數控車床故障診斷及排除的研究與應用

朱加彪

摘? 要：數控車床的進給系統與普通車床有一定的區別，普通車床有進給箱和交換齒輪架，而數控車床是直接利用伺服電機通過滾珠絲杠驅動溜板和刀架實現進給運動，進給系統相比普通車床的結構大為簡化。因此熟練掌握和應用數控車床故障診斷的基本原則、方法以及常見故障分析和排除的方法是非常必要的。該文從指導實踐的角度，分析了數控車床常見故障診斷及排除方法。

關鍵詞：數控車床? 故障診斷? 排除? 診斷方法

中圖分類號：TG519.1 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1672-3791（2020）12（b）-0060-03

Abstract： The feed system of CNC lathe is different from that of ordinary lathe. The common lathe has a feed box and exchange gear carrier， while CNC lathe directly uses servo motor to drive slide plate and tool carrier through ball screw to realize feed movement. Compared with ordinary lathe， the structure of feed system is greatly simplified. Therefore， it is necessary to master and apply the basic principles， methods and common fault analysis and troubleshooting methods of CNC lathe. From the angle of guiding practice， this paper analyzes the common fault diagnosis and troubleshooting methods of CNC lathe.

Key Words： CNC lathe; Fault diagnosis; Troubleshooting; Diagnostic method

數控車床是一種融合了機械、電氣、液壓、氣動、微電子、信息等技術的機床，具有高精度、高效率、高自動化和高靈活性等優點。數控車床技術水平及其金屬切削機床的生產和占有率是衡量一個國家國民經濟發展和工業制造業總體水平的重要指標之一。隨著工業的不斷發展，數控機床的應用日益廣泛。但是凡事都有兩面性，數控車床精度較高、元器件較為復雜，即使是一個很小的部件損壞都可能造成整個系統的故障。

1? 數控車床結構分析

數控機床操作是一項系統的工作，其需要在安全的操作環境才能夠平穩安全地運行。一般來說，數控車床由輸入/輸出裝置、數控系統、伺服系統、車床本體和輔助裝置等組成。

在數控車床的組成部分當中最重要的就是數控系統，以CAK6150數控車床的數控系統為例，它是由控制單元、主軸和進給伺服單元以及相應的進給伺服電動機、CRT顯示器、系統操作面板、機床操作面板、附加的I/O接口板、電池盒、手搖脈沖發生器等部件組成。

通過對數控機床的基本構成有一個全面大致的了解，可以更好地進行故障的排除分析，這樣可以更好地進行實踐檢測，實現數控機床工作效率的提升。

2? 數控車床故障診斷的基本原則分析

對于數控車床來說，故障發生的因素有很多，尤其是在復雜操作環境下，任何一方面的因素出現問題都會導致出現問題。所以在進行故障分析的時候，必須要堅持以下原則。

2.1 由簡入難的原則

一旦數控車床出現問題，往往會導致各個零部件出現問題。所以在進行檢查的時候必須要將各個故障部分進行檢測，確保問題一一排除。而且在進行維修的時候，要堅持從簡單到復雜的原則，這樣才可以確保整體系統的運轉，促進大故障的解決。

2.2 由主機到電氣的原則

在數控車床的故障中，主機的問題是最顯而易見的。一旦主機存在問題，整個車床就會停止工作。所以在進行故障排除的時候，排除人員要先看主機是否存在問題，如果不存在問題，然后再對電氣進行故障排除和修復，這樣可以大大地節約故障排除的時間，提高工作效率。

2.3 由外到內的原則

除了以上原則之外，數控車床的故障排除還需要堅持由外到內的原則。因為在進行故障排除的時候，外部的問題容易察覺，而且外部問題一般都是機械問題，這樣故障排除和維修都十分容易。如果不是外部問題，則需要對內部進行檢測，一旦出現問題則需要進行及時維修和更換，確保車床的正常運轉。

2.4 從靜態到動態的原則

在進行數控車床故障排除的過程中，一般嚴禁通電。通電會對設備造成嚴重的損害，甚至會導致故障問題的擴大。所以，在進行故障檢測的時候，要在設備斷電的情況下進行檢測，等故障完全排除后，在進行通電。整個過程必須要堅持從靜態到動態的原則，這樣既可以保持設備的安全性，也有助于促進故障的科學排除。

3? 數控車床故障診斷方法

在實際的應用中會遇到各種故障問題，而導致故障的原因也是多種多樣。所以在進行故障排除的時候需要進行精準診斷，采用科學的方法進行，具體如下。

3.1 直觀診斷法

直觀診斷方法最簡單，但是需要排除人具備豐富的工作經驗，可以直觀地看出具體故障。在診斷時，需要通過目測、手摸、通電等檢測途徑對外部設備進行監測和判斷。該種診斷方法的優點就是憑借豐富的經驗，可以快速地找到并排除故障。

3.2 自診斷功能法

隨著科學技術的發展，一般情況下數控車床都會有計算機控制并連接起來，這樣在出現故障的時候，計算機就可以根據系統自帶的檢測程序對數控車床進行檢測。在檢測軟件的檢測下，找到車床的內部問題所在，根據具體的情況進行解決。該種診斷方法的優勢就是可以通過自動化的軟件進行問題檢測，大大提高了檢測診斷的效率。

3.3 交換診斷法

交換診斷法，簡言之就是將問題車床與正常運轉的車床進行設備更換，這樣可以快速地找到出現故障的零部件。在檢測出問題部件之后，對損壞的部件進行及時更換即可。通過該種診斷方法，可以準確地找到故障發生的部件，有效地提高了問題解決的效率。

3.4 儀器測量診斷法

人工診斷的方法缺乏一定的精準性，所以可以借助一些高端儀器進行綜合分析，快速找到問題所在。例如，在故障發生后，可以借助電壓、電源、脈沖信號等方法檢測問題點，然后對比車床數據。根據數據的變化與差異，來進一步判斷發生故障的部位。

3.5 敲擊診斷法

在數控車床的使用過程中，零部件松動也是造成故障的原因之一。在遇到該問題的時候，可以采用敲擊診斷法對電路板進行敲打，看是否存在焊接點松動、掉落等問題。如果是這些問題則通過敲打，可以緩解接觸不良的狀態，促使設備恢復工作。這種方法可以快速排除故障，可以節約故障排除的時間。

4? 數控車床常見故障分析及排除

為了更好地進行數控車床常見故障分析及排除，接下來將對幾種常見的車床故障進行分析，具體如下。

4.1 數控車床主軸電機故障與處理方法

一般情況下，數控車床選擇的電動機都是具有高穩定性、無轉差損耗、接線簡單、價格低等特點。但在實際的使用過程中，也會存在噪聲、振動、發熱等問題，這些問題會嚴重影響設備的工作效率。在具體的故障診斷過程中需要具體問題具體分析，例如，面對噪聲問題，可以采用更換電機軸承或者是更換軸承潤滑脂的方法;面對機器振動故障，可以對機身與機床的連接部位進行螺栓加固;對于電機的發熱故障，可以更換電機軸承或者是軸承加適量潤滑脂，同時還要對排風扇進行檢測，看是否存在灰塵等污物。一旦發現問題，要及時采取措施處理。

4.2 數控車床工作臺故障與處理方法

對于數控車床工作臺的故障，主要表現在忽然停止動作或者是電機抖動不轉的問題，一般稱之為機械故障。在進行該故障處理的時候，排除人員需要關閉工作系統，進行重新啟動。如果仍然存在該問題，就需要關機分析。進一步查看傳動系統部位是否存在損壞的現象，可以借助手工轉動絲杠進行查看和清理。通過對車床工作臺的定期檢查與維修，可以降低故障發生的概率，提高使用壽命。

4.3 數控車床刀位故障排除及處理方法

數控車床刀位故障主要體現在電動刀架換刀的時候，旋轉動作無法停止，甚至會出現無法定位的問題。例如，在進行程序調用某刀號時，如果刀架在達到指定位置的時候，無法獲取準確的信息，并導致整個刀架旋轉不停，這就需要對整個刀架的零部件進行更換，這樣可以很好地緩解數控車床刀位故障。除此之外，如果一旦零部件的加工出現誤差問題，就需要通過采用加固的方式，排除故障問題，進一步提高數控車床的使用壽命。

5? 結語

通過以上分析可以看出，數控車床的故障診斷與排除都是需要堅持一定原則的，在這些原則的指導下進行故障的診斷和排除，可以進一步提高實際的診斷效果，有利于快速地解決問題，提高數控車床的實際使用效果。希望文中對數控車床的故障診斷與排除分析，可以更好地促進數控車床生產效率的提升。

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