数控机床的故障诊断与维修探究

【摘要】数控机床在长期的生产运行中，难免会出现各种各样的故障。机床一旦发生故障，会导致运行不畅或者停止，对生产进度造成不利的影响。这就要求机床维修人员能够对机床故障快速的进行诊断，并采取恰当有效的措施排除故障，恢复生产。本文对数控机床的常见故障的诊断和维修方法进行研究和探讨。

【关键词】數控机床；故障；诊断；维修

数控机床在现代加工制造业中发挥着重要的作用，已经成为现代零部件生产加工的主要设备。但是无论是哪种数控机床，也无论其又多高的可靠性，在长期执行生产加工任务时都难免会产生各种各样或大或小的故障。当数控机床发生故障时，机床运行受阻甚至停止，为顺利生产造成阻碍，直接影响生产进度，即使机床保持运行状态，在加工精度和加工效率方面也会受到影响。数控机床一旦发生故障，在诊断和维修方面是存在一定难度的。因此，对于机床维修人员来说，熟练掌握机床维修技能，具有快速进行故障诊断的能力是十分必要的。

1、数控机床的常见故障类型

1.1系统故障。系统性故障是数控机床最为常见的故障，当超过某种设定的限度或者满足一定的条件的情况下必然发生的故障。比如机床冷却系统，当油标下降到最低刻度线以下，就必然会发生超温警报，系统必然发生停机故障。或者当某一轴沿着某一方向出现了超限移动，机床就会发出超程报警。对于此类故障，只需要加强日常维护，按要求正确操作和使用就会有效的避免故障发生。

1.2随机故障。随机故障是机床在正常的生产运行过程中，在相同的工况条件下偶尔发生的故障。相对于其它故障困难，这种故障因为具有偶然性，诊断起来就难度较大。导致此类故障发生的原因很多，比如零部件装配不当、组件排列不当、参数设定不合、人工操作失误、日常维护不到位、运行环境等因素的影响。

1.3报警故障和无报警故障。报警显示故障，当有故障发生时，机床报警装置会有报警通知，当硬件系统发生故障时，系统上的LED指示会亮起发出报警指示。数控机床的硬件数控中，每一个单元都装置有报警指示灯，包括控制面板、线路板、伺服单元等，包括一些外设装置上。当这些硬件单元有故障发生时，灯光亮起提醒工作人员有故障发生，以及时诊断并排除故障。数控系统的系统程序或者加工程序出现错误或者数据丢失、计算机等软件系统发生故障，就会在显示器上有报警信息显示出来，同时可能还会伴有报警信号。现代数控机床的数控系统通常都具有自我故障诊断的工，当有故障发生时，系统会自行检测并判断出故障类型，并发生故障出来指示。对于软件故障报警，维修人员可通过技术资料中相关的报警故障处理方法来排除故障。有些故障发生起来比较突然，没有硬件报警显示，也没有软件报警显示，对于这种无报警故障，诊断起来难度相对要大得多。这就需要根据实际的情况结合专业技术和经验来对故障进行诊断。

2、数控机床常见故障的诊断与维修

2.1主轴刀与刀库故障。数控机床的主轴刀与刀库故障，常见的类型主要有：（1）交换刀具的过程中掉刀。当主轴刀与刀库中的刀具在进行交换的过程中，发生掉刀故障。故障的原因主要在于在换刀的过程中，主轴箱没有返回到换刀点，也可能是换刀点出现了飘移，机械手还没有达到指定位置就开始抓到，以致于发生掉刀故障。对于此类故障的可以对主轴箱的运动轨迹进行重新的操作，使其达到预定的换刀点，如果是换刀点故障就需要对换刀点重新进行设置。（2）刀库转动故障。这里所说的刀库转动故障主要是指刀库转动没有达到预定位置点。导致此种故障发生的原因在于：第一，电机转动出现问题，传动机构出现位置误差。对电机进行更新，重新对传动机构进行调整。第二，液压系统出现故障，油路堵塞。对液压系统进行全面检查，疏通油路，更换液压阀。第三，刀库阻滞。对刀库进行检查，查看装刀是否恰当合理。（3）换刀时主轴刀松刀不畅。数控机床加工中心在自动换刀的过程中，主轴刀松刀不畅通，动作迟缓。对于此类故障主要对主轴系统进行故障检查和诊断，通常原因在于：第一，气动系统存在压力不足；第二，拉力系统运行出现故障；第三，松刀气缸发生故障。对于此类故障，首先对主轴系统的气动系统压力进行检查，如果压力在0.6MPa以下，则说明压力不足，此时打开压力机进行调压，使压力上升到标准范围内。（4）主轴定位出现偏差。主轴在没能达到预定的理想位置，定位出现偏差，通常会首先考虑到主轴的电气系统发生故障。对主轴系统进行全面检查，发现驱动系统正常，没有故障报警，定位编码准确，动作也正确，则排除电气系统发生故障。在此种情况下，故障原因很可能出现在编码器的连接上。对连接处进行检查，连接处用于紧固的螺钉发生了松动，连接处存在较大的间隙，这是导致主轴定位偏移的主要原因，只需对连接紧固螺钉重新加以固定即可排除故障。

2.2主轴串行通信故障。SPM与CNC的通讯发生了故障，通信出现错误。对此故障进行诊断，故障原因可能包括以下几点：第一，电缆连接问题。对SPM和CNC的连接电缆进行检查，是否接触完好，是否存在连接不良。电缆与插头之间是否完好连接，是否存在折断或者破损。电缆确定是否是双绞线电缆，连接是否与说明书的标示有出入。第二，在CNC电路板母板上设置有用于控制主轴的电路回路，如果问题出现在母板上，则需要对其进行更换。

2.3电池电压异常。机床数控系统长时间的持续运行，电池能量损耗，电压降低，显示器上会对此有报警显示。当出现电池电压异常的报警显示时，就需要尽快对电池进行更换，以使电池保持足够的电压维护系统运行，防止电压故障造成存储器中数据丢失。

3、结语

本文对数控机床的常见故障类型进行分析，有些故障的发生是完全可以预先避免的，必然润滑油、冷却液等，在日常机床维护中，定期对此类系统标线进行检查，使其保持在标准允许范围之内，就可以有效的防止此类故障的发展。对于机床故障的诊断和排除与机床维修工人本文的技术水平和经验积累也有直接的关系。因此，机床故障维修人员应该不断学习，了解每一种机床的性能和详细资料，当机床发生故障时，能够快速准确的找到故障原因并排除故障。

参考文献

[1]蓝晓威.数控机床电气故障的排除方法浅析[J].黑龙江科技出版社，2012.

[2]刘豫喜.数控机床故障诊断与维修[M].南京：南京大学出版社，2013.

作者简介

王雪峰，哈尔滨石油学院2014级机械电子工程系——机械设计制造及其自动化专业2班，学号：201403140216.