数控系统的故障原因分析及排除方法

 由于数控机床自动化程度高，结构复杂，所以故障率也较普通机床设备高，维修难度系数也较大，同时对数控机床维修人员的专业技术要求也非常高，当数控机床出现故障后，能快速排查原因及拿出有效的维修方案，非专业维修人员做到这点并非简单。技术工程师凭借多年对数控机床及工业设备的维修经验来和大家分享数控系统的故障原因分析及排除方法。

一、故障分类分析

(一)系统故障和随机故障

按故障的出现的必然性和偶然性，分为系统性故障和随机性故障。系统性故障是指机床和系统在某一特定条件下必定会出现的故障，随机性故障是指偶然出现的故障。因此，随机性故障的分析和排除比系统性故障困难的多。通常随机性故障往往会因为机械结构局部松动、错位、控制系统中元器件出现工作特性飘移，电器元件工作可靠性下降等原因造成，需经反复试验和综合判断才能排除。

(二)诊断显示故障和无诊断显示故障

按故障出现时有无自诊断显示，可以分为有诊断显示故障和无诊断显示故障两种。如今的数控系统有比较丰富的自诊断功能，出现故障时会停机、报警而且会自动显示相应报警的参数号，这样可以让维护人员很快找到故障原因。而无诊断显示故障，一般是机床停在某一位置不能动，手动操作也没法，维护人员只能根据出现故障前后现象来分析判断，排除故障难度就比较大。

(三)破坏性故障和非破坏性故障

以故障有无破坏性，分为破坏性故障和非破坏性故障。对于破坏性故障就像伺服失控造成撞车，短路烧断熔丝等，维护难度较大，有一定危险，修后这些现象是不能重复出现的。而非破坏性故障可经过多次反复试验至排除，就不会对机床造成危害。

(四)机床运动特性质量故障

此类故障发生后，机床会照常运行，不会有报警显示，但加工出的工件不合格。对于这些故障，必须在检测仪器配合下，对机械、控制系统、伺服系统等采取一些综合措施。

(五)硬件故障和软件故障

按发生故障的部位分为硬件故障和软件故障。硬件故障只要通过更换某些元器件就可以排除，但是软件故障是编程错误导致的，因此需要修改程序内容或修订机床参数来排除。

(六)数控机床常见的操作故障

1、防护门未关，机床不能运转。2、机床未回参考点。3、主轴转速S超过zui高转速限定值。4、程序内没有设置F或S值。5、进给修调F%或主轴修调S%开关设为空挡。6、回参考点时离零点太近或参考点速度太快，引起超程。7、程序中G00位置超过限定值。8、刀具补偿测量设定错误。9、刀具换刀位置不正确。10、G40撤销不当，引起刀具切入已加工表面。11、程序中使用了非法代码。12、刀具半径补偿方向错误。13、切入、切出方式不当。14、切削用量太大。15、刀具钝化。16、工件材质不均匀，引起振动。17、机床被锁定(工作不动)。18、工件未夹紧。19、对刀位置不正确，工件坐标系设置错误。20、使用了不合理的G功能指令。21、机床处于报警状态。22、断电后或报过警的机床，没有重新回参考点或复位。

二、故障实例分析及解决方式

例1：数控铣床主轴旋转，高速档位和低速档位无法转换成功，但有转换动作

分析有以下几个原因：限位故障;变速齿轮有损坏;油箱缺油压力不足;变速油缸内密封圈老化导致有杆腔与无杆腔联通，造成压力不稳，变速齿轮变速不到位。

故障解决步骤：首先检查油箱，液压油充足，排除压力不足。观看齿轮，齿轮完好无磨损严重现象。检查变速油缸限位发现限位变换不到位，调整油缸顶杆，故障仍存在。检查变速油缸，发现密封圈老化，更换密封圈。故障排除。此故障是因为密封圈老化导致油缸内部泄露，有杆腔与无杆腔液压油联通，导致压力不足。因此可见，油缸密封圈因润滑油清洁程度、油温、活塞使用频率、生产现场环境等，都容易导致密封圈老化失效。所以根据生产使用频率需要定期检查或更换密封圈。

例2：数控铣床X轴重复定位不准

分析有以下原因：X 轴光栅尺尺头松动或光栅尺上有异物;X 轴伺服电机编码器故障;丝杠与丝母磨损严重;丝杠与伺服电机之间联轴节松动，存在反向间隙;轴承损坏。

故障解决步骤：首先分析光栅尺装在工作台下部，维修不方便，并且光栅尺有防尘装置，故障概率较小。检查电机编码器，无松动和破损现象。听丝杠旋转时声音，因无异常声音，排除轴承损坏。检查丝杠与电机联轴节发现联轴节螺丝松动，禁锢螺丝，故障排除。此故障是因为机床使用频率高，加工时机床产生震动，导致连接部位螺丝松动。因此数控机床要定期对丝母座、联轴器、电机禁锢螺丝定期禁锢，减少故障停机，影响生产。

例3：定梁式数控龙门铣床主轴不转，控制面板无报警

分析有以下几个原因：同步齿形带磨损严重或断裂;伺服电机键损坏或脱落;主轴故障。

故障解决步骤：因控制面板无报警 ，说明数控系统没有问题，问题出现在外部连接。检查同步齿形带，无磨损断裂现象。用手盘齿形带、电机及齿轮一同旋转但主轴仍不动，所以判断故障出现在主轴。拆开主轴，发现主轴内部连接盘螺丝断裂，更换螺丝，故障排除。此数控龙门铣主轴为精铣主轴，主轴直径比其他数控铣床主轴略细，内部连接盘紧固螺丝为M4高强螺丝。主轴最大加工量在0.5 mm以内。因操作人员经常加工量过大导致螺丝断裂。

根据实例总结，数控机床故障排除首先要对机床结构有一定的了解。针对故障先做分析，大致确定故障产生是由哪个区域引起的。然后进一步检查哪个部件引起的，切记先检查后通电 ，机床非破坏性故障方可通电 ;先检测软件后检查硬件，排除系统故障再检查外部机械故障;先外部后内部逐步检查;先机械后电器;先简单到复杂;先一般到特殊。