數控機床故障診斷及處理

薛福連

現代數控系統的可靠性越來越高，數控系統本身的故障越來越低，而大部分故障主要是由系統參數的設置、驅動單元和伺服電機的本身質量、以及強電元件和機械防護等出現問題而引起的。

設備調試和維修是數控設備故障的兩個多發階段。調試階段是對數控機床控制系統的設計、PLC編制、系統參數的設置、調整和優化階段。維修服務階段是對強電元件、伺服電機、驅動單元和機械防護的進一步考核。以下介紹數控機床調試和維修的幾個實例。

例1 一臺數控機床采用FAGOR8025控制系統，X、Z軸使用半閉環控制。運行半年后發現Z軸每次回參考點總有2～3mm的誤差，而且誤差沒有規律。調整控制系統參數及更換伺服電機后現象依然存在。經分析，估計是絲杠末端沒有備緊，備緊螺母后現象消失。由于本例沒有報警，表象是參數誤差，所以，應先從系統參數設置入手。若不是，再看伺服電機，最后，再看機械防護的問題。

例2 一臺數控加工中心YCM-V65A在運行一段時間后，CRT顯示器突然出現無顯示故障，而機床還可繼續運轉，停機后再開機又一切正常。觀察發現，設備運轉過程中，每當發生振動時故障就可能發生，初步判斷是元件接觸不良。當檢查顯示板時，CRT顯示突然消失，檢查發現有一晶振的兩個引腳均虛焊松動，重新焊接后，故障消除。本例亦無報警，表象是顯示器無顯示。應首先從顯示器電源線入手，其次是電源（驅動單元），若都不是，則判斷為元件接觸不良或虛焊（強電元件）。

例3 一臺數控車床出現X向進給正常，Z向進給出現振動、噪聲大和精度差，采用手動和手搖脈沖進給時也如此。觀察各驅動板指示燈亮度及其變化基本正常，疑是Z軸步進電機及其引線開路或Z軸機械故障。遂將Z軸電機引線換到X軸電機上，X軸電機運行正常，說明Z軸電機引線正常。又將X軸電機引線換到Z軸電機上，故障依舊。可以斷定是Z軸電機故障或Z軸機械故障。測量電機引線，發現一相開路。修復步進電機，故障排除。本例無報警，Z向進給振動大，應先從步進電機引線和步進電機（驅動單元）入手，最后再查機械防護的問題。

例4 一臺加工中心TH6240，采用FAGOR8055控制系統。在調試中C軸精度有很大偏差。機械精度經過檢查沒有發現問題。經過FAGOR技術人員的調試，發現直線軸與旋轉軸伺服參數的計算有很大區別，重新計算伺服參數后，C軸回參考點，運行精度一切正常。本例是參數設置中的計算方式出了問題。

例5 一臺FANUC9系統的立式銑床在自動加工某一曲線零件時出現爬行現象，表面粗糙度極差。在運行測試程序時，直線和圓弧插補皆無爬行，由此確定原因在編程方面。對加工程序檢查后發現該曲線由很多小段圓弧組成，而編程時又使用了正確定位外檢查G61指令之故。將程序中的G61取消，改用G64后，爬行現象消除。爬行現象應從指令操作方式（參數設置）與導軌不平（機械防護）兩方面著手。本例中，立銑爬行沒有共性，故先排除導軌不平，確定為指令操作方式的問題。由本例，可看出爬行問題宜先從判斷機械防護方面入手。

例6 一臺數控機床采用SIEMENS810T系統，機床在工作中PLC程序突然消失，經過檢查發現保存系統電池已經沒電。更換電池，將PLC傳到系統后，機床可以正常運行。由于SIEMENS810T系統沒有電池方面的報警信息，因此SIEMENS810T系統在用戶中廣泛存在這種故障。本例中，PLC程序突然消失，很明顯應先從電池及電池引線入手，若不是，再從強電元件上查找。

對于數控機床的調試和維修，重要的是吃透控制系統的PLC梯形圖和系統參數的設置。出現問題后，應首先判斷是強電問題還是系統問題，是系統參數問題還是PLC梯形圖問題。要善于利用系統自身的報警信息和診斷畫面。只要遵從以上原則，一般的數控故障都可以及時排除。

1 徐玉秀等.復雜機械故障診斷的分形與小波方法[M].北京:機械工業出版社,2003

2 李士軍.機械維護修理與安裝[M].北京:化學工業出版社,2004

3 陳冠國.機械設備維修[M].北京:機械工業出版社,2002

4 蘇杭.機械設備狀態監測與故障診斷[M].北京:機械工業出版社,2000