数控铣床与加工中心典型故障诊断与维修

朱秀荣

(吉林工程技术师范学院机械工程学院，吉林长春130052)

数控机床是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床技术的典型机电一体化产品。该技术先进，自动化程度高，是机、电、液一体化的高技术密集型机电设备。其结构的复杂性、部件的多样性、控制的智能性、加工工艺的多样性和加工零件的复杂性，决定了数控机床的故障诊断与维修的艰巨性和专业性。数控设备一旦发生故障，诊断难度大，甚至会造成停产停机。这就要求维修人员，不但要有较深的理论知识，还要有丰富的实践经验，具有较强的分析问题和解决问题的能力。由于现代数控系统的可靠性越来越高，数控系统本身的故障率越来越低，而大部分故障主要是由系统参数的设置、驱动单元和伺服电机的质量、程序、电元件、机械装置、光电检测元件等出现问题而引起的，为了加强数控设备使用管理与维修，降低故障率，提高利用率，掌握常见的典型故障诊断与维修方法是非常必要的。

1 数控机床机械部件故障诊断与维修

主要包括主轴部件、进给部件和辅助部件的故障诊断与维修。

(1)FANUC－0i系统数控铣床，两轴采用半闭环控制，每次回参考点都有误差，回参考点位置不准的故障诊断与维修。调整系统参数，故障仍然存在，由此判断可能是机械原因导致。经过检查，发现丝杠的螺母松动，拧紧螺母后，机床运行正常，故障被排除。

(2)挡块窜位硬超程故障诊断与维修。一台数控铣床采用华中世纪星HCN－21数控系统，在工作过程中，设定一定的X轴、Y轴与Z轴行程，正常工作。工作一段时间后，开始循环启动，刀具未到循环起点就报警，显示坐标轴超程。经过仔细检查，发现X轴方向挡块窜位，重新调整挡块位置，运行正常，故障被排除。

(3)FANUC系统黑屏故障诊断与维修。数控系统黑屏故障，是指机床通电后，系统屏幕没有任何显示。根据多年工作经验，黑屏故障是比较难以维修的故障，原因多种多样。包括显示器故障、硬件故障和外部短路故障等，也有软件方面的故障。例如，一台数控铣床FANUC－0i数控系统在开机后，数控装置显示器没有显示，出现黑屏故障。进行检查，打开电柜箱，上电后，发现继电器以上部分有电，判断继电器以后部分出现故障，检查电源模块上的所有保险丝，都正常没有损坏，检查输入电源也没有问题，则判断电源模块出现故障。用交换法，把下面的开关电源卸下移到其它相同数控铣床对应位置，上电后，仍出现以上故障，把其它相同数控铣床的开关电源卸下，安装到这台数控铣床的对应位置，上电后，正常运行。因此需要更换一个新的开关电源，故障被排除，机床正常工作。

(4)三菱系统数控铣床自动加工时，变换坐标轴方向位移过程中，产生明显的机械抖动故障，故障发生时系统不报警。通过分析得到，因故障发生时系统不报警，观察CRT显示出来X坐标轴位移脉冲数字量与其它Y轴和Z轴比较来看较均匀，可排除系统软件参数与硬件控制电路的故障。然后，采用交换法来判断故障部位，通过交换伺服控制单元，故障没有转移，判断故障部位应在X轴伺服电机与丝杠传动链一侧。通过检查表明，电动机运转时无振动现象，判断故障部位在机械传动一侧，用手动扳手转动滚珠丝杠进行手感检查，感觉到抖动故障的存在，并且丝杠全行程范围都有这种现象。拆下滚珠丝杠检查，发现滚珠丝杠轴承已损坏，换上同型号的新轴承后，故障排除，机床正常工作。如果不是机械传动故障，可调整波特率变高，进给速度变慢，在加工产品精度允许情况下，减少编程软件运算精度。

(5)FANUC－21i系统加工中心换刀装置故障诊断与维修。FANUC－21i系统加工中心，在MDI位置输入换刀指令时，循环启动，将刀具送到刀库，停止工作，系统出现报警，此时，按一下复位键，系统将继续换刀工作，完成换刀。根据报警内容，机床是因为无法执行下一步骤“从主轴和刀库中拔出刀具”，而使换刀过程中断并报警。经检查刀库发现，产生这一故障，是因为刀库螺钉松动，“伸出量”调整过小，刀具无法取出。经过调整螺钉的伸出量，保证在主轴松刀行程到位后，刀柄在主轴锥孔中的压出量为0.5mm左右，调整后，故障被排除，正常换刀。

2 操作、编程故障诊断与维修

大连机床厂FANUC－0i系统，XD－40A数控铣床，在使用旋转功能时，模拟程序出现G54非法G代码报警，断电后重新启动机床消除，当再次模拟时还出现此报警。经过分析得到，由旋转功能已把坐标系G54旋转某一角度，而此时对刀坐标值是G54的坐标值，故在G54指令程序段上一行输入一个G69指令消除，不要把G69与G54输入在同一行，在G54的上一程序段输入即可。此时不用断电，继续工作，故障被排除。

3 系统自动编程与加工故障诊断与维修

FANUC－0i系统XD－40A立式数控铣床，使用CAD/CAM软件生成加工程序后，在通过接口，利用数据线传输程序过程中，突然出现086号报警，程序不能传输，机床不能运动。经过检查，086号报警，是因为数据线没连接上或丢包。先按复位键，然后检查数据线是否与机床连接，之后重新传输程序，程序正常运行，故障被排除。

另外，还会出现一种自动程序运行中断，没有完成加工过程，但是系统不报警的状况。经过检查发现，程序最后一行没有百分号，光标停在M30上一行或两行，系统不运行。因为系统没有报警，不用按复位键，手动在最后一行输入百分号，再运行程序即可。

4 基于PMC的数控机床故障诊断与维修

对于数控机床的很多机床侧故障，PMC都能检测出来并产生报警信息，所以数控机床出现故障时首先应检查系统有什么样的报警信息，有一些故障可根据报警信息判断出原因，从而排除故障。例如，一台FANUC series－21i－MB立式数控加工中心，开机后出现1002号、2000号、609号以及5136号报警。

首先，利用系统报警信息显示功能查看1002号报警信息，即“LOW air pressuredown”(气压压力低)，指示气压系统压力低，经过检查，气泵没有开启。PMC用来判断开关检测系统压力是否满足机床要求，气压低时，应将压力开关断开，PMC用户程序检测到这个信号后就会产生气压压力低的报警。这时，开启气泵，过一定时间后，按复位键，可将故障排除。

在机床正常工作时，出现2000号报警信息，即“Lubrication oil no enough”(润滑油不足)，检查润滑油箱，发现油位过低。润滑油不足是可以通过液位开关检测的，当油位低时这个开关会断开，PMC用户程序检测到这一状态后就会发出2000号报警信息。当添加润滑油后，按复位键，报警被消除。另外，609号报警信息为“XAXIS:INU.RADIATOR Fan Failure”(风扇故障)，这时需要检查风扇，对风扇进行维修或更换，按复位键，报警被消除。5136号报警信息为“FSSB:Number of Amps is Small”(两轴没有识别)。经过检查与分析，故障是由于光纤线虚接造成的。重新接好光纤线，按复位键，报警被消除。

5 结语

通过对上面几个数控机床故障诊断与维修的常见典型故障实例进行分析，笔者总结出数控机床常见故障的可能原因。当数控机床出现故障时，要善于利用系统自身的报警信息和诊断画面，分析故障产生的原因，以便及时排除故障。数控机床维修人员，应做到善于观察，善于总结，总结维修经验，并掌握预防和减少故障产生的方法，在实践工作中逐步提高对数控机床故障的判断能力及排除故障的处理能力，以达到及时有效地维护数控机床的目的，提高数控机床的利用率。

[1]龚仲华.数控机床故障诊断与维修500例[M].北京:机械工业出版社，2006.

[2]沈兵，厉承兆，傅广忠.数控机床数控系统维修技术与实例[M].北京:机械工业出版社，2001.

[3]牛志斌.牛工教你学数控机床维修[M].北京:化学工业出版社，2012.