數控機床故障分析研究

摘 要:本文主要闡述數控機床故障分析的基本方法以及數控機床常見故障分類。

關鍵詞:數控機床故障分析分類

中圖分類號:TP2文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)06(a)-0060-01

1 數控機床故障分析的基本方法

故障分析是進行數控機床維修的第一步，通過故障分析，一方面可以迅速查明故障原因排除故障:同時也可以起到預防故障的發生與擴大的作用。一般來說，數控機床的故障分析主要方法有以下幾種。

1.1 常規分析方法

對數控機床進行常規檢查，主要是對機、電、液部分用這樣的方法，通過檢查可以得出故障的原因。通常狀況下，這種檢查方法用于CNC伺服驅動、電動機和主軸驅動部分。檢查輸入\\輸出信號是否正確連接。檢查電源是否達到要求。伺服驅動的印刷電路板的安裝是否牢固，電位器調整是否正確，檢查接插部位有無松動現象，檢查機械部件和電器元件是否損壞等情況。

1.2 動作分析方法

采用液壓和氣動控制的數控機床部位，可以通過診斷動作判斷故障原因，包括自動換刀裝置，夾具，傳輸裝置等。觀察數控機床的實際動作，可以判斷哪些部位動作不良，就可以得到故障的原因。通過這樣的分析，可以很輕松的查出故障點。

1.3 狀態分析方法

在目前的數控系統的伺服給進系統和主軸驅動系統，都可以用動態和靜態兩類檢測方法來檢測執行元件的工作狀態得出故障的原因，這事目前應用于數控機床最普遍的方法。一般情況下，參數包括:輸入輸出電流，輸入\\輸出電壓和給定\\實際轉速等情況，來判定位置實際負載情況。

1.4 操作、編程分析方法

一般情況下，手動單步來執行自動換刀工作和自動交換工作臺的動作可以檢測加工指令。通過操作和編制測試程序，可以得出故障的原因。并且可以得出故障的部件，同時還可以檢查編制的程序是否正確。

1.5 系統自診斷方法

這種方法是利用系統內部自帶診斷程序和專用的系統診斷軟件，通過檢測系統內部關鍵硬件和系統控制軟件來進行自我診斷和測試，主要包括數控機床開機自診斷和在線監控與數控機床停機測試。

2 數控機床常見故障分類

2.1 按故障發生的部位分類

(1)主機故障:數控機床的主機一般是指組成數控機床的機械、潤滑、冷卻、排屑、液壓、氣動與防護等部分。主機常見的故障主要有:機械部件安裝、調試、操作使用不當等原因導致的機械傳動故障。導軌、主軸等運動部件的干涉和摩擦過大等原因導致的故障。機械零件損壞和聯結不良等原因導致的故障，等等。

主機故障主要表現為傳動噪聲大、加工準確度差、運行阻力大、機械部件動作不進行、機械部件損壞等等。潤滑不良、液壓、氣動系統的管路堵塞和密封不良，是主機發生故障的常見原因。數控機床的定期維護、保養，控制和根除“三漏”現象發生是減少主機部分故障的重要措施。

(2)電氣控制系統故障:從所使用的元器件類型上，根據通常習慣，電氣控制系統故障通常分為“弱電”故障和“強電”故障兩大類，“弱電”部分是指控制系統中以電子元器件、集成電路為主的控制部分。數控機床的弱電部分包括CNC、PLC、MDI/C RT以及伺服驅動單元、輸為輸出單元等。“弱電”故障又有硬件故障與軟件故障之分．硬件故障是指上述各部分的集成電路芯片、分立電子元件、接插件以及外部連接組件等發生的故障。軟件故障是指在硬件正常情況下所出現的動作出鍺、數據丟失等故障，常見的有加工程序出錯，系統程序和參數的改變或丟失，計算機運算出錯等。“強電”部分是指控制系統中的主回路或高壓、大功率回路中的繼電器、接觸器、開關、熔斷器、電源變壓器、電動機、電磁鐵、行程開關等電氣元器件及其所組成的控制電路。這部分的故障雖然維修、診斷較為方便，但由于它處于高壓、大電流工作狀態，發生故障的幾率要高于“弱電”部分，必須引起維修人員的足夠的重視。

2.2 按故障的性質分類

(1)確定性故障

確定性故障是指控制系統主機中的硬件損壞或只要滿足一定的條件，數控機床必然會發生的故障。這一類故障現象在數控機床上最為常見，但由于它具有一定的規律，因此也給維修帶來了方便。確定性故障具有不可恢復，故障一旦發生，如不對其進行維修處理，機床不會自動恢復正常．但只要找出發生故障的根本原因，維修完成后機床立即可以恢復正常。

(2)隨機性故障

隨機性故障是指數控機床在工作過程中偶然發生的故障此類故障的發生原因較隱蔽，很難找出其規律性，故常稱之為“軟故障”，隨機性故障的原因分析與故障診斷比較困難，一般而言，故障的發生往往與部件的安裝質量、參數的設定、元器件的品質、軟件設計不完善、工作環境的影響等諸多因素有關。隨機性故障有可恢復性，故障發生后，通過重新開機等措施，機床通常可恢復正常，但在運行過程中，又可能發生同樣的故障。

2.3 按故障的指示形式分類

(1)有報帶顯示的故障:數控機床的故障顯示可分為指示燈顯示與顯示器顯示兩種情況:指示燈顯示報警是指通過控制系統各單元上的狀態指示燈(一般由LED發光管或小型指示燈組成)顯示的報警．根據數控系統的狀態指示燈，即使在顯示器故障時，仍可大致分析判斷出故障發生的部位與性質。因此，在維修、排除故障過程中應認真檢杳這些狀態指示燈的狀態。顯示器顯示報警是指可以通過CNC顯示器顯示出報警號和報警信息的報警。由于數控系統一般都具有較強的自診斷功能，如果系統的診斷軟件以及顯示電路工作正常，一旦系統出現故障，可以在顯示器上以報警號及文本的形式顯示故障信息。數控系統能進行顯示的報警少則幾十種，多則上千種，它是故障診斷的重要信息。

(2)無報警顯示的故障:機床與系統均無報警顯示，其分析診斷難度通常較大．需要通過仔細、認真的分析判斷才能予以確認。特別是對于一些早期的數控系統，由于系統本身的診斷功能不強，或無 PLC 報警信息文本，出現無報警顯示的故障情況則更多。

2.4 按故障產生的原因分類

(1)數控機床自身故障:是由于數控機床自身的原因所引起的，與外部使用環境條件無關。數控機床所發生的極大多數故障均屬此類故障。

(2)數控機床外部故障:是由于外部原因所造成的。供電電壓過低、過高，波動過大:電源相序不正確或三相輸入電壓的不平衡;外來振動和干擾等都是引起故障的原因。

綜上所述，通過研究數控機床故障的分析方法和類型，可以更好的維護數控機床，提高數控機床使用效率，增加企業效益。

參考文獻

[1]張凱主編.可編程控制器教程.東南大學出版社，2005.

[2]鐘肇新主編.可編程控制器原理及應用.華南理工大學出版社，1998.