導語：如何才能寫好一篇數控機床故障診斷，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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[關鍵詞]數控；機床；故障

隨著我國生產技術和制造業的快速發展，數控機床在機械制造業中的地位越來越高，其故障診斷技術在機械制造中已成為一種不可缺少的技術。數控機床的類型繁多，更新換代比較頻繁，而且每種機床的故障診斷方式都有所不同。雖然每種數控機床都有自己的診斷系統，能提供許多診斷顯示，但往往不能覆蓋所有的故障（特別是那些需要經驗才能判斷的故障）：而且所提供的許多診斷顯示因系統的特殊性而可讀性較差，或者雖有診斷顯示，卻是由其它未分析到的原因引起的，因此無法排除故障。所以，對數控機床的故障診斷研究是目前我們面臨的一個重要課題，筆者就工作中遇到的一些問題，談談自己的一些看法。

1.數控機床故障診斷的基本原則

數控機床的故障主要是微電子系統的硬、軟件故障。故障診斷的側重點在微電子系統與機械、液壓、氣動乃至光學等方面裝置的交接節點上。現已大量采用硬、軟件相結合的診斷系統，內容在不斷更新，手段也不斷提高。從故障的檢測到故障排除，難度最大、工作量最多、涉及到學科交叉最廣的仍是數字控制裝置、可編程序裝置以及驅動系統等的微電子硬、軟件部分。此外，數控系統由于種類繁多，結構復雜，形式多變，給測試、監控帶來許多困難。數控機床在故障診斷的過程中一般遵循以下原則：

1.1充分調查故障現象

故障產生后，要及時對現場進行細致的勘察。“透過現象看本質”故障后的現象是發現故障產生的最直接的表現。所以勘察現場時候一定要細致，無論是系統外觀，CRT顯示內容、各個印刷線路板上報警顯示、有無燒傷等痕跡，不管多細微都應查清，不能放過。在確認系統通電無危險的情況下，可以通電并按下系統復位鍵（RESET鍵），觀測系統有無異常，報警是否消失：如能消失，則故障多為隨機發生的，甚至是操作錯誤造成。

1.2分析故障原因

CNC系統發生故障，往往是同一現象、同一報警號卻可以有多種起因，甚至有的故障根源在機床上，但現象卻反映在系統上。所以在查找故障的起因時，要進行綜合判斷和優化選擇，確定最有可能產生故障的原因，通過必要的試驗，達到確診和排除故障的目的。數控機床的電氣故障可按故障的性質、表象、原因或后果等分類。

2.數控機床故障識別的基本方法

2.1直觀判斷法

這種方法比較原始，但是也經常用到，就是從機床運行的基本情況，用人的感觀進行判斷，查看機床運轉有無異常。

2.2報警燈顯示法

根據報警指示燈顯示故障所示，大致能判斷出故障所在。例如，主軸伺服控制板上有四個報警指示燈，可組成不同的代碼，不同的組合代表不同的故障。首先檢查電機是否過載，刀具、切削條件及進給量是否符合要求。然后，用萬用表測量保險是否熔斷，若熔斷，則檢查循環中加減速是否太頻繁。再查一下速度反饋信號及電機的連接線。最終查出是大功率三極管模塊損壞，檢查結果，CE擊穿，更換一塊新的模塊即可。

2.3更換線路板法

若有備用線路板，換上新電路板就可判斷舊板是否有故障。倘若沒有備用電路板，可以用機床本身的條件。例如，采用RE5020立式加工中心，所用系統為美國AB的8400，它的x軸伺服系統有故障。經仔細查看，得知z軸伺服板與x軸伺服板一樣，即可用z軸的伺服板換到x軸伺服板上，以確定x板是否損壞。換板時，一定要注意印刷線路板與原板的狀態一致，包括電位器的位置，各種設定棒的位置。若是更換存儲器板時，還應進行初始化，重新設定各種NC數據等。

3.故障的測試與維修

數控機床尚不能自動診斷出發生故障的具置，往往同一報警號可以有多種起因，不可能將故障縮小到某一具體部位上。邏輯分析儀具有實時檢測故障診斷能力。邏輯分析儀通過IC板檢測端子或輸入輸出端子施加脈沖信號，對線路進行定時分析，檢測數字電路時序狀態是否正確，或通過毛刺觸發查找毛刺干擾在何處。邏輯分析儀的測試數據可與計算機中公用數據庫的數據進行比較分析，也可存儲在數據庫里，供今后研究之用。系統中計算機可和邏輯分析儀及在線測試儀進行數據通訊，并有公用數據庫將維修信息（故障現象、檢測數據、故障原因、排除方法等）存檔，圖形以*T　iff格式，表格以*RTF格式，文檔以文本文件格式等存儲。邏輯分析儀還有RS-232接口，可與數控機床相聯接。這些都為企業維修管理和企業間建立維修協作網打下基礎。

邏輯分析儀是一種典型的數域測試儀器，由多線示波器的設計思路發展而成，在測量幅度上按數字電路的高、低電平進行了1和0的量化，在時間軸上也按時鐘數字化，故測量結果為一系列數字信息。一段時間間隔內所測量獲得的全部結果可以在邏輯分析儀內設的存貯器中存貯。此外，其內部還沒有相應的觸發機構或數字識別器，使多通道上同時出現的一組數字信息與規定觸發字相符合時去觸發儀器，使測量者感興趣的一段時間內的測量數字信息凍結起來。便于分析。

4.結語

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關鍵詞：數控機床；故障診斷；處理

引言

隨著我國加工制造業的發展，以微電子技術為基礎，以大規模集成電路為標志的數控機床在我國得到了廣泛的應用，并給制造業帶來了較高的經濟效益。數控機床中，大部分的故障都有據可查，而有些故障CNC系統提供的報警信息相對比較含糊甚至根本沒有任何征兆，甚至出現故障的周期較長，沒有規律，不定期，這些疑難故障給查找分析帶來了很多困難。對于這類數控機床故障，需要對具體故障情況做具體檢查和分析，逐步縮小故障范圍，而且檢查時特別需要機械、電氣、液壓等方面進行綜合判斷，不然就很難快速、正確地找到故障的真正原因。

1.數控機床故障的類型

數控機床是機電一體化的產物，技術先進、結構復雜。數控機床的故障也是多種多樣、各不相同，故障原因一般都比較復雜，這給數控機床的故障診斷和維修帶來不少困難。雖然數控機床有很多種，但數控機床發生的類型可分為兩類：系統性故障、隨機故障。

系統性故障是指只要滿足一定的條件，機床或者數控系統就必然出現的故障。例如電網電壓過高或者過低，系統就會產生電壓過高報警或者過低報警；切削量過大時，就會產生過載報警等。隨機故障是指在同樣條件下，只偶爾出現一次或者二次的故障。要想人為地再現同樣的故障則是不容易的，有時很長時間也很難再遇到一次。這類故障的分析和診斷是比較困難的。一般情況下，這類故障往往與機械結構的松動、錯位，數控系統中部分元件工作特性的漂移、機床電氣元件可靠性下降有關。

2.數控機床的故障診斷方法

2.1動態梯形圖診斷法

通過動態梯形圖信號的明暗或顏色的變化來判定故障的具體部位，這種方法對機床廠家編制的報警號的故障診斷特別有效，但要求維修者必須理解并掌握PMC具體控制原理，新型PMC還具有信號跟蹤功能和強制功能，可以幫助分析故障出現前后系統輸入/輸出信號狀態的變化情況及信號無效是由系統內部還是由系統外部信號導致的，從而更加完善了這種診斷方法。

2.2自診斷功能法

數控系統的自診斷功能，已成為衡量數控系統性能特性的重要指標，數控系統的自診斷功能隨時監視數控系統的工作狀態。一旦發生異常情況，立即在CRT上顯示報警信息或用二極管指示故障的導致起因，這是維修中最有效的一種方法。通常有硬件報警指示和軟件報警指示兩種。硬件報警指示：這是指包括數控系統、伺服系統在內的各電子電器裝置上的各種狀態和故障指示燈，結合指示燈狀態和相應的功能說明便可獲知指示內容及故障原因與排除方法。軟件報警指示：如前所述的系統軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設有報警顯示，依據顯示的報警號對照相應的診斷說明手冊便可獲知可能的故障原因及故障排除方法。

2.3儀器檢查法

儀器檢查法使用常規電工儀表，對各組交、直流電源電壓，對相關直流及脈沖信號等進行測量，從中找尋可能的故障。例如用萬用表檢查各電源情況，及對某些電路板上設置的相關信號狀態測量點的測量，用示波器觀察相關的脈動信號的幅值、相位甚至有無，用PLC編程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。

2.4功能參數封鎖法

所謂參數封鎖法就是通過修改系統參數來判定故障是系統內部故障還是外部故障。數控機床某些控制功能由系統參數設定，通過參數維修數控機床是一種高效快捷的方法。如某一數控機床進給采用全閉環（位置檢測采用光柵尺）控制，加工中出現了位置反饋信號斷線報警，故障原因可能是光柵尺本身斷線或系統內部檢測電路故障。通過重新設定系統控制功能參數（FANUC-0i系統為1815#1設為“0”）及伺服設定參數，使系統由原來的全閉環控制改為半閉環控制（通過參數封鎖了光柵尺），數控機床可以正常運行，則故障為光柵尺本身故障。最后仔細檢測發現光柵尺內部有油污導致反饋信號不良。

3.數控機床的處理及維護

在現場維修結束后，應認真填寫維修記錄，列出有關必備的備件清單，建立用戶檔案。對于故障時間、現象、分析診斷方法、采用排故方法，如果有遺留問題應詳盡記錄，這樣不僅使每次故障都有據可查，而且也可以不斷積累維修經驗。 對于數控機床來說，合理的日常維護措施可以有效預防和降低數控故障的發生機率。首先，針對每一臺機床的具體性能和加工對象制定操作規程，建立工作、故障、維修檔案是很重要的。其次，在一般的工作車間的空氣都含有油霧、灰塵甚至金屬粉末之類的污染物，一旦落在數控系統內的印制或線路電子器件上，就會引起元器之間絕緣電阻下降，甚至導致元器件及印制線路受到損壞。所以除非是需要進行必要的調整及維修，一般情況下不允許隨便開啟柜門，更不允許在使用過程中敞開柜門。數控機床目前一般都會采用專用穩壓電源，這樣提高電源負載能力。遇到強干擾時，可以采用接地，利用電容濾波法抑制高頻干擾，通過這些預防性措施減少供電開關電源的故障。

4.結束語

總之，對于數控機床的調試和維修，重要的是吃透控制系統的PLC梯形圖和系統參數的設置。出現問題后，應首先判斷是強點問題還是系統問題，是系統參數問題還是PLC梯形圖問題。要善于利用系統自身的報警信息和診斷畫面。只要遵從以上原則，一般的數控故障都可以及時排除。

參考文獻：

[1]徐玉秀等.復雜機械故障診斷的分形與小波方法.北京：機械工業出版社，2003

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關鍵詞：數控機床；故障診斷；維修方法 

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：B doi：10.14031/j.cnki.njwx.2016.06.041 

0 引言 

數控機床是集合機械、電子、液壓、氣壓氣動控制為一體的高新技術產物，是技術密集度及自動化程度很高的自動加工設備，由于各種原因，不可避免地會出現故障，如果得不到及時維修，生產將會無法繼續，會使企業經濟效益受到影響。 

1 數控機床故障分類 

1.1 機械方面故障 

數控機床的機械部分主要包括：機床基礎件、主傳動系統、進給傳動系統、系統、冷卻系統、液壓系統、氣動系統、防護系統等。故障原因大多由于安裝、調試不正確，操作過程中發生失誤引起碰撞，從而造成機械傳動失靈、導軌運動摩擦阻力過大的現象。常表現為：切削振動大，傳動噪聲大，加工精度達不到要求，主軸溫升過高等。例如：進給軸的聯軸器松動，導致齒輪、絲杠、軸承缺油，導軌不良等機械方面故障。 

1.2 電器方面的故障 

電器故障分為強電故障和弱電故障。強電部分主要是指控制系統中的主回路或高壓、大功率回路中的繼電器、接觸器、開關、熔斷器、電源變壓器、電動機、電磁鐵、行程開關等電氣元器件及其所組成的控制電路。這部分電路處于高電壓、大電流工作狀態，故障率較高。弱電部分包括CNC裝置、PLC控制器、CRT顯示器以及伺服驅動單元、輸入輸出單元等。弱電故障又有硬件故障與軟件故障之分，硬件故障是指上述各部分的集成電路芯片、分立電子元件、接插件以及外部連接組件等發生的故障。軟件故障是指在硬件正常情況下所出現的動作出錯、數據丟失等故障。 

2 數控機床故障診斷的方法 

引起數控機床故障的原因是多方面的，維修時不能只看故障的表象，要透過現象找到引起故障的根源，采取合理的診斷方法。 

2.1 機械方面的故障診斷方法 

機械方面故障診斷方法，一般采用直觀診斷技術，充分利用人的感官，采用問、聽、看、觸、嗅直接發現問題所在，原則上找到問題的所在，問題就解決了一半，再根據機械原理，修復出現問題的部位。例如，我校使用的華中數控車床，學生在使用過程中報告說機床有異響，在主軸旋轉時有“咯噔”“咯噔”的聲音，據學生反映前一段時間就有異響，只是聲音沒有這么大，停機用手轉動卡盤，發現阻力較大，懷疑是主軸軸承有問題，拆卸主軸后，發現主軸外圈有裂痕，主軸箱內已沒有油，原來軸承因為缺油損壞。更換新的軸承，加注適量的油后，故障排除。 

2.2 電器方面故障診斷方法 

2.2.1 系統自診斷法 

維修時要充分利用數控系統的自診斷功能，根據CRT顯示器上顯示的報警信息，可判斷出故障的大致部位，再進一步利用數控機床的PLC功能來診斷，可快速找到出現問題的模塊。PLC程序是機床生產廠家根據機床的功能和特點，編制相應的動作順序以及報警文本，對過程進行監控，PLC在數控機床上起著連接NC與機床的橋梁作用，一方面，它接受NC的控制指令，在內部順序程序控制下，給機床側發出控制指令，控制電磁閥、繼電器、指示燈，另一方面根據機床側的反饋信號，將機床側的狀態信號發送到NC，PLC在對大量信號的處理過程中任何一個信號不到位，任何一個執行元件不動作，都會使機床出現故障。所以根據PLC梯形圖來分析和診斷故障，可以快速、方便的找到故障點，PLC梯形圖能顯示系統與各部分之間的接口信號狀態，只要熟悉有關控制對象的正常狀態和故障狀態，就能找到數控機床的外圍故障，它是故障診斷過程中常用、有效的方法之一。 

2.2.2 常規測量檢查法 

常規檢查采用感官來了解故障發生時所伴隨的各種異常噪聲、異常發熱、發熱元件表面的過熱變色、煙熏黑或燒焦、金屬燒結的亮點等。找出這些表面變化后，根據數控系統的組成及工作原理，從原理上分析各點的電壓與參數，利用儀器儀表對數控機床電路或元器件進行測量、分析、比較、判斷。運用這種方法對維修人員的水平要求較高，需對整個系統和各部分電路思路清楚，深入的了解才能進行。 

2.2.3 部件交換法 

這是一種在一定條件下采用的方法，就是將可能有故障的目標用備用板更換，或用機床上相同的板進行互換，然后啟動機床，觀察故障現象是否消失或轉移，以確定故障的具體部位。采用此法之前要確認：數控系統各種電壓正常，負載沒有短路。如某數控車床，故障現象為X軸不動，其它功能正常。通過分析數控系統、伺服驅動器和各電機間的連接框圖，從控制環節上看，故障可能出在數控系統、伺服驅動器或電機上，此時可以利用部件交換法來確定故障點，將X、Z軸電機電纜線互換，發現X軸伺服電機可以正常運轉，Z軸伺服電機沒有動作，此時，說明X軸電機正常，電纜恢復到原來位置后，再交換數控系統到伺服驅動器之間的電纜，發現X軸不動、Z軸正常，由此可判斷X軸驅動器有故障。 

2.2.4 參數檢查法 

加工程序出錯，系統程序、計算機運算出錯等數控機床軟件故障，往往就是由于參數變化或丟失造成的，此外，機床受外界電、磁場的影響也會造成參數變化，出現這樣的現象，要先檢查參數，若有變化，要先恢復參數，再查找其它原因。例如：長期閑置的機床，由于電池電量不足和電子元器件的性能變化，很容易造成參數丟失或變化， 檢查機床的參數情況，很容易找到故障所在。 

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[論文摘要]數控機床故障的診斷是數控機床維修的關鍵。一般來說，隨著故障類型的不同，采取的故障診斷的方法也就不同。本文從數控機床故障診斷的內容、原則、方法等方面入手來簡要闡述一下數控機床故障的診斷方法。

系統可靠性是指數控系統在規定的條件和規定的時間內完成規定功能的能力。故障是指系統在規定的條件和規定的時間內失去了規定的功能。數控機床是個很復雜的大系統，它涉及光、機、電、液、氣等很多技術，發生故障是難免的。機械磨損、機械銹蝕、機械失效、插件接觸不良、電子元器件老化、電流電壓波動、溫度變化、干擾、噪聲、軟件丟失或本身有隱患、灰塵、操作失誤等都可導致數控機床出故障。

一、數控機床故障診斷內容

故障診斷的內容：

1）動作診斷：監視機床各動作部分，判定動作不良的部位。診斷部位是ATC、APC和機床主軸。2）狀態診斷：當機床電機帶動負載時，觀察運行狀態。3）點檢診斷：定期點檢液壓元件、氣動元件和強電柜。4）操作診斷：監視操作錯誤和程序錯誤。5）數控系統故障自診斷：不同的數控系統雖然在結構和性能上有所區別，但隨著微電子技術的發展，在故障診斷上有它的共性。

二、數控機床故障診斷原則

在故障診斷時應掌握以下原則：

（1）先外部后內部數控機床是集機械、液壓、電氣為一體的機床，故其故障的發生也會由這三者綜合反映出來。維修人員應先由外向內逐一進行排查，盡量避免隨意地啟封、拆卸，否則會擴大故障，使機床大傷元氣，喪失精度，降低性能。

（2）先機械后電氣一般來說，機械故障較易發覺，而數控系統故障的診斷則難度較大些。在故障檢修之前，首先注意排除機械性的故障，往往可達到事半功倍的效果。

（3）先靜后動先在機床斷電的靜止狀態，通過了解、觀察測試、分析確認為非破壞性故障后，方可給機床通電。在運行工況下，進行動態的觀察、檢驗和測試，查找故障。而對破壞性故障，必須先排除危險后，方可通電。

（4）先簡單后復雜當出現多種故障互相交織掩蓋，一時無從下手時，應先解決容易的問題，后解決難度較大的問題。往往簡單問題解決后，難度大的問題也可能變得容易。

三、數控機床故障診斷的方法

1.直觀檢查法它是維修人員最先使用的方法。在故障診斷時，首先要詢問，向故障現場人員仔細詢問故障產生的過程、故障表象及故障后果，并且在整個分析、判斷過程中可能要多次詢問；其次是仔細檢查，根據故障診斷原則由外向內逐一進行觀察檢查。總體查看機床各部分工作狀態是否處于正常狀態(例如各坐標軸位置、主軸狀態、刀庫、機械手位置等)，各電控裝置(如數控系統、溫控裝置、裝置等)有無報警指示，局部特別要注意觀察電路板的元器件及線路是否有燒傷、裂痕等現象、電路板上是否有短路、斷路，芯片接觸不良等現象，對于已維修過的電路板，更要注意有無缺件、錯件及斷線等情況；再次是觸摸，在整機斷電條件下可以通過觸摸各主要電路板的安裝狀況、各插頭座的插接狀況、各功率及信號導線(如伺服與電機接觸器接線)的聯接狀況等來發現可能出現故障的原因。

2.儀器檢查法使用常規電工儀表，對各組交、直流電源電壓，對相關直流及脈沖信號等進行測量，從中找尋可能的故障。例如：用萬用表檢查各電源情況，以及對某些電路板上設置的相關信號狀態測量點的測量，用示波器觀察相關的脈動信號的幅值、相位甚至有、無，用PLC編程器查找PLC程序中的故障部位及原因等等。

3.功能程序測試法功能程序測試法是將數控系統的G、M、S、T、F功能用編程法編成一個功能試驗程序，并存儲在相應的介質上。在故障診斷時運行這個程序，可快速判定故障發生的可能起因。功能程序測試法常應用于以下場合：

1）機床加工造成廢品而一時無法確定是編程操作不當、還是由于數控系統故障引起的。

2）數控系統出現隨機性故障。一時難以區別是外來干擾，還是系統穩定性差時。

3）閑置時間較長的數控機床在投入使用前或對數控機床進行定期檢修時。

4.信號與報警指示分析法

1）硬件報警指示這是指包括伺服系統、數控系統在內的各電子、電器裝置上的各種狀態和故障指示燈，結合指示燈狀態和相應的功能說明便可獲知指示內容及故障原因與排除方法。

2）軟件報警指示如前所述的系統軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設有報警顯示，依據顯示的報警號對照相應的診斷說明手冊便可獲知可能的故障原因及故障排除方法。

5.接口狀態檢查法現代數控系統多將PLC集成于其中，而CNC與PLC之間則以一系列接口信號形式相互通訊聯接。有些故障是與接口信號錯誤或丟失相關的，這些接口信號有的可以在相應的接口板和輸入/輸出板上有指示燈顯示，有的可以通過簡單操作在CRT屏幕上顯示，而所有的接口信號都可以用PLC編程器調出。這種檢查方法要求維修人員既要熟悉本機床的接口信號，又要熟悉PLC編程器的應用。

6.參數檢查法數控系統、PLC及伺服驅動系統都設置許多可修改的參數以適應不同機床、不同工作狀態的要求。這些參數不僅能使各電氣系統與具體機床相匹配，而且更是使機床各項功能達到最佳化所必需的。因此，任何參數的變化(尤其是模擬量參數)甚至丟失都是不允許的；而隨機床的長期運行所引起的機械或電氣性能的變化會打破最初的匹配狀態和最佳化狀態。此類故障需要重新調整相關的一個或多個參數方可排除。這種方法對維修人員的要求是很高的，不僅要對具體系統主要參數十分了解，既知曉其地址熟悉其作用，而且要有較豐富的電氣調試經驗。

7.試探交換法即在分析出故障大致起因的情況下，維修人員可以利用備用的印刷電路板、集成電路芯片或元器件替換有疑點的部分，從而把故障范圍縮小到印刷線路板或芯片一級。采用此法之前應注意以下幾點：

1）更換任何備件都必須在斷電情況下進行。

2）許多印制電路板上都有一些開關或短路棒的設定以匹配實際需要，因此在更換備件板上一定要記錄下原有的開關位置和設定狀態，并將新板作好同樣的設定，否則會產生報警而不能工作。

3）某些印制電路板的更換還需在更換后進行某些特定操作以完成其中軟件與參數的建立。這一點需要仔細閱讀相應電路板的使用說明。

4）有些印制電路板是不能輕易拔出的，例如含有工作存儲器的板，或者備用電池板，它會丟失有用的參數或者程序。必須更換時也必須遵照有關說明操作。

鑒于以上條件，在拔出舊板更換新板之前一定要先仔細閱讀相關資料，弄懂要求和操作步驟之后再動手，以免造成更大的故障。

8.測量比較法CNC系統生產廠在設計印刷線路板時，為了調整和維修方便，在印刷線路板上設計了一些檢測量端子。維修人員通過檢測這些測量端子的電壓或波形，可檢查有關電路的工作狀態是否正常。但利用檢測端子進行測量之前，應先熟悉這些檢測端子的作用及有關部分的電路或邏輯關系。

9.特殊處理法當今的數控系統已進入PC級、開放化的發展階段，其中軟件含量越來越豐富，有系統軟件、機床制造者軟件、甚至還有使用自己的軟件，由于軟件邏輯的設計中不可避免的一些問題，會使得有些故障狀態無從分析，例如死機現象。對于這種故障現象則可以采取特殊手段來處理，比如整機斷電，稍作停頓后再開機，有時則可能將故障消除。維修人員可以在自己的長期實踐中摸索其規律。

參考文獻：

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1 前言

機床維修工作質量直接關系到產品質量和經濟效益。隨著產品質量不斷提高，舊機床精度急需修復和提高，機床的使用范圍也不斷在擴大。近年來，我國工業企業的生產裝備水平也有了極大的提高，精密、大型、自動化、機電一體化先進機床日益增多。但由于生產現場的環境較差，對這類系統產生的影響也是毋庸置疑的，包括：高溫、潮濕、粉塵、震動、信號干擾、電壓波動等等一些因素，都會給伺服系統和機床造成系統的穩定和機床的精度上的致命影響，公司為了提高產品競爭力花費了大量資金引進的數控機床，任何部位的故障與失效，都會使機床停機，因此數控維修技術不僅是保障正常運行的前提，對數控技術的發展和完善也起到了巨大的推動作用。

2 數控機床故障診斷方法

2.1直觀檢查法（觀察檢查法）

它是維修人員利用自身的感覺器官（如眼、耳、鼻、手等）查找故障的方法。這種方法在維修中是最常見的。它要求維修人員具有豐富的實踐經驗以及綜合判斷能力。這種用人的感覺器官對機床進行診斷的技術，稱為“實用診斷技術”。

通過目測故障電路板，仔細檢查有無熔絲熔斷、元器件燒壞、煙熏、開裂現象，從而可判斷板內有無過流、過壓、短路發生。用手摸并輕搖元器件（如電阻、電容、晶體管等）看有松動之感，以此檢查一些斷腳、虛焊等問題。針對故障的有關部分，用一些簡單工具，如萬用表、蜂鳴器等，檢查各電源之間的連接線有無斷路現象。若無，即可接入相應的電源，并注意有無煙、塵、噪聲、焦糊味、異常發熱的現象，以此發現一些較為明顯的故障，并進一步縮小檢查范圍。

2.2 系統自診斷法

充分利用數控系統的自診斷功能，根據 CRT 上顯示的報警信息及各模塊上的發光二極管等器件的指示，可判斷出故障的大致起因。進一步利用系統的自診斷功能，還能顯示系統與各部分之間的接口信號狀態，找出故障的大致部位。它是故障診斷過程中最常用、有效的方法之一。

2.3參數檢查法

數控系統的機床參數是保證機器正常運行的前提條件，它們直接影響著數控機床的性能。

參數通常存放在系統存儲器中，一旦電池不足或受到外界的干擾，可能導致部分參數的丟失或變化，使機床無法正常工作。通過核對、調整參數，有時可以迅速排除故障，特別是對于機床長期不用的情況，參數丟失的現象經常發生，因此，檢查和恢復機床參數是維修中行之有效的方法之一。另外，數控機床經過長期運行之后，由于機械運動部件磨損，電氣元件性能變化等原因，也需對有關參數進行重新調整。

2.4功能測試法

所謂功能測試法是通過功能測試程序，檢查機床的實際動作，判別故障的一種方法。功能測試可以將系統的功能（如：直線定位、圓弧插補、螺紋切削、固定循環、用戶宏程序等），用手工編程方法，編制一個功能測試程序，并通過運行測試程序，來檢查機床執行這些功能的準確性和可靠性，進而判斷出故障發生的原因。對于長期不用的數控機床或是機床第一次開機不論動作是否正常，都應使用此方法進行一次檢查以判斷機床的運行狀況。

2.5部件交換法

所謂部件交換法，就是在故障范圍大致確認，并在確認外部條件完全正確的情況下，利用同樣的印制電路板、模塊、集成電路芯片或匹配元件替換有疑點的部分的方法。部件交換法是一種簡單、易行、可靠的方法，也是維修過程中最常用的故障判別方法之一。

交換的部件可以是系統的備件，也可以用機床上現有的同類型部件替換，通過部件交換就可以逐一排除故障可能的原因，把故障范圍縮小到相應的部件上。

必須注意的是：在備件交換之前先仔細檢查、確認故障源在該板的可能性最大時，在數控系統各種電源正常，線路不短路時，將備件進行交換。若在線路中存在短路、過電壓等情況時，切不可以輕易更換備件。此外，備件（或交換板）應完好，且與原板的各種設定狀態一致。

在交換CNC裝置的存儲器板或CPU板時，通常還要對系統進行某些特定的操作，如存儲器的初始化操作等并重新設定各種參數，否則系統不能正常工作。這些操作步驟應嚴格按照系統的操作說明書、維修說明書進行。

2.6測量比較法

數控系統的印制電路板制造時，為了調整與維修的便利，通常都設置有檢測用的測量端子。維修人員利用這些檢測端子，可以測量、比較正常的印制電路板和有故障的印制電路板之間的電壓或波形的差異，進而分析、判斷故障原因及故障所在位置。

通過測量比較法，有時還可以糾正他人在印制電路板上調整、設定不當而造成的“故障”。

測量比較法使用的前提是：維修人員應了解或實際測量正確的印制電路板關鍵部位、易出故障部位的正常電壓值、正確的波形，才能進行比較分析，而且這些數據應隨時做好記錄并作為資料積累。

2.7原理分析法

根據數控系統的組成及工作原理，從原理上分析各點的電平和參數，并利用萬用表、示波器或邏輯分析儀等儀器對其進行測量、分析和比較，進而對故障進行系統檢查的一種方法。

運用這種方法要求維修人員有較高的水平，對整個系統或各部分電路有清楚、深入的了解才能進行。對于具體的故障，也可以通過測繪部分控制線路的方法，通過繪制原理圖進行維修。

除了以上介紹的故障檢測方法外，還有插拔法、電壓拉偏法、敲擊法、局部升溫法等，這些檢查方法各有特點，維修人員可以根據不同的故障現象加以靈活應用，以便對故障進行綜合分析，逐步縮小故障范圍，排除故障。

3 數控機床的維護

對于數控機床來說，合理的日常維護措施，可以有效的預防和降低數控機床的故障發生幾率。

首先，針對每一臺機床的具體性能和加工對象制定操作規程建立工作、故障、維修檔案是很重要的。包括保養內容以及功能器件和元件的保養周期。

其次，在一般的工作車間的空氣中都含有油霧、灰塵甚至金屬粉末之類的污染物，一旦他們落在數控系統內的印制線路或電子器件上，很容易引起元器件之間絕緣電阻下降，甚至導致元器件及印制線路受到損壞。所以除非是需要進行必要的調整及維修，一般情況下不允許隨便開啟柜門，更不允許在使用過程中敞開柜門。

另外，對數控系統的電網電壓要實行實時監控，一旦發現超出正常的工作電壓，就會造成系統不能正常工作，甚至會引起數控系統內部電子部件的損壞。所以配電系統在設備不具備自動檢測保護的情況下要有專人負責監視，以及盡量的改善配電系統的穩定作業。

當然很重要的一點是數控機床采用直流進給伺服驅動和直流主軸伺服驅動的，要注意將電刷從直流電動機中取出來，以免由于化學腐蝕作用，使換向器表面腐蝕，造成換向性能受損，致使整臺電動機損壞。這是非常嚴重也容易引起的故障。

4 結論

數控機床故障產生的原因是多種多樣的，有機械問題、數控系統的問題、傳感元件的問題、驅動元件的問題、強電部分的問題、線路連接的問題等。在檢修過程中，要分析故障產生的可能原因和范圍，然后逐步排除，直到找出故障點，切勿盲目的亂動，否則，不但不能解決問題，還可能使故障范圍擴大。■

參考文獻

【1】 牛志斌.數控機床現場維修555例詳解.北京：機械工業出版社，2009.3

篇6

關鍵詞：數控機床；故障；排除；診斷

1 前言

數控機床是綜合了可編程控制、計算機控制、伺服控制、機械制造和數據通信等多種先進技術于一體的機電一體化設備，由于其良好的性能與較高的生產效率使得在生產上得到廣泛的應用。但是在使用過程中也不可避免地發生一些故障，因此數控機床故障診斷及排除是很重要的，筆者就其一般方法進行論述。

2 數控機床故障診斷的基本原則

2.1 先靜后動

維修人員在面對機床故障時應做到先靜后動，不可一上來就盲目動手，必須先詢問機床使用人員故障發生的過程及狀態，在閱讀機床說明書及其他相關資料后才能查找故障。

2.2 先檢查后通電

在故障機床斷電的狀態下，通過觀察、測試、分析，確認為非破壞性故障，方可給機床通電，進行動態觀察和測試，查找故障。而對于破壞性故障，只有在排除故障后才能通電，在正常運行下進行動態診斷。

2.3 先軟件后硬件

當為發生故障的機床通電后，首先檢查軟件工作是否正常。不可一上來就大拆大卸，以免引起新的故障，降低機床性能。

2.4 先外部后內部

數控機床故障可由機械、液壓、電氣三方面引起。應該由外向內逐一排查，盡量避免隨意啟封、拆卸，否則很可能擴大故障，使機床喪失精度，降低性能。

2.5 先機械后電氣

由于數控機床自動化程度高，技術較復雜，一般機械故障較容易察覺。所以在數控機床檢修中，首先檢查機械部分是否正常，行程開關是否靈活，氣動、液壓部分是否存在阻塞現象等。先逐一排除機械性故障，往往可以達到事半功倍的效果。

3 數控機床故障的主要分類

3.1 按故障有無診斷顯示分

可分為有診斷顯示故障和無診斷顯示故障。有診斷顯示的故障又可分成硬件診斷顯示故障與軟件診斷顯示故障。硬件診斷顯示的故障是指各單元裝置上的警示燈在數控機床發生故障時指示出故障狀態的故障。軟件診斷顯示的故障是指數控機床發生故障時在CRT顯示器上顯示出診斷號和診斷信息的故障。有診斷顯示的故障較易排除；而對于無診斷顯示的故障，其排除故障的難度較大。

3.2 按故障發生的性質分

可分為破壞性故障和非破壞性故障。破壞性故障往往是隨機的，它經常與數控機床的電磁兼容性有關，只能根據操縱者提供的情況進行維修，難度大并且有一定的風險，在維修和排除時不允許此類故障重復出現；非破壞性故障的特點是，在某些特定的條件下，允許此故障重復出現，不會對機床造成更多損傷，所以可以經過多次試驗、重演故障來分析故障，排除較易。

3.3 按數控機床發生故障的性質分

可分為系統性故障和隨機性故障。系統性故障通常是指只要滿足一定的條件或超過某一設定的限度，工作中數控機床必然會發生的故障。這一類故障現象極為常見，例如，，冷卻或液壓等系統由于管路泄露引起油位下降到使用極限值，必然會發生液位報警使機床停機。隨機性故障是指數控機床在同樣的條件下工作時只偶然發生一兩次的故障。例如，工作環境溫度過高或過低、電源波動與機械振動、有害粉塵與氣體污染等均可引發此類隨機性故障。

3.4 按數控機床發生故障的部位分

可分為機械故障和電氣故障。機械故障又可分為功能型故障、動作型故障、結構型故障、使用型故障。電氣故障又可分弱電故障和強電故障。弱電故障是指控制系統中以電子元器件、集成電路為主的控制部分發生的故障。強電故障是指控制系統中的主回路或高壓大功率回路中的繼電器、接觸器、開關、熔斷器、電源電壓變壓器、電動機、電磁鐵、行程開關等電氣元器件及其所組成的控制電器發生的故障。

4 故障診斷的要求及思路

4.1 故障診斷的要求包括以下幾個方面：

（1）對人員素質的要求，要求維修人員有較廣知識面、善于思考學結經驗、能熟練操作機床和使用維修儀器，還需要有較強動手能力。（2）對技術資料的要求，技術資料是維修的指南，它在維修過程中起著非常重要的作用，通過它可以大大地提高維修效率與準確性。具體而言，技術資料包括以下部分：數控機床使用說明書、數控系統使用手冊、PLC程序清單、機床參數清單、機床主要配套功能部件的說明書與資料等。（3）工具及備件的要求：由于數控機床是精密設備，要求完備合格的維修工具。包括數字萬用表、數字轉速表、示波器、相序表、長度測量工具等儀表；電烙鐵、吸錫器、鉗類扳手等工具；常用二極管、晶體管、電阻、集成電路等備件。

4.2 故障診斷思路

當數控機床發生故障時，維修人員應對故障發生的時間、故障發生時的操作方式，以及故障的內容進行調查分析。這樣有利于較快確定故障范圍或類型，從而找出故障點，排除故障。

5 數控機床故障診斷技術與排除方法

5.1 直觀法

直觀法是通過故障發生時產生的光、聲、味等異常現象的觀察，認真檢查系統各處，觀察有無損傷痕跡，進行排除，并縮小故障范圍。直觀一般包括：（1）詢問現場人員故障產生的過程、現象及加工情況；（2）查看CRT報警指示燈及報警信息，機床各部分工作狀態，保險絲是否燒斷，電容器等元器件是否燒焦、開裂以及電線電纜是否脫落；（3）在斷電的情況下，觸摸電路板等電氣元件安裝情況，是否有接觸不良等現象（4）聞電氣元件是否有燒焦等異味，聽是否有異常聲響。

5.2 自診斷法

數控系統已具備了一定的自診斷功能，具體可分為兩種：（1）啟動診斷。它的機制是從開機后到正常的運行準備狀態為止，自動診斷整個硬件系統，為系統正常工作做好準備。通過它可以測出系統大部分硬件故障。（2）在線診斷。它是通過CNC系統的內裝診斷程序，當在系統處于正常運行狀態時，自動對數控系統、伺服系統、外部I/O及其他外部系統測試、檢查，并顯示有關狀態或故障信息。（3）離線診斷。當CNC系統出現故障或判斷系統是否有故障時，往往需要停機進行檢查，這就是離線診斷。它的主要目的是故障定位和修復系統，這樣力求把故障定位在更小的范圍之內。

5.3 功能程序測試法

它是把數控系統的G、M、S、T、F功能用手工編程或自動編程方法編織成一個功能測試程序，然后開啟數控系統來運行這個功能測試程序，可快速判定系統哪個功能不良，以及故障發生的可能原因。此方法常用于以下情況：（1）長期閑置的數控機床第一次開機測試檢查；（2）機床加工造成廢品又無報警而一時難以確認是編程或操作的失誤；（3）數控系統出現隨機性故障，一時難以區別是外來干擾還是系統穩定性不好。

5.4 交換法

當確定故障點大致范圍后，維修人員用備用元器件替換被懷疑有故障的部分，甚至還可以用系統中兼容或相同的兩個板互換檢查，這樣可以通過觀察故障現象是隨之轉移還是故障依舊來判斷被懷疑的地方。

5.5 參數檢查法

在數控系統中有許多參數，它們是確定系統功能的重要依據，直接影響數控機床的性能，由于參數一般存放在RAM或磁泡存儲器中，一旦電池電壓不足或系統長期不通電等原因都可能會造成參數丟失或混亂，進而產生故障。應根據故障特征，核對、校正參數，排除故障。

6 結束語

近些年來，隨著我國制造業水平不斷發展，對數控機床的需求也越來越高，也就急需數控機床維修人才，但數控機床綜合了諸如機械、電氣、液壓、計算機等多種技術，所以它的診斷也是較復雜、含金量較高的工作。通過加強對它的重視與對技術人員的培訓，提高技術素質，以此滿足現代化生產對數控機床的需要。

參考文獻

[1]張志軍.數控機床故障診斷與維修[M].北京：北京理工大學出版社，2010.

[2]李英.數控機床故障診斷與維修[M].北京：北京師范大學出版社，2011.

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【關鍵詞】數控機床；故障；排除方法；

不同的數控機床，其結構和性能有很大的區別，但在故障診斷上有它的共性。通過對這些共性的分析得出一些對數控機床故障診斷原則、方法及故障排除方法。以下逐一介紹：

一、 數控機床故障診斷原則

1. 先外部后內部

數控機床是機械、液壓、電氣一體化的機床，所以故障的發生必然要從這三者之間綜合反映出來。所以要求維修人員掌握先外部后內部的原則，即當數控機床發生故障后，維修人員應采用望、聞、聽、問等方法，由外向里逐一進行檢查。

例1：一數控車床剛投入使用的時候，在系統斷電后重新啟動時，必須要返回到參考點。即當用手動方式將各軸移到非干涉區外后，再使各軸返回參考點。否則，可能發生撞車事故。所以，每天加工完后，最好把機床的軸移到安全位置。此時再操作或斷電后就不會出現問題。

外部硬件操作引起的故障是數控修理中的常見故障。一般都是由于檢測開關、液壓系統、氣動系統、電氣執行元件、機械裝置出現問題引起的。這類故障有些可以通過報警信息查找故障原因。對一般的數控系統來講都有故障診斷功能或信息報警。維修人員可利用這些信息手段縮小診斷范圍。而有些故障雖有報警信息顯示，但并不能反映故障的真實原因。這時需根據報警信息和故障現象來分析解決。

例如：臺立式加工中心采用FANUC-OM控制系統。機床在自動方式下執行到X軸快速移動時就出現414＃和410＃報警。此報警是速度控制OFF和X軸伺服驅動異常。由于此故障出現后能通過重新啟動消除，但每執行到X軸快速移動時就報警。經查該伺服電機電源線插頭因電弧爬行而引起相間短路，經修整后此故障排除。

2. 先機械后電氣

由于數控機床是一種自動化程度高，技術復雜的先進機械加工設備。機械故障較易發現，而系統故障診斷難度要大一些。

3. 先靜后動

維修人員要做到先靜后動，不可盲目動手，應先詢問操作人員故障發生的過程及狀態，查看說明書、資料后方可動手查找故障原因，繼而排除故障，

4. 先公用后專用

公用性問題會影響到全局，而專用性問題只影響局部。

5. 先簡單后復雜

當出現多種故障相互交織掩蓋、一時無從下手時，應先解決容易的問題，后解決較大的問題。常常在解決簡單的故障的過程中，難度大的問題也可能變的容易，理清思路，將難度較大的變得容易一些。

6. 先一般后特殊

在排除某一故障時，要先考慮最常見的可能原因，然后再分析很少發生的特殊原因。

二、 數控系統自診斷技術及故障排除方法

所謂系統診斷技術，就是利用數控裝置中的計算機及相關運行診斷軟件進行各種測試。

1. 自診斷技術

1) 開機自診斷：數控系統通電后，設備內部診斷軟件會自動對系統中各種元件如CPU、RAM及各應用軟件進行逐一檢測并將檢測結果顯示出來，如檢測發現問題，系統會顯示報警信息或發出報警信號。開機自診斷通常會在開機一分鐘之內完成。

有時開機診斷會將故障原因定位到電路板或模塊上，但也經常僅將故障原因定位在某一范圍內，這時維修人員需查找相關維修手冊根據提示找到真正故障原因并加以排除。

2) 運行自診斷：運行自診斷也稱在線自診斷，是指數控系統正常工作時，運行內部診斷程序，對系統本身、PLC、位置伺服單元以及與數控裝置相連的其它外部裝置進行自動測試、檢查，并顯示有關信息，這種診斷一般會在系統工作時反復進行。

3) 脫機診斷：當系統出現故障時，首先停機，然后使用隨機的專用診斷紙帶對系統進行脫機診斷。診斷時先要將紙帶上的程序讀入RAM系統中，計算機運行程序進行診斷，從而判定故障部位，這種診斷在早期的數控系統中應用較多。

2. 人工診斷技術

數控系統的故障種類很多，而自診斷往往不能對系統的所有部件進行測試，也不能將故障原因定位到具體確定的元器件上，這時要迅速查明原因就需要采用人工診斷方法。人工診斷方法有很多種，最常用的有:功能程序測試法、參數檢查法、備件置換法、直觀法、原理分析法等，現簡介如下:

1) 功能程序測試法：這種方法將數控系統中的G、M、S、T、功能的全部指令編成一個測試程序，穿成紙帶或存儲到軟盤上在進行診斷時運行這個程序，可快速判定哪個功能出現問題，這種方法一般在機床出現隨機性故障時使用，也可用于設備閑置時間較長重新投入使用時測試用。

2) 參數檢查法：一般系統的參數是存放在RAM中的，一旦出現干擾或其它原因會造成參數丟失或混亂，從而使系統不能正常工作，這時應根據故障特征，檢查和核對有關參數，在排除某些故障時，有時還需對某些參數進行調整。

3) 備件置換法：是將系統中型號完全相同的電路板、模塊、集成電路或其它零部件進行互相交換比較，或利用備用的元器件替換有疑點的部件，從而快速有效地確定故障部位。

4) 直觀法：直觀法是利用維修中常用的“先外后內”的原則，利用觀察零部件的工作狀態、聽聲音、摸發熱等方法，進行逐個檢查，如利用視覺可觀察內部器件或外部連接的形狀上的變化；利用聽覺可查尋器件發出的異常聲音;利用嗅覺或觸覺可查尋過載、高溫等現象;等等。

5) 原理分析法：當采用其它檢查方法難以奏效時，可以從電路基本原理出發，一步一步用萬用表、邏輯表、示波器等工具對測點進行檢查對照，最終查明故障原因。

3. 高級診斷技術

1) 在高級診斷中，常用的方法主要有以下幾種方法：

2) 自修復診斷：自修復診斷一般是指在系統內設置不參與運行的備用模塊。自修復程序在控制系統每次開機運行，當發現某模塊有問題時，系統會把故障信息顯示在屏幕上，同時自動查尋備用模塊，故障模塊的工作即被備用模塊取代，維修人員可根據提示更換下一故障模塊。自修復診斷方法需要較多的備用模塊，這會使系統體積增大，價格提高。

3) 診斷指導專家系統：近年來，隨著圖像識別、聲音識別、自動翻譯和智能工業機器人等技術的發展，這些技術越來越多地被應用到數控機床上。診斷專家系統以專家知識、經驗為基礎，自動模仿專家利用知識解決復雜問題的思維活動，這就使普通工作人員同樣能對故障做出具有專家級水平的診斷結論。

例如：日本的FANUC系統的診斷指導專家系統是由知識庫、推理計算機和人工控制器組成。知識庫內存儲了專家分析、故障判斷和如何消除故障的經驗知識。這些知識用于讀出數控系統的狀態信息，通過人工控制器，編程員可用簡捷的記述把專家的知識編成程序，并把程序變成知識庫目標形式，再存儲到知識庫中。推理機通過運行程序進行推理，操作者也可通過顯示單位，用簡單的人機對話的方式選擇故障狀態，必要時回答系統的提問，以補充為得出結論所需的其它信息。

4) 通訊診斷系統：該診斷方法又稱海外診斷，是由中央維修站通過電話線路，甚至國際電話系統向用戶設備發送診斷程序所進行的一種遙控診斷。通訊診斷系統除可用于故障發生后的診斷外，還可以為用戶作定期的預防性診斷，設備生產廠家的維修工不必親臨現場，只需按預定的時間對機床進行系列試運行檢查，在中央維修站分析診斷數據，即可發現可能存在的故障隱患。

【參考文獻】

[1] 周蘭 陳少艾.數控機床故障診斷與維修[M].北京:人民郵電出版社，2007..

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關鍵詞：數控；維修；機電；原則；方法；故障

數控機床在當今機械制造業中的重要地位和巨大效益，顯示了其在國家基礎工業現代化中的戰略性作用，并已成為傳統機械制造工業提升改造和實現自動化、柔性化、集成化生產的重要手段和標志。當前，數控機床是現代加工車間最重要的裝備。由于數控機床是一種價格昂貴的精密設備，因此，其維護更是不容忽視。掌握數控機床維修技術是當前機電類專業學生必不可少的技能。下面就來談談數控機床維修遵循的兩個原則。

一、數控機床發生故障時，維修人員應遵循以下兩條原則

（1）充分調查故障現場這是維修人員取得維修第一手材料的一個重要手段。調查故障現場，首先要查看故障記錄單；同時應向操作者調查、詢問出現故障的全過程，充分了解發生的故障現象，以及采取過的措施等。此外，維修人員還應對現場作細致的檢查，觀察系統的外觀內部各部分是否有異常之處：在確認數控系統通電無危險的清況下方可通電，通電后再觀察系統有何異常， CRT 顯示的報警內容是什么等。

（2）認真分析故障的原因。數控系統雖有各種報警指示燈或自診斷程序，但不可能診斷出發生故障的確切部位。而且同一故障、同一報警可以有多種起因，在分析故障的起因時，一定要開闊思路，盡可能考慮各種因素。

二、準備好常用來進行診斷的儀器和資料

常用的儀器、儀表及工具萬用表-可測電阻、交、直流電壓、電流。 相序表-可檢測直流驅動裝置輸入電流的相序。轉速表-可測量伺服電動機的轉速，是檢查伺服調速系統的重要依據。鉗形電流表-可不斷線檢測電流。測振儀-是振動檢測中最常用、最基本的儀器。短路追蹤儀-可檢測電氣維修中經常碰到的短路故障現象。邏輯測試筆-可測量數字電路的脈沖、電平。IC測試儀-用于數控系統集成電路元件的檢測和篩選。工具-彈頭鉤形扳手、拉錐度平鍵工具、彈性手錘、拉卸工具等。

診斷用技術資料主要有：數控機床電氣說明書，電氣控制原理圖，電氣連接圖，參數表，PLC程序，編程手冊，數控系統安裝與維修手冊，伺服驅動系統使用說明書等。數控機床的技術資料非常重要，必須參照機床實物認真仔細地閱讀。一旦機床發生故障，在進行分析的同時查閱相關資料。

三、分析故漳時

維修人員也不應局限于 CNC 部分，而是要對機床強電、機械、液壓、氣動等方面都作詳細的檢查，并進行綜合判斷，達到確珍和最終排除故障的目的。對于數控機床發生的大多數故障，總體上說可采用下述幾種方法來進行故障診斷。

（1）直觀法。這是一種最基本、最簡單的方法。維修人員通過對故障發生時產生的各種光、聲、味等異常現象的觀察、檢查，可將故障縮小到某個模塊，甚至一塊印制電路板但是，它要求維修人員具有豐富的實踐經驗，以及綜合判斷能力。

（2）系統自診斷法。充分利用數控系統的自診斷功能，根據 CRT 上顯示的報警信息及各模塊上的發光二極管等器件的指示，可判斷出故瘴的大致起因。進一步利用系統的自診斷功能，還能顯示系統與各部分之間的接口信號狀態，找出故障的大致部位，它是故障診斷過程中最常用、有效的方法之一。

（3）參數檢查法。數控系統的機床參數是保證機床正常運行的前提條件，它們直接影響著數控機床的性能。參數通常存放在系統存儲器中，一旦電池不足或受到外界的干擾，可能導致部分參數的丟夫或變化，使機床無法正常工作。通過核對、調整參數，有時可以迅速排除故障：特別是對于機床長期不用的情況，參數丟失的現象經常發生，因此，檢查和恢復機床參數是維修中行之有效的方法之一。另外，數控機床經過長期運行之后，由于機械運動部件磨損，電氣元括件性能變化等原因，也需對有關參數進行重新調整。

（4）功能測試法。所謂功能測試法是通過功能測試程序，檢查機床的實際動作，判別故障的一種方法功能測試可以將系統的功能（如：直線定位，圓弧插補、螺紋切靚、固定循環、用戶宏程序等），用手工編程方法，編制一個功能鍘試程序，并通過運行測試程序，來檢查機床執行這些功能的準確性和可靠性，進而判斷出故障發生的原因。對于長期不用的數控機床或是機床第一次開機不論動作是否正常，都應使用木方法進行一次檢查以判斷機床的上作狀況。

（5）部件交換法。所謂部件交換法，就是在故障范圍大致確認，并在確認外部條件完全正確的情況下，利用同樣的印制電路板、模塊、集成電路芯片或兀器件替換有疑點的部分的方法。部件交換法是一種簡單，易行、可靠的方法，也是維修過程中最常用的故障判別方法之一。交換的部件可以是系統的備件，也可以用機床上現有的同類型部件替換通過部件交換就可以逐一排除故障可能的原因把故障范圍縮小到相應的部件上。必須注意的是：在交換之前應仔細檢查、確認部件的外部工作剎長在線路中存在短路、過電壓等情況時，切不可以輕易更換備件此外，備件（或交換板）應完好，且與原板的各種設定狀態一致。在交換CNC裝置的存儲器板或CPU板時，通常還要對系統進行某些特定的操作，如存儲器的初始化操作等并重新設定各種參數，否則系統不能正常工作。這些操作步驟應嚴格按照系統的操作說明書、維修說明書進行。

（6）測量比較法。數控系統的印制電路板制造時，為了調整_維修的便利通常都設置有檢測用的測量端子。維修人員利用這些檢測端子，可以側量、比較正常的印制電路板和有故障的印制電路板之間的電壓或波形的差異，進而分析、判斷故障原因及故障所在位置。通過測量比較法，有時還可以糾正他人在印制電路板上的調整、設定不當而造成的“故障”。測量比較法使用的前提是：維修人員應了解或實際測量正確的印制電路板關鍵部位、易出故障部位的正常電壓值，正確的波形，才能進行比較分析，而且這些數據應隨時做好記錄并作為資料積累。

（7）原理分析法。這是根據數控系統的組成及工作原理，從原理上分析各點的電平和參數，并利用萬用表、示波器或邏輯分析儀等儀器對其進行側量，分析和比較，進而對故障進行系統檢查的一種方法。運用這種方法要求維修人員有較高的水平，對整個系統或各部分電路有清楚，深入的了解才能進行。對于其體的故障，也可以通過測繪部分控制線路的方法，通過繪制原理圖進行維修。

（8）其它方法。除了以上介紹的故障檢測方法外，還有插拔法、電壓拉偏法、敲擊法、局部升溫法等等這些檢查方法各有特點，維修人員可以根據不同的故障現象加以靈活應用，以便對故障進行綜合分析，逐步縮小故障范圍，排除故障。

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數控機床中數控系統（CNC）與機床本體（MT）之間的絕大部分信息是經由PLC傳遞控制的PLC與CNC及MT之間的信號傳遞，包括以下四種。1）MT側到PLC側。來自MT側的開關量信號分為兩類：一類是機床操作面板上的各種開關指令信號，如機床的工作方式控制、速度倍率控制、進給軸與進給方向的選擇等控制，刀架、夾盤、冷卻、、排屑的控制等；另一類是與上述各種控制相關的到位檢測信號，如位置開關、壓力開關、外部報警等保護裝置、主軸伺服保護監視信號和伺服系統運行準備等信號。2）PLC側到MT側：主要是機床執行部件的執行信號，包括液氣壓、機床強電線路及冷卻、、排屑等輔助裝置的控制及狀態指示。3）CNC側到PLC側：主要是M、S、T功能信息以及其他的狀態信號。4）PLC側到CNC側：主要是機床各坐標基準點信號，M、S、T功能的應答信號等。由此可見，數控機床除位移坐標的自動控制由CNC直接負責外，其他各種控制都離不開PLC，在診斷機床故障時依據PLC對其各種信號的監控作用至關重要，探索、總結、歸納基于PLC技術的機床故障的判別與維修具有十分必要的現實意義。

2、PLC診斷機床故障的方法

在數控機床的CRT上，有多種與PLC相關的信息畫面，如FANUC系統有“PMC維護”“PMC梯形圖”和“PMC配置”三個選項的畫面（FANUC系統稱PLC為PMC）。根據故障報警或故障現象對其位置及產生原因進行初步的判斷后，就可進一步通過這些畫面進行分析查找。通過PLC查找故障方法可以歸納為以下步驟。1）在PLC的“信號”畫面或“信號跟蹤”畫面中觀察機床正確動作時所需控制信號所對應的PLC輸出信號狀態是否正確。對于M、S、T指令，可以寫一個檢查程序，以自動或單段的方式執行該程序，在執行的過程中觀察相應的PLC輸出信號的狀態。若正確，則說明故障出在I/O端口到執行元件的連線、控制元件或執行裝置本身。逐級檢查連接線、繼電器、接觸器或電磁閥等狀態是否正常，找到并排除故障。2）若PLC輸出信號的狀態不正確，觀察機床正確動作時所對應輸入量或系統變量，即PLC的輸入量狀態是否正確。如果不正確，則說明I/O端口到檢測元件或指令元件的連線或元件本身故障。進一步檢查接線、傳感器或指令開關等是否正常，找到并排除故障。3）若PLC的輸入量狀態正確，而輸出不正確，則說明在控制過程中出現了額外的信號變化，如干擾信號的影響，此時可以通過梯形圖畫面中觸點、線圈等通電狀態，或PLC參數畫面中數據的狀態進行分析與判斷，找到并排除故障。

3、運用PLC查找機床故障的實例

根據PLC的I/O狀態診斷故障機床本體作為被控對象，與其控制中心CNC之間的信息傳遞一般要通過PLC的輸入輸出接口來完成，許多故障可以通過PLC的I/0狀態顯示在屏幕上，這一特點為數控維修帶來巨大的便利，在故障診斷時甚至不用萬用表就可以判別信號的正常與否，極大地提高了維修的效率與安全性。實例一：數控銑床加工時無冷卻液供給，且無系統報警。首先檢查加工程序中有M08代碼，然后檢查“PMC維護”選項下“信號”畫面中I/O信號狀態。根據廠家提供的“輸入、輸出信號一覽表”，查到控制冷卻泵的PLC輸出信號是Y2.1，由“信號”畫面觀察其狀態為1，說明PLC的輸出與輸入狀態正常，故障應是在繼電器、接觸器、冷卻泵或是其間的連接上。進一步檢查Y2.1所驅動的繼電器，發現其觸點無動作，再檢查該繼電器線圈兩端的電壓為直流24V，說明繼電器的線圈燒壞，更換同型號的繼電器，故障排除。結合動作順序診斷電氣故障數控機床中換刀等裝置的工作過程是多個動作按照一定順序自動執行完成的，當中間某個動作因故障沒能實現時，后面的動作便都不能進行，反應到I/O信號狀態上便是有多個信號狀態不對。要找到癥結的根源，就必須熟悉機械裝置的動作過程，了解每一步動作的觸發控制信號及到位檢測信號，找到引發第一個沒能正確執行的動作的原因。實例二：立式加工中心換刀臂移至主軸刀具抓刀時，無拔刀動作。該自動換刀裝置的動作過程及每一步的到位信號是：換刀臂水平移動至刀庫刀具抓刀（SQ1）換刀臂下降從刀庫拔刀（SQ6）換刀臂水平回位（SQ7）換刀臂上升回位（SQ5）換刀臂水平移至主軸刀具抓刀（SQ2）主軸松刀（SQ4）換刀臂下降從主軸拔刀（SQ6）換刀臂旋轉180°換刀換刀臂上移插刀（SQ5）主軸抓刀（SQ3）換刀臂水平移回（SQ7）刀庫轉動至舊刀位置換刀臂水平移至刀庫返還舊刀（SQ1）換刀臂水平移回至原位（SQ7）。在這一過程中，每一步的到位信號SQ都是下一動作的激勵條件。分析換刀臂無拔刀動作的原因，有三種可能：一是換刀臂水平移至主軸刀具，位置傳感器SQ2未輸出到位信號，即無松刀信號，主軸仍處于抓刀狀態；二是松刀位置傳感器SQ4未輸出到位信號，即無換刀臂下移拔刀信號，換刀臂不下移；三是插拔刀電磁閥有故障，得到信號后不動作。通過進一步檢查，確定SQ4未輸出到位信號。調整感應間隙，故障消除。結合梯形圖診斷電氣故障利用PLC梯形圖診斷機床故障是一種快速而且準確的方法，與前兩種方法相比，它不僅顯示故障信號的狀態，而且顯示導致故障狀態的原因。實例三：立式加工中心主軸不轉。從圖1所示梯形圖畫面，查看主軸旋轉指令G29.6程序段，發現R610.4常閉觸點沒有接通；再查R610.4程序段，發現R610.0常開觸點沒有分斷；繼續查R610.0程序段，發現X4.0常閉觸點沒有閉合，即齒輪1到位傳感器沒復位，調整后故障排除。利用PLC梯形圖診斷故障，要求維修人員要熟悉PLC與NC間常用信號及常用的功能指令與典型控制程序。

4結束語

篇10

【關鍵詞】故障診斷；數控機床；華中世紀星；機床維修

一、引言

數控機床是一種高效自動化機床，它綜合了計算機技術、自動化技術、伺服驅動、精密測量和精密機械等各個領域的新的技術成果，是將現代技術和高科技知識集于一體的機、電、液、控技術設備，具有技術密集和知識密集的特點，有較高自動化水平和生產效率。在眾多國內數控系統中，武漢華中數控有限公司研發的數控裝置以其高性能、低價位并具有自主知識產權的特點，贏得了國家的認可，在機加行業得到廣泛應用。

數控機床作為機電一體化高度復雜設備，在使用過程中難免會出現故障，而數控技術的綜合性和復雜性使其在發生故障后維修的難度遠大于普通設備，如果不能及時地定位排除故障，將制約數控機床的使用率，直接影響正常生產。資料表明，當維修數控機床時，大約80%的時間用于查找數控機床故障，而只有20%的時間用于故障的排除。當企業數控機床品牌、型號選定后，減少故障修理時間是提高數控機床的開動率、給企業創造更多經濟效益的有力保證措施。

二、數控機床故障診斷基礎

1.數控機床故障診斷原則

（1）先外部后內部

要求數控機床維修人員從外部向內部逐一進行檢查排除。

（2）先機械后電氣

要求數控機床維修人員在進行電氣檢查之前，應首先檢查數控機床機械是否處于正常狀態，如行程開關是否壓上超程擋塊、氣動液壓部分是否正常等。

（3）先靜后動

要求數控機床維修人員在到達維修現場后，不應急于查找和排除故障，而應先詢問操作人員故障發生時的情況，并查閱相關資料。

2.數控機床故障排除的思路

數控系統的型號頗多，產生的故障原因往往比較復雜，但無論哪種系統，它們的構成和控制原理基本相同。因此在數據機床出現故障時，要求維修人員必須有清晰的故障排除思路：

（1）調查故障現場，確認故障現象、故障性質，應充分掌握故障信息，做到“多動腦、慎動手”，避免故障的擴大化。

（2）根據所掌握故障信息明確故障的復雜程度，并列出故障部位的全部疑點。

（3）依據技術資料分析所有可能的故障原因，要求思路開闊，不應將故障局限于數控機床的某一部分，在深入分析的基礎上，擬定檢查的內容和方法，制訂故障排除的方案。

（4）在確定故障排除方案后，利用萬用表、示波器、轉速表等測量工具，用試驗的方法驗證并檢測故障，逐級定位故障部位，確認出故障的類型。為了準確、快速地定位故障，應遵循故障排除的原則。

（5）故障的排除，通常找到故障原因后，問題會迎刃而解。

（6）養成良好的工作習慣，解決故障后應做好相關資料的整理記錄工作，為該機床建立故障檔案，以便提高自身的業務水平，方便機床的后續維護和維修。

數控機床在使用中不可避免地要產生各種故障，維修不到位將嚴重影響數控機床開動率，造成設備閑置和經濟損失，這使得掌握數控機床故障診斷技術變得越來越重要。下面以華中世紀星數控系統為例介紹一些機床故障的排除方法。

三、華中世紀星數控機床常見故障診斷與排除實例

世紀星HNC-21系列數控裝置采用先進的開放式體系結構，內置嵌入式工業PC機、高性能32位中央處理器配置，7.5寸彩色液晶顯示屏和標準機床工程面板，集成進給軸接口、主軸接口、手持單元接口、內嵌式PLC接口、遠程I/O板接口于一體，支持硬盤、電子盤等程序存儲方式以及軟驅、DNC以太網等程序交換功能，主要適用于數控車銑床和加工中心的控制。華中世紀星數控機床數控機床故障分類有多種方法，按故障發生與需要維修的位置主要有數控系統不能正常開機故障、急停故障、自動換刀系統故障、主軸系統故障、手持單元故障、進給系統故障等，本文只對幾種故障現象做詳細介紹。

1.數控系統不能正常開機故障診斷與排除

數控機床要開動起來，首先要保證數控系統能夠正常上電，這也是數控機床調試過程中首先要做的。

（1）數控系統電源接口

圖1所示為HNC-21數控裝置與其它裝置單元連接的總體框圖，其中XS1為數控系統電源接口，采用DC24V或AC24V作為輸入電源。

圖2所示為NC通電控制線路圖，數控機床進線電源采用三相AC380V電源，經過變壓器變為AC220V，再經過開關電源轉變為DC24V后，作為數控系統的電源輸入電壓，SB1為數控機床控制面板上的NC電源關按鈕，SB2為NC電源開按鈕。

圖1 總體框圖 圖2 NC通電控制線路

（2）數控不能正常開機的原因

1）系統電源不正確。

2）系統程序丟失。

（3）故障排除思路

1）當按下數控機床操作面板上的SB2啟動按鈕時，機床不能上電，應首先觀察KA0指示燈是否得電。

2）如果得電又斷電，說明NC通電控制線路24V電源已經接入，原因應是KA0常開觸點沒有接入控制回路，沒有形成自鎖回路。

3）如果指示燈沒有點亮，則應檢查+24V電源是否正確（檢查從開關電源輸入的24V是否連接到NC通電控制線路）。

4）24V電源正確后，仍不能正常啟動且KA0指示燈仍不亮，則應檢查開關SB2按鈕是否損壞以及SB1和SB2是否接反以及數控系統中轉接板連線是否正確。

5）檢查XS1是否連接到數控系統以及電壓是否正確，如都正常CRT顯示屏仍不能正常上電，應檢查數控系統中熔斷器和顯示屏是否損壞。

6）若系統能完成上電，但進不到操作系統界面，則需要重新做系統程序。

2.自動換刀系統故障診斷與排除

（1）刀架控制系統電氣線路連接圖

該數控機床刀架采用的是四工位車床刀架，刀架電機采用三相交流380V供電，正轉時驅動電機正轉，反轉時刀架自動鎖死，為了保證刀架完全鎖死，保證刀具的定位精度，在PLC參數中設置了0.5s的反轉鎖死時間。每把刀具都各有一個霍爾位置檢測開關，圖3為四工位刀架控制線路圖。

圖3 四工位刀架控制線路圖

（2）刀架換刀故障原因

當開機后系統處于正常工作狀態，手動或者自動換刀時，刀架出現不能換刀主要有以下幾種原因：

1）強電控制電路故障。

2）接觸器控制電路故障。

3）PLC輸入/輸出故障。

4）刀架機械故障。

（3）故障排除方法思路

刀架故障現象主要有“刀架不動”和“刀架正轉不停”兩種。

1）刀架不動故障排除思路

①按下換刀啟動按鈕后，觀察繼電器指示燈是否點亮以及觀察PLC輸出點位Y0.6、Y0.7的狀態變化，如繼電器指示燈不點亮，檢查刀架刀位控制模塊24V電源控制回路（380V經變壓器變220V后，經開關電源變為24V）和PLC程序輸出點位（刀架正傳Y0.6、反轉Y0.7）設置是否正確；如點亮且繼電器觸點連接正確并吸合，確定繼電器沒有問題，再看接觸器吸合狀況。

②接觸器不吸合，檢查220V電壓是否輸入以及接觸器是否損壞；如吸合說明接觸器沒問題，則可能是刀架相序接反、刀架鎖死以及刀架電機損壞等原因。

③如控制線路連接連線正確，把刀架電機U、V相序互換，如還不能排除故障，說明可能電機卡死或電機損壞。

2）刀架正轉不停故障原因及排除采取措施

故障原因 排除故障采取的措施

刀架刀位信號模

塊的電源不正確 檢查模塊的電源是否正常，接線極性是否正確，通常的刀架刀位信號模塊應該為DC24V。

PLC刀位信號參數設置錯 檢查PLC參數設置是否和系統輸入一一對應

系統開關量輸入

電纜接錯或斷路 1.檢查開關量輸入電纜

2.需更換開關量輸入電纜

刀架位置檢測霍爾元件損壞 需更換刀架刀位信號模塊

無刀架反轉輸出（Y0.7） 1.檢查輸出端口

2.檢查開關量輸出電纜

3.檢查電路

刀架反轉繼電器或接觸器壞 需更換繼電器或接觸器

PMC參數設置錯 查看正轉延時時間、反轉延時時間以及換刀超時等時間參數設置是否正確；

機械松動或機械壞 1.檢查電機與刀架聯接的部分定位銷是否有松動

2.需更換刀架

3.急停故障診斷與排除

（1）急停故障原因分析

數控機床正常上電后，打開急停按鈕，發現系統處于急停狀態，數控系統處于急停狀態主要有以下幾種原因（如圖4所示）：

1）急停回路故障。

2）“軟急停”輸入端口接線位置錯誤。

3）PLC中“軟急停”點位設置錯誤。

4）外部輸入線纜接錯位置。

5）其它部件報警引起的急停。

（2）故障排除方法思路

1）首先按下“超程解除按鈕”，如果系統能夠復位，說明故障出現在超程限位開關位置，檢查行程開關是否壓限位擋塊以及行程開關內部接線；如系統不能復位，說明故障可能是“急停開關故障”、“KA繼電器故障”、“外部24V電源故障”、“軟急停輸入端口位置錯誤”、“PLC軟急停點位設置錯誤”、“外部線纜連接錯誤”。

圖4 HNC-21數控裝置急停回路

2）外部24V電源故障，根據KA繼電器指示燈可判斷外部24電源是否接入急停回路。

3）KA繼電器故障，打開急停開關，如KA繼電器指示燈不亮檢查外部電源，指示燈亮檢查KA繼電器線圈以及急停回路接線是否接在它的常開觸點上。

4）急停開關故障，主要檢查急停按鈕的常閉觸點，若未裝手持單元或手持單元上無急停按鈕，XS8接口中的4和17腳應短接。

5）檢查“軟急停”輸入端口接線位置是否與PLC中“軟急停”點位設置一致。

6）對于有報警信息的根據報警信息排除相應故障。

7）外部輸入線纜接錯位置，如將XS10和XS11對調，XS10中的第一個觸點對應位置I0.0為急停回路中X向行程開關的常閉觸點；而XS11第一個觸點對應位置I2.4為“軟急停”，兩者互換接入數控系統，將發生急停報警，且按“超程接觸按鈕”也不能復位。

數控機床是復雜的設備，在診斷與維修時要事先消化技術資料，搜集現場相關信息，做好充足的準備。在此基礎上，要遵守故障診斷與維修的原則和步驟，切忌盲目動手；另外應嚴格按照有關資料如圖紙、說明書的規定要求去做，注意資料中的數據，因數據是指導設備維修的重要依據。最后數控機床是機電一體化的高科技產品，在遇到故障時，不能單一考慮是某一方面的故障，要學會根據故障現象，綜合分析故障原因，靈活使用自診斷法、備件更換法、機電脫離法等各種診斷方法，這樣才能更迅速、有針對性地將故障排除。

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