数控机床的故障诊断及排除技术探讨

宗灵宝+刘云斌+刘少勇

摘 要 数控技术的发展让数控机床在机械制造业中运用的越来越广泛。因为数控机床的技术较为复杂。所以设备一旦出现故障，维修起来比较困难，这就会大大影响数控机床的有效利用。因此如果能够对数控机床的故障与维修做出快速准确的判断，将会保障机器的运行更加正常与顺畅。

关键词 数控机床；故障诊断；维修；排除技术

中图分类号 TG5 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2016）160-0124-02

作为一种高效的自动化机床，数控机床包含了精密测量和精密机械、自动化技术、计算机技术等多个领域的一项新的技术成果，属于一种比较新型的机械加工设备。它的广泛应用极大的促进了机械加工制造行业的发展，且对很多加工工艺的提升有较大的作用，对加工效率的提升也有很大的帮助。但是，任何机器在运行过程中，因为操作或者是年限或者其他因素总是会不可避免产生一些故障，从而影响生产，因此，掌握数控机床的故障准段与排除技术是非常有必要的。

1 故障分类

数控机床技术较为复杂，作为一种机电一体化设备，他的任何部件出现差错，都可能会使加工出来的零件出现不可逆转的错误，这就会导致工厂的工作效率下降，浪费工人的时间。因此，尽可能多的掌握诊断排除技术使机器能快速的保持正常运行是十分必要的，同时还要不断完善数控机床的设计，积极推动数控技术及机床的发展。

1.1 按发生故障的部件

按数控机床发生故障的部件分类可分为机械故障和电气故障。机械故障的主要表现为转动噪声大、加工精度不够精细、在运行上较为吃力，这类故障产生的原因主要是机器的机械部分在安装、调试、液压、气动等方面由于操作或者使用不当从而引起机械转动故障。电气故障又分为强电和弱电故障两部分。强电故障主要是指继电器等电气元件形成的电力电路故障。弱电故障则主要是指CNC装置以及伺服单元等电子电路的故障。

1.2 按故障发生的性质

按数控机床发生故障的性质可分为系统性和随机性故障。满足一定的条件或者超过设定的限度所发生的故障一般为系统性故障。对于电路板的元件松动、焊点损坏等在相同条件下只是偶尔发生的故障为随机性故障。

按发生原因来看，有由于机器设备自身的原因引起的自身故障或者是外部供电电压不稳定等外部因素形成的外部故障。有报警显示的故障一般会显示出故障的状态，对于这类故障的诊断与排除会相对容易，而那些没有任何硬件或软件的报警显示故障在排除起来就会困难得多。

2 故障诊断步骤

1）对故障现场进行查看分析，设备发生故障后，维修人员要先对相关操作人员进行询问，以便了解故障发生的过程以及当时机器所处的状态，确保通电对系统无影响的情况下，通电观察机器的状况，切不可盲目动手操作。

2）分析故障发生的原因，确定检查故障的方法。首先可以根据可能会产生这种故障的原因进行分析，看是否与故障的表现相一致；其次可以根据故障发生的机理，对可能产生该故障的原因进行逐条分析，最终对故障点进行定位。

3）检查测试排除故障。有效利用数控系统的开机诊断、运行诊断等自诊断功能，随时监测相关部分的工作状态与接口信息。

3 故障的常用诊断方法

数控机床故障产生的原因通常较为复杂且千变万化。因此，及时总结一些行之有效的方法对于较快的诊断出故障原因并及时将故障解决是非常有必要的。

3.1 直观法

直观法即是根据故障发生时产生的各种声响、现象、气味等一些异常现象，查看每一个有疑点的电器元件以及电路板的表面状况，将故障范围逐步缩小从而查出最终原因。简单来说就是利用人的感受器官来观察故障发生的现象来判断可能发生故障的部位。

3.2 自诊断功能法

数控机床的控制系统中一般都带有故障自诊断功能，它能监测数控机床在每一时刻的工作状况，当设备发生故障时，自诊断功能通常会以警报的形式将故障的相关信息显示在CRT上或者以指示灯的形式对故障的大致起因做出指示。

3.3 功能程序测试法

将数控系统的常用功能和特殊功能编制成一个测试机器功能的程序，并把它输入数控系统存储，在器械发生故障时，让数控系统运行这个测试程序，用以检查这些程序中所包含功能的准确可靠性，从而更快的查出产生故障的原因。

3.4 置换备件法

在对引起故障的大致原因有了了解以后，将那些有故障疑点的部件用备用的元器件或者是集成电路芯片作为替换，逐步的缩小疑点范围，从而较快的找出故障所在部分。

3.5 检查技术参数和数据

数控系所有开关信号的状态可以通过输入与输出的端口集中显示在显示屏幕上，维修人员可以通过观察其显示状态是否处于正常现象从而判断系统的电路正常与否，这样也能更快的进行故障的定位。

3.6 隔离法

将比较复杂的问题变成简单的问题来处理，比如将数控系统的伺服驱动与电机分离开来，或者转变开闭环位置，这样能更快的找到故障原因。

3.7 原理分析法

此种方法对检修人员的理论技术要求较高，他们要非常熟悉数控系统和内部元件的构造以及运行原理，从各个部件的工作原理进行分析，从逻辑上对各个要点的参数进行判断，进而对故障部位进行定位。

3.8 温度测试法

通过人为升高或降低温度的方法使可疑部件的温度发生变化，在温度变化过程中多注意其参数是否符合常理，这种方法即是通过温度参数的变化异常来寻找产生故障的原因。

3.9 绝缘物体敲击法

对有可能出现问题的元器件用绝缘性物质进行轻轻的敲击，注意其发出声音的位置变化，敲击的部分很可能就是故障存在的部分。

3.10 交换模块法

将内部相同的模块或者单元交换位置，注意查看故障的位置是否有所转移和变化，这样也可以快速的查探到故障的具体发生部位。

在对数控机床故障进行排查时，为确保安全且不会造成新的损坏的情况下，操作人员还应遵循一定的规律和原则，比如由外向内逐一进行检查；先检查机械部分是否正常再检查电气部分；先询问故障发生的经过及状态再实施操作处理；先解决整体性问题，因为解决了影响机器运行的主要问题，其他比较次要的问题可能就恢复正常了或者是对局部问题有针对性的进行解决；对于既有简单问题和复杂问题的设备来说，我们一般先把简单的解决掉，再着重解决较为复杂一点的，先对一般性问题排除，再分析特殊原因。

4 结论

因组成数控机床的功能部件比较繁多，结构上又相对复杂，因此出现故障的类型也是千差万别，相对应的诊断维修方法也是多种多样，而随着社会经济的不断发展，数控机床的应用越来越广泛，对与企业保证产品质量与提高生产效益有着至关重要的作用，所以我们更要不断努力，增加数控机床的维修人员，以满足现代化生产的需要，对操作数控机床的人员及管理人员和维修人员多进行专业的技术培训，逐步提高他们的技术水平，各种方法结合使用，善于看到问题的本质，然后进行深入细致的分析和判断，从而快速对故障部位进行定位并及时排除，很多问题是可以迎刃而解的。

参考文献

[1]谢小正.数控机床主轴组件故障的知识发现研究[D].兰州：兰州理工大学，2013.

[2]陈伟.制造企业分布式远程服务系统及其关键技术的研究[D].上海：同济大学，2007.

[3]李遇春.基于贝叶斯网络的数控机床远程智能故障诊断研究[D].杭州：浙江大学，2010.

[4]吴坚.基于CLIPS的数控机床故障诊断专家系统[D].南宁：广西大学，2008.

[5]谢汝兵.基于模糊神经网络的数控机床故障诊断的研究[D].太原：太原科技大学，2013.

[6]黄新剑.基于ARM的数控（CN）机床伺服系统的故障监测研究[D].咸阳：西北农林科技大学，2009.