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数控车床的故障检查方法
阅读：544 发布时间：2013-8-12
数控机床是数字控制机床（Computernumericalcontrolmachinetools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。
故障检修
在数控机床中，大部分的故障都有资料可查，但也有一些故障，提供的报警信息较含糊甚至根本无报警，或者出现的周期较长，无规律，不定期，给查找分析带来了很多困难。对这类机床故障，需要对具体情况分析，进行耐心的查找，而且检查时特别需要机械、电气、液压等方面的综合知识，不然就很难快速、正确地找到故障的真正原因。
加工精度异常故障：系统参数发生变化或改动、机械故障、机床电气参数未优化电机运行异常、机床位置环异常或控制逻辑不妥，是生产中数控机床加工精度异常故障的常见原因，找出相关故障点并进行处理，机床均可恢复正常。生产中经常会遇到数控机床加工精度异常的故障。此类故障隐蔽性强、诊断难度大。
导致此类故障的原因主要有五个方面：
1、机床进给单位被改动或变化；
2、机床各轴的零点偏置（NULLOFFSET）异常；
3、轴向的反向间隙（BACKLASH）异常；
4、电机运行状态异常，即电气及控制部分故障；
5、机械故障，如丝杆、轴承、轴联器等部件。
此外，加工程序的编制、刀具的选择及人为因素，也可能导致加工精度异常。
机械故障导致的加工精度异常，主要应对以下几方面逐一进行检查。
1、检查机床精度异常时正运行的加工程序段，特别是刀具长度补偿、加工坐标系（G54～G59）的校对及计算。
2、在点动方式下，反复运动Z轴，经过视、触、听对其运动状态诊断，发现Z向运动声音异常，特别是快速点动，噪声更加明显。由此判断，机械方面可能存在隐患。
故障排除
1、初始化复位法：一般情况下，由于瞬时故障引起的系统报警，可用硬件复位或开关系统电源依次来清除故障，若系统工作存贮区由于掉电，拔插线路板或电池欠压造成混乱，则必须对系统进行初始化清除，清除前应注意作好数据拷贝记录，若初始化后故障仍无法排除，则进行硬件诊断。
2、参数更改，程序更正法：系统参数是确定系统功能的依据，参数设定错误就可能造成系统的故障或某功能无效。有时由于用户程序错误亦可造成故障停机，对此可以采用系统的块搜索功能进行检查，改正所有错误，以确保其正常运行。
3、调节，*化调整法：调节是一种zui简单易行的办法。通过对电位计的调节，修正系统故障。如某厂维修中，其系统显示器画面混乱，经调节后正常。如在某厂，其主轴在启动和制动时发生皮带打滑，原因是其主轴负载转矩大，而驱动装置的斜升时间设定过小，经调节后正常。
*化调整是系统地对伺服驱动系统与被拖动的机械系统实现*匹配的综合调节方法，其办法很简单，用一台多线记录仪或具有存贮功能的双踪示波器，分别观察指令和速度反馈或电流反馈的响应关系。通过调节速度调节器的比例系数和积分时间，来使伺服系统达到即有较高的动态响应特性，而又不振荡的*工作状态。在现场没有示波器或记录仪的情况下，根据经验，即调节使电机起振，然后向反向慢慢调节，直到消除震荡即可。
4、备件替换法：用好的备件替换诊断出坏的线路板，并做相应的初始化启动，使机床迅速投入正常运转，然后将坏板修理或返修，这是zui常用的排故办法。
5、改善电源质量法：一般采用稳压电源，来改善电源波动。对于高频干扰可以采用电容滤波法，通过这些预防性措施来减少电源板的故障。
6、维修信息跟踪法：一些大的制造公司根据实际工作中由于设计缺陷造成的偶然故障，不断修改和完善系统软件或硬件。这些修改以维修信息的形式不断提供给维修人员。以此做为故障排除的依据，可正确*地排除故障。
诊断方法
数控机床电气故障诊断有故障检测、故障判断及隔离和故障定位三个阶段。*阶段的故障检测就是对数控机床进行测试，判断是否存在故障；第二阶段是判定故障性质，并分离出故障的部件或模块；第三阶段是将故障定位到可以更换的模块或印制线路板，以缩短修理时间。为了及时发现系统出现的故障，快速确定故障所在部位并能及时排除，要求故障诊断应尽可能少且简便，故障诊断所需的时间应尽可能短。为此，可以采用以下的诊断方法：
1、直观法
利用感觉器官，注意发生故障时的各种现象，如故障时有无火花、亮光产生，有无异常响声、何处异常发热及有无焦煳味等。仔细观察可能发生故障的每块印制线路板的表面状况，有无烧毁和损伤痕迹，以进一步缩小检查范围，这是一种zui基本、zui常用的方法。
2、CNC系统的自诊断功能
依靠CNC系统快速处理数据的能力，对出错部位进行多路、快速的信号采集和处理，然后由诊断程序进行逻辑分析判断，以确定系统是否存在故障，及时对故障进行定位。现代CNC系统自诊断功能可以分为以下两类：
1）开机自诊断开机自诊断是指从每次通电开始至进入正常的运行准备状态为止，系统内部的诊断程序自动执行对CPU、存储器、总线、I/O单元等模块、印制线路板、CRT单元、光电阅读机及软盘驱动器等设备运行前的功能测试，确认系统的主要硬件是否可以正常工作。
2）故障信息提示当机床运行中发生故障时，在CRT显示器上会显示编号和内容。根据提示，查阅有关维修手册，确认引起故障的原因及排除方法。一般来说，数控机床诊断功能提示的故障信息越丰富，越能给故障诊断带来方便。但要注意的是，有些故障根据故障内容提示和查阅手册可直接确认故障原因；而有些故障的真正原因与故障内容提示不相符，或一个故障显示有多个故障原因，这就要求维修人员必须找出它们之间的内在，间接地确认故障原因。
3、数据和状态检查
CNC系统的自诊断不但能在CRT显示器上显示故障报警信息，而且能以多页的“诊断地址”和“诊断数据”的形式提供机床参数和状态信息，常见的数据和状态检查有参数检查和接口检查两种。
1）参数检查数控机床的机床数据是经过一系列试验和调整而获得的重要参数，是机床正常运行的保证。这些数据包括增益、加速度、轮廓监控允差、反向间隙补偿值和丝杠螺距补偿值等。当受到外部干扰时，会使数据丢失或发生混乱，机床不能正常工作。
2）接口检查CNC系统与机床之间的输入/输出接口信号包括CNC系统与PLC、PLC与机床之间接口输入/输出信号。数控系统的输入/输出接口诊断能将所有开关量信号的状态显示在CRT显示器上，用“1”或“0”表示信号的有无，利用状态显示可以检查CNC系统是否已将信号输出到机床侧，机床侧的开关量等信号是否已输入到CNC系统，从而可将故障定位在机床侧或是在CNC系统。
4、报警指示灯显示故障
现代数控机床的CNC系统内部，除了上述的自诊断功能和状态显示等“软件”报警外，还有许多“硬件”报警指示灯，它们分布在电源、伺服驱动和输入/输出等装置上，根据这些报警灯的指示可判断故障的原因。
5、备板置换法
利用备用的电路板来替换有故障疑点的模板，是一种快速而简便的判断故障原因的方法，常用于CNC系统的功能模块，如CRT模块、存储器模块等。需要注意的是，备板置换前，应检查有关电路，以免由于短路而造成好板损坏，同时，还应检查试验板上的选择开关和跨接线是否与原模板一致，有些模板还要注意模板上电位器的调整。置换存储器板后，应根据系统的要求，对存储器进行初始化操作，否则系统仍不能正常工作。
6、交换法
在数控机床中，常有功能相同的模块或单元，将相同模块或单元互相交换，观察故障转移的情况，就能快速确定故障的部位。这种方法常用于伺服进给驱动装置的故障检查，也可用于CNC系统内相同模块的互换。
7、敲击法
CNC系统由各种电路板组成，每块电路板上会有很多焊点，任何虚焊或接触不良都可能出现故障。用绝缘物轻轻敲打有故障疑点的电路板、接插件或电器元件时，若故障出现，则故障很可能就在敲击的部位。
8、测量比较法
为检测方便，模块或单元上设有检测端子，利用万用表、示波器等仪器仪表，通过这些端子检测到的电平或波形，将正常值与故障时的值相比较，可以分析出故障的原因及故障的所在位置。由于数控机床具有综合性和复杂性的特点，引起故障的因素是多方面的。上述故障诊断方法有时要几种同时应用，对故障进行综合分析，快速诊断出故障的部位，从而排除故障。同时，有些故障现象是电气方面的，但引起的原因是机械方面的；反之，也可能故障现象是机械方面的，但引起的原因是电气方面的；或者二者兼而有之。因此，对它的故障诊断往往不能单纯地归因于电气方面或机械方面，而必须加以综合，地进行考虑。
故障检修
在数控机床中，大部分的故障都有资料可查，但也有一些故障，提供的报警信息较含糊甚至根本无报警，或者出现的周期较长，无规律，不定期，给查找分析带来了很多困难。对这类机床故障，需要对具体情况分析，进行耐心的查找，而且检查时特别需要机械、电气、液压等方面的综合知识，不然就很难快速、正确地找到故障的真正原因。
加工精度异常故障：系统参数发生变化或改动、机械故障、机床电气参数未优化电机运行异常、机床位置环异常或控制逻辑不妥，是生产中数控机床加工精度异常故障的常见原因，找出相关故障点并进行处理，机床均可恢复正常。生产中经常会遇到数控机床加工精度异常的故障。此类故障隐蔽性强、诊断难度大。
导致此类故障的原因主要有五个方面：
1、机床进给单位被改动或变化；
2、机床各轴的零点偏置（NULLOFFSET）异常；
3、轴向的反向间隙（BACKLASH）异常；
4、电机运行状态异常，即电气及控制部分故障；
5、机械故障，如丝杆、轴承、轴联器等部件。
此外，加工程序的编制、刀具的选择及人为因素，也可能导致加工精度异常。
机械故障导致的加工精度异常，主要应对以下几方面逐一进行检查。
1、检查机床精度异常时正运行的加工程序段，特别是刀具长度补偿、加工坐标系（G54～G59）的校对及计算。
2、在点动方式下，反复运动Z轴，经过视、触、听对其运动状态诊断，发现Z向运动声音异常，特别是快速点动，噪声更加明显。由此判断，机械方面可能存在隐患。
故障排除
1、初始化复位法：一般情况下，由于瞬时故障引起的系统报警，可用硬件复位或开关系统电源依次来清除故障，若系统工作存贮区由于掉电，拔插线路板或电池欠压造成混乱，则必须对系统进行初始化清除，清除前应注意作好数据拷贝记录，若初始化后故障仍无法排除，则进行硬件诊断。
2、参数更改，程序更正法：系统参数是确定系统功能的依据，参数设定错误就可能造成系统的故障或某功能无效。有时由于用户程序错误亦可造成故障停机，对此可以采用系统的块搜索功能进行检查，改正所有错误，以确保其正常运行。
3、调节，*化调整法：调节是一种zui简单易行的办法。通过对电位计的调节，修正系统故障。如某厂维修中，其系统显示器画面混乱，经调节后正常。如在某厂，其主轴在启动和制动时发生皮带打滑，原因是其主轴负载转矩大，而驱动装置的斜升时间设定过小，经调节后正常。
*化调整是系统地对伺服驱动系统与被拖动的机械系统实现*匹配的综合调节方法，其办法很简单，用一台多线记录仪或具有存贮功能的双踪示波器，分别观察指令和速度反馈或电流反馈的响应关系。通过调节速度调节器的比例系数和积分时间，来使伺服系统达到即有较高的动态响应特性，而又不振荡的*工作状态。在现场没有示波器或记录仪的情况下，根据经验，即调节使电机起振，然后向反向慢慢调节，直到消除震荡即可。
4、备件替换法：用好的备件替换诊断出坏的线路板，并做相应的初始化启动，使机床迅速投入正常运转，然后将坏板修理或返修，这是zui常用的排故办法。
5、改善电源质量法：一般采用稳压电源，来改善电源波动。对于高频干扰可以采用电容滤波法，通过这些预防性措施来减少电源板的故障。
6、维修信息跟踪法：一些大的制造公司根据实际工作中由于设计缺陷造成的偶然故障，不断修改和完善系统软件或硬件。这些修改以维修信息的形式不断提供给维修人员。以此做为故障排除的依据，可正确*地排除故障。
诊断方法
数控机床电气故障诊断有故障检测、故障判断及隔离和故障定位三个阶段。*阶段的故障检测就是对数控机床进行测试，判断是否存在故障；第二阶段是判定故障性质，并分离出故障的部件或模块；第三阶段是将故障定位到可以更换的模块或印制线路板，以缩短修理时间。为了及时发现系统出现的故障，快速确定故障所在部位并能及时排除，要求故障诊断应尽可能少且简便，故障诊断所需的时间应尽可能短。为此，可以采用以下的诊断方法：
1、直观法
利用感觉器官，注意发生故障时的各种现象，如故障时有无火花、亮光产生，有无异常响声、何处异常发热及有无焦煳味等。仔细观察可能发生故障的每块印制线路板的表面状况，有无烧毁和损伤痕迹，以进一步缩小检查范围，这是一种zui基本、zui常用的方法。
2、CNC系统的自诊断功能
依靠CNC系统快速处理数据的能力，对出错部位进行多路、快速的信号采集和处理，然后由诊断程序进行逻辑分析判断，以确定系统是否存在故障，及时对故障进行定位。现代CNC系统自诊断功能可以分为以下两类：
1）开机自诊断开机自诊断是指从每次通电开始至进入正常的运行准备状态为止，系统内部的诊断程序自动执行对CPU、存储器、总线、I/O单元等模块、印制线路板、CRT单元、光电阅读机及软盘驱动器等设备运行前的功能测试，确认系统的主要硬件是否可以正常工作。
2）故障信息提示当机床运行中发生故障时，在CRT显示器上会显示编号和内容。根据提示，查阅有关维修手册，确认引起故障的原因及排除方法。一般来说，数控机床诊断功能提示的故障信息越丰富，越能给故障诊断带来方便。但要注意的是，有些故障根据故障内容提示和查阅手册可直接确认故障原因；而有些故障的真正原因与故障内容提示不相符，或一个故障显示有多个故障原因，这就要求维修人员必须找出它们之间的内在，间接地确认故障原因。
3、数据和状态检查
CNC系统的自诊断不但能在CRT显示器上显示故障报警信息，而且能以多页的“诊断地址”和“诊断数据”的形式提供机床参数和状态信息，常见的数据和状态检查有参数检查和接口检查两种。
1）参数检查数控机床的机床数据是经过一系列试验和调整而获得的重要参数，是机床正常运行的保证。这些数据包括增益、加速度、轮廓监控允差、反向间隙补偿值和丝杠螺距补偿值等。当受到外部干扰时，会使数据丢失或发生混乱，机床不能正常工作。
2）接口检查CNC系统与机床之间的输入/输出接口信号包括CNC系统与PLC、PLC与机床之间接口输入/输出信号。数控系统的输入/输出接口诊断能将所有开关量信号的状态显示在CRT显示器上，用“1”或“0”表示信号的有无，利用状态显示可以检查CNC系统是否已将信号输出到机床侧，机床侧的开关量等信号是否已输入到CNC系统，从而可将故障定位在机床侧或是在CNC系统。
4、报警指示灯显示故障
现代数控机床的CNC系统内部，除了上述的自诊断功能和状态显示等“软件”报警外，还有许多“硬件”报警指示灯，它们分布在电源、伺服驱动和输入/输出等装置上，根据这些报警灯的指示可判断故障的原因。
5、备板置换法
利用备用的电路板来替换有故障疑点的模板，是一种快速而简便的判断故障原因的方法，常用于CNC系统的功能模块，如CRT模块、存储器模块等。需要注意的是，备板置换前，应检查有关电路，以免由于短路而造成好板损坏，同时，还应检查试验板上的选择开关和跨接线是否与原模板一致，有些模板还要注意模板上电位器的调整。置换存储器板后，应根据系统的要求，对存储器进行初始化操作，否则系统仍不能正常工作。
6、交换法
在数控机床中，常有功能相同的模块或单元，将相同模块或单元互相交换，观察故障转移的情况，就能快速确定故障的部位。这种方法常用于伺服进给驱动装置的故障检查，也可用于CNC系统内相同模块的互换。
7、敲击法
CNC系统由各种电路板组成，每块电路板上会有很多焊点，任何虚焊或接触不良都可能出现故障。用绝缘物轻轻敲打有故障疑点的电路板、接插件或电器元件时，若故障出现，则故障很可能就在敲击的部位。
8、测量比较法
为检测方便，模块或单元上设有检测端子，利用万用表、示波器等仪器仪表，通过这些端子检测到的电平或波形，将正常值与故障时的值相比较，可以分析出故障的原因及故障的所在位置。由于数控机床具有综合性和复杂性的特点，引起故障的因素是多方面的。上述故障诊断方法有时要几种同时应用，对故障进行综合分析，快速诊断出故障的部位，从而排除故障。同时，有些故障现象是电气方面的，但引起的原因是机械方面的；反之，也可能故障现象是机械方面的，但引起的原因是电气方面的；或者二者兼而有之。因此，对它的故障诊断往往不能单纯地归因于电气方面或机械方面，而必须加以综合，地进行考虑。