数控机床故障分析论文

近几年,数控技术的应用越来越广泛,以大规模集成电路为标志的数控设备已在我国大量引进和大批生产。数控机床的推广应用,促进了我国机械制造业的发展,并带来了巨大的经济效益和社会效益。实际的生产过程中,任何一台数控车床通常都是由多种控制设备共同完成的,它们相对独立又彼此关联。以下是小编精心整理的《数控机床故障分析论文(精选3篇)》的文章，希望能够很好的帮助到大家，谢谢大家对小编的支持和鼓励。

数控机床故障分析论文 篇1：

数控机床故障分析及改进

摘要：数控机床是科技发展的产物，他能有效的降低工人的劳动负荷，是一种值得推广的设备。但是，数控机床在使用时，也会出现故障。为了消除故障，可从数控机床的设计、安装及维护提高设备运行性能。

CNC machine tools is the product of the development of science and technology， he can effectively reduce the labor load， is a kind of equipment to be promoted. However， n c machine tools in use， will fail. In order to eliminate the fault， but from the design of the nc machine tool to improve equipment performance， installation and maintenance.

关键词：数控机床;设备故障;故障分析;故障改进

Key words： CNC machine tools; Equipment  failure; Fault analysis; Failure to improve

1.前言

随着科技的发展，降低人类劳动量是现代化工厂的一个发展趋势。数控机床作为一种常见的智能加工设备，在工厂中得到了广泛应用。而数控机床也与其他机械一样，会出现各种问题，如电机故障、工作台故障、刀位故障等，为了提高数控机床的运行效率，探讨数控机床故障的改进措施就显得非常有必要。

2.数控机床常见故障

2.1 机床电机故障

由于变频电机具有良好的稳定性、转差损耗很小及较高的价格优势等特点，再加上变频电机能以很高的转速运行，还能进行无级调速等优势，因此当前很多数控机床都以使用变频电机作为首选设计方案。虽然变频电机具有如此多的有点，但在实际应用中，电机还是会遇到各种问题，其中最常见的故障有以下几种：

首先，数控机床在正常运行时，电机的声音一般比较平稳，不会出现尖锐的噪声。但是，当机床使用了一定时间之后，就可能会出现不正常的杂音。这主要是由于数控机床的调速电机不正常运行导致的。当电机的轴承损坏之后，电机就不能平稳的运行，这将导致电机出现噪声。其次，电机在运行过程中，会因机械摩擦及其它原因产生大量的热量。此时，如果轴承中使用的润滑剂不能承受高温，就会加速润滑剂的流失。当润滑剂减少到一定程度时，轴承就不能得到很好的润滑，这也是造成调速电机产生噪声的一个重要原因之一。

其次，由于很多机器零件都需要较高的加工精度，因此，为了提高数控机床的加工精度，在机床的设计时就需要保证机床整体的振动不能超过规定范围。但是，在机床实际运行过程中，随着使用时间的增长，机床的振动幅度也会增加。其中的原因有很多，例如轴承本身质量不达标或轴承使用时间过长，将导致轴承损坏，当轴承损坏之后，电机运行过程中就会伴随着剧烈的振动;当电机的紧固螺丝没有拧紧时，电机也会出现振动现象[1];另外，皮带轮与电机轴之间的配合问题也会导致电机振动。

最后，电机发热问题也不容忽视。因为电机的机械特性和电气特性都是在一定的温度条件下测得的，而当电机温度升高时，电机的特性将可能受到影响。当电机温度过高时，还可能会烧毁电机。

2.2 机床工作台故障

数控机床的工作台是直接参与零件加工的部件，当工作台出现故障时特征非常明显，一般都表现为工作台突然停止工作。而导致工作台故障的原因却不那么单一，其可能原因各种各样。要找到到底是什么原因导致了数控机床工作台故障，就需要逐步进行排查。例如将工作台复原，再运行，看故障是否重现;手动转动丝杠，看是否会出现阻力突然曾大的情况等。

2.3车床刀位故障

车床刀位主要有两种故障形式，一种是车刀无法定位，另一种是零件精度严重不足。对于前一种故障形式，主要原因可能是电动刀架上的霍尔元件出现问题，而导致换刀时，无法将信息反馈到控制其中，而造成电动刀架不断转动的情况。对于第二种情况，有两种原因可造成零件加工精度严重不足。第一种情况是丝杠的连接松动，使得机床在没有零件时，能正常运行。但当加工零件时，由于符合作用，而使刀具偏离原位。另一种情况是电动刀架无法锁紧导致的，当机床换刀之后，如果刀具没有锁紧，也会在加工零件时，由于符合作用导致零件尺寸误差剧烈变大。

3.针对数控机床常见故障的一些改进建议

3.1完善数控机床的设计方案

为了从根本上避免数控机床出现以上常见的故障，应该从数控机床的设计过程中就有意识的完善机床的设计，增加机床的可靠性。机床的设计主要可从电气方面和机械方面完善。电气方面容易出现问题的是电气元件，这应根据机床的不同部位的工作环境作手，增加工作的冗余值，选择能适应更恶劣环境的电气元件。例如，电动刀架中需要用到的霍尔元件，由于它是反馈刀位信息的重要元件，并且数控机床运行过程中，需要频繁换刀。因此，对霍尔元件的选择就应该满足频繁换刀的需求，并将其性能适当增加，以防止使用过程中不必要的损坏。

3.2按要求安装数控机床

机床的装配精度将严重影响着机床的整体性能，而当机床的设计精度达到需要的标准之后，影响机床整体的精度的重要因素就是机床的安装步骤了。因此，在装配数控机床时，一定要安装设计要求，严格按照步骤进行安装。例如在对主轴进行安装时，由于主轴的精度将直接影响零件的精度。因此，在安装过程中，应该不断的检查其精度，并通过其他部件重复控制主轴的安装精度，以避免出现主轴精度问题。

3.3加强故障排查工作

机床的故障应该“防患于未然”。数控机床的故障具有较强的隐藏性，因此很多故障出现时，都会有一定的潜伏期。而故障在潜伏期中虽然不会立即使机床出现严重后果，但却会持续破坏机床的性能，最终使机床的多个部位出现故障，降低设备性能。因此，为了提高设备的使用寿命，应该定期检查机床可能出现的故障，增加发现潜伏故障的几率，并将故障及时排除。

4.总结

数控机床中常见的故障有刀位故障、工作台故障和调速电机故障，它们都是严重影响数控机床正常运行的重要因素。为了提高数控机床的运行效率，就需要避免这些常见故障对机床的影响。通过探讨，可以从完善机床设计方案、提高机床安装精度和加强日常维护等方面来降低机床出现故障的几率。

参考文献：

[1]张世亮.数控机床故障的分析及处理[J].科技与企业，2012（09）

[2]凌万春.数控机床故障的诊断和维修[J].机电工程技术，2012（08）

作者：周豪

数控机床故障分析论文 篇2：

浅谈数控机床的故障分析与维修

近几年,数控技术的应用越来越广泛,以大规模集成电路为标志的数控设备已在我国大量引进和大批生产。数控机床的推广应用,促进了我国机械制造业的发展,并带来了巨大的经济效益和社会效益。

实际的生产过程中,任何一台数控车床通常都是由多种控制设备共同完成的,它们相对独立又彼此关联。运行中,任何一种控制都必须准确无误地工作,才能保证整个数控设备的安全生产。因此,对数控系统这样原理复杂、结构精密的装置进行快速维修就显得异常重要了。但是,由于数控机床具有先进性、复杂性和高智能化的特点,特别是近几年数控系统不断更新换代,所以,维修理论、技术和手段都发生了巨大变化。数控机床的故障涉及到方方面面,数控系统故障现象千奇百怪、各不相同,其原因往往不是显而易见的。有时故障也发生在数控系统之外的辅助控制装置上,如发生在液压、润滑、冷却、排屑、气动等系统中的各种开关、电磁阀、传感器、和控制电路辅助元件,涉及到电、机、液、气各种技术。

在数控机床故障检测过程中,应充分利用数控系统的诊断功能,同时灵活运用数控系统故障检查的一些行之有效的方法去排除故障。例如,常规检查法中的目测、手摸和通电试验。首先,目测故障板,仔细检查有无保险丝烧断、元器件烧焦、烟熏、开裂现象,有无异物断路现象。以此可判断板内有无过流、过压、短路等问题。用手摸并轻摇元器件,尤其是阻容,半导体器件有无松动之感,以此可检查出一些断脚、虚焊等问题。通电实验时,应首先用万用表检查各种电源之间有无断路,如没有断路即可接入相应的电源,目测有无冒烟、打火等现象,手摸元器件有无异常发热,以此可发现一些较为明显的故障,而缩小检修范围。下面笔者结合实例,对数控机床常见非机械故障和排除方法做简要介绍。

一、北京第一机床厂生产的XK5040数控立铣,数控系统为FANUC-3MA

1.故障现象

驱动Z轴时就产生31号报警。

2.检查分析

查维修手册,31号报警为误差寄存器的内容大于规定值。根据 31号报警指示,将31号机床参数的内容由2000改为5000,与X、Y轴的机床参数相同,然后用手轮驱动Z轴,31号报警消除,但又产生了32号报警为:Z轴误差寄存器的内容超过±32767式数模交换器的命令值超出了-8192～+8191的范围。将参数改为3333后,32号报警消除,31号报警又出现。反复修改机床参数,故障均不能排除。为诊断Z轴位置控制单元是否出现了故障,将800,801,802诊断号调出,实现800在-1与-2之间变化,801在+1与-1之间变化,802却为0,没有任何变化,这说明Z轴、Y轴的位置信号控制进行交换,即用Y轴控制信号去控制Z轴,用Z轴去控制Y轴,Y轴就产生31号报警(实际是Z轴报警)。同时,诊断号8012为“0”,802有了变化。通过这样交换,再次说明Z轴位置控制单元有问题,这样就将故障定位在Z轴伺服电动机上。打开Z轴伺服电动机,发现位置编码器与电动机之间的十字联络块脱落,致使电动机在工作中无反馈信号而产生上述故障报警。

3.故障处理

将十字联络块与伺服电动机位置编码器重新连接好,故障排除。

二、一台加工中心配量FANUC-6M

1.故障现象

机床在自动方式中出现416号报警。

2.故障分析

按下列顺序检查:脉冲编码器未出现不良;各连接器均牢固连接;X轴卯制线路板未出现异常;用万用表测量电动机连接线,也未发现问题。在重新启动机床,回零之后,用自动方式运转,机床正常但1H后又出现416号报警,再次按上述顺序复查一遍,发现反馈信号有一根已断,换按备用线后,机床正常,报警不再出现。

三、某数控车床,系统为FANDC—Oi系统

1.故障现象

自动操作无效而手动操作正常。

2.故障分析

环启动指示灯不亮)。

(1)系统状态选择信号不正确。通过系统动态梯形图查见系统状态G43.0、G43.1、 G43.2是否在MEM(或MDIRMT)状态。若状态信号不正确,为状态开关本身、接线或系统故障。

(2)系统循环启动信号未被输入。通过系统动态梯形图或系统诊断号GT.2是否输入(循环启动信号为下降沿触发),若未输入则为机床循环启动按钮本身及接线或系统I/O接口故障,如果系统循环启动信号输入,则为系统本身故障。

(3)系统进给暂停信号被输入。通过系统动态梯形图查看信号G8.5是否为“0”,若信号为0则说明系统输入了进给暂停信号,故障原因可能是机床进给暂停按钮开关本身及接线故障。通过检测,修好暂停按钮开关,故障排除。

四、一台采用FANUC OTD系统的数控机床

1.故障现象

屏幕显示正常,但按下机床准备按钮时,数控系统会立即自动断电。

2.故障分析

FANUC系统可分为两本分:控制伺服电动机、主轴电动机动作的系统部分和控制辅助电气部分的PMC(可编程序机床控制器,与PLC非常相似,专用于机床)。与传统的继电器控制器控制电路相比较,PMC的优点包括时间响应快、控制精度高、可靠性好、控程序可随应用场合的不同而改变、与计算机的接口及维修方便。另外,由于PMC使用软件来实现控制,可以进行在线修改,所以有很大的灵活性,具备广泛的工业通用性。

对数控系统进行检查,在自动断电后,电源模块上的红色报警灯亮。根据资料,该灯亮指示电源输出有故障。系统电源模块为数控系统及PMC的输入点、输出点提供电源,但断电检查电源并没有发现问题。

根据故障现象分析,问题可能出在PMC输出点对应的负载上。数控系统检查到有问题后,自动关机。采用故障诊断功能对输出回路逐个进行检查后,发现PMC的输出点Y48.0控制的继电器回路上的续流二极管短路。

3.故障处理

将这个损坏的续流二极管更换后,故障排除。

维修辅助装置故障之前,要仔细地询问和观察故障现象,结合电路仔细认真分析故障原因。必须向操作者了解是“什么时候”发生的故障 、发生了“什么故障”、是“什么原因”而产生了故障,一步一步地故障发生的范围缩小,及时排除。

这台机床在一次正常工作时,突然断电关机,重新启动,但系统启动不了。对机床控制部分进行检查,笔者发现数控系统24V电源的负载回路对地短路。负载对地短路故障需要逐段进行检查,比较繁琐。笔者对机床控制电路进行分析,并向操作人员询问,得知故障是在操作人员才完脚踏开关之后发生的。根据这一线索,先检查脚踏开关,发现一铁屑将脚踏开关的电源线对地短路。笔者将脚踏开关中的铁屑清除后重新开机,故障排除。

五、一台DK7732型数控钼丝切割机床高频脉冲电源工作不正常

1.故障现象

在加工走丝过程中,切削火花时大时小,短路时既不回退也不停机,最终造成断丝。

2.故障分析

切削火花时大时小,怀疑脉冲电源工作不正常;直观检查发现指示正常,切削电流指示不正常,短路时短路处仍有火花产生,但间隙电压不为零。检查脉冲电源各部分的波形及电位也都正常,可确定脉冲电源输出正常。根据经验,短路时不回退、不停机是CNC的电路不正常,怀疑变频电位器接触不良。

3.故障处理

将导电块修磨后,重新调查,机床正常工作。

(作者单位:河南省漯河高级技工学校)

作者：王明娟

数控机床故障分析论文 篇3：

数控机床常见故障分析

摘要：数控机床及由数控机床组成的制造系统，是改造传统产业、构建数字化企业的重要基础设备。笔者从五个方面分析了数控机床常见的故障和诊断的一般规律，以减少数控机床在使用过程中出现的故障。

关键词：数控机床 常见故障 分析

数控机床是一种技术含量很高的机、电、仪一体化高效的自动化机床，以其精度高、效率高、能适应小批量多品种复杂零件的加工等优点，越来越多地得到推广及应用。其产生故障的复杂原因也经常给维修人员造成不少困难。下面笔者对数控机床经常出现的一般故障进行检测分析，供同仁参考，以期提高数控机床的工作效率。

一、感官分析法

感官分析法就是利用感官分析来判断故障可能产生的部位。这是一种最基本、最常用的方法，利用该方法进行检测分析，通常需要细致、认真地观察机床故障的现场状态。首先，观察设备运行中有无异常震动，有无异常发热，各种连接线路、开关、传动机构有无松动、断开、接触不良等现象；其次，观察可能发生故障的电路板、电控元件的表面状况，检查有无熏黑、电火花、断裂等现象；最后，对机械运行的外部状态进行观察，如润滑系统是否正常，冷却系统是否充足通畅，刀具部分是否有损坏，机械装配部分是否有松动、变形、脱落等，从而逐步缩小检查范围，判断常见故障产生的原因及部位，及时采取有效措施。这种方法看似简单，却是数控机床故障分析的首要切入点，不仅适用有故障报警系统的较为先进的设备，而且也适用于没有故障报警系统的早期数控机床。

二、利用数控系统的自诊功能

数控系统的自诊，是利用系统内部自诊断程序或专用的诊断软件，对系统内部的关键硬件以及系统的控制软件进行自我诊断、测试的诊断方法。它主要包括开机自诊断、在线监控与脱机测试这三个方面内容。其中，包括系统的软件报警功能和硬件报警功能。

1.软件报警

现代CNC系统都具有自诊断功能。在系统工作中，能定时用自诊断程序对系统进行快速诊断。一旦检测到故障，系统立即将故障以分类报警的方式显示在CRT上或点亮面板上报警指示灯。维修时，可根据报警内容提示查找故障的问题所在。

2.硬件报警

现代CNC系统中设置了众多的硬件报警指示装置。例如，在数控装置上的各种逻辑元件、记忆元件、伺服驱动单元、测量反馈装置等部件上设有发光二极管或多段数码管，通过指示灯的亮与灭、数码管的显示状态（如数字编号、符号等），为维修人员指示故障所在位置及其类型。因此，在处理数控连续过程中，如果直观法不能奏效，可以借助审视报警装置，观察有无报警指示，然后根据指示查阅随机说明书，依照指示处理故障。

3.核对系统参数

数控机床在工作过程中一般不需要操作者直接进行手工加工，但设备是按照人的意图进行工作的，这就必须在人和设备之间建立某种联系，也称为信息载体，以此控制设备进行加工。它直接影响到机床的性能。数控机床在设计和制造过程中，虽已考虑到系统的可靠性、稳定性问题，但不可能排除外界的一些干扰，而这些干扰有可能引起存储器内个别参数的变化。同时，人为误操作也极有可能造成系统参数改变，导致机床出现动作异常。另外，各部分参数还可能直接影响到系统的间隙补偿功能，从而产生加工误差。因此，在故障分析过程中，如果尝试上述几项方法后，问题仍不能解决，可核对系统参数，检查各过程参数输入是否正确，判断是否由于参数变更导致的故障，即所谓的“软”故障。

4.利用数控系统的演示功能

现代数控系统设置了CRT图形显示系统，可以显示参数状态，有的还可以进行二维图形的轨迹显示，甚至可以实现三维彩色动态图形显示。通过此功能的参数显示，可以检查到数控系统是否将信号输入到机床；机床各种主令开关、行程开关等通断触发的形状信号是否按要求正确输入到数控系统中；通过轨迹显示，可以观察到刀具的运行轨迹，分析轨迹的正确性，判断机床刀具是否正常运行，从而找到机床运行过程中可能产生的各类偏差，找到症结所在。

5.分析机械传动部分

数控机床虽然实现了数控系统对机床的高精度自动化控制，通过机床的伺服驱动系统带动机械本体部件作精确的进给运动，但在数控系统未见异常的情况下，也不应忽视机械部件对机床的影响。其中，主要考虑直线进给传动链，如丝杠螺母副；回转进给运动传动链，如齿轮转动、蜗轮蜗杠传动；工作台、拖板等支撑部件；冷却、转位、夹紧等辅助装置等部件的内在影响。

机床故障的产生原因是多方面的。对于较为复杂的故障，需要将几种方法综合运用，才能正确判断出故障产生的原因，诊断故障发生的具体部位，从而及时解决故障，减小数控机床给生产带来的损失，有效提高机床的使用效率。

（作者单位：吉林省长春市通钢集团公司）

作者：刘德龙