淺談數控機床故障診斷與維修

摘要：數控機床故障診斷數控機床是個復雜的系統，一臺數控機床既有機械裝置、液壓系統，又有電氣控制部分和軟件程序等故障診斷是進行數控機床維修的第一步，它不僅可以迅速查明故障原因，排除故障，也可以起到預防故障發生與擴大的作用。

關鍵詞：數控機床；PLC；故障診斷；故障維修

1、數控機床故障調查與分析

這是排故的第一階段，是非常關鍵的階段，主要應作好下列工作：

（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，同時仔細詢問故障指示情況、故障表象及故障產生的背景情況，依此做出初步判斷。

（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，到現場后仍然不要急于動手處理，重新仔細調查各種情況，以免破壞了現場，使排故增加難度。

（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，從而確定排故原則。由于大多數故障是有指示的，所以一般情況下，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，例如工具儀表的準備、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采購甚至排故計劃步驟的制定等等。

2、電氣故障的常用診斷方法

（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、故障表象及故障后果，并且在整個分析判斷過程中可能要多次詢問。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、電線電纜脫落等等。③觸摸。在整機斷電條件下可以通過觸摸各主要電路板的安裝狀況、各插頭座的插接狀況、各功率及信號導線（如伺服與電機接觸器接線）的聯接狀況等來發現可能出現故障的原因。④通電。這是指為了檢查有無冒煙、打火、有無異常聲音、氣味以及觸摸有無過熱電動機和元件存在而通電，一旦發現立即斷電分析。

（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，從中找尋可能的故障。例如用萬用表檢查各電源情況，及對某些電路板上設置的相關信號狀態測量點的測量，用示波器觀察相關的脈動信號的幅值、相位甚至有無，用PLC編程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。

（3）信號與報警指示分析法。

①硬件報警指示。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。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。現代數控系統多將PLC集成于其中，而CNC與PLC之間則以—系列接口信號形式相互通訊聯接。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。這種檢查方法要求維修人員既要熟悉本機床的接口信號，又要熟悉PLC編程器的應用。

（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。

3、電氣維修與故障的排除

如前所述，電氣故障的分析過程也就是故障的排除過程，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。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。

對于數控機床的修理，重要的是發現問題，特別是數控機床的外部故障。有時診斷過程比較復雜，但一旦發現問題所在，解決起來就比較簡單。