数控机床的故障检测与维修探讨

数控机床的故障检测与维修探讨

杜翀1尉铭勇2

1浙江凯达机床股份有限公司，浙江诸暨，311800 2浙江凯达机床股份有限公司，浙江诸暨，311800

摘要：现在数控机床的使用越来越广泛，随之而来的数控机床故障也日益增多。如何有效的提高数控机床的利用率，在数控机床出现故障时能尽快的将设备恢复正常使用，也逐渐成为维修人员所面临的一个难题。数控机床故障诊断与维修要求维修人员要掌握机械、电气、液压等相关专业知识，通过对数控机床维修积累的一些经验，介绍几例数控机床的故障现象及排除过程，以供参考。

关键词：数控机床；故障；维修

引言

数控机床相对来说是一项技术含量非常高并且集机、电、仪于一体化的自动化机床。在综合计算机技术与自动化技术之后以严格的精密的机械测量延伸到各个领域的创新技术成果，这也是现在比较新兴的一种工业控制化技术。现在公司中数控机床的使用越来越广泛，随之而来的数控机床故障也日益增多，数控机床出现故障时能尽快的将设备恢复正常使用，也逐渐成为维修人员所面临的一个难题。通过对数控机床维修积累的一些经验，介绍几例数控机床的故障现象及排除过程，以供参考。

1.C534J数控立式车床主轴转速故障

故障现象：主轴转速正转为20r/min～32r/min时，CRT显示的监测数值与设定数值相差为50-80转/分钟，但是主轴的反转速度与其他轴转动速度相比却是在正常范围之内。

检修过程：在检修中工作人员要仔细查看交班记录，如果发生故障之前某个机械设备正常，但是在交接班之后操作人员对主轴箱要进行加油。首先工作人员要做好检查工作，先是用转速表进行检查，发现主轴实际转速与设定值基本相符。经过分析可以发现可能是检测元件或者是线路出现问题，就此在出现故障之后针对主轴箱换油，要先监测主轴箱油标，可以发现油箱里的油量已经超过标准值。在适当放掉多余部分油之后，检测人员可以拆下主轴脉冲的编码器，并打开编码器外罩可以发先编码器内已经进油，编码器的光栅格以及铁路板都像在油中浸泡过一样。由此在检测中可以使用无铅汽油进行清洗，并用吹风机吹干之后再安装运转。

故障分析：由于机油进入编码器导致机械的速度惯性对油的作用力不同，光栅格被油堵塞的情况不同而引起的。

2.TK6913B数控镗床工作台爬行故障

故障现象：由于旋转工作台出现爬行现象导致机床地位精准度降低。

检修过程：在检修中工作人员可以先行降低B轴的增益银子以求可以减弱爬行速度，如果爬行没能彻底消除，或者精准误差依然存在的话就要针对故障现象进行分析。在旋转工作台与定位精准度与自身的机械特性相关，并且还与系统的响应相关。之后响应时间如果与压力继电器数值成反比的话，就要求对精准度以及机械转速相关，并且压力继电器数值也不宜太低，就此在降低压力继电器数值指数之后可以消除爬行障碍，但若是还没有消除障碍的话，就要针对机械油压系统和机械转动精度进行检测，并将压力继电器数值改回原有的数值，针对工作台的机械油压系统进行检查和压力继电器进行反复调整，SP6﹑SP7反复调整后，爬行现象消除，旋转工作台的定位精度也达到了工作要求。

故障分析：出现此故障，是工作台在加工工件时振 动，压力继电器松动造成检测不到位引起的。

3.TX6916数控镗床进给轴爬行故障

故障现象：X轴方向位移时发现明显的机械爬行故障，在故障发生时系统也不报警。

检修过程：首先在排查系统软件参数之后与硬件控制电路的故障。其次由于故障发生在Y轴方向，可以使用交换法进行故障位置的判断。然后通过交换机进行故障排查的转移，如果故障部位都在Y轴电机与丝杠转动链一侧，这样就可以区分电机故障，然后拆卸电机与滚珠丝杠之间的弹性连轴器，这样就可以通过单独检查电机的方式进行故障的排查。经过检查结果表明，电机在运转的过程中没有振动，显然就是故障部位在机械转动方向。脱开弹性联轴器，检测中可以利用扳手转动滚珠丝杆进行手感的检查，这样就可以感觉到抖动故障的存在，并且丝杠在全程范围内均有这种异常现象的出现，就此在拆下滚珠丝杠检查之后就可以发现滚珠丝杠的轴承发生了损坏，之后换上同型号规格的新轴承就可以将故障排除。

故障分析：出现此故障，主要原因是在机械传动部分，Y轴伺服电机与丝杠传动链一侧的滚珠丝杠轴承损坏。

4.FV-4224E数控龙门铣床机床过载报警故障

故障现象：在机械加工之后会经常发现有过载报警的现象，并且报警信号为434。具体表现为Z轴电机的电流过大，电机发热的现象，在停机二十分钟之后发现报警消失，但是在工作一段时间之后又发现报警信号又会出现。

检修过程：在经过检查之后可以发现电气伺候系统没有故障，可以怀疑是由于负载过重产生的不带动故障。在排查电气原因之后，可以将Z轴的电机拆卸下来与机械脱开，然后再运行时发现故障问题没有再出现，然后在考虑机械原因，怀疑是机械丝杠与运动部位连接过紧造成的。就此可以先调整Z轴丝杠防松螺母，结果发现效果不明显，然后再调整Z轴导轨镶条可以发现机床负载明显减轻。然后报警信号消除。

故障分析：出现此故障，是机械丝杠或运动部位过紧造成的。

5.XKZ2325/6数控龙门铣床3000号急停报警故障

故障现象：可以发现其故障在于参考点方式下旋动倍率开关时，会突然出现3000号急停报警。

检修过程：经过对故障现象的观察与分析得知，故障均是在出现倍率变动之后才出现的，就此在检查并清洗倍率开关之后故障依然存在。所以在机床瞬时速度恢复信号之后，电机就会频繁减速，进而会造成机床抖动，并经过机床重新更换倍率开关之后就会发现机床恢复正常。

故障分析：出现3000号急停报警，是倍率开关故障导致的。

6.TK6916数控机床21612号报警故障

故障现象：在正常加工之后发现零件X轴突然出现2162号报警。

检修过程：经过检查之后发现21612号报警之后可以反映出伺服电机的电流已经超过报警值了，即在电机电流过大之后，就发先检查报警可以清除，并且手动的其他坐标都属于正常单位值，动X轴时出现声音异常的现象，在一小段距离报警之后，可以合理怀疑X轴导轨与丝杠副有问题，之后再打开X轴两端的防护罩之后检查发现，X轴伺服电机出现带刹车的状态，所以在该设备机床电源切断之后，发现外接的24V电源与X轴伺服电机的刹车装置相匹配。在将刹车打开之后用手盘X轴丝杠，这时外接的24V电源送不上电，就说明刹车方面会出现问题。并将动力电缆的插头从X轴伺服电机上拆卸下来，并用相关设备进行检验，就会发现电缆处有磨损的地方，就此在更换新电缆之后通电试车故障就可以排除。

故障分析：出现21612号报警，主要是动力电缆的问题。

7.XKZ2325/6数控龙门铣床松/夹刀故障

故障现象：在选择“松/夹刀”时，CRT上提示“正在松刀，主轴不能旋转”，但松刀不到位。

检修过程：经过观察，发现松刀推杆已动作了大致三分之一的距离，但反复选择“松/夹刀”，不见有任何动作，怀疑油压不到位。检查松/夹刀电磁阀YV3、YV4，未见动作。进入系统查看I/O分配图，“松/夹刀”电磁阀对应的输出点Q48.4、Q48.5为“0”。再查看“松/夹刀”开关SA1的I/O地址，发现无论怎么选择，SA1-2对应的输入点I33.6一直为“1”。用万用表测量SA1-2，接地。更换备用线后，“松/夹刀”开关SA1对应的I/O输入点正常，但“松/夹刀”阀对应的输出点依然没有反应。据此，判定应为PLC某个条件未给定。但没有梯形图，不知是哪一点出了问题。询问操作人员之前有过什么异常，操作人员报告称之前铣头“立/卧”转换曾偶尔失效。选择铣头“立/卧”转换，发现到卧式时，齿轮啮合不上。打开护罩，检查接近开关距离并测试感应，表面未见异常。再次进入系统查看铣头“立/卧”I/O地址，发现在选择卧式时，虽然接近开关SQ7灯亮，可I/O地址中的输入点I40.7却未变化。更换新的接近开关故障依旧。遂用万用表从电气柜引线检查接近开关SQ7的控制线通路，查得92号线不通。寻线查找，在一接头处，因线被扯紧，92号断开。接回后，铣头“立/卧”选择正常，“松/夹刀”也恢复正常。

故障分析：出现此故障，是电气原因，电气柜引线的控制线断开造成的。

8.CAK4085数控车刀架换刀故障

故障现象：操作人员反映换刀的时候会出现换不动的情况。

检修过程：通过现场换刀试了几次后，系统显示正在换刀，但是刀架没有动作。保留系统状态，检查是否机械卡堵。用扳手拧一下蜗杆试了试，发现带动很轻松，排除机械卡堵故障。随后移步电柜箱检查电路，发现负责刀架正反转的接触器有一个一直在吸合，说明系统已有反馈至输出电路，但是电机却未见动作。用万用表测量一下接触器上下两端电压，测得均为380V电压，正常没有问题。返回刀架处，先按系统复位，断开接触器吸合状态。拆下电机进行检查，电机接线头未见异常。再次进行换刀操作，空转电机，发现电机慢慢转起来以后切削液从电机里渗出，立即停电把水排出。再摁换刀操作复查，电机不转了。测量一下电机进线电压，正常；测量电机阻值不平衡。更换一台新电机回装后重新换刀操作，故障消除。

故障分析：在切削作业时，切削液流入电机造成内部短路后形成未完全断路状态。当电机在线路未断路状态时可以动作，而运动过程中线路发热断开形成缺相就停止了，过电流又未达到断路器设定值，所以没有出现跳闸现象。过了一段时间，线路冷却恢复通路后又可以动作，如此反复。

9.FVP-800A加工中心X轴移动异响

故障现象：操作人员反映移动X轴时发出异响

检修过程：通过现场观察，在X轴移动时会发出“咩”的声响。打开系统“监控”项，找到X轴输出的负载值显示条，然后开动X轴进行观测，发现X轴的负载波动非常的大。当出现此类状况，一般从两个方面去判断问题。一是从机械结构上面分析可能是某个部件出现卡死别住，导致轴向运行不流畅；另一方面是从系统的伺服增益、位置增益入手，查看是否有参数设置错误。首先检查轴承和丝杠状态，未见异常。打开增益界面查看伺服设定，当前X轴的位置环增益是7000，速度环增益是300。试着将位置环增益改为3500，速度环增益改为200，保存返回负载值显示条界面重试X轴移动，显示正常，异响消除。

故障分析：主要是位置环增益超出机械系统固有的振动数的范围，造成电机异常响声。而速度环增益的调整可以减少振动。

10.FVP-800A加工中心Y轴无法回零

故障原因：加工中心回机械零点出现超程报警，无法完成回零。

检修过程：通过现场观察，发现Z轴和X轴都可以回零完成，但显示OT0500（Y）轴正向超程（软限位）。单独试一下Y轴。先将Y轴往负方向手动走一段，然后执行Y轴回零，看机械坐标，发现没有减速动作直接就跑到了超程。一般带有机械限位开关的，要先检查开关是否损坏。拿掉挡块，将Y轴限位开关拆下。打开发现里面已经锈成一坨（如图3所示），反倒过来后还有水滴出，说明里面进水严重。更换一个新的限位开关后重新Y轴回零，一切正常。

故障分析：主要是限位开关的活动块密封圈老化，切削液流入限位开关后积水造成线路短路引起的“飞车”现象。

结语

维修人员能快速而有较地处理数控设备出现的各类故障，将是公司生产顺利进行的有力保障。希望以上几例故障维修实例能为维修人员提供一定的帮助。

参考文献

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[2]霍伟.数控机床故障发生原因及预防措施[J].机电工程技术，2021，50（5）：276-278.

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