数控机床常见故障分析与排除方法

陈呈

（驻马店技师学院,河南 驻马店 463000）

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，也无论其有多高的可靠性，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。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。

一、故障分类

数控机床技术较为复杂，作为一种机电一体化设备，他的任何部件出现差错，都可能会使加工出来的零件出现不可逆转的错误，这就会导致工厂的工作效率下降，浪费工人的时间。因此，尽可能多的掌握诊断排除技术使机器能快速的保持正常运行是十分必要的，同时还要不断完善数控机床的设计，积极推动数控技术及机床的发展。

（一）按发生故障的部件

按数控机床发生故障的部件分类可分为机械故障和电气故障。机械故障的主要表现为转动噪声大、加工精度不够精细、在运行上较为吃力，这类故障产生的原因主要是机器的机械部分在安装、调试、液压、气动等方面由于操作或者使用不当从而引起机械转动故障。电气故障又分为强电和弱电故障两部分。强电故障主要是指继电器等电气元件形成的电力电路故障。弱电故障则主要是指CNC装置以及伺服单元等电子电路的故障。

（二）按故障发生的性质

按数控机床发生故障的性质可分为系统性和随机性故障。满足一定的条件或者超过设定的限度所发生的故障一般为系统性故障。对于电路板的元件松动、焊点损坏等在相同条件下只是偶尔发生的故障为随机性故障。按发生原因来看，有由于机器设备自身的原因引起的自身故障或者是外部供电电压不稳定等外部因素形成的外部故障。有报警显示的故障一般会显示出故障的状态，对于这类故障的诊断与排除会相对容易，而那些没有任何硬件或软件的报警显示故障排除起来就会困难得多。

二、故障诊断原则

数控机床电气系统故障的调查、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。在故障诊断时应遵循以下原则：

（一）先外部后内部：数控机床集电气、机械、液压为一体的机床，其系统可靠性高，因而发生在系统本身故障机率不高。刚开始诊断故障，维修人员应先由外向内，不要轻意地启封、拆卸，以免扩大故障，降低机床加工性能。一般来说检查故障要先检查系统外部控制元件如：检测开关、气动、液压、电气执行和机械装置等。

（二）先机械后电气：一般来说，机械故障是显性的，而数控系统及有些电气故障是隐性的。机械故障较电气故障容易排除，因而在故障检修之前，首先排除机械性的故障。

（三）先静态后动态：断开电源，观察机床在静止状态时机床各运动构件位置，确认通电不会扩大会故障和事故后，方可通电。在机床运行时，观察、检验和测试动态时各机构状态，再进一步查找故障。

三、常用故障排除方法

（一）经验法

指有丰富的实际经验维修人员可以通过人体感观来进行故障诊断。如通过对故障发生时的各种光、声、味等异常现象的观察，往往可将故障范围缩小到一个模块或一块印刷线路板。这要求维修人员要有多学科的较宽的知识和综合判断的能力。

（二）CNC系统自诊断功能法

现代数控系统智能化程度很高，具备了较强的自诊断功能。能随时监视数控系统最关键的硬件和软件(如CPU、I／O单元等)的动态状况。异常时，维修人员可以通过翻阅显示器上报警信息或用发光二极管查看指示，查找出故障的大致起因。也可利用CNC系统自诊断功能，对故障进行导通和定位，力求把故障尽定位在可能小的范围内，从而判断出故障发生在机械部分还是数控系统部分。

（三）功能程序测试法

就是将数控系统的直线定位、螺纹切削、圆弧插补、固定循环、用户宏程序等常用功能和特殊功能用手工编程或自动编程方法，编制成一个功能程序测试纸带，数控系统通过纸带阅读机读人信息，然后启动数控系统使之运行，借以检查机床执行这些功能的准确性和可靠性，进而诊断出故障发生的可能起因。本方法对机床加工造成废品但又无报警的情况下和对于长期闲置的数控机床第一次开机时的检查，一时难以确定是编程错误或是操作错误，还是机床故障时的判断是一种较好的方法。

（四）代换法

这是一种借鉴家电维修技术验证分析的方法。就是维修人员用自备数控配件(如印刷线路板、模板，集成电路芯片或元器件)替换有疑点的部分，这种方法幸运时可以快速排除故障，即使排除不了故障，也可以把故障范围缩小到印刷线路板或芯片一级，大大缩短了排除故障时间。

（五）参数检查法

数控参数能直接影响数控机床的性能。断电时，为了让RAM保存参数，通常在控制板放锂电池，时间长了电池电量不足或受外界的某种干扰，会造成有些参数丢失或变化，导致系统发生混乱，机床无法正常工作。一旦出现这种情况，就应根据故障特征或有故障报警信息，检查和校对有关参数。另外一种情况，是由于机械传动部件磨损，电子电器元件性能变化等原因，造成机床性能下降，也需对其有关参数进行调整，使机床能运转，而且加工的工件精度不受影响。

（六）轻敲法

当系统出现的故障表现不稳定时，可先轻敲电路板插件或电缆信号连接线，再敲关键印刷线路板重点元件来排查或确定故障的部位。这样做是因为系统有多块印刷线路板，板间或模块间又通过排线连接，电路板有无数焊点，任何板之间接触不良或焊点出现虚焊，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。