我国从事数控机床电气设计、应用和维修技术的工程技术人员有数万人。然而，由于该技术的复杂性、多样性和多变性以及一些客观环境因素的制约，数控机床电气维修技术尚未形成成熟完整的理论体系。 当今，随着控制理论和自动化技术的飞速发展，特别是微电子技术和计算机技术的飞速发展，数控技术也在同步发展。数控系统以PC机为基础的、开放式的结构和多样化、复杂化、高智能化的性能，不仅使其应用从概念到实践，而且使其维修理论、技术和手段都发生了巨大的变化。 所以一篇讲座形式的文章是不可能把已经形成一门专门学科的数控机床电气维修技术理论完整表达出来的。本文只是总结了多年实践探索和业内同仁的经验，以期对本学科理论的发展和工程技术人员的实践有所裨益。 一、数控技术说到维修，首先要从整体上了解我们的维修对象。 1.数控机床电气控制系统综述。典型数控机床的所有电气控制系统如图1所示。 (1)数据输入装置是用于将指令信息和各种应用数据输入到数值控制系统中的必要装置。 可以是穿孔纸带阅读机(很少使用)、3.5英寸软盘驱动器、数控键盘(一般输入操作)、装有数控系统的硬盘和驱动装置(用于大量数据的存储和保护)、磁带机(很少使用)、PC机等。 (2)数控系统(CNC system)是数控机床的中枢，它对接收到的所有功能指令进行解码和计算，然后有序地发出各种需要的运动指令和各种机床功能的控制指令，直到运动和功能结束。 数控系统具有完善的自诊断能力。在日常使用中，更要注意严格按规定操作，而日常维护主要是保护硬件环境，防止系统软件被破坏。 (3)可编程逻辑控制器是机床各功能的逻辑控制中心。 它对来自CNC的各种运动和功能指令进行逻辑排序，使它们准确、和谐、安全地运行。同时将来自机床的各种信息和工作状态传递给数控系统，使数控系统能够及时准确地发出进一步的控制指令，从而实现对整个机床的控制。 现在的数控系统大多集成plc，主要是指控制软件的集成，而大型系统中PLC硬件往往采用分布式结构。 PLC和CNC的集成是通过软件接口实现的。一般情况下，PLC与CNC之间的各种通信信息都被分配到其固定的存储地址，所有地址的信息状态都由系统实时监控。根据每个接口信号的当前状态，进一步发出控制命令，以完成运动或功能的控制。 不同厂家的PLC有不同的PLC语言，不同的语言表达方式。所以，尝试熟悉一台机床的PLC程序的前提是先熟悉机床的PLC语言。 (4)主轴驱动系统接收来自CNC的驱动指令，通过调节转速和转矩(功率)输出驱动信号驱动主电机旋转，并接受速度反馈，实施速度闭环控制。 它还通过PLC通知CNC主轴的实际工作状态，完成主轴的功能控制。 主轴驱动系统本身有很多参数设置，直接影响主轴的旋转特性，有些是不能丢失或改变的，比如表示电机规格的参数，有些是可以根据运行状态调整的，比如零漂。 通常情况下，CNC也有与主轴相关的机床数据，这些数据与主轴驱动系统的参数具有相同的功能。因此，重要的是从两者中选择一个，不要冲突。 (5)进给伺服系统接收CNC为各运动坐标轴提供的速度指令，通过调节速度和电流(转矩)输出驱动信号驱动伺服电机旋转，实现机床坐标轴的运动。同时接收速度反馈信号，实现速度闭环控制。 还通过PLC与CNC通信，告知当前工作状态，接受CNC的控制。 进给伺服系统速度调节器的正确调整是最重要的，要在开环位置的条件下进行优化，不超调，保持一定的硬特性。 它受到机床坐标轴的机械特性的限制。一旦导轨和机械传动链的状态发生变化，就需要重新调整速度环调节器。 (6)电气硬件电路随着PLC的功率越来越大，电气硬件电路的主要任务是发电和控制电路、隔离继电器和各种执行电器(继电器和接触器)，很少有继电器逻辑电路。 但部分进口机床柜仍采用具有一定逻辑控制的专用组合继电器。一旦这些组件出现故障，它们可以被移除并由PLC逻辑替换。但这不仅需要对专用电器的工作原理有清晰的了解，还需要对机床的PLC语言和程序有深入的了解。 (7)机床(电气部分)包括所有电机、电磁阀、制动器、各种开关等。 他们是机床各种动作的执行者，是机床各种现实的报告者。 这里可能的主要故障大多是电气设备本身的损坏和连接线、电缆的断开或断裂。 (8)速度测量通常由集成在主轴和进给电机中的转速计完成。 它将马达III分类。维护和故障排除技术。常见电气故障。数控机床的电气故障可以根据故障的性质、现象、原因或后果进行分类。 (1)根据故障位置，可分为硬件故障和软件故障。 硬件故障是指电子、电器、印刷电路板、电线、电缆、连接器等的异常状态甚至损坏。，只能通过修理甚至更换来消除。 软件故障一般是指PLC逻辑控制程序中的故障，只需输入或修改一些数据甚至修改PLC程序即可排除。 零件加工程序故障也属于软件故障。 最严重的软件故障是数控系统软件的缺陷甚至丢失，只能联系厂家或其服务机构解决。 (2)根据故障发生时有无指示，可分为诊断指示故障和无诊断指示故障。 现在的数控系统都设计有完善的自诊断程序，可以实时监控整个系统的软硬件性能。一旦发现故障，将立即发出警报或在屏幕上显示简短的文字说明。结合系统自带的诊断手册，不仅可以找到故障的原因和位置，还可以找到排除故障的提示。 机床制造商还会有针对特定机床设计的相关故障说明和诊断说明。 上述两部分带有诊断指示的故障和各种电气设备上的各种指示灯，使得排除大部分电气故障变得更加容易。 没有诊断指示的故障部分是由于上述两个诊断程序的不完整造成的(如开关断开、连接器松动等。). 这种故障在发生前要看工作过程、故障现象和后果，以及维修人员对机床的熟悉程度和技术水平来分析排除。 (3)根据故障发生时是否具有破坏性，可分为破坏性故障和非破坏性故障。 对于破坏性故障，损坏工件甚至机床的故障，在维修时不允许重复出现。此时只能根据故障发生时的现象进行相应的检查分析才能排除，技术难度大，风险大。 如果工件可能被损坏，则移除工件并尝试再现故障过程，但要非常小心。 (4)根据失效的概率，可分为系统失效和随机失效。 系统性失败是指只要满足一定条件就会发生的某种失败；然而，随机故障是指在相同条件下的偶然故障。这类故障很难分析，通常与机床机械结构局部松动、错位，部分电气工件特性漂移或可靠性降低，电气装置内部温度过高有关。 这类故障的分析，要经过反复测试，综合判断才能排除。 (5)用机床的运动质量特性来衡量，机床的运动特性下降就是故障。 在这种情况下，机床虽然可以正常运转，但加工不出合格的工件。 比如机床定位精度超差，反向死区过大，坐标运行不稳定。 这种故障必须通过检测仪器进行诊断，然后通过优化机械传动系统、数控系统和伺服系统来排除。 这里的故障分类是为了方便故障的分析和排除，而一个故障的发生往往是多种类型的混合，这就需要维修人员参照上述分类进行具体分析并采取相应的分析和排除方法。 2.故障调查和分析。这是故障排除的第一阶段，也是非常关键的阶段。应做好以下工作:①询问调查。当收到需要排除故障的机床现场故障信息时，首先应要求操作者尽量保持现场故障状态，不做任何处理，有利于快速准确地分析故障原因。 同时仔细询问故障指示、故障表象和故障背景，并据此作出初步判断，从而确定工具、仪器、图纸、备件等。以便在现场排除故障，并减少往返时间。 ②现场检查到达现场后，首先要验证操作者提供的各种信息的准确性和完整性，以验证初步判断的准确性。 由于操作人员的水平，很多情况下对故障情况的描述不清楚，甚至完全不准确。因此，到达现场后，不要急于处理，要再次仔细调查各种情况，以免破坏现场，增加排故难度。 ③故障分析根据已知的故障情况，按照上一节所述的故障分类方法分析故障类型，从而确定故障排除的原始原则。 由于大多数故障已被指出，一般来说，故障的可能原因可根据随机床提供的CNC系统的诊断手册和说明手册列出。 (4)确定原因。调查各种可能的原因，找出此故障的真正原因。此时对维修人员来说，是对机床的熟悉程度、知识水平、实践经验和分析判断能力的一次全面考验。 ⑤故障排除准备有些故障排除方法可能很简单，而有些往往很复杂，需要做一系列的准备工作，如准备工具和仪器、部分拆卸、修理零件、采购部件甚至制定故障排除规划步骤等。 数控机床电气系统故障调查、分析和诊断的过程也是故障排除的过程。一旦查出原因，故障就差不多排除了。 因此，故障分析和诊断的方法变得非常重要。 常见的电气故障诊断方法总结如下。 (1)目测法，这是故障分析开始时的必要方法，是利用感官检查。 (1)询问故障现场人员有关故障的过程、表象和后果，在整个分析判断过程中可能要多次询问。

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