数控机床故障的原因及排除方法探讨
摘要：数控机床作为机械、计算机、自动控制、测量等多种技术综合体的复杂机械，在现代代工业生产中应用领域不断扩大，逐渐成为企业生产中的关键设备。其一旦出现故障，极易引发生产事故，情况严重的还可能给企业造成巨大的经济损失。因此，探讨数控机床故障的产生原因，采取相应的措施加以处理具有重要的现实意义。
关键词：数控机床 故障类型 机械故障 电气故障 原因及排除
随着科学技术的日新月异，数控机床这种应用计算机技术、伺服控制技术实现自动控制的先进机床应用越来越广泛。这些机床的使用，使现代化企业工作效率得以提高，并为企业经济效益提升起到巨大的推动作用。因此，如何管理好、使用好数控机床设备成为企业能否取得稳定、健康发展的关键环节之一。
1、数控机床的故障类型
复杂的机电复合结构使得数控机床的故障原因也极为复杂。通常按数控机床故障发生的部位，可以将数控机床常见故障分为机械故障和电气故障两大类。
数控机床常见的机械故障有：部分机床部件发生发热、振动、噪声等方面的故障；因机械调试或操作使用不当等原因引起的机械传动、磨损、卡死等故障。
电气故障分为弱电故障和强电故障。弱电故障主要指CNC系统，CRT显示器、伺服单元、输入/输出电路等。强电故障是指继电器、放大器、接触器、电源变压器、开关、电动机、熔断器、电磁铁、行程开关等电气元件及其电路，这部分的故障是频发故障。
2、数控机床的常见机械故障及排除方法
2.1 主轴电机是数控机床故障多发部位
数控机床的变频调速电动机常见的机械故障表现为电机发热、振动、噪声等。
(1)电机发热。首先排除电器故障引起的电机发热，机械故障一般是电机轴承损坏、轴承间隙大导致电机转子高速旋转时与定子摩擦或者轴承缺润滑脂引起的，散热排风扇不工作或损坏等。维修方法：更换电机轴承或者轴承加适量润滑脂，检查排风扇，清除排风扇上的污物。
(2)电机振动。振动的原因除了轴承损坏，电机紧固螺栓松动或者电机皮带轮与电机轴间隙过大都能引起电机振动。维修方法：更换电机轴承或者轴承加润滑脂，紧固电机与机床床身连接螺栓，检查皮带轮动平衡，皮带轮内孔尺寸与电机主轴的配合间隙是否超差。
(3)电机噪声。电机产生噪声的机械故障原因主要是电机轴承损坏或轴承缺少润滑脂引起。维修方法：更换电机轴承，轴承重新更换润滑脂，采用耐高温的润滑脂，且润滑脂涂抹要适量。
2.2 主轴箱内机械部件导致主轴异常故障的处理
在主轴等速旋转过程中,经常会出现异常噪音或振动,这种情况可能来自于主轴电机或是机械系统的原因。检查时,可先使电机与主轴间的联轴器断开使电机空载运行,若仍有噪音,则估计原因出在主轴电机,否则为机械系统中主轴箱内机械部件故障。
2.3 进给传动链异常故障的排除
在数控机床进给传动系统中,普遍采用滚珠丝杠副、静压丝杠螺母副、滚动导轨、静压导轨和塑料导轨。所以进给传动链有故障,主要反映是运动质量下降。
对于此类故障可以采取以下措施加以预防：(1)提高传动精度。调节各运动副预紧力,调整松动环节,消除传动间隙,缩短传动链和在传动链中设置减速齿轮,也可提高传动精度；(2)提高传动刚度。调节丝杠螺母副、支承部件的预紧力及合理选择丝杠本身尺寸,是提高传动刚度的有效措施，从而提高传动准确性；(3)提高运动精度。在满足部件强度和刚度的前提下,尽可能减小运动部件的质量,减小旋转零件的直径和质量,以减小运动部件的惯性,提高运动精度；(4)导轨。滚动导轨对赃物比较敏感,必须要有良好的防护装置,而且滚动导轨的预紧力选择要恰当,过大会使牵引力显著增加。静压导轨应有一套过滤效果良好的供油系统。
3、数控机床常见电气故障的原因及排除
对于数控机床因电气原因而产生的故障，必须细致分析原因，才能及时有效地加以排除。针对当前数控机床主要电气故障，应采取相应的措施加以排除。
3.1 电源部分的故障及排除
电源是维修系统乃至整个机床正常工作的能量来源，它的失效或者故障轻者会丢数据、造成停机。重者会毁坏系统局部甚至全部。因此，应尽量保证为数控机床提供质量高、稳定性强的电力供应，此外，在数控机床电气系统的电源设计和使用中，应对我国电网存在不合理波动和高次谐波加以考虑，以避免出现由电源而引起的故障。
3.2 排处数控机床电气故障的方法
针对数控机床电气故障，首先应了解故障产生的症状、时间，及操作方法是否得当等，才能及时发现问题，以免隐患过大，造成损失。
然后，对电气系统进行必要的检查，具体应检查按钮、熔断器，接线端子等元件，在接线时螺钉是否拧紧，航空插头和插座是否拧紧，电路板上的插头是否拧紧，各拨把开关，操作方式是否正确等。并且根据机械故障较易察觉的特点，当发生机床过载，过热报警时，应首先检查滑板的镶条是否装过紧，滑板和床身导轨之间摩擦力增大，从而使电机运转困难，还有滚珠丝杠和托架之间是否同心，如丝杠中滚珠磨损造成丝杠过紧，也可使电机过载、过热，从而引起电气故障。
当然，更多的电气故障原因并非硬件故障，而是数据异常这类软故障。其原因比较复杂，如电网干扰、电磁波干扰、电池失效、操作失误等均有可能造成机床数据的丢失或混乱，以致系统无法启动。对这类软故障可以采用全清恢复法使系统恢复运行。系统的全清步骤如下：(1)机床数据、用户程序、设定数据和背景存储器的清除；(2)CNC系统的初始化；(3)PLc清零；(4)恢复被清除的全部数据、程序。一般需要设定波特率，调出内存，然后，通过磁盘等媒体输入数据、程序；(5)试验并检查伺服系统的全部KV系数；(6)完成这些步骤后，系统恢复正常。
4、结语
数控机床作为复杂的机电一体化的系统，部件一般比较密集，且相互间容易产生长影响。这导致其故障不象其它设备那样原因简单，排除也相对容易。因此，针对数控机床结构复杂的现状，加强对数控机床故障原因的认识，采取有效措施加以排除，对于保障数控机床使用效率，进而提升现代企业经济效益意义重大，值得我们深入地探讨。
参考文献
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[2]李强.《数控机床电气故障分析及排除方法》[J].河南科技,2011(8).
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