數控車床故障診斷及排除的研究與應用

韓基偉

【摘 要】 數據車床已經成為機械生產制造企業的重要設備，在生產中承擔著重要的作用。由于數控車床屬于計算機控制的自動化設備，涉及到多種工藝，一旦出現故障就會影響企業的生產。為了確保生產的穩定運行，就要及時進行數控車床的故障診斷，以完善設備的使用性能，提高設備的使用效率，確保設備的加工精度。

【關鍵詞】 數控車床；故障診斷；排除；研究與應用

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】B 【文章編號】2095-3089（2015）15-00-01

數控車床是數字控制機床的簡稱，是一種裝有程序控制系統的自動化機床。該控制系統能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規定的程序，并將其譯碼，從而使機床動作數控折彎機并加工零件。

一、數控車床的發展趨勢

1、數控車床的功能復合化的發展，其核心是在一臺機床上要完成車、銑、鉆、攻絲、絞孔和擴孔等多種操作工序，從而提高了機床的效率和加工精度，提高生產的柔性。

2、高速化：提高進給速度與提高主軸轉速。高精度化：其精度從微米級到亞微米級，乃至納米級高可靠性：一般數控系統的可靠性要高于數控設備的可靠性在一個數量級以上，但也不是可靠性越高越好，因為商品受性能價格比的約束。

3、智能化的內容包括在數控系統中的各個方面：為追求加工效率和加工質量方面的智能化；為提高驅動性能及使用連接方便等方面的智能化；簡化編程、簡化操作方面的智能化；還有如智能化的自動編程、智能化的人機界面等，以及智能診斷、智能監控等方面的內容，方便系統的診斷及維修。

4、當今世界上的數控機床向柔性自動化系統發展的趨勢是：從點數控單機、加工中心和數控復合加工機床、線FMC、FMS、FTL、FML向面工段車間獨立制造島FA、體CIMS、分布式網絡集成制造系統的方向發展，另一方面向注重應用性和經濟性方向發展。柔性自動化技術是制造業適應動態市場需求及產品迅速更新的主要手段，是各國制造業發展的主流趨勢，是先進制造領域的基礎技術。

二、數控車床的故障診斷技術

1.數控系統自診斷。數控車床都帶有自診斷的系統，這也是數控車床相比于普通機械設備先進之處。這個自診斷系統通常都是在數控車床啟動之后，按照設備自帶的程序對設備的運行狀態、使用性能、控制系統進行診斷，看是否存在故障。如果沒有故障，系統會正常啟動，數控車床正常使用；如果存在故障，就會通過系統內部與外部的數控連接，顯示出狀態信息和故障信息。

2.在線診斷和離線診斷。數控車床的在線診斷是利用設備自帶的系統，對設備正常的運行狀態進行實時的監控，對設備的各種控制器以及控制裝置的輸出情況進行自檢的過程，通過自檢可以顯示出狀態信息、故障信息。離線診斷一般都是在設備出現故障之后進行的診斷，這種診斷主要的目的就是確定設備存在哪些故障、引起故障的原因，并利用科學合理的方式排除故障。

3.遠程診斷。隨著現代科技的發展，數控車床的設計與使用性能越來越先進，很多數控車床的控制系統都帶有網絡功能。正是這種功能的存在，給設備提供了故障遠程診斷的新方式。也就是說，當設備出現故障而企業的維修人員無法處理，這時，就可以通過設備自帶的網絡性能連接到設備廠家，設備廠家的技術人員通過遠程進行故障診斷，提出排除措施。

三、數控機床常見故障編輯按故障發生的部位分類

（1）主機故障。數控機床的主機通常指組成數控機床的機械、潤滑、冷卻、排屑、液壓、氣動與防護等部分。主機常見的故障主要有：1）因機械部件安裝、調試、操作使用不當等原因引起的機械傳動故障。2）因導軌、主軸等運動部件的干涉、摩擦過大等原因引起的故障。3）因機械零件的損壞、聯結不良等原因引起的故障等.主機故障主要表現為傳動噪聲大、加工精度差、運行阻力大、機械部件動作不進行、機械部件損壞等等。潤滑不良、液壓、氣動系統的管路堵塞和密封不良，是主機發生故障的常見原因。數控機床的定期維護、保養.控制和根除“三漏”現象發生是減少主機部分故障的重要措施.

（2）電氣控制系統故障。從所使用的元器件類型上.根據通常習慣，電氣控制系統故障通常分為“弱電”故障和“強電”故障兩大類，“弱電”部分是指控制系統中以電子元器件、集成電路為主的控制部分。數控機床的弱電部分包括CNC、PLC、MDI/CRT以及伺服驅動單元、輸為輸出單元等。

“弱電”故障又有硬件故障與軟件故障之分.硬件故障是指上述各部分的集成電路芯片、分立電子元件、接插件以及外部連接組件等發生的故障。軟件故障是指在硬件正常情況下所出現的動作出鍺、數據丟失等故障，常見的有.加工程序出錯，系統程序和參數的改變或丟失，計算機運算出錯等?！皬婋姟辈糠质侵缚刂葡到y中的主回路或高壓、大功率回路中的繼電器、接觸器、開關、熔斷器、電源變壓器、電動機、電磁鐵、行程開關等電氣元器件及其所組成的控制電路。這部分的故障雖然維修、診斷較為方便，但由于它處于高壓、大電流工作狀態，發生故障的幾率要高于“弱電”部分.必須引起維修人員的足夠的重視。

四、數控機床常見故障的排除方法

1.直觀檢查法。直觀檢查法是維修人員根據對故障發生時的各種光、聲、味等異?，F象的觀察，確定故障范圍，可將故障范圍縮小到一個模塊或一塊電路板上，然后再進行排除。一般包括：詢問、目視、觸摸通電。

2.參數更改、程序更正法。有的設備故障可能是由參數設置錯誤引起的，所以在進行故障診斷的時候，也可以重新對參數進行設置，以便糾正錯誤的參數設計。還有的故障可能是由系統程序錯誤引起的，對于這樣的故障，就可以對現有程序進行更正，以確保設備的正常運行。

3.初始化復位法。這種方式就是在故障出現后，把數控車床的控制系統進行重啟動，重啟動可以是利用硬件復位或者是電源開關進行。當重啟動無效的情況下，就需要對系統進行初始化恢復，在初始化之前，必須要把系統中需要保存的數據進行拷貝。在初始化仍不能排除故障的情況下，就要對硬件進行修復。

4.交叉換位法當發現故障板或者不能確定是否是故障板而又沒有備件的情況下，可以將系統中相同或相兼容的兩個板互換檢查，例如兩個坐標的指令板或伺服板的交換，從中判斷故障板或故障部位。這種交叉換位法應特別注意，不僅要硬件接線的正確交換，還要將一系列相應的參數交換，否則不僅達不到目的，反而會產生新的故障造成思維混亂，一定要事先考慮周全，設計好軟、硬件交換方案，準確無誤再行交換檢查。

5.最佳化調節法。這是一種最簡單易行的辦法。就是在調節好速度調節器的基礎上，保證積分時間準確性，這樣就可以讓數控車床的動態響應實現較高的性能，最終實現最佳工作狀態。這種方式之所以簡單，就是涉及到的環節少，只需要掌握示波器的速度或者電流的反饋相應就可以。

五、結束語

數控機床的故障現象是各種各樣的，故障的原因也是多種因素的綜合。對于機床操作及維修人員，可以根據不同的故障現象，同時選用幾個方法靈活應用、綜合分析，逐步縮小故障范圍，較快地排除故障，以充分發揮數控機床的效益。