中国船舶重工集团有限公司第七一○研究所 湖北宜昌 443003
摘要：介绍了数控机床机械故障诊断的原则，论述了数控机床机械故障诊断的内容。此外，探讨了数控机床机械故障诊断方法的应用；对数控机床机械故障处理方法进行了说明。
关键词：数控机床；机械故障；诊断方法
引言
现代数控机床已成为一种新兴产业，其正在蓬勃发展，在工业发展中占有越来越重要的地位，也受到生产商的欢迎。数控机床与传统机床相比较具有高度柔性、避免了经常更换模具的过程，也节省了人力、物力、财力；且数控机床的加工密度极高，一般可达0.05—0.1 mm；最重要的是，数控机床改善了劳动条件，使操作者的劳动力度大大降低，危险性能也大大缩减。
1 数控机床机械故障诊断的原则
所谓数控机床系统发生故障（或称失效）是指数控机床系统丧失了规定的功能。故障可按表现形式、性质、起因等分为多种类型。但不论哪种故障类型，在进行诊断时，都可遵循一些原则和诊断技巧。
充分调查故障现象，首先对操作者的调查，详细询问出现故障的全过程，有些什么现象产生，采取过什么措施等。然后要对现场做细致的勘测。
查找故障的起因时，思路要开阔，无论是集成电器，还是和机械、液压，只要有可能引起该故障的原因，都要尽可能全面地列出来。然后进行综合判断和优化选择，确定最有可能产生故障的原因。
在故障检修之前，首先应注意排除机械性的故障。再在运行状态下，进行动态的观察、检验和测试，查找故障。而对通电后会发生破坏性故障的，必须先排除危险后，方可通电。具体如下：
1.1 先内部后外部
发生故障后，运用“望闻问切”的方法进行由内到外的全身检查，比如各种开关零件、连接零件、传感器的灵敏度、温湿度、油雾等对元件和电路板的损坏。
1.2 先机械后电气
机械故障容易让人察觉，所以先从简单的机械故障开始，而且数控系统故障诊断的难度系数相对而言较大，更何况，有些电气故障也是由机械故障所导致的。所以先机械后电气可以减少劳动力的浪费。
1.3 先静后动
由于数控机床的精密度和复杂度较高，如果未进行相关的故障诊断就进行修理，可能会造成不少的损失。因此，在进行故障诊断前，不要盲目动手，应了解故障发生时的过程、状况，并查阅相关的资料，分析故障可能的原因，再进行故障诊断。
1.4 先公用再专用
公用性的问题往往影响着全局，若几个进给轴都不动，先检查电源、CNC、PLC，以及液压等公用部位。
1.5 先简单后复杂
当多种故障问题互相交织，难以解决问题时，可先解决容易的故障，也许问题就变得简单了。
1.6 先一般后特殊
在排除某一故障时，要先考虑最常见的、可能的原因，然后再考虑分析极少发生的特殊原因。
2 数控机床机械故障诊断的内容
除了丰富的专业知识外，进行数控故障诊断作业的人员需要具有一定的动手能力和实践操作经验，要求工作人员结合实际经验，善于分析思考，通过对故障机床的实际操作分析故障原因，做到以不变应万变，达到举一反三的效果。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆完备的维修工具及诊断仪表必不可少，常用工具如螺丝刀、钳子、扳手、电烙铁等，常用检测仪表如万用表、示波器、信号发生器等。除此以外，工作人员还需要准备好必要的技术资料，如数控机床电器原理图纸、结构布局图纸、数控系统参数说明书、维修说明书、安装、操作、使用说明书等。
2.1数控机床故障的分类
1）按数控机床发生的故障性质分类
● 确定性故障：指只要条件符合就会发生故障；比如电压负荷过高，会报警。
● 随机故障：指在相同的条件下，会随机地发出一两次的报警信号；这种故障是最难分析排查的；这类故障一般与机械结构零件、数控系统零件相关联。
2）按故障类型分类
● 机械故障：指主要发生在机床主机部分，常见的故障主要有：因机械部件的安装、调试、操作使用不规范等原因引起的机械传动故障；因导轨、主轴等运动部件的干涉、摩擦过大等原因引起的故障；因机械零件的损坏、；联结不良等原因引起的故障等等。
●电气故障：指电气控制系统出现的故障。常见的故障主要有：因控制系统的电子元件器件、集成电路所引起的弱电故障；因控制系统的主回路或高压、大功率回路中的继电器、接触器、开关、熔断器、电源电压器等电气元件器件及其所组成的控制电路所引起的强电故障。
2.2 数控机床机械故障诊断方法
（1）追踪法：指在故障诊断和维修前，维修人员要先对故障发生的时间、机床的运行状况和故障类型进行详细的了解，然后寻找故障发生的各种痕迹。
（2）自诊断功能：指CNC系统每次从通电开始，系统内部诊断程序就自动执行诊断。通过随时监控系统各部分的工作情况，及时分析故障并立刻在CRT上显示报警信息。有时当硬件发生故障时就要使用二极管来指出故障的原因。如果启功诊断不能结束，系统就无法投入生产。
（3）在线诊断：指在系统处于正常运行状态时通过CNC系统的内装程序，对CNC系统本身以及CNC装置相连的各个单元、以及外部设备等进行自动诊断、检查。只要系统不断电，在线诊断就会一直进行下去。
（4）离线诊断：指数控系统出现故障后，数控系统生产商以及专家、或专业维修中心利用专用的诊断软件和测试装置进行停机或脱机检查。
2.3 数控机床机械故障诊断的一般过程
（1）观察数控机床情况：通过“望闻问切”的方法来进行故障的观察。
（2）故障情况的分析：通过观察故障的情况来进行情况分析，从而缩小故障范围，确定故障的查找方式。
（3）故障查找：运用查找手段对数控机床进行从外到里的，从易到难的检测，查阅相关资料来确定故障点。
3 数控机床机械故障诊断方法的应用
不同数控系统设计思想千差万异，但无论那种系统，它们的基本原理和构成都是十分相似的。因此在机床出现故障时，要求维修人员必须有清晰的故障处理的思路：调查故障现场，确认故障现象、故障性质，应充分掌握故障信息，做到“多动脑，慎动手”避免故障的扩大化。根据所掌握故障信息明确故障的复杂程度，并列出故障部位的全部疑点。准备必要的技术资料，比如机床说明书，电气控制原理图等，以此为基础分析故障原因，制定排除故障的方案，要求思路开阔，不应将故障局限于机床的某一部分。在确定故障排除方案后，利用示万用表、示波器等测量工具，用试验的方法验证并检测故障，逐级定位故障部位，确认出故障属于电气故障还是机械故障，是系统性的还是随机性的，是自身故障还是外部故障等等。故障的排除。通常找到故障原因后问题会马上迎刃而解。
我们以MNC863T数控系统故障为例子，谈谈数控机床机械故障诊断方法的应用。
MNC863T数控系统故障诊断：（1）故障现象：系统电源不启动。故障原因：A. AC220V未加电到NC直流电源上；B.电柜开门断电控制失灵；C.机床电源接通按钮损坏；D.系统电源无直流输出；E.系统板5V对电阻短路或漏电分析；诊断检测方法：A.电源进线是否有220V输入；配盘上、变压器上220V输入输出是否正常。B.电柜开门断电接线是否正确或接触不良；C.检测电源接通按钮；D.检测直流电源输出，插座接触是否良好；E.用万用表Ω挡测量5V对地电阻应为30Ω以上，如有短路，分别拔下×10板，×20板，×30板。以确定是哪块板有问题。
4故障处理方法
数控机床的数控系统是数控机床的核心所在，它的可靠运行，直接关系到整个设备运行的正常与否。下面总结提炼出一些判断与排除数控机床故障的方法。
4.1 充分利用数控系统硬件、软件报警功能。
在现代数控系统中均设置有众多的硬件报警指示装置，设置硬件报警指示装置有利于提高数控系统的可维护性。数控机床的CNC系统都具有自诊断功能。在数控系统工作期间，能够适时使用自诊断程序对系统进行快速诊断。一旦检测到故障，就会立即将故障以报警的方式显示在CRT上或点亮面板上报警指示灯。而且这种自诊断功能还能够将故障分类报警。
4.2数控机床简单故障报警处理的方法。
通常，数控机床具有较强的自警功能，能够随时监控系统硬件和软件的工作状态，数控机床的大部分故障能够出现报警提示，可以根据故障提示，确定机床的故障，及时处理、排除故障，提高机床完好率和使用效率。
5 结束语
总而言之，数控机床的需求正日益上升，而且数控机床能够高效解决零件的生产，使零件的生产更高效，精度更准确，所以，对数控机床的要求力度也在日益增大，为此，急需提高数控机床的生产效率。因此，数控机床机械的故障诊断的要求也要加大力度，以求提高数控机床的质量。所以，本文对数控机床机械故障的诊断方法与过程进行了研究并应用。
论文作者:曹帅辉
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/9
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