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摘 要：由于数控机床设备机器内部结构复杂并且价格较为昂贵，所以掌握对数控机床的日常保养和故障诊断以及维修技术是非常必要的。不仅可以降低日常的维护费用，而且还可以延长机床的使用寿命。本文主要分析了对数控机床日常主要故障的诊断方法和维修保养操作。
关键词：数控机床 故障 诊断
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（a）-0245-01
数控机床由机、电、液三个部分组成，操作中就需要相关技术和知识的基础，掌握数控机床的常见故障的诊断和维修保养技术能够降低日常的维护费用、小部件的更换周期、避免严重机械事故的发生，还有利于延长机床的使用寿命，使机床尽可能能够在最佳状态保持最长的时间。本文主要对数控机床的日常主要故障的诊断方法和维修排除进行分析和研究。
1 组成数控机床机械的结构
数控机床主要是由有以下几个部分的机械构成：立柱、床身、工作台等机床的基础结构部件；用于实现进给运动的进给运动传动系统；用于实现构件的轮回和工件的定位系统，如数控回转操作界面；用于实现机床主运动的主运动传动系统；用于实现某些辅助运动和功能的建设系统，如润滑剂、液压、冷却剂，加热剂以及防护装置、刀架、排屑系统以及自动换刀系统；各项反馈装置和构件等；其他特殊功能结构系统，例如精度检测、操作监控系统、图形转换系统、刀具破损检测系统等。数控机床和其他的普通机床相比，不需要人工的进行手动操作，而是随着数控指令的给出自动地进行加工操作的，这就免除了人工调试和人工修改的操作。所以，数控的机械结构必须要满足自动化的控制条件，还要求机械结构灵敏度较高，具有较强的刚度和抗振性，精度稳定性好，热变形不能过大，安全可靠；适应集成和复杂工艺的功能。
2 常见故障的诊断方法
本文主要介绍的是普通的诊断方法不能判断的一些常见故障，它需要通专业的技术人员运用精密的仪器，通过先进的检测手段对其进行高精度的定性或定量检验和测定，并通过对故障出现的位置和仪器所得的数据的分析，得出故障出现的原因，最后确定所要采取的最佳维修办法。通常先运用简易诊断法首先确定出数控机床当前的工作状态，再通过精密诊断的方法确定产生故障的原因和最佳的维修办法。
2.1 裂纹监测
裂纹监测主要包括电阻法、超声波法、磁性探伤法、声发射法等几种方法。由于机械结构所使用的材料性质不同，测量裂纹的方法也有所不同。通过监测来观察零件的内部机体结构的裂纹情况和状态，若没有及时发现一些细小的裂缝，则就会很容易导致一些重大事故的方式。
2.2 油液分析
油液分析主要是对测量零件的磨损情况进行分析。针对润滑油或液压油中的各种金属微粒和外来杂质等残余物，可利用原子吸收光谱仪进行其大小、形状、成分和深度的分析，从而判断出对管道部件的原因机理和磨损程度，进而有效地掌握零件的磨损情况。
2.3 噪声监测
噪声监测所使用的主要工具有噪声测量计和声波计等，测量的主要对象为机床齿轮和轴承，通过监测判断出机械在运行过程中信号的变化，并总结出信号的变化规律，再结合振动和噪声的分析和识别，确定出齿轮和轴承的故障程度及维修方法。测量进行之前，第一步要进行强度的测定，如果确认强度存在异常时，就要做定量的分析测定。
2.4 温度检测
温度检测主要可包括接触型和非接触型两种类型。接触型主要采用的工具是温度计、测量贴片、热电偶、热敏涂料直接接触轴承、齿轮箱、电动机等，直接对表面的温度进行测量；非接触型所使用的测量仪器比较先进，主要包括红外测温仪、红外扫描仪、红外热像仪等，不用接触物体表面就可以监测到其表面温度，操作灵活简便，并且操作精密程度高。通常运用在机床运行中发热异常的情况下进行检测。
2.5 振动磨损检测
通过振动计巡回检测器，对机床上已安装的某些特征点传感器进行检测，得到机床上特定测量点的特征性数据，如位移速度、总振级的大小、振幅频率和加速度等，从而对故障进行诊断和监测。
3 排除数控机床故障的手段和方法
3.1 复位、初始化法
由于编程或瞬间故障的产生，机械故障报警系统往往会使数控机床停止运作，这时可以强行地断开硬件电源，再按复位按钮或复位键，通过复位来清除故障的产生。但是如果由于连接线路接触不良、掉电，系统存储器压力过小等引起的故障报警，就必须得对故障报警系统进行复位处理。在对系统进行复位之前，首先要确保数据已经备份，若进行初始化操作之后故障仍然没有排除，就需要通过硬件诊断进行分析。
3.2 微调法
若已经正确的设定系统的参数，但是数控机床仍然不能正常的使用，则就要进一步地调节某些参数，通过这种微调的方式，能够实现系统和其他电气系统的最佳控制。在主轴转速模拟电压控制功能有效时，通过主轴倍率对主轴实际的转速进行微调，使其保持当前档位最佳转速。
3.3 参数设置法
正确设定系统参数能够保障机床的正常运作，如若系统的参数设定产生了一些差错，就可能会造成数控机床的某些功能丧失。由于用户在编制程序中所产生的错误也同样会引发故障报警而使得机器停止运作，这时应启动系统的快速搜索功能，就能保证在最短时间内找到问题所在，并对其进行及时地处理，保障数控机床能够正常的运行。如果在启动时出现主轴的实际转速和设定转速不一致的状况，仍能够使用主轴转速模拟电压控制功能，则有两种主轴转速输入方式：一种是s代码设定刀具相对于工件外圆的切线速度（米/分），这时可称为恒线速控制模式；另一种是s代码设定主轴的固定转速（转/分），如果不改变s码的值，则主轴的转速保持不变，这时的状态可称为恒转速控制状态。
3.4 模块替换法
模块替换法是现今应用最为广泛的故障维修办法，所用时间短，效率高。诊断出故障所在的系统模块，并用正常的模块进行替换，并设置好相应的参数，使机床快速地进行正常的运作。
3.5 提高改善抗干扰能力
数控机床大多运用专用的稳压电源，通过提高抗干扰能力，来提高电源的负载能力。如果遭遇到强烈的干扰，通常采用接地的方式，利用电容滤波法降低高频的干扰，这样能够有效地避免供电开关电源发生故障。
数控设备加工昂贵，内部结构复杂，如果出现故障，就要拥有较多的维修费用。所以必须要掌握一定的常见数控机床故障诊断和维修方法，并在平时的工作中不断地积累对故障的诊断方法，降低维修产生的不必要的费用，有效地延长数控设备的使用寿命。
参考文献
[1] 何承钢.C534J立式车床数控化改造[J].装备维修技术，2009（1）.
[2] 孙涛.数控机床故障诊断案例分析[J].中国制造业信息化，2011（3）.
[3] 王德军.经济型数控系统与可编程序控制器（PLC）接口设计[J].哈尔滨轴承，2005（4）.
关键词：数控机床 故障 诊断
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（a）-0245-01
数控机床由机、电、液三个部分组成，操作中就需要相关技术和知识的基础，掌握数控机床的常见故障的诊断和维修保养技术能够降低日常的维护费用、小部件的更换周期、避免严重机械事故的发生，还有利于延长机床的使用寿命，使机床尽可能能够在最佳状态保持最长的时间。本文主要对数控机床的日常主要故障的诊断方法和维修排除进行分析和研究。
1 组成数控机床机械的结构
数控机床主要是由有以下几个部分的机械构成：立柱、床身、工作台等机床的基础结构部件；用于实现进给运动的进给运动传动系统；用于实现构件的轮回和工件的定位系统，如数控回转操作界面；用于实现机床主运动的主运动传动系统；用于实现某些辅助运动和功能的建设系统，如润滑剂、液压、冷却剂，加热剂以及防护装置、刀架、排屑系统以及自动换刀系统；各项反馈装置和构件等；其他特殊功能结构系统，例如精度检测、操作监控系统、图形转换系统、刀具破损检测系统等。数控机床和其他的普通机床相比，不需要人工的进行手动操作，而是随着数控指令的给出自动地进行加工操作的，这就免除了人工调试和人工修改的操作。所以，数控的机械结构必须要满足自动化的控制条件，还要求机械结构灵敏度较高，具有较强的刚度和抗振性，精度稳定性好，热变形不能过大，安全可靠；适应集成和复杂工艺的功能。
2 常见故障的诊断方法
本文主要介绍的是普通的诊断方法不能判断的一些常见故障，它需要通专业的技术人员运用精密的仪器，通过先进的检测手段对其进行高精度的定性或定量检验和测定，并通过对故障出现的位置和仪器所得的数据的分析，得出故障出现的原因，最后确定所要采取的最佳维修办法。通常先运用简易诊断法首先确定出数控机床当前的工作状态，再通过精密诊断的方法确定产生故障的原因和最佳的维修办法。
2.1 裂纹监测
裂纹监测主要包括电阻法、超声波法、磁性探伤法、声发射法等几种方法。由于机械结构所使用的材料性质不同，测量裂纹的方法也有所不同。通过监测来观察零件的内部机体结构的裂纹情况和状态，若没有及时发现一些细小的裂缝，则就会很容易导致一些重大事故的方式。
2.2 油液分析
油液分析主要是对测量零件的磨损情况进行分析。针对润滑油或液压油中的各种金属微粒和外来杂质等残余物，可利用原子吸收光谱仪进行其大小、形状、成分和深度的分析，从而判断出对管道部件的原因机理和磨损程度，进而有效地掌握零件的磨损情况。
2.3 噪声监测
噪声监测所使用的主要工具有噪声测量计和声波计等，测量的主要对象为机床齿轮和轴承，通过监测判断出机械在运行过程中信号的变化，并总结出信号的变化规律，再结合振动和噪声的分析和识别，确定出齿轮和轴承的故障程度及维修方法。测量进行之前，第一步要进行强度的测定，如果确认强度存在异常时，就要做定量的分析测定。
2.4 温度检测
温度检测主要可包括接触型和非接触型两种类型。接触型主要采用的工具是温度计、测量贴片、热电偶、热敏涂料直接接触轴承、齿轮箱、电动机等，直接对表面的温度进行测量；非接触型所使用的测量仪器比较先进，主要包括红外测温仪、红外扫描仪、红外热像仪等，不用接触物体表面就可以监测到其表面温度，操作灵活简便，并且操作精密程度高。通常运用在机床运行中发热异常的情况下进行检测。
2.5 振动磨损检测
通过振动计巡回检测器，对机床上已安装的某些特征点传感器进行检测，得到机床上特定测量点的特征性数据，如位移速度、总振级的大小、振幅频率和加速度等，从而对故障进行诊断和监测。
3 排除数控机床故障的手段和方法
3.1 复位、初始化法
由于编程或瞬间故障的产生，机械故障报警系统往往会使数控机床停止运作，这时可以强行地断开硬件电源，再按复位按钮或复位键，通过复位来清除故障的产生。但是如果由于连接线路接触不良、掉电，系统存储器压力过小等引起的故障报警，就必须得对故障报警系统进行复位处理。在对系统进行复位之前，首先要确保数据已经备份，若进行初始化操作之后故障仍然没有排除，就需要通过硬件诊断进行分析。
3.2 微调法
若已经正确的设定系统的参数，但是数控机床仍然不能正常的使用，则就要进一步地调节某些参数，通过这种微调的方式，能够实现系统和其他电气系统的最佳控制。在主轴转速模拟电压控制功能有效时，通过主轴倍率对主轴实际的转速进行微调，使其保持当前档位最佳转速。
3.3 参数设置法
正确设定系统参数能够保障机床的正常运作，如若系统的参数设定产生了一些差错，就可能会造成数控机床的某些功能丧失。由于用户在编制程序中所产生的错误也同样会引发故障报警而使得机器停止运作，这时应启动系统的快速搜索功能，就能保证在最短时间内找到问题所在，并对其进行及时地处理，保障数控机床能够正常的运行。如果在启动时出现主轴的实际转速和设定转速不一致的状况，仍能够使用主轴转速模拟电压控制功能，则有两种主轴转速输入方式：一种是s代码设定刀具相对于工件外圆的切线速度（米/分），这时可称为恒线速控制模式；另一种是s代码设定主轴的固定转速（转/分），如果不改变s码的值，则主轴的转速保持不变，这时的状态可称为恒转速控制状态。
3.4 模块替换法
模块替换法是现今应用最为广泛的故障维修办法，所用时间短，效率高。诊断出故障所在的系统模块，并用正常的模块进行替换，并设置好相应的参数，使机床快速地进行正常的运作。
3.5 提高改善抗干扰能力
数控机床大多运用专用的稳压电源，通过提高抗干扰能力，来提高电源的负载能力。如果遭遇到强烈的干扰，通常采用接地的方式，利用电容滤波法降低高频的干扰，这样能够有效地避免供电开关电源发生故障。
数控设备加工昂贵，内部结构复杂，如果出现故障，就要拥有较多的维修费用。所以必须要掌握一定的常见数控机床故障诊断和维修方法，并在平时的工作中不断地积累对故障的诊断方法，降低维修产生的不必要的费用，有效地延长数控设备的使用寿命。
参考文献
[1] 何承钢.C534J立式车床数控化改造[J].装备维修技术，2009（1）.
[2] 孙涛.数控机床故障诊断案例分析[J].中国制造业信息化，2011（3）.
[3] 王德军.经济型数控系统与可编程序控制器（PLC）接口设计[J].哈尔滨轴承，2005（4）.