数控机床故障诊断分析技术

数控机床故障诊断分析技术

摘要：由于各类不同学科新技术的相互渗透，传统的机械工程各领域的边界变

得模糊起来，智能技术、传感技术、信息技术与机械的结合，产生了集机、电、

液于一身的数控机床，随着它的应用领域日益扩展、功能也因现代用户的要求而

越来越齐全和强大。当数控机床故障发生后，如何迅速诊断出故障原因并解决问

题使其恢复正常，是提高数控机床使用效率的迫切需要。

关键词：数控机床故障分析故障诊断

随着社会和科技的不断进步，各类工业品越来越多，他们的制造过程都有赖

于数控机床。目前，机械制造行业是全社会的基础，产品结构较为复杂。对于社

会生活中的某些领域，需要大量高精度、高质量的机械零件，而它们则由数控机

床进行生产。数控机床以其高精度、高效率，适应多品种生产，加之融入了计算

机自动控制技术，成为现代制造业的主要加工手段。但是，正是由于数控机床的

这些优点，使得它容易出现各种各样的问题，在此背景下，本文就数控机床的故

障进行初步探讨。

一、数控机床系统概述

数控机床的工作原理就是将加工过程中所需的操作运用数字化代码予以表示，再将数字信息送入数控装置，对输入的信号予以处理，发出控制信号来控制机床

运动以加工出所需零件。数控加工的关键步骤是编程，即，根据加工工艺编制加

工数据。数控机床一般分为以下几个部分：CNC装置、控制面板、机床本体、PLC及I/O电路及装置、伺服单一、驱动及测量装置等。

一般而言，整个数控系统是由三部分所组成，即，控制、伺服和位置测量系统。控制系统主要依据编好的代码来发出控制指令，伺服系统则将指令方法，由

伺服电机予以驱动来完成机械运动。位置测量系统则是检测机械运动的速度与位置，实时反馈并修正控制指令。

二、数控机床常见故障分析原则

数控机床不同于普通机床，它是集机电液等多种技术于一体的综合性高端设备。不同数控设备有着不同的机构、性质也不完全相同，但是又有很多共性。因此，我们要从中寻找和归纳各类数控设备的通性，找到其中的内在规律。下面，

笔者就简单介绍几种诊断原则。

1.先外后内，检修人员要先检查机床的外部，然后再由内向外逐步进行检修；

2.先机械后电气，要先从机械部件开始检查，排除故障，看是否符合要求；

3.先

简单后复杂，面对着复杂工况，要先解决简单问题，然后再一步步理清头绪找到

解决问题的思路。

三、数控机床故障诊断方法

数控机床在工作过程中，要受到力、热、摩擦等多种因素的作用，一旦出现

故障必须马上关停，否则会造成严重后果。在故障诊断过程中，检修人员要能够

通过一些参数（振动、温度等）来识别故障，查找故障原因。

数控机床的故障较为复杂，往往一个错误需要去检测很多项内容，这就需要

检修人员具备较强的业务素质。下面，笔者就介绍几种在日常检修实践中常见的

故障排除法。

1.直观检查法。在数控机床出现故障后，检修人员要根据出现故障时的异常

现象，将故障范围尽量缩小到某一模块上。首先，要向现场工作人员询问故障前

后整个过程，再查看机床各部分是否处于正常状态，如果找不到原因，可以再通

电查看具体状况，一旦发现故障立刻断电。如，数控机床的显示器突然黑屏，而

机床却能够正常运转，再开机后一切正常。那么就可以判断元件接触不良，发现

引脚虚焊，在重新焊接后消除故障。

2.系统自我诊断。数控机床一般都会自带诊断系统，检修人员可以根据显示

屏所显示的故障代码，查找大致起因。此外，还可以根据显示系统与各部分之间

的接口信号来找到故障部位。目前，大多数的数控机床都能够随时监控系统的整

体运行状态，根据诊断功能找到问题的大致所在。

3.检查机床参数。数控机床参数能够记录机床整个运动过程，通常存储于系

统之中。检修人员不妨核对和调整机床参数，可以找到问题原因所在，从而快速、高效地完成检修任务。

4.功能测试。检查机床的动作，判断和测试系统功能，这些都是检修人员的

必备技能。当机床长期闲置，需要重新投入使用时就需要进行功能测试，此外，

无法判定时也可以作为其中的一个选项。

5.替换备件。当出现大规模故障，且发现故障是由于某块线路板或者芯片所

造成，此时，维修并没有任何意义，只要替换掉坏掉的东西就可以重新投入使用。现在维修大多都使用备件来替换损坏模块，保证系统的正常运营，缩短维修时间，提升工作效率。

四、较为常见的数控机床故障及分析

随着电子技术的发展，加之数控机床系统涉及到诸多技术，故障类型较多，

因此，维修人员要研究伺服故障，找到内在规律，从而方便地查找故障。一般来说，机床的伺服进给系统故障率较高，加之原理较难，给维修带来了非常大的困难。常见的故障，一般为超程、过载、窜动、电机停止、震动过大、位置误差等。很多时候，相同的故障往往表现为不同的原因，同一原因却引起不同故障，因此，要对伺服系统较为熟悉且经验丰富。

遇到电机不转问题，查看电机是否接通、进给驱动是否出现故障、信号是否

输出；遇到窜动问题，查看增益是否过大、测速元件是否正常；遇到超程，查看

限位是否能够正常工作、加工程序是否正常；遇到过载，查看运动负载是否超载、润滑状态是否正常；遇到振动，查看位置反馈元件及信号是否正常，增益或反馈

信号是否有故障，电机是否正常工作，一般而言，振动问题需要考虑多方面因素。

总之，数控机床故障诊断的速度能够直接影响工厂的经济效益，检修人员要

不断学习和总结不同机型，增加维修经验，记录经常出现的问题，提升维修水平。当然，维修现场出现的困难可能更多，这就需要维修人员灵活动脑，仔细耐心地

寻找错误。

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