數控機床常見故障分析與排除方法

陳呈

（駐馬店技師學院,河南 駐馬店 463000）

數控機床在現代加工制造業中發揮著重要的作用，已經成為現代零部件生產加工的主要設備。但是無論是哪種數控機床，也無論其有多高的可靠性，在長期執行生產加工任務時都難免會產生各種各樣或大或小的故障。數控機床一旦發生故障，在診斷和維修方面是存在一定難度的。因此，對于機床維修人員來說，熟練掌握機床維修技能，具有快速進行故障診斷的能力是十分必要的。

一、故障分類

數控機床技術較為復雜，作為一種機電一體化設備，他的任何部件出現差錯，都可能會使加工出來的零件出現不可逆轉的錯誤，這就會導致工廠的工作效率下降，浪費工人的時間。因此，盡可能多的掌握診斷排除技術使機器能快速的保持正常運行是十分必要的，同時還要不斷完善數控機床的設計，積極推動數控技術及機床的發展。

（一）按發生故障的部件

按數控機床發生故障的部件分類可分為機械故障和電氣故障。機械故障的主要表現為轉動噪聲大、加工精度不夠精細、在運行上較為吃力，這類故障產生的原因主要是機器的機械部分在安裝、調試、液壓、氣動等方面由于操作或者使用不當從而引起機械轉動故障。電氣故障又分為強電和弱電故障兩部分。強電故障主要是指繼電器等電氣元件形成的電力電路故障。弱電故障則主要是指CNC裝置以及伺服單元等電子電路的故障。

（二）按故障發生的性質

按數控機床發生故障的性質可分為系統性和隨機性故障。滿足一定的條件或者超過設定的限度所發生的故障一般為系統性故障。對于電路板的元件松動、焊點損壞等在相同條件下只是偶爾發生的故障為隨機性故障。按發生原因來看，有由于機器設備自身的原因引起的自身故障或者是外部供電電壓不穩定等外部因素形成的外部故障。有報警顯示的故障一般會顯示出故障的狀態，對于這類故障的診斷與排除會相對容易，而那些沒有任何硬件或軟件的報警顯示故障排除起來就會困難得多。

二、故障診斷原則

數控機床電氣系統故障的調查、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。在故障診斷時應遵循以下原則：

（一）先外部后內部：數控機床集電氣、機械、液壓為一體的機床，其系統可靠性高，因而發生在系統本身故障機率不高。剛開始診斷故障，維修人員應先由外向內，不要輕意地啟封、拆卸，以免擴大故障，降低機床加工性能。一般來說檢查故障要先檢查系統外部控制元件如：檢測開關、氣動、液壓、電氣執行和機械裝置等。

（二）先機械后電氣：一般來說，機械故障是顯性的，而數控系統及有些電氣故障是隱性的。機械故障較電氣故障容易排除，因而在故障檢修之前，首先排除機械性的故障。

（三）先靜態后動態：斷開電源，觀察機床在靜止狀態時機床各運動構件位置，確認通電不會擴大會故障和事故后，方可通電。在機床運行時，觀察、檢驗和測試動態時各機構狀態，再進一步查找故障。

三、常用故障排除方法

（一）經驗法

指有豐富的實際經驗維修人員可以通過人體感觀來進行故障診斷。如通過對故障發生時的各種光、聲、味等異常現象的觀察，往往可將故障范圍縮小到一個模塊或一塊印刷線路板。這要求維修人員要有多學科的較寬的知識和綜合判斷的能力。

（二）CNC系統自診斷功能法

現代數控系統智能化程度很高，具備了較強的自診斷功能。能隨時監視數控系統最關鍵的硬件和軟件(如CPU、I／O單元等)的動態狀況。異常時，維修人員可以通過翻閱顯示器上報警信息或用發光二極管查看指示，查找出故障的大致起因。也可利用CNC系統自診斷功能，對故障進行導通和定位，力求把故障盡定位在可能小的范圍內，從而判斷出故障發生在機械部分還是數控系統部分。

（三）功能程序測試法

就是將數控系統的直線定位、螺紋切削、圓弧插補、固定循環、用戶宏程序等常用功能和特殊功能用手工編程或自動編程方法，編制成一個功能程序測試紙帶，數控系統通過紙帶閱讀機讀人信息，然后啟動數控系統使之運行，借以檢查機床執行這些功能的準確性和可靠性，進而診斷出故障發生的可能起因。本方法對機床加工造成廢品但又無報警的情況下和對于長期閑置的數控機床第一次開機時的檢查，一時難以確定是編程錯誤或是操作錯誤，還是機床故障時的判斷是一種較好的方法。

（四）代換法

這是一種借鑒家電維修技術驗證分析的方法。就是維修人員用自備數控配件(如印刷線路板、模板，集成電路芯片或元器件)替換有疑點的部分，這種方法幸運時可以快速排除故障，即使排除不了故障，也可以把故障范圍縮小到印刷線路板或芯片一級，大大縮短了排除故障時間。

（五）參數檢查法

數控參數能直接影響數控機床的性能。斷電時，為了讓RAM保存參數，通常在控制板放鋰電池，時間長了電池電量不足或受外界的某種干擾，會造成有些參數丟失或變化，導致系統發生混亂，機床無法正常工作。一旦出現這種情況，就應根據故障特征或有故障報警信息，檢查和校對有關參數。另外一種情況，是由于機械傳動部件磨損，電子電器元件性能變化等原因，造成機床性能下降，也需對其有關參數進行調整，使機床能運轉，而且加工的工件精度不受影響。

（六）輕敲法

當系統出現的故障表現不穩定時，可先輕敲電路板插件或電纜信號連接線，再敲關鍵印刷線路板重點元件來排查或確定故障的部位。這樣做是因為系統有多塊印刷線路板，板間或模塊間又通過排線連接，電路板有無數焊點，任何板之間接觸不良或焊點出現虛焊，都可能引起故障。當用絕緣物輕輕敲打有虛焊及接觸不良的疑點處，故障肯定會重復再現。