数控机床故障诊断与维修方法

• 投稿少女
• 更新时间2016-06-20
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　摘 要：现如今，我国的数控技术的发展非常迅速，数控机床的应用相当普遍，随之而来的就是数控机床的结构却越来越复杂、种类也越来越多，那么在数控机床发生故障时，面临的维修问题也就变得更加复杂，这就需要掌握一定的故障诊断方法和维修方法，尽快排除故障，保证机床的正常运转。 
　　关键词：数控机床；故障诊断；维修方法 
　　中图分类号：TG659 文献标识码：B doi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.06.041 
　　0 引言 
　　数控机床是集合机械、电子、液压、气压气动控制为一体的高新技术产物，是技术密集度及自动化程度很高的自动加工设备，由于各种原因，不可避免地会出现故障，如果得不到及时维修，生产将会无法继续，会使企业经济效益受到影响。 
　　1 数控机床故障分类 
　　1.1 机械方面故障 
　　数控机床的机械部分主要包括：机床基础件、主传动系统、进给传动系统、润滑系统、冷却系统、液压系统、气动系统、防护系统等。故障原因大多由于安装、调试不正确，操作过程中发生失误引起碰撞，从而造成机械传动失灵、导轨运动摩擦阻力过大的现象。常表现为：切削振动大，传动噪声大，加工精度达不到要求，主轴温升过高等。例如：进给轴的联轴器松动，导致齿轮、丝杠、轴承缺油，导轨润滑不良等机械方面故障。 
　　1.2 电器方面的故障 
　　电器故障分为强电故障和弱电故障。强电部分主要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。这部分电路处于高电压、大电流工作状态，故障率较高。弱电部分包括CNC装置、PLC控制器、CRT显示器以及伺服驱动单元、输入输出单元等。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错、数据丢失等故障。 
　　2 数控机床故障诊断的方法 
　　引起数控机床故障的原因是多方面的，维修时不能只看故障的表象，要透过现象找到引起故障的根源，采取合理的诊断方法。 
　　2.1 机械方面的故障诊断方法 
　　机械方面故障诊断方法，一般采用直观诊断技术，充分利用人的感官，采用问、听、看、触、嗅直接发现问题所在，原则上找到问题的所在，问题就解决了一半，再根据机械原理，修复出现问题的部位。例如，我校使用的华中数控车床，学生在使用过程中报告说机床有异响，在主轴旋转时有“咯噔”“咯噔”的声音，据学生反映前一段时间就有异响，只是声音没有这么大，停机用手转动卡盘，发现阻力较大，怀疑是主轴轴承有问题，拆卸主轴后，发现主轴外圈有裂痕，主轴箱内已没有油，原来轴承因为缺油损坏。更换新的轴承，加注适量的润滑油后，故障排除。 
　　2.2 电器方面故障诊断方法 
　　2.2.1 系统自诊断法 
　　维修时要充分利用数控系统的自诊断功能，根据CRT显示器上显示的报警信息，可判断出故障的大致部位，再进一步利用数控机床的PLC功能来诊断，可快速找到出现问题的模块。PLC程序是机床生产厂家根据机床的功能和特点，编制相应的动作顺序以及报警文本，对过程进行监控，PLC在数控机床上起着连接NC与机床的桥梁作用，一方面，它接受NC的控制指令，在内部顺序程序控制下，给机床侧发出控制指令，控制电磁阀、继电器、指示灯，另一方面根据机床侧的反馈信号，将机床侧的状态信号发送到NC，PLC在对大量信号的处理过程中任何一个信号不到位，任何一个执行元件不动作，都会使机床出现故障。所以根据PLC梯形图来分析和诊断故障，可以快速、方便的找到故障点，PLC梯形图能显示系统与各部分之间的接口信号状态，只要熟悉有关控制对象的正常状态和故障状态，就能找到数控机床的外围故障，它是故障诊断过程中常用、有效的方法之一。 
　　2.2.2 常规测量检查法 
　　常规检查采用感官来了解故障发生时所伴随的各种异常噪声、异常发热、发热元件表面的过热变色、烟熏黑或烧焦、金属烧结的亮点等。找出这些表面变化后，根据数控系统的组成及工作原理，从原理上分析各点的电压与参数，利用仪器仪表对数控机床电路或元器件进行测量、分析、比较、判断。运用这种方法对维修人员的水平要求较高，需对整个系统和各部分电路思路清楚，深入的了解才能进行。 
　　2.2.3 部件交换法 
　　这是一种在一定条件下采用的方法，就是将可能有故障的目标用备用板更换，或用机床上相同的板进行互换，然后启动机床，观察故障现象是否消失或转移，以确定故障的具体部位。采用此法之前要确认：数控系统各种电压正常，负载没有短路。如某数控车床，故障现象为X轴不动，其它功能正常。通过分析数控系统、伺服驱动器和各电机间的连接框图，从控制环节上看，故障可能出在数控系统、伺服驱动器或电机上，此时可以利用部件交换法来确定故障点，将X、Z轴电机电缆线互换，发现X轴伺服电机可以正常运转，Z轴伺服电机没有动作，此时，说明X轴电机正常，电缆恢复到原来位置后，再交换数控系统到伺服驱动器之间的电缆，发现X轴不动、Z轴正常，由此可判断X轴驱动器有故障。 
　　2.2.4 参数检查法 
　　加工程序出错，系统程序、计算机运算出错等数控机床软件故障，往往就是由于参数变化或丢失造成的，此外，机床受外界电、磁场的影响也会造成参数变化，出现这样的现象，要先检查参数，若有变化，要先恢复参数，再查找其它原因。例如：长期闲置的机床，由于电池电量不足和电子元器件的性能变化，很容易造成参数丢失或变化， 检查机床的参数情况，很容易找到故障所在。 
　　3 数控机床维修过程 
　　数控机床种类多，元器件多，所产生的故障原因复杂，在维修中，要根据实际情况进行处理，下面是数控机床发生故障时的维修过程。