浅谈数控机床电气故障诊断及维修

张军

（中国航发西安航空动力控制科技有限公司，陕西 西安 710077）

相较于传统机床，数控机床不需要按照工艺要求，经常更换配件，调整机床，而且生产过程简单安全，缩短了生产周期，提高了生产质量。其具有功能复合度强、加工精度高、生产智能化的优势，因此，适用于批量生产或是新产品开发。

1 数控机床概述

数控机床的工作原理就是按照生产标准，将原本生产所需要的各项工艺流程、工件尺寸等用代码进行设置，通过控制编程，将代码信息传送到数控系统，系统再对信息进行处理，从而向各执行元件输送操作指令，控制其按照设置生产相应工件。

利用数控机床进行加工有以下三方面优势。第一，加工质量稳定可靠。因为数控机床在生产加工前，会先进行工艺分析，确定零件数控加工部分，并且进行轨迹仿真，因此保证了同批零件的生产质量。第二，加工精度较高。数控机床会通过数字信号对机床运动轨迹等进行规范化调整，其精度等级较高，而且会通过计算来消除一些设备误差，从而保障加工精度。第三，简化工作流程。利用数控机床进行生产，工人只需要做好前期参数设置、编程工作，机器就会自动进行批量生产。在生产过程中，工人仅需要刀具准备、观测加工状态、及时装卸零件就可以了，大大降低了工作量，并且提高了操作安全系数与生产效率。

2 数控机床的电气故障诊断及分析

（1）数控系统的诊断方法。数控系统在诊断时主要通过四种方法：第一，直观法，在利用直观法时，需要技术人员先进行咨询工作，大致了解故障发生经过，及产生后果并推测原因。接下来由外向内认真将进行机床检查，查看数控系统有无报警指示，设备各部位是否回归置正常位置，如坐标轴位置、机械手状态，然后查看电器元件，检查是否存在线路磨损，或是接触不良等问题，更换老旧线路，对更换过的电器元件进行重点检查。最后，是在断电情况下，通过触摸检查各端子及线路接线处的连接状况，各元件安装状况，来确定故障原因。第二是功能程序测试法，对于一些难以确定故障部位的情况，常通过测试法进行诊断，对数控机床的各功能分别控制，然后试运行，确定故障范围。第三是交换法，通过交换同类模块与单元，检查故障迁移情况，从而快速确定故障部位，进行检查。

（2）故障诊断原则。第一，要先检查外部在检查内部，因为现代数控机床生产质量越来越高，因此在出现故障时多为外部原因，而非内部系统产生故障，所以检修人员应从外向内进行检查，避免大规模拆卸设备，降低设备内部密封性，影响设备后期工作精度与性能。第二，为先主机后电气，由于数控机床涉及工艺流程较多，因此内部设计复杂不易检查，而主机部分的机械系统磨损度高，很多故障原因都与机械设备失灵相关，因此，在故障检查时可以先检查机械部分，再检查电气部分。第三，为先静态后动态，在检查设备前要先进行断电处理，通过直观法，触摸敲击判断故障位置及原因，并在检修后再次进行全面检查与测试，确定没有影响严重的恶性故障后再接通电源。另外，在设备重启后，还是需要进行检查、测试进一步提高检修质量。第四，为先简单后复杂，当机床出现较大问题时，其故障也较为复杂，既有机械部分也有系统部分，因此，检修人员应先确定维修顺序，从最简单的故障开始排除维修，避免因为维修而进一步扩大故障影响。另外检修人员除了要及时更新学习机床工作原理外，还应做好故障记录工作，在每次维修后都记录清楚故障时间、诊断方案、故障原因、维修情况、排除方法积累工作经验，为以后设备检查打下扎实基础。

3 数控机床的电气故障分析及维修措施

（1）数控机床电气故障分析。第一，电源故障。因为数控机床必须要通电才能进行工作，因此一旦电源出现问题，就会对机床数控系统造成直接影响，轻者只是加大设备损耗率，影响部分线路连接；重者可能会造成元器件损坏，丢失数据，影响机器正常生产。所以在诊断设备故障时，电源检测是重中之重，而且在检查时还要注意不要出现漏电现象。第二，短路故障。因为数控机床对于电能依赖较强，所以电路不稳所带来的短路问题，也会对其产生影响。造成短路故障的主要原因为某些电路中阻值、绝缘异常，或是电势两点间的不正常碰触。当数控机床出现短路故障后，会依照短路部位对机床系统造成影响，并且在生产过程中增加不必要的资源浪费，当故障影响较轻时，检修人员只需要重新连接电路就能排除故障，当影响较重时，必须更换受损元件，完全解除故障，提高维修质量。第三，控制元件故障。除上述外控制元件故障也是数控机床的常见故障之一。因为数控机床具有智能化、自动化特性，因此为了提高设备自我保护功能，会在设备中安装过多的控制元件，如继电器等，这样做虽然加强了对于线路、控制系统的保护，但也因为控制元件本身原因或控制线路异常，从而引起控制元件控制故障，造成设备运行不灵等情况。

（2）数控机床电气故障维修措施。第一，要制定相应的维修制度，保证维修质量。在数控机床发生故障后，工作人员应及时联系维修人员，并向其详细描述故障情况及造成的结果；维修人员可以依照描述先检查设备状态，排除重复故障的可能性，接下来将多种诊断方法相配合，尽快确定故障范围，进行维修。维修人员在诊断时要严格遵循诊断原则，在尽量避免造成设备功能、精度损失的情况下开展维修工作，并且照顾到数控机床的智能化特性，在诊断时，要保护好数控系统数据信息，确定数据设置正常再继续维修工作。第二，针对系统报警故障解决。现在数控系统功能强大，都会带有相应的自诊功能，会时时监控设备软硬件运行程序，当出现轻微故障时，系统会通过自我调节，改变脉冲信号排除故障，当出现严重故障时，则会暂停运行在屏幕上出现报警提示及文字描述，维修人员可参照设备维修手册找到相应部位进行检查维修。另外，还可以通过检测信号复位的方式进行一些偶然故障的排除，但如果故障无法排除，则说明故障程度超过了系统自我修复范围，此时则需要维修人员在此进行全面检查，诊断故障。第三，是针对数控系统参数匹配错误故障进行排除。由于数控机床由电气控制系统及机械执行系统两部分构成，随着使用时间的增长，各类机械传动部分都会产生相应磨损，因此，会造成系统参数匹配不准的情况，影响加工精度，而且此类问题的严重程度与使用时间成正相关，因此要避免这种问题，就需要工作人员定期进行测试，来判断校对各类参数的准确度。另外，如果更改了参数设置，在重启后也要先让设备空运转，通过程序分段检查设备运行是否正常，再进行进一步的测试工作。

（3）数控机床的日常维护。第一，应避免机床电气柜被打开的次数，因为在工件加工生产过程中，会产生大量的金属粉尘及油雾。这些成分飘入机床内部，会影响许多电气元件的工作，从而导致电压不稳等电路故障。尤其是在夏天，一些工作人员会打开柜门帮助机器散热，这样反而会降低设备使用寿命。因此应加强制度约束力，除非检修或一些特殊情况，否则，不允许打开柜门，影响正常生产。第二，要定期清洁散热系统。有时机器在正常工作情况下，机温过高可能是因为散热系统出现问题，因此，操作人员在每日点检都应检查制冷系统工作状态、冷却风扇是否运转正常，并定期清洁风道过滤器、散热器，提高设备运行效率。第三，定期更换电池。一般情况下，即使电池内仍有残存电量，也应每年进行更换确保系统的稳定运行，并在系统供电状态下进行电池更换操作。另外，如果长时间不用机床设备，也要定期对其进行通电运行。让设备空运转产生热量去除内部潮气，保证设备各部位的可靠性。

4 结语

数控机床适用于零件加工、产品开发，提高了现代化生产效率。但在使用过程中也存在很多常见故障，因此，需要维修人员依照实际情况，做好故障记录，总结出相适宜的保养、检修计划，定期检查机床各部件损耗情况；系统软件、参数运行情况，以延长设备使用年限，提高工作效率，并且做好定期维护工作，避免一些故障的发生。