数控机床故障诊断方法
2018-5-29 来源：江苏省连云港工贸高等职业技术学校 作者：金 玉
摘要：常用的几种数控机床故障诊断方法，如直观法、参数检查法、交换部件法、功能测试法、系统自诊断功能法、隔离法。
关键词：数控机床；故障诊断；系统参数
0 、前言
数控系统是高技术密集型产品，它综合了计算机技术、自动化技术、伺服驱动、精密测量和精密机械等各领域的新技术成果，要迅速而正确查明原因并确定其故障部位，可借助于诊断技术。当数控机床产生故障时，维修人员不要急于处理，而要通过观察、分析并遵循故障诊断的基本原则，对于数控机床的大多数故障，下面几种方法有助于故障的诊断和排除。
1、 直观法
直观检查法是维修人员根据对故障发生时的各种光、声、气味等异常现象的观察，确定故障范围，可将故障范围缩小到一个模块或一块电路板上，然后再进行排除，一般包括以下方面。
（1）询问。向故障现场人员仔细询问故障产生的过程、故障表象及故障后果等。
（2） 目视。总体查看机床各部分工作状态是否处于正常状态，各电控装置有无报警指示，局部查看有无保险烧断，元器件烧焦、开裂、电线电缆脱落，各操作元件位置正确与否等等。
（3）触摸。在整机断电条件下可以通过触摸各主要电路板的安装状况、各插头座的插接状况、各功率及信号导线的联接状况以及用手摸并轻摇元器件，尤其是大体积的阻容、半导体器件有无松动之感，以此可检查出一些断脚、虚焊、接触不良等故障。
（4）通电。是指为了检查有无冒烟、打火，有无异常声音、气味以及触摸有无过热电机和元件存在而通电，一旦发现立即断电分析。如果存在破坏性故障，必须排除后方可通电。1 台数控加工中心在运行一段时间后，CRT 显示器突然出现无显示故障，而机床还可继续运转。停机后再开又一切正常。观察发现，设备运转过程中，每当发生振动时故障就可能发生。初步判断是元件接触不良。当检查显示板时，CRT 显示突然消失。检查发现有一晶振的 2 个引脚均虚焊松动。重新焊接后，故障消除。
2 、参数检查法
众所周知，数控参数能直接影响数控机床的功能。参数通常是存放在磁泡存储器或存放在需由电池保持的 CMOS RAM中，一旦电池不足或由于外界的某种干扰等因素，会使个别参数丢失或变化，发生混乱，使机床无法正常工作。此时，通过核对、修正参数，就能将故障排除。当机床长期闲置工作时无缘无故地出现不正常现象或有故障而无报警时，就应根据故障特征，检查和校对有关参数。另外，经过长期运行的数控机床，由于其机械传动部件磨损，电气元件性能变化等原因，也需对其有关参数进行调整。有些机床的故障往往就是由于未及时修改某些不适应的参数所致。1 台数控铣床上采用了测量循环系统，这一功能要求有一个背景存贮器，调试时发现这一功能无法实现。检查发现确定背景存贮器存在的数据位没有设定，经设定后该功能正常。
3 、交换部件法
当大致确认了故障范围，利用同样的电路板或元器件来替换有疑点部分。如两个坐标的指令板或伺服板的交换，从中判断故障板或故障部位。这种交叉换位法应特别注意，不仅要硬件接线的正确交换，还要将一系列相应的参数交换，否则不仅达不到目的，反而会产生新的故障造成思维混乱，一定要事先考虑周全，设计好软、硬件交换方案，准确无误再行交换检查。1 台数控车床出现 X 向进给正常，Z 向进给出现振动、噪音大、精度差，采用手动和手摇脉冲进给时也如此。观察各驱动板指示灯亮度及其变化基本正常，疑是 Z 轴步进电机及其引线开路或Z 轴机械故障。遂将 Z 轴电机引线换到 X 轴电机上，X 轴电机运行正常，说明 Z 轴电机引线正常；又将 X 轴电机引线换到 Z 轴电机上，故障依旧；可以断定是 Z 轴电机故障或 Z 轴机械故障。测量电机引线，发现一相开路。修复步进电机，故障排除。
4 、功能测试法
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，如直线定位、圆弧插补、螺纹切削、固定循环、用户宏程序等用手工编程或自动编程方法，编制成一个功能程序测试纸带，通过纸带阅读机送入数控系统中，然后启动数控系统使之进行运行，藉以检查机床执行这些功能的准确性和可靠性，进而判断出故障发生的可能起因。本方法对于长期闲置的数控机床第一次开机时的检查以及机床加工造成废品但又无报警的情况下，一时难以确定是编程错误或是操作错误，还是机床故障时的判断是一较好的方法。1 台 FANUC 系统的立式数控铣床在自动加工某一曲线零件时出现爬行现象，表面粗糙度极差。在运行测试程序时，直线、圆弧插补时皆无爬行，由此确定原因在编程方面。对加工程序仔细检查后发现该曲线由很多小段圆弧组成，而编程时又使用了正确定位外检查 G61 指令之故。将程序中的 G61 取消，改用G64 后，爬行现象消除。
5 、系统自诊断功能法
充分利用数控系统的自诊断功能，一般情况下发生故障时都有报警信息出现，根据数控机床使用的控制系统的不同，提供的报警信息的内容多少也不一样，可以根据 CRT 上显示的报警信息机各模块上的发光管等器件的指示，进一步利用系统自诊断功能，显示数控系统与各部件之间的接口信号状态，找出故障的大致部位。按照维修说明书的故障处理办法检查，大多数的故障都能找到解决方法。如数控车床 CRT 上显示的报警信息出现EX1006：INVERTER ALARM，该故障是主轴变频器报警，打开电器柜，观察主轴变频器上的显示不正常，重新关机启动后该报警消失，主轴变频器上的显示正常。
6 、隔离法
当某些故障（如轴抖动、爬行等）因一时难以区分是数控部分，还是伺服系统或机械部分造成的，常采用隔离法来处理。隔离法将机电分离，数控系统和伺服系统分开，或将位置闭环分开做开环处理等。这样，复杂的问题简单化，较快地找出故障原因。数控机床故障的原因往往比较复杂，同一故障现象可能有多种原因，涉及电、机、液压等方面，需要有正确的维修方法。遵循基本维修原则和流程，并合理应用各种维修方法，能快速而正确地解除故障。
7 、结语
随着我国国民经济的快速发展，数控机床在国内的应用越来越普遍，数量越来越多，已经成为企业保证产品质量和提高经济效益的关键设备。虽然数控机床的技术复杂，种类和型号众多，在使用过程中出现的故障多种多样，千差万别，但只要加强数控机床的操作人员、管理人员和维修人员的技术培训，提高技术水平，特别是通过专业的技术培训，扩大数控机床的维修队伍，以满足数控机床日益普及的现代化生产的需要，数控机床故障维修难的问题可以迎刃而解。
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