数控机床故障模式与维修

数控机床故障模式是故障的表现形式，如零部件损坏、紧固件松动、液气渗漏、转位不到位、温度过高、噪声超标、几何精度超标等。

基于现场性试验的数控机床故障分析

提高数控机床性水平，仅建立性模型和评估性水平还远远不够，还需要进行故障分析，进而找到影响数控机床性水平的关键子系统、故障模式和故障原因，使机床的设计者和制造者采取有针对性的改进或预防措施，实现数控机床的性增长。

由伺服进给系统故障原因主次分析看出：轴承损坏、元器件损坏、松动和装配不良、CNC参数错和断裂是伺服进给系统故障产生的关键原因(占75%。机床生产企业应该加强丝杠轴承、接触开关等外购件的性控制；伺服进给系统作为影响数控机床加工精度的关键系统，其装配质量应该引起重视。

编码器轴承损坏导致伺服进给系统的故障表现形式有伺服进给系统异响、螺纹加工质量低。无论是车削还是导轨移动过程，丝杠都需要动作，因此滚动体和保持架会承受切削载荷的作用。在滚动体和轴承内圈的接触面上形成了许多微小纹路，且随着载荷的反复作用纹路逐渐扩大，后期在表面上产生疲劳剥落，进而产生振动和噪声。由于粗加工切削力比较大，丝杠由于设计不合理常会发生弯曲变形，同时受冲击载荷冲击的影响，轴承滚动体与滚道接触面也会产生塑性变形。载荷的冲击也会造成检测元件联接部位松动，从而影响了位置控制的精度。

元器件损坏导致的故障表现形式为主轴无法动作。数控机床运行工况多变，为满足加工要求，主轴启动和停止动作频繁。这种运行状况使主轴减速时间过短，易引起变频器过电流，加速了变频器的损坏。生产线用机床一般连续24小时运转，变频器一直处于不间断地连续运行，因此变频器控制面板温度会相对较高，加之受机床载荷冲击作用的影响，致使驱动面板上的电子元件如晶体二极管、逆变晶体管、晶闸管和热敏电阻等元件易发生失效。

数控机床是一种、高柔性、高速率的自动化机床，由于其投资比普通的机床高得多，因此降低数控机床的故障率、缩短故障修理时间，对提高机床利用率具有重要的意义。目前，数控机床的故障诊断一直是困扰操作、维修人员的难题。由于数控机床的稳定性和工作性会对生产单位的效益产生直接的影响，因此对数控机床出现的故障进行及时的诊断重要。有哪些常用数控机床故障诊断的方式数控机床出现故障后，我们要从主机和电气两方面进行分析，先判断出到底是主机故障还是电气故障，再深入分析、检查，找出故障点，然后予以排除。

1、故障诊断的原则故障的诊断是排除数控机床故障非常重要的阶段。在进行故障的诊断时应遵循以下原则。1、先外部后内部现代数控机床本身的故障率已变得越来越低，大部分故障的发生是非系统本身原因引起的。维修人员应由外向内逐一排查，尽量避免随意启封、拆卸，否则会扩大故障，使机床精度丧失、性能降低。2、先主机后电气一般来说，主机故障较易发觉，而数控系统与电气故障的诊断难度较大。从实际经验来看，数控机床的故障中有很大部分是由于主机部分的失灵而引起的。所以在故障检修之前，起先应注意排除机械性的故障，这样往往可以达到事半功倍的效果。3、先静态后动态在车床断电的静止状态下，通过了解、观察、测试、分析，确认通电后不会造成故障扩大或发生事故，方可给车床通电。在运行状态下，进行动态的观察、检验和测试，查找故障。而对通电后可能会发生破坏性故障的，需要先排除危险后，方可通电。4、先简单后复杂当出现多种故障互相交织，应先解决容易的问题，后解决难度较大的问题。简单问题解决后，难度大的问题也可能变得容易。5、先一般后特别在排除某一故障时，要先考虑较常见的可能原因，然后分析很少发生的特别原因。另外设备维修人员须具备相应的素质。对特定的维修对象，维修人员起先要分解掌握系统每一部分的工作原理和车床的机械结构；其次要了解设备的操作方法，动作顺序；后就是对可能造成故障的各种因素进行全部分析并进行实际检查维修。每次维修后应建立详细的设备档案，记录好故障发生的时间、现象，以及故障分析、诊断方法、排除故障的方法，如有残留问题也应详尽记录，这样不仅能使每次故障都有据可查，而且可积累维修经验，为以后的故障维修打好基础。

2、主机故障的诊断对于常见的主机故障，诊断的方法比较多，如利用测试手段的"现代诊断技术"和传统的"实用诊断技术"等。1、实用诊断技术此诊断是由维护人员通过自己的感觉器官和经验对数控机床的故障进行诊断。运用实用诊断技术的诊断过程因故障类型而异，各种方法无先后之分，可穿插或同时进行，应综合分析，方能取得较好的效果。实用诊断技术不需要复杂昂贵的仪器，可随时随地进行诊断，且、便捷、准确性较高，特别适合对机床进行初步诊断。2、现代诊断技术此诊断是利用诊断仪器和数据处理对机床机械装置的某些特征参数，如振动、噪声和温度等进行测量，将测量值与规定的正常值进行比较，以判断机械装置的工作状态是否正常，从而对机械装置的运行状态进行预报和预测；并可进一步对机械装置的故障原因、部位和故障的严重程度进行定性和定量的分析。利用现代诊断技术可在机械装置发生故障的初期，及时发现故障的部位，并进行维护，从而可避免机械零件的进一步损坏。现代诊断技术如今已了不断的推广和应用。

3、电气系统故障的诊断对于数控机床的电气系统的故障，其调查、分析与诊断故障的过程，也就是故障的排除过程，因此其故障诊断的方法就特别重要。下面简单介绍一些常用的诊断方法。1、直观法。主要采用目测、手摸、通电等方法。维修人员在故障诊断时起先使用的方法是直观检查法。起先要咨询，向出现故障的现场人员详细咨询故障产生的经过、故障现象和故障后果，而且要在整个的分析、判断过程中多次询问；二是认真检查，依据故障诊断原则从外向内逐步进行排查。整体检查机床各电控装置（如润滑装置、数控系统、温控装置等）有无报警指示，各部分工作状态是否处于正常状态（比如机械手位置、主轴状态、各坐标轴位置、刀库等），机床局部要观察电路板上是否有短路、断路，电路板元器件及线路是否有裂痕、等现象，芯片是否接触不良等现象，对维修过的电路板，较要检查有无缺件、错件及断线等情况；第三是触摸，在整机断电条件下可以通过触摸各主要电路板的安装状况、各插头座的插接状况、各功率及信号导线（如伺服与电机接触器接线）的联接状况等来发现可能出现故障的原因。2、自诊断功能法。利用数控系统的自诊断功能，给出报警信息，指示故障的大致起因。3、交换法。将相同的模块和单元互相交换，观察故障转移的情况，从而确定故障的部位。4、仪器测量比较法。当系统发生故障后，采用常规电工检测仪器，对故障部分的电压、电源、脉冲信号等进行实测，将正常值与故障时的值相比较，可以分析出故障的原因与所在部位。仪器检查法是使用常规的电工仪表，对相关直流及脉冲信号及各组交、直流电源电压等进行测量，从而找出可能的故障问题。例如：拿万用表来检查各电源情况，和对其中一些电路板上布置的相关信号状态监测点进行测量，拿示波器观察其脉动信号的幅值、相位或者有、无，拿PLC编程器检测PLC程序中的故障点及原因。5、敲击法。数控系统由各种电路板组成，每块电路板上有很多焊点，任何虚焊或接触不良都可能出现故障可用绝缘物轻轻敲打有虚焊或接触不良的疑点处，若故障出现，则故障很可能就在敲击的部位。上述几种方法同时采用，进行故障综合分析，可诊断出故障的部位，从而能排除故障。