淺析數控機床常見故障診斷分析及維修

王淑芳

摘要：數控機床故障診斷數控機床是個復雜的系統，一臺數控機床既有機械裝置、液壓系統，又有電氣控制部分和軟件程序等，組成數控機床的這些部分，由于種種原因，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。因此注重系統保養，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。

關鍵詞：數控技術；常見故障；診斷方法；維修方法

一、數控機床常見的故障診斷

（一）故障診斷。（1）先外部后內部。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，盡量避免隨意地啟封、拆卸，否則會擴大故障，使機床喪失精度、降低性能。（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）先靜態后動態。先在機床斷電的靜止狀態，通過了解、觀察、測試、分析，確認通電后不會造成故障擴大、發生事故后，方可給機床通電。在運行狀態下，進行動態的觀察、檢驗和測試，查找故障。而對通電后會發生破壞性故障的，必須先排除危險后，方可通電。（4）先簡單后復雜。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。

（二）診斷技術。（1）起動診斷 診斷的內容為系統中最關鍵的硬件和系統控制軟件，如 CPU、存儲器、I/O 等單元模塊，以及MDI/CRT單元、紙帶閱讀機、軟盤單元等裝置或外部設備。只有當全部項目都確認正確無誤之后，整個系統才能進入正常運行的準備狀態。（2） 在線診斷 在線診斷是指通過CNC系統的內裝程序，在系統處于正常運行狀態時對CNC系統本身及CNC裝置相連的各個伺服單元、伺服電機、主軸伺服單元和主軸電動機以及外部設備等進行自動診斷、檢查。只要系統不停電，在線診斷就不會停止。（3） 離線診斷 離線診斷是指數控系統出現故障后，數控系統制造廠家或專業維修中心利用專用的診斷軟件和測試裝置進行停機（或脫機）檢查。力求把故障定位到盡可能小的范圍內，如縮小到某個功能模塊、某部分電路，甚至某個芯片或元件，這種故障定位更為精確。

二、數控機床各部故障分析及維修

（一）主軸伺服系統故障檢查及維修。電子工業的飛速發展，使各種集成度高、性能先進的調速驅動層出不窮，給數控機床的更新換代提供了有利條件，但對于目前大中型企業還無法將舊數控機床全部改造的現實，修理舊的驅動系統，仍是維修戰線上的一項艱巨任務。在維修主回路采用錯位選觸無環流可逆調速驅動系統的數控車床中所遇到的部分故障及處理方法。

（二）機床PLC初始故障的診斷。機床PLC初始故障的診斷為了保護機床和維修方便，PLC有顯示和檢測機床故障的能力。一旦發生故障，維修人員就能根據機床的故障顯示號去確定故障類別，予以排除。但在實際加工過程中，發現有時PLC同時顯示幾個故障，它們是由某一個故障引起的連鎖故障，排除了初始的引發故障，其它故障報警就消失了。可是從機床PLC顯示的所有報警故障中，維修人員并不知道哪個故障是初始引發故障，維修人員只能逐個故障去查，這就增加了維修難度。機床PLC初始故障診斷功能，通過PLC程序，準確判斷出初始故障的報警號。維修中，首先排除初始故障，其它引發故障自行消失，這樣就極大地方便了機床的維修，提高了機床維修的快速性和準確性。

（三）設備檢測元件故障及維修。測量方式可分為直接測量和間接測量：直接測量就是對機床的直線位移采用直線型檢測元件測量，常用的檢測元件包括：直線感應同步器、計量光柵、磁尺激光干涉儀。間接測量就是對機床的直線位移采用回轉型檢測元件測量，常用的檢測元件包括：脈沖編碼器、旋轉變壓器、圓感應同步器、圓光柵和圓磁柵。當機床出現如下故障現象時，應考慮是否是由檢測元件的故障引起的：

1.機械振蕩（加/減速時。）（1）脈沖編碼器出現故障，此時檢查速度單元上的反饋線端子電壓是否在某幾點電壓下降，如有下降表明脈沖編碼器不良，更換編碼器。（2）脈沖編碼器十字聯軸節可能損壞，導致軸轉速與檢測到的速度不同步，更換聯軸節。（3）測速發電機出現故障，修復，更換測速機。

2.機械暴走（飛車）。在檢查位置控制單元和速度控制單元的情況下，應檢查：（1）脈沖編碼器接線是否錯誤，檢查編碼器接線是否為正反饋，A相和B相是否接反。（2）脈沖編碼器聯軸節是否損壞，更換聯軸節。（3）檢查測速發電機端子是否接反和勵磁信號線是否接錯。

3.主軸不能定向或定向不到位。在檢查定向控制電路設置和調整，檢查定向板，主軸控制印刷電路板調整的同時，應檢查位置檢測器（編碼器）是否不良，此時測編碼器輸出波形。

4.坐標軸振動進給。在檢查電動機線圈是否短路，機械進給絲杠同電機的連接是否良好，檢查整個伺服系統是否穩定的情況下，檢查脈沖編碼是否良好、聯軸節聯接是否平穩可靠、測速機是否可靠。檢測元件是一種極其精密和容易受損的器件，一定要從下面幾方面注意，進行正確的使用和維護保養。a.不能受到強烈振動和摩擦以免損傷代碼板，不能受到灰塵油污的污染，以免影響正常信號的輸出。b工作環境周圍溫度不能超標，額定電源電壓一定要滿足，便于集成電路片子的正常工作。c要保證反饋線電阻、電容的正常，保證正常信號的傳輸。d防止外部電源、噪聲干擾，要保證屏蔽良好，以免影響反饋信號。e.安裝方式要正確，如編碼器聯接軸要同心對正，防止軸超出允許的載重量，以保證其性能的正常。總之，在數控設備的故障中，檢測元件的故障比例是比較高的，只要正確的使用并加強維護保養，對出現的問題進行深入分析，就一定能降低故障率，并能迅速解決故障，保證設備的正常運行。

5.機床加工精度異常故障及維修。生產中經常會遇到數控機床加工精度異常的故障。此類故障隱蔽性強、診斷難度大。導致此類故障的原因主要有五個方面：（1）機床進給單位被改動或變化；（2）機床各軸的零點偏置（NULL OFFSET）異常；（3）軸向的反向間隙（BACKLASH）異常；（4）電機運行狀態異常，即電氣及控制部分故障；（5）機械故障，如絲桿、軸承、軸聯器等部件。此外，加工程序的編制、刀具的選擇及人為因素，也可能導致加工精度異常。

參考文獻：

[1]吳國經.數控機床床故障診斷與維修[M].電子工業出版社出版，2005年

[2]王愛玲.數控機床故障診斷與維修.機械工業出版社2010

[3]鄧三鵬.現代數控機床故障診斷與維修.國防工業出版社，2009