数控机床典型故障论述以及分析

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【摘 要】数控机床是复杂的机电一体化产品，其使用过程中经常会发生各种不同的故障。文章通过对数控机床经常发生的故障进行分析，将其故障类型进行了分类，并且给出了机床故障诊断和排除过程中经常用到的方法，如直观检查法、替换法、程序测试法和参数检查法等等。并且给出了一些日常维护方法。

【关键词】数控机床 故障 诊断

数控机床是一种采用数字化信号控制机床运动或则加工过程的机床，主要由程序介质、数控装置、伺服系统和机床主体四个主要部分构成。数控机床在工作过程中常常会因为振动、冲击或变形等因素的影响导致机床主轴、轴承或者导轨等部件发生故障。发生故障一方面会导致机床的加工精度发生变化，机床所加工的零件的质量不能保证，甚至出现废品。另一方面机床的可靠性降低、寿命缩短，给国家和企业带来了非常巨大的经济损失。因此进行数控机床的故障诊断和分析及时排除故障发生的部位，并采取相应的措施确保机床的正确运行非常必要。

一、数控机床的故障分类

数控机床是机电一体化的典型产品，其构成非常复杂，发生故障的原因也非常多。为了便于故障的诊断和排除，在分析和处理时可以按照以下的方法进行分类。

（一）按照故障的部位进行分类

根据故障部位的不同可以将其分为电气系统故障、机械系统故障和液压系统故障三大类。

1.电气故障又可进一步分为强电线路故障和数控系统故障。前者通常指系统中的继电器、接触器线路故障、保护线路故障和传感器故障等，而后者则是指数控系统中的软件或者硬件故障。2.机械系统故障主要是机床运动的实效和精度的超差两个方面。前者是由于减速器、丝杠等故障，后者则是几何精度超差、运动精度超差等。3.液压系统故障是由于机械电气引起的故障，体现在数控机床的驱动部分、执行部分和控制部分。

（二）按照机床故障发生的频率可以分为初期故障、偶发故障和磨损故障三类。

（三）按照故障发生的性质可以分为系统性故障和随机性故障两类。

（四）按照机床发生故障的原因可以分为机床自身故障和机床外部故障。

二、数控机床的故障分析

如果数控机床在使用过程中发生故障，我们首先要检查操作方法的正确与否。对于不熟练的数控机床操作者在使用其进行加工的过程中要做到以下几点：（一）通电后数控机床的各个坐标是否已经回零。（二）机床上各部件的急停按钮是否被按下。（三）数控机床的各个坐标是否在极限位置。在加工的过程中还要注意观察故障的出现是否具有规律相，如果是可能是由于机床确实存在一定的问题，如果否则可能是因为连线接触不良或者电源不稳等引起的临时故障。数控机床发生故障的种类很多，不同的故障情况就要采取不同的措施，一般常用的故障处理方法有以下几种：

1.直观法。当数控机床发生故障时，根据其光、味和声的不同，认真检查系统的各个部分，将发生故障的范围锁定到一个小模块或者一个印刷线路板。

2.替换法。在直观法的基础上，替换可能发生故障的印刷线路板、模板或者继承电路芯片等，将故障的范围进一步缩小。

3.自诊断功能法。数控机床均具有自我诊断的功能，在加工的过程中能够随时监测其工作状态，如果系统发生故障就会在其屏幕上立即显示警报信息。我们可以根据其警报信息判断故障发生的部位。

4.程序测试法。该方法是将数控机床中的常用功能和特殊功能编制成一个个的功能测试程序，然后逐个检测其程序的正确与否，进而检查机床执行该程序的准确性和可靠性，判断故障可能的发生部位。

5.参数检查法。当数控机床发生故障时要及时核对系统的参数，它平时被存放在磁泡存储器或者CMOS的RAM中，如果受到外界干扰或者电池供电电压不足时，系统的一些参数就会丢失或者被修改，引起机床故障。

三、数控机床的维护

（一）机械部分维护

数控机床机械部分的维护主要包括主轴部件的维护、滚珠丝杠螺母副的维护、刀库和换到装置的维护等等，以刀库和换到装置为例介绍相应的维护方法。

1.在装刀入库时要避免把超重或者超长的刀具放入，防止在自动换刀过程中刀具与工件发生碰撞。2.换刀时要保证刀具号是否正确，防止换刀错误发生的故障。3.手动装刀要保证刀具装到位，并且要检查刀座是否锁紧。4.检查刀库位置是否回零。5.开机后要先检查各个部分是否正常，特别是行程开关盒电磁阀。

（二）数控系统的维护

要定期检查点控制柜，保证其空气循环，避免因风道的堵塞引起柜内温度的过高造成系统运行的不可靠。另外加工车间环境比较恶劣，灰尘、油雾和粉尘等较多，在使用过程中要尽量减少开关电气控制柜门的次数，避免柜内电器元件绝缘电阻的下降。数控系统参数存储器采用CMOS器件，要保证电池每年更换一次，避免参数的丢失或者改变。备用印刷线路板要定期装刀CNC系统上通电运行，避免受潮而出现故障。

四、结论

数控机床属于精密机床设备，其故障的排除必须要遵循特定的规律。由于其故障类型的多种多样，这就要求电气维修人员熟练掌握其故障原理，并且在工作过程中不断的观察和摸索，确保在机床发生故障时能够及时发现并且做出正确的处理，从而确保数控机床能够正常运行。

参考文献：

[1]黄文虎，夏松波等，设备故障诊断原理！技术及应用[M]，科学出版社，1996.

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