數控機床常見故障分析

謝犇

數控機床是綜合應用計算機、自動控制、自動檢測及精密機械等高新技術的產物，是技術密集度及自動化程度很高的典型機電一體化加工設備。它與普通機床相比，其優越性是顯而易見的，不僅零件加工精度高，產品質量穩定，且自動化程度極高，可減輕工人的體力勞動強度，大大提高了生產效率，特別值得一提的是可完成普通機床難以完成或根本不能加工的復雜曲面的零件加工，因而在機械制造業中的地位愈來愈顯得重要。目前，數控機床的應用越來越廣泛，其加工柔性好，精度高，生產效率高，具有很多的優點。但由于技術越來越先進、復雜，對維修人員的素質要求很高，要求他們具有較深的專業知識和豐富的維修經驗，在數控機床出現故障才能及時排除。

1.以故障發生的部位，分為硬件故障和軟件故障

硬件故障是指電子、電器件、印制電路板、電線電纜、接插件等的不正常狀態甚至損壞，這是需要修理甚至更換才可排除的故障。而軟件故障一般是指PLC邏輯控制程序中產生的故障，需要輸入或修改某些數據甚至修改PLC程序方可排除的故障。零件加工程序故障也屬于軟件故障。最嚴重的軟件故障則是數控系統軟件的缺損甚至丟失，這就只有與生產廠商或其服務機構聯系解決了。

1.1硬件故障

有時由于NC系統出現硬件的損壞，使機床停機。對于這類故障的診斷，首先必須了解該數控系統的工作原理及各線路板的功能，然后根據故障現象進行分析，在有條件的情況下利用交換法準確定位故障點。

1.2軟故障

數控機床有些故障是由于NC系統機床參數引起的，有時因設置不當，有時因意外使參數發生變化或混亂，這類故障只要調整好參數，就會自然消失。還有些故障由于偶然原因使NC系統處于死循環狀態，這類故障有時必須采取強行啟動的方法恢復系統的使用。

2.以故障出現時有無指示，分為有診斷指示故障和無診斷指示故障

當今的數控系統都設計有完美的自診斷程序，時實監控整個系統的軟、硬件性能，一旦發現故障則會立即報警或者還有簡要文字說明在屏幕上顯示出來，結合系統配備的診斷手冊不僅可以找到故障發生的原因、部位，而且還有排除的方法提示。機床制造者也會針對具體機床設計有相關的故障指示及診斷說明書。上述這兩部分有診斷指示的故障加上各電氣裝置上的各類指示燈使得絕大多數電氣故障的排除較為容易。無診斷指示的故障一部分是上述兩種診斷程序的不完整性所致（如開關不閉合、接插松動等）。這類故障則要依靠對產生故障前的工作過程和故障現象及后果，并依靠維修人員對機床的熟悉程度和技術水平加以分析、排除。

2.1伺服系統的故障

由于數控系統的控制核心是對機床的進給部分進行數字控制，而進給是由伺服單元控制伺服電機，帶動滾珠絲杠來實現的，由旋轉編碼器做位置反饋元件，形成半閉環的位置控制系統。所以伺服系統在數控機床上起的作用相當重要。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、編碼器等出現問題引起的。

2.2電動機系統中的低壓電器故障，也是比較多見的。可導致電動機不轉或運行不正常等故障，在調試階段，容易出現電動機電源接線的相序錯誤、接頭接觸不良等問題。用久的老機床，直流電機的電刷磨損、永磁鐵脫落、整流環的損壞等都是常見故障。連續大切削量的機床，如果保護裝置不良，過載過流現象可能引發燒毀電機電樞。

數控機床中的電動機系統中的低壓電器有：空氣斷路器、交流接觸器、繼電器、熔斷器、開關、按鈕、電磁抱閘等。當這些低壓電器出現問題后都會引發什么樣的故障？學會根據故障現象、電路圖進行分析。

3.以機床的運動品質特性來衡量，則是機床運動特性下降的故障。

在這種情況下，機床雖 能正常運轉卻加工不出合格的工件。例如機床定位精度超差、反向死區過大、坐標運行不平穩等。這類故障必須使用檢測儀器確診產生誤差的機、電環節，然后通過對機械傳動系統、數控系統和伺服系統的最佳化調整來排除。

3.1外部故障

由于現代的數控系統可靠性越來越高，故障率越來越低，很少發生故障。大部分故障都是非系統故障，是由外部原因引起的。現代的數控設備都是機電一體化的產品，結構比較復雜，保護措施完善，自動化程度非常高。有些故障并不是硬件損壞引起的，而是由于操作、調整、處理不當引起的。這類故障在設備使用初期發生的頻率較高，這時操作人員和維護人員對設備都不特別熟悉.

3.2由外部硬件損壞引起的故障

這類故障是數控機床常見故障，一般都是由于檢測開關、液壓系統、氣動系統、電氣執行元件、機械裝置等出現問題引起的。有些故障可產生報警，通過報答信息，可查找故障原因。

3.3破壞性故障

這類故障出現會對操作者或設備造成傷害或損害，如超程運行、飛車、部件碰撞等。

發生破壞性故障后，例如，一臺數控車床在正常加工的情況下，刀具撞到工件，造成重大的損失，經過仔細的分析，發現返回參考點錯誤，認真地分析發現行程開關（檔塊）位置與電子柵格位置重合，（偶爾）造成Z方向進給多出一個電子柵格，從而造成刀具工件相撞的破壞性故障。移動行程開關位置，從問題得到圓滿解決。

3.4非破壞性故障

數控機床的絕多數故障屬于這類故障，出現故障時對機床和操作人不會造成任何傷害，所以診斷這類故障時，可以再現故障，并可以仔細觀察故障現象，通過故障現象對故障進行分析和診斷。

參考文獻：

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[3]陳宏鈞主編.典型零件機械加工生產實例.機械工業出版社

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