商丘技师学院 刘姣艳商丘职业技术学院 黄曼霞



数控机床故障诊断与典型故障排除

商丘技师学院 刘姣艳
商丘职业技术学院 黄曼霞

【摘要】不同类型的数控机床，结构和性能存在较大差别，但在故障诊断与排除方面有共同规律可循。数控机床维修是集伺服系统、数控系统、可编程控制器及精密机械等多种技术于一体的机电一体化设备。数控机床故障诊断原则。数控机床典型故障解析。

【关键词】数控系统；维修；故障；诊断；解析

不同类型的数控机床，结构和性能存在较大差别，但在故障诊断与排除方面有共同规律可循。笔者通过实践经验，归纳总结了一些共性特点以及数控机床故障诊断原则与典型故障排除方法。

1 数控机床的维修特点及步骤

1.1 数控机床维修的基本特点

数控机床维修是集伺服系统、数控系统、可编程控制器及精密机械等多种技术于一体的机电一体化设备。数控机床维修应遵循：首先，要掌握位置检测、伺服驱动、辅助控制、数控系统的特点、工作原理及常见故障处理；其次，要知道充分利用PLC、NC提供的故障信息代码来查找故障。

1.2 数控机床维修的基本步骤

首先，做好现场调查和信息收集，仔细询问操作人员产生故障的背景情况，对故障现象做出初步判定。其次，根据故障现象进行针对维修。逐步缩小查找范围，确定故障具体位置，采取正确处理措施。最后，故障排除试车后，应及时向操作人员讲清故障起因及发生故障的典型前兆，避免发生类似故障。同时做好维修记录，积累技术资料。

2 数控机床故障诊断原则

2.1 先外后内

外部硬件引起的故障是数控修理中的常见故障。一般都是由电气执行元件、气液系统、检测开关、机械装置出现问题引起的，这类故障往往可通过报警信息查找故障原因。维修人员掌握先外部后内部的原则，即采用望、闻、听、问等方法，由外向里逐渐进行排查，缩小诊断范围。

2.2 先机后电

由于数控机床是一种技术复杂、自动化程度高的先进机械加工设备。机械部分组成相对简单，机械故障较易发现，可参照普通机床故障处理方法；而系统故障往往有较深的隐蔽性，诊断难度相应要大。

2.3 先静后动

维修人员不可盲目下手，避免扩大故障，应首先询问操作人员故障发生的初始状态表现，仔细阅读说明书、技术资料，然后方可动手查找排除故障。

2.4 先公后专

公用性问题会影响到整台设备，而专用性问题只影响局部功能。

2.5 先简后繁

出现多种故障互相交织、层层遮掩时，应先解决简单问题，后解决复杂问题。往往在解决简单故障的过程中，复杂问题可能变的相对容易。理清了思路，难度较大的就变成了容易解决的问题。

2.6 先一般后特殊

排除某一故障时，首先要根据娴熟的技术技能和工作经验考虑最常见的可能原因，然后结合电路具体分析特殊原因。

3 数控机床典型故障解析

3.1 换刀装置故障

数控车床换刀一般过程是﹕换刀电机接到换刀信号后，通过蜗轮蜗杆减速带动刀架旋转，由霍尔元件发出刀位信号，数控系统再利用这个信号与目标值进行比较以判断刀具是否到位。刀换到位后，电机反转缩紧刀架。维修过程中遇到过以下几种故障现象。

故障一：一台四刀位数控车床，找不到一号刀位，其它刀位正常。

故障分析：由于只有一号刀找不到刀位，可以排除机械问题，确定就是电气故障。可能是该刀位霍尔元件及周围线路出现问题，导致该刀位信号不能输送给PLC。用万用表检查发现﹕1号刀位霍尔元件的24V供电正常，GND线路为正常，T1信号线正常。判定霍尔元件损坏导致该刀位信号异常。

解决办法：更换新的霍尔元件后故障排除。

故障二：一台六刀位数控车床，所有刀位都找不到，系统报警：换刀超时。

故障分析：仍可以排除机械故障，归于电气故障。故障原因有以下几种：①磁性元件脱落；②六个霍尔元件全部损坏；③霍尔元件线路开路。利用万用表对霍尔元件供电线路检查﹕刀架检测线路电压为0V，其它线路均正常。发现从电气柜引出的24V线头脱落，由此判断该线断线造成故障。

解决办法：利用导线替代断线，故障排除。

故障三：一台配有FANUC-0imate系统的六刀位车床，选刀正常，但不能正常锁紧。系统报警﹕换刀超时。

故障分析：选刀正常，说明蜗轮蜗杆传动正常；不能反向锁紧，初步定为电气问题。在刀架控制电气图上，发现刀具反向锁紧到位信号是由一个位置开关控制发出的，怀疑该开关线路存在问题。利用万用表检查线路无开路短路，手按位置开关，观察梯形图显示有信号输入，遂排除电气线路问题。判断是否挡块不到位，触碰不到位置开关，把挡块螺栓拧紧，试换刀一次正常。再换一次刀，原故障重现，同时发现蜗杆端轴套打滑并，把该轴套进行轴向定位处理，结果刀架锁紧正常。

解决办法：对轴套轴向定位，故障解决。

3.2 稳压电源故障

故障现象：照明灯突然不亮，操作面板灯也不亮，系统电源正常，同时系统急停报警。

故障分析：经询问操作人员，没有违规操作，排除人为原因。该机床的电器原理图显示，这些失电区域都与24V有关，并且该机床拥有两个稳压电源，一个是I/O接口电源，另一个为系统电源。失电区域都与I/O接口有关，于是打开电气柜观察发现I/O接口稳压电源指示灯未能点亮，说明该电源不正常。试着把电源输出线路拆下，结果重新上电后电源指示灯亮了，说明电源本身没有损坏。通过分析得知该电源为I/O接口电源，负载不大，也不会出现过载现象，应该是输出回路中有短路故障。检查发现有一根24V+输出线接头暴露接触机床床体发生对地短路，该稳压电源处于自我保护状态，使得操作面板和一些I/O接口继电器供电停止。

解决办法：用绝缘胶布把接头处包好，重新上电开机，所有故障解决。

3.3 系统程序锁故障

故障现象：一台数控车，配有FANUC-0i-mate系统，无法输入对刀值等参数，不能编辑程序，并伴有报警。

故障分析：对此现象首先想到了程序保护开关，怀疑系统锁开关坏了。但经过短接，仍不正常。通过观察故障系统的梯形图发现X56输入点无信号输入，说明这条输入线路断路。沿着这条线号检查，发现操作面板后面选轴开关接头处线头脱落，导致线路无法输入信号，使PLC逻辑关系不正确，出现以上故障。

解决办法：焊接脱落线头，报警解除，参数输入正常，故障消失。

4 结束语

以上维修案例，不可能面面俱到，仅作维修类似故障参考。要分析每一种可能性，如一个开关、一段线头、一处油污、一颗螺钉都可能是故障诱因，机床维修没有范本，唯有不断总结经验才能提高维修效率。

参考文献

［1］包云霞.如何提高数控机床的精度［J］.数控天地，2005，（7）.

［2］刘永久.数控机床故障诊断与维修技术［M］.北京﹕机械工业出版社，2006，8.

［3］杨中力.数控机床故障诊断与维修［M］.天津﹕天津理工大学出版社，2008，5.

［4］沈兵 历承兆.数控系统诊断与维修手册［M］.北京﹕机械工业出版社，2009，2.

［5］付芩.数控机床的调试及故障排除［J］.中国设备工程.2010，（11）.

作者简介：

刘姣艳（1982—），女，河南驻马店人，大学本科，学士学位，助理讲师，长期从事机电类等课程教学与研究。

黄曼霞（1964—），女，壮族，广西扶绥人，大学本科，学士学位，高级讲师，长期从事数学、计算机等课程教学与研究。