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摘 要：本文对数控机床的常见故障从软、硬两方面进行了分类阐述，在此基础上，对数控机床故障的诊断方法及日常维护保养进行了分析探讨。
关键词：数控机床；常見故障；故障论断；维修保养
数控机床是机械加工企业的关键生产设备，其正常运行对企业的生产加工效率、加工品质具有至关重要的影响。数控机床造价昂贵，但在加工实践中，很多单位却只注重生产效能，对设备的日常保养维护不够重视，致使数控机床故障多有发生。本文就数控机床常见故障的诊断及维修、日常维护等进行相关探讨。
1数控机床常见故障
不同种类的数控机床虽然在结构和控制上有所区别，但却存在一些共同的常见故障。数控机床故障主要分软、硬两种。软故障是由于操作、调整处理不当引起的，这在使用初期发生的较多；硬故障指硬件损坏引起的，故障。软，硬故障均分为电器、机械两种故障。电器类故障指系统、机床电路故障等；机械故障包括移动轴、主轴、刀库、气路、油路等。
1.1数控机床软故障
数控机床软故障主要有操作编程报警、超程报警、准备未绪报警等。
操作编程故障时系统会提示出错情况，如使用了无效的 G 代码、程序号重复、刀补值产生过切、通讯电缆或接口故障、写参数状态、系统内存乱需清除内存等。按提示或维修手册改正一般都能排除。超程报警表示轴移动超出了机床厂家设定的移动范围， 机床禁止该方向继续移动。机床为保护丝杆， 每轴均设置了软件、硬件两道防护措施。轴移超过参数设定值就会产生超程报警， 只能向反方向移动。准备未绪报警明机床正常开机条件未满足，包括参数、伺服、主轴、气压、润滑、限位开关等，可能的情况包括：急停开关是否已拉开，开机操作步骤是否正确， 仔细检查更正可消除故障；机床是否有轴处在极限位置，如有则设法移开。比如按复位键， 反方向手动移动。
1.2数控机床硬故障
数控机床硬故障包括主轴、伺服报告，机床加工精度变差，主轴装卸刀不畅，刀库故障等。
主轴、伺服报警一般有过载、断线、电压异常、电流异常等。导轨缺油、切削量过大、机械卡死、带刹车的伺服电机因其刹车电源损坏或刹车失控、松不开等均会引起过载报警；伺服电机或定向位子编码器线接触不良、屏蔽不好、断开会引起断线故障；电流缺相、侍服单元电源进线端子短路、电机进线端子短路、冷却风扇停转等均会引起电流电压异常。
机床加工精度是主轴、移动轴、刀具、刀柄及加工工艺的综合效果，精度变差与主轴与移动轴精度关系密切。主轴精度问题可以通过测量主轴径跳与轴窜、锥孔、刀柄装夹情况来判断是否装夹松动、锥孔拉毛、轴承损坏、主轴磨损等，解决方法是调整或更换；机床使用一段时间后机械部分磨损会影响精度。如同步带磨损、联动器松动、间隙变化、丝杆及轴承磨损等。同一位置的精度时好时不好，有时偏差几十丝以上，这种情况同步带磨损或联轴器松动可能较大，解决方法是进行更换或紧固；同一方向移动时精度好，反向移动时精度偏差基本不变，这种情况间隙变化的可能较大，解决方法是通过调整塞铁使整个周的反向间隙变小且基本一致，然后用参数来进行补偿；还有一种情况是参数表中的螺距补偿值已变“0”，加工精度就会变差，可以向生产厂家要螺距补偿值参数表重新输入。
气压不够、刀柄拉钉尺寸变化、夹刀装置变化都会引起装卸刀不畅。气压应保证6Kg 以上、选择合适拉钉、调整夹刀装置位置可排除。刀库故障主要为刀号错乱、刀库不旋转、换刀平面位置变化、主轴定向位置变化以及自动换刀过程没有完成等。刀号错乱一般为计数开关计数错误导致，刀库不旋转主要由刀库电机本身或供电线路故障引起。
2数控机床故障诊断方法
数控设备维修是一项很复杂、技术含量很高的一项工作。在故障维修中，一般会利用数控系统的自诊断功能、利用 PLC 程序的逻辑查找、与当场的操作人员充分沟通来定位、查找故障。
一般 CNC 系统都有较为完备的自诊断系统，无论是哪种系统的机床，数控系统上电初始化时或运行中均能对自身或接口做出一定范围的自诊断。维修人员应熟悉系统自诊断各种报警信息。根据说明书进行分析以确定故障范围，定位故障元器件，对于进口的数控系统一般只能定位到板级，其片级维修一般可依靠各数控系统的厂家售后维修部门。
现在一般 CNC 控制系统均为内置式 PLC 控制，维修人员应根据梯形图对机床控制电器进行分析，在 CRT 上直观地看出 CNC 系统 I/O 的状态。通过 PLC 程序的逻辑分析，方便地检查出问题存在部位，如 FANUC-OT 系统中自诊断页面等。根据图纸 PLC 梯图进行分析，定位机床与 CNC系统接口故障，以确定故障部位是机械、电器、液压还是气动故障。
当故障发生后，维修人员一般不要急于动手，先与操作人员进行充分的沟通，要仔细询问故障发生时机床处在什么工作状态、表现形式、产生的后果、是否误操作，故障能否再现等，这样有助于维修人员快速分析和判断故障原因。
3数控机床的日常维护保养
加强数控机床的抗干扰措施及重视数控机床的点检是其日常维护保养的关键，可以有效确保机床在一个相对稳定的状态下工作，减少故障发生率。
3.1数控机床的抗干扰措施
在机床数控系统中，既包含高电压、大电流的强电设备，又包含低电压、小电流的控制与信号处理设备，即弱电设备。强电设备产生的强烈电磁干扰对弱电设备的正常工作构成极大的威胁。此外，系统所处生产现场的电磁环境较恶劣，系统外各种动力负载的干扰、供电系统的干扰、大气中电磁波的干扰等都会对系统内的弱电设备产生严重影响，由于弱电设备是控制强电的设备，所以，一旦弱电设备受到干扰，最终将导致整个系统的瘫痪。
通常从以下两个方面采取措施来提高数控系统的扰干扰能力：一是减少供电线路和信号线路干扰。数控机床应远离具有中、高频电源的设备；不要和大功率且频繁起停的设备用同一供电干线供电；对于电网电压较长时间的欠电压、过电压和电压波动的场合安装交流稳压器；采用电源滤波器。二是减少机床电气控制系统中的干扰。在电源输入部分加压敏电阻保护（浪涌吸收器），对线路中的瞬变、尖蜂等噪声进行抑制；感性负载加装吸收电路，抑制瞬态噪声；保证良好的“接地”。
3.2重视数控机床的点检
由于数控机床集机、电、液、气等技术为一体，所以对它的维护要有科学的管理，有目的地制定出相应的规章制度。对维护过程中发现的故障隐患应及时清除，避免停机待修，从而延长设备平均无故障时间，增加机床的利用率。开展点检是数控机床维护的有效办法。
点检就是按有关维护文件的规定，对设备进行定点、定时的检查和维护。其优点是可以把出现的故障和性能的劣化消灭在萌芽状态，防止过修或欠修。数控机床的点检，是开展状态监测和故障诊断工作的基础，数控机床的点检可分为日常点检和专职点捡两个层次。日常点检负责对机床的一般部件进行点检，处理和检查机床在运行过程中出现的故障，由机床操作人员进行。专职点检负责对机床的关键部位和重要部件按周期进行重点点检和设备状态监测与故阵诊断，制定点检计划，做好诊断记录，分析维修结果，提出改善设备维护管理的建议，由专职维修人员进行。数控机床的点检作为一项工作制度，必须认真执行并持之以恒，才能保证机床的正常运行。
参考文献：
[1]冯文妍. 数控机床的常见故障诊断、排除与维护保养方法的探讨[J]. 装备制造技术，2015，（06）：257-259. [2017-09-01].
[2]孙威. 预防数控机床常见故障及维修方法[J]. 装备制造技术，2014，（02）：42-43+50. [2017-09-01].
关键词：数控机床；常見故障；故障论断；维修保养
数控机床是机械加工企业的关键生产设备，其正常运行对企业的生产加工效率、加工品质具有至关重要的影响。数控机床造价昂贵，但在加工实践中，很多单位却只注重生产效能，对设备的日常保养维护不够重视，致使数控机床故障多有发生。本文就数控机床常见故障的诊断及维修、日常维护等进行相关探讨。
1数控机床常见故障
不同种类的数控机床虽然在结构和控制上有所区别，但却存在一些共同的常见故障。数控机床故障主要分软、硬两种。软故障是由于操作、调整处理不当引起的，这在使用初期发生的较多；硬故障指硬件损坏引起的，故障。软，硬故障均分为电器、机械两种故障。电器类故障指系统、机床电路故障等；机械故障包括移动轴、主轴、刀库、气路、油路等。
1.1数控机床软故障
数控机床软故障主要有操作编程报警、超程报警、准备未绪报警等。
操作编程故障时系统会提示出错情况，如使用了无效的 G 代码、程序号重复、刀补值产生过切、通讯电缆或接口故障、写参数状态、系统内存乱需清除内存等。按提示或维修手册改正一般都能排除。超程报警表示轴移动超出了机床厂家设定的移动范围， 机床禁止该方向继续移动。机床为保护丝杆， 每轴均设置了软件、硬件两道防护措施。轴移超过参数设定值就会产生超程报警， 只能向反方向移动。准备未绪报警明机床正常开机条件未满足，包括参数、伺服、主轴、气压、润滑、限位开关等，可能的情况包括：急停开关是否已拉开，开机操作步骤是否正确， 仔细检查更正可消除故障；机床是否有轴处在极限位置，如有则设法移开。比如按复位键， 反方向手动移动。
1.2数控机床硬故障
数控机床硬故障包括主轴、伺服报告，机床加工精度变差，主轴装卸刀不畅，刀库故障等。
主轴、伺服报警一般有过载、断线、电压异常、电流异常等。导轨缺油、切削量过大、机械卡死、带刹车的伺服电机因其刹车电源损坏或刹车失控、松不开等均会引起过载报警；伺服电机或定向位子编码器线接触不良、屏蔽不好、断开会引起断线故障；电流缺相、侍服单元电源进线端子短路、电机进线端子短路、冷却风扇停转等均会引起电流电压异常。
机床加工精度是主轴、移动轴、刀具、刀柄及加工工艺的综合效果，精度变差与主轴与移动轴精度关系密切。主轴精度问题可以通过测量主轴径跳与轴窜、锥孔、刀柄装夹情况来判断是否装夹松动、锥孔拉毛、轴承损坏、主轴磨损等，解决方法是调整或更换；机床使用一段时间后机械部分磨损会影响精度。如同步带磨损、联动器松动、间隙变化、丝杆及轴承磨损等。同一位置的精度时好时不好，有时偏差几十丝以上，这种情况同步带磨损或联轴器松动可能较大，解决方法是进行更换或紧固；同一方向移动时精度好，反向移动时精度偏差基本不变，这种情况间隙变化的可能较大，解决方法是通过调整塞铁使整个周的反向间隙变小且基本一致，然后用参数来进行补偿；还有一种情况是参数表中的螺距补偿值已变“0”，加工精度就会变差，可以向生产厂家要螺距补偿值参数表重新输入。
气压不够、刀柄拉钉尺寸变化、夹刀装置变化都会引起装卸刀不畅。气压应保证6Kg 以上、选择合适拉钉、调整夹刀装置位置可排除。刀库故障主要为刀号错乱、刀库不旋转、换刀平面位置变化、主轴定向位置变化以及自动换刀过程没有完成等。刀号错乱一般为计数开关计数错误导致，刀库不旋转主要由刀库电机本身或供电线路故障引起。
2数控机床故障诊断方法
数控设备维修是一项很复杂、技术含量很高的一项工作。在故障维修中，一般会利用数控系统的自诊断功能、利用 PLC 程序的逻辑查找、与当场的操作人员充分沟通来定位、查找故障。
一般 CNC 系统都有较为完备的自诊断系统，无论是哪种系统的机床，数控系统上电初始化时或运行中均能对自身或接口做出一定范围的自诊断。维修人员应熟悉系统自诊断各种报警信息。根据说明书进行分析以确定故障范围，定位故障元器件，对于进口的数控系统一般只能定位到板级，其片级维修一般可依靠各数控系统的厂家售后维修部门。
现在一般 CNC 控制系统均为内置式 PLC 控制，维修人员应根据梯形图对机床控制电器进行分析，在 CRT 上直观地看出 CNC 系统 I/O 的状态。通过 PLC 程序的逻辑分析，方便地检查出问题存在部位，如 FANUC-OT 系统中自诊断页面等。根据图纸 PLC 梯图进行分析，定位机床与 CNC系统接口故障，以确定故障部位是机械、电器、液压还是气动故障。
当故障发生后，维修人员一般不要急于动手，先与操作人员进行充分的沟通，要仔细询问故障发生时机床处在什么工作状态、表现形式、产生的后果、是否误操作，故障能否再现等，这样有助于维修人员快速分析和判断故障原因。
3数控机床的日常维护保养
加强数控机床的抗干扰措施及重视数控机床的点检是其日常维护保养的关键，可以有效确保机床在一个相对稳定的状态下工作，减少故障发生率。
3.1数控机床的抗干扰措施
在机床数控系统中，既包含高电压、大电流的强电设备，又包含低电压、小电流的控制与信号处理设备，即弱电设备。强电设备产生的强烈电磁干扰对弱电设备的正常工作构成极大的威胁。此外，系统所处生产现场的电磁环境较恶劣，系统外各种动力负载的干扰、供电系统的干扰、大气中电磁波的干扰等都会对系统内的弱电设备产生严重影响，由于弱电设备是控制强电的设备，所以，一旦弱电设备受到干扰，最终将导致整个系统的瘫痪。
通常从以下两个方面采取措施来提高数控系统的扰干扰能力：一是减少供电线路和信号线路干扰。数控机床应远离具有中、高频电源的设备；不要和大功率且频繁起停的设备用同一供电干线供电；对于电网电压较长时间的欠电压、过电压和电压波动的场合安装交流稳压器；采用电源滤波器。二是减少机床电气控制系统中的干扰。在电源输入部分加压敏电阻保护（浪涌吸收器），对线路中的瞬变、尖蜂等噪声进行抑制；感性负载加装吸收电路，抑制瞬态噪声；保证良好的“接地”。
3.2重视数控机床的点检
由于数控机床集机、电、液、气等技术为一体，所以对它的维护要有科学的管理，有目的地制定出相应的规章制度。对维护过程中发现的故障隐患应及时清除，避免停机待修，从而延长设备平均无故障时间，增加机床的利用率。开展点检是数控机床维护的有效办法。
点检就是按有关维护文件的规定，对设备进行定点、定时的检查和维护。其优点是可以把出现的故障和性能的劣化消灭在萌芽状态，防止过修或欠修。数控机床的点检，是开展状态监测和故障诊断工作的基础，数控机床的点检可分为日常点检和专职点捡两个层次。日常点检负责对机床的一般部件进行点检，处理和检查机床在运行过程中出现的故障，由机床操作人员进行。专职点检负责对机床的关键部位和重要部件按周期进行重点点检和设备状态监测与故阵诊断，制定点检计划，做好诊断记录，分析维修结果，提出改善设备维护管理的建议，由专职维修人员进行。数控机床的点检作为一项工作制度，必须认真执行并持之以恒，才能保证机床的正常运行。
参考文献：
[1]冯文妍. 数控机床的常见故障诊断、排除与维护保养方法的探讨[J]. 装备制造技术，2015，（06）：257-259. [2017-09-01].
[2]孙威. 预防数控机床常见故障及维修方法[J]. 装备制造技术，2014，（02）：42-43+50. [2017-09-01].