數控機床常見故障分析與排除

數控機床常見故障分析與排除

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　　摘要：由于數控機床是技術密集和知識密集的自動化設備，一旦出現故障，維修困難的問題將嚴重影響數控機床開動率，造成設備閑置，資源浪費。本文闡述了數控機床故障分析與排除的一般方法，提出了對維修人員的技術培訓是盡快解決數控機床故障的重要措施。

　　關鍵詞：數控機床;故障診斷;維修;排除

　　數控機床技術集機械制造技術、控制技術、伺服驅動、精密測量、數據通信等各項技術于一體，是機加工領域中典型的機電一體化技術。由于數控機床能按程序自動加工零件，無須使用復雜和專用的工模夾具，能比較好地解決中小批量、多品種和復雜零件的自動化加工，生產率高，加工零件一致性好，質量穩定，便于產品的更新換代，同時具有柔性、高精、高速的特點。因而在機械制造業中的應用越來越廣泛。但是，數控機床在使用過程中，不可避免地會出現一些故障而影響生產，因此，數控機床的故障診斷與維修是數控機床在使用過程中的重要組成部分，是數控機床長期可靠運行的重要保障。

　　一、數控機床故障的分類

　　數控機床是機、電、液一體化的技術密集和知識密集的自動化設備，其故障發生的原因比較復雜，根據數控機床的故障起因、故障性質、發生部位以及有無報警等可對數控機床常見故障作如下分類：

　　(1)按故障起因的相關性可分為非關聯性故障和關聯性故障。非關聯性故障與系統本身無關，是由于運輸、安裝等原因造成的;而關聯性故障又可分為系統故障和隨機故障，系統故障是指機床或數控系統部分在一定條件下必然出現的故障，是一種可重演的故障;隨機故障是指偶然出現的故障，是由于機械結構和局部松動、系統控制軟件不完善、硬件工作特性曲線下降、電氣元器件品質因數降低等原因造成的，這類故障在同樣條件下只偶然出現一兩次。

　　(2)按故障有無診斷顯示可分為有診斷顯示故障和無診斷顯示故障。有診斷顯示的故障一般都與控制部分有關，較易排除;無診斷顯示的故障，維修人員只能根據出現故障前后的情況來分析判斷，所以排除故障的難度較 大。

　　(3)按故障發生的性質可分為破壞性故障和非破壞性故障。破壞性故障是指由于伺服系統失控造成“飛車”、短路燒保險等故障，只能根據操作者提供的情況進行維修，難度較大且有一定的風險，在維修和排除這種故障時不允許故障重復出現;非破壞性故障可以經過多次試驗、重演故障來分析故障的原因，排除較易。

　　(4)按故障發生部位可分為電氣故障和機械故障。電氣故障一般發生在系統裝置、伺服驅動單元和機床電氣等控制部位，一般是由于電氣元器件品質因數下降、元器件焊接松動、接插件接觸不良或損壞等因素引起;機械故障一般發生在機械運動部位，是指機械部分在安裝、調試、潤滑、冷卻、排屑、液壓、氣動、使用和維護操作不當而引起的機械傳動故障及導軌運動摩擦過大等故障，主要表現為主軸停轉、噪聲大、產生切削振動、刀架不轉、加工精度不穩定等特征。

　　二、數控機床故障診斷的一般方法

　　在數控機床出現故障時，操作人員應及時采取措施，停止系統運行，保護好現場，先進行故障檢測，隨之對故障判定及隔離，分離出故障的部位或模塊，最后對故障進行定位。具體方法有：

　　(1)直觀法。直觀法是利用人的手、眼、耳、鼻等感覺器官查找故障的原因，縮小故障的檢查范圍，往往將故障范圍縮小到一個模塊或一塊印制電路板，從而對故障進行定位，這是最簡單、最基本的故障診斷方法。

　　(2)自診斷功能。現代的數控系統已經具備了較強的自診斷功能，能隨時監視數控系統硬件和軟件的工作情況，根據報警號或數碼管、指示燈，確定故障原因和部位，這個方法是當前維修時最有效的方法。

　　(3)參數檢查。數控機床的參數設置是否合理直接關系到機床能否正常工作，在有些情況下，通過對參數的檢查或修改，可以判斷故障所在。

　　(4)替換法。利用備用模塊或電路板替換有故障疑點的模塊或電路板，觀察故障轉移的情況，這是一種簡單易行的方法，也是現場判斷時常用的方法之一。

　　(5)測量法。利用各種檢測儀器，對故障疑點進行電流、電壓和波形測量，將測量值與正常值進行比較，分析故障所在的位置。

　　(6)原理分析法。根據C N C系統的組成原理，可從邏輯上分析各點的邏輯電平和特征參數，然后用萬用表、邏輯筆、示波器或邏輯分析儀進行測量、分析和比較，從而對故障定位。

　　三、故障診斷與排除的實例

　　數控機床是機、電、液一體化的技術密集和知識密集的自動化設備，并且各類數控機床所配的數控系統硬軟件越來越復雜，再則制造廠商不完全向用戶提供硬軟件資料，因此，數控系統的故障維修是很困難的。作為用戶級的維修人員，不僅應具有電子技術、計算機技術、自動化技術、檢測技術、機械理論和機械加工工藝、液壓傳動等技術知識，還應具有綜合分析和解決問題的能力，能盡快查明故障原因，及時排除故障，提高數控機床的開動率。

　　如我們的G S K980T數控車床投入使用時，由于操作人員都是新手，對數控機床的結構性能、按鈕功能及操作方法不熟練，在回零前就直接調入程序，循環啟動加工工件，差點造成車刀與工件的碰撞，操作人員手忙腳亂中按下了急停按鈕。隨后接著回零，C R T顯示屏上顯示“準備未緒”報警字樣，由于是新設備，操作人員對設備沒有足夠的了解，只好向廠方維修人員咨詢，原來是沒有旋開急停按鈕，于是操作人員旋開急停按鈕，按下復位鍵再回零后，故障就被排除了。

　　在設備使用前期，由于操作、調整處理不當還引起參數修改的故障。例如，在配備FANUCO―MD系統的XK5025數控銑床上，開機后程序顯示混亂，機床不能正常工作，經向初學操作的人員了解，在向系統傳輸程序時，出現101號報警，存儲器溢出，在解除該報警時系統要求將參數設置為改寫狀態，在上電同時按Delet鍵，有可能是操作者不熟練，在上電時錯按了R E SE T鍵，造成參數變化，經重新傳入備份參數，機床工作正常了。

　　數控機床的機械部件有時也會出現故障。例如，在配置FAGOR8055系統在TH5660加工中心上時，出現了不換刀現象。當加工中心執行到換刀指令后，主軸能夠移動到換刀點并準確定位，但沒有換刀動作，經對I/O口的追蹤檢查，發現系統未收到主軸定位應答信號，排查到接線端子處發現應答信號線松動，擰緊后工作正常。

　　伺服驅動系統是整個數控機床的主要故障源之一。由于各軸的運動是靠伺服單元控制伺服電機帶動滾珠絲杠來實現的，并用旋轉編碼器作速度反饋，用光柵尺作位置反饋，一般易出故障的地方為旋轉編碼器與伺服單元的驅動模塊。例如，FAN UCO―MD系統的XK5025數控銑床，在鉆孔加工中出現434號報警，經排查知數控系統的722號診斷參數的第7位為1，說明Z軸發生伺服過載，進一步排查得知是主軸的轉向錯誤，改變主軸轉向故障即被排 除。

　　數控機床的造價較高，維修費用也相應很高，如果機床出現故障，操作者應該正確記錄、描述故障發生時的狀況，以便維修人員能夠做出及時正確的處理，當故障情況不清楚時操作者不允許隨意處置。

　　參考文獻：

　　[1]陳志雄.數控機床與數控編程技術[M].北京:電子工業出版社,2005:35.

　　[2]孫健東.數控機床加工技術[M].北京：高等教育出版社,2005:123-126.

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