張海波

數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修

張海波

（江西工業(yè)貿(mào)易職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西 南昌330038）

數(shù)控機(jī)床是個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，不可避免地會(huì)發(fā)生不同程度、不同類型的故障，導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床不能正常工作。故障診斷是進(jìn)行數(shù)控機(jī)床維修的第一步，它不僅可以迅速查明故障原因，排除故障，也可以起到預(yù)防故障發(fā)生與擴(kuò)大的作用。文章結(jié)合數(shù)控機(jī)床中幾個(gè)常見(jiàn)故障的維修實(shí)例，說(shuō)明加強(qiáng)理論學(xué)習(xí)，適當(dāng)了解數(shù)控系統(tǒng)硬件的相關(guān)連接及工作原理，注重系統(tǒng)保養(yǎng)，對(duì)于準(zhǔn)確維修數(shù)控機(jī)床故障，降低機(jī)床故障率具有重要意義。

數(shù)控機(jī)床；PLC；故障診斷；故障維修

1　數(shù)控機(jī)床故障診斷的步驟

無(wú)論是處于哪一個(gè)故障期，數(shù)控機(jī)床故障診斷的一般步驟都是相同的。當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障時(shí)，除非出現(xiàn)危險(xiǎn)及數(shù)控機(jī)床或人身安全的緊急情況，一般不要關(guān)斷電源，要盡可能地保持機(jī)床原來(lái)的狀態(tài)不變，并對(duì)出現(xiàn)的一些信號(hào)和現(xiàn)象做好記錄，這主要包括：故障現(xiàn)象的詳細(xì)記錄；故障發(fā)生的操作方式及內(nèi)容；故障號(hào)及故障指示燈的顯示內(nèi)容。故障診斷一般按下列步驟進(jìn)行：

（1）詳細(xì)了解故障情況。例如，當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生顫振、振動(dòng)或超調(diào)現(xiàn)象時(shí)，要弄清楚是發(fā)生在全部軸還是某一軸；如果是某一軸，是全程還是某一位置，是一運(yùn)動(dòng)就發(fā)生還是僅在快速、進(jìn)給狀態(tài)某速度、加速或減速的某個(gè)狀態(tài)下發(fā)生。為了進(jìn)一步了解故障情況，要對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行初步檢查，并著重檢查熒光屏上的顯示內(nèi)容，控制柜中的故障指示燈、狀態(tài)指示燈等。當(dāng)故障情況允許時(shí)，最好開(kāi)機(jī)試驗(yàn)，詳細(xì)觀察故障情況。

（2）根據(jù)故障情況進(jìn)行分析，縮小范圍，確定故障源查找的方向和手段。有些故障與其他部分聯(lián)系較少，容易確定查找的方向，而有些故障原因很多，難以用簡(jiǎn)單的方法確定出故障源的查找方向。

（3）由表及里進(jìn)行故障源查找。故障查找一般是從易到難、從外圍到內(nèi)部逐步進(jìn)行。所謂難易，包括技術(shù)上的復(fù)雜程度和拆卸裝配方面的難易程度。在故障診斷的過(guò)程中，首先應(yīng)該檢查可直接接近或經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的拆卸即可進(jìn)行檢查的那些部位，然后檢查需要進(jìn)行大量的拆卸工作之后才能接近和進(jìn)行檢查的那些部位。

2　數(shù)控機(jī)床故障診斷的基本方法

（1）狀態(tài)診斷法。通過(guò)監(jiān)測(cè)執(zhí)行元件的工作狀態(tài)判定故障原因。在現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)中，伺服進(jìn)給系統(tǒng)、主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電源模塊等部件主要參數(shù)的動(dòng)、靜態(tài)檢測(cè)，及數(shù)控系統(tǒng)全部輸入輸出信號(hào)包括內(nèi)部繼電器、定時(shí)器等的狀態(tài)，也可以通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的診斷參數(shù)予以檢查。

（2）常規(guī)診斷法。對(duì)數(shù)控機(jī)床的機(jī)、電、液等部分進(jìn)行的常規(guī)檢查，通常包括：①檢查電源的規(guī)格（包括電壓、頻率、相序、容量等）是否符合要求；②CNC、伺服驅(qū)動(dòng)、主軸驅(qū)動(dòng)、電機(jī)、輸入/輸出信號(hào)的連接是否正確、可靠；③CNC、伺服驅(qū)動(dòng)等裝置內(nèi)的印制電路板是否安裝牢固，接插部位是否有松動(dòng)；④CNC、伺服驅(qū)動(dòng)、主軸驅(qū)動(dòng)等部分的設(shè)定端、電位器的設(shè)定、調(diào)整是否正確。

（3）系統(tǒng)自診斷法。這是利用系統(tǒng)內(nèi)部自診斷程序或?qū)Ｓ玫脑\斷軟件，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的關(guān)鍵硬件以及系統(tǒng)的控制軟件進(jìn)行自我診斷、測(cè)試的診斷方法。主要包括開(kāi)機(jī)自診斷、在線監(jiān)控和脫機(jī)測(cè)試三個(gè)方面的內(nèi)容。

（4）動(dòng)作診斷法。通過(guò)觀察、監(jiān)視機(jī)床的實(shí)際動(dòng)作，判斷動(dòng)作不良部位，并由此來(lái)追溯故障源。

3　故障的調(diào)查與分析

數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)故障的調(diào)查、分析與診斷的過(guò)程也就是故障的排除過(guò)程，一旦查明了原因，故障也就幾乎等于排除了。因此故障分析診斷的方法也就變得十分重要了，電氣故障的常用診斷方法如下：

（1）直觀檢查法。這是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的檢查。①詢問(wèn)向故障現(xiàn)場(chǎng)人員仔細(xì)詢問(wèn)故障產(chǎn)生的過(guò)程、故障表象及故障后果，并且在整個(gè)分析判斷過(guò)程中可能要多次詢問(wèn)。②觸摸在整機(jī)斷電條件下可以通過(guò)觸摸各主要電路板的安裝狀況、各插頭座的插接狀況、各功率及信號(hào)導(dǎo)線的聯(lián)接狀況等來(lái)發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)故障的原因。

（2）儀器檢查法是使用常規(guī)電工儀表，對(duì)各組交、直流電源電壓，對(duì)相關(guān)直流及脈沖信號(hào)等進(jìn)行測(cè)量，從中找尋可能的故障。

（3）信號(hào)與報(bào)警指示分析法。①硬件報(bào)警指示。這是指包括數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)在內(nèi)的各電子、電器裝置上的各種狀態(tài)和故障指示燈。②軟件報(bào)警指示。如前所述的系統(tǒng)軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設(shè)有報(bào)警顯示。

4　電氣維修與故障的排除

如前所述，電氣故障的分析過(guò)程也就是故障的排除過(guò)程，因此電氣故障的一些常用排除方法在上一節(jié)的分析方法中已綜合介紹過(guò)了，本節(jié)則列舉幾個(gè)常見(jiàn)電氣故障做簡(jiǎn)要介紹，供維修者參考。

（1）電源。電源是維修系統(tǒng)乃至整個(gè)機(jī)床正常工作的能量來(lái)源，它的失效或者故障輕者會(huì)丟失數(shù)據(jù)、造成停機(jī)。重者會(huì)毀壞系統(tǒng)局部甚至全部。

（2）數(shù)控系統(tǒng)位置環(huán)故障。①位置環(huán)報(bào)警；測(cè)量元件損壞；位置控制建立的接口信號(hào)不存在等。②坐標(biāo)軸在沒(méi)有指令的情況下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，可能是漂移過(guò)大；位置環(huán)或速度環(huán)接成正反饋；反饋接線開(kāi)路；測(cè)量元件損壞。

（3）機(jī)床坐標(biāo)找不到零點(diǎn)。可能是零方向在遠(yuǎn)離零點(diǎn)；編碼器損壞或接線開(kāi)路；光柵零點(diǎn)標(biāo)記移位；回零減速開(kāi)關(guān)失靈。

（4）機(jī)床動(dòng)態(tài)特性變差，工件加工質(zhì)量下降，甚至在一定速度下機(jī)床發(fā)生振動(dòng)。

5　維修排故后的總結(jié)

對(duì)數(shù)控機(jī)床電氣故障進(jìn)行維修和分析排除后的總結(jié)與提高工作是排故的第三階段，也是十分重要的階段，應(yīng)引起足夠重視。①詳細(xì)記錄從故障的發(fā)生、分析判斷到排除全過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，采取的各種措施，涉及到的相關(guān)電路圖、相關(guān)參數(shù)和相關(guān)軟件，其間錯(cuò)誤分析和排故方法也應(yīng)記錄并記錄其無(wú)效的原因。②從排故過(guò)程中發(fā)現(xiàn)自己欠缺的知識(shí)，制定學(xué)習(xí)計(jì)劃，力爭(zhēng)盡快補(bǔ)課。③總結(jié)故障排除過(guò)程中所需要的各類圖樣、文字資料，若有不足應(yīng)事后想辦法補(bǔ)濟(jì)，而且在隨后的日子里研讀，以備將來(lái)之需。

6　結(jié)語(yǔ)

文章從數(shù)控機(jī)床故障的產(chǎn)生論述到數(shù)控機(jī)床故障的解決?？梢郧宄刂罃?shù)控機(jī)床是技術(shù)含金量很高的設(shè)備，在使用過(guò)程中要嚴(yán)格遵照使用要求。設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題后，要及時(shí)冷靜地進(jìn)行故障診斷，尋找合適的方法解決問(wèn)題。機(jī)床修理人員要注重實(shí)踐，在實(shí)踐中不斷提高自己的水平，要多問(wèn)、多閱讀、多觀察、多思考、多實(shí)踐、多討論交流、多總結(jié)。只有當(dāng)自身的水平提高了，數(shù)控機(jī)床的修理過(guò)程才能更迅速，才能更好地提高工作效率，多創(chuàng)效益。

Fault Diagnosis and Maintenance of CNC Machine Tool

ZHANG Hai-bo
（Jiangxi Trade and Industry Vocational Technical College，Nanchang，Jiangxi 330038，China）

CNC machine too1 is a comp1ex system，fau1ts of different types and degrees wi11 1ead to ma1function of CNC machine too1.Fau1t diagnosis is the first step of numerica1 contro1 machine too1 maintenance，it not on1y can quick1y find out the cause of the prob1em，but a1so can prevent the expansion of fau1ts and breakdown.Combining with severa1 common fau1ts in the numerica1 contro1 machine too1 maintenance，this paper points out that through strengthening theoretica1 study，understanding re1ated 1inks and working princip1e of CNC system hardware，and paying attention to system maintenance has great significance to the maintenance of CNC machine too1 and reduction of machine fai1ure rate.

CNC machine too1；PLC；fau1t diagnosis；breakdown maintenance

TG659

A

2095-980X（2016）03-0028-02

2016-03-07

張海波，主要研究方向：數(shù)控機(jī)床。