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【摘 要】 数控机床维修已从机械和电气方面的单一维修，发展到机电液一体化和数控系统综合的整体化维修，数控设备的使用情况对企业的生产效率、产品质量以及经济效益有直接影响，文章分析其故障分析，探讨其维修措施。
【关键词】 数控机床故障；维修；处理措施
引言
机床在运行过程中经常会出现故障，维修人员要有效识读电气图，根据现象分析，采用合理的检修方法，主电路存在故障多运用电压法，电阻法和短路法也是常用的故障检修方法。
一、数控机床故障诊断的研究意义
故障诊断始于机械设备故障诊断，主要指制造设备和制造过程的状态监测与故障诊断。制造设备主要指加工机床、夹具、量具和刀具；制造过程指制造工艺过程、工艺参数。机械设备运行时的状态监测与故障诊断包含两方面内容：一是对设备的运行状态进行监测；二是在发现异常情况后对设备的故障进行分析、诊断。
设备故障诊断是随设备管理和设备维修发展起来的。欧洲各国在欧洲维修团体联盟（FENMS）推动下，主要以英国倡导的设备综合工程学为指导；美国以后勤学为指导；日本吸收二者特点，提出了全员生产维修（TPM）的观点。我国在故障诊断技术方面起步较晚，1979年才初步接触设备诊断技术，近年来得到迅速发展。目前国内对装备的故障诊断技术，尤其是板级故障诊断技术的研究有了较大的进展。经过二十多年的研究与发展，我国的故障诊断技术己广泛应用于军工、化工、工业制造等领域，如数控机床、汽车、发电、船舶、飞机、卫星、核反应堆等。
二、故障诊断与维修的基本原则
（1）先外部后内部。当数控机床发生故障后，维修人员应先采用望、闻、听、问等方法，由外向内逐一进行检查。比如：数控机床的行程开关、按钮开关、外部传感器、印制电路间的连接部位，因其接触不良或者物理损坏造成信号传递失灵，是产生数控机床故障的重要因素。
（2）先机械后电气。由于数控机床是一种自动化程度高、技术复杂的先进机械加工设备。一般来讲，机械故障较易察觉，而数控系统故障的诊断则难度较大。
（3）先静后动。维修人员要做到先静后动，不可盲目动手，首先应先询问机床操作人员故障发生的过程及状态，阅读机床说明书、电气原理图、生产制造厂家参数资料后，方可动手查找处理故障。其次，对有故障的机床要遵循先静后动的原则，先在机床断电的静止状态，通过观察测试、分析，确认为非恶性故障或非破坏性故障后，方可给机床通电。
（4）先全局后局部。公用性的问题往往影响全局，专用性的伺服只影响局部。只有先解决影响一大片的主要故障，局部的、细节的问题逐步排除解决。
（5）先简单后复杂。当出现多种故障互相交织掩盖，应先解决容易的故障，后解决难度较大的故障。
（6）先一般后特殊。在排除某一故障時，要先考虑最常见的可能原因，再分析很少发生的特殊原因。
三、机床电气系统常见故障分析
（一）线路故障
第一，短路故障。产生短路的原因是电路中有两点电位不等，假设为A点和B点，两点突然相连，导致了电路故障，无法运行。一般造成短路的原因可以分为两类，一类是绝缘层损坏，导线是有一层绝缘层的，某些外力作用导致绝缘层损坏，高温、高压、高湿度导致的绝缘材料老化、变质等都会降低导线的绝缘性，引起短路。另一类是导线连接不当，受环境因素的影响，如机床产生的铁屑以及杂物，人为因素的影响，如接线头包扎不仔细，外力作用下环境因素和人为因素作用在一起容易引起短路，铁屑等与接线头的接触引发短路故障后增大的电流会产生电路过热甚至电火花，导线会被烧坏，安全隐患巨大。
第二，断路故障。所谓断路就是电路中的出线电流存在问题，导致的结果是断电，机床停止运行，造成断路的原因有两种，一是触点接触不良，由于机床厂房的环境较差存在粉尘和污垢，而长期暴露在这个环境下的低压电器触点就会受到空气的腐蚀和氧化以及粉尘污垢的侵蚀，触点的导电能力下降，加上反复接通和断开时的大电流使触点被氧化，氧化而形成的氧化铜导电能力极差从而造成断路；二是，导线连接头松动脱落，机床在高速运行时容易造成导线连接的螺丝松动，机床的不断震动导致了连接线的脱落，造成断路。
第三，漏电故障。所谓漏电是因为电路和大地接触造成的，一般分为单相、两相和三相接地故障，而这期间尤以单相接地故障最多，诱发的原因主要是机床长时间的运行，检修和维护没有合理安排和执行，绝缘体绝缘性下降，金属线接地。接地故障的后果是由于接地后过低的电压造成电气设备无法运行。
（二）数控机床的维修
数控机床维修主要分机械维修、电气维修和CNC数控系统维修三部分，由于CNC数控系统本身集成化高，制造工艺精良，正常情况下故障率很低，合理日常维护系统自身的故障应该非常少，因此我们主要研究机械故障和电气故障的维修。
（1）机械故障维修。数控机床机械运动主要有主轴的主运动和刀架的进给运动。
1）主轴主要靠动力电机带动主轴箱里的多级变速齿轮给主轴输出旋转动力的，一般问题不大，如开机启动主轴有异常声响和无动作时需要及时停车判断问题所在。可从这几个方面排：确定电机正常后首先判断是否挂好档位确认是否在空档；其次检查有无异物掉入卡在变速齿轮上使之无法正常工作（有一次我们的数车就是因为换档手柄上的一个销子脱落卡住了齿轮，导致无法换档、无法启动主轴）；再次检查有无齿轮松动脱落或打坏掉，要及时给予定位安装或更换配件；有时候卡盘也会有异响，多数是因为卡盘内侧固定卡盘内部的螺旋盘螺纹的螺丝松动导致间隙过大，出现来回碰壁的响声，卸掉卡盘给予拧紧固定可解决问题。
2）刀架的机械问题多在于无法移动、无法进给或定位偏差过大和换刀不动或换刀不到位的问题。我们主要检查丝杠是否弯曲变形、阻力过大（在急停状态可用有转动感觉）或有异物卡住；定位偏差过大可检查是否负重过大、丝杠磨损严重或在参数里调整丝杠的反向间隙（只可微调）；刀架换刀机械问题一般为也为阻力过大或有卡死现象，用内六角扳手转动伺服电机轴可判断刀架旋转动作是否畅通，如果阻力很大或卡死，则需调整刀架内部安装间隙和检查有无异物。
（2）电气故障维修。电气故障的维修主要根据故障现象、报警提示和电柜各信号灯的有无发亮或颜色来判断短路、断路、缺相、信号不到位和电子元件设备等坏掉。这需要我们有一定电工电子水平、识图水平和检测设备的使用水平（如万用表等）。同样型号设备不止一台时，我们可通过对比法、交叉换位法等来寻找问题点。一般多为外部信号不到位，原因多是由于信号线接触不良、断线、继电器损坏或保险跳掉所导致；如果交叉换位后发现是伺服驱动器或主轴变频器坏掉，那最好是找专业维修人员维修或与制造厂家联系更换。总之电气维修后要经过多次反复检查确认后方可通电试验，以防出现更大的问题或事故。
（三）数控机床故障的诊断展望
数控机床的故障诊断一直是困扰操作、维修人员的难题。由于数控机床的安全性和工作可靠性对于生产单位的效益直接产生很大的影响，专家系统在故障诊断领域中的应用，实现了基于人类专家经验知识的设备与系统故障诊断技术。
结语
综上所述，研究数控机床可以提高数控机床的电气安全，防止事故的发生，同时能够提升数控机床的抗干扰性、加工精度，保持机床的稳定性，从而提高数控机床的加工效率。
参考文献：
[1]郑隽.数控设备的维护保养知识[A].《现代教育教学探索》组委会.2014年5月现代教育教学探索学术交流会论文集[C].《现代教育教学探索》组委会：，2014：1.
[2]房泽林.机床电气故障的快速排除[J].金属加工（冷加工），2014，05：78-79.
[3]周祥，吕振，聂晋.数控机床电气控制故障与保修策略研究[J].机电元件，2014，02：62-64.
【关键词】 数控机床故障；维修；处理措施
引言
机床在运行过程中经常会出现故障，维修人员要有效识读电气图，根据现象分析，采用合理的检修方法，主电路存在故障多运用电压法，电阻法和短路法也是常用的故障检修方法。
一、数控机床故障诊断的研究意义
故障诊断始于机械设备故障诊断，主要指制造设备和制造过程的状态监测与故障诊断。制造设备主要指加工机床、夹具、量具和刀具；制造过程指制造工艺过程、工艺参数。机械设备运行时的状态监测与故障诊断包含两方面内容：一是对设备的运行状态进行监测；二是在发现异常情况后对设备的故障进行分析、诊断。
设备故障诊断是随设备管理和设备维修发展起来的。欧洲各国在欧洲维修团体联盟（FENMS）推动下，主要以英国倡导的设备综合工程学为指导；美国以后勤学为指导；日本吸收二者特点，提出了全员生产维修（TPM）的观点。我国在故障诊断技术方面起步较晚，1979年才初步接触设备诊断技术，近年来得到迅速发展。目前国内对装备的故障诊断技术，尤其是板级故障诊断技术的研究有了较大的进展。经过二十多年的研究与发展，我国的故障诊断技术己广泛应用于军工、化工、工业制造等领域，如数控机床、汽车、发电、船舶、飞机、卫星、核反应堆等。
二、故障诊断与维修的基本原则
（1）先外部后内部。当数控机床发生故障后，维修人员应先采用望、闻、听、问等方法，由外向内逐一进行检查。比如：数控机床的行程开关、按钮开关、外部传感器、印制电路间的连接部位，因其接触不良或者物理损坏造成信号传递失灵，是产生数控机床故障的重要因素。
（2）先机械后电气。由于数控机床是一种自动化程度高、技术复杂的先进机械加工设备。一般来讲，机械故障较易察觉，而数控系统故障的诊断则难度较大。
（3）先静后动。维修人员要做到先静后动，不可盲目动手，首先应先询问机床操作人员故障发生的过程及状态，阅读机床说明书、电气原理图、生产制造厂家参数资料后，方可动手查找处理故障。其次，对有故障的机床要遵循先静后动的原则，先在机床断电的静止状态，通过观察测试、分析，确认为非恶性故障或非破坏性故障后，方可给机床通电。
（4）先全局后局部。公用性的问题往往影响全局，专用性的伺服只影响局部。只有先解决影响一大片的主要故障，局部的、细节的问题逐步排除解决。
（5）先简单后复杂。当出现多种故障互相交织掩盖，应先解决容易的故障，后解决难度较大的故障。
（6）先一般后特殊。在排除某一故障時，要先考虑最常见的可能原因，再分析很少发生的特殊原因。
三、机床电气系统常见故障分析
（一）线路故障
第一，短路故障。产生短路的原因是电路中有两点电位不等，假设为A点和B点，两点突然相连，导致了电路故障，无法运行。一般造成短路的原因可以分为两类，一类是绝缘层损坏，导线是有一层绝缘层的，某些外力作用导致绝缘层损坏，高温、高压、高湿度导致的绝缘材料老化、变质等都会降低导线的绝缘性，引起短路。另一类是导线连接不当，受环境因素的影响，如机床产生的铁屑以及杂物，人为因素的影响，如接线头包扎不仔细，外力作用下环境因素和人为因素作用在一起容易引起短路，铁屑等与接线头的接触引发短路故障后增大的电流会产生电路过热甚至电火花，导线会被烧坏，安全隐患巨大。
第二，断路故障。所谓断路就是电路中的出线电流存在问题，导致的结果是断电，机床停止运行，造成断路的原因有两种，一是触点接触不良，由于机床厂房的环境较差存在粉尘和污垢，而长期暴露在这个环境下的低压电器触点就会受到空气的腐蚀和氧化以及粉尘污垢的侵蚀，触点的导电能力下降，加上反复接通和断开时的大电流使触点被氧化，氧化而形成的氧化铜导电能力极差从而造成断路；二是，导线连接头松动脱落，机床在高速运行时容易造成导线连接的螺丝松动，机床的不断震动导致了连接线的脱落，造成断路。
第三，漏电故障。所谓漏电是因为电路和大地接触造成的，一般分为单相、两相和三相接地故障，而这期间尤以单相接地故障最多，诱发的原因主要是机床长时间的运行，检修和维护没有合理安排和执行，绝缘体绝缘性下降，金属线接地。接地故障的后果是由于接地后过低的电压造成电气设备无法运行。
（二）数控机床的维修
数控机床维修主要分机械维修、电气维修和CNC数控系统维修三部分，由于CNC数控系统本身集成化高，制造工艺精良，正常情况下故障率很低，合理日常维护系统自身的故障应该非常少，因此我们主要研究机械故障和电气故障的维修。
（1）机械故障维修。数控机床机械运动主要有主轴的主运动和刀架的进给运动。
1）主轴主要靠动力电机带动主轴箱里的多级变速齿轮给主轴输出旋转动力的，一般问题不大，如开机启动主轴有异常声响和无动作时需要及时停车判断问题所在。可从这几个方面排：确定电机正常后首先判断是否挂好档位确认是否在空档；其次检查有无异物掉入卡在变速齿轮上使之无法正常工作（有一次我们的数车就是因为换档手柄上的一个销子脱落卡住了齿轮，导致无法换档、无法启动主轴）；再次检查有无齿轮松动脱落或打坏掉，要及时给予定位安装或更换配件；有时候卡盘也会有异响，多数是因为卡盘内侧固定卡盘内部的螺旋盘螺纹的螺丝松动导致间隙过大，出现来回碰壁的响声，卸掉卡盘给予拧紧固定可解决问题。
2）刀架的机械问题多在于无法移动、无法进给或定位偏差过大和换刀不动或换刀不到位的问题。我们主要检查丝杠是否弯曲变形、阻力过大（在急停状态可用有转动感觉）或有异物卡住；定位偏差过大可检查是否负重过大、丝杠磨损严重或在参数里调整丝杠的反向间隙（只可微调）；刀架换刀机械问题一般为也为阻力过大或有卡死现象，用内六角扳手转动伺服电机轴可判断刀架旋转动作是否畅通，如果阻力很大或卡死，则需调整刀架内部安装间隙和检查有无异物。
（2）电气故障维修。电气故障的维修主要根据故障现象、报警提示和电柜各信号灯的有无发亮或颜色来判断短路、断路、缺相、信号不到位和电子元件设备等坏掉。这需要我们有一定电工电子水平、识图水平和检测设备的使用水平（如万用表等）。同样型号设备不止一台时，我们可通过对比法、交叉换位法等来寻找问题点。一般多为外部信号不到位，原因多是由于信号线接触不良、断线、继电器损坏或保险跳掉所导致；如果交叉换位后发现是伺服驱动器或主轴变频器坏掉，那最好是找专业维修人员维修或与制造厂家联系更换。总之电气维修后要经过多次反复检查确认后方可通电试验，以防出现更大的问题或事故。
（三）数控机床故障的诊断展望
数控机床的故障诊断一直是困扰操作、维修人员的难题。由于数控机床的安全性和工作可靠性对于生产单位的效益直接产生很大的影响，专家系统在故障诊断领域中的应用，实现了基于人类专家经验知识的设备与系统故障诊断技术。
结语
综上所述，研究数控机床可以提高数控机床的电气安全，防止事故的发生，同时能够提升数控机床的抗干扰性、加工精度，保持机床的稳定性，从而提高数控机床的加工效率。
参考文献：
[1]郑隽.数控设备的维护保养知识[A].《现代教育教学探索》组委会.2014年5月现代教育教学探索学术交流会论文集[C].《现代教育教学探索》组委会：，2014：1.
[2]房泽林.机床电气故障的快速排除[J].金属加工（冷加工），2014，05：78-79.
[3]周祥，吕振，聂晋.数控机床电气控制故障与保修策略研究[J].机电元件，2014，02：62-64.