数控机床常见故障分析及预防探讨

宗春满

【摘 要】科技的进步，促进工业建设得到快速发展。数控机床是工业现代化过程中不可或缺的一个重大发明，我国现代绝大多数工业产品都应用到数控机床技术，笔者通过长期的实践和理论研习，总结出数控机床在实践中常见的五大故障，并且罗列了集中实践中较长应用的故障排查办法，最终从理论层面给出相关故障出现后的检修指导意见。本文就数控机床常见故障分析及预防展开探讨。

【关键词】数控机床;常见故障;处理方法

引言

隨着当前社会的不断进步，社会对于数控机床的需求量也越来越大，这就使得近些年来对于数控机床的故障类别也越来越多，那么所需要整理的应对方案也就越来越多。一旦数控机床不能正常使用，将影响所生产的产品质量以及生产效率。所以重视起数控机床的常见故障应及时修复和维护，可以有效的保证制造企业的经济效益和生产率。

1数控机床概述

数控机床指采用数控技术控制的机床，数控（NC）技术是利用数字信息对机床运动和工作过程进行控制的技术，计算机数字控制（CNC）是在计算机辅助控制下实现数控的技术。数控机床综合应用了计算机技术、自动化技术、精密测量技术、机械制造和机床设计等先进技术的机电一体化产品。从1952年至今，数控机床按照控制机发展，已经历了六代，从前三代的NC至CNC、MNC、PC的阶段。正向着高速、高效、多功能、智能化、高精度、高可靠性、柔性化和集成化方向发展。数控机床主要用于加工结构复杂、高精度零件，由于其具有较好的灵活性、高效生产率、质量稳定性、高柔性、劳动条件好以及有利于现代化管理等特点，所以存在初期投资大、维修困难以及使用费用高等问题。数控机床由控制介质、CNC、PLC、伺服驱动、输入/输出、位置检测以及辅助单元等部分组成。其工作过程如下：根据图纸安排工艺及编程，将程序输入数控装置并存储;调程序至加工缓冲区，数控装置自动处理;输入控制命令到相应执行部件，加工出符合要求的零件。数控机床的使用寿命和效率高低不仅取决于机床本身精度和性能，而是很大的程度上取决于它的正确使用及定期维护，主要内容包括严格遵守操作规程，认真做好机床定时保养;平时对数控装置、存储电池、系统备份等多记录，对可能出现问题及时预买备件;对发生的故障进行及时诊断和抢修，减少停机时间，保障生产。

2数控机床常见故障

实践中数控机床常见的故障有以下几个方面：一是进给传动链故障，这是由于市面上数控机床在大多使用滚动摩擦的导轨，在长期使用过程中容易造成质量下滑，发生像机械部件运行中断、定位不准确、噪声大等不良现象;其二是主轴部件故障，因为数控机床机构方面的劣势，导致主轴的自动调速装置和刀柄自动拉紧装置容易发生故障;其三是自动换刀装置故障，当刀库运动发生故障时，数控机床的定位误差会加大，导致换刀动作难以完成，最终使机床无法工作。其四是行程开关压合故障，在数控机床中，行程开关的作用是检测各轴运动位置，确保作业自动化完成，但是在机床长期运行中运动部件容易发生变形，从而影响到机床的使用。其五是配套附件的故障，包括冷却装置、排屑器、导轨防护罩、冷却液防护罩、主轴冷却恒温油箱等部件的故障。

3常见故障诊断步骤

数控机床发生故障时，要先进行现场调查，向操作者了解故障整个过程，包括发生时机床的工作状态（手动，自动、或是命令输入模式或回零等）、自动时程序执行的具体程序段（直线，圆弧，辅助或定位等）以及机床的报警信息（机床或用户报警等），然后根据信息区分出伺服驱动故障、CNC故障、PLC故障以及加工程序问题等。接下来，要查看故障设备现状，包括到现场看到的现象，如有无碰撞或烟雾;包括现场听到的一些声音，如机床运行过程中丝杠及轴承有无异响，电机风扇、油冷机有无启动等;还有触觉及嗅觉，如驱动器风扇有无扇风，电气柜里有无烧焦的味道等等。数控机床出现故障后，要仔细分析故障原因;要根据故障现象及报警记录，认真对照系统说明书进行各项检查，以便分析故障原因。询问现场之后，理论结合实际，将故障进行大致划分，如CNC故障、PMC或PLC故障、主轴故障和进给轴伺服故障等;然后根据故障部位，结合机床相关电气或机械资料，进行分析，检查判断，直到找到故障点。故障检测与诊断时要遵循先外后内、先机械后电气、先静后动、先公用后专用、先简单后复分析以及先一般后特殊的方法进行。检查时，可以检查中间某段来对任务进行划分，快速缩小故障范围;对于能使用资料及可用机床自带诊断的，要尽量用，以减少维修时间。对于排除故障之后，要逐级上电调试。机床上电调试时，对于不太确定的，要逐级上电检查，发现故障及时排除;在调试过程中，如新装电主轴要先慢速运行一段时间后，确定无异常现象，再逐渐调高转速;试运行机床时，要先手动缓慢自动，空载后再进行负载运行。对于维修过程中更换的零件，要进行详细记录。每一次维修过后，都要进行总结，包括分析思路、诊断过程、备件替换情况、参数修改情况以及修复后机床状态，这可以为以后自己和同事维修提供支持及缩短处理时间。

4常见故障及处理方法

4.1通过使用测量的方法来缩小范围，找出故障点进行维修

数控机床数一般在进行印制电路板制造时，会设置测量端子以便发生故障时及时检查维修，我们在检修时也要利用这些测量端子，并且参照电气原理图和控制系统的逻辑图等资料，在发生故障的通道里，一点点检测，一步步缩小范围，找到发生故障的最小面积。这一方法的弊端是对测量人员的专业性要求较高，要检修人员熟知数控机床的构造和电路原理图，还要有很大的耐心去完成这项工程。

4.2主轴不能启动

在使用过程中，主轴停止转动，这在数控机床中比较容易发生：虽然电源指示灯正常，但电机不能及时启动。可能的原因如下：马达本身就会失灵。数控机床变流器故障;输入信号不能可靠地输入逆变器。通过保护和判断其功能，可以降低失败的概率。因此，在分析数控机床时，首先要及时检查电机的运行情况，分析逆变器的信号输入是否正常，合理地检查所有输入信号，并考虑逆变器和数控系统是否导致了这一现象、原因。然后检查主轴是否不能启动，电机只能在一个方向启动等。为了及时分析故障，若能在一个方向上启动，在使用数控机床时必须消除变频器和电机。在处理无法启动的主轴故障时，先检查机床电机是否正常，再检查逆变器信号是否正常，再合理检查逆变器。输入转换器的控制信号时，应先检查转换器的信号线和连接线，然后输入相应的说明，观察指示灯在使用过程中是否打开或关闭，系统是否有异常。在检查电器线圈驱动电路装置的过程中，还必须合理地检查指示灯是否亮起或熄灭，故障是否由接触不良引起。

4.3运用替换备件的方法维修数控机床

在数控机床发生了故障并且没有报警信息的情况下，维修者可以先分析故障的起因条件，再利用备用的印刷电路板、集成电路芯片或元器件，将可疑的故障点替换下来，把范围缩小到印刷线路板或芯片上，然后用备件替换损坏模块，使数控机床迅速恢复正常运转的状态。现在很多数控机床在维修中都采用这种方法，因为它是所有方法里最经济实惠，并且高效节约时间的一种。

结语

总而言之，数控机床应该坚持市场导向原则，将数控产品的终端作为生产的目标，通过数控车床和高速高精高性能数控机床、重点行业关键设备等促进整个数控机床行业的发展。关于数控机床所出现的常见问题，应该重点分析和处理，促进数控机床的可持续发展。

参考文献：

[1]冯文妍.数控机床的常见故障诊断、排除与维护保养方法的探讨[J].装备制造技术，2015.

[2]樊兆博.数控机床常见故障诊断及维护[J].科技风，2018.

（作者单位：齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司）