数控机床故障诊断及维修方法

张清魁　库祥臣　赵纪涛

（1.河南科技大学，河南　洛阳　471003；2.第一拖拉机股份有限公司第二装配厂，河南　洛阳　471003）

数控机床故障诊断及维修方法

张清魁1库祥臣1赵纪涛2

（1.河南科技大学，河南洛阳471003；2.第一拖拉机股份有限公司第二装配厂，河南洛阳471003）

随着工业自动化的发展，数控机床作为智能装备的典型代表，在工业生产中的应用越来越多。但由于其组成比较复杂，是机械、液压、电气控制和数字程序控制等的综合体，在生产实际中会由于环境、设备老化、操作不当等原因发生故障，导致其不能正常运行，因此数控机床的故障诊断及维修对于中小企业来说是亟待解决的难题。基于此，简要概述数控机床的故障诊断与维修方法。

数控机床；故障诊断；故障维修

1　数控机床故障诊断的基本方法

数控机床结构复杂、集成化程度较高，是制造业中不可或缺的工业母机。要想发挥出数控设备的最大效益，正确的操作和精心的维护保养是前提，再实施精细化的实时管理，并把检修维护控制得当，才能提高设备的综合利用率。加强操作人员的指导培训能够避免一些人为故障的发生；做好日常的巡检维护保养，可以确保设备发生故障前祛除隐患，解决问题，以使设备健康稳定运行。本文根据FANUC、SIEMENS、HASS、OKUMA等数控系统的故障报警，以及近年来大型国企的工作实践经验，总结出以下几种数控机床的故障诊断方法。

1.1直观判断法

维修人员通过对机床报警信息的审视，再对机械、电气、液压等部分进行专项检查，由故障表象到根本原因进行追溯，从而找到异常，解决问题，此方法可以解决机床由准备条件不具备引起的故障。通常检查一下几个方面：查看电源、气源、液压等有无明显异常；电气信号的连接是否损坏、可靠，相关指示灯是否有异常；PLC、伺服驱动等装置内的保险有无烧坏，插接部位是否有明显松动等。

1.2状态诊断法

由于数控系统的内部参数和执行元件的工作状态都可以通过系统PMC进行查看，因此可以通过对执行元件的当前状态进行监测来判定故障原因。利用伺服、主轴驱动模块、电源及PLC模块等部件主要参数的动、静态检测，以及数控系统I/O信号（包括内部继电器、传感器等的状态）与正常运转的机床信号做对比，来校正相关执行元件的状态或者内部参数，达到解决故障的目的。

1.3动作诊断法

得知机床故障后，开启数控机床进行空运转或者产品加工，然后通过观察数控机床的故障形态，判断出异常的部位，并由此来查找故障源头。

1.4系统自诊断修复法

现在的数控系统自诊断功能越来越丰富、智能，机床在发生故障的同时会在液晶屏幕上显示当前故障的报警号和报警概述来指示故障的大致起因。维修人员可以利用PMC诊断、维护等功能查看系统与主机之间接口信号的状态，从而判断出故障的大致部位，通过相关的直观观察或工具检测很快就能对故障进行定位，然后将故障部位恢复，从而解决故障问题。

2　故障取证与分析

取证和分析是设备检修的第一步，也是非常重要的一步［1］，通常要做好如下工作。

2.1问询调查

在接到故障请修单时，首先要求操作工像交警处理交通事故一样务必保持故障现场，不要对机床各轴做任何的移动或工件处理，这样便于维修人员迅速准确地了解故障产生的原因，分析故障根源。

2.2现场查看

到达现场后，首先要确认请修人简述机床故障的准确性，以初步判断故障原因。通常由于操作工的知识水平及工作年限不同，对故障形态描述差别很大，因此不宜急于动手处理，需重新认真检查取证。

2.3故障分析

根据故障现场及取证情况分析故障类型，进而确定排故方法。一般故障的排除需要经验的有力支撑，避免因盲目的操作致使其他故障的产生。

2.4排故准备

故障有大有小，有些故障排除方法可能很简单，只需要手动操作下机床或调整系统参数就可以恢复；而有些故障则较为复杂，需要做一些准备工作。

3　电气维修与故障的排除

3.1数控系统位置环故障

首先检查位置测量回路是否因线路老化、外力作用导致开路情况，并进行恢复处理，若测量元件损坏，则进行更换。根据维修经验得知，光栅尺航空接口在机床撞刀或者机床电气线路拖链的往返运动易导致松动而报警，通过将航空插口加固可以排除带光栅尺机床的一般类位置环故障报警；CNC各轴在没有操作指令的情况下移动。可能是以下几个原因引起：坐标轴漂移过大，反馈接线开路，测量元件损坏，位置环或速度环接成正反馈等［2］。

3.2机床开机回零异常

可能是以下几个原因引起：零方向在远离零点位置，通过移动各轴使其在回零行程内；位置编码器损坏或接线开路，检查其接口是否松动，若损坏更换电缆；回零减速开关损坏使其不能减速到达零点位置，更换减速开关等［3］。

3.3偶发性电气故障

引起偶发性故障通常有如下几种原因：机床运转过程中因瞬时气压低或者信号闪断造成的机械卡顿，一般通过手动将相关执行部位恢复到正常状态即可；程序编码设计中的问题造成在某些特定的操作与功能运行组合下的停机故障，一般通过断电后重新启动便会自动恢复；另一种情况是由车间的环境条件超标导致的，如温度过低，空气中灰尘颗粒浓度过大等［4］。

4　维修排故后的总结提高工作

一是认真记录设备从故障发生、现场调查取证、故障诊断到故障排除过程中遇到的各种问题，采取的方法措施，涉及到的相关维修资料，期间发生的错误分析及排故方法也应记录并概述原因。二是层次较高的维修人员应从比较典型的维修实践中找出具有通用意义的课题进行研究，从而达到积累经验的目的。三是对故障排除过程中用到的各种图文资料、备配件等进行总结归类，若有不足应事后想办法补充，以备将来之需。

通过总结提高并进行设备管理模式的探索，不断形成以修促管、一举多得的工作局面：促使维修人员的理论水平和维修技能快速提升，并为以后工作开展提供工作思路；遇到重复性故障时能够迅速修复，提高工作效率；通过分析设备的故障率及可维修性，了解工人的操作习惯，及时调整操作规程，延长机床使用寿命，充分发挥数控机床的经济效益；资源共享，便于适时的情况下建立故障诊断专家系统，同时为设备采购选型人员和设备供应商提供技术参考。

5　结语

本文通过对生产实际中常见数控设备故障的诊断方法、故障排除过程及维修总结的论述，可以看出数控机床的使用在提高生产效率的同时，对维修技术人员提出了更高的要求。设备一旦发生故障，将维修经验与系统的故障诊断分析结合起来，快速解决故障问题，达到减少设备的故障停机时间、提高设备经济效益的目的，以期本文可以给数控设备维修人员带来一定的帮助。

［1］梁南丁.数控机床电气维修技术［J］.机电一体化，2006 （4）：73-76.

［2］申超英，张艳玲.数控机床常见的电气故障及维修［J］.机械工程师，2008（7）：64-66.

［3］白娟娟.浅谈数控机床常见故障分类及诊断方法［J］.科技信息，2012（9）：120.

［4］史志勇.数控机床故障分析及维修［J］.中国新技术新产品，2009（17）：144.

Fault Diagnosis and Maintenance Method of CNC Machine Tools

Zhang Qingkui1Ku Xiangchen1Zhao Jitao2
（1.Henan University of Science and Technology，Luoyang Henan 471003；2.First Tractor Company Limited Second Assembly Plant，Luoyang Henan 471003）

With the development of industrial automation，the application of CNC machine tools in industrial production is more and more as a typical representative of intelligent equipment.But due to its composition is complex，which is the complex of mechanical，hydraulic and electrical control and digital program control，in the actual production，due to the environment，equipment aging，improper operation and other reasons，it can not be normal operation，so the fault diagnosis and maintenance of CNC machine tools for small and medium enterprises is an urgent problem to be solved.Based on this，the fault diagnosis and maintenance of CNC machine tools were briefly summarized.

CNC machine tools；fault diagnosis；fault maintenance

TG659

A

1003-5168（2016）07-0052-02

2016-06-08

张清魁（1988-），男，硕士在读，助理工程师，研究方向：机械工程。