數控機床故障診斷與維修

賈偉廣

（西華大學，四川成都610039）

隨著數控技術的飛速發展，數控機床被廣泛應用于機械制造業，給傳統制造業帶來巨大的變化，使制造業成為工業化的領頭軍。數控機床是一種典型而復雜的機電一體化產品，種類繁多，形式多樣，通常是集機械、電氣、液壓、氣動等于一體的加工設備，其中任何一部分出現故障，都可能使機床停機，從而造成生產停頓，給企業的正常生產帶來較大的影響。因此，提高數控機床維修人員的素質和能力，就顯得十分重要。本文介紹了數控機床故障診斷與維修的一些原則和常用方法。

1 故障診斷的一般原則

數控機床主要由主機CNC裝置、PMC可編程控制器、主軸驅動單元、進給伺服驅動單元、顯示裝置、操作面板、輔助控制裝置、通信裝置等組成。故障原因不外乎是操作錯誤、參數錯誤、外界環境及電源造成的故障、線路故障、器件損壞等。

通常的故障診斷原則有：

（1）先靜后動。先在機床斷電的靜止狀態下，通過觀察測量，分析確定為非破壞性故障后，方可給機床送電。在工作狀態下，進行動態的的觀察、檢驗和測試，查找故障點。而對破壞性故障，必須先排除危險后，方可送電。

（2）先機后電。一般來說，機械故障較易察覺，而數控系統故障的診斷難度較大，先排除機械性故障，往往可以達到事半功倍的效果。

（3）先外后內。根據機床故障原因調查統計，80%以上來自于外部原因，只有不到20%是內部原因引起的。因此維修人員應由外向內進行排查，盡量避免隨意啟封、拆卸，否則可能會擴大故障，使機床精度減弱，降低性能。

（4）先簡后繁。當出現多種故障互相交織掩蓋，一時無從下手時，應先解決容易的問題，后解決難度較大的問題。如果是功能性的故障，就應先從執行元件入手，看看氣缸、電磁閥、電機、接觸器等，是否存在卡滯等性能下降現象；然后是傳感器、行程開關等輸入信號元件；再次是電氣接頭、插件、活動的電線電纜等部位。這些外部元件受環境因素影響較大，比如磕碰、腐蝕、積塵等。還有元件本身的潤滑不良和機械磨損等原因，都決定了它們常是故障的根源。通常，簡單問題解決后，難度大的問題也就變得容易了。

2 故障診斷與維修的常用方法

2.1 常規檢測法

是通過觀察或借助簡單的工具確定機床故障的方法。這種方法應先弄清楚故障的癥狀，有何特征及伴隨情況，將故障范圍縮小到一個模塊或一塊印刷電路板。它可以簡單地歸納為4個字：“問，看，嗅，摸”。問，就是調查情況，在診斷故障前，修理人員詢問操作手故障發生前的機床運轉情況，產生在哪道程序及時間，操作方式是否得當等；看，就是觀察，仔細檢查有無保險絲燒斷，元器件有無燒焦或開裂等情況；嗅，就是從機床散發出的某些特殊氣味來判斷，如某些元件燒焦的氣味；摸，就是用手觸試可能產生故障的溫度、振動情況，以及元器件有無松動等。

2.2 測量比較診斷法

數控機床的生產廠家為了調整、維修機床的便利，在印刷電路板上往往設計了多個檢測用的端子。用戶也可利用這些端子，將懷疑有故障的印刷電路板同正常電路板進行比較。通過測量這些端子的電壓與波形，可以分析故障的具體部位與原因。維修人員如果能在機床正常狀態時，留心記錄這些印刷電路板的測量端子，或一些關鍵部位的電壓值和波形，在機床出現故障時，查找故障部位及原因將會更加方便。

2.3 自診斷法

現代數控系統具有很強的自診斷能力，當數控系統一旦出現故障，借助系統的診斷功能，可以迅速、準確地查明原因，并確定故障部位。因此，對維修人員來說，熟悉系統的自診斷功能是十分重要。包括開機自診斷和運行自診斷。開機自診斷，就是數控系統通電后，系統自診斷軟件會對系統最關鍵的硬件和控制軟件檢查，如CPU、RAM、ROM等芯片，I／O口及監控軟件。如果正常，將進人正常操作界面，如檢測不通過，即在液晶上顯示報警信息或報警號，指出哪個部分發生了故障，將故障原因定位在一定的范圍內，然后通過維修手冊找出造成故障的真正原因，根據書上的說明進行排除；運行自診斷，是數控系統正常時，運行內部診斷程序對系統本身，位置伺服單元以及數控裝置相連的其他外部裝置進行自動測試，并顯示有關信息和故障信號。只要系統不斷電，這種診斷將會反復進行下去，不會停止。診斷信息包括CNC與機床之間的I／O接口，CNC內部各存儲器的信息，伺服系統的狀態信息，MDI面板操作面板的狀態信息等。

2.4 局部升溫法

數控系統經過長期運行，元器件均要老化，性能變壞。當它們尚未完全損壞時，出現的故障會變得時有時無。這時可用熱吹風機或電烙鐵等，來局部升溫被懷疑的元件，加速其老化以便徹底暴露故障部件。當然，采用此法時一定要注意元器件的參數，不要將原來好的元器件烤壞。

2.5 功能程序測試法

功能程序測試法，就是將數控系統的常用功能和特殊功能用手工編程或自動編程的方法，編制成一個功能測試程序，送入數控系統，然后讓數控系統運行這個測試程序，借以檢查機床執行這些功能的準確性和可靠性，進而判斷出故障發生的可能原因。

3 結束語

隨著科學技術的發展以及CNC技術的成熟與完善，更高層次的診斷技術已經出現，如自修復系統、通信診斷系統等等，這些新技術的發展及應用，將給數控機床故障診斷提供有效的方法和手段。盡管如此，鑒于數控系統和機床本身的種類繁多，功能各異，不可能找出一種適合所有各種數控機床、各類故障的通用診斷方法。因此，在實際應用中，要對上述診斷方法綜合運用，才能保證獲得正確的診斷結果。

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