摘要：數(shù)控電加工機(jī)床包括數(shù)控線切割機(jī)床和數(shù)控電腐蝕加工機(jī)床。其電氣系統(tǒng)主要分為數(shù)控系統(tǒng)、高頻脈沖電源和機(jī)床電器三部分。在數(shù)控系統(tǒng)中又分為微處理機(jī)、接口電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路等。本文介紹數(shù)控電加工機(jī)床常見故障排除方法。
一、三光牌數(shù)控線切割機(jī)
故障現(xiàn)象：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)失步。
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的工作原理見圖1。s1是進(jìn)給開關(guān)，使用常閉接點(diǎn)。與非門輸進(jìn)2的pa是計(jì)算機(jī)發(fā)出的步進(jìn)電機(jī)控制信號(hào)。當(dāng)關(guān)掉進(jìn)給開關(guān)，或者控制信號(hào)pa為低電平（0.8v以下）時(shí)，與非門的輸出為高電平，光電耦合器v1的輸進(jìn)端沒有足以使發(fā)光二極管發(fā)光的電流，因此輸出真?zhèn)€光敏三極管截止，+12v電源通過(guò)電阻r3、r4使三極管v2飽和導(dǎo)通。v2對(duì)2m的電位值如下：基極約為0.7v，集電極約為0.3v，驅(qū)動(dòng)電路中的三極管v5、v6截止。其各點(diǎn)的電位值如下：發(fā)射極約為0v，集電極約為8v以上。步進(jìn)電機(jī)繞組l因v6截止而無(wú)電流通過(guò)。打開進(jìn)給開關(guān)且控制信號(hào)pa為高電平時(shí)，輸出為低電平（0.5v以下），這樣v1飽和導(dǎo)通，使得v2的基極電位低于0.5v而截止，+12v電源通過(guò)r4、v3、r5為v5、v6提供基極電流，使其導(dǎo)通，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)繞組中流過(guò)工作電流。r9和v4是過(guò)電流保護(hù)電路，當(dāng)v6電流過(guò)大時(shí)，r9兩端電壓升高，流過(guò)v4的電流增大，使v5的基極電流減少，從而減小v6的輸出電流。此時(shí)r9兩真?zhèn)€電壓又減小，v4中電流也隨之減小，v5的基極電流加大，v6的輸出電流也加大，使得步進(jìn)電動(dòng)機(jī)繞組在導(dǎo)通時(shí)電流趨于穩(wěn)定。
步進(jìn)電動(dòng)機(jī)失步故障一般為v6損壞，常見故障為集電極與發(fā)射極之間擊穿短路，是由v7和r8組成的續(xù)流電路失效引起，檢驗(yàn)時(shí)應(yīng)同時(shí)檢查v7、r8回路。如屬v6集電極與發(fā)射極之間開路，則原因是由r9和v4組成的保護(hù)電路故障造成，此時(shí)應(yīng)同時(shí)檢驗(yàn)該回路。
二、dk7732數(shù)控鑰絲切割機(jī)床
故障現(xiàn)象：高頻脈沖電源工作不正常，加工走絲時(shí)切削火花時(shí)大時(shí)小，短路時(shí)既不回退也不停機(jī)，造成斷絲，如圖2所示。
切削火花時(shí)大時(shí)小，疑是脈沖電源工作不正常，直觀檢查發(fā)現(xiàn)電壓指示正常，切削電流指示不正常。短路時(shí)，短路處有火花產(chǎn)生，且間隙電壓不為零；脈沖電源各部分的波形及電位正常，脈沖電源輸出也正常。短路時(shí)不回退、不停機(jī)，一般是計(jì)算機(jī)控制回路不正常，疑是調(diào)節(jié)變頻電位器內(nèi)部不良，更換后故障現(xiàn)象依舊；再查發(fā)現(xiàn)線架上導(dǎo)電塊已嚴(yán)重磨損，鋁絲與之接觸不良，導(dǎo)電塊修磨后，重新調(diào)整機(jī)床，機(jī)床運(yùn)行正常。
三、dk7725e數(shù)控線切割機(jī)床
故障現(xiàn)象：脈沖電源輸出故障。
該機(jī)床由多諧振蕩器產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖寬度和間隔，經(jīng)三極管v1倒相放大，當(dāng)控制機(jī)發(fā)出脈沖電源信號(hào)時(shí)，繼電器k2吸合，脈沖波形信號(hào)通過(guò)射極輸出器v2傳送至功放電路，供機(jī)床放電加工。s1是調(diào)試開關(guān)，控制機(jī)沒有脈沖信號(hào)時(shí)，可按下s1強(qiáng)制輸出脈沖電源。當(dāng)運(yùn)絲電機(jī)換向時(shí)，繼電器k1吸合，三極管v3導(dǎo)通而關(guān)掉脈沖電源信號(hào)。脈沖電源電路如圖3所示。
脈沖電源輸出的主要故障是輸出電流過(guò)大，一般是由于功放管被擊穿。正常脈沖電源的短路電流為每一功放管0.6~0.8a，大于3a則被擊穿。造成功放管擊穿的原因多為下一級(jí)功放管失效；若打開控制機(jī)上的脈沖電源開關(guān)，按切割鍵后無(wú)輸出，是v1的集電極與v2的基極未接通引起的。此時(shí)可丈量繼電器k2線圈兩端是否有6v電壓，如有說(shuō)明是繼電器損壞，若無(wú)則說(shuō)明控制機(jī)未發(fā)出脈沖信號(hào)，應(yīng)檢查控制機(jī)的接口電路。此外，假如運(yùn)絲電動(dòng)機(jī)換向時(shí)不切斷脈沖電源輸出，一般是由繼電器k1發(fā)生故障引起的，此時(shí)應(yīng)更換繼電器。
四、dk7725e數(shù)控線切割機(jī)床
故障現(xiàn)象：x軸工作抖動(dòng)，同時(shí)伴有機(jī)械噪聲。
該機(jī)床采用tp801單板機(jī)控制，伺服驅(qū)動(dòng)部分采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。首先將x軸電動(dòng)機(jī)與其機(jī)械部分脫離，若故障依舊，表明故障源在電氣部分。與該故障有關(guān)的電路為計(jì)算機(jī)主機(jī)電路、接口電路和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電路。應(yīng)用“交換法”以y軸驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)x軸電動(dòng)機(jī)，則x軸故障消除；以x軸驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)y軸電動(dòng)機(jī)，故障發(fā)生在y軸。由此判定是x軸驅(qū)動(dòng)電路發(fā)生故障。檢查發(fā)現(xiàn)x軸驅(qū)動(dòng)電路一只大功率晶體管3dd101b斷路，造成步進(jìn)電動(dòng)機(jī)輸進(jìn)缺相運(yùn)行。更換一只新管后，故障排除。
在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床中，步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電路的大功率晶體管故障率較高，這是因其系統(tǒng)為開環(huán)控制所致。機(jī)床加工的過(guò)程中，由于某種原因發(fā)生過(guò)載或過(guò)流，其開環(huán)系統(tǒng)無(wú)法檢測(cè)并使電路停止工作，必然會(huì)燒毀晶體管。
五、dk7725e數(shù)控電火花線切割機(jī)床
故障現(xiàn)象：y軸在快速加工中失步。
該機(jī)床伺服驅(qū)動(dòng)部分采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。對(duì)于tp801單板機(jī)而言，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的失步主要是pio信號(hào)故障或單板機(jī)與步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電路之間的接口電路故障；假如串接于指示步進(jìn)電動(dòng)機(jī)每相導(dǎo)通和截止的發(fā)光二極管或步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電路損壞也會(huì)出現(xiàn)該故障。
首先檢查發(fā)光二極管。因y軸在加工過(guò)程中a、b、c三相指示燈均發(fā)光，說(shuō)明二極管本身*，但有一相略顯發(fā)光不足，說(shuō)明該相有故障。檢查發(fā)光二極管接步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電路真?zhèn)€動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)信號(hào)，測(cè)得該端信號(hào)與另兩端有明顯差異。用一只完好的pio芯片更換機(jī)床上的芯片，故障仍然存在。根據(jù)系統(tǒng)工作原理，故障源應(yīng)在接口電路中。其系統(tǒng)y軸的接口電路如圖4所示。
靜態(tài)檢查接口電路各元件*。通電動(dòng)態(tài)檢查，輸進(jìn)信號(hào)三相均平衡而測(cè)得1v23開關(guān)管3dk4b的輸出信號(hào)與其余兩相不同，說(shuō)明1v23開關(guān)管的性能變差，導(dǎo)致a、b、c三相電壓不平衡，導(dǎo)致y軸電動(dòng)機(jī)快速時(shí)失步。
更換一只新開關(guān)管3dk4b后故障排除。
六、ed-nc-32電火花加工機(jī)床
故障現(xiàn)象；c軸時(shí)常發(fā)生高速運(yùn)轉(zhuǎn)，無(wú)報(bào)警信號(hào)；自啟動(dòng)達(dá)c軸高速也無(wú)報(bào)警信號(hào)。
根據(jù)失速時(shí)c軸轉(zhuǎn)速接近zui高轉(zhuǎn)速的故障現(xiàn)象分析，首先考慮以下三個(gè)方面：（1）速度指令（vcmd）異常；（2）測(cè)速反饋回路異常；（3）伺服放大器異常。使用hp54602數(shù)字記憶示波器在伺服放大器一側(cè)觀察vcmd信號(hào)。當(dāng)故障出現(xiàn)時(shí)，示波器捕捉到的信號(hào)正常，說(shuō)明cnc部分沒有題目。觀測(cè)測(cè)速機(jī)反饋信號(hào)時(shí)，發(fā)現(xiàn)c軸直流電動(dòng)機(jī)并未配置測(cè)速發(fā)電機(jī)，而是采用脈沖編碼器。脈沖編碼器的反饋信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)“頻率一電壓（v/f）轉(zhuǎn)換器”轉(zhuǎn)換后形成速度反饋的比較電壓，為了進(jìn)步抗*力，在編碼器輸出和cnc間加有隔離放大器，所有信號(hào)采用光禍隔離，包括給脈沖編碼器供電也使用了一個(gè)dc-dc變換器，將cnc一側(cè)的+5v電源經(jīng)隔離變換后送至編碼器。如圖5所示。
在隔離放大器一側(cè)用示波器觀測(cè)編碼器的兩路輸出信號(hào)，在故障出現(xiàn)時(shí)，示波器上亦出現(xiàn)了異常的反饋信號(hào)，有時(shí)甚至沒有輸出，由此確定故障出在與編碼器有關(guān)的回路中。先檢查編碼器供電電源，發(fā)現(xiàn)+5v電壓不穩(wěn)，在故障出現(xiàn)時(shí)甚至下跌到3v左右。在隔離放大器靠近c(diǎn)nc一側(cè)cnc提供給放大器的+5v電源卻非常穩(wěn)定，由此確定故障在隔離放大器的dc-dc變換器。用一塊國(guó)產(chǎn)+5vdc-dc變換器，采用板外連線的方法替換后，機(jī)床恢復(fù)正常。