谈数控机床的故障分析

摘 要：本文主要介绍数控机床的常见故障、维护检修等内容。通过分析帮助数控机床检修人员举一反三触类旁通，随着第四次工业革命的到来数控机床使用数量会迅速增加，机械加工企业应高度重视数控机床检修人员培训，保证数控机床加工精度、保质保量地完成加工生产，让数控机床发挥应有的作用。

关键词：工业革命；数控机床；维护保养；故障分析；故障检修

中图分类号：TG519.1 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）08-0060-02

1 数控机床的维护保养

一般来说，数控机床在车间安置要避免阳光直接照射和热辐射、也要避免潮湿或粉尘过多，特别要避免腐蚀性气体存在，因为腐蚀性气体最容易使电子元件受到腐蚀变质或造成接触不良导致电子元件之间短路影响数控机床正常运行。另外还要远离振动大的机械设备，如冲床、锻压设备等容易影响数控机床的加工精度，要采取防振措施。对于数控机床电源一般允许电压波动±10%，但是由于我国供电的具体情况，不仅电源波动幅度大而且质量差，交流电源往往叠加一些高频杂波信号，用示波器可以清楚地观察到，有时还出现幅度很大的瞬间干扰信号，破坏数控系统的程序或参数而影响数控机床的正常运行。数控机床应采取专线供电从低压配电室分一路单独线路供数控机床使用以减小对数控机床的影响。电网质量差，电压波动大，对此现象不重视，数控系统长期在恶劣的供电环境中运行，可能导致线路板烧毁的严重后果。做好预防性的维护工作是用好数控机床的一个很重要的环节。因此，对于数控系统的日常维护要注意以下几点：（1）严格遵循操作规程，操作规程是数控机床安全运行的重要保证。数控系统编程、操作和检修人员必须经过专门的技术培训，熟悉数控机床的数控系统、强电配置、机械、液压、气动装置等部分的原理和结构。（2）输入装置：数控系统参数、用户程序和零件加工程序都要通过它输入到数控机床内部。纸带阅读机的纸带信息出现错误时操作者应对阅读头、纸带压板、纸带通道表面进行检查，用纱布沾上酒精擦净污物。对纸带阅读机运动部分，如主动轮轴、导向滚轴、压紧滚轴等应定时清擦半年要加注润滑油一次。对于磁盘阅读机中磁盘驱动器内的磁头应使用专用清洗盘定期进行清洗。（3）防止数控机床过热：要定期清理数控机床的通风散热系统，经常检查数控机床上各冷却风扇工作是否正常、机加工车间环境每半年或一个季度检查清扫一次，具体方法如下：①拧下螺钉，拆下空氣过滤器；②在轻轻振动过滤器的同时，用吹风机由里向外吹掉空气过滤器内的灰尘；③过滤器脏时，可用中性清洁剂冲洗，清洗完后置于阴凉处晾干即可。当环境温度过高数控机床温度超过40度时，不利于数控系统正常工作，应改善通风散热条件，有条件的地方要安装空调装置。

2 数控机床故障分析与检修

数控机床发生故障时操作者要注意保护现场，并向检修人员如实说明出现故障前后的情况，以利于分析诊断出现故障的原因，及时排除故障减少停机时间。数控机床不宜长期封存不用，购买以后要提高数控机床的利用率，尤其是投入使用的第一年，更要充分利用，使其容易出故障的薄弱环节尽早暴露出来，故障的隐患尽可能在保修期内得以排除。有些工厂数控机床长期不用，会由于受潮等原因加快电子元器件的变质或损坏。如果工厂没有生产任务，数控机床较长时间不用时，也要定期通电，不能长期封存起来，最好是每周通电1-2次，每次空运行1小时左右，以利用数控机床本身的发热来降低自身的湿度，使电子元器件不致受潮失效。

数控机床故障的分析方法：（l）看转速。如带传动线速度变慢，可能是传动带过松或负荷太大。对主传动系统中的齿轮，主要看它是否跳动、摆动。对传动轴主要看它是否弯曲或晃动。（2）看颜色。数控机床转动部位，特别是主轴和轴承运转不正常，就会发热，长时间升温会使数控机床外表颜色发生变化，大多呈黄色，油箱里的油也会因温升过高而变稀，颜色改变，有时也会因长时间不换油、杂质过多或油变质而变成深黑色。（3）看伤痕。数控机床零部件碰伤损坏部位很容易发现，若发现裂纹时，应作记号，隔段时间后再比较它的变化情况，以便进行综合分析比较。（4）看工件。从工件加工情况来判别数控机床的好坏。若车削后的工件表面粗糙度增大，主要是由于主轴与轴承之间的间隙过大，滑板、刀架等压板镶条有松动以及滚珠丝杠预紧松动等原因所致。如果磨削后工件表面粗糙度增大，主要是由于主轴或砂轮动平衡差，数控机床出现共振以及工作台爬行等原因所引起的。如果工件表面出现波纹，则看波纹数是否与数控机床上传动齿轮的齿数相等，如果相等，则表明主轴齿轮咬合不良。（5）看变形。主要观察数控机床的传动轴、丝杠是否变形。（6）看油箱与切削液。主要观察机油或切削液是否变质，确定其能否能继续使用，观察是否有漏液和漏油现象，查阅故障记录和数控机床维修档案，为故障诊断提供第一手资料。

数控机床故障的检修方法：（1）数控机床检修技术转移法：所谓技术转移法就是将数控系统中具有相同功能的两块线路板，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，由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。技术转移法即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。在分析故障大致起因的情况下，检修人员可以利用备用的线路板，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线路板或芯片，它实际上也是在验证分析正确性，但在备用线路板交换之前，应仔细检查备用线路板是否完好，并应检查备用线路板的状态应与原版状态完全一致，这包括检查备用线路板的选择开关，短路棒的设定位置及电位器的位置，在置换数控机床的存储器板时，往往还需要对系统做存储器的初始化操作，重新设定各种数控数据，否则系统仍然不能正常工作。在确定对某部分进行替换前，应认真检查与其连接的油管线路和其他相关的电器，确认无障碍后才能将新的备件替换上去以防止因备件替换引起部件损坏。备件替换时应注意一下几点：①低压电器的替换应注意电压，电流和其他有关的技术参数的匹配。②电子元件的替换，如果没有相同的，应采用技术参数相近的，而且主要参数最好能胜过原来的被替换件。③拆卸时应对各部分做好记录，特别是接线较多的地方，可防止反馈错误引起的人为故障。④在有反馈环节的线路中，更换时要注意信号的极性，以防止反馈错误引起的其他故障。⑤在需要从其他设备上拆卸相同的备件替换时，要注意方法，不要再拆卸中造成被拆件损坏。如果替换线路板，在新板替换前要检查一下使用的电压是否正常。（2）数控机床检修技术参数检查法：数控机床参数直接决定数控机床的性能。参数通常存放在存储器中，一旦电池电量不足或由于外界的干扰会使个别参数丢失或变化，发生混乱使数控机床无法正常工作，此时，通过校对修正参数，就能将故障排除。经过长期运行的数控机床，由于其机械传动部件磨损，电器元件性能变化等原因，也需对其有关参数进行调整。有些数控机床的故障往往就是由于未及时修正某些参数所致，当然这些故障都是属于软件故障的范畴。（3）数控机床的自诊断功能法：数控系统已经具备了较强的自我诊断功能，能随时监视数控系统的硬件和软件的工作状况，一旦发现异常，显示报警信息或用发光二级管出现故障的大致起因，利用自我诊断功能，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，并显示故障的大致部位，这个方法是当前检修工作最有效的一种方法。（4）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，用手工编程或自动编程方法，编制一个功能测试程序送入数控机床的数控系统中，然后自动启动数控系统使之运行，借以检查数控机床执行这些功能的准确性和可靠性，判断出故障发生的可能起因，本方法适用于长期闲置的数控机床第一次开机时的检查、以及数控机床加工造成废品但又无报警、一时难以确定是程序错误还是操作错误。（5）外观检查法：总体查看数控机床各部分工作状态是否正常，电控装置（如数控系统、温控装置、润滑装置等）有无报警指示，局部查看有无熔体熔断，元器件烧焦、开裂、电线电缆脱落，操作元件位置正确与否等。触摸查看：在整机断电条件下可以通过触摸查看各主要电路板的安装情况、插座的插接状况及信号导线的连接状况等发现出现故障的原因。通电查看：这是为检查有无冒烟、打火、异常声音、气味以及触摸有无过热，一旦发现立即断电分析。（6）使用仪器检查法：使用常规电工仪表，对交、直流电源电压，相关直流及脉冲信号等进行测量，从中找出可能的故障。例如，用万用表检查各电源情况，及对某些电路板上设置的相关信号状态测量点的测量，用示波器观察相关的脉动信号的幅值、相位。（7）信号与报警指示分析法：硬件报警指示包括数控系统、伺服系统在内的各电子、电气装置上的各种状态和故障指示灯，结合指示灯状态和相应的功能说明便可获知指示内容及故障原因与排除方法。软件报警指示，如前所述的系统软件、可编程序控制器的程序与加工程序中的故障通常都设有报警显示，依据显示的报警信号对照相应的诊断说明手册便可以获知可能的故障原因及故障排除方法。例如，数控机床加工过程中突然出现停机，通过数控系统检查发现电机主电路保险烧坏，经检查发现是由于电动机动力线磨破，搭在床身上造成短路，更换动力线后故障排除数控机床恢复正常。

综上所述，对数控机床要先明确故障特征然后查找原因。最好组织机械、电气检修人员及操作者会诊，捕捉出现故障时机器的异常现象，经过分析找到故障的原因。在检修人员来到现场前，操作者要保护好面板显示状态、机床发生故障后的状态，并向检修人员报告自己发现的面板瞬时异常现象等，以便检修人员及时抓住故障信号及有关信息特征，分析故障产生的原因尽快排除故障，保证数控机床的正常工作。

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