淺談數控機床故障的排除

摘 要:數控機床在生產過程中常常會出現故障，故障產生的原因，一般有兩種情況:其一為自然故障，即在機床運行當中因各種元器件自然老化、機床本身振動等諸多因素所引起的故障;其二是人為故障，數控機床系統故障的調查、分析與診斷的過程也就是故障的排除過程。本文對數控機床共性的維護保養方法作一簡述。

關鍵詞:數控機床故障排除分析

中圖分類號:TG659文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)05(b)-0068-01

1 故障的調查與分析

故障是指設備或系統因自身原因而喪失規定功能的現象。但發生故障具有相同的規律曲線，一般可分為3個區域:即初期運行區，系統的故障率較高，故障線呈上升趨勢。正常運行區，此時曲線趨近水平，故障率低。衰老區:此區故障率最大，曲線上升快。

1.1 故障的排除第一階段

(1)詢問調查:在接到機床現場出現故障要求排除的信息時，首先應要求操作者盡量保持現場故障狀態，不做任何處理，這樣有利于迅速精確地分析故障原因。(2)現場檢查:到達現場后，首先要驗證操作者提供的各種情況的準確性、完整性，從而核實初步判斷的準確度。(3)故障分析:根據已知的故障狀況按上節所述故障分類辦法分析故障類型，，對照機床配套的數控系統診斷手冊和使用說明書，可以列出產生該故障的多種可能的原因。(4)確定原因:對多種可能的原因進行排查從中找出本次故障的真正原因，這時對維修人員是一種對該機床熟悉程度、知識水平、實踐經驗和分析判斷能力的綜合考驗。(5)排故準備:有的故障的排除方法可能很簡單，有些故障則往往較復雜，需要做一系列的準備工作，

1.2 下面把電氣故障的常用診斷方法綜列于下

(1)直觀檢查法: 這是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的檢查。①詢問:向故障現場人員仔細詢問故障產生的過程、判斷故障現象分析后，并且要多次詢問。②目視:總體查看機床各部分工作狀態是否處于正常狀態，各電控裝置有無報警指示，局部查看有無保險燒煅，元器件燒焦、開裂、電線電纜脫落，各操作元件位置正確與否等等。(2)儀器檢查法:使用常規電工儀表，對各組交、直流電源電壓，對相關直流及脈沖信號等進行測量，從中尋找可能的故障。(3)信號與報警指示分析法:①硬件報警指示:這是指包括數控系統、伺服系統在內的各電子、電器裝置上的各種狀態和故障指示燈，結合指示燈狀態和相應的功能說明便可獲知指示內容及故障原因與排除方法。②軟件報警指示:如前所述的系統軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設有報警顯示，依據顯示的報警號對照相應的診斷說明手冊便可獲知可能的故障原因及故障排除方法。(4)接口狀態檢查法:有些故障是與接口信號錯誤或丟失相關的，這些接口信號有的可以在相應的接口板和輸入/輸出板上有指示燈顯示，有的可以通過簡單操作在CRT屏幕上顯示，而所有的接口信號都可以用PLC編程器調出。(5)參數調整法:數控系統、PLC及伺服驅動系統都設置許多可修改的參數以適應不同機床、不同工作狀態的要求。這些參數不僅能使各電氣系統與具體機床相匹配，而且更是使機床各項功能達到最佳化所必需的。因此，任何參數的變化(尤其是模擬量參數)甚至丟失都是不允許的；而隨機床的長期運行所引起的機械或電氣性能的變化會打破最初的匹配狀態和最佳化狀態。此類故障多指故障分類一節中后一類故障，需要重新調整相關的一個或多個參數方可排除。(6)備件置換法:當故障分析結果集中于某一印制電路板上時，為了縮短停機時間，在有相同備件的條件下可以先將備件換上，然后再去檢查修復故障板。鑒于以上條件，在拔出舊板更換新板之前一定要先仔細閱讀相關資料，弄懂要求和操作步驟之后再動手，以免造成更大的故障。(7)交叉換位法:當發現故障板或者不能確定是否故障板而又沒有備件的情況下，可以將系統中相同或相兼容的兩個板互換檢查。(8)原理分析法:根據CNC組成原理，從邏輯上分析各點的邏輯電平和特征參數，從系統各部件的工作原理著手進行分析和判斷。(9)特殊處理法:當今的數控系統已進入PC基、開放化的發展階段，其中軟件含量越來越豐富，有系統軟件、機床制造者軟件、甚至還有使用者自己的軟件，由于軟件邏輯的設計中不可避免的一些問題，會使得有些故障狀態無從分析，如死機現象。對于這種故障現象則可以采取特殊手段來處理，比如整機斷電，稍作停

2 電氣維修與故障的排除

電氣故障的分析過程也就是故障的排除過程，因此電氣故障的一些常用排除方法 在上一節的分析方法中已綜合介紹過了，本節則列舉幾個常見電氣故障做一簡要介紹，供維修者參考。

(1)電源是維修系統乃至整個機床正常工作的能量來源，它的失效或者故障輕者會丟失數據、造成停機。重者會毀壞系統局部甚至全部。(2)數控系統位置環故障:①位置環報警。可能是位置測量回路開路；測量元件損壞；位置控制建立的接口信號不存在等。②坐標軸在沒有指令的情況下產生運動。可能是漂移過大；位置環或速度環接成正反饋；反饋接線開路；測量元件損壞。(3)機床坐標找不到零點。可能是零方向在遠離零點；編碼器損壞或接線開路；光柵零點標 記移位；回零減速開關失靈。(4)機床動態特性變差，工件加工質量下降，甚至在一定速度下機床發生振動。這其中有很 大一種可能是機械傳動系統間隙過大甚至磨損嚴重或者導軌潤滑不充分甚至磨損造成的；對于電氣控制系統來說則可能是速度環、位置環和相關參數已不在最佳匹配狀態，應在機械故障基本排除后重新進行最佳化調整。(5)偶發性停機故障。這里有兩種可能的情況:一種情況是如前所述的相關軟件設計中的問題造成在某些特定的操作與功能運行組合下的停機故障，一般情況下機床斷電后重新通電便會消失；另一種情況是由環境條件引起的，如強力干擾(電網或周邊設備)、溫度過高、濕度過大等。

3 數控機床的維護

對于數控機床來說，合理的日常維護措施，可以有效的預防和降低數控機床的故障發生幾率。

首先，針對每一臺機床的具體性能和加工對象制定操作規程建立工作、故障、維修檔案是很重要的。包括保養內容以及功能器件和元件的保養周期。其次，在一般的工作車間的空氣中都含有油霧、灰塵甚至金屬粉末之類的污染物，一旦他們落在數控系統內的印制線路或電子器件上，很容易引起元器件之間絕緣電阻下降，甚至倒是元器件及印制線路受到損壞。所以除非是需要進行必要的調整及維修，一般情況下不允許隨便開啟柜門，更不允許在使用過程中敞開柜門。

另外，對數控系統的電網電壓要實行時時監控，一旦發現超出正常的工作電壓，就會造成系統不能正常工作，甚至會引起數控系統內部電子部件的損壞。當然很重要的一點是數控機床采用直流進給伺服驅動和直流主軸伺服驅動的，要注意將電刷從直流電動機中取出來，以免由于化學腐蝕作用，是換向器表面腐蝕，造成換向性能受損，致使整臺電動機損壞。這是非常嚴重也容易引起的故障。

4 結語

數控機床故障產生的原因是多種多樣的，有機械問題、數控系統的問題、傳感元件的問題、驅動元件的問題、強電部分的問題、線路連接的問題等。在檢修過程中，要分析故障產生的可能原因和范圍，切勿盲目的亂動，否則，不但不能解決問題。還可能使故障范圍進一步擴大。