数控机床故障诊断论文范文精选

[论文关键词]故障故障诊断诊断内容诊断原则诊断方法

[论文摘要]数控机床故障的诊断是数控机床维修的关键。一般来说，随着故障类型的不同，采取的故障诊断的方法也就不同。本文从数控机床故障诊断的内容、原则、方法等方面入手来简要阐述一下数控机床故障的诊断方法。

系统可靠性是指数控系统在规定的条件和规定的时间内完成规定功能的能力。故障是指系统在规定的条件和规定的时间内失去了规定的功能。数控机床是个很复杂的大系统，它涉及光、机、电、液、气等很多技术，发生故障是难免的。机械磨损、机械锈蚀、机械失效、插件接触不良、电子元器件老化、电流电压波动、温度变化、干扰、噪声、软件丢失或本身有隐患、灰尘、操作失误等都可导致数控机床出故障。

一、数控机床故障诊断内容

故障诊断的内容：

1）动作诊断：监视机床各动作部分，判定动作不良的部位。诊断部位是ATC、APC和机床主轴。2）状态诊断：当机床电机带动负载时，观察运行状态。3）点检诊断：定期点检液压元件、气动元件和强电柜。4）操作诊断：监视操作错误和程序错误。5）数控系统故障自诊断：不同的数控系统虽然在结构和性能上有所区别，但随着微电子技术的发展，在故障诊断上有它的共性。

二、数控机床故障诊断原则

在故障诊断时应掌握以下原则：

1数控机床的故障诊断技术

①数控系统自诊断。开机自诊断数控系统在通电开机后，都要运行开机自诊断程序，对系统中关键的硬件和控制软件进行检测，并将检测结果在CRT上显示出来。运行自诊断运行自诊断是数控系统正常工作时，运行内部诊断程序，对系统本身、PLC、位置伺服单元以及与数控装置相连的其他外部装置进行自动测试、检查，并显示有关状态信息和故障信息。

②在线诊断和离线诊断。在线诊断是指通过数控系统的控制程序，在系统处于正常运行状态下，实时自动地对数控装置、PLC控制器、伺服系统、PLC的输入输出和其他外部装置进行自检，并显示状态信息、故障信息。脱机诊断当数控系统出现故障时，需要停机进行检查，这就是脱机诊断。脱机诊断的目的是修复系统的错误和定位故障，将故障定位在最小的范围。

远程诊断实现远程诊断的数控系统，必须具备计算机网络功能。因此，远程诊断是近几年发展起来的一种新型的诊断技术。数控机床利用数控系统的网络功能通过互联网连接到机床制造厂家，数控机床出现故障后，通过机床厂家的专业人员远程诊断，快速确诊故障。

2数控机床故障的实用诊断方法

①诊断常用的仪器、仪表及工具万用表－可测电阻、交、直流电压、电流。

相序表－可检测直流驱动装置输入电流的相序。转速表－可测量伺服电动机的转速，是检查伺服调速系统的重要依据。钳形电流表－可不断线检测电流。测振仪－是振动检测中最常用、最基本的仪器。短路追踪仪－可检测电气维修中经常碰到的短路故障现象。逻辑测试笔－可测量数字电路的脉冲、电平。IC测试仪－用于数控系统集成电路元件的检测和筛选。工具－弹头钩形扳手、拉锥度平键工具、弹性手锤、拉卸工具等。

②诊断用技术资料主要有：数控机床电气说明书，电气控制原理图，电气连接图，参数表，PLC程序，编程手册，数控系统安装与维修手册，伺服驱动系统使用说明书等。数控机床的技术资料非常重要，必须参照机床实物认真仔细地阅读。一旦机床发生故障，在进行分析的同时查阅相关资料。

1数控机床的故障诊断技术

①数控系统自诊断。开机自诊断数控系统在通电开机后，都要运行开机自诊断程序，对系统中关键的硬件和控制软件进行检测，并将检测结果在CRT上显示出来。运行自诊断运行自诊断是数控系统正常工作时，运行内部诊断程序，对系统本身、PLC、位置伺服单元以及与数控装置相连的其他外部装置进行自动测试、检查，并显示有关状态信息和故障信息。

②在线诊断和离线诊断。在线诊断是指通过数控系统的控制程序，在系统处于正常运行状态下，实时自动地对数控装置、PLC控制器、伺服系统、PLC的输入输出和其他外部装置进行自检，并显示状态信息、故障信息。脱机诊断当数控系统出现故障时，需要停机进行检查，这就是脱机诊断。脱机诊断的目的是修复系统的错误和定位故障，将故障定位在最小的范围。

远程诊断实现远程诊断的数控系统，必须具备计算机网络功能。因此，远程诊断是近几年发展起来的一种新型的诊断技术。数控机床利用数控系统的网络功能通过互联网连接到机床制造厂家，数控机床出现故障后，通过机床厂家的专业人员远程诊断，快速确诊故障。

2数控机床故障的实用诊断方法

①诊断常用的仪器、仪表及工具万用表－可测电阻、交、直流电压、电流。

相序表－可检测直流驱动装置输入电流的相序。转速表－可测量伺服电动机的转速，是检查伺服调速系统的重要依据。钳形电流表－可不断线检测电流。测振仪－是振动检测中最常用、最基本的仪器。短路追踪仪－可检测电气维修中经常碰到的短路故障现象。逻辑测试笔－可测量数字电路的脉冲、电平。IC测试仪－用于数控系统集成电路元件的检测和筛选。工具－弹头钩形扳手、拉锥度平键工具、弹性手锤、拉卸工具等。

②诊断用技术资料主要有：数控机床电气说明书，电气控制原理图，电气连接图，参数表，PLC程序，编程手册，数控系统安装与维修手册，伺服驱动系统使用说明书等。数控机床的技术资料非常重要，必须参照机床实物认真仔细地阅读。一旦机床发生故障，在进行分析的同时查阅相关资料。

摘要：数控机床是机电一体化紧密结合的典范，是一个庞大的系统，涉及机、电、液、气、电子、光等各项技术，在运行使用中不可避免地要产生各种故障，关键的问题是如何迅速诊断，确定故障部位，并及时排除解决，保证正常使用，提高生产效率。

关键词：数控机床；故障诊断；检测

1数控机床的故障诊断技术

①数控系统自诊断。开机自诊断数控系统在通电开机后，都要运行开机自诊断程序，对系统中关键的硬件和控制软件进行检测，并将检测结果在CRT上显示出来。运行自诊断运行自诊断是数控系统正常工作时，运行内部诊断程序，对系统本身、PLC、位置伺服单元以及与数控装置相连的其他外部装置进行自动测试、检查，并显示有关状态信息和故障信息。

②在线诊断和离线诊断。在线诊断是指通过数控系统的控制程序，在系统处于正常运行状态下，实时自动地对数控装置、PLC控制器、伺服系统、PLC的输入输出和其他外部装置进行自检，并显示状态信息、故障信息。脱机诊断当数控系统出现故障时，需要停机进行检查，这就是脱机诊断。脱机诊断的目的是修复系统的错误和定位故障，将故障定位在最小的范围。

远程诊断实现远程诊断的数控系统，必须具备计算机网络功能。因此，远程诊断是近几年发展起来的一种新型的诊断技术。数控机床利用数控系统的网络功能通过互联网连接到机床制造厂家，数控机床出现故障后，通过机床厂家的专业人员远程诊断，快速确诊故障。

2数控机床故障的实用诊断方法

①诊断常用的仪器、仪表及工具万用表－可测电阻、交、直流电压、电流。

摘要：数控机床是机电一体化紧密结合的典范，是一个庞大的系统，涉及机、电、液、气、电子、光等各项技术，在运行使用中不可避免地要产生各种故障，关键的问题是如何迅速诊断，确定故障部位，并及时排除解决，保证正常使用，提高生产效率。

关键词：数控机床；故障诊断；检测

1数控机床的故障诊断技术

①数控系统自诊断。开机自诊断数控系统在通电开机后，都要运行开机自诊断程序，对系统中关键的硬件和控制软件进行检测，并将检测结果在CRT上显示出来。运行自诊断运行自诊断是数控系统正常工作时，运行内部诊断程序，对系统本身、PLC、位置伺服单元以及与数控装置相连的其他外部装置进行自动测试、检查，并显示有关状态信息和故障信息。

②在线诊断和离线诊断。在线诊断是指通过数控系统的控制程序，在系统处于正常运行状态下，实时自动地对数控装置、PLC控制器、伺服系统、PLC的输入输出和其他外部装置进行自检，并显示状态信息、故障信息。脱机诊断当数控系统出现故障时，需要停机进行检查，这就是脱机诊断。脱机诊断的目的是修复系统的错误和定位故障，将故障定位在最小的范围。

远程诊断实现远程诊断的数控系统，必须具备计算机网络功能。因此，远程诊断是近几年发展起来的一种新型的诊断技术。数控机床利用数控系统的网络功能通过互联网连接到机床制造厂家，数控机床出现故障后，通过机床厂家的专业人员远程诊断，快速确诊故障。

2数控机床故障的实用诊断方法

①诊断常用的仪器、仪表及工具万用表－可测电阻、交、直流电压、电流。

摘 要：可编程控制器广泛应用于机床数控等工业控制中，本文介绍了PLC在数控机床中的功能与应用，针对数控机床PLC在生产中常见的故障，从PLC的表现形式来具体分析系统的故障原因，结合实例，提出对于故障的诊断方法，为快速、准确排除数控机床故障提供了理论参考。

关键词：PLC；数控机床；故障诊断；诊断方法

中图分类号：TG659 文献标识码：A

数控机床PLC总体上可分为两类：一类是综合设计PLC与CNC装置的产品，PLC含在CNC的装置内，装置间的信号传递通过CNC本身的接口来完成，因此称为内装型，或者集成型。另一类则是利用专业厂家生产的PLC产品来单独完成数控机床的控制功能，可独立完成CNC系统需求的任务，因此称为独立型，或者外装型。

PLC在数控机床上起着连接机床侧与数控装置的桥梁作用。一方面，PLC接受CNC处理经过译码、输出等处理后，送到机床侧，机床完成相应的操作，控制机床的运行；另一方面，PLC可接受机床侧的逻辑信号，对于数控系统进行信息的反馈。

数控机床已广泛应用在模具加工行业之中。在其使用的过程中，数控机床会出现较为常见的故障。数控机床的故障可分为机床侧故障和控制系统故障，由于科学的发展使控制系统的可靠性越来越高，系统故障率也越来越低，因此，常见的故障大部分是机床侧故障。数控机床侧故障，是指机床的非控制系统出现故障，包括机械、液压、检测开关、强电等一系列问题，可分为主机故障和辅助装置故障。利用PLC进行机床侧故障诊断的准确性和效率较高。

当数控机床出现PLC故障时，一般有三种形式：一是CNC故障报警；二是提示CNC故障显示但不反映故障的真正原因；三是没有任何提示。对于后面得两种情况，我们可以根据PLC的输入、输出信息来分析和判断故障的原因，这是解决数控机床故障的基本方法。本文通过实例，总结了一些有效的数控机床PLC故障诊断的方法。

1 数控机床PLC 故障的显示情况

【摘 要】随着工业不断进步，数控机床在工业生产中的作用越来越突出。数控机床在工业生产的中应用，极大提高了机械设备生产与制造的精度与质量，提高了企业生产效率，让工业生产具备了较高的自动化水平。然而在应用数控机床时，会出现一些故障，严重影响着企业生产效益。在进行数控机床故障诊断时，很多对数控机床故障征兆的描述诊断规则都是诊断专家的诊断经验，其故障诊断存在着很大随意性，本文提出基于Sugeno模糊模型的数控机床故障诊断法，对各个诊断专家诊断结果进行模糊处理，消除诊断专家诊断结论的随意性，提高诊断结论的准确性，结合实际案例，对Sugeno模糊模型的数控机床故障诊断法的应用进行研究。

【关键词】Sugeno模糊模型；数控机床；故障诊断法

数控机床在机械工业生产的地位十分重要，在提高产品质量与竞争力，提高企业生产效益等方面具有极为重要的作用，属于机械工业生产与经营的核心设备。一旦数控机床出现故障，将会为企业带来较大的经济损失。为确保数控机床运行的安全性与可靠性，就需要对数控机床的运行状态进行监测，并对出现的故障进行诊断。当前，很多数控机床故障诊断系统是建立于知识上的，以数控机床领域操作人员或专业人员的经验型知识为核心，通过对数控机床故障征兆的描述进行推测，从而获得故障诊断结果。这种故障诊断方式具有推理逻辑清、知识表达直观等优点。由于机床故障的描述都是诊断专家的诊断经验，其诊断结果存在着较大随意性，为此，本文提出基于Sugeno模糊模型的数控机床故障诊断法，将各种诊断结果进行综合处理，以提高故障诊断的准确性。

1 基于Sugeno模糊模型的数控机床故障诊断法

1985年，Takagi 与Sugeno共同提出的一种T-S模糊模型，后被研究者称之为“Sugeno模糊模型”。Sugeno模糊模型在本质是属于一种非线性模型，在表达复杂系统的动态特性中发挥着重要作用，于多输入单输出与多输入多输出综合系统的辨识与控制中广泛应用。本文中，在数控机床故障诊断中引入Sugeno模糊模型，对各个专家诊断结果进行综合，针对专家故障诊断中存在的不足进行补充，从而进一步消除专家诊断的随意性，提高故障诊断结果的准确性。

Sugeno模糊模型系统，简称为T-S系统，在众多领域内获得广泛应用。针对n个输入单输出，M个模糊规则数的T-S系统，其模糊规则可以用如下形式来表述：

为提高数控机床故障诊断结果的准确性，在进行数控机床故障诊断时，需要多名诊断专家进行故障诊断。根据每个专家诊断故障的前提与诊断结论，可以用T-S系统模糊诊断规则来表述；如进行数控机床故障诊断的专家个数为M，就其诊断规则为M个；将诊断专家i进行故障诊断的知识规则用模糊诊断规则R（i）来表示。将每个参与设备故障诊断的专家权威性设为相等，则将可以所有专家诊断结果的综合，视为数控机床设备发生故障的真正原因。

可以将诊断专家知识的综合M视为包含着M个模糊规则的多输入多输出系统，也就可以采取基于Sugeno模糊模型的数控机床故障诊断法进行综合处理，Sugeno模糊模型的总输出则是综合M条模糊规则的诊断结论。

摘 要：文章概述故障诊断技术，对诊断数控机床故障的流程及步骤进行了界定，并以CK7815数控车床主轴故障诊断为例，最后论述了故障诊断技术在数控机床主轴诊断中的发展。

关键词：故障诊断技术；数控机床；主轴诊断

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 18-0000-02

一、前言

数控机床故障是现代企业的生产中的一大障碍，一旦出现故障，不仅会导致机床本身的损坏，还会影响整条生产线的连续生产，严重时将使整个正常工作停滞。所以，各企业越来越重视数控机床的诊断及其技术的发展。数控机床与传统机床故障不同，诊断方式方法也不同，主要是因为数控机床具有更强的复杂性，排除数控机床故障需要采用更先进的诊断技术和更全面的检测技术，才能有针对性、更准确的诊断，故障排除才能够确保数控机床的正常运行。如果及时发现故障先兆并及时判断故障原因同时成功排除故障是本文要探讨的重点。随着电子测量技术、通信技术、计算机技术以及信号处理技术的快速发展，数控机床故障诊断技术的发展具有了技术基础并且在此背景下取得了良好的发展。在本文中，重点分析了几种科技含量较高的典型技术在数控机床故障诊断技术的运用及其重要作用。

二、故障诊断技术概述

在数控机床故障诊断中，机械故障诊断技术应用日益广泛。机械故障诊断技术主要是指在轴承、旋转机械、往复机械、齿轮等设备和零部件的故障诊断中应用得非常普遍。尤其是振动诊断方法已经比较成熟，给企业带来了可观的经济效益。数控机床内部结构的某些故障，系统一般不呈现报警信息，故障的诊断比较困难。

三、诊断数控机床故障的流程及步骤

摘 要：在科学技术迅速发展的过程中，机械制造业成果颇丰，其发展的有效基础就是数控机床的加工技术。如今在机械加工制造方面，数控机床有了更进一步的要求，不仅需要相关自动化加工功能，而且还需要一定的可靠性作为基础，所以本文对数控机床故障诊断以及维修技术进行论述，不但能够使机床运行的稳定性得到提高，还能够对机械制造行业的发展起到一定的促进效果。

关键词：数控机床；故障诊断；维修

0引言

数控机床当中的任何系统或部件有问题，都可能会导致整个机床发生故障，因此在故障诊断过程中，维修人员应当综合考量并分析数控系统、机械主体以及相关部件等内容，展开对应的检查以及分析，从而进一步确定故障产生的具体原因以及具置，采取具有针对性的措施和方法使故障得以清除，进一步确保数控机床运作的稳定性。另外，经常进行数控机床的维护和包养，不但能够使故障得以降低，还能够使机床使用效率得以提升，避免故障在生产活动方面的影响。

1数控机床故障诊断技术

（1）直观法。数控机床出现故障的情况下应用最为普遍的一种诊断方法是直观法。其重点根据数控机床存在的不正常情况、现象等来诊断机床故障，像是能够借助直观性的检查对机床部件的脱落、松动、磨损等进行把握；倘若发生故障的情况下存在烧焦味，那么维修工作者就能够重点检查数控机床的一系列保护性开关、电阻、线路等。除此之外，还能够借助直接的体会与接触断定数控机床一系列设施的运行温度是不是存在异常。

（2）调整参数法。数控机床改变的参数会影响到机床的整体性能，因此，在检查数控机床故障的时候，断定机床故障的关键根据是数控机床改变的参数。因为对数控系统来讲，设置的参数体现着决定性的影响，所以能够在设置参数的基础上调整系统的工作。为此，在出现故障的情况下，维修工作者能够调整参数，从而排除和诊断故障。

（3）测试功能程序和诊断报警信息法。因为数控机床通常都具备自我诊断程序，所以借助直观法难以锁定的数控机床故障，诊断故障就能够有效地借助数控机床的自我诊断程序。维修工作者仅仅需要将相应的功能测试程序输入数控系统当中就行，进而把握数控机床的工作程序，进而明确形成故障的原因。此外，机床的自我诊断功能通常涵盖机械工作现状信息的显示功能，在出现故障的情况下，故障报警信息会在出现在显示中，维修工作者借助这一系列的信息就能够明确出现故障的现状。

摘 要：针对我国数控机床产业对数控机床维修人才岗位需求的实际，分析本科院校在开设《数控机床故障诊断与维修》课程时存在的理论性太强、知识陈旧、脱离实际、实践环节薄弱、职业目的不明确等问题，提出我院在讲授《数控机床故障诊断与维修》课程时，在教学大纲、教学手段和方法、实践环节、师资队伍等方面所做的改革与实践，切实提高了学生的职业技能，达到“学以致用”的目的。

关键词：数控机床 故障诊断与维修 职业目的 教学改革

中图分类号：G712.307 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（c）-0201-01

数控机床在现代制造业中发挥越来越重要的作用，掌握数控技术的机电复合型人才短缺。我国目前数控机床装调与维修人员岗位短缺3万以上，而具有较强实践能力的数控机床故障诊断与维修人员更缺。数控机床维修人员的缺乏严重制约了数控机床产业的发展，尽快培养出一大批具有较强实践能力的维修数控机床的高素质专门人才迫在眉睫。本课程教学改革目的是提高学生的职业技能，做到“学以致用”。

1 《数控机床故障诊断与维修》教学中存在的问题

1.1 理论性太强，脱离实际

目前本科院校《数控机床故障诊断与维修》教材的理论性内容太多、难度和深度大，注重知识的系统性，而忽视了它的实用性。许多课程包含故障机理、信号的描述和分析、油样分析、振动诊断、无损检测、温度诊断技术等，这些知识对很多机电设备都适用，没有突出数控机床故障诊断的特点。

1.2 知识陈旧