淺談數控機床故障診斷與檢修

盧蘭翔

【摘 要】數控機床是一種技術復雜的機電一體化設備，由于其經濟性能好，生產效率高等優點，使其在生產上處于的地位越來越重要。但是數控機床一般價格比較昂貴，一旦數控機床發生故障，其影響和損失往往較大。因此，數控機床故障診斷與排除技術不僅是保障數控機床正常運行的前提，對數控技術的發展和完善也起到了巨大的推動作用。

【關鍵詞】數控機床；故障；思路與原則；診斷與排除

隨著我國工業化程度的不斷提高，數控機床在機械制造領域的應用愈來愈普遍，數量也逐漸增多。但是由于數控機床系統種類的多樣性、結構的差異性，機械加工工藝的復雜性，以及當前從事數控機床故障診斷與維修的技術人員非常緊缺等原因，一旦數控機床發生故障，維修難的問題就變得尤為突出，這樣導致了大量的數控機床因為得不到及時維修而影響正常的使用。要改變這一狀況，我們在數控機床的使用和維修實踐中，要善于總結維修經驗，掌握數控機床常見故障的診斷與排除方法。

1、數控機床常見故障的分類

數控機床的電氣故障可按故障的性質、故障的表象、產生故障的原因或后果分類。

1.1以故障發生的部位分為主機故障和電氣控制系統故障。前者通常指組成數控機床的機械、潤滑、冷卻、液壓、氣動等部分，表現為傳動噪聲大、加工精度差、運行阻力大、機械部件損壞等。后者通常又分為弱電故障和強電故障，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，弱電故障又分為硬件故障與軟件故障，硬件故障是指集成電路芯片、分立電子元件、接插件以及外部連接組件等發生的故障；軟件故障是指數據丟失，程序錯誤等方面的故障。強電部分是指控制系統中的主回路或高壓、大功率回路中的繼電器、接觸器、熔斷器、電動機等電氣元器件及其所組成的控制電路。

1.2以故障出現的或然性分為系統性故障和隨機性故障。前者是只要滿足一定的條件就一定會產生的故障；而后者是不確定什么條件下偶爾發生的故障，這類故障的分析較為困難，通常是由電氣工件特性漂移，機床機械結構的局部松動錯位，電氣裝置內部溫度過高有關。

1.3以故障出現時有無指示和報警分為有診斷指示故障和無診斷指示故障。數控系統通過自診斷程序可以實時監控整個系統的軟、硬件性能，并能顯示故障信息，根據故障信息便于找到故障發生的原因、部位和排除的方法。無診斷指示的故障需要技術人員根據自身的經驗好水平對產生故障前的工作過程、故障現象和后果進行分析，并加以排除。

1.4以故障出現時對工件或對機床有無破壞分為破壞性故障和非破壞性故障。前者損壞工件或者機床，檢查時不允許重現故障現象，只能根據產生故障時的現象進行分析判斷。后者則可以試著重現故障過程，依據過程分析找尋故障原因。

2、故障的排除思路與原則

故障分析是進行數控機床維修的第一步，通過故障分析，一方面可以迅速查明數控機床故障原因，及時的排除故障；同時亦可起到預防故障發生與擴大的作用。故障處理的思路步驟可分為：確認故障現象，調查故障現場，充分掌握故障信息；根據所掌握的故障信息，明確故障的復雜程度并列出故障部件的全部疑點；分析故障原因，制定排除故障方案；檢測故障，逐級定位故障部位；故障的排除；解決故障后的資料整理。

數控機床系統出現報警，發生故障時，不要急于動手處理，而應多進行觀察，應遵循兩條原則：一是充分調查故障現場，充分掌握故障信息。二是認真分析故障原因，確定檢查的方法與步驟。另外，從監測排除故障中還應掌握以下若干原則：先方案后操作；先外部后內部；先機械后電氣；先公用后專用；先軟件后硬件；先簡單后復雜；先一般后特殊。

3、故障診斷與排除的方法

對于數控機床出現的大多數故障，一般可采用下述幾種方法來進行故障診斷和排除。

3.1常規檢查法

常規檢查法是指依靠人的感官并借助于一些簡單的儀器來尋找機床故障原因的一種檢查方法。這種方法在維修中是常用的，也是首先采用的。維修人員通過對故障發生時產生的各種光、聲、味等異常現象的觀察、檢查，可以將故障縮小到某個模塊，甚至到一塊電路板。

3.1.1問。就是詢問機床故障發生的經過，弄清故障是突發的，還是漸發的。一般操作人員熟知機床性能，故障發生時在現場，所提供的情況對故障的分析是很有幫助的。

3.1.2看。就是仔細檢查設備各工作狀態指示燈是否正常，各電控裝置有無報警指示，局部查看有無保險燒斷、元器件燒焦、煙熏、開裂等現象，有無異物斷路現象，以此判斷板內有無過流、過壓、短路問題。

3.1.3聽。就是利用人體的聽覺功能查詢數控機床因故障而產生的各種異常響聲的生源，如電氣部分常見的異常響聲有：電源變壓器、阻抗變換器與電抗器等因為鐵芯松動、銹蝕等原因引起的鐵片振動的吱吱聲；繼電器、接觸器等磁回路間隙過大線圈欠壓運行等原因引起的電磁嗡嗡聲。機械運動常見的異常響聲有摩擦聲、泄漏聲、沖擊聲、對比聲等。

3.1.4觸。也稱敲捏法。可用絕緣物輕輕敲擊電路板可疑部位，來檢測電路虛焊或接觸不良而引起的故障。用手捏壓組件、元器件，如故障消失或出現，可以認為捏壓處或捏壓作用力波及范圍是故障原件。

3.1.5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。如一些燒毀的煙氣、焦糊味等異味。因劇烈摩擦，電器元件絕緣處磨損短路，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。

3.2系統自診斷法

數控系統的自診斷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、測試的診斷方法。它主要包括開機自診斷、在線監控與脫機測試這些方面內容。

3.3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。

3.4交換法

所謂交換法，就是在故障范圍大致確認，并在確認外部條件完全正確的情況下，利用裝置上同樣的印制電路板、模塊、集成電路芯片或元器替換有疑點部分的方法。交換法簡單、易行、可靠，能把故障范圍縮小到相應的部件上。例如數控機床的進給模塊，檢測裝置有多套，當出現進給故障，可以考慮模塊互換。

3.5拔出插入法

拔出插入法是通過監視相關的接頭、插卡或接插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。還有的本身就只是接插件不良引起的故障，經過重新插入后，問題就解決了。

除了上面介紹的幾種常用的檢查方法外，還有參數檢查法、隔離法、升降溫法、電源拉偏法、測量比較法及原理分析法等，這些檢查方法各有特點，在機床故障診斷與排除過程中并無嚴格界限，可能用一種方法就能排除故障，也可能需要多種方法相互配合同時進行，在實際工作中，可以根據不同的故障現象，加以靈活運用，對故障進行綜合分析，逐步縮小故障范圍，排除故障。

4、結語

總之，對于數控機床的修理，重要的是發現問題，特別是數控機床的外部故障。有時診斷過程比較復雜，但一旦發現問題所在，解決起來就比較簡單。現實的數控機床設備越來越復雜，功能越來越多樣，出現的故障類型也是越來越多樣。但是只要相關的人員不斷進行學習，從實際中吸收相關的經驗，結合多樣化的診斷方法，相信數控機床的故障維修問題也會得到一個合理的解決。同時，在日常生產活動中，對于數控機床，一定要做到正確的操作和日常維護保養，這也是降低故障發生概率的有效方法。

參考文獻：

[1] 熊軍.數控機床維修與調試[M].人民郵電出版社，2010

[2] 吳國經.數控機床故障診斷與維修[M].電子工業出版社，2004

[3] 陳全明，淺談數控機床故障排除的一般方法[J].機床電器，2001.4

（作者單位：山東圣翰財貿職業學院）