數控機床的故障診斷與排除方法

摘 要： 隨著數控技術的發展，數控機床在機械生產得到了廣泛的應用，由于數控機床技術復雜，一旦出現故障，維修難的問題就會嚴重影響數控機床的有效利用。

關鍵詞： 數控機床 故障診斷 排除方法

一、數控機床的常見故障分析

1.故障

故障是指數控機床全部或部分喪失原有的功能。數控機床發生故障一般有一定的規律。初期運行，系統的故障率較高，發生的故障大多數是由于設計制造和裝配缺陷造成的；正常運行，故障率低，發生的故障一般是由操作和維護不良造成的；衰老期，故障率最大，主要是由運行過久、機件老化和損耗過度造成的。

2.故障診斷的基本原則

（1）先外部后內部

現代數控系統的可靠性越來越高，數控系統本身的故障率越來越低，而大部分故障的發生則是由非系統本身原因引起的。由于數控機床是集機械、液壓、電氣為一體的機床，其故障的發生也會由這三者綜合反映出來。維修人員應先由外向內逐一進行排查。例如，遇到故障先檢查外部的供電電源，包括交流電源和直流電源，再檢查內部控制線路。在沒有確定故障類型時，不要隨意地拆卸部件，否則可能會引起故障擴大，使機床喪失精度、降低性能。系統外部的故障主要是由檢測開關、液壓元件、氣動元件、電氣執行元件、機械裝置等出現問題而引起的。

（2）先機械后電氣

一般來說，機械故障較易發覺，而數控系統及電氣故障的診斷難度較大。在故障檢修之前，首先注意排除機械性的故障。

（3）先簡單后復雜

當出現多種故障互相交織，一時無從下手時，應先解決容易的問題，后解決難度較大的問題。往往簡單問題解決后，難度大的問題也可能變得容易。

3.數控機床的常見故障分析

（1）伺服驅動系統

伺服系統在數控機床上起的作用相當重要。由于處于頻繁的啟動和運行狀態，又與電源、機械系統相連，易發生故障。伺服系統的故障一般都是由伺服控制單元、伺服電機、測速電機、編碼器等問題引起的。一臺采用SINUMERIK 810/T的數控車床，一次刀塔出現故障，轉動不到位，出現6016號報警“SLIDE POWER PACK NO OPERATION”，根據工作原理進行分析，刀塔轉動是由伺服電機驅動的。檢查機械部分，更換伺服單元都沒有解決問題，更換伺服電機后，故障被排除。

（2）電源部分

電源是維持數控機床正常運行的能源供給部分，電源的故障可能直接造成停機、數據丟失或系統毀壞，主要由電磁波的干擾和供電線路、電壓等引起。一臺采用西門子SINUMERIK 810的數控機床，在自動加工過程中，系統突然掉電，測量其24V直流供電電源，發現只有22V。經確認為整流變壓器匝間短路，造成容量不夠，更換新的整流變壓器后，故障排除。

二、故障診斷的基本方法

1.直觀法

直觀法這是一種最基本、最簡單的方法。維修人員通過對故障發生時產生各種光、聲、味等異常現象的觀察、檢查，可將故障縮小到某一個模塊，甚至一塊印制電路板。如數控機床加工過程中，突然出現停機。維修人員打開數控柜，發現主電路短路跳斷，經仔細觀察，最后發現Y軸電機動力線外皮被硬物劃傷，損傷處碰到機床外殼上，造成短路器跳斷，更換Y軸動力線后，合上短路器，機床恢復正常。

2.部件交換法

所謂部件交換法，就是在故障范圍大致確認，并在確認外部條件完全正確的情況下，利用同樣的印制電路板、模塊、集成電路芯片或元器件替換有疑點的部分的方法。部件交換法是一種簡單、易行、可靠的方法，也是維修過程中常用的故障判別方法之一。

在備件交換之前，應仔細檢查、確認部件的外部工作條件；在線路中存在短路、過電壓等情況時，切不可以輕易更換備件。此外，備件（或交換板）應完好，且與原電路板的各種設定狀態一致。

如某機床在調試時，X軸運行時有抖動現象，X軸電機有發熱現象，懷疑X軸模塊故障，將Y軸伺服模塊與X軸伺服模塊調換后，Y軸抖動，說明原X軸伺服模塊損壞，換上備用模塊后故障排除。

3.參數檢查法

參數檢查法：數控系統的機床參數是保證機床正常運行的前提條件，它們直接影響著數控機床的性能。

參數通常存放在系統存儲器中，一旦電池不足或受到外界的干擾，則可能導致部分參數的丟失或變化，使機床無法正常工作。通過核對、調整參數，有時可以迅速排除故障；特別是對于機床長期不用的情況，參數丟失的現象經常發生，因此，檢查和恢復機床參數，是維修中行之有效的方法之一。

三、維修后的處理

維修后的處理包括兩個方面，一是根據本次故障的處理過程，向操作者交代清楚本次故障的起因，今后操作的注意事項，交代可能發生故障的準確信息和環節，盡量避免同類故障再次發生。二是認真做好維修記錄，建立維修檔案，為以后維修做資料儲備。

參考文獻：

[1]龔仲華.數控機床故障診斷與維修500例.機工出版社.

[2]吳國經.數控機床故障診斷與維修.電子工業出版社.

[3]數控機床西門子培訓資料利眾（北京技術培訓）.