数控车床故障诊断及排除的研究与应用

朱加彪

摘  要：数控车床的进给系统与普通车床有一定的区别，普通车床有进给箱和交换齿轮架，而数控车床是直接利用伺服电机通过滚珠丝杠驱动溜板和刀架实现进给运动，进给系统相比普通车床的结构大为简化。因此熟练掌握和应用数控车床故障诊断的基本原则、方法以及常见故障分析和排除的方法是非常必要的。该文从指导实践的角度，分析了数控车床常见故障诊断及排除方法。

关键词：数控车床  故障诊断  排除  诊断方法

中图分类号：TG519.1           文献标识码：A                  文章编号：1672-3791（2020）12（b）-0060-03

Abstract： The feed system of CNC lathe is different from that of ordinary lathe. The common lathe has a feed box and exchange gear carrier， while CNC lathe directly uses servo motor to drive slide plate and tool carrier through ball screw to realize feed movement. Compared with ordinary lathe， the structure of feed system is greatly simplified. Therefore， it is necessary to master and apply the basic principles， methods and common fault analysis and troubleshooting methods of CNC lathe. From the angle of guiding practice， this paper analyzes the common fault diagnosis and troubleshooting methods of CNC lathe.

Key Words： CNC lathe; Fault diagnosis; Troubleshooting; Diagnostic method

數控车床是一种融合了机械、电气、液压、气动、微电子、信息等技术的机床，具有高精度、高效率、高自动化和高灵活性等优点。数控车床技术水平及其金属切削机床的生产和占有率是衡量一个国家国民经济发展和工业制造业总体水平的重要指标之一。随着工业的不断发展，数控机床的应用日益广泛。但是凡事都有两面性，数控车床精度较高、元器件较为复杂，即使是一个很小的部件损坏都可能造成整个系统的故障。

1  数控车床结构分析

数控机床操作是一项系统的工作，其需要在安全的操作环境才能够平稳安全地运行。一般来说，数控车床由输入/输出装置、数控系统、伺服系统、车床本体和辅助装置等组成。

在数控车床的组成部分当中最重要的就是数控系统，以CAK6150数控车床的数控系统为例，它是由控制单元、主轴和进给伺服单元以及相应的进给伺服电动机、CRT显示器、系统操作面板、机床操作面板、附加的I/O接口板、电池盒、手摇脉冲发生器等部件组成。

通过对数控机床的基本构成有一个全面大致的了解，可以更好地进行故障的排除分析，这样可以更好地进行实践检测，实现数控机床工作效率的提升。

2  数控车床故障诊断的基本原则分析

对于数控车床来说，故障发生的因素有很多，尤其是在复杂操作环境下，任何一方面的因素出现问题都会导致出现问题。所以在进行故障分析的时候，必须要坚持以下原则。

2.1 由简入难的原则

一旦数控车床出现问题，往往会导致各个零部件出现问题。所以在进行检查的时候必须要将各个故障部分进行检测，确保问题一一排除。而且在进行维修的时候，要坚持从简单到复杂的原则，这样才可以确保整体系统的运转，促进大故障的解决。

2.2 由主机到电气的原则

在数控车床的故障中，主机的问题是最显而易见的。一旦主机存在问题，整个车床就会停止工作。所以在进行故障排除的时候，排除人员要先看主机是否存在问题，如果不存在问题，然后再对电气进行故障排除和修复，这样可以大大地节约故障排除的时间，提高工作效率。

2.3 由外到内的原则

除了以上原则之外，数控车床的故障排除还需要坚持由外到内的原则。因为在进行故障排除的时候，外部的问题容易察觉，而且外部问题一般都是机械问题，这样故障排除和维修都十分容易。如果不是外部问题，则需要对内部进行检测，一旦出现问题则需要进行及时维修和更换，确保车床的正常运转。

2.4 从静态到动态的原则

在进行数控车床故障排除的过程中，一般严禁通电。通电会对设备造成严重的损害，甚至会导致故障问题的扩大。所以，在进行故障检测的时候，要在设备断电的情况下进行检测，等故障完全排除后，在进行通电。整个过程必须要坚持从静态到动态的原则，这样既可以保持设备的安全性，也有助于促进故障的科学排除。

3  数控车床故障诊断方法

在实际的应用中会遇到各种故障问题，而导致故障的原因也是多种多样。所以在进行故障排除的时候需要进行精准诊断，采用科学的方法进行，具体如下。

3.1 直观诊断法

直观诊断方法最简单，但是需要排除人具备丰富的工作经验，可以直观地看出具体故障。在诊断时，需要通过目测、手摸、通电等检测途径对外部设备进行监测和判断。该种诊断方法的优点就是凭借丰富的经验，可以快速地找到并排除故障。

3.2 自诊断功能法

随着科学技术的发展，一般情况下数控车床都会有计算机控制并连接起来，这样在出现故障的时候，计算机就可以根据系统自带的检测程序对数控车床进行检测。在检测软件的检测下，找到车床的内部问题所在，根据具体的情况进行解决。该种诊断方法的优势就是可以通过自动化的软件进行问题检测，大大提高了检测诊断的效率。

3.3 交换诊断法

交换诊断法，简言之就是将问题车床与正常运转的车床进行设备更换，这样可以快速地找到出现故障的零部件。在检测出问题部件之后，对损坏的部件进行及时更换即可。通过该种诊断方法，可以准确地找到故障发生的部件，有效地提高了问题解决的效率。

3.4 仪器测量诊断法

人工診断的方法缺乏一定的精准性，所以可以借助一些高端仪器进行综合分析，快速找到问题所在。例如，在故障发生后，可以借助电压、电源、脉冲信号等方法检测问题点，然后对比车床数据。根据数据的变化与差异，来进一步判断发生故障的部位。

3.5 敲击诊断法

在数控车床的使用过程中，零部件松动也是造成故障的原因之一。在遇到该问题的时候，可以采用敲击诊断法对电路板进行敲打，看是否存在焊接点松动、掉落等问题。如果是这些问题则通过敲打，可以缓解接触不良的状态，促使设备恢复工作。这种方法可以快速排除故障，可以节约故障排除的时间。

4  数控车床常见故障分析及排除

为了更好地进行数控车床常见故障分析及排除，接下来将对几种常见的车床故障进行分析，具体如下。

4.1 数控车床主轴电机故障与处理方法

一般情况下，数控车床选择的电动机都是具有高稳定性、无转差损耗、接线简单、价格低等特点。但在实际的使用过程中，也会存在噪声、振动、发热等问题，这些问题会严重影响设备的工作效率。在具体的故障诊断过程中需要具体问题具体分析，例如，面对噪声问题，可以采用更换电机轴承或者是更换轴承润滑脂的方法;面对机器振动故障，可以对机身与机床的连接部位进行螺栓加固;对于电机的发热故障，可以更换电机轴承或者是轴承加适量润滑脂，同时还要对排风扇进行检测，看是否存在灰尘等污物。一旦发现问题，要及时采取措施处理。

4.2 数控车床工作台故障与处理方法

对于数控车床工作台的故障，主要表现在忽然停止动作或者是电机抖动不转的问题，一般称之为机械故障。在进行该故障处理的时候，排除人员需要关闭工作系统，进行重新启动。如果仍然存在该问题，就需要关机分析。进一步查看传动系统部位是否存在损坏的现象，可以借助手工转动丝杠进行查看和清理。通过对车床工作台的定期检查与维修，可以降低故障发生的概率，提高使用寿命。

4.3 数控车床刀位故障排除及处理方法

数控车床刀位故障主要体现在电动刀架换刀的时候，旋转动作无法停止，甚至会出现无法定位的问题。例如，在进行程序调用某刀号时，如果刀架在达到指定位置的时候，无法获取准确的信息，并导致整个刀架旋转不停，这就需要对整个刀架的零部件进行更换，这样可以很好地缓解数控车床刀位故障。除此之外，如果一旦零部件的加工出现误差问题，就需要通过采用加固的方式，排除故障问题，进一步提高数控车床的使用寿命。

5  结语

通过以上分析可以看出，数控车床的故障诊断与排除都是需要坚持一定原则的，在这些原则的指导下进行故障的诊断和排除，可以进一步提高实际的诊断效果，有利于快速地解决问题，提高数控车床的实际使用效果。希望文中对数控车床的故障诊断与排除分析，可以更好地促进数控车床生产效率的提升。

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