常見數控機床維修診斷技術的研究與應用

康晉輝

摘 要：結合華中數控機床經常出現的故障現象：有報警故障、參數故障和無報警故障這三個方面，分別闡述故障的診斷和維修方法，每種方法都有相應的實例，說明這些方法的實用性和有效性。

關鍵詞：數控銑床；數控系統；診斷

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2017.12.002

傳統的機械加工實現精密加工難度很大，數控技術的應用與推廣是機械加工行業的一次大革命，在帶來巨大經濟效益的同時，也使我們看到了機械制造業的發展前景，數控技術最終要通過數控機床來完成，眾所周知：數控機床是機械、電氣、液壓、氣壓、光柵于一體的產品。這使得我們深深的感到數控機床維修工作難度很大。本文將從數控機床的常見故障：有報警故障、參數故障和無報警故障來闡述數控機床這三種常見故障的診斷和維修方法。

1 有報警故障的維修方法

數控機床對有系統報警故障的維修和保養來說方便之極，機床上的主軸系統、傳動系統、液壓系統，數控裝置等，包括機械上的問題都會有報警信號，我們可以根據機床廠家提供的機床說明書和系統診斷說明書中的報警提示，以及各種報警指示燈來排查故障，直至找出故障點，恢復機床運行。

1.1 利用系統故障報警信息排查故障

每一臺數控銑床系統都有自診斷能力，當數控機床出現故障時，在顯示器上顯示有報警信息，有時在相應裝置上會顯示報警指示，這時，只要根據機床操作手冊對這些報警信息進行分析，就可以排查出數控銑床的故障點。

例如，國產華中數控銑床，維修者第一步要認真向機床操作人員了解產生故障前的操作，錯誤的操作可以引起機床的報警。比如機床工作時，由于誤操作，沒有進行一開機床就回零，在操作過程中，顯示器上會出現禁止軸移動，工作燈處于紅色等報警信息，此時，銑床處于不可操作狀態，點擊故障診斷按鈕功能鍵F5，進入故障顯示頁面，可以看到系統提示X正向超程，此時按住超程解除按鈕，同時在機床面板上選擇手動方式或增量方式（手輪）向X軸負向移動退出超程位置。在實際操作時根據操作者操作不同方向出現X、Y、Z軸的正向或負向超程，只需按住超程解除按鈕，同時用手動方式或手輪方式向相反方向移動即可退出超程位置。

由于數控機床集合了計算機在操作華中數控銑床的時候，出現急停，打開故障診斷按鈕，發現界面顯示為41h 跟蹤誤差過大，此時查找數控銑床診斷說明書發現原因為：①檢查機械負載是否合理；②檢查伺服驅動器動力電源是否正常；③檢查抱閘電機的抱閘情況；④檢查坐標軸參數中的最高快移速度是否超出了電機額定轉速；⑤檢查伺服驅動器內部參數的設置；⑥檢查電機每轉脈沖數是否正確；⑦檢查伺服檢測反饋電子齒輪比參數。說明書提出了七個問題，一個一個原因的查找，②④⑤⑥⑦由于機床已經穩定工作一段時間，這些原因可以排除，剩下了原因①和③，原因③的產生是由于長時間工作造成抱閘電機過熱進行抱閘，此原因一旦排除，剩下原因①時，此時機床關閉5 min后，重新啟動，回零，調節程序中加工參數，比如減少加工時的加工深度，使機床加工負載減小，報警消失，故障排除，在實際加工時根據不同的情況進行以上7個原因的分析。

1.2 根據數控機床PLC梯形圖排查故障

數控機床上運用了PLC技術，數控機床的一些電路故障都可以通過分析PLC的梯形圖對故障進行診斷。

例如：華中數控銑床產生28號、29號報警。查找機床廠家提供的說明書中的電器線路圖，再查看報警說明書，知道產生此報警的原因是輸入信號X1.5始終高電平，從而發現是數控機床的潤滑油路報警。順著這一線索，查看機床的PLC程序，PLC內部程序無法給出輸出信號Y2.1，沒有Y2.1的輸出信號，則繼電器KA5不吸合，無法正常工作。為了解決這一故障，進一步查出X1.5輸入信號來源于一個測油位浮子給出的電磁感應信號，發現潤滑系統的油浮子損壞，更換元件即刻故障排除。

從以上分析可以看出，故障維修的關鍵是診斷，要想盡快找出故障點，就在于充分調查現場，和操作者對于機床線路的熟悉程度，在梯形圖查找時完全可以采用倒查順推的方法，先看現象，再通過機床PLC原理圖進行查找。

2 數控銑床參數故障的分析與處理

數控各系統正常工作不可或缺各種參數，比如公制和英制不需要換算只需在相應的參數中調整即可，還有機床的工作速度等，這些參數影響著數控機床的工作，缺少任何一個參數或對于參數進行錯誤的輸入，都會使數控機床陷入癱瘓狀態。參數故障是數控銑床常見故障之一，如果沒有正確有效的參數備份，診斷和維修的難度較大。

2.1 參數丟失的原因

數控系統后備電池失效；參數存儲器故障或元件老化；機床長期閑置不用，沒有定期對機床充電；受到外部干擾，使參數丟失發生混亂；操作者誤操作。

2.2 參數恢復的方法

當數控機床的參數發生改變和丟失時有兩種方法進行參數恢復。（1）根據故障現象和參數說明，找到排除故障的相應參數，進行正確的參數設置。由于數控機床涉及傳動、計算機、氣壓、液壓等很多參數，翻看數控機床參數頁，查找耗時費力，這種方法維修人員基本不用。（2）常用的使用方法是用計算機、NC卡、U盤等存儲介質把數控機床的參數備份到其中，在需要的時候對數控機床進行參數恢復。這種方法簡單易行，效率高，可靠性好，是進行參數恢復的主要手段。（3）華中數控銑床的系統參數備份與恢復，無論是華中數控機床還是其他的數控機床，可以選擇機床備份、U盤備份、NC卡備份多種數據備份形式，數據的恢復基本一樣，在機床購置買回時正常使用的時候，就備份好參數，以備不時只需。

對于華中數控機床來說首先在系統功能軟件盤上找到擴展菜單→參數→輸入口令→輸入HIG回車（華中數控系統默認），進入參數菜單欄后，有備份選項。首先要對原先的參數進行備份，按F7鍵。系統提示是否備份到當前參數路徑，根據需要，選擇相應的路徑，系統會自動給一個擴展名為BAP的文件，備份好后，只要參數故障發生我們進入和備份相同的路徑，選用裝入參數，系統即可恢復。endprint

3 無報警故障的分析與處理

引起數控銑床產生無報警故障的原因很多，需要綜合考慮機床的機械、電氣等多方面的原因，常見無報警信號的原因大致有以下三種。

3.1 機床不受控制

（1）刀位轉換失控。一定是數控系統沒有得到相應的刀具的應答信號，原因一般是信號線斷開，或者換刀系統的霍爾元件損壞，還有就是其中的小磁鐵破碎。

（2）機床主軸失控。主軸轉動無力且聲音異常，可能是控制器失控，也不能排除機械變速器或電機上的原因，由于拆卸機械部分工作量較大，所以先進行電氣部分檢查，先檢查控制器預設開關參數，再進一步檢查控制板，若無異常就將電機與機床脫離，檢查異常聲響，將電機拆卸看軸承是否損壞，編碼器光盤是否劃破。

（3）傳動系統失控。數控機床的傳動系統失控問題最為常見，需要維修人員耐心排除解決，表現為機床坐標和數控系統移動的數值不一致，原因是傳動系統的光柵尺、編碼器及它們的連接電纜故障，或機械系統的連接松動。

通過數控機床廠家提供的機床說明書，根據現象找原因，逐一排查。

3.2 機床振動

產生的原因負載量較大，導致伺服電機默認的速度環參數不合理，對于華中數控銑床來說排除方法在伺服電機默認的數值PA5為伺服電機速度比例增益，默認值為150，一般情況下，負載量越大設定值越大，調整此數值，同時調整PA7為轉矩濾波器，作用為抑制電動機振動參數，此數值默認為100，PA9和PA8作用相同，調整此三個參數統一改變，根據伺服電機說明書調整，一般向上增加50個單位，注意看系統是否振動，如不振動，還可以增大此參數。

3.3 機床加工尺寸不正確的故障分析

在實踐中發現數控機床發生加工尺寸偏差不準這種現象也會引起機床的無報警，畢竟機床工作了，作為自動設備，任務此時工作正常，但給我們的生產帶來很大麻煩，常見原因如下。

（1）數控車床上伺服電機軸與絲杠之間的連接松動，致使絲杠與電機不同步，出現尺寸誤差。檢測時在伺服電機與絲杠的聯軸節上作好記號，用較快倍率來回移動工作臺（或刀架），由于工作臺（或轉塔）的慣性作用，將使聯軸節的兩端出現明顯相對移動。此類故障通常表現為加工尺寸只有一個方向變動，只需將聯軸節螺釘均勻緊固即可排除。

（2）滾珠絲杠與螺母之間潤滑不良，使工作臺或刀架運動阻力增加，無法完全準確執行移動指令。此類故障通常表現為零件尺寸在幾絲范圍內無規則變動，只需將潤滑改善即可排除故障。

（3）滾動軸承磨損或調整不當，造成運動阻力過大。該故障現象也通常表現為尺寸在幾絲范圍內無規則變動。檢查時可通過DGN800-804的位置偏差量進行，方法同上。此類故障只需將磨損軸承更換并認真調整，故障即可排除。

（4）伺服傳動系統的光柵檢查裝置出現了問題，光柵尺檢查機床傳動系統的移動，上有碼盤對檢測結果，碼盤長時間使用讀數不準，更換即可。

引起數控機床加工尺寸偏差的原因是多方面的，實際中先對機床進行傳遞傳動系統的機械精度的檢測，如果測量值超差，則拆下進給伺服電動機（設定為旋轉軸），對伺服電動機定位精度檢測，判別是否是電氣方面和系統參數因素引起的精度下降。電氣和系統參數方面正常后，檢修進給傳動機械方面故障。如果進給系統精度正常，則檢查機床輔助裝置控制方面因素。

4 結論

數控機床種類很多，故障現象也比較復雜，總之大致可以將數控機床故障分為有報警故障、參數故障和無報警故障三個方面，在機床的使用過程中我們要重視保養，重視技術資料的保存，摸清數控機床各個系統之間的關系，以便分析判斷是哪種故障，提高對機床故障的辨識能力，維修能力。

參考文獻：

[1] 郭繼麗，邢麗娟.數控機床的故障診斷與排除[J].設備管理與維修，2009（1）：20.endprint