数控机床典型故障分析与处理方法



【摘 要】数控机床中出现的故障大都是一些较难处理的故障，本文通过对数控机床的研究，结合实际操作经验，对数控机床典型的故障进行了分析，并给出了常用的行之有效的解决方法，最后，给出了一般故障解决的步骤、原则及方法。

【关键词】数控机床；典型故障分析；处理方法

1 典型故障分析

1.1 主轴部分

主轴电机，数控机床大多情况都是采用变频调速电动机。其具有接线简单、控制方便、价格低，较硬的机械特性、良好的稳定性，无转差损耗，高效率的平滑调速、较高的转速、较大的功率，变换速度迅速可靠，可进行无级变速等优点。

变频调速电动机一般常见的机械故障表现为电机发热、振动、噪声等。

（1）电机发热

首先，可排除电器故障引起的电机发热，机械故障一般为电机轴承损坏、轴承间隙大等，有可能是轴承缺少脂或高速旋转时转子与定子摩擦引起，散热排风扇不工作或损坏等。一般通过轴承加适量脂或更换电机轴承，检查排风扇，并清除排风扇上的污物等方式进行解除故障。

（2）电机振动

电机振动的原因主要包括：轴承损坏，电机皮带轮与轴间隙过大或者紧固螺栓松动。维修人员可通过更换电机轴承或给轴承加脂，检查电机主轴与皮带轮内孔尺寸的配合间隙，紧固电机与机床连接螺栓等方式解除故障。

（3）电机噪声

电机噪声的机械故障，主要由以下两个原因引起：电机轴承损坏或轴承缺少脂。维修人员可通过更换电机轴承、重新更换轴承脂方式解除故障，在涂抹脂时，要注意适量涂抹。

1.2 电气部分

发生Z轴进给的丢步或突然停止的故障。配备济南产BKC2-Ⅲ型数控系统的某型数控机床，在加工零件时，出现Z轴步进电机偶而发生丢步或突然停止进给的故障，让Z轴步进电机空运行时，则一切正常。为此逐项检查，发现控制面板在Z向出现故障时无错误信息揭示也无异常显示，初步判定主板无问题。检查Z轴驱动部分，大功率管，接口板相应电路，发现Z轴总是在加工到离主轴箱较近位置时出现故障，因而估计可能是由于加工工件时产生强烈振动使数控系统Z轴电器部分某环节接触不良造成的。仔细检查Z轴控制部分，发现接口板和驱动板间有根连接线为虚焊，重焊后故障即消失。 出现关机后机床数据和加工程序丢失现象。一台配备德国HEIDENHAIN公司TNC155数控系统的进口意大利数控铣床。在某年冬季使用时，新换了电池的CNC系统常出现关机后机床数据和加工程序丢失的现象：有时机床在自动加工时，还出现程序突然中断，CNC系统死机的故障。冬季过后，该故障自然消失。后来只要是冬季或下雨天，故障又重新出现，且很频繁，有时因关机使机床参数丢失，而重新输入数据时，CNC系统就死机。根据有时可以开机操作，且夏季较少出现此故障的现象分析，认为这可能是由于温度、湿度的变化，导致一些接插件接触不良造成的。我们关掉所有能产生干扰的干扰源，检查了所有的接地线、外接插头都没发现问题，后将机箱打开，发现总线槽上插接的三块电路板中，其中一块因潮湿已发生弯曲变形，从而导致印刷电路板线路断路或接触不良。校直固定该板并插接好后，通电试机故障消失。

1.3 液压部分

液压泵一般采用的是变量泵，主要有以下几种常见的故障：油封因磨损漏油、泵体磨损、泵轴与电机轴间隙过大等。为了避免因压力不稳而发生事故，应及时修理或更换损坏部位。同时，液压油的选用也很关键，应该根据数控机床的工作环境及空气温度等具体因素，综合考虑液压油粘度和类型的做出选择，并定期更换液压油和过滤网，通过降温系统控制油温等。

液压系统的故障主要表现在传动与控制方面。如果为驱动部分的故障，应检查液压泵；如果是执行部分的故障，应检查维修液压缸、液压马达等位置；如果是控制部分的故障，应检查方向阀、流量控制阀、压力阀等位置；如果是辅助部分的故障，应检查油箱、滤油器、储能器、密封件、管件等处。

1.4 油路部分

油路部分主要就是系统。系统是数控机床一项非常重要的环节，对数控机床的使用寿命和加工精度，起着至关重要的作用。在设备的使用过程中，应保证各部件的良好，一般采用具有定时、定量、准确、效率高、使用方便等特点的集中系统，因此，可有利于延长机床的使用的寿命，保证加工的精度。

油路不畅通、油泵失效、给油循环时间不准确等，是系统中常见的故障。在遇到以上故障的时候，维修人员可通过检查油泵电机运转情况，清洗油泵进油口污物，检查油管是否破裂或堵塞，清洗或更换单向阀，调整给油循环时间等方式，排除存在的故障。

2 处理方法

上文对数控机床实际使用过程中，常出现的故障进行了详细的阐述，并提出了经常使用的有效的解决方法。数控系统型号颇多，所产生的故障原因往往比较复杂，下面就对解决方法及原则，进行一定的介绍。

一旦故障发生，一般按一下步骤对设备进行检查。

（1）调查故障现场，对发生故障的信息进行充分的掌握。在设备发生故障后，不急于动手盲目处理，对故障记录进行查询的同时，仔细询问操作人员故障发生的整个过程。在确定通电对系统无危险的情况下，进行通电观察。

（2）分析可能造成故障的因素，对检查的方法和步骤进行确定。在完成第（1）步的基础之上分析引起故障的原因。数控机床可能会由于多个原因出现同一个故障现象，可能是机械、电气及控制系统。此时，可采用归纳法或演绎法进行故障原因的分析，从而对故障点进行确定。

（3）在确定了故障产生的原因后，进行故障检测和排除。维修人员需利用机床对应的技术文档、现场操作经验、判断力以及掌握的综合专业技术知识，通过必要的测试手段，必要的实验，逐一寻找并确定故障原因。在故障的检查过程中，要充分利用数控机床的自诊断功能。根据实际的需要，对有关部分的工作状态及接口信息进行检测。

数控机床一般的故障分析方法有以下方面：

机械故障诊断包括：简单诊断技术问、看、听、摸、嗅。此外，精密的诊断技术有温度监测、振动监测、噪声监测、裂纹监测、油液分析。

故障诊断的原则。先外部再内部，应尽量避免随意的启封、拆卸，以避免扩大故障，从而降低机床性能。然而，数控机床外部的行程、按钮开关，液压气动元件，印刷电路板间等的连接部位的接触不良，是数控机床产生故障的主要因素。先机械后电气，机械故障容易检查到，并且大部分故障是由于机械部件失灵引起的。先静后动，了解发生故障的过程及状态，查阅系统说明书、资料，在断电的情况下进行观察分析，不盲目动手，确定无破坏性或恶性故障的发生的前提下，通电进行动态观察、检验及调试。此外，还要遵循先公用后专用、先简单后复杂、先一般后特殊的原则。

常用的故障诊断方法主要包括观察检查法，直观检查法，电源检查法，预检查法，熔丝是否熔断，熔丝没熔断却无输出电压，电源输出的电压不准，对接地、插头、电缆连接进行检查，数控机床数据检查，功能程序测试法，修改状态识别法，接口信号法，试探交换法，PLC程序法等。

3 结语

本文通过对数控机床的故障诊断及维修技术进行了探讨，分析了典型诊断技术所针对的故障情况，以及所采取的处理的方法，同时，也对一般故障的诊断技术、方法、原则进行了介绍，对数控机床的生产调试、使用及维修起到了一定的指导作用。

参考文献

[1]数控机床的常见机械故障与维护[J].企业技术开发，2011,（16），P:97-98.