王淑芳

摘要：數(shù)控機床故障診斷數(shù)控機床是個復(fù)雜的系統(tǒng)，一臺數(shù)控機床既有機械裝置、液壓系統(tǒng)，又有電氣控制部分和軟件程序等，組成數(shù)控機床的這些部分，由于種種原因，不可避免地會發(fā)生不同程度、不同類型的故障，導(dǎo)致數(shù)控機床不能正常工作。因此注重系統(tǒng)保養(yǎng)，對于準(zhǔn)確維修數(shù)控機床故障，降低機床故障率具有重要意義。

關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)；常見故障；診斷方法；維修方法

一、數(shù)控機床常見的故障診斷

（一）故障診斷。（1）先外部后內(nèi)部。由于數(shù)控機床是集機械、液壓、電氣為一體的機床，其故障的發(fā)生也會由這三者綜合反映出來，維修人員應(yīng)先由外向內(nèi)逐一進行排查，盡量避免隨意地啟封、拆卸，否則會擴大故障，使機床喪失精度、降低性能。（2）先機械后電氣。一般來說，機械故障較易發(fā)覺，而數(shù)控系統(tǒng)及電氣故障的診斷難度較大，在故障檢修之前，首先注意排除機械性的故障。（3）先靜態(tài)后動態(tài)。先在機床斷電的靜止?fàn)顟B(tài)，通過了解、觀察、測試、分析，確認通電后不會造成故障擴大、發(fā)生事故后，方可給機床通電。在運行狀態(tài)下，進行動態(tài)的觀察、檢驗和測試，查找故障。而對通電后會發(fā)生破壞性故障的，必須先排除危險后，方可通電。（4）先簡單后復(fù)雜。出現(xiàn)多種故障互相交織一時無從下手時，應(yīng)先解決容易的問題，后解決難度較大的問題。

（二）診斷技術(shù)。（1）起動診斷 診斷的內(nèi)容為系統(tǒng)中最關(guān)鍵的硬件和系統(tǒng)控制軟件，如 CPU、存儲器、I/O 等單元模塊，以及MDI/CRT單元、紙帶閱讀機、軟盤單元等裝置或外部設(shè)備。只有當(dāng)全部項目都確認正確無誤之后，整個系統(tǒng)才能進入正常運行的準(zhǔn)備狀態(tài)。（2） 在線診斷 在線診斷是指通過CNC系統(tǒng)的內(nèi)裝程序，在系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)時對CNC系統(tǒng)本身及CNC裝置相連的各個伺服單元、伺服電機、主軸伺服單元和主軸電動機以及外部設(shè)備等進行自動診斷、檢查。只要系統(tǒng)不停電，在線診斷就不會停止。（3） 離線診斷 離線診斷是指數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，數(shù)控系統(tǒng)制造廠家或?qū)I(yè)維修中心利用專用的診斷軟件和測試裝置進行停機（或脫機）檢查。力求把故障定位到盡可能小的范圍內(nèi)，如縮小到某個功能模塊、某部分電路，甚至某個芯片或元件，這種故障定位更為精確。

二、數(shù)控機床各部故障分析及維修

（一）主軸伺服系統(tǒng)故障檢查及維修。電子工業(yè)的飛速發(fā)展，使各種集成度高、性能先進的調(diào)速驅(qū)動層出不窮，給數(shù)控機床的更新?lián)Q代提供了有利條件，但對于目前大中型企業(yè)還無法將舊數(shù)控機床全部改造的現(xiàn)實，修理舊的驅(qū)動系統(tǒng)，仍是維修戰(zhàn)線上的一項艱巨任務(wù)。在維修主回路采用錯位選觸無環(huán)流可逆調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)控車床中所遇到的部分故障及處理方法。

（二）機床PLC初始故障的診斷。機床PLC初始故障的診斷為了保護機床和維修方便，PLC有顯示和檢測機床故障的能力。一旦發(fā)生故障，維修人員就能根據(jù)機床的故障顯示號去確定故障類別，予以排除。但在實際加工過程中，發(fā)現(xiàn)有時PLC同時顯示幾個故障，它們是由某一個故障引起的連鎖故障，排除了初始的引發(fā)故障，其它故障報警就消失了。可是從機床PLC顯示的所有報警故障中，維修人員并不知道哪個故障是初始引發(fā)故障，維修人員只能逐個故障去查，這就增加了維修難度。機床PLC初始故障診斷功能，通過PLC程序，準(zhǔn)確判斷出初始故障的報警號。維修中，首先排除初始故障，其它引發(fā)故障自行消失，這樣就極大地方便了機床的維修，提高了機床維修的快速性和準(zhǔn)確性。

（三）設(shè)備檢測元件故障及維修。測量方式可分為直接測量和間接測量：直接測量就是對機床的直線位移采用直線型檢測元件測量，常用的檢測元件包括：直線感應(yīng)同步器、計量光柵、磁尺激光干涉儀。間接測量就是對機床的直線位移采用回轉(zhuǎn)型檢測元件測量，常用的檢測元件包括：脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、圓感應(yīng)同步器、圓光柵和圓磁柵。當(dāng)機床出現(xiàn)如下故障現(xiàn)象時，應(yīng)考慮是否是由檢測元件的故障引起的：

1.機械振蕩（加/減速時。）（1）脈沖編碼器出現(xiàn)故障，此時檢查速度單元上的反饋線端子電壓是否在某幾點電壓下降，如有下降表明脈沖編碼器不良，更換編碼器。（2）脈沖編碼器十字聯(lián)軸節(jié)可能損壞，導(dǎo)致軸轉(zhuǎn)速與檢測到的速度不同步，更換聯(lián)軸節(jié)。（3）測速發(fā)電機出現(xiàn)故障，修復(fù)，更換測速機。

2.機械暴走（飛車）。在檢查位置控制單元和速度控制單元的情況下，應(yīng)檢查：（1）脈沖編碼器接線是否錯誤，檢查編碼器接線是否為正反饋，A相和B相是否接反。（2）脈沖編碼器聯(lián)軸節(jié)是否損壞，更換聯(lián)軸節(jié)。（3）檢查測速發(fā)電機端子是否接反和勵磁信號線是否接錯。

3.主軸不能定向或定向不到位。在檢查定向控制電路設(shè)置和調(diào)整，檢查定向板，主軸控制印刷電路板調(diào)整的同時，應(yīng)檢查位置檢測器（編碼器）是否不良，此時測編碼器輸出波形。

4.坐標(biāo)軸振動進給。在檢查電動機線圈是否短路，機械進給絲杠同電機的連接是否良好，檢查整個伺服系統(tǒng)是否穩(wěn)定的情況下，檢查脈沖編碼是否良好、聯(lián)軸節(jié)聯(lián)接是否平穩(wěn)可靠、測速機是否可靠。檢測元件是一種極其精密和容易受損的器件，一定要從下面幾方面注意，進行正確的使用和維護保養(yǎng)。a.不能受到強烈振動和摩擦以免損傷代碼板，不能受到灰塵油污的污染，以免影響正常信號的輸出。b工作環(huán)境周圍溫度不能超標(biāo)，額定電源電壓一定要滿足，便于集成電路片子的正常工作。c要保證反饋線電阻、電容的正常，保證正常信號的傳輸。d防止外部電源、噪聲干擾，要保證屏蔽良好，以免影響反饋信號。e.安裝方式要正確，如編碼器聯(lián)接軸要同心對正，防止軸超出允許的載重量，以保證其性能的正常?？傊?，在數(shù)控設(shè)備的故障中，檢測元件的故障比例是比較高的，只要正確的使用并加強維護保養(yǎng)，對出現(xiàn)的問題進行深入分析，就一定能降低故障率，并能迅速解決故障，保證設(shè)備的正常運行。

5.機床加工精度異常故障及維修。生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到數(shù)控機床加工精度異常的故障。此類故障隱蔽性強、診斷難度大。導(dǎo)致此類故障的原因主要有五個方面：（1）機床進給單位被改動或變化；（2）機床各軸的零點偏置（NULL OFFSET）異常；（3）軸向的反向間隙（BACKLASH）異常；（4）電機運行狀態(tài)異常，即電氣及控制部分故障；（5）機械故障，如絲桿、軸承、軸聯(lián)器等部件。此外，加工程序的編制、刀具的選擇及人為因素，也可能導(dǎo)致加工精度異常。

參考文獻：

[1]吳國經(jīng).數(shù)控機床床故障診斷與維修[M].電子工業(yè)出版社出版，2005年

[2]王愛玲.數(shù)控機床故障診斷與維修.機械工業(yè)出版社2010

[3]鄧三鵬.現(xiàn)代數(shù)控機床故障診斷與維修.國防工業(yè)出版社，2009