数控机床故障诊断及维修方法探析

摘 要： 数控机床是一种典型的机电一体化设备，综合计算机技术、机床设计及制造技术、精密测量技术、自动控制技术于一体，故其障发生的原因非常复杂。为缩短维修时间，降低企业损失，要求维修人员能够迅速、准确的判断出故障原因、并进行及时、有效的处理，迅速恢复机床的正常功能。

关键词： 数控机床；故障诊断；故障维修

动化的机床；是信息技术与机械制造技术相结合的产物，代表了现代基础机械的技术水平与发展趋势；是制造业实现生产现代化的重要手段，它的广泛普及对于产品质量、生产效率，乃至对社会生产力的提高都起着巨大的推动作用[1]。一旦数控机床发生故障、停机必将给企业和社会带来巨大的损失。为了将损失降到最低，要求数控机床维修人员在故障发生后要沉着冷静，对故障现场进行全面分析，判断故障发生部位，采取相应方法及时排除故障。现将故障诊断及维修的通用流程总结如下。

1 数控机床故障诊断、维修应遵循的原则

1.1 先方案后操作

故障发生后，维修人员应先向机床操作者了解故障发生的整个过程，查阅机床的技术说明和相关技术图样，考虑好故障的解决方案后再动手维修。

1.2 先检查后通电

确定好解决方案后，不要忙于通电，要先对机床进行观察、测试和分析，以确定故障的性质是恶性的破坏性故障还是非恶性破坏性故障。如果确认是恶性的破坏性故障，必须先将危险排除；如果是确认是非恶性破坏性故障，方可给机床通电，然后对运转的机床做进一步的动态观察、检验和测试，以查找故障的发生部位。

1.3 先软件后硬件

数控系统的软件工作不正常同样可以导致数控机床发生故障。比如，软件参数丢失，软件的使用方式、操作方法不正确等。因此，机床通电后，应先确认软件是否正常工作，以免产生更大的故障。

1.4 先外部后内部

数控机床发生故障后，维修人员应先检查机械部件是否发生故障，如行程开关，按钮开关工作是否正常。确认机械部件没有问题后，再检查液压器件是否发生异常，如液压元器件的连接是否松动。最后，检查电气接触部件是否松动，如印制电路板插头座、电控柜的插座等，往往这些部位由于机械振动、油污、粉尘、温湿度的变化造成信号接触不良，导致信号传递失真，造成数控机床发生故障[2]。

1.5 先机械后电气

数控机床是由机、液、电组成、高度自动化、复杂的先进机械加工设备。对数控机床的诊断应该按一定的顺序进行，根据经验表明，大部分故障均是由机械系统动作失灵造成的，如行程开关不能正常工作，此外，机械故障容易察觉，电气故障较难诊断。因此，在维修时应先逐一检查机械性的故障，往往能够达到事半功倍的功效。

1.6 先公用后专用

公用性的故障影响面大，是主要矛盾，专用性故障只影响局部，是次要矛盾。例如：数控机床的所有坐标轴都不能做进给运动、电网或主电源发生故障，这些都是公用性的问题，只有公共故障得以排除，专用性的故障才可能得到解决。

1.7 先简单后复杂

数控机床可能同时发生多种故障，故障的复杂程度不尽相同，小故障比较容易维修，难度大的故障维修起来比较困难，维修人员应先维修小的容易解决的故障，在维修的过程中可能受到启发，对复杂故障有了清晰认识，或者复杂的故障变成了小故障，利于复杂故障的解决。

1.8 先一般后特殊

导致数控机床发生某一故障的原因可能多种多样，在维修时要优先考虑导致故障的常见可能因素，最后在分析特殊不常见的因素。

2 故障诊断维修的一般流程

2.1 充分调查故障现场

如同医生看病一样，数控机床的故障诊断首先也要问诊。向数控机床操作者充分了解以下几个内容：

1）机床在什么情况下出现的故障。

2）故障产生时有什么外观现象。

3）故障产生后操作者采取了哪些措施。

2.2 建立故障树

首先分析数控机床的故障，再将导致故障产生的诸多因素，如主机、人为、CNC、环境、元器件因素等，用适当的符号表示，用逻辑符号将它们与故障连接起来。然后，逐级展开故障发生的原因，把故障产生的原因分析出来，构成一颗故障树。当机床故障产生后，通过主干、支干逐级分析法来寻找故障产生的原因。

2.3 排列可能引起故障的诸多因素

故障树建立起来后，为找出产生故障的原因提供了一个可寻范围，在这个前提下就可排列出产生故障的诸多因素。数控机床产生同一故障现象的原因可能是多种多样的：有CNC系统的原因、有机械的原因、机床电气系统的原因等。因此，在分析故障时要把有关的因素都罗列出来，然后采用排查法找出造成故障的真正原因。

2.4 确定故障产生的原因

利用机床的技术档案，现场经验和判断能力，机、电、液综合知识以及必要的测试手段和仪器、仪表，确定最有可能的因素，然后通过实验，逐一排查，最终找出产生故障的真正原因。

3 故障诊断维修的常用方法

3.1 直观法

直观法是指维修人员依靠人得感觉器官，按照故障现场产生的光、声、味等异常现象，仔细检查系统的所有部位，看看能否找到损伤和烧毁痕迹，将故障缩小到最小范围。

3.2 自诊断功能法

数控机床一般都具有自诊断系统，它是故障诊断最常用、最有效的方法之一[3]。数控机床发生故障后，机床显示器上会显示报警信息、数控系统与各模块之间的接口状态，根据这些信息有利于找出故障的大致位置。

3.3 参数检查法

在数控系统中有许多参数地址，其中存入的参数值是机床出厂时通过调整确定的，它们直接影响着数控机床的性能。通常这些参数不允许修改。如果参数设置不正确或因干扰使得参数丢失，机床就不能正常运行。因此参数检查是一项重要的诊断。

3.4 PLC检查法

1）利用PLC的状态信息诊断故障。

2）利用PLC梯形图跟踪法诊断故障。

3.5 功能程序测试法