數(shù)控車床的故障診斷及維修

楊冬焱

（中航工業(yè)沈陽飛機工業(yè)集團有限公司 制造工程部工藝處，遼寧 沈陽 110850）

數(shù)控車床又稱CNC車床，是機電一體化的高技術(shù)產(chǎn)品。作為目前國內(nèi)使用量最大、覆蓋范圍最廣的一種數(shù)控機床，在我國機械加工業(yè)中起著重要作用。目前，數(shù)控車床的應(yīng)用范圍越來越廣。其具有很多的優(yōu)點，如加工柔性好，生產(chǎn)效率高，精度高等。數(shù)控車床的技術(shù)水平高低以及在金屬切削加工機床中的產(chǎn)量和總擁有量，反映著一個國家國民經(jīng)濟發(fā)展和機械工業(yè)制造水平的高低。數(shù)控車床作為數(shù)控機床的主要品種，在數(shù)控機床中占有很大的比重，近幾十年來，一直備受世界各國重視，并得到快速的發(fā)展。

隨著電子技術(shù)的日新月異以及國際數(shù)控技術(shù)的蓬勃發(fā)展，數(shù)控裝置的價格也一直走低，尤其是經(jīng)濟型數(shù)控車床的價格，已經(jīng)達到最低點。因此，隨著數(shù)控車床在中國機械加工行業(yè)得到快速的發(fā)展，我國的機械加工水平、加工品質(zhì)及加工效率等方面，得到很大的提高，同時因數(shù)控車床的使用時間增長，便出現(xiàn)了一些問題和故障。

1 數(shù)控車床概述

1.1 數(shù)控車床簡介

數(shù)控車床具有高精度、高效率的特性。配備多工位刀塔或動力刀塔，機床具有的加工工藝性能非常廣泛，可加工直線圓柱、工斜線圓柱、螺紋、蝸桿圓弧和各種槽等及復(fù)雜工件，具有圓弧插、補直線插及各種補償功能，從而在復(fù)雜的零件加工中，成就良好的經(jīng)濟效益。

1.2 數(shù)控車床的基本組成

數(shù)控車床由數(shù)控裝置、床身、主軸箱、刀架進給系統(tǒng)、尾座、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、排削器等部分組成，可分為立式數(shù)控車床和臥式數(shù)控車床兩種類型。

1.3 數(shù)控車床的基本工作原理

數(shù)控車床是通過數(shù)字化信息來實現(xiàn)自動化控制的。將有關(guān)加工零件的信息，用規(guī)定的數(shù)字、符號和文字組成的代碼，按一定的格式編寫成加工程序單，將加工程序通過控制介質(zhì)輸入到數(shù)控裝置中，經(jīng)數(shù)控裝置分析處理后，傳出各種與加工程序?qū)?yīng)的指令和信號控制機床。

2 數(shù)控車床故障的一般診斷

隨著我國機械加工制造行業(yè)不斷發(fā)展，數(shù)控車床因其在精度、柔性化、加工效率等方面的優(yōu)良性能，已在加工行業(yè)得到充分的發(fā)揮。因此，掌握數(shù)控車床的使用和維修，已成為必然。當數(shù)控車床發(fā)生故障時，需要進行故障診斷，找出故障的原因，維修人員必須做到如下兩點：

2.1 全面檢查故障現(xiàn)場

全面檢查故障現(xiàn)場，能使維修人員獲得第一手資料。在現(xiàn)場，首先查看故障記錄單，然后詢問出現(xiàn)故障的過程，充分了解故障現(xiàn)場以及已采取過的措施。

同時，維修人員還應(yīng)對故障進行仔細觀察和分析，查看系統(tǒng)外觀和內(nèi)部的情況，在確認數(shù)控系統(tǒng)通電設(shè)備沒有危險的情況下，才能接通電源，接著觀察系統(tǒng)是否情況異常，最后查看CRI顯示的報警內(nèi)容。

2.2 認真分析故障原因

發(fā)生故障時，數(shù)控系統(tǒng)雖然有各種自動診斷程序和報警系統(tǒng)，但并不能準確指出發(fā)生故障的部位或原因。除此之外，同一報警和同一故障，可以是很多原因引起的。因此，在分析故障時，不能只考慮一方面的原因，要對故障進行全方位的分析和研究，需要考慮各種因素。在分析故障時，除檢查CNC部分外，還應(yīng)該機械、強電、對車床液壓、氣動等方面進行仔細的檢查，從而作出全面的判斷，達到確診和排除故障的目的[2]。

2.3 故障診斷的常用方法

對于大部分數(shù)控車床的故障，總的來說可以分為以下幾個方法進行診斷：

（1）直觀法。當故障發(fā)生時，維修人員可以觀察和分析故障發(fā)生時周圍產(chǎn)生的各種聲音、氣味等異常的物理化學(xué)現(xiàn)象，縮小故障地點的范圍。但是，這種方法要求維修人員具有豐富的實踐經(jīng)驗及綜合判斷能力。

（2）參數(shù)檢測法。數(shù)控車床的參數(shù)，是保證車床正常運行的基本要素。因此，我們可以通過分析故障繼承的系統(tǒng)參數(shù)，來找出故障的原因。參數(shù)一般存放在儲存器中，當受到外界干擾或電池不足時，可能造成數(shù)控參數(shù)的丟失或變化，導(dǎo)致車床無法正常工作，尤其是放置時間太長的車床，經(jīng)常發(fā)生參數(shù)丟失的情況，因此，最行之有效的方法，是檢查和恢復(fù)故障車床的參數(shù)。

（3）功能測試法。通過功能測試程序，來檢查車床的實際運動過程，稱功能測試法。其作為故障的一種檢查方法，通過手工編制一個功能測試的程序，在故障車床上運行該程序，來檢測故障車床功能（如圓弧插補、直線定位、螺紋切削、固定循環(huán)、用戶宏程序等）的準確性和可靠性，進而判斷車床故障的原因。

（4）部件交換法。當車床的故障范圍大致確定時，維修人員可以通過部件交換法，在外部條件完全正確的情況下，用相同的印制線路板和電器元件等，替換有疑點的部件，來確定故障位置，從而準確地對故障部位進行維修。

（5）原理分析法。依據(jù)數(shù)控車床的組成及工作原理，在原理上分析各點的參數(shù)和電平，同時利用示波器、邏輯分析儀或萬用表等儀器，對車床進行分析、測量、比較，確認故障位置的的方法，叫做原理分析法[3]。此方法對維修人員的專業(yè)技術(shù)及計算機技術(shù)和電路原理技術(shù)要求較高，在診斷的同時，還要針對具體的故障部位，繪出部分控制線路圖，方便對故障車床進行維修。

（6）測量比較法。數(shù)控系統(tǒng)的印制線路板制造時，一般都設(shè)置有檢測用的測量端子，以方便以后的調(diào)整和維修，維修人員可以通過對故障數(shù)控車床的測量端子進行測量，與正常的印制線路板之間的電壓和波形進行比較分析，從而進一步判斷故障所在的位置。

3 典型故障診斷與維修實例

（1）實例之一。在數(shù)控車床加工的過程中，突然出現(xiàn)停機的現(xiàn)象，然后打開數(shù)控柜檢查。通過檢查發(fā)現(xiàn)，Y軸電機電路的保險管燒壞，通過進一步檢查與Y軸有關(guān)部件，最終發(fā)現(xiàn)是由于Y軸電動機的外皮被硬物劃撥，劃破處接觸到機床外殼，導(dǎo)致短路燒斷保險裝置。更換Y軸電機動力之后，機床正常工作。

（2）實例之二。TH6350加工中心旋轉(zhuǎn)工作臺抬起后旋轉(zhuǎn)不停，并不減速，也無任何報警信號出現(xiàn)。對于這種故障，一般是因旋轉(zhuǎn)工件臺的簡易位控器發(fā)生故障造成的。為進一步確認故障部位，鑒于該加工中心的刀庫的簡易位控器與轉(zhuǎn)臺的大致一樣，可采用交換法，交換轉(zhuǎn)臺位控器和刀庫，并按轉(zhuǎn)臺位控器設(shè)定重新設(shè)定刀庫后，進行檢查發(fā)現(xiàn)，刀庫出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)不止，而轉(zhuǎn)臺運行正常，則確認故障發(fā)生在站臺位控器上[4]。

（3）實例之三.。配有FANUC-Oi-mate系統(tǒng)的數(shù)控車床，無法輸入對刀值等參數(shù)，不能進行輸入編程，伴有報警。通過試驗判斷，首先是程序保護開關(guān)出現(xiàn)問題，與正常的系統(tǒng)對比發(fā)現(xiàn)，與系統(tǒng)鎖住時一樣，從而確認系統(tǒng)開關(guān)壞了，但短接后，仍不能解決問題。其次，再觀察系統(tǒng)故障的梯形圖，發(fā)現(xiàn)X55輸入點無信號輸入，可判斷X55線路斷了。接著用萬用表來檢查X55，發(fā)現(xiàn)操作面板上的選軸開關(guān)接頭線脫落，導(dǎo)致無法輸入信號，使PLC邏輯關(guān)系錯誤，出現(xiàn)以上故障。將脫落的線頭焊好，報警解除，參數(shù)可正常輸入，車床正常工作。

4 結(jié)束語

隨著現(xiàn)代化社會改革的快速發(fā)展，在我國機械加工制造行業(yè)應(yīng)用較廣泛的數(shù)控車床，將會面臨更多的挑戰(zhàn)。而隨著設(shè)備自動化的進一步提高，數(shù)控車床的故障也將變得更加復(fù)雜，尤其是機械加工行業(yè)。因此，這就要車床維修人員在熟悉和掌握數(shù)控車床各部分的診斷步驟和方法、了解常見的故障實例的同時，還要在實踐過程中學(xué)習、研究和積累維修經(jīng)驗，進一步提高自己的維修水平。

[1]吳國經(jīng).數(shù)控機床故障診斷與維修[M].北京：電子工業(yè)出版社，2005.

[2]熊 熙.數(shù)控加工實訓(xùn)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

[3]汪木蘭.數(shù)控原理與系統(tǒng)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.

[4]陽 濤.基于廣州數(shù)控的數(shù)控車床故障診斷與維修[J].2010，(12):119-120.