數控機床常見故障及維修方法

周鴻鋒

摘 要：本文對數控機床的常見故障從軟、硬兩方面進行了分類闡述，在此基礎上，對數控機床故障的診斷方法及日常維護保養進行了分析探討。

關鍵詞：數控機床；常見故障；故障論斷；維修保養

數控機床是機械加工企業的關鍵生產設備，其正常運行對企業的生產加工效率、加工品質具有至關重要的影響。數控機床造價昂貴，但在加工實踐中，很多單位卻只注重生產效能，對設備的日常保養維護不夠重視，致使數控機床故障多有發生。本文就數控機床常見故障的診斷及維修、日常維護等進行相關探討。

1數控機床常見故障

不同種類的數控機床雖然在結構和控制上有所區別，但卻存在一些共同的常見故障。數控機床故障主要分軟、硬兩種。軟故障是由于操作、調整處理不當引起的，這在使用初期發生的較多；硬故障指硬件損壞引起的，故障。軟，硬故障均分為電器、機械兩種故障。電器類故障指系統、機床電路故障等；機械故障包括移動軸、主軸、刀庫、氣路、油路等。

1.1數控機床軟故障

數控機床軟故障主要有操作編程報警、超程報警、準備未緒報警等。

操作編程故障時系統會提示出錯情況，如使用了無效的 G 代碼、程序號重復、刀補值產生過切、通訊電纜或接口故障、寫參數狀態、系統內存亂需清除內存等。按提示或維修手冊改正一般都能排除。超程報警表示軸移動超出了機床廠家設定的移動范圍， 機床禁止該方向繼續移動。機床為保護絲桿， 每軸均設置了軟件、硬件兩道防護措施。軸移超過參數設定值就會產生超程報警， 只能向反方向移動。準備未緒報警明機床正常開機條件未滿足，包括參數、伺服、主軸、氣壓、潤滑、限位開關等，可能的情況包括：急停開關是否已拉開，開機操作步驟是否正確， 仔細檢查更正可消除故障；機床是否有軸處在極限位置，如有則設法移開。比如按復位鍵， 反方向手動移動。

1.2數控機床硬故障

數控機床硬故障包括主軸、伺服報告，機床加工精度變差，主軸裝卸刀不暢，刀庫故障等。

主軸、伺服報警一般有過載、斷線、電壓異常、電流異常等。導軌缺油、切削量過大、機械卡死、帶剎車的伺服電機因其剎車電源損壞或剎車失控、松不開等均會引起過載報警；伺服電機或定向位子編碼器線接觸不良、屏蔽不好、斷開會引起斷線故障；電流缺相、侍服單元電源進線端子短路、電機進線端子短路、冷卻風扇停轉等均會引起電流電壓異常。

機床加工精度是主軸、移動軸、刀具、刀柄及加工工藝的綜合效果，精度變差與主軸與移動軸精度關系密切。主軸精度問題可以通過測量主軸徑跳與軸竄、錐孔、刀柄裝夾情況來判斷是否裝夾松動、錐孔拉毛、軸承損壞、主軸磨損等，解決方法是調整或更換；機床使用一段時間后機械部分磨損會影響精度。如同步帶磨損、聯動器松動、間隙變化、絲桿及軸承磨損等。同一位置的精度時好時不好，有時偏差幾十絲以上，這種情況同步帶磨損或聯軸器松動可能較大，解決方法是進行更換或緊固；同一方向移動時精度好，反向移動時精度偏差基本不變，這種情況間隙變化的可能較大，解決方法是通過調整塞鐵使整個周的反向間隙變小且基本一致，然后用參數來進行補償；還有一種情況是參數表中的螺距補償值已變“0”，加工精度就會變差，可以向生產廠家要螺距補償值參數表重新輸入。

氣壓不夠、刀柄拉釘尺寸變化、夾刀裝置變化都會引起裝卸刀不暢。氣壓應保證6Kg 以上、選擇合適拉釘、調整夾刀裝置位置可排除。刀庫故障主要為刀號錯亂、刀庫不旋轉、換刀平面位置變化、主軸定向位置變化以及自動換刀過程沒有完成等。刀號錯亂一般為計數開關計數錯誤導致，刀庫不旋轉主要由刀庫電機本身或供電線路故障引起。

2數控機床故障診斷方法

數控設備維修是一項很復雜、技術含量很高的一項工作。在故障維修中，一般會利用數控系統的自診斷功能、利用 PLC 程序的邏輯查找、與當場的操作人員充分溝通來定位、查找故障。

一般 CNC 系統都有較為完備的自診斷系統，無論是哪種系統的機床，數控系統上電初始化時或運行中均能對自身或接口做出一定范圍的自診斷。維修人員應熟悉系統自診斷各種報警信息。根據說明書進行分析以確定故障范圍，定位故障元器件，對于進口的數控系統一般只能定位到板級，其片級維修一般可依靠各數控系統的廠家售后維修部門。

現在一般 CNC 控制系統均為內置式 PLC 控制，維修人員應根據梯形圖對機床控制電器進行分析，在 CRT 上直觀地看出 CNC 系統 I/O 的狀態。通過 PLC 程序的邏輯分析，方便地檢查出問題存在部位，如 FANUC-OT 系統中自診斷頁面等。根據圖紙 PLC 梯圖進行分析，定位機床與 CNC系統接口故障，以確定故障部位是機械、電器、液壓還是氣動故障。

當故障發生后，維修人員一般不要急于動手，先與操作人員進行充分的溝通，要仔細詢問故障發生時機床處在什么工作狀態、表現形式、產生的后果、是否誤操作，故障能否再現等，這樣有助于維修人員快速分析和判斷故障原因。

3數控機床的日常維護保養

加強數控機床的抗干擾措施及重視數控機床的點檢是其日常維護保養的關鍵，可以有效確保機床在一個相對穩定的狀態下工作，減少故障發生率。

3.1數控機床的抗干擾措施

在機床數控系統中，既包含高電壓、大電流的強電設備，又包含低電壓、小電流的控制與信號處理設備，即弱電設備。強電設備產生的強烈電磁干擾對弱電設備的正常工作構成極大的威脅。此外，系統所處生產現場的電磁環境較惡劣，系統外各種動力負載的干擾、供電系統的干擾、大氣中電磁波的干擾等都會對系統內的弱電設備產生嚴重影響，由于弱電設備是控制強電的設備，所以，一旦弱電設備受到干擾，最終將導致整個系統的癱瘓。

通常從以下兩個方面采取措施來提高數控系統的擾干擾能力：一是減少供電線路和信號線路干擾。數控機床應遠離具有中、高頻電源的設備；不要和大功率且頻繁起停的設備用同一供電干線供電；對于電網電壓較長時間的欠電壓、過電壓和電壓波動的場合安裝交流穩壓器；采用電源濾波器。二是減少機床電氣控制系統中的干擾。在電源輸入部分加壓敏電阻保護（浪涌吸收器），對線路中的瞬變、尖蜂等噪聲進行抑制；感性負載加裝吸收電路，抑制瞬態噪聲；保證良好的“接地”。

3.2重視數控機床的點檢

由于數控機床集機、電、液、氣等技術為一體，所以對它的維護要有科學的管理，有目的地制定出相應的規章制度。對維護過程中發現的故障隱患應及時清除，避免停機待修，從而延長設備平均無故障時間，增加機床的利用率。開展點檢是數控機床維護的有效辦法。

點檢就是按有關維護文件的規定，對設備進行定點、定時的檢查和維護。其優點是可以把出現的故障和性能的劣化消滅在萌芽狀態，防止過修或欠修。數控機床的點檢，是開展狀態監測和故障診斷工作的基礎，數控機床的點檢可分為日常點檢和專職點撿兩個層次。日常點檢負責對機床的一般部件進行點檢，處理和檢查機床在運行過程中出現的故障，由機床操作人員進行。專職點檢負責對機床的關鍵部位和重要部件按周期進行重點點檢和設備狀態監測與故陣診斷，制定點檢計劃，做好診斷記錄，分析維修結果，提出改善設備維護管理的建議，由專職維修人員進行。數控機床的點檢作為一項工作制度，必須認真執行并持之以恒，才能保證機床的正常運行。

參考文獻：

[1]馮文妍. 數控機床的常見故障診斷、排除與維護保養方法的探討[J]. 裝備制造技術，2015，（06）：257-259. [2017-09-01].

[2]孫威. 預防數控機床常見故障及維修方法[J]. 裝備制造技術，2014，（02）：42-43+50. [2017-09-01].endprint