數(shù)控機(jī)床常見故障的分類及常規(guī)處理分析

李波　向思穎　向偉

摘 要：隨著我國機(jī)械加工工業(yè)的飛速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的使用越來越廣泛。數(shù)控機(jī)床采用了先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)，有較高的加工精度和加工效率，適合現(xiàn)代機(jī)械加工工業(yè)高精度、高效率的要求。以微處理器為基礎(chǔ)，以大規(guī)模集成電路為標(biāo)志的數(shù)控設(shè)備，已經(jīng)在我國大批量生產(chǎn)、大量引進(jìn)和推廣應(yīng)用，因此它以成為機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展的重要條件，而且還帶來了很大的效益。但同時，由于它們的先進(jìn)性、復(fù)雜性和智能性高的特點(diǎn)，在維修理論、技術(shù)和手段上都發(fā)生了飛躍的變化。

但由于數(shù)控機(jī)床自動化程度高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以故障率也較普通機(jī)床設(shè)備高，維修難度也較大，同時對數(shù)控機(jī)床維修人員的素質(zhì)要求也越來越高，要求機(jī)床出現(xiàn)故障后，能盡快排除。數(shù)控機(jī)床維修技術(shù)不僅能夠保障數(shù)控設(shè)備正常運(yùn)行，而且對數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和完善也有一定的推動作用，因此，研究和診斷數(shù)控機(jī)床故障，以及常規(guī)處理是具有非常意義的。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；數(shù)控技術(shù)；故障診斷；維修技術(shù)；常規(guī)處理；

一、前言

為了使數(shù)控機(jī)床應(yīng)有的功效發(fā)揮出來，數(shù)控機(jī)床的正常運(yùn)行占主導(dǎo)地位，在數(shù)控設(shè)備出現(xiàn)問題時，及時去排除故障就顯得特別重要。但是相對于接觸機(jī)床不多的維修人員來說，機(jī)床出現(xiàn)故障，往往不知從何下手，而延誤維修時間。這時如果我們借助數(shù)控系統(tǒng)本身具備的自診斷功能的話，對我們的維修會產(chǎn)生很大幫助。同時，作為維修人員當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障后，我們需要向操作者了解故障發(fā)生的具體癥狀，產(chǎn)生的道程序及時間，操作方法正確與否，才能及時發(fā)現(xiàn)問題，以免隱患過大，造成不必要的損失。還有就是要檢查按鈕、熔斷器，接線端子等元件，在接線時螺釘、航空插頭和插座、電路板上的插頭是否擰緊，每個撥把開關(guān)，操作方式是否正確等。還要根據(jù)機(jī)械故障較易察覺的特點(diǎn)，當(dāng)發(fā)生機(jī)床過載或者過熱報警時，應(yīng)首先檢查滑板的鑲條是否裝過緊，滑板和床身導(dǎo)軌之間摩擦力是否增大，從而使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)難度大，還有滾珠絲杠和托架之間是否同心，如絲杠中滾珠磨損造成絲杠過緊，也可使電機(jī)過載、過熱，從而導(dǎo)致電氣故障。因此我們在數(shù)控機(jī)床的正常維修當(dāng)中，認(rèn)真做好上面幾項(xiàng)工作，共同配合，就可以少走彎路，較快排除故障，減少數(shù)控機(jī)床的停機(jī)時間，增強(qiáng)數(shù)控機(jī)床的使用率，使生產(chǎn)實(shí)踐得以順利進(jìn)行，完成學(xué)生實(shí)習(xí)的進(jìn)度。

二、常見故障的分類

數(shù)控機(jī)床由于自身原因不能正常工作，就是產(chǎn)生了故障。產(chǎn)生的原因也比較復(fù)雜，但很大一部分故障是由于操作人員（學(xué)校實(shí)訓(xùn)的主要對象：學(xué)生）操作機(jī)床不當(dāng)引起的。

機(jī)床故障可分為以下幾種類型。

（一）系統(tǒng)故障和隨機(jī)故障

按故障的出現(xiàn)的必然性和偶然性，分為系統(tǒng)性故障和隨機(jī)性故障。系統(tǒng)性故障是指機(jī)床和系統(tǒng)在某一特定條件下必定會出現(xiàn)的故障，隨機(jī)性故障是指偶然出現(xiàn)的故障。因此，隨機(jī)性故障的分析和排除比系統(tǒng)性故障困難的多。通常隨機(jī)性故障往往會因?yàn)闄C(jī)械結(jié)構(gòu)局部松動、錯位、控制系統(tǒng)中元器件出現(xiàn)工作特性飄移，電器元件工作可靠性下降等原因造成，需經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)和綜合判斷才能排除。

（二）診斷顯示故障和無診斷顯示故障

按故障出現(xiàn)時有無自診斷顯示，可以分為有診斷顯示故障和無診斷顯示故障兩種。如今的數(shù)控系統(tǒng)有比較豐富的自診斷功能，出現(xiàn)故障時會停機(jī)、報警而且會自動顯示相應(yīng)報警的參數(shù)號，這樣可以讓維護(hù)人員很快找到故障原因。而無診斷顯示故障，一般是機(jī)床停在某一位置不能動，手動操作也沒法，維護(hù)人員只能根據(jù)出現(xiàn)故障前后現(xiàn)象來分析判斷，排除故障難度就比較大。

（三）破壞性故障和非破壞性故障

以故障有無破壞性，分為破壞性故障和非破壞性故障。對于破壞性故障就像伺服失控造成撞車，短路燒斷熔絲等，維護(hù)難度較大，有一定危險，修后這些現(xiàn)象是不能重復(fù)出現(xiàn)的。而非破壞性故障可經(jīng)過多次反復(fù)試驗(yàn)至排除，就不會對機(jī)床造成危害。

（四）機(jī)床運(yùn)動特性質(zhì)量故障

此類故障發(fā)生后，機(jī)床會照常運(yùn)行，不會有報警顯示，但加工出的工件不合格。對于這些故障，必須在檢測儀器配合下，對機(jī)械、控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)等采取一些綜合措施。

（五）硬件故障和軟件故障

按發(fā)生故障的部位分為硬件故障和軟件故障。硬件故障只要通過更換某些元器件就可以排除，但是軟件故障是編程錯誤導(dǎo)致的，因此需要修改程序內(nèi)容或修訂機(jī)床參數(shù)來排除。

（六）數(shù)控機(jī)床常見的操作故障

1、防護(hù)門未關(guān)，機(jī)床不能運(yùn)轉(zhuǎn)。2、機(jī)床未回參考點(diǎn)。3、主軸轉(zhuǎn)速S超過最高轉(zhuǎn)速限定值。4、程序內(nèi)沒有設(shè)置F或S值。5、進(jìn)給修調(diào)F%或主軸修調(diào)S%開關(guān)設(shè)為空擋。6、回參考點(diǎn)時離零點(diǎn)太近或參考點(diǎn)速度太快，引起超程。7、程序中G00位置超過限定值。8、刀具補(bǔ)償測量設(shè)定錯誤。9、刀具換刀位置不正確。10、G40撤銷不當(dāng)，引起刀具切入已加工表面。11、程序中使用了非法代碼。12、刀具半徑補(bǔ)償方向錯誤。13、切入、切出方式不當(dāng)。14、切削用量太大。15、刀具鈍化。16、工件材質(zhì)不均勻，引起振動。17、機(jī)床被鎖定（工作臺不動）。18、工件未夾緊。19、對刀位置不正確，工件坐標(biāo)系設(shè)置錯誤。20、使用了不合理的G功能指令。21、機(jī)床處于報警狀態(tài)。22、斷電后或報過警的機(jī)床，沒有重新回參考點(diǎn)或復(fù)位。

三、故障常規(guī)處理方法

加工中心出現(xiàn)故障，除少量自診斷功能可以顯示故障外（如存儲器報警，動力電源電壓過高報警等），大部分故障是由綜合因素引起，往往不能確定其具體原因。

數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障后，不能盲目處理，首先要檢查故障記錄，向操作人員了解故障出現(xiàn)的全過程。在確認(rèn)通電對機(jī)床和系統(tǒng)無危險的情況下再進(jìn)行觀察，特別要確定以下故障信息：

1、故障發(fā)生時，報警號和報警提示是什么？哪盞指示燈或發(fā)光管發(fā)光？提示的警報內(nèi)容是什么？2、如無報警，系統(tǒng)處于何種工作狀態(tài)？系統(tǒng)的工作方式診斷結(jié)果是什么？3、故障發(fā)生在哪個程序段？執(zhí)行何種指令？故障發(fā)生前執(zhí)行了何種操作？4、故障發(fā)生在何種速度下？軸處于什么位置？與指令值的誤差量有多大？5、以前是否發(fā)生過類似故障？現(xiàn)場是否有異常情況？故障是否重復(fù)發(fā)生？

我們可以采用歸納法和演繹法，對上面的5個部分故障信息進(jìn)行有效的歸納與演繹。歸納法是從故障原因出發(fā)，摸索其功能聯(lián)系，調(diào)查原因?qū)Y(jié)果的影響，也就是說根據(jù)可能產(chǎn)生該種故障的原因分析，看最后是否與故障現(xiàn)象的符合程度來確定故障點(diǎn)。演繹法是指從現(xiàn)象出發(fā)，對故障現(xiàn)象原因進(jìn)行分割分析法。即從故障現(xiàn)象開始，根據(jù)故障機(jī)理，列出該故障產(chǎn)生的種種原因，然后，對這些原因逐點(diǎn)進(jìn)行分析，排除不正確的，最后確定故障點(diǎn)。

同時，在故障診斷過程中通常要按先外后內(nèi)、先機(jī)后電、先靜后動、現(xiàn)公用后專用、先簡單后復(fù)雜、先一般后特殊的原則進(jìn)行。

在分析好以上5個部分的故障之后，一般可以按以下步驟進(jìn)行常規(guī)處理：

（一）充分調(diào)查故障現(xiàn)場

機(jī)床發(fā)生故障后，維護(hù)人員應(yīng)仔細(xì)觀察寄存器和緩沖工作寄存器尚存內(nèi)容，了解已執(zhí)行程序內(nèi)容，向操作者了解現(xiàn)場情況和現(xiàn)象。當(dāng)有診斷顯示報警時，打開電器柜觀察印制電路板上有無相應(yīng)報警紅燈顯示。做完這些調(diào)查后，就可以按動數(shù)控機(jī)床上的復(fù)位鍵，觀察系統(tǒng)復(fù)位后報警是否消除，消除的話屬于軟件故障，否則即為硬件故障。對于非破壞性故障，可讓機(jī)床再重新運(yùn)行，仔細(xì)觀察故障是否再現(xiàn)。

（二）將可能造成故障的原因全部列出

加工中心上造成故障的原因多種多樣，有機(jī)械的、電氣的、控制系統(tǒng)的等等。此時，要將可能發(fā)生的故障原因全部列出來，以便排查。

（三）逐步選擇確定故障產(chǎn)生的原因

根據(jù)故障現(xiàn)象，參考機(jī)床有關(guān)維修使用手冊羅列出的因素，經(jīng)過選擇及綜合判斷，找出導(dǎo)致故障的確定因素。

（四）故障的排除

找到造成故障的確切原因后，就可以“對癥下藥”修理、調(diào)整和更換有關(guān)原件。

四、常見機(jī)械故障的排除

（一）進(jìn)給傳動鏈故障

由于導(dǎo)軌普遍采用滾動摩擦副，因此運(yùn)動質(zhì)量下降是導(dǎo)致進(jìn)給傳動故障的重要因素，如機(jī)械部件沒有達(dá)到規(guī)定位置、運(yùn)行中斷、定位精度下降、反向間隙過大等，出現(xiàn)這些都是可調(diào)整各運(yùn)動副預(yù)緊力、調(diào)整松動環(huán)節(jié)、提高運(yùn)動精度及調(diào)整補(bǔ)償環(huán)節(jié)。

（二）機(jī)床回零故障

機(jī)床在返回基準(zhǔn)點(diǎn)時發(fā)生超程報警，無減速運(yùn)動。此類故障一般是減速信號沒有輸入到CNC系統(tǒng)，一般可檢查限位擋塊及信號線。

（三）自動換刀裝置故障

此類故障較為常見，故障表現(xiàn)為：刀鋸庫運(yùn)動故障、定位誤差大、換刀動作不到位、換到動作卡位、整機(jī)停止工作等，此類故障的排除一般可通過檢查氣缸壓力、調(diào)整各限位開關(guān)位置、檢查反饋信號線、調(diào)整與換刀動作相關(guān)的機(jī)床參數(shù)來排除。

（四）機(jī)床不能運(yùn)動或加工精度差

這是一些綜合故障，出現(xiàn)此類故障時，可通過重新調(diào)整和改變間隙補(bǔ)償、檢查軸進(jìn)給時有無爬行等方法來排除。

五、數(shù)控機(jī)床的安全操作

數(shù)控機(jī)床的操作，一定要做到規(guī)范操作，以避免發(fā)生人身、設(shè)備、刀具等的安全事故。為此，數(shù)控機(jī)床在操作的過程中一定要嚴(yán)格按照數(shù)控機(jī)床的規(guī)范操作來完成，防止機(jī)床故障，從而保證機(jī)床正常運(yùn)行。

主要體現(xiàn)在以下四個方面：

1、操作前的安全工作

2、機(jī)床操作過程中的安全操作

3、與編程相關(guān)的安全操作

4、關(guān)機(jī)時的注意事項(xiàng)

六、發(fā)展探討

就我們職業(yè)院校技能培養(yǎng)的角度出發(fā)，有意識的培養(yǎng)學(xué)生在這方面的能力，可以開設(shè)相關(guān)數(shù)控機(jī)床維修專業(yè)，以適應(yīng)我國當(dāng)代數(shù)控生產(chǎn)和實(shí)踐的需求。同時，以市場需求為導(dǎo)向，把提高我國制造裝備業(yè)綜合競爭能力和產(chǎn)業(yè)化水平作為目標(biāo)，用系統(tǒng)的方法，選擇能夠主導(dǎo)21世紀(jì)初期我國制造裝備業(yè)發(fā)展升級的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容，使制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展得以實(shí)現(xiàn)。

強(qiáng)調(diào)市場需求為導(dǎo)向，把數(shù)控終端產(chǎn)品作為主要，以整機(jī)（如量大面廣的數(shù)控車床、高速高精高性能數(shù)控機(jī)床、重點(diǎn)行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備等）帶動數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。此處，對數(shù)控機(jī)床常見的故障的分類及常規(guī)處理進(jìn)行分析，在數(shù)控技術(shù)方面，強(qiáng)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，同時為職業(yè)院校生產(chǎn)實(shí)習(xí)節(jié)約成本，為數(shù)控機(jī)床配置和數(shù)控生產(chǎn)實(shí)習(xí)的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。（作者單位：湘西民族職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

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