數控機床故障診斷及維修方法探析

摘要：本文總結了數控機床維修的基本原則及數控機床故障診斷的基本方法，維修人員通過實踐應用可以提高維修效率。

關鍵詞：數控機床 故障診斷 故障維修

動化的機床是信息技術與機械制造技術相結合的產物，代表了現代基礎機械的技術水平與發展趨勢；是制造業實現生產現代化的重要手段，它的廣泛普及對于產品質量、生產效率，乃至對社會生產力的提高都起著巨大的推動作用。一旦數控機床發生故障、停機必將給企業和社會帶來巨大的損失。為了將損失降到最低，要求數控機床維修人員在故障發生后要沉著冷靜，對故障現場進行全面分析，判斷故障發生部位，采取相應方法及時排除故障。現將故障診斷及維修的通用流程總結如下：

一、數控機床維修的基本原則

維修數控機床一般情況下首先要遵循一些基本原則，這樣往往會思路清晰，有事半功倍的效果。

1.先動腦后動手。對于有故障的數控機床，不應急于動手，應先查清產生故障的前后經過及故障現象。對于生疏的設備還應先熟悉電路原理和結構特點，遵守相應規則。拆卸前要充分熟悉每個部件的功能、位置、連接方式以及與周圍其他器件的關系，在沒有組裝圖的情況下，應一邊拆卸，一邊畫草圖，并做好標記。

2.先外部后內部。應先檢查設備有無明顯裂痕、缺損，了解其維修史、使用年限等，然后再對機內進行檢查。拆前應排除周邊的故障因素，確定為機內故障后才能拆卸，否則會擴大故障，使機床喪失精度，降低性能。

3.先機械后電氣。在確定機械零件無故障后，再進行電氣方面的檢查。檢查電路故障時，應利用檢測儀器尋找故障部位，確認無接觸不良故障后，再有針對性地查看線路與機械的運作關系，以免誤判。

4.先靜態后動態。先在機床斷電的靜止狀態下對處于調試階段或剛維修后的數控機床檢查是否按照接口說明書的設計來安裝電纜插件及電纜與模塊接插件是否牢固；線路板連接是否正確；是否所有集成電路上器件正常而無變形等。長期閑置或缺少維護的老設備會因為電纜的疲勞破損、接線點的氧化與腐蝕而造成信號傳遞中斷等不明顯故障。

5.先清潔后維修。對污染較重的數控設備，先對其按鈕、接線點、接觸點進行清潔，檢查外部控制鍵是否失靈。許多故障都是由臟污及導電塵塊引起的，一經清潔故障往往會排除。

6.先電源后設備。電源部分的故障率在整個故障設備中占的比例很高，所以先檢修電源往往可以事半功倍。

7.先排患后更換。先不要急于更換損壞的電氣部件，在確認外圍設備電路正常時，再考慮更換損壞的電氣部件。

二、故障診斷維修的一般流程

1.充分調查故障現場。如同醫生看病一樣，數控機床的故障診斷首先也要問診。向數控機床操作者充分了解以下幾個內容：1）機床在什么情況下出現的故障。2）故障產生時有什么外觀現象。3）故障產生后操作者采取了哪些措施。

2.建立故障樹。首先分析數控機床的故障，再將導致故障產生的諸多因素，如主機、人為、CNC、環境、元器件因素等，用適當的符號表示，用邏輯符號將它們與故障連接起來。然后，逐級展開故障發生的原因，把故障產生的原因分析出來，構成一顆故障樹。當機床故障產生后，通過主干、支干逐級分析法來尋找故障產生的原因。

3.排列可能引起故障的諸多因素。故障樹建立起來后，為找出產生故障的原因提供了一個可尋范圍，在這個前提下就可排列出產生故障的諸多因素。數控機床產生同一故障現象的原因可能是多種多樣的：有CNC系統的原因、有機械的原因、機床電氣系統的原因等。因此，在分析故障時要把有關的因素都羅列出來，然后采用排查法找出造成故障的真正原因。

4.確定故障產生的原因。利用機床的技術檔案，現場經驗和判斷能力，機、電、液綜合知識以及必要的測試手段和儀器、儀表，確定最有可能的因素，然后通過實驗，逐一排查，最終找出產生故障的真正原因。

三、故障診斷維修的常用方法

1.直觀法。直觀法是指維修人員依靠人得感覺器官，按照故障現場產生的光、聲、味等異常現象，仔細檢查系統的所有部位，看看能否找到損傷和燒毀痕跡，將故障縮小到最小范圍。

2.自診斷功能法。數控機床一般都具有自診斷系統，它是故障診斷最常用、最有效的方法之一。數控機床發生故障后，機床顯示器上會顯示報警信息、數控系統與各模塊之間的接口狀態，根據這些信息有利于找出故障的大致位置。

3.參數檢查法。在數控系統中有許多參數地址，其中存入的參數值是機床出廠時通過調整確定的，它們直接影響著數控機床的性能。通常這些參數不允許修改。如果參數設置不正確或因干擾使得參數丟失，機床就不能正常運行。因此參數檢查是一項重要的診斷。

4.PLC檢查法。1）利用PLC的狀態信息診斷故障。2）利用PLC梯形圖跟蹤法診斷故障。

四、常見的故障及解決方法

1.換刀轉位故障。數控車床換刀的一般過程是：系統發出換刀指令，換刀電機接到信號后通電旋轉，通過蝸輪蝸桿減速帶動刀架旋轉，在旋轉中與到位對應的霍爾元件發出到位信號，數控系統利用這個信號與目標值進行比較以判斷刀具是否到位。刀換到位后，電機反轉鎖緊刀架。一臺四刀位數控車床，找不到1號刀位，其他刀位能正常換刀。分析處理：由于只有1號刀找不到刀位，可以排除機械傳動方面的問題，電氣方面可能是該刀位的霍爾元件及其周圍線路出現問題，導致該刀位信號不能輸送給PLC。利用萬用表檢查發現，1號刀位霍爾元件的+24V供電正常，GND線路為正常，T1信號線正常。因此可以斷定是霍爾元件損壞導致該刀位信號不能發出。更換新的霍爾元件后故障排除。

2.急停按鈕故障。一臺配有GSK-98OT系統的車床，在發生一次撞刀事故后，始終報急停警，急停按鈕復位及超程釋放不起作用，同時兩個伺服驅動也報警。分析處理：該報警號的內容為準備未緒，根據數控原理可知，這是因為驅動缺少使能信號導致。因此排除伺服驅動故障的可能性，應該是使能控制回路出現開路。懷疑是在按下急停按鈕時用力過猛導致急停按鈕損壞，而不能自動復位造成的，于是拆開操作面板檢查急停按鈕，發現急停按鈕的接線柱中有一個信號為200的信號線因經常震動而脫落。把線頭接好，重新上電，報警消失，機床正常運行。

總之，數控設備的維修是一個復雜的過程，有些復雜的故障還需要更高深的維修方法才能解決，各種維修方法并不是孤立存在的，維修人員應該根據設備出現的故障綜合應用上述方法，靈活運用，提高數控設備的維修效率。