數控機床故障診斷與維修

張海波

數控機床故障診斷與維修

張海波

（江西工業貿易職業技術學院，江西 南昌330038）

數控機床是個復雜的系統，不可避免地會發生不同程度、不同類型的故障，導致數控機床不能正常工作。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。文章結合數控機床中幾個常見故障的維修實例，說明加強理論學習，適當了解數控系統硬件的相關連接及工作原理，注重系統保養，對于準確維修數控機床故障，降低機床故障率具有重要意義。

數控機床；PLC；故障診斷；故障維修

1　數控機床故障診斷的步驟

無論是處于哪一個故障期，數控機床故障診斷的一般步驟都是相同的。當數控機床發生故障時，除非出現危險及數控機床或人身安全的緊急情況，一般不要關斷電源，要盡可能地保持機床原來的狀態不變，并對出現的一些信號和現象做好記錄，這主要包括：故障現象的詳細記錄；故障發生的操作方式及內容；故障號及故障指示燈的顯示內容。故障診斷一般按下列步驟進行：

（1）詳細了解故障情況。例如，當數控機床發生顫振、振動或超調現象時，要弄清楚是發生在全部軸還是某一軸；如果是某一軸，是全程還是某一位置，是一運動就發生還是僅在快速、進給狀態某速度、加速或減速的某個狀態下發生。為了進一步了解故障情況，要對數控機床進行初步檢查，并著重檢查熒光屏上的顯示內容，控制柜中的故障指示燈、狀態指示燈等。當故障情況允許時，最好開機試驗，詳細觀察故障情況。

（2）根據故障情況進行分析，縮小范圍，確定故障源查找的方向和手段。有些故障與其他部分聯系較少，容易確定查找的方向，而有些故障原因很多，難以用簡單的方法確定出故障源的查找方向。

（3）由表及里進行故障源查找。故障查找一般是從易到難、從外圍到內部逐步進行。所謂難易，包括技術上的復雜程度和拆卸裝配方面的難易程度。在故障診斷的過程中，首先應該檢查可直接接近或經過簡單的拆卸即可進行檢查的那些部位，然后檢查需要進行大量的拆卸工作之后才能接近和進行檢查的那些部位。

2　數控機床故障診斷的基本方法

（1）狀態診斷法。通過監測執行元件的工作狀態判定故障原因。在現代數控系統中，伺服進給系統、主軸驅動系統、電源模塊等部件主要參數的動、靜態檢測，及數控系統全部輸入輸出信號包括內部繼電器、定時器等的狀態，也可以通過數控系統的診斷參數予以檢查。

（2）常規診斷法。對數控機床的機、電、液等部分進行的常規檢查，通常包括：①檢查電源的規格（包括電壓、頻率、相序、容量等）是否符合要求；②CNC、伺服驅動、主軸驅動、電機、輸入/輸出信號的連接是否正確、可靠；③CNC、伺服驅動等裝置內的印制電路板是否安裝牢固，接插部位是否有松動；④CNC、伺服驅動、主軸驅動等部分的設定端、電位器的設定、調整是否正確。

（3）系統自診斷法。這是利用系統內部自診斷程序或專用的診斷軟件，對系統內部的關鍵硬件以及系統的控制軟件進行自我診斷、測試的診斷方法。主要包括開機自診斷、在線監控和脫機測試三個方面的內容。

（4）動作診斷法。通過觀察、監視機床的實際動作，判斷動作不良部位，并由此來追溯故障源。

3　故障的調查與分析

數控機床系統故障的調查、分析與診斷的過程也就是故障的排除過程，一旦查明了原因，故障也就幾乎等于排除了。因此故障分析診斷的方法也就變得十分重要了，電氣故障的常用診斷方法如下：

（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、各功率及信號導線的聯接狀況等來發現可能出現故障的原因。

（2）儀器檢查法是使用常規電工儀表，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。

（3）信號與報警指示分析法。①硬件報警指示。這是指包括數控系統、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。②軟件報警指示。如前所述的系統軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設有報警顯示。

4　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，因此電氣故障的一些常用排除方法在上一節的分析方法中已綜合介紹過了，本節則列舉幾個常見電氣故障做簡要介紹，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；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。

5　維修排故后的總結

對數控機床電氣故障進行維修和分析排除后的總結與提高工作是排故的第三階段，也是十分重要的階段，應引起足夠重視。①詳細記錄從故障的發生、分析判斷到排除全過程中出現的各種問題，采取的各種措施，涉及到的相關電路圖、相關參數和相關軟件，其間錯誤分析和排故方法也應記錄并記錄其無效的原因。②從排故過程中發現自己欠缺的知識，制定學習計劃，力爭盡快補課。③總結故障排除過程中所需要的各類圖樣、文字資料，若有不足應事后想辦法補濟，而且在隨后的日子里研讀，以備將來之需。

6　結語

文章從數控機床故障的產生論述到數控機床故障的解決。可以清楚地知道數控機床是技術含金量很高的設備，在使用過程中要嚴格遵照使用要求。設備出現問題后，要及時冷靜地進行故障診斷，尋找合適的方法解決問題。機床修理人員要注重實踐，在實踐中不斷提高自己的水平，要多問、多閱讀、多觀察、多思考、多實踐、多討論交流、多總結。只有當自身的水平提高了，數控機床的修理過程才能更迅速，才能更好地提高工作效率，多創效益。

Fault Diagnosis and Maintenance of CNC Machine Tool

ZHANG Hai-bo
（Jiangxi Trade and Industry Vocational Technical College，Nanchang，Jiangxi 330038，China）

CNC machine too1 is a comp1ex system，fau1ts of different types and degrees wi11 1ead to ma1function of CNC machine too1.Fau1t diagnosis is the first step of numerica1 contro1 machine too1 maintenance，it not on1y can quick1y find out the cause of the prob1em，but a1so can prevent the expansion of fau1ts and breakdown.Combining with severa1 common fau1ts in the numerica1 contro1 machine too1 maintenance，this paper points out that through strengthening theoretica1 study，understanding re1ated 1inks and working princip1e of CNC system hardware，and paying attention to system maintenance has great significance to the maintenance of CNC machine too1 and reduction of machine fai1ure rate.

CNC machine too1；PLC；fau1t diagnosis；breakdown maintenance

TG659

A

2095-980X（2016）03-0028-02

2016-03-07

張海波，主要研究方向：數控機床。