數控車床的故障診斷及維修

楊冬焱

（中航工業沈陽飛機工業集團有限公司 制造工程部工藝處，遼寧 沈陽 110850）

數控車床又稱CNC車床，是機電一體化的高技術產品。作為目前國內使用量最大、覆蓋范圍最廣的一種數控機床，在我國機械加工業中起著重要作用。目前，數控車床的應用范圍越來越廣。其具有很多的優點，如加工柔性好，生產效率高，精度高等。數控車床的技術水平高低以及在金屬切削加工機床中的產量和總擁有量，反映著一個國家國民經濟發展和機械工業制造水平的高低。數控車床作為數控機床的主要品種，在數控機床中占有很大的比重，近幾十年來，一直備受世界各國重視，并得到快速的發展。

隨著電子技術的日新月異以及國際數控技術的蓬勃發展，數控裝置的價格也一直走低，尤其是經濟型數控車床的價格，已經達到最低點。因此，隨著數控車床在中國機械加工行業得到快速的發展，我國的機械加工水平、加工品質及加工效率等方面，得到很大的提高，同時因數控車床的使用時間增長，便出現了一些問題和故障。

1 數控車床概述

1.1 數控車床簡介

數控車床具有高精度、高效率的特性。配備多工位刀塔或動力刀塔，機床具有的加工工藝性能非常廣泛，可加工直線圓柱、工斜線圓柱、螺紋、蝸桿圓弧和各種槽等及復雜工件，具有圓弧插、補直線插及各種補償功能，從而在復雜的零件加工中，成就良好的經濟效益。

1.2 數控車床的基本組成

數控車床由數控裝置、床身、主軸箱、刀架進給系統、尾座、液壓系統、冷卻系統、潤滑系統、排削器等部分組成，可分為立式數控車床和臥式數控車床兩種類型。

1.3 數控車床的基本工作原理

數控車床是通過數字化信息來實現自動化控制的。將有關加工零件的信息，用規定的數字、符號和文字組成的代碼，按一定的格式編寫成加工程序單，將加工程序通過控制介質輸入到數控裝置中，經數控裝置分析處理后，傳出各種與加工程序對應的指令和信號控制機床。

2 數控車床故障的一般診斷

隨著我國機械加工制造行業不斷發展，數控車床因其在精度、柔性化、加工效率等方面的優良性能，已在加工行業得到充分的發揮。因此，掌握數控車床的使用和維修，已成為必然。當數控車床發生故障時，需要進行故障診斷，找出故障的原因，維修人員必須做到如下兩點：

2.1 全面檢查故障現場

全面檢查故障現場，能使維修人員獲得第一手資料。在現場，首先查看故障記錄單，然后詢問出現故障的過程，充分了解故障現場以及已采取過的措施。

同時，維修人員還應對故障進行仔細觀察和分析，查看系統外觀和內部的情況，在確認數控系統通電設備沒有危險的情況下，才能接通電源，接著觀察系統是否情況異常，最后查看CRI顯示的報警內容。

2.2 認真分析故障原因

發生故障時，數控系統雖然有各種自動診斷程序和報警系統，但并不能準確指出發生故障的部位或原因。除此之外，同一報警和同一故障，可以是很多原因引起的。因此，在分析故障時，不能只考慮一方面的原因，要對故障進行全方位的分析和研究，需要考慮各種因素。在分析故障時，除檢查CNC部分外，還應該機械、強電、對車床液壓、氣動等方面進行仔細的檢查，從而作出全面的判斷，達到確診和排除故障的目的[2]。

2.3 故障診斷的常用方法

對于大部分數控車床的故障，總的來說可以分為以下幾個方法進行診斷：

（1）直觀法。當故障發生時，維修人員可以觀察和分析故障發生時周圍產生的各種聲音、氣味等異常的物理化學現象，縮小故障地點的范圍。但是，這種方法要求維修人員具有豐富的實踐經驗及綜合判斷能力。

（2）參數檢測法。數控車床的參數，是保證車床正常運行的基本要素。因此，我們可以通過分析故障繼承的系統參數，來找出故障的原因。參數一般存放在儲存器中，當受到外界干擾或電池不足時，可能造成數控參數的丟失或變化，導致車床無法正常工作，尤其是放置時間太長的車床，經常發生參數丟失的情況，因此，最行之有效的方法，是檢查和恢復故障車床的參數。

（3）功能測試法。通過功能測試程序，來檢查車床的實際運動過程，稱功能測試法。其作為故障的一種檢查方法，通過手工編制一個功能測試的程序，在故障車床上運行該程序，來檢測故障車床功能（如圓弧插補、直線定位、螺紋切削、固定循環、用戶宏程序等）的準確性和可靠性，進而判斷車床故障的原因。

（4）部件交換法。當車床的故障范圍大致確定時，維修人員可以通過部件交換法，在外部條件完全正確的情況下，用相同的印制線路板和電器元件等，替換有疑點的部件，來確定故障位置，從而準確地對故障部位進行維修。

（5）原理分析法。依據數控車床的組成及工作原理，在原理上分析各點的參數和電平，同時利用示波器、邏輯分析儀或萬用表等儀器，對車床進行分析、測量、比較，確認故障位置的的方法，叫做原理分析法[3]。此方法對維修人員的專業技術及計算機技術和電路原理技術要求較高，在診斷的同時，還要針對具體的故障部位，繪出部分控制線路圖，方便對故障車床進行維修。

（6）測量比較法。數控系統的印制線路板制造時，一般都設置有檢測用的測量端子，以方便以后的調整和維修，維修人員可以通過對故障數控車床的測量端子進行測量，與正常的印制線路板之間的電壓和波形進行比較分析，從而進一步判斷故障所在的位置。

3 典型故障診斷與維修實例

（1）實例之一。在數控車床加工的過程中，突然出現停機的現象，然后打開數控柜檢查。通過檢查發現，Y軸電機電路的保險管燒壞，通過進一步檢查與Y軸有關部件，最終發現是由于Y軸電動機的外皮被硬物劃撥，劃破處接觸到機床外殼，導致短路燒斷保險裝置。更換Y軸電機動力之后，機床正常工作。

（2）實例之二。TH6350加工中心旋轉工作臺抬起后旋轉不停，并不減速，也無任何報警信號出現。對于這種故障，一般是因旋轉工件臺的簡易位控器發生故障造成的。為進一步確認故障部位，鑒于該加工中心的刀庫的簡易位控器與轉臺的大致一樣，可采用交換法，交換轉臺位控器和刀庫，并按轉臺位控器設定重新設定刀庫后，進行檢查發現，刀庫出現旋轉不止，而轉臺運行正常，則確認故障發生在站臺位控器上[4]。

（3）實例之三.。配有FANUC-Oi-mate系統的數控車床，無法輸入對刀值等參數，不能進行輸入編程，伴有報警。通過試驗判斷，首先是程序保護開關出現問題，與正常的系統對比發現，與系統鎖住時一樣，從而確認系統開關壞了，但短接后，仍不能解決問題。其次，再觀察系統故障的梯形圖，發現X55輸入點無信號輸入，可判斷X55線路斷了。接著用萬用表來檢查X55，發現操作面板上的選軸開關接頭線脫落，導致無法輸入信號，使PLC邏輯關系錯誤，出現以上故障。將脫落的線頭焊好，報警解除，參數可正常輸入，車床正常工作。

4 結束語

隨著現代化社會改革的快速發展，在我國機械加工制造行業應用較廣泛的數控車床，將會面臨更多的挑戰。而隨著設備自動化的進一步提高，數控車床的故障也將變得更加復雜，尤其是機械加工行業。因此，這就要車床維修人員在熟悉和掌握數控車床各部分的診斷步驟和方法、了解常見的故障實例的同時，還要在實踐過程中學習、研究和積累維修經驗，進一步提高自己的維修水平。

[1]吳國經.數控機床故障診斷與維修[M].北京：電子工業出版社，2005.

[2]熊 熙.數控加工實訓[M].北京：化學工業出版社，2003.

[3]汪木蘭.數控原理與系統[M].北京：機械工業出版社，2004.

[4]陽 濤.基于廣州數控的數控車床故障診斷與維修[J].2010，(12):119-120.