数控机床电气控制系统现场维修

1 数控机床电气控制系统概述
1.1 加工精度
对于机床来说，精度是一项硬性性能指标。数控机床的加工精度很大程度上取决于位置伺服控制系统的位置精度，由此可知位置精度处在重要的地位。为了保证数控机床具有较高的位置精度，首先要重视系统中开环放大倍数的选择，选择最合理的大小；其次要保证位置检测元件具有符合要求的精度。换言之，数控机床是通过检测元件的精度来控制其加工精度，检测元件的分辨率是由元件本身与测量线路共同决定的。在设计数控机床时候，要重视检测元件的选择，通常来说，在确定测量系统分辨率时候要高于机床的加工精度。
1.2 开环放大倍数
通常来说，数控机床伺服机构放大倍数介于20到30。在典型的二阶系统里，阻尼系数为x=1/2(KT)-1/2，速度稳态误差为e(∞)＝1/K，这里的K表示开环放大倍数。在工程操作中，通常被称为开环增益，它会对伺服系统产生较大影响。如果K＜20，该伺服系统就是低放大倍数伺服系统，一般在点位控制上使用。如果K＞20，该伺服系统被称为高放大倍数伺服系统，一般在轮廓加工系统上使用。在对K值进行选择时候要全面考虑，对于系统来说放大倍数增加并不意味着其性能增加。如果系统处于非常高的放大倍数中，当输入速度发生突变，就会导致输出产生剧烈变动，机械装置会因此受到较强烈的冲击，有些还会导致系统的稳定性出现问题。
1.3 增强可靠性
数控机床从本质上来说属于自动化设备，具有高精度、高效率的特性，如果发生故障会造成较大损失，这就需要增强数控机床的可靠性。在对可靠性进行评价时候通常使用可靠度，也就是产品在规定条件下和规定时间内,完成规定功能的概率。就数控机床而言，规定条件就是具体的工作环境、工作条件等因素。对于数控机床来说，微机是使用最多的数控装置，因此它的可靠性得到大幅提升，这就突出显示了伺服系统的可靠性能。这部分系统发生故障的原因包括伺服元件和机械传动两大部分。一般来说，电气伺服系统的可靠性优于液压伺服系统，在电气系统中有些电磁元件的可靠性相对较低，最好利用无接触点元件进行替代。
1.4 宽范围调速
数控机床在工作过程中，需要给其配备宽度较大的调速范围，为了让伺服系统能够实现单步点动和高速快移。在对工作台进行调整时候常会用到单步点动，它发挥的是辅助作用。伺服系统如果是低速运转，那么能够达到平稳安全的效果，这时速度需要超过死区。此外，因为机械间隙的存在，会出现电机转动拖板不动的情况，这类现象就是常说的“死区”。数控机床的价格跨度较大，最低的约为几十万，最高的可达上千万，它在企业生产中处于关键工序，如果发生故障导致停机，会造成大的损失。人们在使用过程中往往将关注点全部放在使用效果上，对其使用方法没有予以关注，很多设备使用人员对设备没有进行日常保养与维护，这就在很大程度上增加了事故发生的概率。数控机床在使用中发生最多的为电气故障，这就凸显了电器维修的重要性。
2 数控机床现场维修
在维修工作中，现场维修是整个工作的关键所在。现场维修就是对数控机床发现的问题进行诊断，找到故障发生的原因，并确定故障存在的具体位置，对其进行解决，让机床能够恢复健康的运行状态。
3 数控机床现场维修及故障排除
当维修人员接到故障报警之后要第一时间与现场操作人员联系，与其进行沟通，用最短的时间掌握现场故障的相关信息。包括机床型号、报警指示、故障产生时间等，根据获得的信息对故障进行初步分析，为维修人员准备工具、备件等提供帮助，保证维修工作做到有的放矢，增加时间利用率。在维修人员抵达故障点之后首先要完成故障诊断，检测机床外围线路等，排查故障的准确位置。在进行故障诊断时候要按照一定的规律进行，提高故障诊断效率，找到机床的症结所在。在具体方法的选择上，决定于维修人员对设备的熟悉程度及惯用手段。
3.1 直观法
这是最基础、最简便的方法，同时也是使用次数最多的方法。直观法就是利用我们的感官，观察故障发生的现象，对故障可能存在的位置进行预测，这是对数控机床进行故障诊断的入手点，该方法非常有效。一般来说，对于简单的故障利用观察法就可以将问题解决，在故障地点，维修人员对故障现象进行观察，包括异常响动、异常火花等，判断其发生位置，找到异味产生的地方，通过这样简单的操作就能够找到故障的主要发生点。之后对可能存在问题的电路板、电控元件进行细致观察，确认其表面情况，常见的有观察是否存在烧焦的元件、连线处是否有断裂等，这样能够有效缩小故障范围。最后，对连接电缆进行检查，在处理数控机床故障时候，是否存在接触不良、线缆断裂是首先要确认的。直观法的适用范围非常广，具有报警显示的先进系统与传统无报警的系统均可使用。
3.2 利用数控机床的软件报警系统
随着科技的发展，现如今使用的CNC系统都配备有较为完善的自我诊断功能。系统在工作运行的同时，能够定期利用自身的诊断程序快速的对系统进行诊断。如果程序检测到故障存在，会在CRT或点亮面板上对检测出的故障进行报警，这样的自诊断功能能够进行故障的分类报警。常见的有伺服系统报警、误操作信息报警、超量程报警等。在维修人员进行现场维修时候，可以从报警信息中找到机床问题的症结。
3.3 利用数控系统的硬件报警功能
为了让数控机床系统具有更高的可维护性，目前所使用的数控系统中都配备有多种硬件报警装置。常见的安装位置有NC主板上、电源单元上、各轴控制板上、主轴伺服驱动模块上。最常使用的装置为发光二极管和多段数码管，故障维修人员可以借助指示灯的情况与数码管的显示来找到故障发生的位置，判定故障的类型。所以，在进行数控机床故障维修时候，如果不能利用直观法加以解决，就需要对这些报警装置加以利用，在外观判断不奏效的时候就要依靠指示灯来完成系统故障维修。
3.4 特殊处理法
现有数控系统所安装的软件越来越完善，常见的有系统软件、机床制造软件等。软件的大量应用就难免出现软件逻辑问题，数控机床会因此发生死机，这些故障类型很难进行判断，针对这样的故障就需要使用特殊处理法。常用的有整机断电，让设备稍作停顿之后再启动，有些软件故障就可以解决，这些维修方法需要维修人员在长期的工作中进行总结。
3.5 对数控系统参数进行核对
在数控机床出现故障时候，要对系统参数进行及时核对。系统参数发生改变会对机床的性能产生直接影响，严重的还会导致机床故障的出现，设备无法进行正常工作。在设计数控系统的时候，要对系统的可靠性问题进行全面考虑，但是这不能彻底杜绝外界所有干扰，由于干扰的存在就会导致存储器的参数发生改变。数控机床在工作时候，人为操作错误也会引起系统参数发生变化，这种故障出现的概率非常高，因操作错误导致机床故障的发生。
维修人员在进行故障诊断时候，如果上面的方法都不能解决问题，那么就要考虑故障是否是因为系统参数改变而引起，这就是我们常说的“软”故障。
上述方法都具有各自的特点，在开展维修时候要具体情况具体分析，结合故障的实际情况选择合理的维修方法。如果故障较为复杂，通常可以将几种方法联合使用，保证用最短的时间排除设备故障，恢复机床的正常使用。
4 故障维修后的提高工作
在排除数控机床故障之后，要对本次维修进行总结，这项工作在数控机床现场维修中发挥着重要作用，需要维修人员予以重视。
总结提高工作内容主要包括以下几点：第一，对故障发生的时间、现象以及排查过程进行详细记录，填写完整的维修记录档案；第二，维修人员要从维修过程中发现自身的缺陷，针对自己的弱项制定周密的学习计划，提升自身能力；第三，对排除故障所应用到的资料、工具、设备进行总结，查漏补缺，完善基本配置。
5 结束语
综上，数控机床在电气控制系统上的要求较高，良好的控制系统能够让数控机床处于稳定安全的运行状态中。数控机床的现场维修对于设备的使用起到重要作用，用最短的时间排除设备故障能够让生产运行更加稳定顺畅。