數控機床故障處理方法

熊小剛

摘要：數控機床集機電于一體，結構復雜。目前所使用的各種數控系統，雖有各種報警指示燈或自診斷程序，但智能化的程度還不是很高，不可能自動診斷出發生故障的確切部位。本文主要闡述幾種故障的處理方法，以便對故障進行快速準確的診斷和排除。

關鍵詞：數控機床;故障;處理;方法

一、直觀法（常規檢查法）

外觀檢查是指依靠人的五官等感覺并借助于一些簡單的儀器來尋找機床故障的原因。這種方法在維修中是常用的，也是首先采用的。“先外后內”的維修原則要求維修人員在遇到故障是應先采取看、聞、嗅、摸等方法，由外向內逐一進行檢查。有些故障采用這種方法可迅速找到故障原因，而采用其他方法要花費許多時間，甚至一時解決不了。例：配置某系統的TC1000型加工中心，控制面板顯示消失，經檢查面板MS401板電源熔絲燒斷，而其內部無短路現象，更換熔絲后，故障消失，顯示恢復正常。例：WY203型自動換向數控組合機床，Z軸一啟動就出現跟隨誤差過大而報警停機。經檢查發現位置控制環反饋元件光柵電纜由于運動中受力而拉傷斷裂，造成丟失反饋信號所致。例：TC1000型加工中心，一啟動就發生114 號報警，經檢查發現y軸光柵適配器插頭松脫。例：TH6350型加工中心，在加工中突然停機，打開電器柜發現y軸電動機主電路保險管燒壞，經追查與y軸有關的元器件發現，y軸電動機動力線外被劃傷，損傷出碰到機床外殼上造成短路而燒斷熔絲。

（1）?? 問：機床開機時的異常？比較故障前后工件的精度和傳動系統、走刀系統是否正常？出力是否均勻？切深和走刀量是否減少？潤滑油牌號、用量？機床何時進行過保養檢修？

（2）?? 看：就是用肉眼仔細檢查有無保險絲燒斷、元器件燒焦、煙熏、開裂現象，有無異物斷路現象，以此判斷板內有無過流、過壓、短路問題。看轉速？觀察主傳動速度快慢的變化。主傳動齒輪、飛輪是否跳、擺？傳動軸是否彎曲、晃動？

（3）?? 聽：利用人體的聽覺功能可查詢到數控機床因故障而產生的各種異常聲響的聲源，如電氣部分常見的異常聲響有：電源變壓器、阻抗變換器與電抗器等因為鐵心松動、銹蝕等原因引起的鐵片振動的吱吱聲;繼電器、接觸器等的磁回路間隙過大，短路環斷裂、動靜鐵心或鑲鐵軸線偏差，線圈欠壓運行等原因引起的電磁嗡嗡聲或者觸點接觸不良的嗡嗡聲以及元器件因為過流或過壓運行失常引起的擊穿爆裂聲。而伺服電動機、氣控器件或液控器件等發生的異常聲響基本上和機械故障方面的異常聲響相同，主要表現在機械的摩擦聲、振動聲與撞擊聲等。

（4）?? 觸：也稱敲捏法。CNC系統是由多塊線路板組成的，板上有許多焊點，板與板之間或模塊與模塊之間又通過插件或電纜相連。所以，任何一處的虛焊或接觸不良，就會成為產生故障的主要原因。檢查時，用絕緣物（一般為代橡皮頭的小錘）輕輕敲打可疑部位（即虛焊、接觸不良的插件板、組件、元器件等。）如果確實是因虛焊或接觸不良而引起的故障，則該故障會重復出現，有些故障則在敲擊后，故障消失則也可以認為敲擊處或敲擊作用力波及的范圍是故障部位。同樣，用手捏壓組件、元器件時，如故障消失或故障出現，可以認為捏壓處或捏壓作用力波及范圍是故障部位。這種觸的方法用于虛焊、虛接、碰線、多余物短路、多余物卡觸點等原因引起的時好時壞的故障現象。在敲捏過程中，要實時地觀察機床工作狀況。在作敲捏組件、元器件時，應一個人專門負責敲捏;另外的人負責判斷是否出現故障消失或故障復現。如果一個人又作敲捏又判斷故障現象，一心二用，可能敲偏漏檢。敲捏的力度要適當，并且應由弱到強，防止引入新的故障。

（5）?? 嗅：在電氣設備診斷或各種易揮發物體的器件采用此方法效果較好。如一些燒壞的煙氣、焦糊味等異味。因劇烈摩擦，電器元件絕緣處破損短路，使附著的油脂或其他可燃物質發生氧化蒸發或燃燒而產生的煙氣、焦糊氣等。利用外觀檢查，有針對性地檢查懷疑部分的元器件，判斷明顯的故障。如熱繼電器脫扣？熔斷絲？線路板（損壞、斷裂、過熱等）、連接線路、更改的線路是否與原線路相符？并注意獲取故障發生時的振動、聲音、焦糊味、異常發熱、冷卻風扇運行是否正常？等等。這種檢查很簡單，但非常必要。應用場合：利用人體的視覺功能可觀察到設備內部器件或外部連接的形狀變化。如電氣方面可觀察線路元器件的連接是否松動，短線或銅箔斷裂，繼電器、接觸器與各類開關的觸點是否燒蝕或壓力失常，發熱元器件的表面是否過熱變色，電解電容的表面是否膨脹變形，保護器件是否脫扣，耐壓元器件是否有明顯的電擊點以及碳刷接觸表面與接觸壓力是否正常，等等。另外，對開機發生的火花、亮點等異常現象更應再重點檢查。機械故障方面，主要可觀察傳動鏈中組件是否存在間隙過大，固定鎖緊裝置是否松動，工作臺導軌面、滾珠絲杠、齒輪及傳動軸等表面的潤滑狀況是否正常，以及是否有其他明顯的碰撞、磨損與變形現象等等。現場維修中，利用人的嗅覺功能和觸覺功能可查詢因過流、過載或超溫引起的故障并可通過改變參數設置或PLC程序來解決。例如，某龍門式加工中心在安裝調試后不久，Z軸運動時偶爾出現報警，指示實際位置與指令不一致。采用直觀法發現Z軸編碼器外殼因被撞而變形，故懷疑該編碼器已損壞，調換一個新編碼器后上述故障排除。

二、系統自診斷法

充分利用數控系統的自診斷功能，根據CRT上顯示的報警信息及各模塊上的發光二極管等器件的指示，可判斷出故障的大致起因。進一步利用系統的自診斷功能，還能顯示系統與各部分之間的接口信號狀態，找出故障的大致部位，它是故障診斷過程中最常用、有效的方法之一。

三、拔出插入法

拔出插入法是通過監視相關的接頭、插卡或插拔件拔出再插入這個過程中，確定拔出插入的連接件是否為故障部位二還有的本身就只是接插件接觸不良而引起的故障，經過重新插入后，問題就解決了。在應用拔出插入法時，需要特別注意，在插件板或組件拔出再插入的過程中，改變狀態的部位可能不只是連接接口o因此，不能因為拔出插入后故障消失，就肯定是接口的接觸不良，還有內部的焊點虛焊恢復接觸狀態、內部的短路點恢復正常等可能性，雖然這種可能性很小。

四、參數檢查法

數控系統的機床參數是經過理論計算并通過一系列試驗、調整而獲得的重要數據，是保證機床正常運行的前提條件，他們直接影響著數控機床的性能。參數通常存放在系統存儲器RAM中，一旦電池電量不足或受到外界的干擾或系統長期不通電，可能導致部分參數的丟失或變化，使機床無法正常工作。通過核對、調整參數，有時可以迅速排除故障;特別是對于機床長期不用的情況，參數丟失的現象經常發生，因此，檢查和恢復機床參數，是維修中行之有效的方法之一。另外，數控機床經過長期運行之后，由于機械運動部件磨損，電器元器件性能變化等原因，也需要對有關參數進行重新調整。例：配置某系統的XK715型數控立銑床，開機后不久出現403伺服未準備好、420、421、422號（X、y、Z各軸超速）報警。這種現象常與參數有關。檢查參數，發現數據混亂。將參數重新輸入，上述報警消失。再對存儲器重新分配后，機床恢復正常。在排除某些故障時，對一些參數還需進行調整，因為有些參數（如各軸的漂移補償值、螺距誤差補償值、KV系統、反向間隙補償值、定位允差等）雖在安裝調整過，但由于受加工的局限性、加工要求或控制要求改變，個別參數會有不適應的情況。同樣的，由于長時間的運行，機械傳動部件會磨損，電器元件性能變化或調換零部件所引起的變化，也許對有關參數進行調整。參數調整、修改前，有的系統還要求輸入保密參數值。如SIEMENS的SINUMERIK810、840、880等系統應輸入11號保密值。

五、功能測試法

所謂功能測試法是通過功能測試程序，檢查機床的實際動作，判別故障的一種方法。功能測試可以將系統的功能（如：直線定位，圓弧插補、螺紋切削、固定循環、用戶宏程序等G、M、S、T、F功能），用手工編程方法，編制一個功能測試程序，并通過運行測試程序，來檢查機床執行這些功能的準確性和可靠性，進而判斷出故障發生的原因。這種方法常常應用于以下場合。

（1）?? 機床加工造成廢品而一時無法確定是編程、操作不當，還是數控系統故障時。

（2）?? 數控系統出現隨機性故障，一時難以區別是外來干擾，還是系統穩定性不好。如不能可靠的執行各加工指令，可連續循環執行功能測試程序來診斷系統的穩定性。

（3）?? 閑置時間較長的數控機床再投入使用時或對數控機床進行定期檢修時。