数控车床故障诊断及排除的研究与应用

韩基伟

【摘 要】 数据车床已经成为机械生产制造企业的重要设备，在生产中承担着重要的作用。由于数控车床属于计算机控制的自动化设备，涉及到多种工艺，一旦出现故障就会影响企业的生产。为了确保生产的稳定运行，就要及时进行数控车床的故障诊断，以完善设备的使用性能，提高设备的使用效率，确保设备的加工精度。

【关键词】 数控车床；故障诊断；排除；研究与应用

【中图分类号】G64 【文献标识码】B 【文章编号】2095-3089（2015）15-00-01

数控车床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作数控折弯机并加工零件。

一、数控车床的发展趋势

1、数控车床的功能复合化的发展，其核心是在一台机床上要完成车、铣、钻、攻丝、绞孔和扩孔等多种操作工序，从而提高了机床的效率和加工精度，提高生产的柔性。

2、高速化：提高进给速度与提高主轴转速。高精度化：其精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级高可靠性：一般数控系统的可靠性要高于数控设备的可靠性在一个数量级以上，但也不是可靠性越高越好，因为商品受性能价格比的约束。

3、智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化；为提高驱动性能及使用连接方便等方面的智能化；简化编程、简化操作方面的智能化；还有如智能化的自动编程、智能化的人机界面等，以及智能诊断、智能监控等方面的内容，方便系统的诊断及维修。

4、当今世界上的数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是：从点数控单机、加工中心和数控复合加工机床、线FMC、FMS、FTL、FML向面工段车间独立制造岛FA、体CIMS、分布式网络集成制造系统的方向发展，另一方面向注重应用性和经济性方向发展。柔性自动化技术是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的主要手段，是各国制造业发展的主流趋势，是先进制造领域的基础技术。

二、数控车床的故障诊断技术

1.数控系统自诊断。数控车床都带有自诊断的系统，这也是数控车床相比于普通机械设备先进之处。这个自诊断系统通常都是在数控车床启动之后，按照设备自带的程序对设备的运行状态、使用性能、控制系统进行诊断，看是否存在故障。如果没有故障，系统会正常启动，数控车床正常使用；如果存在故障，就会通过系统内部与外部的数控连接，显示出状态信息和故障信息。

2.在线诊断和离线诊断。数控车床的在线诊断是利用设备自带的系统，对设备正常的运行状态进行实时的监控，对设备的各种控制器以及控制装置的输出情况进行自检的过程，通过自检可以显示出状态信息、故障信息。离线诊断一般都是在设备出现故障之后进行的诊断，这种诊断主要的目的就是确定设备存在哪些故障、引起故障的原因，并利用科学合理的方式排除故障。

3.远程诊断。随着现代科技的发展，数控车床的设计与使用性能越来越先进，很多数控车床的控制系统都带有网络功能。正是这种功能的存在，给设备提供了故障远程诊断的新方式。也就是说，当设备出现故障而企业的维修人员无法处理，这时，就可以通过设备自带的网络性能连接到设备厂家，设备厂家的技术人员通过远程进行故障诊断，提出排除措施。

三、数控机床常见故障编辑按故障发生的部位分类

（1）主机故障。数控机床的主机通常指组成数控机床的机械、润滑、冷却、排屑、液压、气动与防护等部分。主机常见的故障主要有：1）因机械部件安装、调试、操作使用不当等原因引起的机械传动故障。2）因导轨、主轴等运动部件的干涉、摩擦过大等原因引起的故障。3）因机械零件的损坏、联结不良等原因引起的故障等.主机故障主要表现为传动噪声大、加工精度差、运行阻力大、机械部件动作不进行、机械部件损坏等等。润滑不良、液压、气动系统的管路堵塞和密封不良，是主机发生故障的常见原因。数控机床的定期维护、保养.控制和根除“三漏”现象发生是减少主机部分故障的重要措施.

（2）电气控制系统故障。从所使用的元器件类型上.根据通常习惯，电气控制系统故障通常分为“弱电”故障和“强电”故障两大类，“弱电”部分是指控制系统中以电子元器件、集成电路为主的控制部分。数控机床的弱电部分包括CNC、PLC、MDI/CRT以及伺服驱动单元、输为输出单元等。

“弱电”故障又有硬件故障与软件故障之分.硬件故障是指上述各部分的集成电路芯片、分立电子元件、接插件以及外部连接组件等发生的故障。软件故障是指在硬件正常情况下所出现的动作出锗、数据丢失等故障，常见的有.加工程序出错，系统程序和参数的改变或丢失，计算机运算出错等。“强电”部分是指控制系统中的主回路或高压、大功率回路中的继电器、接触器、开关、熔断器、电源变压器、电动机、电磁铁、行程开关等电气元器件及其所组成的控制电路。这部分的故障虽然维修、诊断较为方便，但由于它处于高压、大电流工作状态，发生故障的几率要高于“弱电”部分.必须引起维修人员的足够的重视。

四、数控机床常见故障的排除方法

1.直观检查法。直观检查法是维修人员根据对故障发生时的各种光、声、味等异常现象的观察，确定故障范围，可将故障范围缩小到一个模块或一块电路板上，然后再进行排除。一般包括：询问、目视、触摸通电。

2.参数更改、程序更正法。有的设备故障可能是由参数设置错误引起的，所以在进行故障诊断的时候，也可以重新对参数进行设置，以便纠正错误的参数设计。还有的故障可能是由系统程序错误引起的，对于这样的故障，就可以对现有程序进行更正，以确保设备的正常运行。

3.初始化复位法。这种方式就是在故障出现后，把数控车床的控制系统进行重启动，重启动可以是利用硬件复位或者是电源开关进行。当重启动无效的情况下，就需要对系统进行初始化恢复，在初始化之前，必须要把系统中需要保存的数据进行拷贝。在初始化仍不能排除故障的情况下，就要对硬件进行修复。

4.交叉换位法当发现故障板或者不能确定是否是故障板而又没有备件的情况下，可以将系统中相同或相兼容的两个板互换检查，例如两个坐标的指令板或伺服板的交换，从中判断故障板或故障部位。这种交叉换位法应特别注意，不仅要硬件接线的正确交换，还要将一系列相应的参数交换，否则不仅达不到目的，反而会产生新的故障造成思维混乱，一定要事先考虑周全，设计好软、硬件交换方案，准确无误再行交换检查。

5.最佳化调节法。这是一种最简单易行的办法。就是在调节好速度调节器的基础上，保证积分时间准确性，这样就可以让数控车床的动态响应实现较高的性能，最终实现最佳工作状态。这种方式之所以简单，就是涉及到的环节少，只需要掌握示波器的速度或者电流的反馈相应就可以。

五、结束语

数控机床的故障现象是各种各样的，故障的原因也是多种因素的综合。对于机床操作及维修人员，可以根据不同的故障现象，同时选用几个方法灵活应用、综合分析，逐步缩小故障范围，较快地排除故障，以充分发挥数控机床的效益。