數控機床變頻器故障的診斷與維修
2021-1-8 來源： 中國人民解放軍 91206 部隊 作者：王潔園，趙國慶
摘要：隨著科技的發展，數控機床在技術上日趨成熟，在工業生產中得到了越來越廣泛的應用，有效提高生產效率的同時，還在一定程度上改善了產品質量。但是，在實際運行過程中，數控機床也會出現各種故障，特別是變頻器故障的發生，不僅會影響到設備的正常運行，還會引發極為嚴重的后果，必須引起人們足夠的重視。因此，本文就數控機床變頻器故障的診斷與維修技術展開研究，希望為提高數控機床的運行效率提供一定借鑒。
關鍵詞：數控機床；變頻器故障；診斷；維修
近年來，隨著經濟的發展以及科技的進步，對產品質量的要求不斷提高，而數控機床的應用，在提高生產效率的同時，極大地提升了零件的精度，對于工業生產水平的提高起到了不可替代的作用。但是，我們也必須意識到，數控機床在應用中也會出現各種各樣的故障，進而影響到生產的正常進行，一旦出現故障，就要盡快采取針對性的處理措施，解決故障，恢復生產。而隨著計算機技術、電子技術的不斷進步，故障診斷技術也有了跨越式的發展，本文主要就數控機床變頻器故障的診斷與維修技術進行了研究。
1 、數控機床變頻器常見故障
1.1 開關電源損壞
一般來說，變頻器在應用中，最容易發生的故障就是開關電源損壞，其原因往往是由于相關負載出現了意外短路。在實際的運行過程中，若是突然聽見極為刺耳的噪音，這是由系統中配置的脈沖變壓器發出的，這種情況下，較大概率是開關電源的輸出端出現了短路，應該盡快定位故障位置，查找故障原因。此外，當出現無顯示、控制端子無電壓等情況時，應考慮是否開關電源發生了損壞。
1.2 SC 故障
在目前的生產過程中，SC 故障也是比較常見的，而引發此類故障的原因則主要有兩個：一是，IGBT 模塊出現了損傷；二是，驅動電路的運行不正常。實踐表明，電動機抖動、三相電流和電壓不平衡等問題的出現，往往是由于 IGBT 模塊了一定程度的損傷。而其原因有多種，一種情況是，外部電路負載運行存在問題，如短路、堵轉等。另一種情況是，在長時間的運行后，驅動電路出現老化，使得相應的驅動波形失真，或是驅動電壓出現劇烈波動而造成 IGBT 損傷，并引發 SC 故障的發生。
1.3 過熱故障
在設備運行過程中，過熱問題是比較常見的，特別是在復雜的環境下，更容易引發過熱故障，而當發生這類問題時，首先要做的是檢查確認風扇的運行是否正常。此外，對于超過30KW 的設備來說，在其內部也配備有一個風扇，對其的運行情況也要及時進行檢查。
1.4 欠壓故障
在設備運行時，一旦發生欠壓故障，首先就要檢測輸入電源是否正常，是否存在缺相，或是對整流電路進行檢查，確認是否存在故障，如果上述環節的運行都比較正常，則要對直流檢測電路進行檢查，確認是否存在故障。一般來說，對于不同等級、不同型號的設備，欠壓故障的出現有著不同的閾值，要針對性地予以判斷。
1.5 接地故障
目前來說，接地故障的發生也是比較頻繁的，也應引起工作人員的足夠重視。首先，檢查電動機的接地是否正常；其次，檢查霍爾傳感器的接地是否正常，因為在運行過程中會受到所處環境的影響，工作點會發生不受控制的變化，進而引發接地故障。
2 、數控機床變頻器故障原因及預防措施
實踐證明，數控機床變頻器的運用，在生產過程中起到了非常重要的作用。而一旦發生故障，就會對設備的可靠性、穩定性造成極為嚴重的影響。要想降低故障的發生概率，就要在日常工作中加強對相關部件的檢修與維護。在故障發生后，則要迅速定位故障位置，查找故障原因，提出針對性的解決措施，不斷提高變頻器的維修保養水平，確保數控機床的安全可靠運行。
2.1 安裝環境的影響
變頻器作為一種電子器件，對運行環境有著一定的要求，比如劇烈振動會造成損傷；灰塵、水分的侵襲，會造成銹蝕，使得器件的接觸不良，可靠性下降；溫度的升高則會直接影響變頻器的運行，其本身的溫度就是持續升高的，如果所處環境內的溫度也是非常高的話，必然會影響其性能。對于上述問題，在變頻器的安裝過程中，要始終保持穩定，盡可能避免振動的影響；工作環境要盡量保持干燥、清潔，避免粉塵對設備的侵蝕，并按照維修計劃定期清掃設備；對工作環境內的溫度也要加強控制，應根據需要安裝空調。
2.2 電源異常的影響
在長時間的運行后，電源線路會出現一定程度的老化，在運行中發生缺相、低電壓等問題，進而對變頻器的性能造成影響，甚至引發各類故障問題。對于上述問題，要盡量將電源與其他電器分開，避免功率過高的情況下，不能充分滿足變頻器的運行所需電壓。而對于那些停電后仍要繼續工作的設備，應加裝不間斷電源裝置，但在停電發生后，整流器中會出現過大電流，運行一段時間后會降低變頻器的可用壽命。
2.3 電磁感應的影響
在系統運行過程中，電磁感應的影響也是不容忽視的，它會引起設備的異常動作或停機，甚至造成變頻器的損壞。目前來說，一方面要盡可能增強設備本身抵御干擾的能力；另一方面，則要對外部產生的干擾源進行抑制，這在成本方面也是更可取的。此外，參數設置的不合理也會引發故障。要想確保變頻器的穩定運行，除了盡量消除各類外部因素的影響，對于相關參數的設置也非常重要，參數的選擇存在異常，則無法滿足運行所需的條件，嚴重的還會造成設備的損壞，因此，在應用過程中必須按要求設定相應的參數。
3 、變頻器常見故障報警及典型故障案例分析
3.1 變頻器常見故障報警
為了有效確保系統的安全穩定運行，設置了一定的保護功能，并與故障檢測、維修密切相關，當發生故障問題時，可以借此分析故障原因。一是接地保護。在輸出電路、主軸內部等發生了短路時，能夠利用快速熔斷器斷開與電源的連接，進而起到必要的保護功能。二是過載保護。當系統負載超過限定值時，將啟動過載保護。三是速度偏差過大報警。在具體的運行過程中，當主軸的速率受某些因素的影響，而超出了限定速率且出現一定程度的誤差后，將引發相應的報警，并實施保護。四是瞬時過電流報警。當由于短路等情況的發生，而使得系統內部出現過大的電流時，將發出相應的報警，并實施保護。
3.2 典型故障案例分析
案例 1：某數控機床在開機時發現，當進行換刀操作時，主軸也隨之發生轉動。
具體的檢查過程如下：通過對變頻器的仔細檢查，初步判斷故障的發生與線路有關。對主軸驅動器、刀架控制接線等進行檢查，確認在線路連接、控制上兩者是完全獨立，互不影響的。對屏蔽電纜的連接情況進行檢查，發現其配置存在問題。處理措施為對屏蔽電纜進行重新布線，并檢查確認不存在其他問題，故障消除。
案例 2：某數控車床在運行過程中，變頻器發生過壓報警。
具體的檢查過程如下：對設備的運行情況進行認真仔細的觀察，特別是主軸啟動、制動的情況。根據觀察，初步判斷故障的發生與變頻器的加 / 減速時間設置存在一定關系。當上述參數設置不當時，如設置的時長太短，加 / 減速操作不能在要求的時間范圍內完成，就會引發過壓報警。處理措施為對相應的參數進行重新設置，故障消除。
4、 結語
總的來說，隨著經濟社會的發展，科學技術取得了長足的進步，有效地促進了生產效率的提高，比如數控機床的廣泛應用，就極大地提高了工業生產水平，改善了產品的質量。但是，在實際生產中，數控機床常常會出現各種故障，進而影響到生產的正常進行。因此，本文就數控機床變頻器故障的診斷與維修技術進行了研究，要想進一步減少故障的發生，就要在日常工作中對設備進行定期的檢修與維護，并對典型故障進行深入分析，逐漸形成成熟、系統的處理預案，以為數控機床的穩定運行提供必要的保障。
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如果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯系本網編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
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