第七章数控机床常见报警故障及维护
保养
第一节数控机床常见故障及处理
一故障与可靠性
故障：
故障是指设备或系统因自身的原因而丧失规定功能的现象。故障的形式是多种多样的，但是故障具有相同的规律即故障规律曲线。
由图可知，改曲线分为三个区域，即初期运行区Ⅰ，系统的故障呈负指数曲线函数，故障率较高，故障原因大多数是设计、制造和装配缺陷所造成的；Ⅱ区为系统的正常运行区，此时故障率趋近一条水平线，故障率低，故障原因一般是由操作和维护不良而造成的偶发故障；Ⅲ区为系统的衰老区，此时故障率最大，主要原因是年久失修及磨损过渡造成的。若加强维护，可以延长系统的正常运行区。
二可靠性
可靠性是指在规定的条件下，数控机床维持无故障工作的能力。衡量
可靠性的指标如下：
1.平均无故障时间（MTBF）是指一台数控机床在使用中两次故障间隔的
平均时间。一般用总工作时间除以总故障次数来计算。
2.平均修复时间（MTTR）是指数控机床从出现故障直至正常使用所用
修复时间的平均值。
3.有效度（A）是指一台可维修的数控机床，在某一段时间内，维持其性
能的概率。用平均无故障时间除以平均无故障时间与平均修复时间的和来计算。
对于普通的数控机床，要求MTBF≥1000h, A≥0.95
三故障分类
数控机床的常见故障按故障性质、产生原因分为一下几类。
1 系统性故障和随机性故障
以故障出现的必然性和偶然性，将故障分为系统性故障和随机性故障。系统性故障是指机床或数控系统部分在一定的条件下必然出现的故障。随机性故障是指偶然出现的故障。一般随机性故障往往是由于机械结构的局部松动、错位、控制系统中的元器件出现工作特性飘移，机床电气元件可靠性下降等原因造成。这类故障在同样的条件下只偶然出现一两次，需要反复实验和综合判断才能排除。
2 有诊断显示故障和无诊断显示故障
以故障出现时有无自诊断显示，将故障分为有诊断显示故障和无诊断
显示故障。目前数控机床配置的数控系统都有自诊断功能，日本FANUC 公司和德国SIEMENS公司的数控系统都具有几百条报警信号。有诊断显示的故障一般都与控制部分有关，根据报警内容，较容易找到故障原因。有时一些故障虽有诊断显示，但却是由其他原因引起的。例如由刀库运动误差造成的换刀位置不到位，机械手取刀时中途卡死，故障报警显示却是机械手换刀位置开关未压合，这时应对刀库的定位误差进行调整而不是调整机械手的位置开关。这类报警显示提供了分析造成故障原因的线索。无诊断显示的故障，往往机床停在某一位置不能动，甚至手柄操作也失灵，维修人员只能根据出现故障前后的现象来分析判断，排除故障的难度较大。
3 破坏性故障和非破坏性故障
以故障有无破坏性将故障分为破坏性故障和非破坏性故障。对于破坏性故障如伺服系统失控造成撞车、短路等，维修难度大、有一定的危险，修后不允许重演这类现象。非破坏性故障可经多次反复实验直至排除，不会对机床造成损害。
4机床运动特性故障
这类故障发生后，机床照常运行，也没有任何报警显示，但加工出的工件不合格。针对这些故障，必须在检测仪器配合下，对机械、控制系统、伺服系统等采取综合措施。
5硬件故障和软件故障
以发生故障的部位分为硬件故障和软件故障。硬件故障只要通过更换
某些元器件即可排除。而软件故障时因程序编制错误造成，通过修改程序内容或修订机床参数就可排除。
四故障诊断及处理的基本原则
数控机床的大部分故障都以综合故障形式出现，判断与处理原则如下：
1调查故障现场
机床故障发生后，维修人员首先向操作者了解机床在什么情况下出现故障，故障现象如何，操作者采取了什么措施。仔细观察数控装置的工作寄存器和缓冲工作寄存器中尚存的工作内容，了解已执行的程序内容及自诊断显示的报警内容，然后按数控系统的复位键，观察系统经清除复位后故障报警是否消失，如果消失多属于软件故障，否则是硬件故障。
对于非破坏性故障，有条件时可重演故障，观察现象，以验证分析是否正确。
2可能造成的故障的因素
数控机床出现的同一故障现象，其原因可能是多种多样的，有机械、电气及控制系统等造成。要准确地判断出现的环节和造成故障的原因，必须罗列有关因素。
例如行程开关工作不正常时，影响因素可能有一下几个方面：
A)机械运动不到位，开关未压下
B)机械设计结构不合理，开关松动或挡块太短等
C)开关自身质量有问题
D)开关选型不当
E)防护措施不好，开关内进入了杂物，使松动失常
3确定产生故障的原因
由于造成故障的因素很多，因此维修人员必须利用改机床的技术档案、现场经验和判断能力、维修人员的机、电、液等综合技术知识及必要的测试手段和仪器，最后确定可能的因素，然后通过必要的实验逐一寻找，确定故障源。
4排除故障
当确定产生故障的原因之后就可以修理、调整有关的元件，使故障得以排除。
五常见故障的诊断和处理
1故障诊断一般原则
（1）直观法
这是一种最基本的方法，但要求维修人员有丰富的经验。维修者利用问、看、听、触、嗅的感观功能，注意发生故障时的各种光、声、味等异常现象，观察可能发生故障的每块印刷线路板的表面状况，以进一步缩小检查范围。
（2）自诊断功能法
现代的数控系统都具有较强的自诊断功能，能将检测到的故障以报警
信号在CRT上显示，或点亮操作面板上各种报警指示灯。根据指示灯的提示，就可以迅速找出故障源。
（3）参数检查法
受外界的干扰或操作不慎而使个别参数丢失或变化，造成机床无法正常工作时，通过核对、修正参数的方法可能将故障排除。
（4）备件置换法
通过分析发现可能产生故障的是印刷线路板时，可用备用的线路板替换。这种方法可逐步缩小故障因素范围，迅速找出存在故障的线路板。但需注意置换板后要对系统进行必要的调整，否则会使系统处于非最佳状态，甚至出现报警。
（5）测量比较法
利用印刷线路板的检测端子来测量电路的电压和波形，以检查有关电器的工作状态是否正常。也可利用相同的两块板相互进行比较测量，来找出故障。
以上各种方法各有特点，实际应用时可按照不同的故障现象，同时选择几种方法灵活运用，这样才能产生较好的效果。
六数控机床机械部分常见故障处理
数控机床机械结构部分的维修与普通机床有很多共同之处，可以参照机械修理手册进行处理。由于数控机床的电气控制功能增强，使得机械结构大为简化，因此机械故障大大减少。现介绍一些常见的机械故障。
