浅谈数控机床故障诊断与检修

卢兰翔

【摘 要】数控机床是一种技术复杂的机电一体化设备，由于其经济性能好，生产效率高等优点，使其在生产上处于的地位越来越重要。但是数控机床一般价格比较昂贵，一旦数控机床发生故障，其影响和损失往往较大。因此，数控机床故障诊断与排除技术不仅是保障数控机床正常运行的前提，对数控技术的发展和完善也起到了巨大的推动作用。

【关键词】数控机床；故障；思路与原则；诊断与排除

随着我国工业化程度的不断提高，数控机床在机械制造领域的应用愈来愈普遍，数量也逐渐增多。但是由于数控机床系统种类的多样性、结构的差异性，机械加工工艺的复杂性，以及当前从事数控机床故障诊断与维修的技术人员非常紧缺等原因，一旦数控机床发生故障，维修难的问题就变得尤为突出，这样导致了大量的数控机床因为得不到及时维修而影响正常的使用。要改变这一状况，我们在数控机床的使用和维修实践中，要善于总结维修经验，掌握数控机床常见故障的诊断与排除方法。

1、数控机床常见故障的分类

数控机床的电气故障可按故障的性质、故障的表象、产生故障的原因或后果分类。

1.1以故障发生的部位分为主机故障和电气控制系统故障。前者通常指组成数控机床的机械、润滑、冷却、液压、气动等部分，表现为传动噪声大、加工精度差、运行阻力大、机械部件损坏等。后者通常又分为弱电故障和强电故障，弱电部分是指控制系统中以电子元器件、集成电路为主的控制部分，弱电故障又分为硬件故障与软件故障，硬件故障是指集成电路芯片、分立电子元件、接插件以及外部连接组件等发生的故障；软件故障是指数据丢失，程序错误等方面的故障。强电部分是指控制系统中的主回路或高压、大功率回路中的继电器、接触器、熔断器、电动机等电气元器件及其所组成的控制电路。

1.2以故障出现的或然性分为系统性故障和随机性故障。前者是只要满足一定的条件就一定会产生的故障；而后者是不确定什么条件下偶尔发生的故障，这类故障的分析较为困难，通常是由电气工件特性漂移，机床机械结构的局部松动错位，电气装置内部温度过高有关。

1.3以故障出现时有无指示和报警分为有诊断指示故障和无诊断指示故障。数控系统通过自诊断程序可以实时监控整个系统的软、硬件性能，并能显示故障信息，根据故障信息便于找到故障发生的原因、部位和排除的方法。无诊断指示的故障需要技术人员根据自身的经验好水平对产生故障前的工作过程、故障现象和后果进行分析，并加以排除。

1.4以故障出现时对工件或对机床有无破坏分为破坏性故障和非破坏性故障。前者损坏工件或者机床，检查时不允许重现故障现象，只能根据产生故障时的现象进行分析判断。后者则可以试着重现故障过程，依据过程分析找寻故障原因。

2、故障的排除思路与原则

故障分析是进行数控机床维修的第一步，通过故障分析，一方面可以迅速查明数控机床故障原因，及时的排除故障；同时亦可起到预防故障发生与扩大的作用。故障处理的思路步骤可分为：确认故障现象，调查故障现场，充分掌握故障信息；根据所掌握的故障信息，明确故障的复杂程度并列出故障部件的全部疑点；分析故障原因，制定排除故障方案；检测故障，逐级定位故障部位；故障的排除；解决故障后的资料整理。

数控机床系统出现报警，发生故障时，不要急于动手处理，而应多进行观察，应遵循两条原则：一是充分调查故障现场，充分掌握故障信息。二是认真分析故障原因，确定检查的方法与步骤。另外，从监测排除故障中还应掌握以下若干原则：先方案后操作；先外部后内部；先机械后电气；先公用后专用；先软件后硬件；先简单后复杂；先一般后特殊。

3、故障诊断与排除的方法

对于数控机床出现的大多数故障，一般可采用下述几种方法来进行故障诊断和排除。

3.1常规检查法

常规检查法是指依靠人的感官并借助于一些简单的仪器来寻找机床故障原因的一种检查方法。这种方法在维修中是常用的，也是首先采用的。维修人员通过对故障发生时产生的各种光、声、味等异常现象的观察、检查，可以将故障缩小到某个模块，甚至到一块电路板。

3.1.1问。就是询问机床故障发生的经过，弄清故障是突发的，还是渐发的。一般操作人员熟知机床性能，故障发生时在现场，所提供的情况对故障的分析是很有帮助的。

3.1.2看。就是仔细检查设备各工作状态指示灯是否正常，各电控装置有无报警指示，局部查看有无保险烧断、元器件烧焦、烟熏、开裂等现象，有无异物断路现象，以此判断板内有无过流、过压、短路问题。

3.1.3听。就是利用人体的听觉功能查询数控机床因故障而产生的各种异常响声的生源，如电气部分常见的异常响声有：电源变压器、阻抗变换器与电抗器等因为铁芯松动、锈蚀等原因引起的铁片振动的吱吱声；继电器、接触器等磁回路间隙过大线圈欠压运行等原因引起的电磁嗡嗡声。机械运动常见的异常响声有摩擦声、泄漏声、冲击声、对比声等。

3.1.4触。也称敲捏法。可用绝缘物轻轻敲击电路板可疑部位，来检测电路虚焊或接触不良而引起的故障。用手捏压组件、元器件，如故障消失或出现，可以认为捏压处或捏压作用力波及范围是故障原件。

3.1.5嗅。在电气设备诊断或各种易挥发物体的器件采用此方法效果较好。如一些烧毁的烟气、焦糊味等异味。因剧烈摩擦，电器元件绝缘处磨损短路，使附着的油脂或其他可燃物质发生 氧化蒸发或燃烧而产生的烟气、焦糊气等。

3.2系统自诊断法

数控系统的自诊断是利用系统内部自诊断程序或专用的诊断软件，对系统内部的关键硬件以及系统的控制软件进行自我诊、测试的诊断方法。它主要包括开机自诊断、在线监控与脱机测试这些方面内容。

3.3功能测试法

所谓功能测试法是通过功能测试程序，检查机床的实际动作，判别故障的一种方法。功能测试可以将系统的功能用手工编程方法，编制一个功能测试程序，并通过运行测试程序，来检查机床执行这些功能的准确性和可靠性，进而判断出故障发生的原因。

3.4交换法

所谓交换法，就是在故障范围大致确认，并在确认外部条件完全正确的情况下，利用装置上同样的印制电路板、模块、集成电路芯片或元器替换有疑点部分的方法。交换法简单、易行、可靠，能把故障范围缩小到相应的部件上。例如数控机床的进给模块，检测装置有多套，当出现进给故障，可以考慮模块互换。

3.5拔出插入法

拔出插入法是通过监视相关的接头、插卡或接插件拔出再插入这个过程中，确定拔出插入的连接件是否为故障部位。还有的本身就只是接插件不良引起的故障，经过重新插入后，问题就解决了。

除了上面介绍的几种常用的检查方法外，还有参数检查法、隔离法、升降温法、电源拉偏法、测量比较法及原理分析法等，这些检查方法各有特点，在机床故障诊断与排除过程中并无严格界限，可能用一种方法就能排除故障，也可能需要多种方法相互配合同时进行，在实际工作中，可以根据不同的故障现象，加以灵活运用，对故障进行综合分析，逐步缩小故障范围，排除故障。

4、结语

总之，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。现实的数控机床设备越来越复杂，功能越来越多样，出现的故障类型也是越来越多样。但是只要相关的人员不断进行学习，从实际中吸收相关的经验，结合多样化的诊断方法，相信数控机床的故障维修问题也会得到一个合理的解决。同时，在日常生产活动中，对于数控机床，一定要做到正确的操作和日常维护保养，这也是降低故障发生概率的有效方法。

参考文献：

[1] 熊军.数控机床维修与调试[M].人民邮电出版社，2010

[2] 吴国经.数控机床故障诊断与维修[M].电子工业出版社，2004

[3] 陈全明，浅谈数控机床故障排除的一般方法[J].机床电器，2001.4

（作者单位：山东圣翰财贸职业学院）