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数控机床变频器故障的诊断与维修
Jun 11, 2021  来源: 中国人民解放军   作者:王洁园,赵国庆

     摘要: 随着科技的发展,数控机床在技术上日趋成熟,在工业生产中得到了越来越广泛的应用,有效提高生产效率的同时,还在一定程度上改善了产品质量。但是,在实际运行过程中,数控机床也会出现各种故障,特别是变频器故障的发生,不仅会影响到设备的正常运行,还会引发极为严重的后果,必须引起人们足够的重视。因此,本文就数控机床变频器故障的诊断与维修技术展开研究,希望为提高数控机床的运行效率提供一定借鉴。

     关键词  数控机床;变频器故障;诊断;维修

    近年来,随着经济的发展以及科技的进步,对产品质量的要求不断提高,而数控机床的应用,在提高生产效率的同时,极大地提升了零件的精度,对于工业生产水平的提高起到了不可替代的作用。但是,我们也必须意识到,数控机床在应用中也会出现各种各样的故障,进而影响到生产的正常进行,一旦出现故障,就要尽快采取针对性的处理措施,解决故障,恢复生产。而随着计算机技术、电子技术的不断进步,故障诊断技术也有了跨越式的发展,本文主要就数控机床变频器故障的诊断与维修技术进行了研究。
  
     1、 数控机床变频器常见故障
  
     1.1 开关电源损坏
  
     一般来说,变频器在应用中,最容易发生的故障就是开关电源损坏,其原因往往是由于相关负载出现了意外短路。在实际的运行过程中,若是突然听见极为刺耳的噪音,这是由系统中配置的脉冲变压器发出的,这种情况下,较大概率是开关电源的输出端出现了短路,应该尽快定位故障位置,查找故障原因。此外,当出现无显示、控制端子无电压等情况时,应考虑是否开关电源发生了损坏。
  
     1.2 SC 故障
  
     在目前的生产过程中,SC 故障也是比较常见的,而引发此类故障的原因则主要有两个:一是,IGBT 模块出现了损伤;二是,驱动电路的运行不正常。实践表明,电动机抖动、三相电流和电压不平衡等问题的出现,往往是由于 IGBT 模块出现了一定程度的损伤。而其原因有多种,一种情况是,外部电路负载运行存在问题,如短路、堵转等。另一种情况是,在长时间的运行后,驱动电路出现老化,使得相应的驱动波形失真,或是驱动电压出现剧烈波动而造成 IGBT 损伤,并引发 SC 故障
的发生。
  
     1.3 过热故障
  
     在设备运行过程中,过热问题是比较常见的,特别是在复杂的环境下,更容易引发过热故障,而当发生这类问题时,首先要做的是检查确认风扇的运行是否正常。此外,对于超过30KW 的设备来说,在其内部也配备有一个风扇,对其的运行
情况也要及时进行检查。
  
     1.4 欠压故障
  
     在设备运行时,一旦发生欠压故障,首先就要检测输入电源是否正常,是否存在缺相,或是对整流电路进行检查,确认是否存在故障,如果上述环节的运行都比较正常,则要对直流检测电路进行检查,确认是否存在故障。一般来说,对于不同等级、不同型号的设备,欠压故障的出现有着不同的阈值,要针对性地予以判断。
  
     1.5 接地故障
  
     目前来说,接地故障的发生也是比较频繁的,也应引起工作人员的足够重视。首先,检查电动机的接地是否正常;其次,检查霍尔传感器的接地是否正常,因为在运行过程中会受到所处环境的影响,工作点会发生不受控制的变化,进而引发接地
故障。
  
     2、 数控机床变频器故障原因及预防措施
  
    实践证明,数控机床变频器的运用,在生产过程中起到了非常重要的作用。而一旦发生故障,就会对设备的可靠性、稳定性造成极为严重的影响。要想降低故障的发生概率,就要在日常工作中加强对相关部件的检修与维护。在故障发生后,则要迅定位故障位置,查找故障原因,提出针对性的解决措施,不断提高变频器的维修保养水平,确保数控机床的安全可靠运行。
  
     2.1 安装环境的影响
  
     变频器作为一种电子器件,对运行环境有着一定的要求,比如剧烈振动会造成损伤;灰尘、水分的侵袭,会造成锈蚀,使得器件的接触不良,可靠性下降;温度的升高则会直接影响变频器的运行,其本身的温度就是持续升高的,如果所处环境内的温度也是非常高的话,必然会影响其性能。对于上述问题,在变频器的安装过程中,要始终保持稳定,尽可能避免振动的影响;工作环境要尽量保持干燥、清洁,避免粉尘对设备的侵蚀,并按照维修计划定期清扫设备;对工作环境内的温度也要加强控制,应根据需要安装空调。
  
     2.2 电源异常的影响
  
     在长时间的运行后,电源线路会出现一定程度的老化,在运行中发生缺相、低电压等问题,进而对变频器的性能造成影响,甚至引发各类故障问题。对于上述问题,要尽量将电源与其他电器分开,避免功率过高的情况下,不能充分满足变频器的运行所需电压。而对于那些停电后仍要继续工作的设备,应加装不间断电源装置,但在停电发生后,整流器中会出现过大电流,运行一段时间后会降低变频器的可用寿命。
  
     2.3 电磁感应的影响
  
    在系统运行过程中,电磁感应的影响也是不容忽视的,它会引起设备的异常动作或停机,甚至造成变频器的损坏。目前来说,一方面要尽可能增强设备本身抵御干扰的能力;另一方面,则要对外部产生的干扰源进行抑制,这在成本方面也是更可取的。此外,参数设置的不合理也会引发故障。要想确保变频器的稳定运行,除了尽量消除各类外部因素的影响,对于相关参数的设置也非常重要,参数的选择存在异常,则无法满足运行所需的条件,严重的还会造成设备的损坏,因此,在应用过程中必须按要求设定相应的参数。
  
    3、 变频器常见故障报警及典型故障案例分析
  
    3.1 变频器常见故障报警
  
    为了有效确保系统的安全稳定运行,设置了一定的保护功能,并与故障检测、维修密切相关,当发生故障问题时,可以借此分析故障原因。一是接地保护。在输出电路、主轴内部等发生了短路时,能够利用快速熔断器断开与电源的连接,进而起到必要的保护功能。二是过载保护。当系统负载超过限定值时,将启动过载保护。三是速度偏差过大报警。在具体的运行过程中,当主轴的速率受某些因素的影响,而超出了限定速率且出现一定程度的误差后,将引发相应的报警,并实施保护。四是瞬时过电流报警。当由于短路等情况的发生,而使得系统内部出现过大的电流时,将发出相应的报警,并实施保护。
  
     3.2 典型故障案例分析
  
     案例 1:某数控机床在开机时发现,当进行换刀操作时,主轴也随之发生转动。
  
     具体的检查过程如下:通过对变频器的仔细检查,初步判断故障的发生与线路有关。对主轴驱动器、刀架控制接线等进行检查,确认在线路连接、控制上两者是完全独立,互不影响的。对屏蔽电缆的连接情况进行检查,发现其配置存在问题。处理措施为对屏蔽电缆进行重新布线,并检查确认不存在其他问题,故障消除。
  
     案例 2:某数控车床在运行过程中,变频器发生过压报警具体的检查过程如下:对设备的运行情况进行认真仔细的观察,特别是主轴启动、制动的情况。根据观察,初步判断故障的发生与变频器的加 / 减速时间设置存在一定关系。当上述参数设置不当时,如设置的时长太短,加 / 减速操作不能在要求的时间范围内完成,就会引发过压报警。处理措施为对相应的参数进行重新设置,故障消除。
  
     4 、结语
  
     总的来说,随着经济社会的发展,科学技术取得了长足的进步,有效地促进了生产效率的提高,比如数控机床的广泛应用,就极大地提高了工业生产水平,改善了产品的质量。但是,在实际生产中,数控机床常常会出现各种故障,进而影响到生产的正常进行。因此,本文就数控机床变频器故障的诊断与维修技术进行了研究,要想进一步减少故障的发生,就要在日常工作中对设备进行定期的检修与维护,并对典型故障进行深入分析,逐渐形成成熟、系统的处理预案,以为数控机床的稳定运行提供必要的保障。
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