摘 要：數(shù)控機床是涉及機、電、光、液、氣等很多技術的復雜系統(tǒng)，它的故障診斷與維修是數(shù)控機床使用過程中必須要面對的問題，為了提高設備有效利用率，現(xiàn)根據(jù)實際工作情況對分析故障及排除方法做一些總結。

關鍵詞：數(shù)控機床；故障；排除；診斷

1 前言

數(shù)控機床是綜合了可編程控制、計算機控制、伺服控制、機械制造和數(shù)據(jù)通信等多種先進技術于一體的機電一體化設備，由于其良好的性能與較高的生產(chǎn)效率使得在生產(chǎn)上得到廣泛的應用。但是在使用過程中也不可避免地發(fā)生一些故障，因此數(shù)控機床故障診斷及排除是很重要的，筆者就其一般方法進行論述。

2 數(shù)控機床故障診斷的基本原則

2.1 先靜后動

維修人員在面對機床故障時應做到先靜后動，不可一上來就盲目動手，必須先詢問機床使用人員故障發(fā)生的過程及狀態(tài)，在閱讀機床說明書及其他相關資料后才能查找故障。

2.2 先檢查后通電

在故障機床斷電的狀態(tài)下，通過觀察、測試、分析，確認為非破壞性故障，方可給機床通電，進行動態(tài)觀察和測試，查找故障。而對于破壞性故障，只有在排除故障后才能通電，在正常運行下進行動態(tài)診斷。

2.3 先軟件后硬件

當為發(fā)生故障的機床通電后，首先檢查軟件工作是否正常。不可一上來就大拆大卸，以免引起新的故障，降低機床性能。

2.4 先外部后內(nèi)部

數(shù)控機床故障可由機械、液壓、電氣三方面引起。應該由外向內(nèi)逐一排查，盡量避免隨意啟封、拆卸，否則很可能擴大故障，使機床喪失精度，降低性能。

2.5 先機械后電氣

由于數(shù)控機床自動化程度高，技術較復雜，一般機械故障較容易察覺。所以在數(shù)控機床檢修中，首先檢查機械部分是否正常，行程開關是否靈活，氣動、液壓部分是否存在阻塞現(xiàn)象等。先逐一排除機械性故障，往往可以達到事半功倍的效果。

3 數(shù)控機床故障的主要分類

3.1 按故障有無診斷顯示分

可分為有診斷顯示故障和無診斷顯示故障。有診斷顯示的故障又可分成硬件診斷顯示故障與軟件診斷顯示故障。硬件診斷顯示的故障是指各單元裝置上的警示燈在數(shù)控機床發(fā)生故障時指示出故障狀態(tài)的故障。軟件診斷顯示的故障是指數(shù)控機床發(fā)生故障時在CRT顯示器上顯示出診斷號和診斷信息的故障。有診斷顯示的故障較易排除；而對于無診斷顯示的故障，其排除故障的難度較大。

3.2 按故障發(fā)生的性質(zhì)分

可分為破壞性故障和非破壞性故障。破壞性故障往往是隨機的，它經(jīng)常與數(shù)控機床的電磁兼容性有關，只能根據(jù)操縱者提供的情況進行維修，難度大并且有一定的風險，在維修和排除時不允許此類故障重復出現(xiàn)；非破壞性故障的特點是，在某些特定的條件下，允許此故障重復出現(xiàn)，不會對機床造成更多損傷，所以可以經(jīng)過多次試驗、重演故障來分析故障，排除較易。

3.3 按數(shù)控機床發(fā)生故障的性質(zhì)分

可分為系統(tǒng)性故障和隨機性故障。系統(tǒng)性故障通常是指只要滿足一定的條件或超過某一設定的限度，工作中數(shù)控機床必然會發(fā)生的故障。這一類故障現(xiàn)象極為常見，例如，潤滑，冷卻或液壓等系統(tǒng)由于管路泄露引起油位下降到使用極限值，必然會發(fā)生液位報警使機床停機。隨機性故障是指數(shù)控機床在同樣的條件下工作時只偶然發(fā)生一兩次的故障。例如，工作環(huán)境溫度過高或過低、電源波動與機械振動、有害粉塵與氣體污染等均可引發(fā)此類隨機性故障。

3.4 按數(shù)控機床發(fā)生故障的部位分

可分為機械故障和電氣故障。機械故障又可分為功能型故障、動作型故障、結構型故障、使用型故障。電氣故障又可分弱電故障和強電故障。弱電故障是指控制系統(tǒng)中以電子元器件、集成電路為主的控制部分發(fā)生的故障。強電故障是指控制系統(tǒng)中的主回路或高壓大功率回路中的繼電器、接觸器、開關、熔斷器、電源電壓變壓器、電動機、電磁鐵、行程開關等電氣元器件及其所組成的控制電器發(fā)生的故障。

4 故障診斷的要求及思路

4.1 故障診斷的要求包括以下幾個方面：

（1）對人員素質(zhì)的要求，要求維修人員有較廣知識面、善于思考學習總結經(jīng)驗、能熟練操作機床和使用維修儀器，還需要有較強動手能力。（2）對技術資料的要求，技術資料是維修的指南，它在維修過程中起著非常重要的作用，通過它可以大大地提高維修效率與準確性。具體而言，技術資料包括以下部分：數(shù)控機床使用說明書、數(shù)控系統(tǒng)使用手冊、PLC程序清單、機床參數(shù)清單、機床主要配套功能部件的說明書與資料等。（3）工具及備件的要求：由于數(shù)控機床是精密設備，要求完備合格的維修工具。包括數(shù)字萬用表、數(shù)字轉速表、示波器、相序表、長度測量工具等儀表；電烙鐵、吸錫器、鉗類扳手等工具；常用二極管、晶體管、電阻、集成電路等備件。

4.2 故障診斷思路

當數(shù)控機床發(fā)生故障時，維修人員應對故障發(fā)生的時間、故障發(fā)生時的操作方式，以及故障的內(nèi)容進行調(diào)查分析。這樣有利于較快確定故障范圍或類型，從而找出故障點，排除故障。

5 數(shù)控機床故障診斷技術與排除方法

5.1 直觀法

直觀法是通過故障發(fā)生時產(chǎn)生的光、聲、味等異?，F(xiàn)象的觀察，認真檢查系統(tǒng)各處，觀察有無損傷痕跡，進行排除，并縮小故障范圍。直觀一般包括：（1）詢問現(xiàn)場人員故障產(chǎn)生的過程、現(xiàn)象及加工情況；（2）查看CRT報警指示燈及報警信息，機床各部分工作狀態(tài)，保險絲是否燒斷，電容器等元器件是否燒焦、開裂以及電線電纜是否脫落；（3）在斷電的情況下，觸摸電路板等電氣元件安裝情況，是否有接觸不良等現(xiàn)象（4）聞電氣元件是否有燒焦等異味，聽是否有異常聲響。

5.2 自診斷法

數(shù)控系統(tǒng)已具備了一定的自診斷功能，具體可分為兩種：（1）啟動診斷。它的機制是從開機后到正常的運行準備狀態(tài)為止，自動診斷整個硬件系統(tǒng)，為系統(tǒng)正常工作做好準備。通過它可以測出系統(tǒng)大部分硬件故障。（2）在線診斷。它是通過CNC系統(tǒng)的內(nèi)裝診斷程序，當在系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)時，自動對數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、外部I/O及其他外部系統(tǒng)測試、檢查，并顯示有關狀態(tài)或故障信息。（3）離線診斷。當CNC系統(tǒng)出現(xiàn)故障或判斷系統(tǒng)是否有故障時，往往需要停機進行檢查，這就是離線診斷。它的主要目的是故障定位和修復系統(tǒng)，這樣力求把故障定位在更小的范圍之內(nèi)。

5.3 功能程序測試法

它是把數(shù)控系統(tǒng)的G、M、S、T、F功能用手工編程或自動編程方法編織成一個功能測試程序，然后開啟數(shù)控系統(tǒng)來運行這個功能測試程序，可快速判定系統(tǒng)哪個功能不良，以及故障發(fā)生的可能原因。此方法常用于以下情況：（1）長期閑置的數(shù)控機床第一次開機測試檢查；（2）機床加工造成廢品又無報警而一時難以確認是編程或操作的失誤；（3）數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)隨機性故障，一時難以區(qū)別是外來干擾還是系統(tǒng)穩(wěn)定性不好。

5.4 交換法

當確定故障點大致范圍后，維修人員用備用元器件替換被懷疑有故障的部分，甚至還可以用系統(tǒng)中兼容或相同的兩個板互換檢查，這樣可以通過觀察故障現(xiàn)象是隨之轉移還是故障依舊來判斷被懷疑的地方。

5.5 參數(shù)檢查法

在數(shù)控系統(tǒng)中有許多參數(shù)，它們是確定系統(tǒng)功能的重要依據(jù)，直接影響數(shù)控機床的性能，由于參數(shù)一般存放在RAM或磁泡存儲器中，一旦電池電壓不足或系統(tǒng)長期不通電等原因都可能會造成參數(shù)丟失或混亂，進而產(chǎn)生故障。應根據(jù)故障特征，核對、校正參數(shù)，排除故障。

6 結束語

近些年來，隨著我國制造業(yè)水平不斷發(fā)展，對數(shù)控機床的需求也越來越高，也就急需數(shù)控機床維修人才，但數(shù)控機床綜合了諸如機械、電氣、液壓、計算機等多種技術，所以它的診斷也是較復雜、含金量較高的工作。通過加強對它的重視與對技術人員的培訓，提高技術素質(zhì)，以此滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)對數(shù)控機床的需要。

參考文獻

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[2]李英.數(shù)控機床故障診斷與維修[M].北京：北京師范大學出版社，2011.

[3]徐衡.圖解數(shù)控機床故障診斷[M].北京：化學工業(yè)出版社，2012.

作者簡介：王博（1993，2-），男，重慶市南岸區(qū)人，重慶理工大學機械設計及其自動化專業(yè)，本科，在校學生。