数控机床的故障诊断方法与维修管理

【摘 要】数控技术在当展迅猛，数控机床也在各相关行业得到了广泛的应用。但是数控机床的内部布局相对的精细，随着数控机床发生不同程度的故障，难以诊断以及维修的难题也就浮现出来。基于这个原因，本文以实例佐证，介绍了数控机机床运作的原理以及产生故障如何进行有效诊治、维修的方法。

【关键词】数控机床；故障诊断；维修

数控机床具有两个明显的特点：自动化、高效率。它是结合电子计算机的技术、自动化性能的技术、驱动以及精密勘测等多个类别的最新研究成果的一种新型的用于机械类加工制造的设施。在生产还有生活的诸多领域数控机床备受亲睐最大的原因是其生产效率非常高，自身性能优。但对比一下传统老式的机床产品，数控机床的故障诊断就比较专业也是比较高端的。对数控机床故障的诊断和进行维修管理方面的总结，在实际工作运行中是非常有指导意义的。

一、数控机床的结构分析

利用到数控原理的机床就是数控机床，等待进行加工的几何数据信息通过固定的语言录入模式导入数控体系系统，相对应的数控体制系统衍生对主轴和进给的轴与辅助的加工配件操控的指令进行加工制造。硬件和控制系统是数控机床的两大系统。组合不同，控制模式以及加工精密级别也就不同。正因如此，针对数控机床的诊证修理不仅要借鉴普通的机床故障诊断原理，还要融合个案实例情况。数控机床的硬、软件设置都包括多个部分，详细情况可以参照下图。

有关数控机床硬件系统相关示意图

有关数控机床中软件系统示意图（如下图）

二、故障分类

数控机床这种新型的技术设施，由于结构复杂等原因一旦产生故障，究其原因都相对的困难，这在排查的时候常常遇到一些为难。为了确保工作人员能够更精准以及缩短不必要的时间找到故障原因，可以简单地做以下的分类：

（一）按故障部件划分

可以分开做机械类故障和电气类的故障。机械类的故障是由于不正确的操作导致的机械在传动方面的问题和导轨运动的摩擦力比较巨大的故障。噪音大，阻力大都是其显著特征。电气的故障分成强、弱电的故障。电源开关，接触等元件带来的电路故障是强电方面的故障；CNC、PLC以及单元输入输出的电路故障是弱点故障。

（二）依据性质划分

系统里的故障和任意性故障。系统的故障就是在一定的情况下，数据机床百分之百会有的故障，譬如高温预警导致的系统体制瘫痪。任意性的故障指的就是突然出现的极其偶然的问题。譬如零件老化、接触不好、变活动、腐蚀等等。

（三）按照故障的原因划分

按照原因可以分为机床本身的故障和外部条件造成的故障。本身的故障多由于数控机床自身引发的，外界的环境条件不起作用。很大一部分的机床都出现过这类故障；而外部的故障就不是自身简单能引起的，一定是收了外部的刺激或者其他的因素导致。譬如电波不稳，温度异常等等。

（四）有没有预警划分

有预警的显示的故障类型里面有可以细化为软件和硬件的预报显示。每一个部分装置的提示灯在出现故障的时候都会有反应，这是硬件的预报显示故障。当数控机床出现问题在显示器出现报告警示的内容，这种类型是软件预警。有这种预报的显然要比没有的警觉性强，排查便利。相反的，没有预警显示的问题性故障无论是硬件还是软件都没有任何显示，这种故障诊断起来相对比较困难。

三、数控机床常见的故障诊断法

（一）感官直面应对

在出现故障的时候，用我们的五官感觉判断事故的类型寻找可能出现问题的方位。可以依据不同的气味，热度缩小范围，延长现场抢救时长。这种方法也是最普遍最明了的方法。

（二）自我诊断预警

遇到故障时，自我诊断体制会作出预警，并在CRT上有所体现，这种方法在修理中非常有用。一般的数控机床都系统携带这项功能。

（三）模式测试法

在数控设施操作异常的时候，把数控设备常用到的功能以及独有的性能利用编程的方法，手工自动皆可，绘制成为一个测试模式。当数控设备进入到这个模式中，通过判断的精准度和可信赖指数，寻找故障发生原因。

（四）备用元件替换

在存在备用元件的基础上，尽快找到故障的起因，利用事先的备份，刻制电路板、电路芯片等存在疑点的配备，排除故障解救问题，节约时间把损失降到最低化。

数控参数是直接影响数控机床的功能的原因，严重时影响工作运行。所以应及时校正数控体制内的参数发生变化与否，凭借这样的方法辨别数控参数变动导致故障发生的可信度。

（六）逻辑分析

依照数控机床的内部结构原理，从逻辑的角度剖析逻辑电平和与之相关的特征参数。从配件的工作原理做一个详细的分析，找到真正的故障的原因。只有检测的同仁全面了解把握数控系统的每一部分以及各个零件的性能，才能实现有效地运用这种方法。

四、维修与管理

数控机床的维修，除了对产生的故障进行合理的诊治以外，还要求拥有一套完备的维修管理体系。维修和保养工作做的到位，不仅在预防故障这一部分加分，对于使用数控机床的大客户的益处更是不言而喻。主要涵盖以下三大层面：

（一）预防做到位

预防做到位就是指创设一整套适应企业数控机床的维护保养体系制度，定期的针对数控机床做不同程度不一等级的维护管理措施，确保数控机床在运行时保持在最佳状态，实现最大效益。期间需要确认保养范围、详尽的流程计划、实时的设配状态，这是预防事故的前提准备也是参考依据。

（二）资料管理做到位

及时稳步的对已经做了设备维修故障诊断的数控机床归档梳理，作为以后可以借鉴的历史资料不仅有真实的现实依据，也有助于为后期陆续的保养管理的人员提供总结，提高的机会。一次性的资源投入巨大、技术专业度高、维修难度系数高说的都是数控机床这一高价值的稳定固有资产，想要彻底的发挥其商业使用价值为企业带来最高化的收益，一定需要数控机床的工作员工以及相应的人员储备不断积累对其的各项认识，有比较专业细致的管理体验录。资料管理做的到位游刃有余，达成目标不会太难。

（三）备用件管理

拥有具有企业卖点的备用件管理对于提高数控机床的维保使用率十分必须。及时的布置备用件的供给计划，获悉具体的市场价格，开拓采购路径渠道，对库存和消耗了解的要全面。这样不仅可以一定程度上对于一些不可预见的市场因素进行有效地规避，降低风险性，也于无形中节约了产量成本。

五、故障实例

一台数控机床（840D），十一结束后再次启动运行，各个给进轴没有丝毫反应，但是显示灯一直处于亮的状态。分析得出：该机床三维进给轴可以一起运动。技术鉴定后，三轴不运作不会是单一的机械部分和控制软件的部分故障，极大可能是总控制位置且位于电气的不正常引发的。工作人员将电气柜打开，内部的板面有明显的预警和低压的显示。初次推断是电源的电压出现问题。接下来利用万用表勘察，逐一检测三轴的电压，发现表一明显不及表二、三电压。随后对表一进行深入处理，表一接线位置不牢固。进行故障处理：接洽固定，加固其他电气连接位置，重新加工，系统正常恢复。

一数控机床（FANUC6ME），在进行产品加工时，Z轴振动，定位不精准。分析可知：系统能够在操控下完成加工的任务可见电气运行正常也不存在指令错误，那么也许存在的问题就是机械部分。拆开传动箱查证，齿轮没有明显间隙没有任何异样，但细致观察发现尺座的螺钉有晃动，所以有移位错位的现象。处理：把螺钉固定牢靠，重启无阻碍。

操作过程中，突遇暂停且预警闪烁显示，数控机床停运。分析得到：数控机床的体系有状态监控的性能，控制指令。而发生超出常规的模式有如下的可能性：

1.油数量不够造成的开关自行关闭和预警。

2.油路下漏。

3.压力的开关不敏感了。

4.油路闭塞。

5.其泵电机的过量加载。

处理方案：首先对油路的开关即压力开关，进行检测。结果发现其并不存在任何的积压或者器械损耗情况，可以实现正常操控。再次检测发现在油箱到被的部位，油不能通畅地被使用，此时发现油管道内部有不明的物体堵塞，动手清除后，数控机床可以正常进行生产任务了。

一数控机床在运作时，测出其主轴，如果旋转时速低于430r/min就会产生异样的声响，此时的功率也起伏比较大。但是一旦主轴在1200r/min时，不会出现该声响且没有预报警示。分析该现象，主轴的控制器、电机、变速箱等故障都有可能是这种现象产生的原因。处理步骤：出于对排查任务量的考虑，首先检测控制器进行排查，并没有问题，其次是电路板，依然没有任何的故障。因此可以断定不是控制器内的问题。然后检查机械部分。主轴的运转速度在300r/min时仍然存在，给到2100r/min时再次没有了，由此看出问题故障也不在于机床内的发动机。可以明确机械的传动部分是症结。随后专心查看传动部分，在速度较低的时候300r/min以及高的速度的时候2100r/min的时候，电动机都是按照同一的时速转动，唯独在较低的时速时，位于变速箱内部的齿轮发生减速的运作，由此看出故障就是出现在变速箱里面。推断得出，齿轮在低速的状态产生故障。替换新的变速箱后再次试运行，一切恢复正常。

一台数控机床（840C），在运作的时候，CRT显示数据指示，没有拾起工件预警，依据此信息对工件进行排查，确认抓件设备已经将工件拾起，那么依旧出现预警讯号原因就不得而知了。分析过程，细致针对PLC的梯形形状图进行分析辨别，发现问题经由感应部分的开关引起。解决步骤：对运行机械的人员岗位进行检测，发现是人员的工作的程序不正确，没有将负责感应的开关彻底地按下去，随后局部调整设备人员的夹紧力度，问题迎刃而解。

六、结语

对于数控机床的相关故障诊断以及维修管理，不仅要运用到专业的逻辑原理分析还需要成熟的实践。与此同时，完善的维修体系和管理创建诊断的相关文档，对于数控机床的长期运作以及数控企业的长远发展极具意义。

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