数控机床故障诊断与维修常用教学方法初探

胡　彬（建东职业技术学院,江苏 常州 213022）

数控机床故障诊断与维修常用教学方法初探

胡彬
（建东职业技术学院,江苏 常州 213022）

数控机床是将机械、电、液、光等设备通过计算机设计、自动控制设计等高度集中为一体的机电一体化设备。本文主要介绍了不同型号的数控机床在应用过程中出现的故障并对故障进行诊断，探讨了维修机床的常用方法，为数控机床在应用过程中出现的故障问题及维修方法提供参考依据。

数控机床；机电一体化；故障；维修

0　引言

数控机床是近代发展而成的机械加工设备，是微电子和自动化技术集成的产物。能够在低功耗的前提下，完成高精度、高质量、批量生产机械零件的生产任务。由于数控机床能够实现加工的自动化，能够加工出结构复杂的零件，生产效率高，操作系统复杂，机床本身难免会出现故障，机械零件本身发生磨损，刀头钝化，电子元件老化，自动控制系统发生程序紊乱，电流、电压波动等方面都会使机床产生故障问题，影响加工精度。因此，在研究数控机床的加工问题时，明确机床的故障诊断与维修方法是至关重要的[1]。

1　机床故障

1.1数控机床的故障

数控机床的故障主要发生在主机部分和电气部分。主机部分主要是机床的机械部分，出现故障较为直观，可以明确的观察出来，一般是机床本身零件发生疲劳失效等问题，可以采用替换零件的方法进行清除，相比主机故障，电气系统故障较为复杂.电气系统主要包括各类电子元器件，控制电路，电压、电流等，要保证数控机床能够长久稳定的运行，电气系统要具有稳定可靠、高抗干扰能力，方便维护和维修等特点。电气系统的故障特点主要有:（1）电气系统易受外界环境的影响而产生故障问题;（2）操作人员操作不当引起的电气故障；（3）机床内部电子元器件老化;（4）控制系统程序代码发生紊乱造成电气系统故障[2]。

1.2机床故障诊断的内容

（1）动作诊断：操作人员通过观察机床各部分的动作，判断出运动错误的机床部件。诊断部分通常是：机床主轴、ATC、APC;（2）操作诊断：观察操作人员的操作过程，判断操作程序和操作代码是否正确;（3）数控机床系统自诊断：虽然不同型号的数控机床结构和操作过程不尽相同，控制系统也有差别，但机床内部都有相应的自我诊断系统，能够实现机床故障的自我诊断，一定程度上提高了机床的工作效率，减小了人工诊断的麻烦，相对实现了机电一体化的目标;（4）点检诊断：对数控机床进行定期检查，测试相关液压系统、电子元器件的相应性能以及疲劳强度;（5）状态诊断：当数控机床正常工作时，观察并检测机床的运动状态是否达到运动指标。

2　机床的故障诊断与维修方法

2.1直观法

直观法是维修技术人员使用的最传统和直接的诊断方法。所谓直观法是指维修人员通过询问操作人员并结合自我感觉和观察到的相关现象以便对机床进行相关故障问题进行判断并维修的方法。首先，维修人员需向操作人员询问操作过程、机床出现故障表象以及故障出现后机床的状态；从内到外观察并分析故障出现后机床主体和系统的相应变化，分析出故障器件以便进行器件的维修和更换。观察保险丝是否烧断、空气开关是否跳闸、元件是否烧毁，听机器是否产生异常声音，判断是否由于器件松动产生的故障问题。针对系统中控制电路等出现的复杂故障要对电路进行逐一排查，从新对相关电路进行设计和焊接。应该重点对已更换的零件或者维修过的电路进行排查；最后是触摸，对各接口进行断电触摸，排除接口接触不良而引起的机床故障问题。

2.2程序测试法

程序测试法是将机床的各个程序代码编织成一个功能测试程序并将程序存储在相应的介质上。在诊断故障时，运行此程序，能够快速准确的查找出机床的故障所在。程序测试法通常用在以下几种场合：较长时间未使用的机床，需要对机床性能进行定期检查；直接观察法未查找出故障原因的情况下，采用程序法能够查找出问题所在；机床出现随机故障，不能区别出是机床本身的系统故障还是外界干扰造成的故障问题。

2.3报警信号分析法

报警信号分析法是利用数控机床内部的自我诊断功能，诊断出机床的故障后将故障问题以报警信号或者特定代码的形式反应在CRT上的诊断方法。报警信息一般包括软件报警和硬件报警。

软件报警一般包括程序报错或者操作错误报警，可编程控制PLC报警，系统程序报警，加工程序报警等，维修人员可以根据相应的报警信息对照诊断手册获取故障发生的可能原因和位置，进一步确定维修方法。

硬件报警系统一般包括机床内部的各电子控制器、伺服系统上的各种状态和故障指示灯，根据指示灯的各种不同状态，对照诊断手册和诊断规则确定出出现故障的硬件，最后确定出相应的维修方法。

2.4状态检测法

可编程控制器PLC大多集成在数控机床的控制部分，在PLC和CNC之间以一系列接口信号的形式相互连接、相互通信。接口信号可以分为控制面板信号、外部开关控制器、报警处理信号、定时器、计数器、NCK与PLC数据接口信号、控制使用器等信号。由于接口信号丢失或错误而造成的故障是常见的故障之一，这些接口信号可以在信号输出板上显示指示灯，也可以在CRT屏幕上显示出来。可以利用这些功能直接观察PLC控制器的输入和输出的瞬时状态。所有的接口信号都可以用PLC控制器显示出来。

这种检测方法相对较为复杂，对维修人员的要求较高，既要熟练掌握各种型号的数控机床的接口信号，又要熟悉PLC可编程控制器的相关程序问题。

2.5仪器检测法

仪器检测法是运用各种电工、电子仪器仪表，对系统的电压、电流、脉冲信号等进行测量，进而寻找故障所在的检测方法。常用万用表对各个电路进行电路导通以及元件是否烧坏进行检测。

3　总结

数控机床是机械加工的主要工具，能够实现产品生产的自动化，相比传统的机床加工，数控机床极大的提高了加工精度和加工速度。机床的整个加工系统也较为复杂，对于机床故障的诊断和维修也至关重要。本文阐述了机床故障的分类和诊断与维修方法，为数控机床在使用过程中出现故障和维修提供相应的理论依据。

[1]韩鸿鸾.数控机床维修实例[M].中国电力出版社，2006.

[2]夏风芳.数控机床[M].高等教育出版社，2005.

[3]吴国经.数控机床故障诊断与维修[M].电子工业出版社，2005.