數控機床常見故障的診斷維修與機床保養分析

摘 要： 隨著我國科學技術與社會經濟的發展，數控機床作為生產實踐中的一種重要的設備其運行的精度和運行的速度得到了飛速地提升。從目前的發展情況來看，數控機床作為現代機械制造領域內的較高程度的技術裝備極大地推動了我國制造業的發展與前進，為我國經濟的騰飛提供了較大的幫助。但是，數控機床在運行的過程中依然還是會存在著故障現象的，這就要求相關操作人員能夠對數控機床的一些常見故障進行診斷和維修，并且能夠采取一些比較有效的機床保養措施，從而保證數控機床能夠保持良好的運轉狀態，本文也將從實際出發，結合一定的理論研究背景對當前我國生產活動中數控機床的一些常見故障診斷以及機床的保養進行了深入地探討和分析。

關鍵詞： 數控機床;故障;診斷;保養

一、引言

從目前我國機械生產過程來看，數控機床是一種比較高端的、技術含量比較大的技術性設備，在數控機床中融合進入了當前先進的計算機技術、微電子技術、自動控制技術等內容，為我國制造行業的發展提供了強大的技術支持。但是，就目前的運行情況來看，由于數控機床在生產過程中使用的頻率較高，尤其是在高強度的運轉下，數控機床很容易出現故障現象，嚴重的話就很可能導致整個數控機床無法正常地工作，影響到整個企業的效益。所以，在具體的實踐過程中，如何準確地對數控機床中故障進行診斷并在平時的運轉過程采取有效的保養措施是保證數控機床正常運轉以及對數控機床日常維護的必要工作。

二、數控機床的相關理論綜述

2.1、數控機床的主要類型分析

隨著我國科學技術的進步以及社會經濟的發展，我國的制造業水平得到了明顯地提升尤其是工業科技活動了非常巨大的進步，這也在很大程度上推動了我國機械制造領域內技術裝備的更新與換代。縱觀當前機械制造領域的發展情況，在我國的機械制造領域中尤其是數控機床技術得到了飛速地發展，對于我國機械制造企業經濟效益的提升扮演著越來越重要的作用。隨著科學技術的進一步發展，應用于生產領域中的數控機床的種類在不斷地增多，而且數量也在急劇上升。但是從數控機床的主要應用領域來看，當前的數控機床主要還是應用于技術的切割領域以及加工領域中，從當前的分類情況來看，機械制造企業中應用比較廣泛的數控機床主要有數控立車、數控磨床以及數控鏜車等。

2.2、對于數控機床維修的相關特征分析

從技術層面來看，數控機床是屬于高科技含量的機械產品，數控機床中還包含了數控系統、可編程控制系統、伺服系統以及其他的高科技技術。從其組成來看，數控機床的構成部門的技術含量都比較高，所以工作人員在對數控機床進行維修的時候無論是在維修方法還是機床維修方面都有著非常嚴格的流程以及措施。從目前的維修特征來看，數控機床的維修主要是遵從以下幾個原則的，首先應當對數控機床進行維修的時候，相關的操作人員必須能夠熟悉數控機床的系統、位置的檢測以及伺服驅動和輔助控制系統的相關工作原理、工作特征以及一些比較常見的、發生頻率比較高的數控機床故障的相關處理方法。其次，當數控機床發生故障之后，還要學會使用NC、PLC提供的數控故障信息從而準確地判斷出數控機床的機械故障。

2.3、數控機床維修的基本流程分析

數控機床在使用的過程中是非常容易出現故障現象的，所以，當數控機床出現故障的時候我們首先應當確定出數控機床發生故障的準確位置以及引發該故障的主要原因，并且根據判斷的初步結果來確定出數控機床維修的大致原因。其次，我們還需要根據自己的客觀判斷來獲取引起數控機床故障的根本原因，并且根據相關的經驗來對于數控機床進行維修，而且還要逐步地對數控機床進行排查，不斷地縮小引起數控機床產生機械故障的范圍，從而能夠準確地確定出數控機床出現的故障類型以及相應的處理方法。最后，在完成對數控機床的故障維修之后，我們必須要重新啟動數控機床，從而確保數控機床的機械故障得到了良好的修復，一些故障也被排除掉，而且還要對數控機床的操縱者進行說明和指導，避免出現操作人員的失誤從而致使引發同等類似的機械故障現象。此外，我們還需要對數控機床的維修記錄進行記載，并且將這些數據裝訂在案將其作為后來維修的參考數據。

2.4 數控機床檢修過程當中常見故障檢測方法

2.4.1 主軸部分常見的故障檢測方法

數控機床的主軸驅動系統的功能主要是為了幫助機床的主軸旋轉運動。它的功率范圍一般比較寬泛，同時加速和減速的時間比較短，有非常強的過載能力。它的主軸一般常見的故障主要是集中在主軸的驅動系統故障，檢測的時候主要是主軸流量方面的故障。

2.4.2 進給伺服部分常見的故障檢測方法

進給伺服系統是數控機床和普通機床的重要區別，進給伺服系統的工作是為了保持數控機床的穩定，給機床提供安全保障。在數控機床伺服系統當中，它占據了非常重要的地位。它的準確性非常高，同時對信號的追蹤能力也比較強。在數控機床作用發揮的基礎之上，同樣還起著安全保障的作用。伺服控制系統和電機故障以及其所反映的故障信息主要都是集中在一些常見的故障中，首先第一步用來判斷伺服系統的信號檢測的是以PLC程序為依據。觀察屏幕上的軸數值是否變發生變化，伺服軸是否存在移動的情況。如果伺服單元上產生了只用電壓，那么可以把位置反饋的問題或者其他方面的問題一并確定下來。

2.5數控機床的故障分析典型案例

數控機床的應用越來越廣泛，因為它具有加工柔韌性好，精度高并且生產效率高的優點。在現在技術越來越先進，流程也越來越復雜，對維修人員的素質要求非常高，要求他們必須要具備專業的。技術知識和豐富的維修經驗。如果遇到數控機床出現故障，應該做到及時的排除故障。

例一，一臺專用的數控銑床，NC系統主要用的是西門子的。在批量加工過程當中，nc系統顯示的是二號報警，發生這種故障的原因是由于y軸行程超出軟件設定的極限值，首先檢查了程序數值沒有發生變化。通過仔細觀察故障的現象，發現發生故障的時候CRT上顯示的是y軸坐標已經達到軟件的極限，但仔細研究之后發現是因為補償值輸入變大導致的。這個時候應該適當的調整軟件限位設置排除故障，這個故障的原因就是軟件設置不當造成的。

例二，數控銑機故障，設備在剛開始使用的時候旋轉工作臺經常會發生不旋轉的現象。對機床的工作原理和加工過程進行現場分析之后發現這造成此現象的原因主要是分度裝置。只有當分度裝置在起始位置的時候，工作臺才能夠旋轉，因此如果發生類似的情況，首先應該檢查分度裝置是否已經恢復起始位置。

例三，有幾臺數控機床在剛開始投入使用的時候，經常會發生意外。操作人員按住急停按鈕之后將系統斷電馬上重啟，這個時候機床不會回到參考點，必須經過一番調整，有的時候需要手工將軸扳到非干涉區，通過現場實踐發現，按住急停按鈕之后將操作方式變為手動，那么松開急停裝置之后就可以把機床恢復到正常位置，這個時候在斷電操作就不會發生問題。

例四，采用西門子SINUMERIK 810的數控淬火機床，一次出現6014“FAULT LEVEL HARDENING LIQUID”機床不能工作，報警信息顯示淬火的液面不夠，檢查液面其實已經遠遠超出了最低水平，同時檢測液位的開關才發現是液位開關的問題，需要更換新的開關，至此，故障消除。 相同的情況還有一次，有一臺數控磨床的數控系統采用的是數控系統采用西門子SINUMERIK SYSTEM 3，出現故障報警F31“SPINDLE COOLANT CIRCUIT”，首先排查主軸的冷卻系統，但是檢查冷卻系統發現并沒有發生實質性的故障。因此，查閱PLC梯圖這個故障其實是由流量檢測開關B9.6檢測出來的。通過檢查這個開關，發現該開關已經損壞，需要更換新的開關，因此故障排除。 通過這個例子可以發現有一些故障，雖然存在有報警信息，但是并不一定是真實的，也并不一定能夠反映故障的根本原因所在，這個時候需要根據報警信息作出相應的判斷。

例五，伺服系統的故障主要在于數控系統的控制核心是對機床的進給部分進行數字控制的。同時進給部分又是給伺服單元控制伺服電機的，通過它帶動滾珠絲杠來實現。由于旋轉編碼器做了位置反饋元件，從而形成了半閉環的位置控制。所以當伺服系統在數控機床上開始運行的時候作用。伺服系統的故障主要都是在于伺服控制單元、伺服電機和測速電機、編碼器等等原因出現的。第一個案例是伺服電機損壞的案例。有一臺采用。T的數控機床有一次DOTA出現故障。在此情況下，由于轉動不到位，刀塔轉動時，就出現了6016號報警。那么根據伺服電機的工作原理和故障現象進行分析，刀塔轉動是由于伺服電機驅動造成的，伺服電機只要一啟動，伺服單元就會直接產生過載報警，從而切斷伺服電源，并且反饋給nc系統顯示6016報警原因。檢查機械部分并且更換伺服單元都沒有解決問題，這個時候需要更換伺服電機，更換之后發現故障完全排除。

第二個案例是另一臺數控磨床發生的故障是E軸的休整器失控，導致了E軸又回到了參考點，但是通過自動修整或者半自動休整恢復時，運動的速度非常快，直到撞到了極限開關，觀察發生故障的情況，發現撞極限開關的時候顯示的坐標值是小于實際值的。因此判斷肯定是因為位置反饋的問題，但是依次更換反饋板和編碼器都沒有解決問題，經過仔細研究發現E軸的休整器是由Z軸最終帶動的，當回到參考點之后E軸都在Z軸的一邊，而休整的時候，E軸的修整器被自主帶到了中間。休整的時候，E軸休整器被最著帶到中間。我們大膽的做了一下嘗試將E軸修整器移動到了Z軸中間，然后回到參考點，這個時候發現參考點也出現了失控現象，因此我們可以判斷是由于E軸的修整器經常的做重復的運動，從而導致了E軸的反饋電線折斷，導致接觸不良。通過校正線路驗證了我們最初的判斷。我們迅速找到了斷點焊接之后，采取了防折措施，幫助機床恢復了工作。

三、數控機床的日常保養工作

隨著我國科學技術的發展，數控機床在機械制造業中的應用水平越來越高，由于數控機床的自動化、智能化水平越來越高因此對于數控機床日常的維護和保養工作也有著非常高的要求。首先，我們需要做好數控機床的系統管理工作，制定出良好的保養制度。數控機床對于其工作的環境和場所有著非常高的要求，在使用的過程中要做好數控機床的管理工作，根據企業的現狀制定出合理的保養制度以及完善的操作流程，并結合當前技術的發展以及實際上的需求，對企業現有的保養制度和規程進行更新。不僅如此，企業還需要做好數控系統的管理工作，加強對數控系統的防雜工作的管理，要及時清理出數控機床內的灰塵等物質，為數控機床提供良好的工作環境，還要對數控柜通風系統進行定期的清理，保證數控機床在具體的運行過程中能夠將熱量及時地散發調，為數控機床的正常工作提供保障。其次，對于數控機床的機械運行系統做好維護保護工作。數控機床在機械生產中的重要性不言而喻，所以，從某種程度上說，數控機床的維護和保養已經成為了該行業中重要的任務，在保養中主要是包括了對主傳動鏈、液壓系統、氣壓系統以及機床的精度進行保養。我們需要對主傳動鏈做好保養，要定期地調整主軸驅動帶的松緊程度，還要檢查主軸潤滑的恒溫油箱的溫度范圍、補充油量以及清洗過濾器。而液壓系統則是整個數控機床的動力系統，這就要求我們在保養的過程中對液壓系統進行定期的檢查，還要定期檢查油箱中的油、冷卻器以及加熱器、液壓件、濾芯等液壓系統的零部件，企業也需要根據實際情況做好維護和保養的工作，加強機械系統維護保養工作的投入，為數控機床的正常工作提供過硬的保障。

生產中，為了能夠讓數控起床正常的運行，就應該在日常使用的過程當中及時保養，保證數控機床的正常運行。一旦發現數控機床出現故障，就應該及時的對故障進行檢修。另外除了檢修之外，為了保證數控機床等日常運行，還應該加強日常保養，確保數控機床能夠順利、沒有故障的運行。在日常保養工作當中需要注意以下幾個方面。

第一，在機場組成過程當中，數控機床的直流電動地位非常重要，在使用過程當中，電刷和轉向器非常容易遭到磨損，因此需要進行定期的檢查和清理。第二，應該適當的試驗各個坐標軸的超程限位狀況，檢查的時候用手按壓一下硬件的限位開關，看看超聲警報是否能夠出現，這是必不可少的環節。第三，電氣歸那有空調設備。在穩定的溫度內，能夠對電氣元件提供保障的功能。所以應該定期的對其進行檢查。空調設備的故障是各個電器元件出現溫度過高導致的損壞，應該及時的防止并且采取有效的措施。第四是在對各個電器部位進行檢查的時候非常容易遭受到震動的影響，也就是說非常容易發生松動。很容易引發接觸不良或者導致器件的嚴重損壞，因此定期的檢查這些容易松動的部件是必不可少的，用這些保證良好的接觸。第五，我叔控機床在運行的過程當中應該保證書機床的運行部分保持長期潤滑的狀態，因此要對數控機床的潤滑系統進行清理，保證良好的運行狀態。

數控機床在使用過程當中，每一套都有自己的操作流程，操作人員應該按嚴格的按照操作流程操作，保證操作人員自身安全。同時也保證機床設備能夠正常安全的使用，因此機床的操作人員必須按照操作流程正確的操作。并且注意開機關機的順序，注意使用過程當中的注意事項。

數控機床本身有大量的電子元件，使用過程中應該避免陽光直射，同時也要避免潮濕以及粉塵多以及劇烈震動等等，對數控機床的使用環境應該盡量的保持清潔，干燥以及恒溫機床所處的環境。一般為0°到40°之間。對于精密的數控機床、部件，為了能夠保證良好的精度，應該保證恒溫車間同時電源應該保持穩定。另外，對數控機床工作地點應該低于海拔1000米。

四、結語

企業在生產的時候，機床發生故障的主要的原因是多個方面的，在對數控機床檢修的時候，需要根據機床在工作中表現出來的現象進行分析，然后對數控機床出現的故障進行排除，定期的清理機床，并對各個部分進行潤滑。在數控機床工作過程中出現的問題，如果不確定導致機床發生故障的原因，不能夠對數控機床進行隨意的維修，以避免出現更大的故障。企業在生產的過程當中，可以根據數控機床的特點，建立起機床的故障診斷系統，自動排除故障，進行日常保養。

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作者簡介：姓名：胡天馳，性別、出生年份月份：男、1990.11.17，民族：漢，籍貫：上海，學歷：本科，職稱：助理工程師，主要研究方向：數控設備維修與保養，單位名稱（單位名，省 市 郵編）：上海飛機制造有限公司。