数控机床典型故障诊断与维修
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摘 要：数控机床作为实现柔性制造系统、计算机集成制造系统和未来工业自动化的基础，它是现代制造技术发展的主流，本人作为职业学校老师，在多年的实习教学中，就数控机床的使用及故障诊断方面在本文进行一些讨论。
关键词：数控机床;故障诊断
数控机床故障诊断与维修是数控机床使用过程中重要的组成部分，也是目前制约数控机床发挥作用的因素之一，因此学习数控机床故障诊断与维修的技术和方法有重要意义。下面本人就浅谈数控机床几个典型的故障进行的诊断和维修。
要想对数控机床进行维修，首先要知道机床故障的类型，机床故障类型可分为：
1、数控机床的非关联性和关联性故障
所谓非关联性故障是由于运输，安装等原因造成的故障。
关联性故障可分为系统性故障和随机性故障。系统性故障是指数控机床在一定条件下必然出现的故障;随机性故障是指偶然出现的故障。一般随机故障是由于机械结构的局部松动，系统控制软件不完善，硬件工作特性曲线下降，电气元器件品质因数降低等原因造成的。
2、数控机床的有诊断显示故障和无诊断故障显示故障
数控机床故障按有无诊断显示分为有诊断显示故障和无诊断显示故障。
3、数控机床的破坏性故障和非破坏性故障
对于短路，因伺服系统失控造成的飞车等故障称为破坏性故障，在维修和排除这种故障时不允许故障重复发现，对于非破坏性故障，可以经过多次试验重演故障来分析故障原因。
4、数控机床的电气故障和机械故障
数控机床故障按发生部位可分为电气故障和机械故障。
电气故障一般发生在系统装置，伺服驱动单元和机床电气等控制部位。电气故障一般是由于电气元器件的品质因素下降，元器件焊接松动，接插件接触不良或损坏等因素引起。
机械故障又可分为：功能性故障，动作型故障，结构型故障和使用型故障。
功能性故障主要是指工件加工精度方面的故障，这些故障是可以发现的，例如加工精度不稳定，误差大等。动作型故障是指机床的各种动作故障，可以表现为主轴不转，工件夹不紧，刀架定位精度低，液压变速不灵活等。结构型故障可以表现为主轴发热，主轴箱噪声大，机械传动有异常响声，产生切削振动等。使用型故障主要是指使用和操作不当引起的故障，例如过载引起的机件损坏等。机械故障一般可以通过维护保养和精心调整来预防。
既然我们已经知道了机床故障的类型，接着我们介绍数控机床几个典型故障的诊断和维修。
1、数控机床故障诊断与维修的一般方法
首先来说数控机床故障诊断一般包括三个步骤：
第一个步骤是故障检测。
第二个步骤是故障判定及隔离。分离出故障的部件或模块。
第三个步骤是故障定位。
数控机床故障检测时一般采用直观法、自诊断、参数检查、交换法、测量法、原理分析法等。
直观法是利用人的手、眼耳鼻等感官器官查找故障原因。根据先内后外的原则采用望闻嗅摸等方法进行查找。
2、数控机床几种典型故障的诊断
（1）例如：配有西门子802s数控系统ck6140车床，出现不换刀故障，系统无报警。
用手摸换刀驱动电机，感觉温度很高。引起电机温度升主要是过载或者缺相，经检查发现调换插座后相序不对。
（2）参数检查
数控机床的参数设置是否合理直接关系到机床能否正常工作。在有些情况下 ，通过对参数的检查或修改，可以判断故障所在。
例如：配有西门子802ce数控系统的cjk6140车床，在加工中经常出现z轴不运动现象并出现25080号报警。
该报警说明z轴不能准确定位，检查32200号参数，发现伺服增益系数过小，将原来的1改为2，工作正常。
（3）替换法
利用备用模块或电路板替换有故障疑点的模块或电路板，观察故障转移的情况，这是常用而简便的故障检测方法。
（4）测量法
利用各种检测仪器，对故障疑点进行电流、电压和波形测量，将测量值与正常值进行比较，分析故障所在的位置。
例如：fanuc xk5025数控铣床x轴回零操作失败。
经测量回零开关工作正常，回零脉冲信号也正常，因此判断在回零过程中，当压下减速开关查找回零脉冲时，x轴未能移动足够距离到软或硬限位而出现超程报警。
3、随着现代技术的发展，各种先进的诊断及维修技术日益发展，本人根据多年的教学经验，数控机床故障诊断与维修的的诊断技术可分为以下几类：
（1）简单诊断技术
使用一般的检查工具如百分表、水准仪、光学仪等检测或通过人的感官直接观察形貌声音、温度、气味等变化，根据经验进行诊断
（2）精密诊断技术
利用监测技术，对机床的温度振动噪声等参数进行监测，经过对监测信号的各种分析，寻找机械故障根源。
故障1：主轴部件出现的故障主要有切削振动大、主轴箱噪声大、主轴发热、定位不准、不能调速、加工精度达不到要求等。
如果是采用电气控制方式，由机械部分引起定向不准或错位，主要是位置传感器的固定因震动或意外碰撞产生松动造成的。如果是机械定位方式，主要检查液压缸定位销伸出是否灵活、电气元件和液压元件是否工作正常、反应是否灵敏、plc程序是否完善等诸多因素。
故障2：滚珠丝杠副故障大多是由运动质量下降、反向间隙过大、机械爬行、润滑状况不良、轴承噪音大等原因造成的。
故障3：ATC机构回转不停或没有回转、换刀定位误差过大、机械手无法从主轴或刀库中取出刀具、转塔不正位等。FAGOR8055、系统TH5660加工中心出现不换刀故障。
经检测系统给出换刀指令后，主轴能够移动到换刀点并准确定位，但没有换刀动作，经过I/O接口的检查，发现系统未收到主轴定位应答信号，进一步检查发现接线端子处，应答信号线松动，拧紧后，工作正常。
故障4：液压传动系统的主要驱动对象有卡盘、静压导轨、主轴箱的液压平衡、液压驱动机械手、主轴定位和主轴的松刀液压缸等。液压系统的故障主要是流量、压力不足，油温过高、噪声、爬行等。其主要原因是油液清洁度不够、溢流阀换向阀等元件卡死、油泵内泄和吸油阻力过大、油箱液面不够等原因所致。
故障5：数控机床加工中突然发生控制系统掉电，屏幕不亮并无法重新启动。
经追踪了解，与机床连接的计算机电源插头被重新插到另外一个插座上，经检查此时计算机的地线已悬空，与机床不共地，造成存储器板上的串行通信芯片烧毁。更换芯片后，系统工作正常。
数控机床故障的产生是多种多样的。所以在维修时需要根据现象有理有据的分析、排除，最后找到问题所在，才能准确进行维修。切勿盲目的乱动，否则可能会导致故障更加的严重。
总之，在面对数控机床故障和维修问题时，首先要防患于未燃，不能在数控机床出现问题后才去解决问题，要做好日常的维护工作和了解机床本身的结构和工作原理，这样才能做到有的放矢。
（作者单位：河南省南阳市高级技工学校制造工程系，河南 南陽 473000）
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