基于数控机床稳定性分析的故障维修策略浅析

范国权

(新乡职业技术学院(河南 新乡453000）)

基于数控机床稳定性分析的故障维修策略浅析

范国权

(新乡职业技术学院(河南 新乡453000）)

数控机床稳定性的故障诊断是数控机床维修的关键环节。一般来说，随着故障类型的不同，采取的故障诊断的方法也就有所不同。本文从数控机床稳定性的故障诊断基础内容切入，浅析数控机床故障发生的规律，故障诊断分析的一般步骤及方法。从而得知，数控机床故障诊析与维修是一门复杂的技术，要熟悉数控机床的各个部件及功能，理论与实践相结合，提高工作效率。

数控机床稳定性；故障诊断；诊断方法

引言 数控机床作为具有高科技含量的现代化“工作母机”,是构成数字化企业的重要基础设备,其维修策略的制定对于保障企业生产质量的稳定性,提高企业经济效益具有重要意义。而目前数控机床的维修现状是缺乏维修理论依据和理论支持,没有采用科学的维修决策方法,主要维修工作也“垄断”在数控机床的制造厂家的“售后服务”；在使用方单纯依靠维修经验的传统的维修方法是导致“失修”和“过修”现象的重要原因，从而造成生产停顿，严重地影响和制约生产效率的提高。因此，对于数控系统这样原理复杂、结构精密的装置进行维修很有必要。加强数控机床的故障诊断与维修的力量，可以提高数控机床的稳定性，有利于数控机床的有效应用和推广。

1 数控机床故障维修的意义及特点

数控机床经过一段时间的使用，必然会因为一些原因引发故障，及时地诊断和维修可以提高机床稳定性，确保系统安全运行，保证企业的经济效益。数控机床作为一种集机、电、液、气、计算机、微电子、通信等现代化技术于一体化的产物，因而区别于传统的故障特点和维修特点，也就对数控机床故障诊断和维修的人才提出了较高的要求。

1.1 数控机床故障诊断及维修的意义

数控机床价格昂贵，为了提高效益，应合理安排加工工序充分做好准备工作，尽量减少机床的辅助时间。例如：生产中的一台数控机床任一部件出现故障，都会使机床失去稳定性或停止正常工作，导致生产停顿。因而对数控机床及时维修是非常重要的，如对故障不能及时诊断和维修，必然影响加工周期，造成巨大的经济损失。

数控机床故障诊断及维修的意义：①延长平均无故障时间，增加机床的开动率；②便于及早发现故障隐患，避免停机损失；③保持数控设备的加工精度。

1.2 数控机床诊断及维修的特点

数控机床与普通机床在结构上的区别在于数控机床是计算机引入制造系统后的一种机、电、液、气、计算机、微电子、通信等现代化技术于一体化的产物，结构紧凑，自动化程度高，机、电、液密切协调配合，工作精度高，电气传动取代了机械传动，自我监测诊断力强的显著特点，它与传统的机械装备相比，内容上虽然也包括机械、电气、液压与气动方面的故障，但就其维修的重要性而言，则是侧重于电子、机械、液、气及光学传感的交叉点上。对于数控机床的维修，首先要懂得充分利用NC和PLC提供的故障信息来查找。其次，要熟悉数控系统、位置检测与伺服驱动、强电和辅助控制的工作原理、特点、常见故障及处理。具体特点：①高效率的自动化设备；②处于生产的重要环节；③故障复杂，难于排除。

2 数控故障诊断及维修的内容

对于数控机床的修理,重要的是发现问题,特别是数控机床的外部故障。有时诊断过程比较复杂,但一旦发现问题所在,解决起来就比较简单。具体内容如下：

图1 数控机床维修的内容分类

图2 数控机床维修故障率统计图

图3 设备使用寿命——故障频率曲线

3 数控机床常用的故障诊断及维修方法

3.1 常规检查法

常规检查法主要是利用人的手、眼、耳、鼻等器官对故障发生时的各种光、声、味等异常现象的观察以及认真察看系统的每一处，遵循“先外后内”的原则，诊断故障采用望、听、嗅、问、模等方法，由外向内逐一检查，往往可将故障范围缩小到一个模块或一块印刷线路板。

3.2 自修复系统诊断法

现代的数控系统虽然未达到智能化较高程度，但已经具备了较强的自修复功能。当诊断软件发现数控机床运行中某一模块有故障时，数控系统的硬件和软件的在工作状况下。系统在CRT上显示报警信息或用发光二极管指示出故障的大致起因。利用自诊断功能，也能显示出系统与主机之间接口信号的状态，从而判断出故障发生在机械部分还是数控系统部分，并指示出故障的大致部位。这个方法是当前维修工作最有效的一种方法。特点：实用，但成本比较高，而且只适合总线结构的CNC系统。

3.3 功能程序测试法

所谓功能程序测试法就是将数控系统的常用功能和特殊功能，如直线定位、圆弧插补、螺旋切削、固定循环、用户宏程序等用手工编程或自动编程方法，执行这些功能的准确性和可靠性，进而判断出故障发生的可能起因。本方法对于长期闲置的编制成一个功能程序测试程序，送入数控系统中，然后启动数控系统使之运行，借以检查机床数控机床第一次开机时的检查以及机床加工造成废品但又无报警的情况下，一时难以确定是编程错误或是操作错误，还是机床故障的原因是一个较好的判断方法。

3.4备件替换法

备件替换法是一种简单易行的方法，也是现场判断时最常用的方法之一。所谓备件替换法就是在分析故障大致起因的情况下，维修人员可以利用备用的印刷线路板、模板，集成电路芯片或元器件替换有疑点的部分，从而把故障范围缩小到印刷线路板或芯片一级。它实际上也是在验证分析的正确性。但在备用板交换之前，应仔细检查备用板是否完好，并应检查备用板的状态应与原板状态完全一致。

3.5 转移法

所谓转移法就是将数控系统中具有相同功能的两块印刷线路板、模板、集成电路芯片或元器件互相交换，观察故障现象是否随之转移。借此，可迅速确定系统的故障部位。这个方法实际上就是备件替换法的一种。因此，有关注意事项同备件替换法所述。

3.6 参数检查法

众所周知，数控参数能直接影响数控机床的性能。参数通常是存放在磁泡存储器或存放在需由电池保持的CMOS RAM中，一旦电池不足或由于外界的干扰等因素，会使个别参数丢失或变化，发生混乱，使机床无法正常工作。此时，通过校对、修正参数，就能将故障排除。当机床长期闲置重新工作时无缘无故地出现不正常现象或有故障而无报警时，就应根据故障特征，检查和校对有关参数。经过长期运行的数控机床，由于其机械传动部件磨损，电气元件性能变化等原因，也需对其有关参数进行调整。有些机床的故障往往就是由于未及时修改某些加工所需参数所致。

3.7 测量比较法

数控系统生产厂在设计印刷线路板时，为了调整、维修的便利，在印刷线路板上设计了多个检测端子。用户也可利用这些端子比较测量正常的印刷线路板和有故障的印刷线路板之间的差异。可以检测这些测量端子的电压和波形，分析故障的起因和故障的所在位置。甚至，有时还可对正常的印刷线路板人为地制造“故障”，如断开连线或短路、拔去组件等，以判断真实故障的起因。

3.8 敲击法

当数控系统出现的故障表现为若有若无时，往往可用敲击法检查出故障的部位所在。这是由于数控系统是由多块印刷线路板组成，每块板上有许多焊点，板间或模块间又通过插接件及电线相连。因此，任何虚焊或接触不良，都可能引起故障。当用绝缘物轻轻敲打有虚焊及接触不良的疑点处，故障肯定会重复再现。

4 对数控维修人员的要求

①会操作数控机床；②能读懂技术资料；

③会使用相关仪器；④不断回顾、总结，并善于借鉴他人经验；

⑤做好故障诊断及维护记录。

结论

本文从数控机床故障的产生、常用解决方法及对数控维修人员的要求，可以清楚地知道数控机床在使用过程中应严格遵照使用要求。当设备出现问题后，要及时冷静地进行故障诊断，寻找合适的方法解决问题。机床修理人员要注重实践，在实践中不断提高自己的水平，要多问、多阅读、多观察、多思考、多实践、多讨论交流、多总结。只有当自身的水平提高了，数控机床的修理过程才能更迅速，才能更好地提高工作效率，多创效益。

【1】潘耀佳.数控机床维修技术浅谈[J].城市建设理论研究.2012(1).

【2】何荣誉.以“说课”形式谈高职《数控机床控制技术》课程教学[J].职业时空,2012(8).

【3】李周平.基于直线电机的数控机床驱动控制技术[J].现代电子技术,2012(3).

（编辑 文新梅）

Failure Maintenance Strategy based on the Analysis of CNC Machine Stability

FANGuoquan
(XinxiangPloytechnic College,Xinxiang 453000，China)

CNC machine stability's fault diagnosis is the key to the maintenance of the CNC machine tool.Generally,With the different types of faults,fault diagnosis methods adopted will be different.From the basics of troubleshooting CNC machine tools stability,analyze the lawof faults of CNC machine tools,the general steps and methods of fault diagnosis and analysis. Thus,CNC machine fault diagnosis and repairment analysis is a complextechnology.Tobe familiar with the various parts and function,tocombine theoryand practice and toimprove work efficiency.

CNCmachine stability;fault diagnosis;diagnostic methods

G712

B

1672-0601（2015）06-0114-03

范国权(1975-)，男，河南封丘人，副教授.主要研究方向：机械维修、液压控制及职业教育教学改革研究。