数控机床常见故障的诊断维修与机床保养分析

摘 要： 随着我国科学技术与社会经济的发展，数控机床作为生产实践中的一种重要的设备其运行的精度和运行的速度得到了飞速地提升。从目前的发展情况来看，数控机床作为现代机械制造领域内的较高程度的技术装备极大地推动了我国制造业的发展与前进，为我国经济的腾飞提供了较大的帮助。但是，数控机床在运行的过程中依然还是会存在着故障现象的，这就要求相关操作人员能够对数控机床的一些常见故障进行诊断和维修，并且能够采取一些比较有效的机床保养措施，从而保证数控机床能够保持良好的运转状态，本文也将从实际出发，结合一定的理论研究背景对当前我国生产活动中数控机床的一些常见故障诊断以及机床的保养进行了深入地探讨和分析。

关键词： 数控机床;故障;诊断;保养

一、引言

从目前我国机械生产过程来看，数控机床是一种比较高端的、技术含量比较大的技术性设备，在数控机床中融合进入了当前先进的计算机技术、微电子技术、自动控制技术等内容，为我国制造行业的发展提供了强大的技术支持。但是，就目前的运行情况来看，由于数控机床在生产过程中使用的频率较高，尤其是在高强度的运转下，数控机床很容易出现故障现象，严重的话就很可能导致整个数控机床无法正常地工作，影响到整个企业的效益。所以，在具体的实践过程中，如何准确地对数控机床中故障进行诊断并在平时的运转过程采取有效的保养措施是保证数控机床正常运转以及对数控机床日常维护的必要工作。

二、数控机床的相关理论综述

2.1、数控机床的主要类型分析

随着我国科学技术的进步以及社会经济的发展，我国的制造业水平得到了明显地提升尤其是工业科技活动了非常巨大的进步，这也在很大程度上推动了我国机械制造领域内技术装备的更新与换代。纵观当前机械制造领域的发展情况，在我国的机械制造领域中尤其是数控机床技术得到了飞速地发展，对于我国机械制造企业经济效益的提升扮演着越来越重要的作用。随着科学技术的进一步发展，应用于生产领域中的数控机床的种类在不断地增多，而且数量也在急剧上升。但是从数控机床的主要应用领域来看，当前的数控机床主要还是应用于技术的切割领域以及加工领域中，从当前的分类情况来看，机械制造企业中应用比较广泛的数控机床主要有数控立车、数控磨床以及数控镗车等。

2.2、对于数控机床维修的相关特征分析

从技术层面来看，数控机床是属于高科技含量的机械产品，数控机床中还包含了数控系统、可编程控制系统、伺服系统以及其他的高科技技术。从其组成来看，数控机床的构成部门的技术含量都比较高，所以工作人员在对数控机床进行维修的时候无论是在维修方法还是机床维修方面都有着非常严格的流程以及措施。从目前的维修特征来看，数控机床的维修主要是遵从以下几个原则的，首先应当对数控机床进行维修的时候，相关的操作人员必须能够熟悉数控机床的系统、位置的检测以及伺服驱动和辅助控制系统的相关工作原理、工作特征以及一些比较常见的、发生频率比较高的数控机床故障的相关处理方法。其次，当数控机床发生故障之后，还要学会使用NC、PLC提供的数控故障信息从而准确地判断出数控机床的机械故障。

2.3、数控机床维修的基本流程分析

数控机床在使用的过程中是非常容易出现故障现象的，所以，当数控机床出现故障的时候我们首先应当确定出数控机床发生故障的准确位置以及引发该故障的主要原因，并且根据判断的初步结果来确定出数控机床维修的大致原因。其次，我们还需要根据自己的客观判断来获取引起数控机床故障的根本原因，并且根据相关的经验来对于数控机床进行维修，而且还要逐步地对数控机床进行排查，不断地缩小引起数控机床产生机械故障的范围，从而能够准确地确定出数控机床出现的故障类型以及相应的处理方法。最后，在完成对数控机床的故障维修之后，我们必须要重新启动数控机床，从而确保数控机床的机械故障得到了良好的修复，一些故障也被排除掉，而且还要对数控机床的操纵者进行说明和指导，避免出现操作人员的失误从而致使引发同等类似的机械故障现象。此外，我们还需要对数控机床的维修记录进行记载，并且将这些数据装订在案将其作为后来维修的参考数据。

2.4 数控机床检修过程当中常见故障检测方法

2.4.1 主轴部分常见的故障检测方法

数控机床的主轴驱动系统的功能主要是为了帮助机床的主軸旋转运动。它的功率范围一般比较宽泛，同时加速和减速的时间比较短，有非常强的过载能力。它的主轴一般常见的故障主要是集中在主轴的驱动系统故障，检测的时候主要是主轴流量方面的故障。

2.4.2 进给伺服部分常见的故障检测方法

进给伺服系统是数控机床和普通机床的重要区别，进给伺服系统的工作是为了保持数控机床的稳定，给机床提供安全保障。在数控机床伺服系统当中，它占据了非常重要的地位。它的准确性非常高，同时对信号的追踪能力也比较强。在数控机床作用发挥的基础之上，同样还起着安全保障的作用。伺服控制系统和电机故障以及其所反映的故障信息主要都是集中在一些常见的故障中，首先第一步用来判断伺服系统的信号检测的是以PLC程序为依据。观察屏幕上的轴数值是否变发生变化，伺服轴是否存在移动的情况。如果伺服单元上产生了只用电压，那么可以把位置反馈的问题或者其他方面的问题一并确定下来。

2.5数控机床的故障分析典型案例

数控机床的应用越来越广泛，因为它具有加工柔韧性好，精度高并且生产效率高的优点。在现在技术越来越先进，流程也越来越复杂，对维修人员的素质要求非常高，要求他们必须要具备专业的。技术知识和丰富的维修经验。如果遇到数控机床出现故障，应该做到及时的排除故障。

例一，一台专用的数控铣床，NC系统主要用的是西门子的。在批量加工过程当中，nc系统显示的是二号报警，发生这种故障的原因是由于y轴行程超出软件设定的极限值，首先检查了程序数值没有发生变化。通过仔细观察故障的现象，发现发生故障的时候CRT上显示的是y轴坐标已经达到软件的极限，但仔细研究之后发现是因为补偿值输入变大导致的。这个时候应该适当的调整软件限位设置排除故障，这个故障的原因就是软件设置不当造成的。

例二，数控铣机故障，设备在刚开始使用的时候旋转工作台经常会发生不旋转的现象。对机床的工作原理和加工过程进行现场分析之后发现这造成此现象的原因主要是分度装置。只有当分度装置在起始位置的时候，工作台才能够旋转，因此如果发生类似的情况，首先应该检查分度装置是否已经恢复起始位置。

例三，有几台数控机床在刚开始投入使用的时候，经常会发生意外。操作人员按住急停按钮之后将系统断电马上重启，这个时候机床不会回到参考点，必须经过一番调整，有的时候需要手工将轴扳到非干涉区，通过现场实践发现，按住急停按钮之后将操作方式变为手动，那么松开急停装置之后就可以把机床恢复到正常位置，这个时候在断电操作就不会发生问题。

例四，采用西门子SINUMERIK 810的数控淬火机床，一次出现6014“FAULT LEVEL HARDENING LIQUID”机床不能工作，报警信息显示淬火的液面不够，检查液面其实已经远远超出了最低水平，同时检测液位的开关才发现是液位开关的问题，需要更换新的开关，至此，故障消除。 相同的情况还有一次，有一台数控磨床的数控系统采用的是数控系统采用西门子SINUMERIK SYSTEM 3，出现故障报警F31“SPINDLE COOLANT CIRCUIT”，首先排查主轴的冷却系统，但是检查冷却系统发现并没有发生实质性的故障。因此，查阅PLC梯图这个故障其实是由流量检测开关B9.6检测出来的。通过检查这个开关，发现该开关已经损坏，需要更换新的开关，因此故障排除。 通过这个例子可以发现有一些故障，虽然存在有报警信息，但是并不一定是真实的，也并不一定能够反映故障的根本原因所在，这个时候需要根据报警信息作出相应的判断。

例五，伺服系统的故障主要在于数控系统的控制核心是对机床的进给部分进行数字控制的。同时进给部分又是给伺服单元控制伺服电机的，通过它带动滚珠丝杠来实现。由于旋转编码器做了位置反馈元件，从而形成了半闭环的位置控制。所以当伺服系统在数控机床上开始运行的时候作用。伺服系统的故障主要都是在于伺服控制单元、伺服电机和测速电机、编码器等等原因出现的。第一个案例是伺服电机损坏的案例。有一台采用。T的数控机床有一次DOTA出现故障。在此情况下，由于转动不到位，刀塔转动时，就出现了6016号报警。那么根据伺服电机的工作原理和故障现象进行分析，刀塔转动是由于伺服电机驱动造成的，伺服电机只要一启动，伺服单元就会直接产生过载报警，从而切断伺服电源，并且反馈给nc系统显示6016报警原因。检查机械部分并且更换伺服单元都没有解决问题，这个时候需要更换伺服电机，更换之后发现故障完全排除。

第二个案例是另一台数控磨床发生的故障是E轴的休整器失控，导致了E轴又回到了参考点，但是通过自动修整或者半自动休整恢复时，运动的速度非常快，直到撞到了极限开关，观察发生故障的情况，发现撞极限开关的时候显示的坐标值是小于实际值的。因此判断肯定是因为位置反馈的问题，但是依次更换反馈板和编码器都没有解决问题，经过仔细研究发现E轴的休整器是由Z轴最终带动的，当回到参考点之后E轴都在Z轴的一边，而休整的时候，E轴的修整器被自主带到了中间。休整的时候，E轴休整器被最着带到中间。我们大胆的做了一下尝试将E轴修整器移动到了Z轴中间，然后回到参考点，这个时候发现参考点也出现了失控现象，因此我们可以判断是由于E轴的修整器经常的做重复的运动，从而导致了E轴的反馈电线折断，导致接触不良。通过校正线路验证了我们最初的判断。我们迅速找到了断点焊接之后，采取了防折措施，帮助机床恢复了工作。

三、数控机床的日常保养工作

随着我国科学技术的发展，数控机床在机械制造业中的应用水平越来越高，由于数控机床的自动化、智能化水平越来越高因此对于数控机床日常的维护和保养工作也有着非常高的要求。首先，我们需要做好数控机床的系统管理工作，制定出良好的保养制度。数控机床对于其工作的环境和场所有着非常高的要求，在使用的过程中要做好数控机床的管理工作，根据企业的现状制定出合理的保养制度以及完善的操作流程，并结合当前技术的发展以及实际上的需求，对企业现有的保养制度和规程进行更新。不仅如此，企业还需要做好数控系统的管理工作，加强对数控系统的防杂工作的管理，要及时清理出数控机床内的灰尘等物质，为数控机床提供良好的工作环境，还要对数控柜通风系统进行定期的清理，保证数控机床在具体的运行过程中能够将热量及时地散发调，为数控机床的正常工作提供保障。其次，对于数控机床的机械运行系统做好维护保护工作。数控机床在机械生产中的重要性不言而喻，所以，从某种程度上说，数控机床的維护和保养已经成为了该行业中重要的任务，在保养中主要是包括了对主传动链、液压系统、气压系统以及机床的精度进行保养。我们需要对主传动链做好保养，要定期地调整主轴驱动带的松紧程度，还要检查主轴润滑的恒温油箱的温度范围、补充油量以及清洗过滤器。而液压系统则是整个数控机床的动力系统，这就要求我们在保养的过程中对液压系统进行定期的检查，还要定期检查油箱中的油、冷却器以及加热器、液压件、滤芯等液压系统的零部件，企业也需要根据实际情况做好维护和保养的工作，加强机械系统维护保养工作的投入，为数控机床的正常工作提供过硬的保障。

生产中，为了能够让数控起床正常的运行，就应该在日常使用的过程当中及时保养，保证数控机床的正常运行。一旦发现数控机床出现故障，就应该及时的对故障进行检修。另外除了检修之外，为了保证数控机床等日常运行，还应该加强日常保养，确保数控机床能够顺利、没有故障的运行。在日常保养工作当中需要注意以下几个方面。

第一，在机场组成过程当中，数控机床的直流电动地位非常重要，在使用过程当中，电刷和转向器非常容易遭到磨损，因此需要进行定期的检查和清理。第二，应该适当的试验各个坐标轴的超程限位状况，检查的时候用手按压一下硬件的限位开关，看看超声警报是否能够出现，这是必不可少的环节。第三，电气归那有空调设备。在稳定的温度内，能够对电气元件提供保障的功能。所以应该定期的对其进行检查。空调设备的故障是各个电器元件出现温度过高导致的损坏，应该及时的防止并且采取有效的措施。第四是在对各个电器部位进行检查的时候非常容易遭受到震动的影响，也就是说非常容易发生松动。很容易引发接触不良或者导致器件的严重损坏，因此定期的检查这些容易松动的部件是必不可少的，用这些保证良好的接触。第五，我叔控机床在运行的过程当中应该保证书机床的运行部分保持长期润滑的状态，因此要对数控机床的润滑系统进行清理，保证良好的运行状态。

数控机床在使用过程当中，每一套都有自己的操作流程，操作人员应该按严格的按照操作流程操作，保证操作人员自身安全。同时也保证机床设备能够正常安全的使用，因此机床的操作人员必须按照操作流程正确的操作。并且注意开机关机的顺序，注意使用过程当中的注意事项。

数控机床本身有大量的电子元件，使用过程中应该避免阳光直射，同时也要避免潮湿以及粉尘多以及剧烈震动等等，对数控机床的使用环境应该尽量的保持清洁，干燥以及恒温机床所处的环境。一般为0°到40°之间。对于精密的数控机床、部件，为了能够保证良好的精度，应该保证恒温车间同时电源应该保持稳定。另外，对数控机床工作地点应该低于海拔1000米。

四、结语

企业在生产的时候，机床发生故障的主要的原因是多个方面的，在对数控机床检修的时候，需要根据机床在工作中表现出来的现象进行分析，然后对数控机床出现的故障进行排除，定期的清理机床，并对各个部分进行润滑。在数控机床工作过程中出现的问题，如果不确定导致机床发生故障的原因，不能够对数控机床进行随意的维修，以避免出现更大的故障。企业在生产的过程当中，可以根据数控机床的特点，建立起机床的故障诊断系统，自动排除故障，进行日常保养。

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作者简介：姓名：胡天驰，性别、出生年份月份：男、1990.11.17，民族：汉，籍贯：上海，学历：本科，职称：助理工程师，主要研究方向：数控设备维修与保养，单位名称（单位名，省 市 邮编）：上海飞机制造有限公司。