談數控機床的故障分析

王建昆

摘 要：本文主要介紹數控機床的常見故障、維護檢修等內容。通過分析幫助數控機床檢修人員舉一反三觸類旁通，隨著第四次工業革命的到來數控機床使用數量會迅速增加，機械加工企業應高度重視數控機床檢修人員培訓，保證數控機床加工精度、保質保量地完成加工生產，讓數控機床發揮應有的作用。

關鍵詞：工業革命；數控機床；維護保養；故障分析；故障檢修

中圖分類號：TG519.1 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）08-0060-02

1 數控機床的維護保養

一般來說，數控機床在車間安置要避免陽光直接照射和熱輻射、也要避免潮濕或粉塵過多，特別要避免腐蝕性氣體存在，因為腐蝕性氣體最容易使電子元件受到腐蝕變質或造成接觸不良導致電子元件之間短路影響數控機床正常運行。另外還要遠離振動大的機械設備，如沖床、鍛壓設備等容易影響數控機床的加工精度，要采取防振措施。對于數控機床電源一般允許電壓波動±10%，但是由于我國供電的具體情況，不僅電源波動幅度大而且質量差，交流電源往往疊加一些高頻雜波信號，用示波器可以清楚地觀察到，有時還出現幅度很大的瞬間干擾信號，破壞數控系統的程序或參數而影響數控機床的正常運行。數控機床應采取專線供電從低壓配電室分一路單獨線路供數控機床使用以減小對數控機床的影響。電網質量差，電壓波動大，對此現象不重視，數控系統長期在惡劣的供電環境中運行，可能導致線路板燒毀的嚴重后果。做好預防性的維護工作是用好數控機床的一個很重要的環節。因此，對于數控系統的日常維護要注意以下幾點：（1）嚴格遵循操作規程，操作規程是數控機床安全運行的重要保證。數控系統編程、操作和檢修人員必須經過專門的技術培訓，熟悉數控機床的數控系統、強電配置、機械、液壓、氣動裝置等部分的原理和結構。（2）輸入裝置：數控系統參數、用戶程序和零件加工程序都要通過它輸入到數控機床內部。紙帶閱讀機的紙帶信息出現錯誤時操作者應對閱讀頭、紙帶壓板、紙帶通道表面進行檢查，用紗布沾上酒精擦凈污物。對紙帶閱讀機運動部分，如主動輪軸、導向滾軸、壓緊滾軸等應定時清擦半年要加注潤滑油一次。對于磁盤閱讀機中磁盤驅動器內的磁頭應使用專用清洗盤定期進行清洗。（3）防止數控機床過熱：要定期清理數控機床的通風散熱系統，經常檢查數控機床上各冷卻風扇工作是否正常、機加工車間環境每半年或一個季度檢查清掃一次，具體方法如下：①擰下螺釘，拆下空氣過濾器；②在輕輕振動過濾器的同時，用吹風機由里向外吹掉空氣過濾器內的灰塵；③過濾器臟時，可用中性清潔劑沖洗，清洗完后置于陰涼處晾干即可。當環境溫度過高數控機床溫度超過40度時，不利于數控系統正常工作，應改善通風散熱條件，有條件的地方要安裝空調裝置。

2 數控機床故障分析與檢修

數控機床發生故障時操作者要注意保護現場，并向檢修人員如實說明出現故障前后的情況，以利于分析診斷出現故障的原因，及時排除故障減少停機時間。數控機床不宜長期封存不用，購買以后要提高數控機床的利用率，尤其是投入使用的第一年，更要充分利用，使其容易出故障的薄弱環節盡早暴露出來，故障的隱患盡可能在保修期內得以排除。有些工廠數控機床長期不用，會由于受潮等原因加快電子元器件的變質或損壞。如果工廠沒有生產任務，數控機床較長時間不用時，也要定期通電，不能長期封存起來，最好是每周通電1-2次，每次空運行1小時左右，以利用數控機床本身的發熱來降低自身的濕度，使電子元器件不致受潮失效。

數控機床故障的分析方法：（l）看轉速。如帶傳動線速度變慢，可能是傳動帶過松或負荷太大。對主傳動系統中的齒輪，主要看它是否跳動、擺動。對傳動軸主要看它是否彎曲或晃動。（2）看顏色。數控機床轉動部位，特別是主軸和軸承運轉不正常，就會發熱，長時間升溫會使數控機床外表顏色發生變化，大多呈黃色，油箱里的油也會因溫升過高而變稀，顏色改變，有時也會因長時間不換油、雜質過多或油變質而變成深黑色。（3）看傷痕。數控機床零部件碰傷損壞部位很容易發現，若發現裂紋時，應作記號，隔段時間后再比較它的變化情況，以便進行綜合分析比較。（4）看工件。從工件加工情況來判別數控機床的好壞。若車削后的工件表面粗糙度增大，主要是由于主軸與軸承之間的間隙過大，滑板、刀架等壓板鑲條有松動以及滾珠絲杠預緊松動等原因所致。如果磨削后工件表面粗糙度增大，主要是由于主軸或砂輪動平衡差，數控機床出現共振以及工作臺爬行等原因所引起的。如果工件表面出現波紋，則看波紋數是否與數控機床上傳動齒輪的齒數相等，如果相等，則表明主軸齒輪咬合不良。（5）看變形。主要觀察數控機床的傳動軸、絲杠是否變形。（6）看油箱與切削液。主要觀察機油或切削液是否變質，確定其能否能繼續使用，觀察是否有漏液和漏油現象，查閱故障記錄和數控機床維修檔案，為故障診斷提供第一手資料。

數控機床故障的檢修方法：（1）數控機床檢修技術轉移法：所謂技術轉移法就是將數控系統中具有相同功能的兩塊線路板，集成電路芯片或元器件互相交換，觀察故障現象是否隨之轉移，由此可迅速確定系統的故障部位，這個方法實際上就是備件替換法的一種。技術轉移法即備件替換法是一種簡單易行的方法，也是現場判斷時最常用的方法之一。在分析故障大致起因的情況下，檢修人員可以利用備用的線路板，集成電路芯片或元器件替換有疑點的部分，從而把故障范圍縮小到線路板或芯片，它實際上也是在驗證分析正確性，但在備用線路板交換之前，應仔細檢查備用線路板是否完好，并應檢查備用線路板的狀態應與原版狀態完全一致，這包括檢查備用線路板的選擇開關，短路棒的設定位置及電位器的位置，在置換數控機床的存儲器板時，往往還需要對系統做存儲器的初始化操作，重新設定各種數控數據，否則系統仍然不能正常工作。在確定對某部分進行替換前，應認真檢查與其連接的油管線路和其他相關的電器，確認無障礙后才能將新的備件替換上去以防止因備件替換引起部件損壞。備件替換時應注意一下幾點：①低壓電器的替換應注意電壓，電流和其他有關的技術參數的匹配。②電子元件的替換，如果沒有相同的，應采用技術參數相近的，而且主要參數最好能勝過原來的被替換件。③拆卸時應對各部分做好記錄，特別是接線較多的地方，可防止反饋錯誤引起的人為故障。④在有反饋環節的線路中，更換時要注意信號的極性，以防止反饋錯誤引起的其他故障。⑤在需要從其他設備上拆卸相同的備件替換時，要注意方法，不要再拆卸中造成被拆件損壞。如果替換線路板，在新板替換前要檢查一下使用的電壓是否正常。（2）數控機床檢修技術參數檢查法：數控機床參數直接決定數控機床的性能。參數通常存放在存儲器中，一旦電池電量不足或由于外界的干擾會使個別參數丟失或變化，發生混亂使數控機床無法正常工作，此時，通過校對修正參數，就能將故障排除。經過長期運行的數控機床，由于其機械傳動部件磨損，電器元件性能變化等原因，也需對其有關參數進行調整。有些數控機床的故障往往就是由于未及時修正某些參數所致，當然這些故障都是屬于軟件故障的范疇。（3）數控機床的自診斷功能法：數控系統已經具備了較強的自我診斷功能，能隨時監視數控系統的硬件和軟件的工作狀況，一旦發現異常，顯示報警信息或用發光二級管出現故障的大致起因，利用自我診斷功能，也能顯示出系統與主機之間接口信號的狀態，從而判斷出故障發生在機械部分還是數控系統部分，并顯示故障的大致部位，這個方法是當前檢修工作最有效的一種方法。（4）功能程序測試法：所謂功能程序測試法就是將數控系統的常用功能和特殊功能，用手工編程或自動編程方法，編制一個功能測試程序送入數控機床的數控系統中，然后自動啟動數控系統使之運行，借以檢查數控機床執行這些功能的準確性和可靠性，判斷出故障發生的可能起因，本方法適用于長期閑置的數控機床第一次開機時的檢查、以及數控機床加工造成廢品但又無報警、一時難以確定是程序錯誤還是操作錯誤。（5）外觀檢查法：總體查看數控機床各部分工作狀態是否正常，電控裝置（如數控系統、溫控裝置、潤滑裝置等）有無報警指示，局部查看有無熔體熔斷，元器件燒焦、開裂、電線電纜脫落，操作元件位置正確與否等。觸摸查看：在整機斷電條件下可以通過觸摸查看各主要電路板的安裝情況、插座的插接狀況及信號導線的連接狀況等發現出現故障的原因。通電查看：這是為檢查有無冒煙、打火、異常聲音、氣味以及觸摸有無過熱，一旦發現立即斷電分析。（6）使用儀器檢查法：使用常規電工儀表，對交、直流電源電壓，相關直流及脈沖信號等進行測量，從中找出可能的故障。例如，用萬用表檢查各電源情況，及對某些電路板上設置的相關信號狀態測量點的測量，用示波器觀察相關的脈動信號的幅值、相位。（7）信號與報警指示分析法：硬件報警指示包括數控系統、伺服系統在內的各電子、電氣裝置上的各種狀態和故障指示燈，結合指示燈狀態和相應的功能說明便可獲知指示內容及故障原因與排除方法。軟件報警指示，如前所述的系統軟件、可編程序控制器的程序與加工程序中的故障通常都設有報警顯示，依據顯示的報警信號對照相應的診斷說明手冊便可以獲知可能的故障原因及故障排除方法。例如，數控機床加工過程中突然出現停機，通過數控系統檢查發現電機主電路保險燒壞，經檢查發現是由于電動機動力線磨破，搭在床身上造成短路，更換動力線后故障排除數控機床恢復正常。

綜上所述，對數控機床要先明確故障特征然后查找原因。最好組織機械、電氣檢修人員及操作者會診，捕捉出現故障時機器的異常現象，經過分析找到故障的原因。在檢修人員來到現場前，操作者要保護好面板顯示狀態、機床發生故障后的狀態，并向檢修人員報告自己發現的面板瞬時異常現象等，以便檢修人員及時抓住故障信號及有關信息特征，分析故障產生的原因盡快排除故障，保證數控機床的正常工作。