浅谈数控车床机械故障的维修

卓成宗 杨文彬

（1、哈电集团（秦皇岛）重型装备有限公司，河北 秦皇岛 066206 2、苏州热工研究院有限公司，江苏 苏州 215004）

1 维修工作的基本条件

1.1 人员条件，数控车床维修工作的快速性、优质性关键取决于维修人员的素质条件。首先是有高度的责任心和良好的职业道德；知识面要广应经过良好的技术培训；勇于实践；掌握科学的方法。

1.2 物质条件，准备好通用的和某台数控车床专用的各种备件；非必要的常备元器件应做到采购渠道快速畅通；必要的维修工具、仪器仪表等，最好配有笔记本电脑并装有必要的维修软件；每台数控车床所配有的完整的技术图样和资料；数控车床使用、维修技术档案材料。

2 维修与排故技术

2.1 常见故障分类。数控机床的故障可按故障的性质、表象、原因或后果等分类

2.1.1 以故障发生的部位，分为硬件故障和软件故障。硬件故障是指机械部分、电子元器件、印制电路板、电线电缆、接插件等的不正常状态甚至损坏，这是需要修理甚至更换才可排除的故障。而软件故障一般是指PLC逻辑控制程序中产生的故障，需要输入或修改某些数据甚至修改PLC程序方可排除的故障。零件加工程序故障也属于软件故障。最严重的软件故障则是数控系统软件的缺损甚至丢失，这就只有与生产厂商或其服务机构联系解决了。

2.1.2 以故障出现时有无指示，分为有诊断指示故障和无诊断指示故障。当今的数控系统都设计有完美的自诊断程序，时实监控整个系统的软、硬件性能，一旦发现故障则会立即报警或者还有简要文字说明在屏幕上显示出来，结合系统配备的诊断手册不仅可以找到故障发生的原因、部位，而且还有排除的方法提示。机床制造者也会针对具体机床设计有相关的故障指示及诊断说明书。无诊断指示的故障一部分是上述两种诊断程序的不完整性所致 (如开关不闭合、接插松动等)。这类故障则要依靠对产生故障前的工作过程和故障现象及后果，并依靠维修人员对机床的熟悉程度和技术水平加以分析、排除。

2.1.3 以故障出现时有无破坏性，分为破坏性故障和非破坏性故障。对于破坏性故障，损坏工件甚至机床的故障，维修时不允许重演，这时只能根据产生故障时的现象进行相应的检查、分析来排除之，技术难度较高且有一定风险。如果可能会损坏工件，则可卸下工件，试着重现故障过程，但应十分小心。

2.1.4 以故障出现的或然性，分为系统性故障和随机性故障。系统性故障是指只要满足一定的条件则一定会产生的确定的故障；而随机性故障是指在相同的条件下偶尔发生的故障，这类故障的分析较为困难，通常多与机床机械结构的局部松动错位、部分电气工件特性漂移或可靠性降低、电气装置内部温度过高有关。此类故障的分析需经反复试验、综合判断才可能排除。

2.1.5 以机床的运动品质特性来衡量，则是机床运动特性下降的故障。在这种情况下，机床虽能正常运转却加工不出合格的工件。例如机床定位精度超差、反向死区过大、坐标运行不平稳等。这类故障必须使用检测仪器确诊产生误差的机、电环节，然后通过对机械传动系统、数控系统和伺服系统的最佳化调整来排除。

2.2 故障的调查与分析

询问调查在接到机床现场出现故障要求排除的信息时，首先应要求操作者尽量保持现场故障状态，不做任何处理,这样有利于迅速精确地分析故障原因。同时仔细询问故障指示情况、故障表象及故障产生的背景情况，依此做出初步判断，以便确定现场排故所应携带的工具、仪表、图纸资料、备件等，减少往返时间。现场检查到达现场后，首先要验证操作者提供的各种情况的准确性、完整性，从而核实初步判断的准确度。由于操作者的水平，对故障状况描述不清甚至完全不准确的情况不乏其例，因此到现场后仍然不要急于动手处理，重新仔细调查各种情况，以免破坏了现场，使排故增加难度。故障分析根据已知的故障状况按上节所述故障分类办法分析故障类型，从而确定排故原则。由于大多数故障是有指示的，所以一般情况下，对照机床配套的数控系统诊断手册和使用说明书，可以列出产生该故障的多种可能的原因。确定原因对多种可能的原因进行排查从中找出本次故障的真正原因，这时对维修人员是一种对该机床熟悉程度、知识水平、实践经验和分析判断能力的综合考验。排故准备有的故障的排除方法可能很简单，有些故障则往往较复杂，需要做一系列的准备工作，例如工具仪表的准备、局部的拆卸、零部件的修理,元器件的采购甚至排故计划步骤的制定等等。数控车床系统故障的调查、分析与诊断的过程也就是故障的排除过程，一旦查明了原因，故障也就几乎等于排除了。因此故障分析诊断的方法也就变得十分重要了。

2.3 故障的维修与排除

2.3.1 电源。我们在设计数控机床的供电系统时应尽量做到：提供独立的配电箱而不与其他设备串用；电网供电质量较差的地区应配备三相交流稳压装置；电源始端有良好的接地；进入数控机床的三相电源应采用三相五线制，中线(N)与接地(PE)严格分开；电柜内电器件的布局和交、直流电线的敷设要相互隔离。

2.3.2 数控系统位置环故障。位置环报警。可能是位置测量回路开路；测量元件损坏；位置控制建立的接口信号不存在等；坐标轴在没有指令的情况下产生运动。可能是漂移过大；位置环或速度环接成正反馈；反馈接线开路；测量元件损坏。

2.3.3 机床坐标找不到零点。可能是零方向在远离零点；编码器损坏或接线开路；光栅零点标记移位；回零减速开关失灵。

2.3.4 机床动态特性变差，工件加工质量下降，甚至在一定速度下机床发生振动。这其中有很大一种可能是机械传动系统间隙过大甚至磨损严重或者导轨润滑不充分甚至磨损造成的；对于电气控制系统来说则可能是速度环、位置环和相关参数已不在最佳匹配状态，应在机械故障基本排除后重新进行最佳化调整。

3 故障维修一例

有一台cjk6140数控车床（北京帝特马系统）在工作时出现故障：z向第一次走刀能车到工件，第二刀就车不到工件了，刀距离工件20mm。维修人员对机床进行了检修，首先检查程序和对刀是否正确，确定程序无误后让机床空运行了两次，结果和前面的故障相同，由此可以判断出这台机床自身存在故障。我们首先检修了机床的驱动线路，测驱动板和z向电动机均正常，为保险起见我们把z换上了备用电动机和驱动板，然后空运行了两次，出现的故障和前面的相同，这就可以排除驱动线路的故障。然后我们分别换了主机板和接口板，试车后故障依旧。和厂家联系后又检查了z向丝杠的连接处，丝杠连接良好，这也排除了z向丝杠连接松动的可能，究竟故障出在哪里呢？最后我们检查了主轴，检查发现主轴后端的压力轴承没装配到位造成了主轴转动时前后窜动造成上述故障。这台车床刚换了主轴后端的压力轴承，操作工试了试主轴，声音正常就下班了。第二天这台车床一试车就出现了上述故障。由此可以看出在维修工作中换件无论是电器件还是机械件都要仔细检查换件是否到位；另外就是维修机床后一定要全面试车，这样即使在维修中存在问题也能及时发现。当开关1127接通时，程序按下列顺序扫描执行：1、3、…、20、40，再返回到开头，执行手动调整程序。

4 结语

提高工作详细记录从故障的发生、分析判断到排除全过程中出现的各种问题，采取的各种措施，涉及到的相关电路图、相关参数和相关软件，其间错误分析和排故方法也应记录并记录其无效的原因。总结故障排除过程中所需要的各类图样、文字资料，若有不足应事后想办法补济，而且在随后的日子里研读,以备将来之需；从排故过程中发现自己欠缺的知识，制定学习计划，力争尽快补课；找出工具、仪表、备件之不足，条件允许时补齐。

[1]彼得斯密德.数控编程手册.北京:化学工业出版社，2002.

[2]唐应谦.数控加工工艺学[M].北京:中国劳动出版社，1997.