数控机床常见故障及处理方法

数控机床常见故障及处理方法

摘要：我公司从1995年后期开始在配件厂引进和使用数控机床，共有数控车床18台、立式加工中心两台。这些设备在公司的生产过程中发挥了极大的作用。随着时间的延续这些设备都相继进入了故障多发期，虽然在市场上有各类数控技术书籍，但一般是一些高深的理论著作，面向一般操作者、解决实际问题的不多。本文以配件厂的机床为例介绍数控机床维修中常见的故障及处理措施。

主题词：数控机床、常见故障、维修

由于现代数控系统的可靠性越来越高，数控系统本身的故障越来越低，而大部分故障的发生则是非系统本身原因引起的。系统外部的故障主要指由于检测开关、液压元件、气动元件、电气执行元件、机械装置等出现问题而引起的。数控设备的外部故障可以分为软故障和外部硬件损坏引起的硬故障。软故障是指由于操作、调整处理不当引起的，这类故障多发生在设备使用前期或设备使用人员调整时期。

一、机床撞车事故

处理此类事故首先要求操作者保护好现场，分清是首件加工还是加工过程中间，故障发生当时机床处于什么状态，操作者正在进行何种操作。一般首件加工前操作者忘记返参考点或是机床返参考点动作不正确而操作者没有及时发现是最主要的原因。再就是在修改程序时输入了错误的数据造成，例如曾有一操作者在编写加工外环槽程序时误将G01输成了G00，结果刀具以快速进给的速度冲向工件发生了撞车事故，还有一操作者在加工过程中修改程序，本来应该是G00 X200 Z200；却输成了G00 X-200 Z-200；从而发生严重的撞车事故。甚至有的操作者粗心大意，把工件装反导致发生撞车事故。

二、加工件尺寸超差

引起机床尺寸超差的因素是多种多样的，（如图1）机床、机床夹具、刀具和工件构成了一个完整的系统，称之为工艺系统。切削加工过程中，决定加工表面几何形状、尺寸和相互位置的工艺系统各环节间，任何一个或几个环节发生变化都会在工件上体现出来，这就造成了尺寸的波动。当刀具正常磨损时反映出来的是工件尺寸沿着一个方向漫漫增大或减小，其幅度通常不会太大。如果工件出现尺寸忽大忽小，而且幅度也不确定时就需要从多方面找原因。例如刀具的刀头没有锁紧或刀具在刀台上的安装不正确，数控刀台本身回位不正确等都是造成尺寸超差的原因，在这里详细向大家介绍的是数控机床X、Z方向两条驱动系统传动间隙故障引起的尺寸超差。按照先电器再机械的顺序，首先要测定X轴和Z轴的传动间隙。通常这要借助百分表及表座，按图2所示的的方法进行测试：将百分表至于X（Z）轴的运动方向的任意点（平行于各轴的运动方向），百分表调至零位，系统操作处于手脉或手动步进状态，先沿着一个方向移动X（Z）轴0.1mm，接着向相反的方向移动0.1mm，此时百分表的读数即为X（Z）轴的传动间隙。此值X 轴≤0.005mm，Z轴≤0.01mm，如果超出此值则说明X（Z）轴的传动间隙过大，引起工件尺寸超差。应该在系统中进行间隙补偿，大森Ⅱ型数控系统在N0000 N000中设置；

FANUC系统在N 00N00中设定，然后必须先断电再上电设置才能生效。这样的补偿值通常不能太大不超过（0.5-0.8），否则会发生危险。如果两条轴的传动间隙过大的话，就要进行机械上的间隙调整，先调整伺服电机与滚珠丝杠间的传动间隙，由于传动方式的不同，不同的设备调整方式各不相同，可详细阅读随机的说明书。然后再调整滚珠丝杠的安装轴承间隙，调整的程度以手动盘轴灵活、全部行程上阻尼均匀为宜。在进行了这些工作后通常要重新进行间隙补偿的设定，其方法如前所述。

三、数控刀台故障

数控刀台是就数控机床上使用频率最高的部件，因其结构复杂、工作环境差，出故障的

几率也格外大。

现象1：刀台不转位（一般系统会提示刀架位置信号错误），有多种原因可以引起刀台不转位。原因分析：刀台继电器过载后跳开。刀台380V相位错误。由于刀台只能顺时针转动（刀台内部有方向定位机构），若三相电相位接错，刀台电动机一通电就反转，则刀台不能转动；刀台电动机三相电缺相。刀台位置信号所用的24V电源故障。如图3所示。刀台体内中心轴2上的推力球轴承7被轴向定位盘3压死，轴承不能转动，使得刀台电动机不能带动刀台转动。拆下零件检查发现由于刀台转位带来的震动，使得螺钉6松动，定位键4长时间承受正反方向的切向力，造成定位键4损坏，螺母5喝定位盘3向下移动，给轴承7施加较大轴向力，使其转动不得。控制系统内“系统位置板”故障内，刀台到位后，“系统位置板”应能检测到刀台位置信号。针对上述的各条原因可采取检查刀台强电线路，拆开刀台，调整推力轴承轴向间隙，更换损坏零件，检查24V 电源，更换“系统位置板”等措施。

现象2：刀台转位，但刀台锁不紧或不到位，用手扳动时，刀台仍可左右晃动。原因分析：刀台电动机反转电路故障，电动机不反转，因为当刀具转到位后，电动机应即刻反转，将刀台体11落下，定位并锁定于刀台底座12的定位槽中。如果电动机不反转，则不能完成上述动作，必将造成刀台体11松动。刀台转动时，用于提升刀台的螺杆10初始位置不对，使得回复位置也不对。在刀台体11的内部定位中心轴上，装有一个用于提升和落下刀台的螺杆10，其底部的凸台应与刀台蜗轮1上的凹槽镶入的深度相当，使刀台提升和落下的高度一致，此时，刀台体11才能处于锁紧位置。

解决办法：检查电机反转控制电路，拆开刀台体，调整螺杆凸台和蜗轮上凹槽的初始位置。

四、电器故障

1、回参考点故障

机床回参考点的故障一般可分为找不到参考点和找不准(偏离)参考点两类。前一类故障主要是回参考点减速开关产生的信号或零标志脉冲信号失效(包括信号未产生或在传输

处理中丢失)所致。排除故障时先要搞清机床回参考点的方式，再对照故障现象来分析，可采用先“外”后“内”和信号跟踪法查找故障部位。这里的“外”是指安装在机床外部的挡块和参考点开关，可以用CNC系统PLC接口I／o状态指示直接观察信号的有无；“内”是指脉冲编码器的零标志位或光栅尺上的零标志位，可以用示波器检测零标志脉冲信号。后一类故障往往是参考点开关挡块位置设置不当引起的，只要重新调整即可。由于配件厂所用大多为经济型数控车床，其防护措施并不是很理想，因此行程开关进水造成的断路、短路现象时有发生。

2、超程

当进给运动超过由软件设定的软限位或由限位开关设定的硬限位时，就会发生超程报警。一般会在CRT上显示报警内容，根据数控系统说明书，即可排除故障，解除报警．

3、LCD显示字符混乱

在大森Ⅱ型数控系统中经常发生，解决办法为清理内存（必须对系统参数提前作好备份）：⑴先断电，再次上电。在编辑方式输入“%”“-9”。按两次“删除”键。此时用户程序将全部清除，但保留系统参数。⑵断电后，将方式开关选择在编辑挡，重新上电，依次输入“%”、“取消”、“F”键，再按两次“删除”键，此时所有的刀具补偿将被清光。再次输入“%”“-9”键，按两次“删除”键。MDI方式下，输入“复位”键，调