數控機床的故障診斷和日常維護與保養

崔立軍

（天津職業技術師范大學，天津 300222）

機床是人類進行生產勞動的重要工具，也是社會生產力發展水平的重要標志。隨著電子技術、計算機技術及自動化、精密機械與測量等技術的發展與綜合應用，產生了機電一體化的新型機床——數控機床。隨著國民經濟的快速發展，數控機床在我國國內的應用也越來越普遍。為了適應這種快速發展的局面，國內眾多的高等院校、技術學校以及職業培訓機構，都在下大力氣搞數控培訓。但隨之產生的機床故障問題，又在時刻困擾著各校，影響了正常的教學和生產。所以，我們要熟悉數控機床的常見故障及故障的處理方法，同時必須重視數控機床的日常維修與保養。

1 數控機床故障的分類

（1）按故障部件分。按照數控機床發生故障的部件劃分為主機故障和電氣故障。常見的主機故障有：因機械安裝、調試及操作使用不當等原因引起的機械傳動故障與導軌運動摩擦過大故障。故障表現為傳動噪音大，加工精度差，運行阻力大。電氣故障分弱電故障和強電故障。弱電部分主要指CNC裝置、PLC控制器、CRT顯示器以及伺服單元、輸入、輸出裝置等電子電路，這部分又有硬件故障與軟件故障之分。強電部分是指繼電器、接觸器、開關、熔斷器、電源變壓器、電動機、電磁鐵、行程開關等電氣元件器件及其所組成的電路。

（2）按故障性質分。按照數控機床發生的故障性質劃分為系統性故障和隨機性故障。系統性故障，通常是指只要滿足一定的條件或超過某一設定的限度，工作中的數控機床必然會發生的故障。例如：機床加工中因切削量過大達到某一限值時必然會發生過載或超溫警，致使系統迅速停機。隨機性故障，通常是指數控機床在同樣的條件下工作時偶然發生一次或兩次的故障。這類故障的發生往往與安裝質量、組件排列、參數設定、元器件品質、操作失誤與維護不當，以及工作環境影響等諸因素有關。

（3）按故障發生后有無報警顯示分。按照數控機床發生故障后有無報警顯示劃分為有報警顯示的故障和無報警顯示的故障。有報警顯示的故障又分為硬件報警顯示與軟件報警顯示兩種。硬件報警顯示通常是指各單元裝置上的警示燈（一般由LED或小型指示燈組成）的指示。軟件報警顯示通常是指CRT顯示器上顯示出來的報警號和報警信息。由于數控系統具有自診斷功能，一旦檢測到故障，即按故障的級別進行處理，同時在CRT上以報警號形式顯示該故障信息。這類報警顯示常見的有：存儲器警示、過熱警示、伺服系統警示、軸超程警示、程序出錯警示、主軸警示、過載警示以及斷線警示等。對于無報警顯示的故障，通常要具體情況具體分析，要根據故障發生的前后變化狀態進行分析判斷。

（4）按故障發生的原因分。這類故障是由于外部原因造成的。例如：數控機床的供電電壓過低，波動過大，相序不對或三相電壓不平衡；周圍的環境溫過高，有害氣體、潮氣、粉塵侵入；外來振動和干擾，如電焊機所產生的電火花干擾等均有可能使數控機床發生故障。

除上述常見故障分類外，還可按故障發生時有無破壞性來分，可分為破壞性故障和非破壞性故障；按故障發生的部位，可分為數控裝置故障，進給伺服系統故障、主軸系統故障、刀架、刀庫、工作臺故障等。

2 故障的處理方法

（1）處理故障的步驟。數控系統型號頗多，所產生的故障原因往往比較復雜，一旦故障發生，通常按以下步驟進行。①查故障現場，充分掌握故障信息。②分析故障原因，確定檢查的方法和步驟。③故障的檢測和排除

（2）故障的追蹤方法。在出現故障時，要正確把握住所發生故障的類型，并采取適當行動，從而及時修復機床。排查故障的順序方法通常按照以下五步驟進行如圖1所示：

第一步什么時間是指出現故障的日期和時間。例如，故障是否為操作中出現？操作時間有多長？電源接通時出現？是否出現雷擊、電源故障或其他電源干擾？出現了多次還是只有一次？多次的頻率如何？等等一系列問題。

第二步什么操作是指出現故障時正在進行的操作。例如，出現故障時NC為什么方式？手動方式、存儲器操作方式、DI方式或者返回參考點方式？如果在程序操作中，在程序中什么地方？什么程序序號和順序號？什么程序？是在軸運動中出現，還是在執行M//S/T代碼時出現？此故障是否為某程序所特有的？同樣的操作是否引起同樣的故障？是數據輸入還是輸出時出現？如果是對于與進給軸伺服有關的故障，則要進一步確定是在低進給速度和高進給速度時均出現，還是只對某個軸發生該故障？如果對于與主軸相關的故障，則要確定什么時候出現該故障？是電壓接通時、加速時、減速時或恒速轉動時？

第三步什么故障是指具體的故障點了。需要確定在CRT的報警畫面上顯示的是什么報警？CRT畫面是否正確？如果加工尺寸不正確，則要確定誤差有多大？CRT上的位置顯示是否正確？偏移量是否正確，等等。

第四步外部因素是指在分析數控機床故障時，還要關注一些外部因素。例如,機床是否有噪聲源？如果故障沒有頻繁地出現，則原因可能是電源的外部噪音或機械電纜的感應噪音。操作使用同一電源的其他機床，并查看其他機床的操作與發生的故障之間是否有關系。在機床側是否采取了某種防噪措施？還要檢查輸入電源電壓是否有變化？各項電壓是否有異？供應的是否為標準電壓？控制單元的環境溫度有多高？控制單元上是否施加了太高的振動？

第五步外援幫助就是尋求外部力量幫助解決數控機床的故障。遇到了自己解決不了問題，可以與廠家的維修服務中心取得聯系。溝通過程中需要指明：NC單元的名稱、機床廠家的名稱以及機床類型、軟件系列和NC的版本。對于與伺服相關的故障還要知名伺服放大器和電機規格，對于與主軸相關的故障，則要指明主軸放大器與主軸電機的規格。

（3）數控機床的日常維護與保養。對數控機床的日常保養工作做得好壞，直接影響著機床的使用壽命、故障發生的頻率、甚至影響到教學的效果。通過多年的實訓教學，總結出以下“一建一配四檢查”的數控機床的維護與保養方法。具體說：

一建，即建立數控機床檔案。包括數控機床安裝調試時其隨機的各種說明書建檔，其中包括：數控機床安裝、使用、編程、存在和維修方面的技術說明書。還有機床的液壓（或氣動）回路圖，PLC用戶程序清單或梯形圖。維修記錄，每次更改系統參數和維修都應詳細記錄備案，以便以后查找參考。

一配，即配備備件和維修工具。數控機床中一些易損的電器元件如各種規格的溶斷器、電刷，易燒毀的大功率模塊、電路板。可根據實際情況配備必要的維修工具、儀器儀表、接線、微機及編程系統或編程器。

四檢查，即每天檢查導軌潤滑及油箱、機床液壓系統是否正常、壓縮空氣源的壓力、各防護裝置、電器柜各散熱通風裝置；每周檢查各電器柜過濾網；每半年檢查主軸驅動皮帶、各軸導軌上鑲條，壓緊滾輪；每年檢查和更換電機碳刷、液壓油路、主軸潤滑恒溫油箱、冷卻油泵過濾器、滾珠絲杠。

3 結語

學校的數控機床能否有效利用，其效能發揮的好壞，取決于管理和使用者的素質和操作技能。所以，我們所有的數控工作者都應努力完善自己的專業知識與專業技能，做好預防工作，把故障消滅在萌芽狀態，使數控設備發揮最大能力，創造更大的效益。

[1]杜增輝.數控機床故障維修技術與實例[M].北京：機械工業出版社，2009.

[2]何四平.數控機床與編程[M].北京：機械工業出版社，2011.

[3]王侃夫.數控機床故障診斷及維護[M].北京：機械工業出版社，2011.

[4]尤超韓.數控機床故障診斷[J].化學工程與裝備，2009，（2）

[5]仵征.數控機床故障的常用診斷方法[J].成功（教育），2007，（2）.

[6]李學斌.診斷數控機床故障的方法[J].內江科技，2010，（6）.