浅析数控机床故障诊断与维修技巧
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浅析数控机床故障诊断与维修技巧
张志恒
衡水科技工程学校 河北衡水 053000
摘要：在数控机床频繁使用的工业作业中，数控机床可能出现许多故障，种类繁多，千差万别。阐述了数控机床的故障诊断方法和维修方法。通过各种常见的故障排除方法，提出有效的维修技巧。通过这些维修技巧可以大大提高维修效率，同时也提高了数控机床的正常运转效率。
关键词：数控机床;故障诊断;维修技巧
中图分类号： TH17 文献标识码：E
Analysis of fault diagnosis and maintenance skills of CNC machine
ZHANG Zhi Heng
Hengshui science and engineering school, Hebei, Hengshui 053000,
China
Abstract: In the frequent use of CNC milling machine industrial
operations, CNC milling machine may be a lot of failures, types vary
widely. This paper expounds the fault diagnosis method and maintenance
method of NC milling machine. Through a variety of common
troubleshooting methods, put forward effective maintenance skills.
Through these maintenance skills can greatly improve the efficiency of
maintenance, but also improve the normal operation efficiency of CNC
milling machine. Key words: CNC machine; fault diagnosis; maintenance skills
数控系统是一种高技术密集型产品。要想快速、准确地找出原因，确定故障的位置，就必须依靠诊断技术。随着微处理器的发展，诊断技术正从简单诊断发展到多功能高级诊断或智能化。诊断能力也是评价数控系统性能的一个重要指标。
一、数控机床常见故障诊断方法
1.起动诊断
启动诊断是指数控系统每次开机时自动启动诊断。硬件和系统控制软件的内容的诊断是系统的关键，如CPU、内存、I/O模块、读写器、读卡器、软盘设备或外部设备。只有确认所有项目正确，整个系统才能正常运行。否则，故障信息将显示在CRT图片或发光二极管报警模式中。此时，启动诊断过程无法完成，系统无法投入运行。
2. 在线诊断
在线诊断是指安装在数控系统中的数控系统，连接到数控系统，系统中的数控装置处于各伺服单元、伺服电机、主轴和主轴电机伺服单元等外部设备的正常运行状态，如自动诊断和检测等。只要系统不关机，在线诊断就不会停止。
在线诊断一般包括自诊断功能，显示条件有数千个，常用二进制0, 1显示其状态。对于正逻辑，0表示断开连接状态，1表示连接状态。故障的位置可以通过状态显示来确定。常用的接口状态和内部状态，如I/O接口状态的使用，结合PLC梯形图和功率控制电路图，利用推理的方法和方法可以判断故障点的真实位置。大多数故障信息以报警号的形式出现。一般可分为以下几种：过热报警型；系统报警类；存储报警类；编程/设置类；伺服式；行程开关报警型；印制电路板连接故障类。
3. 离线诊断
离线诊断指的是数控系统的故障，CNC系统制造商或专业维修中心使用专门的诊断软件和测试设备停止（或离线）检查。为了将故障定位在尽可能小的范围内，例如缩小到功能模块、电路的一部分，甚至芯片或部件，这种故障定位更准确。
二、数控机床的常见故障排除方法
由于数控机床故障比较复杂，数控系统的自诊断能力无法在系统的各个部分进行测试。它通常是一个警报号码，表明许多故障的原因，这是很难开始。下面介绍维修人员在生产实践中常用的故障排除方法。
1、目视检查
目视检查是指维修人员根据观察到的各种异常现象，当故障发生时，光、声、味，判断故障范围，故障可缩小到一个模块或一个电路板，然后排除。一般包括：
A、查询：询问现场人员进行故障排除的过程，故障的出现和故障后果；
B、目视：观察机器是否处于正常状态，电气控制装置无报警指示，检查是否有局部保险烧毁、烧焦部件及开裂、电线电缆损耗、操作元件是否正确等； C、触摸：在全功率下可以触摸的主要电路板的安装状况、插头、电源和信号线的连接状态和触摸震动组件，特别是大容量电容电阻，半导体器件有无松动的感觉，可检查出一些断脚焊坏接触故障；
D、电源：是指为了检查是否有烟、火，是否有无异常声音，味道，触摸，是否有过热的发动机和部件存在并通电，一旦发现立即断电分析。如果有破坏性故障，必须在电力允许之前将其清除。
数控加工中心运行一段时间后，CRT显示器突然显示没有故障，机床可以继续工作。停下来就好了。据观察，当设备运行过程中发生振动时，就会发生故障。初步判断是元件接触不良。当检查显示面板时，CRT显示器突然消失。检查发现有两个大头针，一颗水晶松动了。焊接完毕后，排除故障。
2 .初始化复位法
在正常情况下，由于系统报警引起的瞬时故障，可以使用硬件复位或开关系统供电，以清除故障。若系统工作存贮区由于电源，插头的电路板或电池电压造成混乱，你必须初始化系统清晰，应注意做好数据记录的副本之前要想清楚，如果故障仍不能排除硬件初始化后，诊断。
例：一台数控车床当按下自动运行键，微机拒不执行加工程序，也不显示故障自检提示，显示屏幕处于复位状态（只显示菜单）。有时手动、编辑功能正常，检查用户程序、各种参数完全正确；有时因记忆电池失效，更换记忆电池等，系统显示某一方向尺寸超量或各方向的尺寸都超量（显示尺寸超过机床实际能加工的最大尺寸或超过系统能够认可的最大尺寸）。排除方法：采用初始化复位法使系统清零复位（一般要用特殊组合健或密码）。
3. 自诊断法
数控系统具有较强的自诊断功能，能随时监控数控系统的软硬件工作状态。利用自诊断功能，可以显示系统与主机状态之间的信息接口，以确定机械部分或数控部分所发生的故障、位置和显示故障（故障代码）。
a.硬件报警指示：指电气设备包括数控系统的伺服系统，包括状态和故障指示器，结合状态指示器和相应的功能，可了解为什么会出现故障的内容和故障的排除方法；
b.软件故障报警指示：系统软件、PLC程序及在处理程序中通常都配有报警显示，根据相应的报警显示显示诊断手册，将可能出现故障的原因和排除方法通知。
功能程序测试方法是将数控系统G、M、S、T、f函数程序化为功能测试程序，并存储在相应的介质上，如纸带和磁带。该程序可用于快速判断故障发生的可能原因。
4. 备件替换法
使用备件更换诊断坏的电路板，即在一般的失败案例的原因分析，维修人员可以集成电路芯片组件或更换印刷电路板，备用有疑点的部分，从而减少故障区域的印刷电路板或芯片级。并相应初始化启动，使机器迅速投入正常运行。
在现代数控系统的维护中，采用这种方法诊断的病例越来越多，再利用备件代替损坏的模块，使系统正常工作。使用此方法在操作中注意必须在断电情况下进行，应仔细检查电路板的版本、型号、标记，交叉连接是否相同，如不一致，不能更换。拆线时应标明标志和记录。
一般不要轻易更换CPU板、存储器板和电源，否则会造成程序和机器参数的丢失，从而导致无法扩展。
例：某数控车床，有两个进给轴，即X轴和Z轴，且两个进给轴都是采用相同型号的伺服驱动器及伺服电机。
故障现象：在机床运行过程中，出现Z轴伺服电机不动作，而且报警显示跟踪误差过大，其他功能无异常。
故障分析：出现这种故障首先要判断处故障所出现的位置，判断方法一般可以按照由前至后或者由后之前的顺序进行。由前至后的方法就是按照运行的指令所到达的路线由前到后按顺序进行判断。Z轴不能动，故障部位有可能出现在数控系统、伺服驱动器伺服电机上。在对故障进行预判的基础上决定采用部件交换法进行验证。
故障处理：首先排除是否是数控系统出现问题。将X轴伺服驱动器接口与Z轴伺服驱动器接口互换，然后运行系统，如果此时X轴不能正常运行，Z轴能够正常运行，则表明数控系统以及X轴接口没有问题，问题可能出现在Z轴接口处；如果此时X轴能够正常运行，而Z轴不能够正常运行，则表明数控系统Z轴接口处没有问题，问题有可能出现在Z轴伺服驱动器或Z轴伺服电机上。那么就需要继续判断故障到底是出现在伺服驱动器上还是出现在伺服电机上，这时将X轴伺服电机接口与Z轴伺服电机接口列免，然后运行系统，如果此时若X轴不能正常运行，而Z轴能正常运行，则表明Z轴伺服电机没有问题，而Z轴伺服驱动器有问题：如果此时X轴能够正常运行，而Z轴不能够正常运行，则表明故障发生在Z轴伺服电机上。根据以上步骤找到故障点后有针对性的加以排除。
5 .交叉换位法
当故障可以判断它是否为坏板，且无零配件故障情况时，可在系统互换检查中两个相同或兼容，如交换指令板或伺服板两个坐标，从故障或故障板判断。这种交叉换位要特别注意，不仅要硬件连接正确的交流，也交流了一系列相应的参数，否则就不能达到目的，但会对新的故障造成混乱，必须加以考虑，对硬件和软件设计方案的良好交流，交换检查的准确性。
例如：一台数控铣床出现x方向进给正常，z向进给出现振动，噪声大，精度差，采用手动或者手摇脉冲进给时候也是如此。观察各个驱动板指示灯亮度及其变化基本正常，怀疑是z轴步进电动机及其引线开路或者z轴电机或者其他机械部分有故障。为了进一步的证明z轴电机及其故障，可以采用交叉换位的办法来判断出故障的地方，将z轴的电动机引线换到x 电动机上，x轴电动机运行正常，将x轴电动机引线换到z轴电机上，故障依旧，就可以判断是z轴电动机故障或者z轴机械故障。测量电动机引线，发现一相开路。修复后步进电动机故障排除。
6. 参数检查法
系统参数是决定系统功能的基础，参数设定误差可能导致系统失效或失效。当发生故障时应及时核对系统参数，参数一般存放在磁泡存储器或存储在保持CMOS RAM需要电池，一旦电池或由于外部干扰等因素的影响，个别参数或改变，混乱的损失，使机器不能正常工作。此时，可以通过检查和纠正参数来进行故障排除。
例如：数控车床、数控刀架因突然失效，系统不能自动运行，在手动换刀时，将需要一段时间再换刀。然后检查工具，填充和其他参数，发现手册不解释参数P20 20，经过调查，数据P20是刀架换刀时间参数，清理，故障排除。
有时由于用户程序和参数错误也会造成停机，可以使用系统的程序自检功能检查，纠正所有错误，确保其正常运行。
7. 敲击法
当系统故障有时正常有时不正常是可以确定的基本成分，是不接触或点焊，使用液压方法检查焊缝，当震动或接触到的故障位置，故障的发生。
8. 局部升温法
数控系统经过长期运行，部件老化，性能恶化。当它们没有完全损坏时，有时会发生故障。用烙铁或电吹风对可疑元件进行局部加热，会使故障迅速发生。操作时，应注意元器件的温度参数等，注意不要损坏好的元器件。
