寧夏大學工程訓練（liàn）中心數控機床的故障診斷及維（wéi）護（hù）實踐淺談（tán）-數控機床市場（chǎng）網

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寧夏大學工程訓練中心數控機床的故障診斷及維護實踐淺談（tán）

2020-6-20 來源：寧夏（xià）大學教務處作者：尹承東（dōng）

摘要：數控機床具有自（zì）動化程（chéng）度高、精度高、係（xì）統複雜及難以（yǐ）維護保養等特點，針對寧夏大學工程訓練中心數控機床種類多、維護及保養規則繁雜、故障率高、利用（yòng）率較低等問題，在分（fèn）析數控機床（chuáng）常見故障的基礎上，總結（jié）了數（shù）控（kòng）機（jī）床常見故障的排除方法。這些方法可提高數控機床（chuáng）的使用率、節約成本，並（bìng）可為其他高校數控機（jī）床的故障診斷及維護（hù）提供參考。

關鍵詞：數控機床；故障診斷（duàn）；維護；工程訓練中心

數控機床自動化程度高、結構複雜、故障不易排除，且維護成本較高，國內專業技術人員和學者對數控機床的故障診斷和維護已有不同程度的（de）分析總結。樊兆博[1]在分析數控機床（chuáng）常見故障的基礎（chǔ）上提出了（le）數控（kòng）機床的維護（hù）策略；姚兆[2]分析了（le）我國企業機床設備故（gù）障率的（de）維修現狀及存在的（de）問題（tí），提出減少數控機床設備故障率的（de）對策；童勳（xūn）[3]對（duì）數控（kòng）機床常見（jiàn）故障進行了分類，並提出了排除（chú）辦法；王海月[4]對數控（kòng）機床故障的診斷和維修（xiū）方法進行了研究；胡羽[5]對數控機床（chuáng）故障診斷係統進（jìn）行了設計與實現。

雖然國內學者（zhě）在數控機床的故障診斷及維護上進行了大量的研究，但目前還缺（quē）少係統化的維（wéi）護方法。寧夏大學工程訓練中心（xīn）配有 8 台安裝華中數控（kòng）係統的立式加工中心、7 台（tái）安裝華中數控係統的數控車床、3 台安裝 Fanuc 數控係統的數控車床及 1台安裝 Mazak 數控係統的數控加工中心。

這些數（shù）控機床生（shēng）產廠家各不相同，在日常實訓中，由於實訓（xùn）項目多、使用率（lǜ）高、使用學生專業化訓練少、維（wéi）護人員少等原因，使得寧夏大學工程訓練中心數控機床故障率較高，利（lì）用率較低，影響了（le）日常教學和實驗（yàn）。

本文在分析（xī）總結寧夏大學工程訓練中心數控機床常見故障的基礎上，對（duì）數（shù）控機床的故障診斷和維護保養方法進行了較為深入（rù）的探討。

1 、數控機床故（gù）障診（zhěn）斷原（yuán）則

在對數控機床進行（háng）故障診斷時，應遵循的原則：

（1）先外部後內部。數控機床故障的發生一般由機（jī）械、液壓、電氣這三者綜合反映出來。當發生故障時，維（wéi）修人員應由外向內逐一（yī）排查，並且避免隨意拆卸，否則可能會（huì）擴大故（gù）障並降低機床（chuáng）精（jīng）度及性能。

（2）先機械後電氣。機械故障一般容易發現，而數控（kòng）係統的（de）故障排查（chá）難度較（jiào）大。故先排查機械故障，可提高故障診斷的（de）效率（lǜ）。

（3）先靜後動。出現故障後，首先給機床斷電，並通過觀（guān）察分析確定非破壞（huài）性故障後，才（cái）可以給機（jī）床通（tōng）電進行動（dòng）態測（cè）試，排查故障。

（4）先簡單後複雜（zá）。當出現多（duō）個故障後，應先排除容易的，後解決（jué）難度大的。

2 、數控係統故（gù）障診斷技術

數控（kòng）係統屬於（yú）高（gāo）技術含（hán）量（liàng）的設備，當發生故障時，需要借助智能診斷技術才能（néng）快速並且（qiě）正確地找出故障的原因及故障發生的位置。目（mù）前市（shì）場上數控係統比較多，應用最多的有 Fanuc 數控係統、Mazak 數控係統（tǒng）及 HEIDENHAIN 數控係統等。

智能診斷技術也是判斷一個（gè）數控係統性能的重要指（zhǐ）標。基於以上常用的數控係統（tǒng），常用的智能診斷包括以下 4 個方麵：

（1）啟動診斷。當數（shù）控機床接通電源，數控係統啟動後，係（xì）統自帶的智能診斷程（chéng）序便開始對機（jī）床進（jìn）行診斷，並判別機床能否正常使用（yòng）。智能診斷的內容包括數控機床的（de）硬件和軟件部分

，如中央處理器、存儲模塊、輸入輸出模塊等裝置，隻有當檢測的所有項目都正常工作，數控機床才進入準（zhǔn）備工作狀態；否則，係統將顯示報警信息，數控（kòng）機床將（jiāng）無法（fǎ）進入工作狀態。

（2）在線診斷。數控係統中都安裝在線診（zhěn）斷程序，在數控機床正（zhèng）常工作時，隨時對機床各個係統進行診（zhěn）斷。診斷的內容主要包括機床主軸單元、伺（sì）服電動機、伺（sì）服模塊及機床連接（jiē）的外部設備等

。隻要數控（kòng）機床處於工作（zuò）狀態（tài），則在線診斷就持（chí）續工作，確保機床處於正常工作狀（zhuàng）態。

（3）離線診斷。在線診斷並不能處理所有的故障、在（zài）數控係統出現某種（zhǒng）無法（fǎ）解決的故障時，需要（yào）數（shù）控係統生成廠家或專業的代理維（wéi）修機構，利用專用的測試軟件或裝備對機床進行檢測通過這種檢測方式，盡可（kě）能將（jiāng）發（fā）生故障的位置縮小到一範圍，如某個模塊、某（mǒu）個芯片、部分電路或（huò）元件等（děng），再對發生故障的這些（xiē）模塊或元件（jiàn）進（jìn）行更換（huàn），可減小維修成本。

（4）現代診斷技（jì）術（shù）。隨著現代通信技術的發展，目（mù）前國內外已將一些新的方法和手段引入到了數控機床的診斷中來，如通信診斷和機床自修複（fù）係統等。通信診斷是（shì）把有故障的數控係統和專業維修檢測機構的專用檢測設備連接起來進行故障診斷測（cè）試。

當測試完（wán）成後，維（wéi）修檢測機構（gòu）再將數控機床的（de）故障信息發送（sòng）給機（jī）床（chuáng）使用用戶，進行維修。通過這種方式，維（wéi）修人員不（bú）必親自去用戶所在地（dì）進行故障（zhàng）診斷，不（bú）僅節約成本，還可提高效率。采用通信診斷的數控機床需要連接網絡。數控係統的自修複係統是數控係統中安裝的一段自修複（fù）程序。當數控機床發生故障時，該程序會將故障信息顯示在機床顯示屏上，同時檢查機床（chuáng）是否有故障模塊的備用模塊，如果有，則該軟件（jiàn）會接通備用模塊（kuài），並使機床快（kuài）速地進（jìn）入（rù）工作（zuò）狀態。

這種自修複係統適合（hé）自動化程度較高的場合。

3 、數控機床的故障診斷方法（fǎ）

數控機（jī）床故障類別比較多且複雜，而數控係（xì）統自帶的自診斷係統往往不能應對所有的故障形式。而有時一個報警顯示由很多故障原（yuán）因（yīn）造成，很難精確地定位故障發生（shēng）部件。這就需要維修人員在實際中掌握一些常用的故障解除方法（fǎ）。

（1）直觀檢（jiǎn）查法。當機床發生故（gù）障時，首先需要對機床進行直觀的檢查。一般（bān）由外向內，查驗電氣櫃中開關是否跳閘，各個驅（qū）動器（qì）、機是否接觸不良，接頭（tóu）是否鬆動，數據線是否斷路，保險是否熔斷，線路是否燒傷等。

如果機床以前進行過維修或（huò）更換過零部件，則查驗更換過的零（líng）部件是否正常工作等。最後再查看電路板上的（de）各種元件（jiàn），是否有燒痕、接觸（chù）不良（liáng）等現象，同時查看主板電池是否有電。

（2）程序測試法。當數控機床長時（shí）間不開機、加工（gōng）造成廢品（pǐn）或數控（kòng）係統出現（xiàn）隨機性的故障而短時間內無法（fǎ）確定故障（zhàng）原因時，可（kě）用數控係統的編程功能編寫一個測試程序，在機床出現故障時，

運行這個程序，有助於快速（sù）確（què）定故（gù）障原因。

（3）交換試探法。在初步確定故障大致位置或起因的情況下（xià），可以用備用零部件替換可疑零部件，如（rú）沒有備（bèi）用（yòng）零部件，可以將同型號機床的零部件與故障機床的零部件進行互換，以確定故障零部件。

（4）參數（shù）檢查（chá）法。在無法確定（dìng）故障原因時，需要（yào）校核一（yī）下數控係統參數，如果由於外部原因導致數控係統個別參數丟失時，數控機床也無法進（jìn）行工作（zuò）。通過檢（jiǎn）測係統電路板測量端子的電源（yuán），

檢查電路是否正常工作。

（5）測量比較法。除以上診斷（duàn）方法外，還可以通過檢測電路板焊接是否正常、是否存在接（jiē）觸不良等問題（tí）查找（zhǎo）故障原因。總之，數控機床故障十分複雜（zá），產生故障的原因也（yě）是（shì）多（duō）種多樣。在實際排除故障時，應多種方法同時使用，縮小故障範圍，才能快速地排除故障。

4 、數控機床常見故障的（de）處理

數控機床的故障種類繁多，但常見（jiàn）的故（gù）障及處理方法分以下 4 種。

4.1 機械故障

數控機床機械故障具有多樣性，本文僅介紹一些關鍵部件（jiàn）的故障及其處理（lǐ）方法，見表 1。

表 1 機械故障類型、原因及處（chù）理方法

4.2 數控係統故障

不同數控（kòng）係統的故障各不相同，本文以國產華中（zhōng）數控係統為例，簡（jiǎn）述常見的故障及其排除（chú）方法，見表 2。

表2 數控係統故障（zhàng）類型、原因及排除方法

4.3 進給伺服係統故障

進給伺服係統的故（gù）障一般包（bāo）括軟件報警、硬件報警及無報警形式等 3 種。軟件報警一（yī）般是控製單元故障、檢測元件故障或由（yóu）電機及伺（sì）服單（dān）元（yuán）溫度升高引起的，此時可通過報警信息並參考機床（chuáng）報警信息說明進行故障排除。硬件報警一般（bān）是驅動器或伺服（fú）單元上（shàng）的（de）電流過大、壓過高或過低引起的。壓時（shí）可能是晶體（tǐ）管損壞、絕緣（yuán）失效及線路（lù）故障造成的。無報警顯示的故障（zhàng）一般包括機床失控、過衝、振動及噪（zào）音（yīn）過大等。一般是（shì）由於檢測元（yuán）件故障、位置檢測器連接故障、伺服驅（qū）動器連接（jiē）不良（圖 3）、開關跳閘（圖 4）、線路板故障、係統參數（shù）設置不合理、絲杠剛度較（jiào）低、潤滑不良，軌道進入灰（huī）塵等原因造成的（de）。需要多方位查找故（gù）障的具體原因，並排除故障。

圖1 顯示屏白屏

圖2 顯（xiǎn）示屏不顯示

圖3 伺服驅動器接（jiē）觸不良

圖4 開關跳閘

4.4 主軸伺服係統故障

該類故障一般表現為主軸不轉動、主軸轉動時振動噪音過大（dà）、主（zhǔ）軸轉速與設定轉速不符合及主軸電動機過熱等。造成這類（lèi）故障的原因很多，包括加（jiā）工時負載過大、程序未指定主軸轉動、電路故障導致不產生脈衝、線路板進入灰塵、輸入電壓不穩定、主軸軸承損壞、主軸（zhóu）電（diàn）機（jī）軸（zhóu）承損壞、缺少潤滑油、主軸轉速（sù）指令有（yǒu）誤等等。

5 、總結

數控設備種類繁（fán）多（duō）、每（měi）種設備的故障形式均不同，在數控設備的使用中，除了需要掌握常見的故障（zhàng）診斷方法及故障排除方法外，還需嚴格遵（zūn）守數控設備的操作規程和（hé）日常維護製度。本文在分析數控設備常見故障診斷原則、診斷技術及診斷方法的基礎（chǔ）上，總結了高校數控設備常見（jiàn）的故（gù）障類型（xíng），並給出了排除方法。這些方法可提高高校數控設備的利用率，降低維護成本。

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