数控车床的故障诊断及维修

杨冬焱

（中航工业沈阳飞机工业集团有限公司 制造工程部工艺处，辽宁 沈阳 110850）

数控车床又称CNC车床，是机电一体化的高技术产品。作为目前国内使用量最大、覆盖范围最广的一种数控机床，在我国机械加工业中起着重要作用。目前，数控车床的应用范围越来越广。其具有很多的优点，如加工柔性好，生产效率高，精度高等。数控车床的技术水平高低以及在金属切削加工机床中的产量和总拥有量，反映着一个国家国民经济发展和机械工业制造水平的高低。数控车床作为数控机床的主要品种，在数控机床中占有很大的比重，近几十年来，一直备受世界各国重视，并得到快速的发展。

随着电子技术的日新月异以及国际数控技术的蓬勃发展，数控装置的价格也一直走低，尤其是经济型数控车床的价格，已经达到最低点。因此，随着数控车床在中国机械加工行业得到快速的发展，我国的机械加工水平、加工品质及加工效率等方面，得到很大的提高，同时因数控车床的使用时间增长，便出现了一些问题和故障。

1 数控车床概述

1.1 数控车床简介

数控车床具有高精度、高效率的特性。配备多工位刀塔或动力刀塔，机床具有的加工工艺性能非常广泛，可加工直线圆柱、工斜线圆柱、螺纹、蜗杆圆弧和各种槽等及复杂工件，具有圆弧插、补直线插及各种补偿功能，从而在复杂的零件加工中，成就良好的经济效益。

1.2 数控车床的基本组成

数控车床由数控装置、床身、主轴箱、刀架进给系统、尾座、液压系统、冷却系统、润滑系统、排削器等部分组成，可分为立式数控车床和卧式数控车床两种类型。

1.3 数控车床的基本工作原理

数控车床是通过数字化信息来实现自动化控制的。将有关加工零件的信息，用规定的数字、符号和文字组成的代码，按一定的格式编写成加工程序单，将加工程序通过控制介质输入到数控装置中，经数控装置分析处理后，传出各种与加工程序对应的指令和信号控制机床。

2 数控车床故障的一般诊断

随着我国机械加工制造行业不断发展，数控车床因其在精度、柔性化、加工效率等方面的优良性能，已在加工行业得到充分的发挥。因此，掌握数控车床的使用和维修，已成为必然。当数控车床发生故障时，需要进行故障诊断，找出故障的原因，维修人员必须做到如下两点：

2.1 全面检查故障现场

全面检查故障现场，能使维修人员获得第一手资料。在现场，首先查看故障记录单，然后询问出现故障的过程，充分了解故障现场以及已采取过的措施。

同时，维修人员还应对故障进行仔细观察和分析，查看系统外观和内部的情况，在确认数控系统通电设备没有危险的情况下，才能接通电源，接着观察系统是否情况异常，最后查看CRI显示的报警内容。

2.2 认真分析故障原因

发生故障时，数控系统虽然有各种自动诊断程序和报警系统，但并不能准确指出发生故障的部位或原因。除此之外，同一报警和同一故障，可以是很多原因引起的。因此，在分析故障时，不能只考虑一方面的原因，要对故障进行全方位的分析和研究，需要考虑各种因素。在分析故障时，除检查CNC部分外，还应该机械、强电、对车床液压、气动等方面进行仔细的检查，从而作出全面的判断，达到确诊和排除故障的目的[2]。

2.3 故障诊断的常用方法

对于大部分数控车床的故障，总的来说可以分为以下几个方法进行诊断：

（1）直观法。当故障发生时，维修人员可以观察和分析故障发生时周围产生的各种声音、气味等异常的物理化学现象，缩小故障地点的范围。但是，这种方法要求维修人员具有丰富的实践经验及综合判断能力。

（2）参数检测法。数控车床的参数，是保证车床正常运行的基本要素。因此，我们可以通过分析故障继承的系统参数，来找出故障的原因。参数一般存放在储存器中，当受到外界干扰或电池不足时，可能造成数控参数的丢失或变化，导致车床无法正常工作，尤其是放置时间太长的车床，经常发生参数丢失的情况，因此，最行之有效的方法，是检查和恢复故障车床的参数。

（3）功能测试法。通过功能测试程序，来检查车床的实际运动过程，称功能测试法。其作为故障的一种检查方法，通过手工编制一个功能测试的程序，在故障车床上运行该程序，来检测故障车床功能（如圆弧插补、直线定位、螺纹切削、固定循环、用户宏程序等）的准确性和可靠性，进而判断车床故障的原因。

（4）部件交换法。当车床的故障范围大致确定时，维修人员可以通过部件交换法，在外部条件完全正确的情况下，用相同的印制线路板和电器元件等，替换有疑点的部件，来确定故障位置，从而准确地对故障部位进行维修。

（5）原理分析法。依据数控车床的组成及工作原理，在原理上分析各点的参数和电平，同时利用示波器、逻辑分析仪或万用表等仪器，对车床进行分析、测量、比较，确认故障位置的的方法，叫做原理分析法[3]。此方法对维修人员的专业技术及计算机技术和电路原理技术要求较高，在诊断的同时，还要针对具体的故障部位，绘出部分控制线路图，方便对故障车床进行维修。

（6）测量比较法。数控系统的印制线路板制造时，一般都设置有检测用的测量端子，以方便以后的调整和维修，维修人员可以通过对故障数控车床的测量端子进行测量，与正常的印制线路板之间的电压和波形进行比较分析，从而进一步判断故障所在的位置。

3 典型故障诊断与维修实例

（1）实例之一。在数控车床加工的过程中，突然出现停机的现象，然后打开数控柜检查。通过检查发现，Y轴电机电路的保险管烧坏，通过进一步检查与Y轴有关部件，最终发现是由于Y轴电动机的外皮被硬物划拨，划破处接触到机床外壳，导致短路烧断保险装置。更换Y轴电机动力之后，机床正常工作。

（2）实例之二。TH6350加工中心旋转工作台抬起后旋转不停，并不减速，也无任何报警信号出现。对于这种故障，一般是因旋转工件台的简易位控器发生故障造成的。为进一步确认故障部位，鉴于该加工中心的刀库的简易位控器与转台的大致一样，可采用交换法，交换转台位控器和刀库，并按转台位控器设定重新设定刀库后，进行检查发现，刀库出现旋转不止，而转台运行正常，则确认故障发生在站台位控器上[4]。

（3）实例之三.。配有FANUC-Oi-mate系统的数控车床，无法输入对刀值等参数，不能进行输入编程，伴有报警。通过试验判断，首先是程序保护开关出现问题，与正常的系统对比发现，与系统锁住时一样，从而确认系统开关坏了，但短接后，仍不能解决问题。其次，再观察系统故障的梯形图，发现X55输入点无信号输入，可判断X55线路断了。接着用万用表来检查X55，发现操作面板上的选轴开关接头线脱落，导致无法输入信号，使PLC逻辑关系错误，出现以上故障。将脱落的线头焊好，报警解除，参数可正常输入，车床正常工作。

4 结束语

随着现代化社会改革的快速发展，在我国机械加工制造行业应用较广泛的数控车床，将会面临更多的挑战。而随着设备自动化的进一步提高，数控车床的故障也将变得更加复杂，尤其是机械加工行业。因此，这就要车床维修人员在熟悉和掌握数控车床各部分的诊断步骤和方法、了解常见的故障实例的同时，还要在实践过程中学习、研究和积累维修经验，进一步提高自己的维修水平。

[1]吴国经.数控机床故障诊断与维修[M].北京：电子工业出版社，2005.

[2]熊 熙.数控加工实训[M].北京：化学工业出版社，2003.

[3]汪木兰.数控原理与系统[M].北京：机械工业出版社，2004.

[4]阳 涛.基于广州数控的数控车床故障诊断与维修[J].2010，(12):119-120.