略論數控機床故障診斷與維修

摘要：本文總結了數控機床維修的基本原則及數控機床故障診斷的基本方法，維修人員通過實踐應用可以提高維修效率。

關鍵詞：數控設備 維修基本原則 維修方法 故障分析

一、引言

數控機床是集機械、電子電器、液壓、氣動、光學、計算機技術于一體的高技術密集型機電設備，一旦發生故障，診斷難度大，甚至會造成停產停機。由于現代數控系統的可靠性越來越高，數控系統本身的故障率越來越低，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質量、PMC程序、強電元件、機械裝置、光電檢測元件等出現問題而引起的。為了加強數控設備使用管理與維修，降低故障率，學會幾種常見的數控機床故障診斷與排除方法，已是一個必須要解決的重要問題。

二、數控機床維修的基本原則

維修數控機床一般情況下首先要遵循一些基本原則，這樣往往會思路清晰，有事半功倍的效果。

1先動腦后動手

對于有故障的數控機床，不應急于動手，應先查清產生故障的前后經過及故障現象。對于生疏的設備還應先熟悉電路原理和結構特點，遵守相應規則。拆卸前要充分熟悉每個部件的功能、位置、連接方式以及與周圍其他器件的關系，在沒有組裝圖的情況下，應一邊拆卸，一邊畫草圖，并做好標記。

2先外部后內部

應先檢查設備有無明顯裂痕、缺損，了解其維修史、使用年限等，然后再對機內進行檢查。拆前應排除周邊的故障因素，確定為機內故障后才能拆卸，否則會擴大故障，使機床喪失精度，降低性能。

3先機械后電氣

在確定機械零件無故障后，再進行電氣方面的檢查。檢查電路故障時，應利用檢測儀器尋找故障部位，確認無接觸不良故障后，再有針對性地查看線路與機械的運作關系，以免誤判。

4先靜態后動態

先在機床斷電的靜止狀態下對處于調試階段或剛維修后的數控機床檢查是否按照接口說明書的設計來安裝電纜插件及電纜與模塊接插件是否牢固；線路板連接是否正確；是否所有集成電路上器件正常而無變形等。長期閑置或缺少維護的老設備會因為電纜的疲勞破損、接線點的氧化與腐蝕而造成信號傳遞中斷等不明顯故障。

5先清潔后維修

對污染較重的數控設備，先對其按鈕、接線點、接觸點進行清潔，檢查外部控制鍵是否失靈。許多故障都是由臟污及導電塵塊引起的，一經清潔故障往往會排除。

6先電源后設備

電源部分的故障率在整個故障設備中占的比例很高，所以先檢修電源往往可以事半功倍。

7先排患后更換

先不要急于更換損壞的電氣部件，在確認外圍設備電路正常時，再考慮更換損壞的電氣部件。

8先簡單后復雜

當出現多種故障相互交織掩蓋，一時無從下手時，應先解決容易的問題，后解決難度較大的問題。往往簡單的問題解決后，難度大的問題也可能變得容易了。

三、數控機床故障診斷的基本方法

故障診斷是進行數控機床維修的第一步，它不僅可以迅速查明故障原因，排除故障，也可以起到預防故障的發生與擴大的作用。一般來說，數控機床的故障診斷方法主要有以下幾種：

1常規診斷法

對數控機床的機、電、液等部分進行的常規檢查，通常包括：（1）檢查電源的規格（包括電壓、頻率、相序、容量等）是否符合要求；（2）CNC、伺服驅動、主軸驅動、電機、輸入／輸出信號的連接是否正確、可靠；（3）CNC、伺服驅動等裝置內的印制電路板是否安裝牢固，接插部位是否有松動；（4）CNC、伺服驅動、主軸驅動等部分的設定端、電位器的設定、調整是否正確；（5）液壓、氣動、潤滑部件的油壓、氣壓等是否符合機床要求；（6）電器元件、機械部件是否有明顯的損壞。

3狀態診斷法

通過監測執行元件的工作狀態判定故障原因。在現代數控系統中，伺服進給系統、主軸驅動系統、電源模塊等部件主要參數的動、靜態檢測，及數控系統全部輸入輸出信號包括內部繼電器、定時器等的狀態，也可以通過數控系統的診斷參數予以檢查。

3動作診斷法

通過觀察、監視機床的實際動作，判斷動作不良部位，并由此來追溯故障源。

4系統自診斷法

這是利用系統內部自診斷程序或專用的診斷軟件，對系統內部的關鍵硬件以及系統的控制軟件進行自我診斷、測試的診斷方法。主要包括開機自診斷、在線監控和脫機測試三個方面的內容。

四、常見的故障及解決方法

1換刀轉位故障

數控車床換刀的一般過程是：系統發出換刀指令，換刀電機接到信號后通電旋轉，通過蝸輪蝸桿減速帶動刀架旋轉，在旋轉中與到位對應的霍爾元件發出到位信號，數控系統利用這個信號與目標值進行比較以判斷刀具是否到位。刀換到位后，電機反轉鎖緊刀架。一臺四刀位數控車床，找不到1號刀位，其他刀位能正常換刀。

分析處理：由于只有1號刀找不到刀位，可以排除機械傳動方面的問題，電氣方面可能是該刀位的霍爾元件及其周圍線路出現問題，導致該刀位信號不能輸送給PLC。利用萬用表檢查發現，1號刀位霍爾元件的+24V供電正常，GND線路為正常，T1信號線正常。因此可以斷定是霍爾元件損壞導致該刀位信號不能發出。更換新的霍爾元件后故障排除。

2急停按鈕故障

一臺配有GSK-98OT系統的車床，在發生一次撞刀事故后，始終報急停警，急停按鈕復位及超程釋放不起作用，同時兩個伺服驅動也報警。

分析處理：該報警號的內容為準備未緒，根據數控原理可知，這是因為驅動缺少使能信號導致。因此排除伺服驅動故障的可能性，應該是使能控制回路出現開路。懷疑是在按下急停按鈕時用力過猛導致急停按鈕損壞，而不能自動復位造成的，于是拆開操作面板檢查急停按鈕，發現急停按鈕的接線柱中有一個信號為200的信號線因經常震動而脫落。把線頭接好，重新上電，報警消失，機床正常運行。

五、結束語

以上的維修方法是我通過實踐經驗也借鑒了部分相關書籍總結出來的，數控設備的維修是一個復雜的過程，有些復雜的故障還需要更高深的維修方法才能解決，各種維修方法并不是孤立存在的，維修人員應該根據設備出現的故障綜合應用上述方法，靈活運用，提高數控設備的維修效率。

參考文獻：

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[2]劉波，周巖．數控機床故障診斷與調試幾例［J］.機械工人（冷加工），2007（11）：67.

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