數(shù)控機(jī)床常見故障及維修方法

周鴻鋒

摘 要：本文對(duì)數(shù)控機(jī)床的常見故障從軟、硬兩方面進(jìn)行了分類闡述，在此基礎(chǔ)上，對(duì)數(shù)控機(jī)床故障的診斷方法及日常維護(hù)保養(yǎng)進(jìn)行了分析探討。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；常見故障；故障論斷；維修保養(yǎng)

數(shù)控機(jī)床是機(jī)械加工企業(yè)的關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備，其正常運(yùn)行對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)加工效率、加工品質(zhì)具有至關(guān)重要的影響。數(shù)控機(jī)床造價(jià)昂貴，但在加工實(shí)踐中，很多單位卻只注重生產(chǎn)效能，對(duì)設(shè)備的日常保養(yǎng)維護(hù)不夠重視，致使數(shù)控機(jī)床故障多有發(fā)生。本文就數(shù)控機(jī)床常見故障的診斷及維修、日常維護(hù)等進(jìn)行相關(guān)探討。

1數(shù)控機(jī)床常見故障

不同種類的數(shù)控機(jī)床雖然在結(jié)構(gòu)和控制上有所區(qū)別，但卻存在一些共同的常見故障。數(shù)控機(jī)床故障主要分軟、硬兩種。軟故障是由于操作、調(diào)整處理不當(dāng)引起的，這在使用初期發(fā)生的較多；硬故障指硬件損壞引起的，故障。軟，硬故障均分為電器、機(jī)械兩種故障。電器類故障指系統(tǒng)、機(jī)床電路故障等；機(jī)械故障包括移動(dòng)軸、主軸、刀庫、氣路、油路等。

1.1數(shù)控機(jī)床軟故障

數(shù)控機(jī)床軟故障主要有操作編程報(bào)警、超程報(bào)警、準(zhǔn)備未緒報(bào)警等。

操作編程故障時(shí)系統(tǒng)會(huì)提示出錯(cuò)情況，如使用了無效的 G 代碼、程序號(hào)重復(fù)、刀補(bǔ)值產(chǎn)生過切、通訊電纜或接口故障、寫參數(shù)狀態(tài)、系統(tǒng)內(nèi)存亂需清除內(nèi)存等。按提示或維修手冊(cè)改正一般都能排除。超程報(bào)警表示軸移動(dòng)超出了機(jī)床廠家設(shè)定的移動(dòng)范圍， 機(jī)床禁止該方向繼續(xù)移動(dòng)。機(jī)床為保護(hù)絲桿， 每軸均設(shè)置了軟件、硬件兩道防護(hù)措施。軸移超過參數(shù)設(shè)定值就會(huì)產(chǎn)生超程報(bào)警， 只能向反方向移動(dòng)。準(zhǔn)備未緒報(bào)警明機(jī)床正常開機(jī)條件未滿足，包括參數(shù)、伺服、主軸、氣壓、潤(rùn)滑、限位開關(guān)等，可能的情況包括：急停開關(guān)是否已拉開，開機(jī)操作步驟是否正確， 仔細(xì)檢查更正可消除故障；機(jī)床是否有軸處在極限位置，如有則設(shè)法移開。比如按復(fù)位鍵， 反方向手動(dòng)移動(dòng)。

1.2數(shù)控機(jī)床硬故障

數(shù)控機(jī)床硬故障包括主軸、伺服報(bào)告，機(jī)床加工精度變差，主軸裝卸刀不暢，刀庫故障等。

主軸、伺服報(bào)警一般有過載、斷線、電壓異常、電流異常等。導(dǎo)軌缺油、切削量過大、機(jī)械卡死、帶剎車的伺服電機(jī)因其剎車電源損壞或剎車失控、松不開等均會(huì)引起過載報(bào)警；伺服電機(jī)或定向位子編碼器線接觸不良、屏蔽不好、斷開會(huì)引起斷線故障；電流缺相、侍服單元電源進(jìn)線端子短路、電機(jī)進(jìn)線端子短路、冷卻風(fēng)扇停轉(zhuǎn)等均會(huì)引起電流電壓異常。

機(jī)床加工精度是主軸、移動(dòng)軸、刀具、刀柄及加工工藝的綜合效果，精度變差與主軸與移動(dòng)軸精度關(guān)系密切。主軸精度問題可以通過測(cè)量主軸徑跳與軸竄、錐孔、刀柄裝夾情況來判斷是否裝夾松動(dòng)、錐孔拉毛、軸承損壞、主軸磨損等，解決方法是調(diào)整或更換；機(jī)床使用一段時(shí)間后機(jī)械部分磨損會(huì)影響精度。如同步帶磨損、聯(lián)動(dòng)器松動(dòng)、間隙變化、絲桿及軸承磨損等。同一位置的精度時(shí)好時(shí)不好，有時(shí)偏差幾十絲以上，這種情況同步帶磨損或聯(lián)軸器松動(dòng)可能較大，解決方法是進(jìn)行更換或緊固；同一方向移動(dòng)時(shí)精度好，反向移動(dòng)時(shí)精度偏差基本不變，這種情況間隙變化的可能較大，解決方法是通過調(diào)整塞鐵使整個(gè)周的反向間隙變小且基本一致，然后用參數(shù)來進(jìn)行補(bǔ)償；還有一種情況是參數(shù)表中的螺距補(bǔ)償值已變“0”，加工精度就會(huì)變差，可以向生產(chǎn)廠家要螺距補(bǔ)償值參數(shù)表重新輸入。

氣壓不夠、刀柄拉釘尺寸變化、夾刀裝置變化都會(huì)引起裝卸刀不暢。氣壓應(yīng)保證6Kg 以上、選擇合適拉釘、調(diào)整夾刀裝置位置可排除。刀庫故障主要為刀號(hào)錯(cuò)亂、刀庫不旋轉(zhuǎn)、換刀平面位置變化、主軸定向位置變化以及自動(dòng)換刀過程沒有完成等。刀號(hào)錯(cuò)亂一般為計(jì)數(shù)開關(guān)計(jì)數(shù)錯(cuò)誤導(dǎo)致，刀庫不旋轉(zhuǎn)主要由刀庫電機(jī)本身或供電線路故障引起。

2數(shù)控機(jī)床故障診斷方法

數(shù)控設(shè)備維修是一項(xiàng)很復(fù)雜、技術(shù)含量很高的一項(xiàng)工作。在故障維修中，一般會(huì)利用數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能、利用 PLC 程序的邏輯查找、與當(dāng)場(chǎng)的操作人員充分溝通來定位、查找故障。

一般 CNC 系統(tǒng)都有較為完備的自診斷系統(tǒng)，無論是哪種系統(tǒng)的機(jī)床，數(shù)控系統(tǒng)上電初始化時(shí)或運(yùn)行中均能對(duì)自身或接口做出一定范圍的自診斷。維修人員應(yīng)熟悉系統(tǒng)自診斷各種報(bào)警信息。根據(jù)說明書進(jìn)行分析以確定故障范圍，定位故障元器件，對(duì)于進(jìn)口的數(shù)控系統(tǒng)一般只能定位到板級(jí)，其片級(jí)維修一般可依靠各數(shù)控系統(tǒng)的廠家售后維修部門。

現(xiàn)在一般 CNC 控制系統(tǒng)均為內(nèi)置式 PLC 控制，維修人員應(yīng)根據(jù)梯形圖對(duì)機(jī)床控制電器進(jìn)行分析，在 CRT 上直觀地看出 CNC 系統(tǒng) I/O 的狀態(tài)。通過 PLC 程序的邏輯分析，方便地檢查出問題存在部位，如 FANUC-OT 系統(tǒng)中自診斷頁面等。根據(jù)圖紙 PLC 梯圖進(jìn)行分析，定位機(jī)床與 CNC系統(tǒng)接口故障，以確定故障部位是機(jī)械、電器、液壓還是氣動(dòng)故障。

當(dāng)故障發(fā)生后，維修人員一般不要急于動(dòng)手，先與操作人員進(jìn)行充分的溝通，要仔細(xì)詢問故障發(fā)生時(shí)機(jī)床處在什么工作狀態(tài)、表現(xiàn)形式、產(chǎn)生的后果、是否誤操作，故障能否再現(xiàn)等，這樣有助于維修人員快速分析和判斷故障原因。

3數(shù)控機(jī)床的日常維護(hù)保養(yǎng)

加強(qiáng)數(shù)控機(jī)床的抗干擾措施及重視數(shù)控機(jī)床的點(diǎn)檢是其日常維護(hù)保養(yǎng)的關(guān)鍵，可以有效確保機(jī)床在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)下工作，減少故障發(fā)生率。

3.1數(shù)控機(jī)床的抗干擾措施

在機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)中，既包含高電壓、大電流的強(qiáng)電設(shè)備，又包含低電壓、小電流的控制與信號(hào)處理設(shè)備，即弱電設(shè)備。強(qiáng)電設(shè)備產(chǎn)生的強(qiáng)烈電磁干擾對(duì)弱電設(shè)備的正常工作構(gòu)成極大的威脅。此外，系統(tǒng)所處生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的電磁環(huán)境較惡劣，系統(tǒng)外各種動(dòng)力負(fù)載的干擾、供電系統(tǒng)的干擾、大氣中電磁波的干擾等都會(huì)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的弱電設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重影響，由于弱電設(shè)備是控制強(qiáng)電的設(shè)備，所以，一旦弱電設(shè)備受到干擾，最終將導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的癱瘓。

通常從以下兩個(gè)方面采取措施來提高數(shù)控系統(tǒng)的擾干擾能力：一是減少供電線路和信號(hào)線路干擾。數(shù)控機(jī)床應(yīng)遠(yuǎn)離具有中、高頻電源的設(shè)備；不要和大功率且頻繁起停的設(shè)備用同一供電干線供電；對(duì)于電網(wǎng)電壓較長(zhǎng)時(shí)間的欠電壓、過電壓和電壓波動(dòng)的場(chǎng)合安裝交流穩(wěn)壓器；采用電源濾波器。二是減少機(jī)床電氣控制系統(tǒng)中的干擾。在電源輸入部分加壓敏電阻保護(hù)（浪涌吸收器），對(duì)線路中的瞬變、尖蜂等噪聲進(jìn)行抑制；感性負(fù)載加裝吸收電路，抑制瞬態(tài)噪聲；保證良好的“接地”。

3.2重視數(shù)控機(jī)床的點(diǎn)檢

由于數(shù)控機(jī)床集機(jī)、電、液、氣等技術(shù)為一體，所以對(duì)它的維護(hù)要有科學(xué)的管理，有目的地制定出相應(yīng)的規(guī)章制度。對(duì)維護(hù)過程中發(fā)現(xiàn)的故障隱患應(yīng)及時(shí)清除，避免停機(jī)待修，從而延長(zhǎng)設(shè)備平均無故障時(shí)間，增加機(jī)床的利用率。開展點(diǎn)檢是數(shù)控機(jī)床維護(hù)的有效辦法。

點(diǎn)檢就是按有關(guān)維護(hù)文件的規(guī)定，對(duì)設(shè)備進(jìn)行定點(diǎn)、定時(shí)的檢查和維護(hù)。其優(yōu)點(diǎn)是可以把出現(xiàn)的故障和性能的劣化消滅在萌芽狀態(tài)，防止過修或欠修。數(shù)控機(jī)床的點(diǎn)檢，是開展?fàn)顟B(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷工作的基礎(chǔ)，數(shù)控機(jī)床的點(diǎn)檢可分為日常點(diǎn)檢和專職點(diǎn)撿兩個(gè)層次。日常點(diǎn)檢負(fù)責(zé)對(duì)機(jī)床的一般部件進(jìn)行點(diǎn)檢，處理和檢查機(jī)床在運(yùn)行過程中出現(xiàn)的故障，由機(jī)床操作人員進(jìn)行。專職點(diǎn)檢負(fù)責(zé)對(duì)機(jī)床的關(guān)鍵部位和重要部件按周期進(jìn)行重點(diǎn)點(diǎn)檢和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故陣診斷，制定點(diǎn)檢計(jì)劃，做好診斷記錄，分析維修結(jié)果，提出改善設(shè)備維護(hù)管理的建議，由專職維修人員進(jìn)行。數(shù)控機(jī)床的點(diǎn)檢作為一項(xiàng)工作制度，必須認(rèn)真執(zhí)行并持之以恒，才能保證機(jī)床的正常運(yùn)行。

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