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[摘 要]数控车床是高技术的精密仪器，是一种综合了自动化技术、现代计算机技术、精密测量、伺服驱动和精密机械等多个领域的机、电、仪一体化的自动化机床，是现代最新的工业控制技术。本文根据作者多年工作经验就数控车床常见故障与维修措施进行了简单的分析。
[关键词]数控车床 常见故障 维修措施
中图分类号：T622 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）25-0009-01
1、数控车床的组成
数控车床由：程序编制及程序载体、输入装置、数控装置、伺服驱动、位置检测装置、辅助控制装置、车床本体等几部分组成。
在传统的金属切削机床上，加工零件时操作者根据图样的要求，通过不断改变刀具的运动轨迹，运动速度等参数，使刀具对工件进行切削加工，最终加工出合格零件。
2、工作原理
数控车床的加工其实质是应用了“微分”原理。其工作原理与过程可简述如下：
2.1. 只要数控车床的最小移动量（脉冲当量）足够小，所用的拟合折线就完全可以等效代替理论曲线；
2.2.只要改变坐标轴的脉冲分配方式，即可以改变拟合折线的形状，从而达到改变加工轨迹的目的；
2.3. 只要改变分配脉冲的频率，即可改变坐标轴（刀具）的运动速度。这样就实现了数控车床控制刀具移动轨迹的根本目的。
2.4.只要改变坐标轴的脉冲分配方式，即可以改变拟合折线的形状，从而达到改变加工轨迹的目的；
2.5. 只要改变分配脉冲的频率，即可改变坐标轴（刀具）的运动速度。这样就实现了数控车床控制刀具移动轨迹的根本目的。
3、数控车床故障诊断的基本原则及方法
3.1 数控车床故障诊断的基本原则
对于数控车床故障的准确诊断是排除车床故障的根本所在。但是，在对故障进行诊断时，应该遵循以下几个原则：
（1）从外部到内部。随着现在数控车床技术的不断完善，车床本身故障率也变得越来越低，大部分的车床故障都是非系统本身原因造成的。维修人员要按照从外部到内部的原则进行排查，尽量避免对数控车床的随意启封、拆卸，否则有可能扩大故障范围，导致数控车床的加工精度丧失、性能降低。
（2）从主机到电气。对与一般数控车床故障来说，主机故障比较容易诊断，而数控系统以及电气故障的诊断难度非常大。从大量的实际例子来分析，数控机床的故障中，绝大部分是因为主机部分的失灵而造成的。所以，在故障诊断之前，首先要考虑到排除机械性的故障，这样往往可以达到事半功倍的目的。
（3）从静态到动态。在数控车床出现故障时，首先要在车床断电状态下，对车床进行观察、测试以及分析，在确定通电后不会造成更大的故障及车床事故时，给车床通电。通电后在车床运行状态下，进行动态的观察、检验与测试，诊断故障。对于可预测性的通电后发生的故障，必须先进行排除，才可以通电。
（4）从简单到困难。当出现多种故障同时发生时，要先对简单的故障进行排除，然后解决难度大的故障。在排除某一难度较大的故障时，也要从最常见的原因开始考虑，然后分析较为复杂的原因。
3.2 数控车床故障诊断的基本方法
对于数控车床的机械故障来说，对故障的分析、诊断过程，就是指对故障的一个排除过程，因此，对于故障的诊断方法就显得非常重要。以下是几种常用的数控车床故障诊断方法：
（1）直观诊断法。
（2）自诊断功能法。
（3）交换诊断法。
（4）仪器测量诊断法。
（5）敲击诊断法。
对于较难排除的故障，可以采用上述方法同时进行，从而进行故障的总体分析，快速的确定故障发生部位，从而能快速排除故障。
4、数控车床常见故障分析及排除
4.1 数控车床主轴电机故障
大部分的数控车床采用的都是变频调速电动机。变频调速电动机具备良好的机械特性，具有：稳定性好、无转差损耗、接线简单、价格低等优点，能进行高效率的平滑调速，并且电机转速高、功率大，速度变换迅速以及可靠，还可以进行无级变速。变频调速电动机最为常见的机械故障有电机噪声、振动、发热等。
（1）变频调速电动机噪声故障
造成变频调速电动机产生噪声故障的主要原因是：电机轴承的损坏或者是轴承缺少润滑油脂等。对于以上车床电机机械故障，可采用更换电机轴承或者是重新更换轴承润滑脂，电机的润滑脂最好是采用耐高温型的，并且润滑脂的涂抹要适量。
（2）变频调速电动机振动故障
造成电机振动的原因除了轴承损坏之外，电机皮带轮与电机轴间隙过大或者是电机紧固螺栓松动等原因都容易引起电机的振动。对于电机振动故障，可以采用更换电机轴承或者是轴承加润滑脂，对电机与机床床身的连接螺栓进行加固，检查皮带轮动是否平衡，皮带轮内孔尺寸与电机主轴配合间隙误差是否过大等。
（3）变频调速电动机发热故障
如果是排除了电气故障引起的电机发热故障，对于电机发热的机械原因一般是电机轴承损坏、轴承间隙过大引起电机转子高速旋转时与定子摩擦或者是轴承缺润滑脂等原因引起的，另外，电机的散热排风扇损坏等也可能引起电机发热故障。对于电机发热故障，一般可采取更换电机轴承或者是轴承加适量润滑脂，检查排风扇是否正常以及对排风扇上的污物进行清除等方法进行。
4.2 数控车床工作台故障
当数控车床在进行零部件的加工过程中，经常会出现工作台忽然停止动作，步进电机抖动不转现象。这种车床工作台故障一般都是由机械故障造成的，由于控制系统发生故障造成的占少数。此时，要将工作台退回到工作原点，重启加工程序，若工作台还在运行到此位置发生相同的故障，就大致可以确定是由于传动系统的某一部位损坏、变形或者是异物卡住等原因造成的。出现这一故障，首先要切断控制系统电源，然后手工转动丝杠，如果在转动到某处时发现阻力非常大或者根本无法转动，则确定这一位置有故障存在。要进行丝母与丝杠间隙或者是溜板镶条是否过紧、丝杠是否弯曲变形、滚珠丝杠滚珠导槽内是否有异物、步进电机减速器内柔性齿轮是否松动以及是否有异物卡住等，并逐一进行排查与清除。
4.3 数控车床刀位故障
（1）出现电动刀架在进行换刀操作时旋转不止，无法定位。造成这一现象的主要原因是：当程序在调用某刀号时，由电动刀架正转选择刀具，当旋转位置到达该号刀具时，无法取得应答信息，从而引起刀架的旋转不止，无法定位。这时，应对电动刀架上的霍尔元件进行检查，因为当霍尔元件故障损坏时，会引起所要刀具到位时，无法输出检测信号，从而造成电动刀架的旋转不停现象，此时，对该号刀的霍尔元件进行更换就可以排除故障。
（2）刀具空走刀时运转正常，但是加工零部件时误差非常大。造成这一故障的原因可能是丝杠或者是丝母与车床部位连接松动引起的。刀具在空走时因没有阻力限制，所以溜板运行正常，但是加上零部件之后就增加了原有的吃刀阻力，容易引起丝杠或者是丝母与车床连接处发生松动，从而引起加工零部件的尺寸发生漂移。对于这类故障，采用坚固连接部分的方式，即可排除故障。另一种原因也可能是由电动刀架引起的。如果刀架在换刀后无法完成自动锁紧，从而引起吃刀时刀具偏离加工点，也很容易造成上述故障的发生。此时，要对刀架锁紧装置以及刀架控制箱进行诊断，排除故障。
参考文献
[1]《数控车床编程与操作》 刘蔡保 化学工业出版社 2009年3月
[2]《数控车床基本操作技术》 金盾音像出版社 蒋政 亚蕾.
[关键词]数控车床 常见故障 维修措施
中图分类号：T622 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）25-0009-01
1、数控车床的组成
数控车床由：程序编制及程序载体、输入装置、数控装置、伺服驱动、位置检测装置、辅助控制装置、车床本体等几部分组成。
在传统的金属切削机床上，加工零件时操作者根据图样的要求，通过不断改变刀具的运动轨迹，运动速度等参数，使刀具对工件进行切削加工，最终加工出合格零件。
2、工作原理
数控车床的加工其实质是应用了“微分”原理。其工作原理与过程可简述如下：
2.1. 只要数控车床的最小移动量（脉冲当量）足够小，所用的拟合折线就完全可以等效代替理论曲线；
2.2.只要改变坐标轴的脉冲分配方式，即可以改变拟合折线的形状，从而达到改变加工轨迹的目的；
2.3. 只要改变分配脉冲的频率，即可改变坐标轴（刀具）的运动速度。这样就实现了数控车床控制刀具移动轨迹的根本目的。
2.4.只要改变坐标轴的脉冲分配方式，即可以改变拟合折线的形状，从而达到改变加工轨迹的目的；
2.5. 只要改变分配脉冲的频率，即可改变坐标轴（刀具）的运动速度。这样就实现了数控车床控制刀具移动轨迹的根本目的。
3、数控车床故障诊断的基本原则及方法
3.1 数控车床故障诊断的基本原则
对于数控车床故障的准确诊断是排除车床故障的根本所在。但是，在对故障进行诊断时，应该遵循以下几个原则：
（1）从外部到内部。随着现在数控车床技术的不断完善，车床本身故障率也变得越来越低，大部分的车床故障都是非系统本身原因造成的。维修人员要按照从外部到内部的原则进行排查，尽量避免对数控车床的随意启封、拆卸，否则有可能扩大故障范围，导致数控车床的加工精度丧失、性能降低。
（2）从主机到电气。对与一般数控车床故障来说，主机故障比较容易诊断，而数控系统以及电气故障的诊断难度非常大。从大量的实际例子来分析，数控机床的故障中，绝大部分是因为主机部分的失灵而造成的。所以，在故障诊断之前，首先要考虑到排除机械性的故障，这样往往可以达到事半功倍的目的。
（3）从静态到动态。在数控车床出现故障时，首先要在车床断电状态下，对车床进行观察、测试以及分析，在确定通电后不会造成更大的故障及车床事故时，给车床通电。通电后在车床运行状态下，进行动态的观察、检验与测试，诊断故障。对于可预测性的通电后发生的故障，必须先进行排除，才可以通电。
（4）从简单到困难。当出现多种故障同时发生时，要先对简单的故障进行排除，然后解决难度大的故障。在排除某一难度较大的故障时，也要从最常见的原因开始考虑，然后分析较为复杂的原因。
3.2 数控车床故障诊断的基本方法
对于数控车床的机械故障来说，对故障的分析、诊断过程，就是指对故障的一个排除过程，因此，对于故障的诊断方法就显得非常重要。以下是几种常用的数控车床故障诊断方法：
（1）直观诊断法。
（2）自诊断功能法。
（3）交换诊断法。
（4）仪器测量诊断法。
（5）敲击诊断法。
对于较难排除的故障，可以采用上述方法同时进行，从而进行故障的总体分析，快速的确定故障发生部位，从而能快速排除故障。
4、数控车床常见故障分析及排除
4.1 数控车床主轴电机故障
大部分的数控车床采用的都是变频调速电动机。变频调速电动机具备良好的机械特性，具有：稳定性好、无转差损耗、接线简单、价格低等优点，能进行高效率的平滑调速，并且电机转速高、功率大，速度变换迅速以及可靠，还可以进行无级变速。变频调速电动机最为常见的机械故障有电机噪声、振动、发热等。
（1）变频调速电动机噪声故障
造成变频调速电动机产生噪声故障的主要原因是：电机轴承的损坏或者是轴承缺少润滑油脂等。对于以上车床电机机械故障，可采用更换电机轴承或者是重新更换轴承润滑脂，电机的润滑脂最好是采用耐高温型的，并且润滑脂的涂抹要适量。
（2）变频调速电动机振动故障
造成电机振动的原因除了轴承损坏之外，电机皮带轮与电机轴间隙过大或者是电机紧固螺栓松动等原因都容易引起电机的振动。对于电机振动故障，可以采用更换电机轴承或者是轴承加润滑脂，对电机与机床床身的连接螺栓进行加固，检查皮带轮动是否平衡，皮带轮内孔尺寸与电机主轴配合间隙误差是否过大等。
（3）变频调速电动机发热故障
如果是排除了电气故障引起的电机发热故障，对于电机发热的机械原因一般是电机轴承损坏、轴承间隙过大引起电机转子高速旋转时与定子摩擦或者是轴承缺润滑脂等原因引起的，另外，电机的散热排风扇损坏等也可能引起电机发热故障。对于电机发热故障，一般可采取更换电机轴承或者是轴承加适量润滑脂，检查排风扇是否正常以及对排风扇上的污物进行清除等方法进行。
4.2 数控车床工作台故障
当数控车床在进行零部件的加工过程中，经常会出现工作台忽然停止动作，步进电机抖动不转现象。这种车床工作台故障一般都是由机械故障造成的，由于控制系统发生故障造成的占少数。此时，要将工作台退回到工作原点，重启加工程序，若工作台还在运行到此位置发生相同的故障，就大致可以确定是由于传动系统的某一部位损坏、变形或者是异物卡住等原因造成的。出现这一故障，首先要切断控制系统电源，然后手工转动丝杠，如果在转动到某处时发现阻力非常大或者根本无法转动，则确定这一位置有故障存在。要进行丝母与丝杠间隙或者是溜板镶条是否过紧、丝杠是否弯曲变形、滚珠丝杠滚珠导槽内是否有异物、步进电机减速器内柔性齿轮是否松动以及是否有异物卡住等，并逐一进行排查与清除。
4.3 数控车床刀位故障
（1）出现电动刀架在进行换刀操作时旋转不止，无法定位。造成这一现象的主要原因是：当程序在调用某刀号时，由电动刀架正转选择刀具，当旋转位置到达该号刀具时，无法取得应答信息，从而引起刀架的旋转不止，无法定位。这时，应对电动刀架上的霍尔元件进行检查，因为当霍尔元件故障损坏时，会引起所要刀具到位时，无法输出检测信号，从而造成电动刀架的旋转不停现象，此时，对该号刀的霍尔元件进行更换就可以排除故障。
（2）刀具空走刀时运转正常，但是加工零部件时误差非常大。造成这一故障的原因可能是丝杠或者是丝母与车床部位连接松动引起的。刀具在空走时因没有阻力限制，所以溜板运行正常，但是加上零部件之后就增加了原有的吃刀阻力，容易引起丝杠或者是丝母与车床连接处发生松动，从而引起加工零部件的尺寸发生漂移。对于这类故障，采用坚固连接部分的方式，即可排除故障。另一种原因也可能是由电动刀架引起的。如果刀架在换刀后无法完成自动锁紧，从而引起吃刀时刀具偏离加工点，也很容易造成上述故障的发生。此时，要对刀架锁紧装置以及刀架控制箱进行诊断，排除故障。
参考文献
[1]《数控车床编程与操作》 刘蔡保 化学工业出版社 2009年3月
[2]《数控车床基本操作技术》 金盾音像出版社 蒋政 亚蕾.