艺装备。具有生产效率和加工精度高,加工质量稳定的特点。而经济型数控机床因投资少、见效快、系统结构简单,在中、小型企业中更是应用较广。但由于数控机床自身的局限性,尤其是经济型数控机床大多是通过旧普通机床数控化改造而来,该机床在使用过程中故障率也较高。据统计,CNC车床的故障多发生在电气系统(27.74%)转塔或刀架(18.41%) 、CNC系统(10.0%) 、卡盘、夹具等机床附件(10.02%) 、电源(7.39%) 、伺服单元(6.35%) 等部位。显见数控机床部件及子系统中,故障最频繁的是机床电气系统。

现将数控机床在使用过程中机床电气系统出现的一些典型故障分析归纳如下:

1 典型故障及排除发生Z轴进给的丢步或突然停止的故障配备济南产BKC2-Ⅲ型数控系统的某型数控机床,在加工零件时,出现Z轴步进电机偶而发生丢步或突然停止进给的故障,让Z轴步进电机空运行时,则一切正常。为此逐项检查,发现控制面板在Z向出现故障时无错误信息揭示也无异常显示,初步判定主板无问题。检查Z轴驱动部分,大功率管,接口板相应电路,发现Z轴总是在加工到离主轴箱较近位置时出现故障,因而估计可能是由于加工工件时产生强烈振动使数控系统Z轴电器部分某环节接触不良造成的。仔细检查Z轴控制部分,发现接口板和驱动板间有根连接线为虚焊,重焊后故障即消失。 出现X向进给速度突然变慢,控制面板显示异常故障 仍是上述配备济南产BKC2-Ⅲ型数控系统的某型数控机床,在使用过程中出现" 向进给速度突然变慢,控制面板显示异常的故障。因控制面板显示异常,先检查主板。发现该系统CPU采用的是280芯片,主板全部集成块都带插座,而不是直接焊接在印刷板上。故判断可能存在电气元件接触不良的现象,将CPU、EPROM、RAM芯片逐个重新插接,当将RAM芯片取出又重新插入插座后试机,发现故障消失。 出现关机后机床数据和加工程序丢失现象 一台配备德国HEIDENHAIN公司TNC155数控系统的进口意大利数控铣床。在某年冬季使用时,新换了电池的CNC系统常出现关机后机床数据和加工程序丢失的现象:有时机床在自动加工时,还出现程序突然中断,CNC系统死机的故障。冬季过后,该故障自然消失。后来只要是冬季或下雨天,故障又重新出现,且很频繁,有时因关机使机床参数丢失,而重新输入数据时,CNC系统就死机。根据有时可以开机操作,且夏季较少出现此故障的现象分析,认为这可能是由于温度、湿度的变化,导致一些接插件接触不良造成的。我们关掉所有能产生干扰的干扰源,检查了所有的接地线、外接插头都没发现问题,后将机箱打开,发现总线槽上插接的三块电路板中,其中一块因潮湿已发生弯曲变形,从而导致印刷电路板线路断路或接触不良。校直固定该板并插接好后,通电试机故障消失。 出现X轴步进电机突然停止进给,反馈信号错乱故障 某厂一台通过旧普通车床数控化改造的经济型数控车床在生产过程中,出现X轴步进电机突然停止进给、控制面板反馈信号错乱的故障。关掉所有能产生干扰的干扰源,重新试机故障仍未消除。检查主板,也无问题。仔细检查" 轴控制部分,发现是因为装在拖板上的横向运动电机(X轴步进电机) ,在加工零件刀架远离工件时,防护板随刀架移动而将X轴步进电机裸露出来,致使切削液淋湿电机并渗入电缆插头而造成的。干燥并重新接入电缆,试机故障即消除。这主要是因为Z轴步进电机有两根电缆,一根是电源供电,一根是讯号反馈,当电缆进水后,反馈讯号错乱,系统便反映出来,从而出现机床故障。

2 预防及维护电气系统是指除CNC系统和电源外的所有电气元件及其线路连接,即通常所指的强电部分。它包括按钮、开关、接近开关、继电器、电磁阀、传感元件等,分散于电控柜和机床本体的各部位。在生产现场机床加工振动大、油烟粉尘重、气候潮湿的情况下,电气系统的电子元器件、连接线、熔断器等极易出现接触不良及元器件损坏、熔断器断路等现象。这是造成数控机床电气系统故障频繁的主要原因。

因此使用过程中,必须进行精心的预防和维护。 使用过程中的防水(油) 、防尘 数控机床在生产过程中,数控系统一般装在加工区之外,但数控系统的执行部件、检测部件及相关电缆,如伺服电机、行程限位开关、回零点开关等则离加工区很近,加工时切忌将冷却液开得过大,致使冷却液飞溅将其淋湿而造成机床故障:通常数控机床的数控装置是采取了一定的防尘措施的,但机床的使用环境各异,如果环境条件太差,油雾、粉尘严重,如加工铸铁件时,须对数控系统增加一定的防护,因数控系统机箱内的印刷电路板线很密,加工时飞出的粉尘落在印刷电路板上,再加上油雾,将使其牢固地附着其上,久而久之便会打火短路,引发故障。 定期维护、精心使用 有的数控机床,其数控装置放在防护门上,每次开关防护门数控装置的电缆便随之弯曲,长期如此,将导致电缆或其接头部分折断和虚接而造成故障:有的数控机床,连接伺服电机的电缆露在外面随拖板移动,或在其它部件上拖行,久而久之电缆破损出现故障。因此对于数控机床须定期检查维护,尤其是电缆,发现有破损、折断或虚接的趋势即予更换,预防故障的发生。再者,数控机床使用的伺服电机与普通电机不同,其内部装有脉冲编码器、位置检测器,属易损件,尤其脉冲编码器是玻璃的,且是用环氧树脂粘接的,较脆弱。因此对于伺服电机,装配时忌用榔头敲打:使用时禁止零件、毛坯等重物碰撞或放在上面。

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