数控机床故障诊断及维修方法

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数控机床故障诊断及维修方法【1】

摘要：数控机床是一种典型的机电一体化设备，综合计算机技术、机床设计及制造技术、精密测量技术、自动控制技术于一体，故其障发生的原因非常复杂。

为缩短维修时间，降低企业损失，要求维修人员能够迅速、准确的判断出故障原因、并进行及时、有效的处理，迅速恢复机床的正常功能。

关键词：数控机床;故障诊断;故障维修

动化的机床;是信息技术与机械制造技术相结合的产物，代表了现代基础机械的技术水平与发展趋势;是制造业实现生产现代化的重要手段，它的广泛普及对于产品质量、生产效率，乃至对社会生产力的提高都起着巨大的推动作用[1]。

一旦数控机床发生故障、停机必将给企业和社会带来巨大的损失。

为了将损失降到最低，要求数控机床维修人员在故障发生后要沉着冷静，对故障现场进行全面分析，判断故障发生部位，采取相应方法及时排除故障。

现将故障诊断及维修的通用流程总结如下。

1 数控机床故障诊断、维修应遵循的原则

1.1 先方案后操作

故障发生后，维修人员应先向机床操作者了解故障发生的整个过程，查阅机床的技术说明和相关技术图样，考虑好故障的解决方案后再动手维修。

1.2 先检查后通电

确定好解决方案后，不要忙于通电，要先对机床进行观察、测试和分析，以确定故障的性质是恶性的破坏性故障还是非恶性破坏性故障。

如果确认是恶性的破坏性故障，必须先将危险排除;如果是确认是非恶性破坏性故障，方可给机床通电，然后对运转的机床做进一步的动态观察、检验和测试，以查找故障的发生部位。

1.3 先软件后硬件

数控系统的软件工作不正常同样可以导致数控机床发生故障。

比如，软件参数丢失，软件的使用方式、操作方法不正确等。

因此，机床通电后，应先确认软件是否正常工作，以免产生更大的故障。

1.4 先外部后内部

数控机床发生故障后，维修人员应先检查机械部件是否发生故障，如行程开关，按钮开关工作是否正常。

确认机械部件没有问题后，再检查液压器件是否发生异常，如液压元器件的连接是否松动。

最后，检查电气接触部件是否松动，如印制电路板插头座、电控柜的插座等，往往这些部位由于机械振动、油污、粉尘、温湿度的变化造成信号接触不良，导致信号传递失真，造成数控机床发生故障[2]。

1.5 先机械后电气

数控机床是由机、液、电组成、高度自动化、复杂的先进机械加工设备。

对数控机床的诊断应该按一定的顺序进行，根据经验表明，大部分故障均是由机械系统动作失灵造成的，如行程开关不能正常工作，此外，机械故障容易察觉，电气故障较难诊断。

因此，在维修时应先逐一检查机械性的故障，往往能够达到事半功倍的功效。

1.6 先公用后专用

公用性的故障影响面大，是主要矛盾，专用性故障只影响局部，是次要矛盾。

例如：数控机床的所有坐标轴都不能做进给运动、电网或主电源发生故障，这些都是公用性的问题，只有公共故障得以排除，专用性的故障才可能得到解决。

1.7 先简单后复杂

数控机床可能同时发生多种故障，故障的复杂程度不尽相同，小故障比较容易维修，难度大的故障维修起来比较困难，维修人员应先维修小的容易解决的故障，在维修的过程中可能受到启发，对复杂故障有了清晰认识，或者复杂的故障变成了小故障，利于复杂故障的解决。

1.8 先一般后特殊

导致数控机床发生某一故障的原因可能多种多样，在维修时要优先考虑导致故障的常见可能因素，最后在分析特殊不常见的因素。

2 故障诊断维修的一般流程

2.1 充分调查故障现场

如同医生看病一样，数控机床的故障诊断首先也要问诊。

向数控机床操作者充分了解以下几个内容：

1)机床在什么情况下出现的故障。

2)故障产生时有什么外观现象。

3)故障产生后操作者采取了哪些措施。

2.2 建立故障树

首先分析数控机床的故障，再将导致故障产生的诸多因素，如主机、人为、CNC、环境、元器件因素等，用适当的符号表示，用逻辑符号将它们与故障连接起来。

然后，逐级展开故障发生的原因，把故障产生的原因分析出来，构成一颗故障树。

当机床故障产生后，通过主干、支干逐级分析法来寻找故障产生的原因。

2.3 排列可能引起故障的诸多因素

故障树建立起来后，为找出产生故障的原因提供了一个可寻范围，在这个前提下就可排列出产生故障的诸多因素。

数控机床产生同一故障现象的原因可能是多种多样的：有CNC系统的原因、有机械的原因、机床电气系统的原因等。

因此，在分析故障时要把有关的因素都罗列出来，然后采用排查法找出造成故障的真正原因。

2.4 确定故障产生的原因

利用机床的技术档案，现场经验和判断能力，机、电、液综合知识以及必要的测试手段和仪器、仪表，确定最有可能的因素，然后通过实验，逐一排查，最终找出产生故障的真正原因。

3 故障诊断维修的常用方法

3.1 直观法

直观法是指维修人员依靠人得感觉器官，按照故障现场产生的光、声、味等异常现象，仔细检查系统的所有部位，看看能否找到损伤和烧毁痕迹，将故障缩小到最小范围。

3.2 自诊断功能法

数控机床一般都具有自诊断系统，它是故障诊断最常用、最有效的方法之一[3]。

数控机床发生故障后，机床显示器上会显示报警信息、数控系统与各模块之间的接口状态，根据这些信息有利于找出故障的大致位置。

3.3 参数检查法

在数控系统中有许多参数地址，其中存入的参数值是机床出厂时通过调整确定的，它们直接影响着数控机床的性能。

通常这些参数不允许修改。

如果参数设置不正确或因干扰使得参数丢失，机床就不能正常运行。

因此参数检查是一项重要的诊断。

3.4 PLC检查法

1)利用PLC的状态信息诊断故障。

2)利用PLC梯形图跟踪法诊断故障。

3.5 功能程序测试法

数控机床的一些思索【2】

摘要：数控机床是机电一体化的典型产品，数控机床控制技术是集计算机及软件技术、自动控制技术、电子技术、自动检测技术、液压与气动技术和精密机械等技术为一体的多学科交叉的综合技术。

在技能要求日益提高的今天，对数控机床的熟悉与了解已成为该行业专业技术人员必不可少的一环。

数控机床是机电一体化的典型产品，数控机床控制技术是集计算机及软件技术、自动控制技术、电子技术、自动检测技术、液压与气动技术和精密机械等技术为一体的多学科交叉的综合技术。

在技能要求日益提高的今天，对数控机床的熟悉与了解已成为该行业专业技术人员必不可少的一环。

笔者结合自身的经验谈谈数控机床的优、缺点，及其种类以及数控技术的发展及其未来的发展趋势，供大家参考：

一、数控机床的优点与缺点

(一)、数控机床的优点

对零件的适应性强，可加工复杂形状的零件表面。

在同一台数控机床上，只需更换加工程序，就可适应不同品种及尺寸工件的自动加工，这就为复杂结构的单件、小批量生产以及试制新产品提供了极大的便利，特别是对那些普通机床很难加工或无法加工的精密复杂表面(如螺旋表面)，数控机床也能实现自动加工。

加工精度高，加工质量稳定。

目前，数控机床控制的刀具和工作台最小移动量(脉冲当量)普遍达到0.0001mm，而且数控系统可自动补偿进给传动链的反向间隙和丝杠螺距误差，使数控机床达到很高的加工精度。

此外，数控机床的制造精度高，其自动加工方式避免了生产者的人为操作误差，因此，同一批工件的尺寸一致性好，产品合格率高，加工质量稳定。

生产效率高。

由于数控机床结构刚性好，允许进行大切削用量的强力切削，从主轴转速和进给量的变化范围比普通机床大，因此在加工时可选用最佳切削用量，提高了数控机床的切削效率，节省了机动时间。

与普通机床相比，数控机床的生产效率可提高23倍。

良好的经济效益。

使用数控机床进行单件、小批量生产时，可节省划线工时，减少调整、加工和检验时间，节省直接生产费用;同时还能节省工装设计、制造费用;数控机床加工精度高，质量稳定，减少了废品率，使生产成本进一步下降。

此外，数控机床还可实现一机多用，所以数控机床虽然价格较高，仍可获得良好的经济效益。

自动化程度高。

数控机床自动化程度高，可大大减轻工人的劳动强度，减少操作人员的

人数，同时有利于现代化管理，可向更高级的制造系统发展。

(二)数控机床的缺点

数控机床的主要缺点价格较高，设备首次投资大;对操作、维修人员的技术要求较高;加工复杂形状的零件时。

手工编程的工作量大。

二、数控机床的种类

数控机床的种类很多，主要分类按工艺用途分类。

按工艺用途，数控机床可分类如下。

普通数控机床：这种分类方式与普通机床分类方法一样，铣床、数控锚床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。

加工中心机床：数控加工中心是在普通数控机床上加装一个刀库和自动换刀装置而构成的数控机床，它可在一次装夹后进行多种工序加工。

按运动方式分类。

按运动方式，数控机床可分类点位控制数控机床。

数控系统只控制刀具从要有数控钻床、数控坐标锤床、数控冲剪床等。

直线控制数控机床：数控系统除了控制点与点之间的准确位置以外，还要保证两点之间移动的轨迹是一条直线，而且对移动的速度也要进行控制。

这类机床主要有简易数控车床、数控销、铣床等。

轮廓控制数控机床：数控系统能对两个或两个以上运动坐标的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的运动轨迹能满足加工的要求。

这类机床主要有数控车床、数控铣床等。

按伺服系统的控制方式分类。

按伺服系统的控制方式，数控机床可分类如下。

开环控制系统的数控机床。

闭环控制系统的数控机床。

半闭环控制系统的数控机床。

按数控系统的功能水平分类。

技功能水平分类，数控系统可分类如下。

经济性数控机床。

经济性数控机床大多指采用开环控制系统的数控机床价格便宜，适用于自动化程度要求不高的场合。

中档数控机床。

这类数控机床功能较全，价格适中，应用较广。

高档数控机床。

这类数控机床功能齐全，价格较贵。

三、数控机床控制技术的发展

机械设备最早的控制装置是手动控制器。

目前，继电器接触器控制仍然是我国机械设备最基本的电气控制形式之一。

到了20世纪奶年代至50年代，出现了交磁放大机电动机控制，这是一种闭环反馈系统，系统的控制精度和快速性都有了提高。

20世纪60年代出现了晶体管晶闸管控制，由晶闸管供电的直流调速系统和交流调速系统不仅调运性能大为改善，而且减少了机械设备和占地面积，耗电少，效率局，完全取代了交磁放大机电动机控制系统。

在20世纪的60年代出现丁一种能够根据需要方便地改变控制程序，结构简单、价格低廉的自动化装置顺序控制器。

随着大规模集成电路和微处理器技术的发展及应用，在20世纪70年代出现了一种以微处理器为核心的新型工业控制器可编程序控制器。

这种器

件完全能够适应恶劣的工业环境，由于它具备了计算机控制和继电器控制系统两方面的优点，故目前已作为一种标准化通用设备普通应用于工业控制。

随着计算机技术的迅速发展，数控机床的应用日益广泛，井进一步推动了数控系统的发展，产生了自动编程系统、计算机数控系统、计算机群控系统和天性制造系统。

计算机集成制造系统及计算机辅助设计、制造一体化是机械制造一体化的高级阶段，可实现产品从设计到制造的全部自动化。

数控机床故障诊断及维修方法