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   1 引言

    數控機床具有加工精度高、加工質量穩定可靠、生產效率高、適應性強、靈活性好等優點，在各行業的應用日益廣泛。但由于它是集機、電、光、液、氣于一身，同時又是集強、弱點于一體，數字控制技術以及計算機控制技術相結合的機電一體化設備，所以數控機床的維修與維護工作尤為重要，系統中一個小的故障輕者影響機床加工精度，重者造成停機，影響生產。

    數控機床的結構復雜，故障種類繁多。有些故障是顯性的，通過現場觀察，和一些信號狀態很容易判斷出來；但有些故障是隱形的，很難發現故障點，所以掌握正確的故障分析診斷方法尤為重要，一旦找到故障點，基本上就等于排除了故障。

    2 機床維護

    對于數控機床，合理的日常維護措施，可以有效的預防和降低設備的故障發生幾率，保持機床精度和效率。

    首先，正確的機床操作很重要，俗話說“七分操作，三分維護”，在實際生產中，由于操作不當或不正確造成的機床故障占數控機床設備故障相當大的比例。所以，對每臺機床的具體性能和加工對象，要制定操作規程，嚴格按照規程規范操作，避免由于操作原因造成機床故障。

    其次， 由于數控機床是高精度設備，對工作環境和工作條件要求也比較高。特別是數控系統，受粉塵、溫度等影響很敏感，很容易出現故障，日常生產中嚴禁敞開電控柜門工作。另外，要定期對設備進行維護和檢修，及時對出現異常的元件進行處理。

    再次， 數控機床是機電一體化設備，機械，液壓設備的工作條件同樣影響數控機床的整體精度和工作效率，要嚴格按照機床維護手冊要求的周期對這些設備進行日常保養和維護。

    3 故障實例

    在很多資料中總結了許多數控機床故障診斷方法，如：功能程序測試法、參數檢查法，交換法、備板置換法、隔離法、直觀法、原理分析法等。這些方法都是在日常維護中總結出來的，有的能迅速找出故障原因，但是數控系統的故障出現千變萬化，有的原因比較復雜，具體工作中要根據實際情況，結合現場現象進行具體分析，判斷故障原因，下面通過幾個筆者在以往工作中遇到的具體故障處理實例來進行分析。

    故障實例1 ： 在一臺數控系統為SIEMENS SINUMERIK 840C的數控軋輥磨床上出現機床鑰匙開關在1位（機床啟動）時，狀態正常；開關在2位（機床運行）時立刻出現1360：contaminationmeasuring system axis；和1040：speedsetpoint value warning limit responded故障。根據故障提示初步判斷是X軸反饋環節出現問題，故障點可能存在于編碼器、光柵尺、反饋放大器、插頭及線路、反饋信號接收模板，更換一個光柵尺，開車仍出現報警，通過再次檢查發現光柵尺插頭孔內含水份較大，用烘干器進行干燥處理，重新安裝試用正常。故障分析，由于插頭內部含水，造成反饋信號出現異常，引起系統報警。

    故障實例2 ： 在一臺數控系統為SIEMENS SINUMERIK 840D的數控軋輥磨床上出現機床啟動正常，當運行機床立刻出現PLC停機故障，報2000：PLC運行信息監控；3000：急停報警；數控系統NCU模板上PS、PF等亮。分析這是數控系統出現故障，屬于重故障，所以造成整個數控系統急停保護，引起故障范圍包括數控系統電源異常、模板故障、程序故障等。根據機床現場現象，機床能正常啟動，排除模板問題，我們拆除PLC相關的所有I/O信號，發現能正常啟動，模擬運行。鎖定故障點為I/O點，通過逐一檢查發現頭座分度點一個接近開關在運行時造成DC24V電源接地，從而導致PLC停機，更換這個接近開關后，重新開車，系統正常。

    故障實例3：在數控系統為SIEMENSSINUMERIK 840C的數控軋輥磨床上出現在磨輥工作中偶爾有X軸、Z軸速度突然變慢，又自動恢復正常速度，無任何報警信息，而主軸轉動正常。問題初步判斷是伺服驅動控制部分，因為是偶發故障，故障點比較隱蔽，分別更換驅動部分的功率模板、位控模板、840C系統電源模塊，隨后又出現此類故障。在一次故障持續時間內，檢查X、Z軸給定只有0.165V，正常值應該在3V以上，使能信號正常，判斷問題出在速度給定上，仔細檢查發現進給軸倍率開關在最高檔時給定BCD碼的最高2位信號不正常，撥動倍率開關有時信號不會變化，始終為00**，輸入碼值錯誤，造成速度給定值短時很小，更換一個倍率開關，沒再出現過此類故障。

    故障實例4：在數控系統為840D的數控磨床上出現X軸在手動模式和自動模式下間斷出現有25060：軸1轉速設定限制報警，NC停止，通道有效狀態被復位現象。停車手動單試X軸多次，動作都正常。這也是一個偶發故障，在故障出現過程中從NC診斷菜單下service display/service drive項目中，觀察pos.act.Val.meas.sys.1和pos.act.Val.meas.sys.2的值相差比較大，說明執行機構和電機之間跟隨性較差，機電不同步。拆除電機，檢查電機接手連接部分，發現在接手諧波齒輪后固定軸承套的一個螺絲松動，導致軸承有一定的竄動量，緊固螺絲，重新安裝，開車后機床工作正常。

    4 結語

    在日常數控機床故障處理中，應該遵循兩條原則，一是充分調查故障現場，觀察故障現象，掌握第一手材料。通過詢問操作工，查看故障記錄，報警信息及信號狀態等，如果條件允許，可以親自操作機床動作，模擬故障出現的過程。二是認真分析故障原因，判斷故障點范圍。分析問題一定要全面，當數控系統某一部分出現故障，故障原因有可能是機械、液壓或其它地方引起的，而不是數控系統本身，盡可能把故障原因羅列出來，進行篩選，逐一排查，切不可盲目動手。

    總之，數控機床的故障分析與處理方法很多，故障也千奇百怪，這要求維修與維護人員要對機床的機械、液壓、數控與電器系統，甚至于加工工藝與加工過程都要熟練地掌握和了解，這樣才能更好地分析問題，發現問題，保障數控機床高精度、高效率的工作。

董新錄
男，河南安陽人，本科，學士，電氣工程師。主要研究方向為數控系統。

    摘自《自動化博覽》2011年第一期