浅谈数控机床故障诊断及处理

1、浅谈数控机床故障诊断及处理    摘要：数控机床具有加工精度高、加工质量稳定可靠、生产效率高、适应性强、灵活性好等众多优点，在各个行业受到广泛欢迎，由于它是集强、弱电于一体，数字技术控制机械制造的一体化设备，一旦系统的某些部分出现故障，就势必使机床停机，影响生产，所以如何正确维护设备和出现故障时能及时诊断就是保障生产正常进行的关键。 关键词：数控机床 故障诊断 处理 中图分类号：TG519.1 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2013）06-0244-01 随着我国加工制造业的发展，以微电子技术为基础，以大规模集成电路为标志的数控机床在我国

2、得到了广泛的应用，并给制造业带来了较高的经济效益。数控机床的多样性、复杂化以及高智能化使得它对现场工程技术人员的要求较高，不但要求他们会操作加工，而且懂维护维修。受某些客观因素的制约，绝大多数的技术人员只会前者，而对后者则知之甚少，一旦出现故障，就束手无策，使企业的生产效率和经济效益受到严重影响。因此，重视数控机床的日常维护保养工作，掌握常见故障的分析、诊断和排除方法是非常重要的。 一、数控机床故障的类型 虽然数控系统有很多种，但从总体上来说，数控系统的故障可以分为三大类：硬件故障、软件故障、混合型及应用型故障。硬件故障主要指数控机床存在硬件的损坏，这时需要拆机床，找到损坏的部件，加以更换或维

3、修，工作量大且对机床的影响也大。软件故障主要指数控机床的软件出了问题，不需要拆床子。由于数控机床的软件包括好几个部分，我们首先要判断是哪部分出了问题。第一部分指数控系统厂家做的，集成在启动芯片内，控制机床的启动及监控机床的运行，这部分程序机床厂家一般也取不出来，一般不出问题，一旦出了问题，就得找系统厂家来解决。如果床子长时间不用，那么每隔一段时间也要开一下，主要是给内部的电池充电，防止这部分监控程序由于断电而出问题。第二部分指PMC程序及内部参数的设置，一般出了问题后，用事先备份的恢复即可。像西门子系统具有在线诊断功能，一般也是通过互联网把相关参数回传，使系统恢复到初始状态。第三部分是指用户编

4、的程序，一旦出了问题就不能正常加工出合格的零件。 二、数控机床的故障诊断方法 （一）动态梯形图诊断法 通过动态梯形图信号的明暗或颜色的变化来判定故障的具体部位，这种方法对机床厂家编制的报警号的故障诊断特别有效，但要求维修者必须理解并掌握PMC具体控制原理，新型PMC还具有信号跟踪功能和强制功能，可以帮助分析故障出现前后系统输入/输出信号状态的变化情况及信号无效是由系统内部还是由系统外部信号导致的，从而更加完善了这种诊断方法。 （二）自诊断功能法 数控系统的自诊断功能，已成为衡量数控系统性能特性的重要指标，数控系统的自诊断功能随时监视数控系统的工作状态。一旦发生异常情况，立即在CRT上显示报警信

5、息或用二极管指示故障的导致起因，这是维修中最有效的一种方法。通常有硬件报警指示和软件报警指示两种。硬件报警指示：这是指包括数控系统、伺服系统在内的各电子电器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、PLC程序与加工程序中的故障通常都设有报警显示，依据显示的报警号对照相应的诊断说明手册便可获知可能的故障原因及故障排除方法。 （三）仪器检查法 仪器检查法使用常规电工仪表，对各组交、直流电源电压，对相关直流及脉冲信号等进行测量，从中找寻可能的故障。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

6、量点的测量，用示波器观察相关的脉动信号的幅值、相位甚至有无，用PLC编程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。 （四）功能参数封锁法 所谓参数封锁法就是通过修改系统参数来判定故障是系统内部故障还是外部故障。数控机床某些控制功能由系统参数设定，通过参数维修数控机床是一种高效快捷的方法。如某一数控机床进给采用全闭环（位置检测采用光栅尺）控制，加工中出现了位置反馈信号断线报警，故障原因可能是光栅尺本身断线或系统内部检测电路故障。通过重新设定系统控制功能参数（FANUC-0i系统为1815#1设为“0”）及伺服设定参数，使系统由原来的全闭环控制改为半闭环控制（通过参数封锁了光栅尺），数控机床可以正常运

7、行，则故障为光栅尺本身故障。最后仔细检测发现光栅尺内部有油污导致反馈信号不良。 三、数控机床的维护和处理 对于数控机床来说，合理的日常维护措施可以有效地预防和降低数控故障的发生几率。首先，针对每一台机床的具体性能和加工对象制定操作规程，建立工作、故障、维修档案是很重要的。其次，在一般的工作车间的空气中都含有油雾、灰尘甚至金属粉末之类的污染物，一旦落在数控系统内的印制线路或电子器件上，就会引起元器件之间绝缘电阻下降，甚至导致元器件及印制线路受到损坏。所以除非是需要进行必要的调整及维修，一般情况下不允许随便开启柜门，更不允许在使用过程中敞开柜门。另外，对数控系统的电网电压要实行实时监控，一旦发现超

8、出正常的工作电压，就会使系统不能正常工作，甚至会引起数控系统内部电子部件的损坏。所以，配电系统在设备不具备自动检测保护的情况下要有专人负责监视，尽量改善配电系统的稳定作业。当然很重要的一点是，数控机床采用直流进给伺服驱动和直流主轴伺服驱动。要注意将电刷从直流电动机中取出来，以免由于化学腐蚀作用，是换向器表面腐蚀，造成换向性能受损，致使整台电动机损坏。这是非常严重也容易引起的故障。 四、结束语 数控机床是现代化企业进行生产的重要物质基础，是完成生产过程的重要技术手段。强化管理是关键，“防”“治”的结合是解决数控机床“使用难、维修难”的唯一途径。 总之，对于数控机床的调试和维修，重要的是吃透控制系统的PLC梯形图和系统参数的设置。出现问题后，应首先判断是强电问题还是系统问题，是系统参数问题还是PLC梯形图问题。要善于利用系统自身的报警信息和诊断画面。只要遵从以上原则，一般的数控故障都可以及时排除。 参考文献： 1范娜，宋方刚.数控机床常见故障诊断与维修J. 中国设备工程.2006（S1） 2