数控机床变频器故障的诊断与维修
2021-1-8 来源： 中国人民解放军 91206 部队 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，则要迅速定位故障位置，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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