职业院校数控设备的维护与维修

长江职业学院 夏伯融

职业院校数控设备的维护与维修

长江职业学院 夏伯融

加入世贸组织后，中国逐步成为“世界制造中心”，社会对高技能人才需求的呼声也越来越高。有专家预言：21世纪机械制造业的竞争就是数控的竞争。在这样的背景下，广大的职业院校纷纷开设数控加工专业并投入大量资金引进数控设备用于教学，因此保持这些数控设备的正常运行也随之成为保证教学活动正常开展的重要因素之一。然而，由于师资和人才需求方面等原因，大多数院校并没有专门配备数控维护维修方面的人员。据不完全统计，目前我国职业院校的数控设备完好率不到70%。大量设备因故障闲置不仅造成巨大的经济浪费，同时也严重影响了实践教学活动的正常开展，恶化了人才培养硬件环境。

一、职业院校数控设备的维修现状

笔者于2002年成为一名数控教师，在长达9年的数控教学中，学校先后引进了20多台法兰克、西门子（2010年购买）和华中数控系统（三种系统的机床分别为6台、3台、14台）的数控车床、数控铣床和数控加工中心。表1为学校机床维修记录统计表。

表1 学校机床维修记录

从表1可以看出：

1.华中数控机床虽然故障较多，但单次维修费用较低，并且厂家提供免费上门检修，许多小故障均未产生费用。而法兰克机床故障率较低，但出现故障后人工检查费用较高，以2008年武汉地区为例，从北京法兰克武汉分部同城派遣一名维修人员来校检查设备故障，需上门费3 500元，维修成本较高。据了解，西门子维修费用不低于法兰克。所以，职业院校数控设备的引进不能一味求洋求贵求新，高价买回的设备一旦出现故障，将产生高额的维修费用。加之这些设备没有生产盈利，其维修费用学校很难支出。引进设备最好是以比较实惠的国产设备为主，只引进少量进口设备用于教学拓展。

2.表1中的数据还反映了另一个问题，2002—2008年维修费用近8万元，而2008—2011年只有3万元。学校的数控设备是逐年引进的，并且没有报废设备。按道理，后3年设备增多并逐年老化，维修成本应该相应增加。其实，从数据中我们看到，2008—2011年维修次数确实增加了，占总维修次数的2/3左右，但维修费用却大幅减少了。原因是单次维修成本降低了，其中，主要是降低了人工费用。学校教师在经历过多次设备维修以后，也慢慢掌握了一些数控设备基本的维修知识。2007年后，多数故障都由教师自己判断和排除，没有产生维修费用。下面，笔者将根据自己的维修经验和一些维修案例和广大同行进行简单探讨。

二、数控机床的故障诊断及处理

职业院校数控设备主要用来教学，大部分都没有实际生产或少量投入生产，许多设备使用十年的加工工时还没有一些企业半年的使用工时多。虽然年限比较长，但是使用损耗并不大。这就好比私家车和出租车一样：出租车一年跑20万公里，所以每年都要大修；而私家车15年才跑20万公里，平日根本不需要大修，一般都是些小问题。数控机床的故障主要分为三大类：机械故障、电气故障、系统故障。

1.机械故障。机械故障主要是由于机床使用损耗导致零件失效，或因使用不当造成零件损坏所致。由于数控机床相对于普通机床减少了传动系统，结构也更加简单，一般很少出现问题，即使需要更换零件也不太复杂，大部分问题教师都可在校内完成维修。机械故障中，刀架故障出现的概率较高，因为涉及PLC和电气部分的控制，只懂普通机床维修的老师感到难以下手，其实大多数刀架故障仅需要简单的知识就可以解决。下面，笔者通过两个案例介绍。

案例一：华中数控车床刀架不能转动。

维修过程：通过梯形图检查刀架换刀信号，确定信号正常。检查刀架电机进线电压，确认正常，由此确定故障出现在刀架电机和刀架本身。拆下刀架电机，用铜棒转动刀架蜗杆，发现反向可微动，正向遇巨大阻力，由此确定刀架机械部分故障。拆下刀架，未发现零件损坏，重新装上，故障解除。

案例二：法兰克立式加工中心Z轴自锁。

维修过程：手轮和移动键均无问题，就是Z轴不运动，并且“Z轴锁住”按键正常。查看机床自检，发现Z轴的互锁信号打开，进一步查明原因，通过梯形图检查互锁线路，发现没有刀库回零信号。检查刀库，发现刀库摇臂调节螺母松动，使刀库无法回零，经调节后，故障解决。

由此可见，数控机械故障的处理主要是要搞清楚机床参数和机床自检测系统，通过系统和电气部分找出故障原因并加以排除。

2.电气故障。电气故障是职业院校数控设备最容易发生问题的部分。由于职业院校数控设备一般都没有配备专门的标准化厂房和专用的去湿空调，特别是在南方地区气候潮湿，加上暑假期间设备很少使用，电气设备极易因受潮而损坏，造成电气线路短路、断路、线路不稳定等问题。笔者所在学校也多次发生此类问题。

案例三：华中数控车床系统正常，MDI面板正常，操作面板所有按键无效。

维修过程：通过检查操作面板输入地址，发现面板输入信号正常，但没有对应的输出信号，确定为PLC版故障。卸下PLC版检查，发现保险烧坏，更换保险，问题解决。查找原因，发现是带电操作安装刀架电机的换向霍尔元件时导致短路烧坏保险。

案例四：法兰克立式加工中心主轴运行一段时间后停转，出现749 S-SPINDLE LSI ERROR报警。

维修过程：这是关于串行主轴的报警，光缆接触不良、主CPU板不良、主轴放大器印制电路板不良等可导致这种报警。重新拔插主轴伺服和系统主板之间伺服侧的串行接口JD7，重启后报警消除。但运行一段时间后，重新出现749报警。换线后问题依旧，由此确定问题出现在伺服电路板上面。拆下伺服电路板，发现老鼠尿迹，清除烘干后问题解决。

由此可见，排除电器故障首先要熟悉机床电气图，然后通过故障内容和报警信息来判断哪部分出了问题，最后解决问题。

3.系统故障。系统故障一般分为软件系统故障和硬件系统故障，软件系统故障一般容易解决，特别是PC级的数控系统，重启一次或重新装入参数就可以解决，维修人员只需要掌握参数灌装的方法即可。而硬件系统故障一般都需要系统制造商解决，教师们只需查明具体故障模块送修，节省高昂的上门检修费用。

案例五：法兰克立式加工中心显示屏不亮，电柜各模块正常。

维修过程：采用各种方法显示器均不亮，检查电器部分均正常，检查显示器无接入信号，确定故障发生在系统主板。拆下系统主板，进行重插、防尘、烘干处理均无效。送修系统主板到北京法兰克，更换后问题解决，节省了维修人员上门检修费用。

三、结论

综上，职业院校的数控设备想要完好运行，教师必须具备一定的维修知识。而职业院校教师一般都具有大学及以上学历，具有一定的机电相关知识，在此基础之上，看懂设备有关的机械、电气和参数说明书即可解决大部分问题，减少维修费用，保证教学的正常进行。