数控机床的故障诊断和日常维护与保养

崔立军

（天津职业技术师范大学，天津 300222）

机床是人类进行生产劳动的重要工具，也是社会生产力发展水平的重要标志。随着电子技术、计算机技术及自动化、精密机械与测量等技术的发展与综合应用，产生了机电一体化的新型机床——数控机床。随着国民经济的快速发展，数控机床在我国国内的应用也越来越普遍。为了适应这种快速发展的局面，国内众多的高等院校、技术学校以及职业培训机构，都在下大力气搞数控培训。但随之产生的机床故障问题，又在时刻困扰着各校，影响了正常的教学和生产。所以，我们要熟悉数控机床的常见故障及故障的处理方法，同时必须重视数控机床的日常维修与保养。

1 数控机床故障的分类

（1）按故障部件分。按照数控机床发生故障的部件划分为主机故障和电气故障。常见的主机故障有：因机械安装、调试及操作使用不当等原因引起的机械传动故障与导轨运动摩擦过大故障。故障表现为传动噪音大，加工精度差，运行阻力大。电气故障分弱电故障和强电故障。弱电部分主要指CNC装置、PLC控制器、CRT显示器以及伺服单元、输入、输出装置等电子电路，这部分又有硬件故障与软件故障之分。强电部分是指继电器、接触器、开关、熔断器、电源变压器、电动机、电磁铁、行程开关等电气元件器件及其所组成的电路。

（2）按故障性质分。按照数控机床发生的故障性质划分为系统性故障和随机性故障。系统性故障，通常是指只要满足一定的条件或超过某一设定的限度，工作中的数控机床必然会发生的故障。例如：机床加工中因切削量过大达到某一限值时必然会发生过载或超温警，致使系统迅速停机。随机性故障，通常是指数控机床在同样的条件下工作时偶然发生一次或两次的故障。这类故障的发生往往与安装质量、组件排列、参数设定、元器件品质、操作失误与维护不当，以及工作环境影响等诸因素有关。

（3）按故障发生后有无报警显示分。按照数控机床发生故障后有无报警显示划分为有报警显示的故障和无报警显示的故障。有报警显示的故障又分为硬件报警显示与软件报警显示两种。硬件报警显示通常是指各单元装置上的警示灯（一般由LED或小型指示灯组成）的指示。软件报警显示通常是指CRT显示器上显示出来的报警号和报警信息。由于数控系统具有自诊断功能，一旦检测到故障，即按故障的级别进行处理，同时在CRT上以报警号形式显示该故障信息。这类报警显示常见的有：存储器警示、过热警示、伺服系统警示、轴超程警示、程序出错警示、主轴警示、过载警示以及断线警示等。对于无报警显示的故障，通常要具体情况具体分析，要根据故障发生的前后变化状态进行分析判断。

（4）按故障发生的原因分。这类故障是由于外部原因造成的。例如：数控机床的供电电压过低，波动过大，相序不对或三相电压不平衡；周围的环境温过高，有害气体、潮气、粉尘侵入；外来振动和干扰，如电焊机所产生的电火花干扰等均有可能使数控机床发生故障。

除上述常见故障分类外，还可按故障发生时有无破坏性来分，可分为破坏性故障和非破坏性故障；按故障发生的部位，可分为数控装置故障，进给伺服系统故障、主轴系统故障、刀架、刀库、工作台故障等。

2 故障的处理方法

（1）处理故障的步骤。数控系统型号颇多，所产生的故障原因往往比较复杂，一旦故障发生，通常按以下步骤进行。①查故障现场，充分掌握故障信息。②分析故障原因，确定检查的方法和步骤。③故障的检测和排除

（2）故障的追踪方法。在出现故障时，要正确把握住所发生故障的类型，并采取适当行动，从而及时修复机床。排查故障的顺序方法通常按照以下五步骤进行如图1所示：

第一步什么时间是指出现故障的日期和时间。例如，故障是否为操作中出现？操作时间有多长？电源接通时出现？是否出现雷击、电源故障或其他电源干扰？出现了多次还是只有一次？多次的频率如何？等等一系列问题。

第二步什么操作是指出现故障时正在进行的操作。例如，出现故障时NC为什么方式？手动方式、存储器操作方式、DI方式或者返回参考点方式？如果在程序操作中，在程序中什么地方？什么程序序号和顺序号？什么程序？是在轴运动中出现，还是在执行M//S/T代码时出现？此故障是否为某程序所特有的？同样的操作是否引起同样的故障？是数据输入还是输出时出现？如果是对于与进给轴伺服有关的故障，则要进一步确定是在低进给速度和高进给速度时均出现，还是只对某个轴发生该故障？如果对于与主轴相关的故障，则要确定什么时候出现该故障？是电压接通时、加速时、减速时或恒速转动时？

第三步什么故障是指具体的故障点了。需要确定在CRT的报警画面上显示的是什么报警？CRT画面是否正确？如果加工尺寸不正确，则要确定误差有多大？CRT上的位置显示是否正确？偏移量是否正确，等等。

第四步外部因素是指在分析数控机床故障时，还要关注一些外部因素。例如,机床是否有噪声源？如果故障没有频繁地出现，则原因可能是电源的外部噪音或机械电缆的感应噪音。操作使用同一电源的其他机床，并查看其他机床的操作与发生的故障之间是否有关系。在机床侧是否采取了某种防噪措施？还要检查输入电源电压是否有变化？各项电压是否有异？供应的是否为标准电压？控制单元的环境温度有多高？控制单元上是否施加了太高的振动？

第五步外援帮助就是寻求外部力量帮助解决数控机床的故障。遇到了自己解决不了问题，可以与厂家的维修服务中心取得联系。沟通过程中需要指明：NC单元的名称、机床厂家的名称以及机床类型、软件系列和NC的版本。对于与伺服相关的故障还要知名伺服放大器和电机规格，对于与主轴相关的故障，则要指明主轴放大器与主轴电机的规格。

（3）数控机床的日常维护与保养。对数控机床的日常保养工作做得好坏，直接影响着机床的使用寿命、故障发生的频率、甚至影响到教学的效果。通过多年的实训教学，总结出以下“一建一配四检查”的数控机床的维护与保养方法。具体说：

一建，即建立数控机床档案。包括数控机床安装调试时其随机的各种说明书建档，其中包括：数控机床安装、使用、编程、存在和维修方面的技术说明书。还有机床的液压（或气动）回路图，PLC用户程序清单或梯形图。维修记录，每次更改系统参数和维修都应详细记录备案，以便以后查找参考。

一配，即配备备件和维修工具。数控机床中一些易损的电器元件如各种规格的溶断器、电刷，易烧毁的大功率模块、电路板。可根据实际情况配备必要的维修工具、仪器仪表、接线、微机及编程系统或编程器。

四检查，即每天检查导轨润滑及油箱、机床液压系统是否正常、压缩空气源的压力、各防护装置、电器柜各散热通风装置；每周检查各电器柜过滤网；每半年检查主轴驱动皮带、各轴导轨上镶条，压紧滚轮；每年检查和更换电机碳刷、液压油路、主轴润滑恒温油箱、冷却油泵过滤器、滚珠丝杠。

3 结语

学校的数控机床能否有效利用，其效能发挥的好坏，取决于管理和使用者的素质和操作技能。所以，我们所有的数控工作者都应努力完善自己的专业知识与专业技能，做好预防工作，把故障消灭在萌芽状态，使数控设备发挥最大能力，创造更大的效益。

[1]杜增辉.数控机床故障维修技术与实例[M].北京：机械工业出版社，2009.

[2]何四平.数控机床与编程[M].北京：机械工业出版社，2011.

[3]王侃夫.数控机床故障诊断及维护[M].北京：机械工业出版社，2011.

[4]尤超韩.数控机床故障诊断[J].化学工程与装备，2009，（2）

[5]仵征.数控机床故障的常用诊断方法[J].成功（教育），2007，（2）.

[6]李学斌.诊断数控机床故障的方法[J].内江科技，2010，（6）.