数控机床故障诊断与维修
2016-9-13 来源：江西工业贸易职业技术学院 作者：张海波
摘要：数控机床是个复杂的系统，不可避免地会发生不同程度、不同类型的故障，导致数控机床不能正常工作。故障诊断是进行数控机床维修的第一步，它不仅可以迅速查明故障原因，排除故障,也可以起到预防故障发生与扩大的作用。文章结合数控机床中几个常见故障的维修实例,说明加强理论学习，适当了解数控系统硬件的相关连接及工作原理，注重系统保养，对于准确维修数控机床故障,降低机床故障率具有重要意义。
关键词：数控机床；PLC；故障诊断；故障维修
1、数控机床故障诊断的步骤
无论是处于哪一个故障期，数控机床故障诊断的一般步骤都是相同的。当数控机床发生故障时，除非出现危险及数控机床或人身安全的紧急情况，一般不要关断电源，要尽可能地保持机床原来的状态不变，并对出现的一些信号和现象做好记录，这主要包括：故障现象的详细记录；故障发生的操作方式及内容；故障号及故障指示灯的显示内容。故障诊断一般按下列步骤进行：
（1）详细了解故障情况。例如，当数控机床发生颤振、振动或超调现象时，要弄清楚是发生在全部轴还是某一轴；如果是某一轴，是全程还是某一位置，是一运动就发生还是仅在快速、进给状态某速度、加速或减速的某个状态下发生。为了进一步了解故障情况，要对数控机床进行初步检查，并着重检查荧光屏上的显示内容，控制柜中的故障指示灯、状态指示灯等。当故障情况允许时，最好开机试验，详细观察故障情况。
（2）根据故障情况进行分析，缩小范围，确定故障源查找的方向和手段。有些故障与其他部分联系较少，容易确定查找的方向，而有些故障原因很多，难以用简单的方法确定出故障源的查找方向。
（3）由表及里进行故障源查找。故障查找一般是从易到难、从外围到内部逐步进行。所谓难易，包括技术上的复杂程度和拆卸装配方面的难易程度。在故障诊断的过程中，首先应该检查可直接接近或经过简单的拆卸即可进行检查的那些部位，然后检查需要进行大量的拆卸工作之后才能接近和进行检查的那些部位。
2、数控机床故障诊断的基本方法
（1）状态诊断法。通过监测执行元件的工作状态判定故障原因。在现代数控系统中，伺服进给系统、主轴驱动系统、电源模块等部件主要参数的动、静态检测，及数控系统全部输入输出信号包括内部继电器、定时器等的状态，也可以通过数控系统的诊断参数予以检查。
（2）常规诊断法。对数控机床的机、电、液等部分进行的常规检查，通常包括：①检查电源的规格（包括电压、频率、相序、容量等）是否符合要求；②CNC、伺服驱动、主轴驱动、电机、输入/ 输出信号的连接是否正确、可靠；③CNC、伺服驱动等装置内的印制电路板是否安装牢固，接插部位是否有松动；④CNC、伺服驱动、主轴驱动等部分的设定端、电位器的设定、调整是否正确。
（3）系统自诊断法。这是利用系统内部自诊断程序或专用的诊断软件，对系统内部的关键硬件以及系统的控制软件进行自我诊断、测试的诊断方法。主要包括开机自诊断、在线监控和脱机测试三个方面的内容。
（4）动作诊断法。通过观察、监视机床的实际动作，判断动作不良部位，并由此来追溯故障源。
3、故障的调查与分析
数控机床系统故障的调查、分析与诊断的过程也就是故障的排除过程，一旦查明了原因，故障也就几乎等于排除了。
因此故障分析诊断的方法也就变得十分重要了，电气故障的常用诊断方法如下：
（1）直观检查法。这是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的检查。①询问向故障现场人员仔细询问故障产生的过程、故障表象及故障后果，并且在整个分析判断过程中可能要多次询问。②触摸在整机断电条件下可以通过触摸各主要电路板的安装状况、各插头座的插接状况、各功率及信号导线的联接状况等来发现可能出现故障的原因。
（2）仪器检查法是使用常规电工仪表，对各组交、直流电源电压，对相关直流及脉冲信号等进行测量，从中找寻可能的故障。
（3）信号与报警指示分析法。①硬件报警指示。这是指包括数控系统、伺服系统在内的各电子、电器装置上的各种状态和故障指示灯。②软件报警指示。如前所述的系统软件、PLC程序与加工程序中的故障通常都设有报警显示。
4、电气维修与故障的排除
如前所述，电气故障的分析过程也就是故障的排除过程，因此电气故障的一些常用排除方法在上一节的分析方法中已综合介绍过了，本节则列举几个常见电气故障做简要介绍，供维修者参考。
（1）电源。电源是维修系统乃至整个机床正常工作的能量来源，它的失效或者故障轻者会丢失数据、造成停机。重者会毁坏系统局部甚至全部。
（2）数控系统位置环故障。①位置环报警；测量元件损坏；位置控制建立的接口信号不存在等。②坐标轴在没有指令的情况下产生运动，可能是漂移过大；位置环或速度环接成正反馈；反馈接线开路；测量元件损坏。
（3）机床坐标找不到零点。可能是零方向在远离零点；编码器损坏或接线开路；光栅零点标记移位；回零减速开关失灵。
（4）机床动态特性变差，工件加工质量下降，甚至在一定速度下机床发生振动。
5、维修排故后的总结
对数控机床电气故障进行维修和分析排除后的总结与提高工作是排故的第三阶段，也是十分重要的阶段，应引起足够重视。①详细记录从故障的发生、分析判断到排除全过程中出现的各种问题，采取的各种措施，涉及到的相关电路图、相关参数和相关软件，其间错误分析和排故方法也应记录并记录其无效的原因。②从排故过程中发现自己欠缺的知识，制定学习计划，力争尽快补课。③总结故障排除过程中所需要的各类图样、文字资料，若有不足应事后想办法补济，而且在随后的日子里研读，以备将来之需。
6、结语
文章从数控机床故障的产生论述到数控机床故障的解决。可以清楚地知道数控机床是技术含金量很高的设备，在使用过程中要严格遵照使用要求。设备出现问题后，要及时冷静地进行故障诊断，寻找合适的方法解决问题。机床修理人员要注重实践，在实践中不断提高自己的水平，要多问、多阅读、多观察、多思考、多实践、多讨论交流、多总结。只有当自身的水平提高了，数控机床的修理过程才能更迅速，才能更好地提高工作效率，多创效益。
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