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摘 要 数控机床在使用过程中，难免出现各种各样的故障，要进行维修与保养机床，必须做好诊断工作。文章结合数控机床常见的几个故障，说明加强理论与实践的学习，实现职业院校工学结合的学习模式，介绍数控机床故障诊断的方法与步骤，并注重系统的保养及维护，准确掌握维修数控机床故障，降低机床故障率，保障机器长寿命的正常运行。
关鍵词 数控技术；诊断；维护；故障
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）20-0098-01
1 数控机床故障诊断的步骤
数控机床出现故障，不要盲目操作，也不要急于关闭电源，应该尽快查找故障的原因及根源，要有计划有目的的仔细检查，切记不要急于动手，避免出现安全问题。一般步骤如下。
1.1 详细了解故障现象
根据现象发现问题所在，特别注意当故障情况允许时，最好开机检验，详细观察故障现象。
1.2 故障源
这一步非常的关键，也是最难确定的，所以尽可能的缩小范围，通过查阅资料，弄清楚故障相关的各个因素，最终确定故障源。
1.3 原则
故障查找的原则一般是从易到难，从外到内逐步进行。还要注意是电气还是机械故障，逐一排查并解决故障。
2 数控机床故障诊断的基本方法
数控机床长时间使用，某些电器元件或者机械零件会磨损，如果不正确的使用会直接导致零部件损坏。以下是数控机床故障诊断的基本方法。
2.1 自诊断功能的方法
现在大部分数控机床都带有报警功能，也就是说当机床发生问题或者有故障时，数控系统会产生报警信息，这样会显示报警代码，通过查阅资料分析代码就可以锁定故障的范围，再通过逐一的排查把问题解决。
2.2 直观法
这是一种最基本的，也是首先使用的方法。注意发生故障时的各种光、声、味等异常现象，往往可把故障定位到一个模块或一块印制线路板上。
2.3 PLC诊断法
数控机床控制主要通过PLC梯形图控制，也就说当设备发生故障时，我们可以把梯形图调出，分别按键调试，试试在梯形图中有无反应，当无反应表示这部分控制无动作，当有反应表示这部分控制有动作但不能保证正常运行，所以通过调试运行同时观察梯形图的变化，逐一把故障诊断并排除。
2.4 交换法
这种方法适合用于设备较多，最起码保证两台，而且保证型号、电路板、模块等零部件完全相同，还要确保这台设备能够正常的运行。这样当一台设备出现故障时，先通过报警信息，锁定故障范围，当检测到是零部件损坏但又不能完全确定是这个零件的原因，这个时候就可以用到这种方法。把怀疑换掉的零部件撤掉和正常运行设备相同型号的零部件进行交换，然后打开系统，再进一步观察设备的情况，若能正常运行那就说明是这个零部件的问题，若还是不能正常运行那就说明不是这个原因，那就需要继续排查故障。这种方法使用特别要注意一定要切掉电源，等1-2分钟在进行零件的交换。这样才能保证各方面的安全。
2.5 参数法
数控机床参数相当的多，所以参数的调整很重要，也是难点，因为涉及到的东西多，而且不容易调整。当数控机床发生故障时，应及时查看参数并对照说明书一一调整。
3 故障案例分析
3.1 数控机床硬件超程控制及处理方法
信号说明：X20.0：为机床超程释放按钮开关；X2.2：为Z轴正向超程限位开关；X2.0：为X轴正向超程限位开关；X2.3：为X轴负向超程限位开关；X2.4/X2.5：为Y/Z轴负向超程限位开关。
处理：当出现硬件超程报警信号时，首先应该观察各坐标轴的位置，不要盲目的操作，不要急于动手；然后观察机床面板坐标的位置，按着复位键同时用手轮往超程坐标轴反方向摇动，直到报警信号解除为止。
3.2 伺服移动误差过大报警
现象：当系统发出移动指令时，系统的位置偏差计数器（FANUC—OC/OD系统的诊断号为800—803；FANUC—16/16i/18/18i/21/21i/Oi系统的诊断号为300）偏差值超过了系统参数（FANUC—OC/OD系统为504—507；分析：FANUC—16/16i/18/18i/21/21i/Oi系统为1828）所设定的数值时，当系统发出移动误差过大报如果给出移动指令而机床不移动，则故障原因可能是：①机械传动部件出现卡死现象；②如果故障发生控制故障时，则故障应该为伺服电动机的电磁制动回路出现问题，短路或断路等现象；③伺服电动机及动力线有断相故障；④伺服放大器零件出现故障；⑤电动机烧坏或者线路出现问题。
3.3 数控机床电动刀架常出现的故障
1）故障现象：电动刀架换刀过程中，一直找不到信号，刀架一直旋转找不到刀位。
2）分析处理：可能原因有：①发讯盘电源存在问题；②发讯盘某刀位信号线接触不良、断路或者短路；③霍尔元件断路或短路或烧坏或出现问题；④磁钢或磁极接反，线路不对；⑤磁钢与霍尔元件高度位置不相平，位置不对；⑥霍尔元件与磁钢没有任何信号，无反应。
3）处理方法：①去掉上罩壳，检查发讯盘接线是否有短路或开路的现象；②检查发讯盘电源电压是否正常；电流是否正常；③检查机床相关接线是否良好；④调节磁钢及磁极方向问题；⑤调整磁钢与霍尔元件的位置，高度一致；⑥更换霍尔元件并调整；调整好为止。⑦系统检查一定要准确，使用规范，特别是拔插过程一定要特别的注意，还要注意人身安全。
3.4 主轴不转或故障报警
1）现象：当打开数控系统，按主轴正传，主轴没有任何反应。
2）分析：①了解主轴的控制原理，主轴的控制主要有主轴变频器来控制，通过自动或者手动都可以实现主轴的停转；②一般故障的检查原则要遵循，先检查电气部分后机械部分，先外部后内部，一一排查直到检查到故障的根源；③查找系统参数是否有问题；④检查主轴编码器等重要零部件。
3）处理：根据故障的现象明确方向，通过万用表等器件确定故障源，找到问题的所在，再根据分析情况做好排查工作，特别是重要的元器件。
3.5 坐标轴出现故障
1）现象：当打开数控系统按下X、Y、Z坐标轴，坐标轴无任何动作。
2）分析：①掌握数控机床各坐标轴的控制原理，主要靠什么来控制；②观察系统面板坐标值是否有变化；③观察坐标值移动时有无噪声或其他异常的情况。
3）处理：根据故障诊断的步骤和原则，检查故障，注意正确使用各工具，特别注意不要盲目操作。
参考文献
[1]王爱玲.数控原理及数控系统[M].北京：机械工业出版社，2010.
[2]龚中华，等.数控机床维修技术与典型实例[M].人民邮电出版社，2006.
[3]王兹宜.现代数控维修[M].北京：中央广播电视大学出版社，2004.
[4]张梦欣.数控系统故障诊断与排除[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2005.
关鍵词 数控技术；诊断；维护；故障
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）20-0098-01
1 数控机床故障诊断的步骤
数控机床出现故障，不要盲目操作，也不要急于关闭电源，应该尽快查找故障的原因及根源，要有计划有目的的仔细检查，切记不要急于动手，避免出现安全问题。一般步骤如下。
1.1 详细了解故障现象
根据现象发现问题所在，特别注意当故障情况允许时，最好开机检验，详细观察故障现象。
1.2 故障源
这一步非常的关键，也是最难确定的，所以尽可能的缩小范围，通过查阅资料，弄清楚故障相关的各个因素，最终确定故障源。
1.3 原则
故障查找的原则一般是从易到难，从外到内逐步进行。还要注意是电气还是机械故障，逐一排查并解决故障。
2 数控机床故障诊断的基本方法
数控机床长时间使用，某些电器元件或者机械零件会磨损，如果不正确的使用会直接导致零部件损坏。以下是数控机床故障诊断的基本方法。
2.1 自诊断功能的方法
现在大部分数控机床都带有报警功能，也就是说当机床发生问题或者有故障时，数控系统会产生报警信息，这样会显示报警代码，通过查阅资料分析代码就可以锁定故障的范围，再通过逐一的排查把问题解决。
2.2 直观法
这是一种最基本的，也是首先使用的方法。注意发生故障时的各种光、声、味等异常现象，往往可把故障定位到一个模块或一块印制线路板上。
2.3 PLC诊断法
数控机床控制主要通过PLC梯形图控制，也就说当设备发生故障时，我们可以把梯形图调出，分别按键调试，试试在梯形图中有无反应，当无反应表示这部分控制无动作，当有反应表示这部分控制有动作但不能保证正常运行，所以通过调试运行同时观察梯形图的变化，逐一把故障诊断并排除。
2.4 交换法
这种方法适合用于设备较多，最起码保证两台，而且保证型号、电路板、模块等零部件完全相同，还要确保这台设备能够正常的运行。这样当一台设备出现故障时，先通过报警信息，锁定故障范围，当检测到是零部件损坏但又不能完全确定是这个零件的原因，这个时候就可以用到这种方法。把怀疑换掉的零部件撤掉和正常运行设备相同型号的零部件进行交换，然后打开系统，再进一步观察设备的情况，若能正常运行那就说明是这个零部件的问题，若还是不能正常运行那就说明不是这个原因，那就需要继续排查故障。这种方法使用特别要注意一定要切掉电源，等1-2分钟在进行零件的交换。这样才能保证各方面的安全。
2.5 参数法
数控机床参数相当的多，所以参数的调整很重要，也是难点，因为涉及到的东西多，而且不容易调整。当数控机床发生故障时，应及时查看参数并对照说明书一一调整。
3 故障案例分析
3.1 数控机床硬件超程控制及处理方法
信号说明：X20.0：为机床超程释放按钮开关；X2.2：为Z轴正向超程限位开关；X2.0：为X轴正向超程限位开关；X2.3：为X轴负向超程限位开关；X2.4/X2.5：为Y/Z轴负向超程限位开关。
处理：当出现硬件超程报警信号时，首先应该观察各坐标轴的位置，不要盲目的操作，不要急于动手；然后观察机床面板坐标的位置，按着复位键同时用手轮往超程坐标轴反方向摇动，直到报警信号解除为止。
3.2 伺服移动误差过大报警
现象：当系统发出移动指令时，系统的位置偏差计数器（FANUC—OC/OD系统的诊断号为800—803；FANUC—16/16i/18/18i/21/21i/Oi系统的诊断号为300）偏差值超过了系统参数（FANUC—OC/OD系统为504—507；分析：FANUC—16/16i/18/18i/21/21i/Oi系统为1828）所设定的数值时，当系统发出移动误差过大报如果给出移动指令而机床不移动，则故障原因可能是：①机械传动部件出现卡死现象；②如果故障发生控制故障时，则故障应该为伺服电动机的电磁制动回路出现问题，短路或断路等现象；③伺服电动机及动力线有断相故障；④伺服放大器零件出现故障；⑤电动机烧坏或者线路出现问题。
3.3 数控机床电动刀架常出现的故障
1）故障现象：电动刀架换刀过程中，一直找不到信号，刀架一直旋转找不到刀位。
2）分析处理：可能原因有：①发讯盘电源存在问题；②发讯盘某刀位信号线接触不良、断路或者短路；③霍尔元件断路或短路或烧坏或出现问题；④磁钢或磁极接反，线路不对；⑤磁钢与霍尔元件高度位置不相平，位置不对；⑥霍尔元件与磁钢没有任何信号，无反应。
3）处理方法：①去掉上罩壳，检查发讯盘接线是否有短路或开路的现象；②检查发讯盘电源电压是否正常；电流是否正常；③检查机床相关接线是否良好；④调节磁钢及磁极方向问题；⑤调整磁钢与霍尔元件的位置，高度一致；⑥更换霍尔元件并调整；调整好为止。⑦系统检查一定要准确，使用规范，特别是拔插过程一定要特别的注意，还要注意人身安全。
3.4 主轴不转或故障报警
1）现象：当打开数控系统，按主轴正传，主轴没有任何反应。
2）分析：①了解主轴的控制原理，主轴的控制主要有主轴变频器来控制，通过自动或者手动都可以实现主轴的停转；②一般故障的检查原则要遵循，先检查电气部分后机械部分，先外部后内部，一一排查直到检查到故障的根源；③查找系统参数是否有问题；④检查主轴编码器等重要零部件。
3）处理：根据故障的现象明确方向，通过万用表等器件确定故障源，找到问题的所在，再根据分析情况做好排查工作，特别是重要的元器件。
3.5 坐标轴出现故障
1）现象：当打开数控系统按下X、Y、Z坐标轴，坐标轴无任何动作。
2）分析：①掌握数控机床各坐标轴的控制原理，主要靠什么来控制；②观察系统面板坐标值是否有变化；③观察坐标值移动时有无噪声或其他异常的情况。
3）处理：根据故障诊断的步骤和原则，检查故障，注意正确使用各工具，特别注意不要盲目操作。
参考文献
[1]王爱玲.数控原理及数控系统[M].北京：机械工业出版社，2010.
[2]龚中华，等.数控机床维修技术与典型实例[M].人民邮电出版社，2006.
[3]王兹宜.现代数控维修[M].北京：中央广播电视大学出版社，2004.
[4]张梦欣.数控系统故障诊断与排除[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2005.