工程師解密：實例分析數控機床故障及排除

由於數控機床自動化程度高，結構複雜，所以故障率也較普通機床設備高，維修難度係數也較大，同時對數控機床維修人員的專業技術要求也非常高，當數控機床出現故障後，能快速排查原因及拿出有效的維修方案，非專業維修人員做到這點並非簡單。修吧技術工程師憑藉多年對數控機床及工業設備的維修經驗來和大家分享數控系統的故障原因分析及排除方法。

一、故障分類分析

(一)系統故障和隨機故障

按故障的出現的必然性和偶然性，分為系統性故障和隨機性故障。系統性故障是指機床和系統在某一特定條件下必定會出現的故障，隨機性故障是指偶然出現的故障。因此，隨機性故障的分析和排除比系統性故障困難的多。通常隨機性故障往往會因為機械結構局部鬆動、錯位、控制系統中元器件出現工作特性飄移，電器元件工作可靠性下降等原因造成，需經反覆試驗和綜合判斷才能排除。

(二)診斷顯示故障和無診斷顯示故障

按故障出現時有無自診斷顯示，可以分為有診斷顯示故障和無診斷顯示故障兩種。如今的數控系統有比較豐富的自診斷功能，出現故障時會停機、報警而且會自動顯示相應報警的參數號，這樣可以讓維護人員很快找到故障原因。而無診斷顯示故障，一般是機床停在某一位置不能動，手動操作也沒法，維護人員只能根據出現故障前後現象來分析判斷，排除故障難度就比較大。

(三)破壞性故障和非破壞性故障

以故障有無破壞性，分為破壞性故障和非破壞性故障。對於破壞性故障就像伺服失控造成撞車，短路燒斷熔絲等，維護難度較大，有一定危險，修後這些現象是不能重複出現的。而非破壞性故障可經過多次反覆試驗至排除，就不會對機床造成危害。

(四)機床運動特性質量故障

此類故障發生後，機床會照常運行，不會有報警顯示，但加工出的工件不合格。對於這些故障，必須在檢測儀器配合下，對機械、控制系統、伺服系統等採取一些綜合措施。

(五)硬件故障和軟件故障

按發生故障的部位分為硬件故障和軟件故障。硬件故障只要通過更換某些元器件就可以排除，但是軟件故障是編程錯誤導致的，因此需要修改程序內容或修訂機床參數來排除。

(六)數控機床常見的操作故障

1、防護門未關，機床不能運轉。2、機床未回參考點。3、主軸轉速S超過zui高轉速限定值。4、程序內沒有設置F或S值。5、進給修調F%或主軸修調S%開關設為空擋。6、回參考點時離零點太近或參考點速度太快，引起超程。7、程序中G00位置超過限定值。8、刀具補償測量設定錯誤。9、刀具換刀位置不正確。10、G40撤銷不當，引起刀具切入已加工表面。11、程序中使用了非法代碼。12、刀具半徑補償方向錯誤。13、切入、切出方式不當。14、切削用量太大。15、刀具鈍化。16、工件材質不均勻，引起振動。17、機床被鎖定(工作不動)。18、工件未夾緊。19、對刀位置不正確，工件座標系設置錯誤。20、使用了不合理的G功能指令。21、機床處於報警狀態。22、斷電後或報過警的機床，沒有重新回參考點或復位。

二、故障實例分析及解決方式

例1：數控銑床主軸旋轉，高速檔位和低速檔位無法轉換成功，但有轉換動作

分析有以下幾個原因：限位故障；變速齒輪有損壞；油箱缺油壓力不足；變速油缸內密封圈老化導致有杆腔與無杆腔聯通，造成壓力不穩，變速齒輪變速不到位。

故障解決步驟：首先檢查油箱，液壓油充足，排除壓力不足。觀看齒輪，齒輪完好無磨損嚴重現象。檢查變速油缸限位發現限位變換不到位，調整油缸頂杆，故障仍存在。檢查變速油缸，發現密封圈老化，更換密封圈。故障排除。此故障是因為密封圈老化導致油缸內部洩露，有杆腔與無杆腔液壓油聯通，導致壓力不足。因此可見，油缸密封圈因潤滑油清潔程度、油溫、活塞使用頻率、生產現場環境等，都容易導致密封圈老化失效。所以根據生產使用頻率需要定期檢查或更換密封圈。

例2：數控銑床X軸重複定位不準

分析有以下原因：X 軸光柵尺尺頭鬆動或光柵尺上有異物；X 軸伺服電機編碼器故障；絲槓與絲母磨損嚴重；絲槓與伺服電機之間聯軸節鬆動，存在反向間隙；軸承損壞。

故障解決步驟：首先分析光柵尺裝在工作臺下部，維修不方便，並且光柵尺有防塵裝置，故障概率較小。檢查電機編碼器，無鬆動和破損現象。聽絲槓旋轉時聲音，因無異常聲音，排除軸承損壞。檢查絲槓與電機聯軸節發現聯軸節螺絲鬆動，禁錮螺絲，故障排除。此故障是因為機床使用頻率高，加工時機床產生震動，導致連接部位螺絲鬆動。因此數控機床要定期對絲母座、聯軸器、電機禁錮螺絲定期禁錮，減少故障停機，影響生產。

例3：定梁式數控龍門銑床主軸不轉，控制面板無報警

分析有以下幾個原因：同步齒形帶磨損嚴重或斷裂；伺服電機鍵損壞或脫落；主軸故障。

故障解決步驟：

因控制面板無報警 ，說明數控系統沒有問題，問題出現在外部連接。檢查同步齒形帶，無磨損斷裂現象。用手盤齒形帶、電機及齒輪一同旋轉但主軸仍不動，所以判斷故障出現在主軸。拆開主軸，發現主軸內部連接盤螺絲斷裂，更換螺絲，故障排除。此數控龍門銑主軸為精銑主軸，主軸直徑比其他數控銑床主軸略細，內部連接盤緊固螺絲為M4高強螺絲。主軸最大加工量在0.5 mm以內。因操作人員經常加工量過大導致螺絲斷裂。

根據實例總結，數控機床故障排除首先要對機床結構有一定的瞭解。針對故障先做分析，大致確定故障產生是由哪個區域引起的。然後進一步檢查哪個部件引起的，切記先檢查後通電 ，機床非破壞性故障方可通電 ；先檢測軟件後檢查硬件，排除系統故障再檢查外部機械故障；先外部後內部逐步檢查；先機械後電器；先簡單到複雜；先一般到特殊。