数控机床故障诊断及处理

薛福连

现代数控系统的可靠性越来越高，数控系统本身的故障越来越低，而大部分故障主要是由系统参数的设置、驱动单元和伺服电机的本身质量、以及强电元件和机械防护等出现问题而引起的。

设备调试和维修是数控设备故障的两个多发阶段。调试阶段是对数控机床控制系统的设计、PLC编制、系统参数的设置、调整和优化阶段。维修服务阶段是对强电元件、伺服电机、驱动单元和机械防护的进一步考核。以下介绍数控机床调试和维修的几个实例。

例1 一台数控机床采用FAGOR8025控制系统，X、Z轴使用半闭环控制。运行半年后发现Z轴每次回参考点总有2～3mm的误差，而且误差没有规律。调整控制系统参数及更换伺服电机后现象依然存在。经分析，估计是丝杠末端没有备紧，备紧螺母后现象消失。由于本例没有报警，表象是参数误差，所以，应先从系统参数设置入手。若不是，再看伺服电机，最后，再看机械防护的问题。

例2 一台数控加工中心YCM-V65A在运行一段时间后，CRT显示器突然出现无显示故障，而机床还可继续运转，停机后再开机又一切正常。观察发现，设备运转过程中，每当发生振动时故障就可能发生，初步判断是元件接触不良。当检查显示板时，CRT显示突然消失，检查发现有一晶振的两个引脚均虚焊松动，重新焊接后，故障消除。本例亦无报警，表象是显示器无显示。应首先从显示器电源线入手，其次是电源（驱动单元），若都不是，则判断为元件接触不良或虚焊（强电元件）。

例3 一台数控车床出现X向进给正常，Z向进给出现振动、噪声大和精度差，采用手动和手摇脉冲进给时也如此。观察各驱动板指示灯亮度及其变化基本正常，疑是Z轴步进电机及其引线开路或Z轴机械故障。遂将Z轴电机引线换到X轴电机上，X轴电机运行正常，说明Z轴电机引线正常。又将X轴电机引线换到Z轴电机上，故障依旧。可以断定是Z轴电机故障或Z轴机械故障。测量电机引线，发现一相开路。修复步进电机，故障排除。本例无报警，Z向进给振动大，应先从步进电机引线和步进电机（驱动单元）入手，最后再查机械防护的问题。

例4 一台加工中心TH6240，采用FAGOR8055控制系统。在调试中C轴精度有很大偏差。机械精度经过检查没有发现问题。经过FAGOR技术人员的调试，发现直线轴与旋转轴伺服参数的计算有很大区别，重新计算伺服参数后，C轴回参考点，运行精度一切正常。本例是参数设置中的计算方式出了问题。

例5 一台FANUC9系统的立式铣床在自动加工某一曲线零件时出现爬行现象，表面粗糙度极差。在运行测试程序时，直线和圆弧插补皆无爬行，由此确定原因在编程方面。对加工程序检查后发现该曲线由很多小段圆弧组成，而编程时又使用了正确定位外检查G61指令之故。将程序中的G61取消，改用G64后，爬行现象消除。爬行现象应从指令操作方式（参数设置）与导轨不平（机械防护）两方面着手。本例中，立铣爬行没有共性，故先排除导轨不平，确定为指令操作方式的问题。由本例，可看出爬行问题宜先从判断机械防护方面入手。

例6 一台数控机床采用SIEMENS810T系统，机床在工作中PLC程序突然消失，经过检查发现保存系统电池已经没电。更换电池，将PLC传到系统后，机床可以正常运行。由于SIEMENS810T系统没有电池方面的报警信息，因此SIEMENS810T系统在用户中广泛存在这种故障。本例中，PLC程序突然消失，很明显应先从电池及电池引线入手，若不是，再从强电元件上查找。

对于数控机床的调试和维修，重要的是吃透控制系统的PLC梯形图和系统参数的设置。出现问题后，应首先判断是强电问题还是系统问题，是系统参数问题还是PLC梯形图问题。要善于利用系统自身的报警信息和诊断画面。只要遵从以上原则，一般的数控故障都可以及时排除。

1 徐玉秀等.复杂机械故障诊断的分形与小波方法[M].北京:机械工业出版社,2003

2 李士军.机械维护修理与安装[M].北京:化学工业出版社,2004

3 陈冠国.机械设备维修[M].北京:机械工业出版社,2002

4 苏杭.机械设备状态监测与故障诊断[M].北京:机械工业出版社,2000