胡中辉 武洋 李晓辉 李雁旭
平高集团有限公司 河南省 平顶山市 467000
摘要：本文对传统机床进行简要概括说明，主要阐述数控机床电气设备的检修方法、检修要点和部分检修技巧。展望了数控机床的发展趋势，以实现紧跟技术前沿，促进电气故障维修的科学化与高效化。
关键词：检修步骤；检修方法；电气控制
一、数控系统的构成与特点
数控机床控制系统主要由CNC装置、主轴放大装置、进给放大装置、位置检测单元、主轴电机、进给电机、机床本体及电器、输入/输出模块、PLC单元以及操作面板等构成【l】。
数控系统的主要特点有：(1)可靠性要求高。数控设备加工精度高，一旦系统发生故障．会造成加工质量和成本的提高；(2)工作环境要求高。数控设备的加工精度受现场温度、湿度、辐射影响明显【2】；(3)接口电路复杂。控制系统与各驱动模块、检测装置以及执行单元等进行数据实时通讯，接口单元较多，电路比较复杂【3】。
二、传统机床的检修步骤
2.1 分析故障原因
对于有故障的机床电气设备，应先询问操作者产生故障的前后经过及故障现象，包括故障外部表现、大致部位、发生故障时环境情况。然后根据电路原理和结构特点，初步分析形成故障的几种可能性，排除不可能产生故障的部分。
2.2 初判故障点
对于故障机床不要盲目启动，以免故障进一步扩大，可以先通过静态观察、断电测试等手段对设备进行检修。其次对脏污的电气设备，如按钮、接线点、接触点进行检查、清洁。最后对线路断电测试，在断开电源的情况下，利用万用表检查线路和器件的通断以及绝缘工况，确认故障部位。
2.3 确定故障点
对于自动运转或者连续性运转的机床，大多数要通过运转观测和运转测试才能判断出故障点。一是排除机械零件无过载故障后， 再进行电气方面的检查， 以免引起其他机械或电气部件的更大损坏。二是首先检测电源，电源部分的故障率在整个故障设备中占的比例很高，所以先检修电源往往可以事半功倍。三是采用部分运转方法，对各运转单元分步骤单独运转，缩小故障范围，最后在自动运转，检查各部分的协调性。四是将主回路断电，使控制线路空运转，注意检查电器的温升及电器的动作程序是否符合电气设备原理图的要求，从而发现故障部位。五是利用测量工具通过对各工作点的交直流电压、电流测量，并与正常值比较，判明故障所在。六是短接法，用一根良好绝缘的导线，将所怀疑的断路部位短路接起来，如短接到某处，电路工作恢复正常，说明该处断路【4】。
2.4 修复或更换故障器件
确定故障点以后，对故障部件予以拆卸，一边拆卸一边画草图，并记上标记，防止更换器件接错线造成不必要的损失。对于连续烧坏的元器件应查明原因后再进行更换，可能真正的故障点还没有找到。
2.5 调试运转机床
故障排除后，再进行运转调试，一般遵循先静态后动态、先局部后整体、先慢速后快速、先空载后负载的原则进行。调试的时侯，要和操作者配合好，随时做好停车和拉闸准备，注意观察机床设备和电气设备的声音、味道、温度等，确保检修彻底成功。
三、现代数控机床的检修
现代数控机床的检修是在传统机床检修的基础上加入数控系统CNC、控制器PLC和通讯接口能检修技术，检修时先按传统机床的检修方法进行故障分析，之后再针对数控系统模块进行分析。下面是根据多年维修经验总结出的现代数控机床检修的方法。
3.1直接检查法
这种方法在分析最初故障时所用的方法，根据操作者的描述来初步诊断机床故障。
3.2接口状态检查方法
在现代的数控系统中，一般是将PLC系统聚集在其内。而PLC和CNC两者之间是以一系列的接口为信号的形式相互连接【5】。在一些故障中则是因为在与接口的信号发生丢失或者发生错误有关。如利用接口指示灯，操作屏幕显示，检修人员要具备对本机床接口信号的熟悉，而且还要懂得对PLC编程器的运用【6】。
3.3仪器检查方法
这需要应用常规的电工仪表，对电源电压进行相关的测量，寻找分析可能发生的故障。
3.4参数调整法
在数控系统和PLC系统中都设置了以便修改的参数以适应不同的工作状态和不同的机床需要【7】。对照参数说明书恢复或利用已备份的参数文件恢复能达到快速排除参数故障的效果。
3.5信号和报警指示分析法
在提示硬件报警指示，它是指包括在伺服系统和数控系统之内的电子电器设备装置上故障的指示灯和状态【8】，再结合有关的功能和指示灯的状态来判断所指示的内容和对于排除故障的方法。
3.6备件置换法
对于在故障分析的结果，如果聚集在某一种所印制的电路板上，在电路的集成度不断增大时就需要把出现的故障落实在上面，或者是某个一区域，某一个元件上，这是有难度的。但是为了减少停机的时间，需要在相同的备件条件下调换，然后再进行检查维修。
3.7交换位法
在没有备件的情况下发现故障板时，不能确定是否故障板，把系统中的两个相同或者是相兼容的模块交换进行检查。在这种方法中，要正确的交换硬件的接线，也需要把相应一系列的参数互换，否则会达不到效果，而且还会产生新的故障出现，考虑适当，再进行准确的互换检查。
下面列举一项数控机床维修实例，具体说明数控维修的7个方法。2012年11月，机加工车间美国HARDINGE车床发生报警，机床无法动作。到达现场后询问操作者、进行简单了解发现机床报警，各轴无法回归零坐标，导致机床无法动作（直接检验法）。随后查看了机床的报警页面，发现Z轴数据出现连续的错误，可以初步判断故障发生在Z轴的进给放大、进给伺服电机、位置检测方面（信号和报警指示分析法）。之后查看Z轴的伺服电机、位置检测器，用万用表测量电源有无问题，电机、位置检测、电源均未发现故障。打开Z轴电机的航空插头，发现接口处有油污，清理后发现有断针现象，可以初步判断问题出现在接口处（仪器检查方法、接口状态检查方法）。最后更换备件，替换掉断针的航空插头，上电后故障消除（备件置换法）。
四、数控机床电气控制检修展望
在现代化的今天，随着普及编程软件，数控铣床和五轴联动的控制加工在目前己经成为了开发焦点，在随着时代的发展，数控机床的发展趋势是无人加工的普及应用智能化加工。在模糊控制、神经网络控制和理论加工以及数字化网络的条件下，必然形成人工的智能化【9】。数控技术的发展必然导致检修难度的增加，这就需要检修人员在机械、电气、集成电路、微机接口等领域有较深的造诣。但是现代数控机床床体生产与数控系统生产分离，检修人员不可能全面掌握检修知识，这就越来越多的将检修的重点放在维护保养上。因此，一定要做到防患于未然，坚持“养修并重，预防为主”的指导思想，按照工作时间，定期对设备巡检，实施强制性保修、预防性维修，做好数控机床的参数备份，能够有效的降低故障发生，提高有效利用率，保持机床电气设备的良好技术状态，最大限度的发挥数控机床的使用价值。
五、参考文献
【l】刘希金,机床数控系统故障检测及维修【M】.兵器工业出版社,2005.
【2】李颖翰,数控机床的电气故障诊断与维修【M】.中国新技术新产品,2009.
【3】赵勇,浅谈数控机床电气系统故障检修【M】.科技与生活,2010.
【4】曹谈,数控机床应用与维修【M】.电子工业出版社，2011.7.
【5】陈明,王春海,数控机床进给系统爬行与振动故障的检测与维修Ⅱ,2006.
【6】朱惠才,机床电气维修技术探讨田.科技创新导报,2010.
【7】刘林,浅析数控机床电气故障及其排除方法【U】.黑龙江科技信息,2009.
【8】李霞,李丽,谭宾,国内数控机床发展趋势【J】.机械管理开发,2008.
【9】阴陈蕾,谈峰,戴娟,数控机床的发展趋势【J】.机械设计与制造,2005.