探究数控机床故障诊断与排除

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数控机床是一种装有程序控制系统的自动化机床，所有数控专业的同学都会借鉴数控机床，下面小编就为大家推荐相关的论文，论数控机床的维护与保养，欢迎大家阅读!

摘要：集多种技术于一体的机械加工机电设备数控机床，是集技术密集和知识密集的自动化设备，运行过程难避会发生故障，严重影响数控机床开动率，造成设备闲置和资源浪费，因此要加强对其故障原因的分析，加强对故障的诊断。文章重点介绍了数控机床故障的常见类型，分析了其故障诊断的主要方法及基本思路，并例举案例对数控机床的维护进行了有意义的研究。

关键词：数控机床;故障诊断;故障排除

数控机床技术起源于美国的机电一体化设备，它集计算机、精密测量、自动控制、数据通信和现代机械制造等技术于一体，最初是用于解决航空航天复杂零件的制造问题，运作高效，能按程序自动加工零件，而无需使用复杂和特殊的工装夹具，质量稳定，生产效率高，可以以一个更好的方式来自动化批量加工品种多样的复杂的零件，保持加工零件的一致性，便于产品的升级换代，同时具有机动灵活、精度高、速度快的特点，必须有强大的可靠性和可用性。

然而随着数控机床因而在机械制造业中的比例越来越大，数控机床在使用过程中发生故障的可能性大大增强，诊断故障并维修排除才能保障数控机床长期可靠运行。

一、常见的数控机床故障分类

数控机床发生故障的原因比较多且复杂，涉及的知识面广，技术难度大，诊断与排除故障往往存在很大的困难，根据数控机床的故障性质、起因、有无诊断显示、装备情况和是否具有破坏性及部件故障等分为以下几种分类：

(一)电源故障。

电源发生故障，既无法启动，对于其维修，需对照原理图进行。

(二)有无诊断显示故障。

根据故障有无诊断显示可以分为有、无诊断显示故障。无诊断显示的故障只能根据出现故障前后的情况来分析判断，较难排除。有诊断显示的故障相对来说比较容易排除，此种故障的经常是软件报警显示的故障与硬件报警显示两种类型。其中硬件报警显示故障可以通过各单元装置上的指示灯找到，一般以报警号的形式出现软件报警显示故障往往可以在数控系统显示器上显示。系统无报警显示故障，比较复杂和困难的诊断，通常是由硬件故障造成。

(三)数控装置故障。

由装置设备问题引起的故障，分为硬件故障与软件故障两种。

(四)有无破坏性故障。

有无破坏性故障又称为非破坏性故障和破坏性故障两类，是按故障发生的性质是否具有破坏性来分类的。非破坏性故障容易辨别，也危害较小，可以经过重演故障、多次试验检验来分析故障的原因，较易排除;破坏性故障危害较大，维修难度大且有一定风险，比如由于伺服系统失控造成飞车、短路烧保险等故障引起的破坏性故障对整个体统都将是致命的破坏。

(五)PLC部分出现故障。

不报警的机床故障由于PLC编程有问题、编程不好等问题的出现而产生。

(六)机械故障和电气故障。

根据机械运动部件发生故障的不同来分，分为机械故障和电气故障。由于机械部分的安装、润滑、调试、液压系统、冷却、气动、排屑、使用和维护操作不当造成的机械变速箱故障和导轨运动摩擦产生的故障称为机械故障，主要集中在主轴停止、噪音大，导致切削振动炮塔不转，加工精度不稳定。电气故障是往往是由于松动的部件焊接，电器元件的品质因数的下降，连接器接触不良或由其他因素造成的发生在系统设备、伺服驱动装置和机床电器控制等部分的故障，具有一定的损害。

(七)检测元件故障。

整个数控机床和检测元件是一个闭环的系统，检测元件是其中的数控机床的重要组成部分，经常会在机械暴走、机械振荡等方面体现出故障。

二、数控机床故障诊断方法

(一)直观诊断法。是最常用也是最简单的一种方法，是指利用人的感觉器官如手、眼、鼻、耳等缩小故障的检查范围，找出故障具体原因。

(二)状态诊断法。该种方法主要是动、静态的监测伺服进给系统、电源模块等部件的主要参数，或监测数控系统输入输出信号的状态，检测各元件的工作状态，从而来找出故障原因的方法。

(三)仪器诊断法。仪器诊断法是指运用一些常用仪器测量数控机床系统的相关直流与脉冲信号，进而查找可能的故障，比如运用常规的电工仪表、直流电源电压等来查找故障。

(四)系统的自我诊断功能。这种方法主要是使用数控机床系统内的自我诊断方法找到故障原因。这些软件或程序的测试离线和在线监测、开机自诊断等等。异常报警指示灯将通过硬件或软件报警指示报警。此外，数控机床系统的自诊断功能经常被用来作为衡量数控机床的性能的一个重要的指标。

(五)参数调整法。维修人员通晓数控机床的工作状态和作用主要是通过具体系统的主要参数来判断，主要考虑到不同的数控机床、不同的工作状态对数控系统、PLC及其伺服驱动系统的参数要求不尽相同，通过调整一个或多个相关参数来对其故障进行排除。

三、数控机床的维护与排除

合理的日常维护措施可以减少正常磨损、延缓劣化、预防和降低数控机床发生故障的概率，保证其安全运行，因此，做好数控机床的日常维护、保养是做好数控机床的维护重中之重和关键所在，一方面要讲究具体的方式方法，另一方面要遵循具体的措施原则和立场，主要有以下几个方面。

(一)具体的数控机床故障维修与排除手段及方法

1.复位、初始化法

由于编程或者瞬时故障引起的CNC系统报警使数控机床停止运行的情况出现时，往往按复位按钮或复位键进行复位来清除故障，也可用强行关闭硬件电源;若系统存储器欠压、连接线路接触不良、掉电造成系统出现故障，则先做好系统初始化前应注意作好数据备份，再对CNC系统进行复位。

2.模块替换法

模块替换法是目前最常用解决故障的方法，主要方法是诊断出坏的系统模块(电器元件)，然后再选择好的模块将其替换，设定好相应的参数，并做相应的初始化启动，使机床迅速投入正常运行。

3.设置参数

有正确的数控系统参数设置是确保系统功能正常的前提，许多数控机床不能工作或功能是无效的主要原因是由于数控系统的参数设置存在问题，也可以块搜索功能数控系统检查用户编程错误引起的故障报警或停机，纠错参数设置，以确保数控机床的正常运行。例如，实际速度与设定速度主轴启动是不一致，因为主轴转速模拟电压控制功能处于激活状态，主轴转速S码输入设置一个固定的主轴转速(转/分)S代码时的值不会改变，称为恒线速控制(G97模式)2种方式，工具相对于圆柱形工件的切向速度(米/分)S代码来设置恒线速控制(G96模式)，恒线速控制方式下，切削进给时的主轴转速随着编程轨迹X轴绝对CNC输出给主轴变频器0-10V控制电压受驱动装置的控制。

4.修调法

数控机床数控系统参数设置正确，在过程中发现进一步调整某些参数，如数控系统的LCD显示屏幕亮度，低维护，调整屏幕电源12V电压正常。

最好地实现数控系统及其他电子系统的控制，微调是非常关键的。主轴转速模拟电压控制模式，与主轴倍率微调至实际速度主轴倍率修剪主轴的最大速度在当前档位的限制，由恒定表面速度控制模式的最小主轴转速限制值和最高主轴主轴的实际速度限速值限制。

数控系统提供了8主轴倍率(50%?120%，每级变化10%)，实际的定义系列的主轴倍率阶梯，应使用机床制造商的指示为准功能低于标准梯形说明的，例如，标准定义的PLC梯形图GSK980TDa主轴，共有8级，实际主轴转速主轴倍率的速度范围为50%到120%的实时修整主轴倍率断电记忆中的指令覆盖的关键。

(二)遵循具体的措施原则和立场

强化管理是数控机床的维护的关键所在。做好日常维护工作，需遵循具体的措施原则和立场，严格执行操作规程、充分利用数控机床、加强人员培训，掌握日常使用与维护的知识，做好有效、及时的总结，这些必要的流程措施是数控机床有效运行的重要保证。

四、故障诊断与排除的系列案例

上述分析发现，作为一个用户级的维修人员，不仅要有电子技术、自动化技术，还要有计算机技术、机械原理、检测技术及机械加工、液压传动等知识，同时在其中应该有一个分析问题和解决问题的能力，文中例举了几个案例，形象说明如何及时排除故障提高数控机床的开动率。

案例一：在高校教学实践和企业生产实际中，数控机床已多次出现故障后，维修人员掌握一定的知识后，逐一进行排查，故障很快得到解决。例如，购买、投入使用GSK980T数控车床，操作人员经验不丰富，数控机床、按钮的功能和操作的结构性不熟练，就可以直接转移到的程序，周期起动工件，几乎引起了车刀和工件碰撞运营商急于紧急停止按钮的作用。随后回零，CRT显示准备不是线程报警字样。出现操作人员对新设备缺乏足够了解的情况下旋开急停按钮，按下复位键再回零后，反而轻而易举把故障排除了。

案例二：数控机床机械零件有时会产生故障。例如，配置FAGOR8055系统TH5660加工中心的有不换刀现象。加工中心执行换刀指令时，主轴能够移动到换刀和准确的定位，但没有换刀动作，检查I / O端口跟踪，发现该系统没有收到主轴定位应答信号，在调查到终端，终端响应信号线松动，紧固之后工作处于正常。

案例三：伺服驱动系统是数控机床的主要故障源之一。由于各轴的运动是靠伺服单元控制伺服电机驱动滚珠丝杠和旋转编码器速度反馈反馈光栅的位置，一般故障的驱动器旋转编码器与伺服单元模块。例如FANUCO-MD系统XK5025数控铣床，发生434报警，问题出在数控系统722的诊断参数的第7 位为1，说明Z-轴伺服过载，作进一步调查了解到是主轴转向发生错误，改变主轴转向就可以排除故障。数控机床的造价较高，维护成本也高。

案例四：设备的操作使用前的调整过程不当也是引起故障参数修改。例如，XK5025数控铣床FANUCO-MD系统引导程序显示混乱，机器不能正常工作，出现系统的传输过程中的101报警、内存溢出，在解除报警系统DELET按键上出现参数设置为重写的状态，有可能是操作不熟练，错按电源上的RESET按钮，产生的参数发生变化，如果重新输入备份参数，机床就处于工作状态了。如果机器出现故障，操作人员应正确地记录、描述的情况，在发生故障时，并方便维护人员及时和正确的调整。

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探究数控机床故障诊断与排除