由于數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，所以在實(shí)際的生產(chǎn)中總會(huì)出現(xiàn)這樣或那樣的故障。為了便于迅速地判別出現(xiàn)故障的部位，查找故障產(chǎn)生的原因及解決故障，筆者結(jié)合多年的數(shù)控機(jī)床維修經(jīng)驗(yàn)，按故障的性質(zhì)、故障發(fā)生的部位、故障指示和故障產(chǎn)生的原因等因素把數(shù)控機(jī)床常見(jiàn)的故障進(jìn)行了總結(jié)并分類，以期對(duì)維修人員有所幫助。

一、按發(fā)生的故障性質(zhì)分類

1 ．系統(tǒng)故障

這類故障是指只要滿足一定的條件，機(jī)床或者數(shù)控系統(tǒng)就必然出現(xiàn)的故障。例如電網(wǎng)電壓過(guò)高或者過(guò)報(bào)警或者過(guò)低，系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生電壓過(guò)高報(bào)警；切削量過(guò)大時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生過(guò)載報(bào)警等。

例如一臺(tái)采用 SIEMENSS 10 系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床在加工過(guò)程中，系統(tǒng)有時(shí)自動(dòng)斷電關(guān)機(jī)，重新啟動(dòng)后，還可以正常工作。根據(jù)系統(tǒng)工作原理和故障現(xiàn)象懷疑故障是系統(tǒng)供電電壓波動(dòng)造成的。測(cè)量系統(tǒng)電源模塊上的 24V 輸人電源，發(fā)現(xiàn)為 22 。 3V 左右，當(dāng)機(jī)床加工時(shí)，這個(gè)電壓還向下波動(dòng)，特別是切削量大時(shí)，電壓仍繼續(xù)下降，有時(shí)接近 21V ，這時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)斷電關(guān)機(jī)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，更換容量大的 24V 電源變壓器后這個(gè)故障就徹底消除了。

系統(tǒng)故障具有不可恢復(fù)性，故障一旦發(fā)生，如不對(duì)其進(jìn)行維修處理，機(jī)床不會(huì)自動(dòng)恢復(fù)正常。但只要找出發(fā)生故障的根本原因，維修完成后機(jī)床可以立即恢復(fù)正常。正確的使用與精心維護(hù)是杜絕或避免這類故障發(fā)生的重要措施。

2 ．隨機(jī)性故障

這類故障是指在同樣條件下，只偶爾出現(xiàn)一次或二次的故障。有時(shí)很長(zhǎng)時(shí)間也很難再遇到一次。要想人為地再現(xiàn)同樣的故障則不容易，此類故障的發(fā)生原因較隱蔽，很難找出其規(guī)律性，故常稱之為“軟故障”。隨機(jī)性故障的原因分析與故障診斷比較困難，一般而言，故障的發(fā)生往往與部件的安裝質(zhì)量、參數(shù)的設(shè)定、元器件的品質(zhì)、軟件設(shè)計(jì)不完善、工作環(huán)境的影響等諸多因素有關(guān)。

例如一臺(tái)數(shù)控溝槽磨床，在加工過(guò)程中偶爾出現(xiàn)問(wèn)題，磨溝槽的位置發(fā)生變化，造成廢品。分析這臺(tái)機(jī)床的工作原理，在磨削加工時(shí)首先測(cè)量臂向下擺動(dòng)到工件的卡緊位置，然后工件開(kāi)始移動(dòng)，當(dāng)工件的基準(zhǔn)端面接觸到測(cè)量頭時(shí)，數(shù)控裝置記錄下此時(shí)的位置數(shù)據(jù)，然后測(cè)量臂抬起，加工程序繼續(xù)運(yùn)行。數(shù)控裝置根據(jù)端面的位置數(shù)據(jù)，在距端面一定距離的位置磨削溝槽，所以溝槽位置不準(zhǔn)與測(cè)量的準(zhǔn)確與否有非常大的關(guān)系。因?yàn)椴唤?jīng)常發(fā)生，所以很難規(guī)察到故障現(xiàn)象。因此根據(jù)機(jī)床工作原理，對(duì)測(cè)量頭進(jìn)行檢查沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題；對(duì)測(cè)量臂的轉(zhuǎn)動(dòng)檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸有些緊，可能測(cè)量臂有時(shí)沒(méi)有精確到位，使測(cè)量產(chǎn)生誤差。將旋轉(zhuǎn)后新上重?fù)Q．過(guò)更通軸拆開(kāi)檢查發(fā)現(xiàn)已嚴(yán)重磨損，再也沒(méi)有發(fā)生這個(gè)故障。

隨機(jī)性故障有可恢復(fù)性，制作新備件，故障發(fā)生后，開(kāi)機(jī)等措施，機(jī)床通?？苫謴?fù)正常，但在運(yùn)行過(guò)程中，又可能發(fā)生同樣的故障。加強(qiáng)數(shù)控系統(tǒng)的維護(hù)檢查，確保電氣箱的密封，可靠的安裝、連接，正確的接地和屏蔽是減少、避免此類故障發(fā)生的重要措施。

二、按故障發(fā)生的部位分類

1 主機(jī)故障

數(shù)控機(jī)床的主機(jī)通常指組成數(shù)控機(jī)床的機(jī)械、潤(rùn) 滑、冷卻、排屑、液壓、氣動(dòng)與防護(hù)等部分。主機(jī)常見(jiàn)的故障主要有：

（l） 因機(jī)械部件安裝、調(diào)試、操作使用不當(dāng)?shù)仍蛞鸬臋C(jī)械傳動(dòng)故障；

（2） 因?qū)к墶⒅鬏S等運(yùn)動(dòng)部件的干涉、摩擦過(guò)大等原因引起的故障；

（3） 因機(jī)械零件的損壞、連接不良等原因引起的故障等等。

主機(jī)故障主要表現(xiàn)為傳動(dòng)噪聲大、加工精度差、運(yùn)行阻力大、機(jī)械部件動(dòng)作不進(jìn)行、機(jī)械部件損壞等等。潤(rùn)滑不良、液壓、氣動(dòng)系統(tǒng)的管路堵塞和密封不良，是主機(jī)發(fā)生故障的常見(jiàn)原因。數(shù)控機(jī)床的定期維護(hù)、保養(yǎng)，控制和根除“三漏”現(xiàn)象發(fā)生是減少主機(jī)部分故障的重要措施。

2 ．電氣控制系統(tǒng)故障

從所使用的元器件類型上，習(xí)慣上電氣控制系統(tǒng)故障通常分為“弱電”和“強(qiáng)電”兩大類故障。數(shù)控機(jī)床的弱電部分包括 CNC 、 PLC 、 MDI / C RT 以及伺服驅(qū)動(dòng)單元、輸人、輸出單元等。

“弱電”故障又有硬件故障與軟件故障之分。例如一臺(tái)數(shù)控沖床出現(xiàn)故障，屏幕沒(méi)有顯示，檢查機(jī)床控制系統(tǒng)的電源模塊的 24V 輸人電源沒(méi)有問(wèn)題， NC-ON 信號(hào)也正常，但在電源模塊上沒(méi)有 5V 電壓，說(shuō)明已損壞。維修后機(jī)床恢復(fù)正常。軟件故障是指在硬件正常情況下所出現(xiàn)的動(dòng)作出錯(cuò)、數(shù)據(jù)丟失等故障，常見(jiàn)的有加工程序出錯(cuò)，系統(tǒng)程序和參數(shù)的改變或丟失，計(jì)算機(jī)運(yùn)算出錯(cuò)等。

“強(qiáng)電”部分是指控制系統(tǒng)中的主回路或高壓、大功率回路中的繼電器、接觸器、開(kāi)關(guān)、熔斷器、電源變壓器、電動(dòng)機(jī)、電磁鐵、行程開(kāi)關(guān)等電氣元器件及其所組成的控制電路。這部分的故障雖然維修、診斷較為方便，但由于它處于高壓、大電流工作狀態(tài)，發(fā)生故障的幾率要高于“弱電”部分。

三、按發(fā)生故障后有無(wú)報(bào)替顯示分類

按故障發(fā)生后有無(wú)報(bào)警顯示，可分為有報(bào)警顯示故障和無(wú)報(bào)警顯示兩類。

1 ．有報(bào)警顯示故障

這類故障又可分為硬件報(bào)警顯示和軟件報(bào)警顯示兩種。

（l） 硬件報(bào)警顯示的故障。硬件報(bào)警顯示通常是指各單元裝置上的指示燈的報(bào)警指示。在數(shù)控系統(tǒng)中有許多用以指示故障部位的指示燈，如控制系統(tǒng)操作面板、 CPU 主板、伺服控制單元等部位，一旦數(shù)控系統(tǒng)的這些指示燈指示故障狀態(tài)后，根據(jù)相應(yīng)部位上的指示燈的報(bào)警含義，均可以大致判斷故障發(fā)生的部位和性質(zhì)，這無(wú)疑會(huì)給故障分析與診斷帶來(lái)極大好處。因此維修人員在日常維護(hù)和故障維修時(shí)應(yīng)注意檢查這些指示燈的狀態(tài)是否正常。

（ 2） 軟件報(bào)警顯示的故障。軟件報(bào)警顯示通常是指數(shù)控系統(tǒng)顯示器上顯示出的報(bào)警號(hào)和報(bào)警信息。由于數(shù)控系統(tǒng)具有自診斷功能，一旦檢查出故障，即按故障的級(jí)別進(jìn)行處理，同時(shí)在顯示器上顯示報(bào)警號(hào)和報(bào)警信息。軟件報(bào)警又可分為 NC 報(bào)警和 PLC 報(bào)警，前者為數(shù)控部分的故障報(bào)警，可通過(guò)報(bào)警號(hào)，在《 數(shù)控系統(tǒng)維修手冊(cè)》上找到這個(gè)報(bào)警的原因與怎樣處理方面的內(nèi)容，從而確定可能產(chǎn)生故障的原因；后者的 PLC 報(bào)警的報(bào)警信息來(lái)自機(jī)床制造廠家編制的報(bào)警文本，大多屬于機(jī)床側(cè)的故障報(bào)警，遇到這類故障，可根據(jù)報(bào)警信息，或者 PLC 用戶程序確診故障。

2 ．無(wú)報(bào)警顯示的故障

這類故障發(fā)生時(shí)沒(méi)有任何硬件及軟件報(bào)警顯示，因此分析診斷起來(lái)比較困難。遇到這類問(wèn)題，通常要具體問(wèn)題具體分析。要根據(jù)故障現(xiàn)象、機(jī)床工作原理、數(shù)控系統(tǒng)工作原理、 PLC 梯形圖以及維修經(jīng)驗(yàn)來(lái)分析診斷故障。

例如一臺(tái)數(shù)控淬火機(jī)床經(jīng)常自動(dòng)斷電關(guān)機(jī)，停一會(huì)再開(kāi)還可以工作。分析機(jī)床的工作原理，產(chǎn)生這個(gè)故障的原因一般都是系統(tǒng)保護(hù)功能起作用。首先檢查系統(tǒng)的供電電壓為 24V ，沒(méi)有間題；在檢查系統(tǒng)的冷卻裝置時(shí)，發(fā)現(xiàn)冷卻風(fēng)扇過(guò)濾網(wǎng)堵塞，出故障時(shí)恰好是夏季，系統(tǒng)因?yàn)闇囟冗^(guò)高而自動(dòng)停機(jī)，更換過(guò)濾網(wǎng)，機(jī)床恢復(fù)正常使用。

又如一臺(tái)采用 SIEMENS810 系統(tǒng)的數(shù)控溝槽磨床，在自動(dòng)磨削完工件、修整砂輪時(shí)，帶動(dòng)砂輪的 Z 軸向上運(yùn)動(dòng)，停下后砂輪修整器并沒(méi)有修整砂輪，而是停止了自動(dòng)循環(huán)，擔(dān)屏幕上沒(méi)有報(bào)警指示。根據(jù)機(jī)床的工作原理，在修整砂輪時(shí)，應(yīng)該噴射冷卻液，但多次觀察發(fā)生故障的過(guò)程，卻發(fā)現(xiàn)沒(méi)有切削液噴射。在出現(xiàn)故障時(shí)利用數(shù)控系統(tǒng)的 PLC 狀態(tài)顯示功能，觀察控制切削液噴射電磁閥的輸出 Q4.5 ，其狀態(tài)為“ 1“ ，沒(méi)有問(wèn)題，根據(jù)電氣原理圖它是通過(guò)直流繼電器 K45 來(lái)控制電磁閥的，檢查直流繼電器 K45 也沒(méi)有問(wèn)題，接著檢查電磁閥，發(fā)現(xiàn)電磁閥的線圈上有電壓，說(shuō)明問(wèn)題是出在電磁閥上，更換電磁閥，機(jī)床故障消除。

四、按故障產(chǎn)生的原因分類

1 ．?dāng)?shù)控機(jī)床自身故障

這類故障的發(fā)生是由于數(shù)控機(jī)床自身的原因所引起的，與外部使用環(huán)境條件無(wú)關(guān)，數(shù)控機(jī)床所發(fā)生的極大多數(shù)故障均屬此類故障。

2 ．?dāng)?shù)控機(jī)床外部故障

這類故障是由于外部原因所造成的。供電電壓過(guò)低、過(guò)高，波動(dòng)過(guò)大；電源相序不正確或三相輸人電壓的不平衡；環(huán)境溫度過(guò)高；有害氣體、潮氣、粉塵侵人；外來(lái)振動(dòng)和干擾等都是引起故障的原因。此外，人為因素如操作不當(dāng)也是造成的外部故障原因之一。

五、按故障發(fā)生的破壞程度分類

1 ．破壞性故障

這類故障出現(xiàn)會(huì)對(duì)操作者或設(shè)備造成傷害或損害，如超程運(yùn)行、飛車、部件碰撞等。例如，一臺(tái)數(shù)控車床在正常加工的情況下，刀具撞到工件，造成重大的損失，經(jīng)過(guò)仔細(xì)的分析，發(fā)現(xiàn)是返回參考點(diǎn)錯(cuò)誤，行程開(kāi)關(guān)（擋塊）位置與電子?xùn)鸥裎恢弥睾?，造?Z 方向進(jìn)給多出一個(gè)電子?xùn)鸥?，從而造成刀具與工件相撞的破壞性故障。移動(dòng)行程開(kāi)關(guān)位置，使問(wèn)題得到圓滿解決。

2 ．非破壞性故障

數(shù)控機(jī)床的絕大多數(shù)故障屬于這類故障，出現(xiàn)故障時(shí)對(duì)機(jī)床和操作人不會(huì)造成任何傷害，所以診斷這類故障時(shí)，可以再現(xiàn)故障，并可以仔細(xì)觀察故障現(xiàn)象，通過(guò)故障現(xiàn)象對(duì)故障進(jìn)行分析和診斷。

除上述常見(jiàn)故障分類方法外，還有其他多種不同的分類方法。如：按故障發(fā)生與需要維修的具體功能部位，可分為數(shù)控裝置故障，進(jìn)給伺服系統(tǒng)故障，主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)故障，自動(dòng)換刀系統(tǒng)故障等。維修人員掌握故障的種類及產(chǎn)生故障的可能原因?qū)τ诳焖倬S修機(jī)床恢復(fù)生產(chǎn)是十分必要的。

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