寧夏大學工程訓（xùn）練中心數控機床的故（gù）障診斷及維護實踐（jiàn）淺談-齒輪（lún）加工機床網-數控機床市場網

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寧夏大學工程訓練（liàn）中（zhōng）心數控機床的故障診斷及維護實踐淺談

2020-6-20 來源：寧（níng）夏大（dà）學教務處作者：尹承東

摘要：數控機床具有自動化程度高、精度高、係統複雜及難以維護保養等特點（diǎn），針對寧夏大學工程訓練（liàn）中心數控機床種（zhǒng）類多、維護及保養規則（zé）繁雜、故障率高、利用率較（jiào）低等問題，在分析數控機床常見故障的基礎上，總結了數控機床（chuáng）常見故障的（de）排除方法。這些方法可提高數控機床的使用率、節約成本，並可為其他高（gāo）校數（shù）控機床的故障診斷及維護提供參考。

關鍵詞（cí）：數（shù）控機床；故障診斷；維護；工程訓練中（zhōng）心

數控機床自動化程度高、結構複雜、故（gù）障不易排除，且（qiě）維護成本較（jiào）高，國（guó）內專業技術人員和學者對數控機床（chuáng）的故（gù）障診斷和維（wéi）護已有不同程度的分析總（zǒng）結（jié）。樊兆博[1]在分析（xī）數控機（jī）床常見故障的（de）基礎（chǔ）上提出了數控機床的維護策略；姚兆[2]分（fèn）析了我國企業（yè）機床設備故障率的維（wéi）修現狀及（jí）存在的問題（tí），提出減（jiǎn）少數控機床設備故（gù）障率的對策；童勳[3]對數控機床（chuáng）常（cháng）見故（gù）障進行了分類，並提出了（le）排除辦法；王海月[4]對數控機床故障的診斷和（hé）維（wéi）修方法進行了研究；胡羽[5]對數控機床故障診斷係（xì）統進行了設計與實現。

雖然國內學者在數控（kòng）機床的故障診斷及維護（hù）上進行了大量的研究，但目前還缺少係統化的維護方法（fǎ）。寧夏大學工程訓練中心配有 8 台安裝華中數（shù）控係統（tǒng）的立式加（jiā）工中心、7 台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（ān）裝 Mazak 數（shù）控（kòng）係統的數控加工（gōng）中心。

這些數控機床生產（chǎn）廠家各不（bú）相同，在日常實訓中，由於實訓項目多（duō）、使用率高、使用學生專業化訓練少、維護人員少等原因，使得寧夏大學工程訓練（liàn）中心數控機床故障率較高，利用率較低，影（yǐng）響了日常教（jiāo）學和實驗（yàn）。

本文在分析總結寧夏大學工程訓（xùn）練中（zhōng）心數控機床常（cháng）見故（gù）障的基（jī）礎上，對數控（kòng）機床的故障診斷和維護保養方法進行了較為（wéi）深入的（de）探討。

1 、數控機（jī）床故障診斷原則

在對數控機（jī）床（chuáng）進行故障診斷時，應遵循的原則（zé）：

（1）先外部後內部。數控機床（chuáng）故障的發（fā）生一般由機械、液壓、電氣這三者綜合（hé）反映出來。當發生故障時，維修人員（yuán）應由外（wài）向內逐一排查，並（bìng）且避免隨意拆卸，否則可能會擴大（dà）故（gù）障並降低機床精度及性能。

（2）先機械後電（diàn）氣。機械故障一般容易發現，而數（shù）控係統的（de）故障排查難度（dù）較大。故先排查機械故障，可提高故（gù）障診斷的效率。

（3）先靜（jìng）後動（dòng）。出現故障後，首先給機床斷電，並（bìng）通過觀察分析（xī）確定非破壞性故障後，才可以給機床通電進行動態測試（shì），排查故（gù）障。

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

2 、數控係統故障（zhàng）診斷技術

數控係統屬於高技術含量的設備，當發生故障時，需要借助智能診斷技術（shù）才能快速並且正確地找出故障的原因（yīn）及故障發生的位置。目前市場上數控係統比較多，應用最多的有 Fanuc 數控係（xì）統、Mazak 數控係統及 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標。基於以上常用的數控係統，常用的智（zhì）能診斷包括以（yǐ）下 4 個方麵：

（1）啟動診斷。當數控（kòng）機床接通電源，數控係統啟動後（hòu），係統自帶的智能診斷程序便開始對機床進行診斷，並（bìng）判別機床能否正常使用。智能診（zhěn）斷（duàn）的內容包括（kuò）數控機床（chuáng）的（de）硬件和（hé）軟件部分

，如中央處理（lǐ）器、存（cún）儲模塊、輸入輸出模塊等裝置（zhì），隻有當檢測的所有項目都正常工作，數控機床才進入（rù）準備工作（zuò）狀態；否則，係統將顯示報警（jǐng）信息，數控機（jī）床將無法進入工（gōng）作狀態。

（2）在線診斷。數控係統中都安裝在線診斷程序，在數控機床正常工作時，隨（suí）時（shí）對（duì）機床各個係統進行診斷。診斷的（de）內容主要包括機床主軸單元、伺服電動機、伺服模塊及機床連接的外（wài）部設備等

。隻要數控機床處於工（gōng）作狀態，則在線診斷（duàn）就持（chí）續工作，確保機床處於正常工作狀態（tài）。

（3）離（lí）線診斷。在（zài）線診斷並不能處理所有的（de）故障、在數控係統（tǒng）出現某種無法解決的故障時，需要數控係統生成廠家或專（zhuān）業的代理維修機構，利用（yòng）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，盡可能將發生故障的位置縮小到一（yī）範（fàn）圍，如某個模塊、某個芯片、部分電（diàn）路或元（yuán）件等，再（zài）對發生故障的這些模塊（kuài）或元件進行更換，可減（jiǎn）小（xiǎo）維修成本。

（4）現代診斷技術。隨著現（xiàn）代通信（xìn）技術的發展，目前國內外已將一些新的方法和手段引（yǐn）入到了數（shù）控機（jī）床的診斷中來，如通信診斷和機床自修（xiū）複係統（tǒng）等。通信診斷（duàn）是把有故障的數控係（xì）統和專業維修檢測機構的專用檢測設備連（lián）接起來進行故障診斷測試。

當測試完成（chéng）後，維修檢（jiǎn）測機構再將數控機（jī）床的故障（zhàng）信息發送給機床使用用戶，進行（háng）維修。通過這種方（fāng）式，維修人員不必親自去用戶所在地進行故障診斷，不僅節約成本，還可提高效率。采用通信診斷的數控（kòng）機床需要連接網絡。數控係統（tǒng）的自（zì）修複係統是數控係統中安裝的一段自修複程序。當數控機床發生故障時，該程序（xù）會將故障信息顯示在機床顯示屏上，同時（shí）檢查機床是否有故障模塊的備用模塊（kuài），如果有，則（zé）該軟件會（huì）接（jiē）通備用模塊，並使機床快速地進入工作狀態。

這種自修（xiū）複係統適合自動化程度較高的場合。

3 、數控機床的（de）故障診斷方法

數控機床故障類別比較多且複雜（zá），而數控係統自帶的自診斷係統往往不（bú）能應對所有的故障形式。而有時一個報警顯示由很多（duō）故障原因造成，很難精確地（dì）定位（wèi）故障發生部件。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。

（1）直觀檢查法。當機床發生故（gù）障時，首先需（xū）要（yào）對（duì）機床進行直觀的檢查。一般（bān）由（yóu）外（wài）向內，查驗電（diàn）氣櫃中開關是否跳閘，各個驅動器、機是否接觸不良，接（jiē）頭是否鬆動，數據線（xiàn）是否斷路，保險（xiǎn）是否熔斷，線路是否燒傷（shāng）等。

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

（2）程序測試（shì）法。當數控機床長時間不開機、加（jiā）工（gōng）造成廢品或數控係統出現隨機性的故障而短時間內無法確定故障原因時，可用數控係統的編程功能編寫一個測試程序，在機床出現（xiàn）故障時（shí），

運（yùn）行（háng）這個程序，有助於快速確（què）定故障原因（yīn）。

（3）交換試探（tàn）法。在初步確定故障大致位置或（huò）起因的情況下，可以用備用零部件替換可疑（yí）零部件，如沒有（yǒu）備用零（líng）部件，可以將同型號（hào）機床的（de）零（líng）部件與故障機床的零部件進行（háng）互換，以確定故障零部件。

（4）參數檢查法。在無法確定故障原因時，需要校核一下（xià）數控係統參數，如果由於外部原因導致數控係統個別參數（shù）丟失時，數控（kòng）機床也無（wú）法（fǎ）進行工作。通過檢測係統電路板測量端（duān）子的電源，

檢查電路是否（fǒu）正常工（gōng）作。

（5）測量比較法。除（chú）以（yǐ）上診斷方法外，還可以通過（guò）檢測電路板焊接是否正常、是否存在接觸不良等（děng）問題查找故障原因。總之，數控機床故障十分複雜，產生故障的原因也是多（duō）種多樣。在實際排除故障時，應多種方（fāng）法同時使用，縮小故障範圍，才能快速地排除故（gù）障。

4 、數控（kòng）機床常見故障的（de）處理

數控機床的故障種類（lèi）繁多，但（dàn）常見的故障（zhàng）及（jí）處理方（fāng）法分以下 4 種。

4.1 機（jī）械故障

數（shù）控機床機（jī）械故障具有多樣性，本文僅介紹一些（xiē）關鍵部件的故障及其處理方法（fǎ），見表 1。

表 1 機械故障類型、原因及處理（lǐ）方（fāng）法

4.2 數控（kòng）係統故障

不同數控係統的（de）故障各不相同，本文以國產華中數控係統（tǒng）為例，簡述常見的故障及其排除方法，見表 2。

表2 數（shù）控係統故障類型、原（yuán）因及排除方法

4.3 進給伺服係統故（gù）障

進給伺服係統的故障一般包括軟件報警（jǐng）、硬件報警（jǐng）及（jí）無（wú）報警形式等 3 種。軟件報警一般是控製單元故（gù）障、檢測元件故障或由電機及伺（sì）服單元溫度（dù）升高引起的，此時可通過報警信息並參考機床報警信息說明進（jìn）行故障排除。硬件報警一般是驅動器或伺服單（dān）元（yuán）上的電流過大、壓過（guò）高或過低引起的。壓時可能是晶體管損（sǔn）壞、絕緣失效及線路故障造成的。無報警顯示的故障（zhàng）一般包括機床失控（kòng）、過衝、振動及噪音過大等。一般是由於檢測元件故障、位置檢測器連接故障、伺服驅動器連接不良（圖 3）、開關（guān）跳閘（圖 4）、線路（lù）板（bǎn）故（gù）障、係統（tǒng）參數設置不合理、絲杠剛度（dù）較低、潤滑不（bú）良，軌道進入灰塵（chén）等原因造成的。需要多方位查找故障的具體原（yuán）因，並排除故障。

圖1 顯示屏白屏

圖2 顯示屏不顯示

圖3 伺服（fú）驅動器接觸不良

圖4 開關跳閘

4.4 主軸（zhóu）伺服係統故障

該類故障一般表現為主軸（zhóu）不（bú）轉動（dòng）、主軸轉動時振動（dòng）噪音過大、主軸轉速與設定轉速不符合（hé）及主軸電動機過熱等。造成這類故障（zhàng）的原因很（hěn）多，包括（kuò）加（jiā）工時負載過大（dà）、程序未指定主軸轉動、電路故（gù）障（zhàng）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、主軸電機軸（zhóu）承損壞、缺少潤滑油、主軸轉速指令有（yǒu）誤等等（děng）。

5 、總結

數（shù）控設備種類繁多（duō）、每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診斷方法及故障排除方法外，還需嚴格遵守數控設備的操作規程和日常維護製度。本文在（zài）分析數控設備常見（jiàn）故障診斷原則、診斷技術及診斷方法的基礎上，總結了高校數控設（shè）備常見的（de）故障類型，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（běn）。

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