数控机床主轴故障诊断信息化教学设计

第一篇：数控机床主轴故障诊断信息化教学设计

数控机床主轴故障诊断信息化教学设计

摘 要：本文就数控机床主轴故障诊断的教学难题，以“教师引导，学生主导”为指导思想，作出信息化教学设计，旨在探索数控机床故障诊断与维修更好的教学方法与模式。

关键词：主轴系统；故障诊断；信息化教学

数控机床主轴是数控机床的主传动系统，包括机、电、气联动，结构复杂，故障率较高，但其复杂的结构使得教好该部分内容较为困难。本文针对该部分内容教学中出现的问题，结合现今全国推广的高校信息化教学模式及我校现有设备，进行信息化教学设计。

1教学分析

1.1课程内容分析

《数控机床故障诊断与维修》是高职机电及数控类专业的一门专业必修课，课程内容涉及面广而复杂。课程在介绍数控机床的结构及工作原理的基础上，讲解数控机床主轴系统的故障诊断及维修。本文选自十二五规划教材《数控机床故障诊断与维修》中项目七任务四，通过解决主轴故障实际任务，使学生将理论与实际结合，达到理实一体化的目的。

1.2学情分析

本课程开设在大二下学期，学生完成相关前置课程和本课程的前部分内容的学习，让学生对数控机床的工作原理有了简单了解。学生会利用多媒体网络平台学习，但获取资源不够完整和系统；思维较活跃，但不擅长抽象思考；厌倦了纯理论学习，更爱动手操作，但又缺乏安全规范的操作能力。

1.3重难点分析

主轴系统故障诊断和维修的教学重难点在于：学生对主轴系统的结构和工作原理一知半解，对故障诊断的思路和方法不够清晰。

1.4目标分析

通过项目式教学和任务实施，使学生掌握故障诊断的基本步骤，学会故障检测的方法；能够分析、解决问题，培养动手、团队协作的能力；形成务实创新、精益求精的工匠精神，增强奉献意识。

2教学设计

2.1教学策略

本课题以教师引导、逐渐淡出、学生主导为指导思想，通过“引-探-升”的教学模式，将任务过程融合进教学过程中，将任务的信息、策略、计划、实施、总结、拓展及评价环节融入到教学过程的课前、中、后。

2.2教学载体

课前利用学习的平台发布预习任?占跋喙匮?习近平台、资源库网址链接，课中通过软件仿真，数控实训平台操作演练，课后通过APP平台发布课后拓展任务，学生在线作答提交，教师在线批阅生成成绩分析。在整个教学过程中充分利用以上信息化手段解决课前资料难找，课中任务难实现，课后评价难准确的问题。

3教学过程

3.1课前自学

课前，教师将学习资源上传到学习的平台，通过该平台发布预习任务书，任务书里罗列主轴故障诊断与维修PPT、教学视频、学习网站链接和《数控机床维修工工作手册》。要求学生对照任务书开展预习，完成相关故障的诊断任务（仿真软件文件），并提交预习作业。

3.2课中互动学

（1）任务引导（引）。教师根据学生预习提交的作业情况，找出学生知识掌握的薄弱点，将任务的重难点以引导性问题提出，通过仿真软件展示主轴系统的组成，让学生动手操作软件组装主轴结构，共同探讨攻克任务难点。

（2）任务实施（探）。在学生掌握了主轴系统的结构和工作原理后，引导其理清故障诊断思路，探索出主轴故障诊流程，流程图如图1所示。教师演示任务――主轴不转，学生分组，要求明确任务要求。各组内完成工作分配，进行仿真软件排故，编写规范排故过程，包括工具的规范使用。完成仿真排故后，在数控实训平台上进行实物排故，完成所有排故后，通电测试。整个环节中，教师要保持与各小组的互动沟通及安全监督。

（3）任务创新（升）。教师在课堂任务完成的基础上发布创新任务，提出主轴其他类型故障：主轴定位抖动、主轴不能变速、主轴转速偏差过大等，学生现场讨论创新任务的解决思路，提高学生创新思维和素养。最后，教师针对主轴不转故障诊断情况给出评价标准，引导各小组进行组内自评和组间互评，让学生在自评和互评中总结任务，从而提升学习效果。教师点评并记录各小组最后得分。

3.3课后交流学

课后，教师通过平台发布作业，学生在线答题提交，教师改题，公布正确答案，并完成成绩汇总分析。与学生在线交流学习心得，了解学生对知识的把握，同时也听取学生对教学效果的反馈。

3.4综合评价

多元化的考核方式进行教学评价，课前以任务完成度为评价标准；课中以各小组任务完成情况为评分标准；课后以创新任务完成情况为评分标准。综合课前、课中、课后三重标准，对学生作出正确评价。

4教学反思

4.1教学特色

本教学设计根据大二年级学生的认知规律，采用多种信息化手段，实现复杂问题简单化，抽象问题形象化，帮助学生理解任务原理。利用多种网络平台，拓展学生学习的时间和空间，实现个性化、差异化学习，提高了学生学习的主动性和积极性。运用仿真软件、数控实训平台，实现理实一体化，在做中学，学中做。多元化评价标准，完善课程评价体系。

4.2教学效果

将本次教学设计实施后，与传统课堂对比，学生对主轴系统的工作原理理解更为深刻，学习兴趣大幅提高，任务完成率呈上升趋势，同时学生对教师的教学满意度也有所提高，达到了预期的教学效果。

5总结

通过在主轴故障诊断的教学过程中引入信息化模式教学取得较好效果，可知，信息化教学在数控机床故障诊断与维修具有一定的可行性，将在该课程的教学改革中，逐步向信息化教学转变，从而达到良好的教学目的。

参考文献

[1]周琦.《数控机床故障诊断与维修》课程信息化教学设计探讨.电大理工，2017（1）：36-37.[2]蒋培军，雷楠南.数控机床主轴系统故障诊断与维修.三门峡职业技术学院学报，2016，15（3）：144-148.[3]杨中力，温丹丽.数控机床故障诊断与维修.大连： 大连理工出版社，2015.[4]刘树青，吴金娇，王坤，贾茜.数控机床故障诊断与维修课程现场教学设计.实验室研究与探索，2016，35（7）：194-197，220.

第二篇：《数控机床故障诊断》教学大纲

《数控机床故障诊断》教学大纲

课程编码：08241057

课程名称：数控机床故障诊断

英文名称：FAULT DIAGNOSIS FOR CNC MACHINE TOOLS 开课学期：第7学期 学时/学分：18 / 1 课程类型：专业选修课

开课专业：机械工程及其自动化 选用教材： 主要参考书：

1.《数控机床故障诊断》，张魁林主编，机械工业出版社，2002年 2.《数控机床故障诊断与维修》，吴国经主编，电子工业出版社，2004年 执笔人：张雷

一、课程性质、目的与任务

本课程是机械制造及其自动化专业方向和其他机械类专业方向本科学生的一门选修课。通过对本课的学习，使学生理解和掌握数控机床故障诊断的基本理论和基本方法。

本课程属于专业课，在学生整个培养过程的后期讲授，由机械工程及自动化专业的学生选修。设置本课程的目的是为了拓宽学生的专业知识面，使学生学到与生产实际联系紧密的数控机床故障诊断方面的专业知识，提高学生的综合素质，使学生具备解决数控机床在使用过程中出现问题的初步能力，为学生毕业后从事专业技术工作打基础。

二、教学基本要求

1、加强学生专业知识，拓宽知识面。

2、较深入的理解和掌握数控机床故障诊断的数学基础。

3、系统学习数控机床故障模式与故障部位频次分析方法和故障树分析法。

4、能运用所学知识初步解决生产中的实际问题。

5、了解数控机床故障诊断研究的最新成就和发展趋势。

三、各章节内容及学时分配

1．机械可靠性及其特征量（4学时）

了解可靠性的定义和要点，掌握机械可靠性、维修性与有效性的特征指标。2．可靠性的数学基础（6学时）

掌握随机事件与概率的基本概念、基本定理与运算；掌握可靠性分析中常用的概率分布；掌握数理统计中分布参数估计、假设检验等相关知识。3．故障模式与故障部位频次分析（2学时）

了解数控机床在使用过程中经常出现故障的部位、故障模式与频次分析方法。4．数控系统可靠性（2学时）

了解系统可靠性功能逻辑框图，掌握典型系统及其可靠度计算方法。5．数控机床故障分析（3学时）

了解故障分析基本方法，掌握故障树分析法，并能够用该方法分析一些典型实例。6．数控机床故障诊断的最新研究进展（1学时）

了解数控机床故障诊断的最新研究进展。

四、考核方式：

1、讲授本课要求内容时，为了取得好的讲授效果，可采取多种教学方式和方法，如适当安排一些课堂讨论，安排学生查阅一些专业文献等。

2、为了使学生加深理解课堂讲授内容，安排2～3个作业，并对学生作业进行讲评。

3、可以采取多种形式相结合的考核方式，根据平时作业、出勤情况等，对成绩进行综合评定。

五、备注：

第三篇：数控机床故障诊断与维修学习心得

数控机床故障诊断与维修

摘要:数控机床促进我国机械制造业的发展，数控机床是机电一体化技术在机械加工领域中应用的典型产品，具有高精度、高效率和高适应性的特点，适于多种、中小批量复杂零件的加工。数控机床故障诊断与维修的基本目的是提高数控设备的可靠性。数控设备的外部故障可以分为软故障和外部硬件损坏引起的硬故障。软故障是指由于操作、调整处理不当引起的，这类故障多发生在设备使用前期或设备使用人员调整时期。关键字：数控故障

数控维修

一

数控机床的维护和保养

1.1数控机床的日常维护 1）严格遵守维护制度 数控系统的编程，操作人员和维修人员必须进行严格的专门培训，熟悉所用数控机床的功能和使用方法，正确的使用机床，避免因操作不当引起的故障。2）数控柜和强电柜的门应尽量少开少关 加工车间一般的空气中都有油雾，灰尘金属粉末等颗粒物，当它们落在数控系统内的电子器件或电路板上，容易引起元器件或电路板的损坏，因此数控柜和强电柜的门应尽量少开少关。如果数控系统超长时间负载工作时，要用正确的散热方法，想办法将对数控系统的外部温度。不得随意开关柜门。3）经常检查电网电压

一般数控系统允许的电网电压波动范围内进行，否则是数控系统不稳定，有可能造成重要元器件的损坏。要经常注意电压电网的波动，特别是电网质量比较差的地区，应及时配置数控系统用的交流稳压装置。

4）定时清扫数控柜的散热通风系统

应每天检查数控系统柜上各个冷却风扇工作是否正常，应视工作环境状况，每半年或每季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象。如果过滤网上灰尘积聚过多，需及时清理，否则将会引起数控系统柜内温度高（一般不允许超过55℃），造成过热报警或数控系统工作不可靠 1.2数控机床的3级保养

1）数控机床的1级保养主要内容有：班前、班中、班后检查并严格遵守每天检查对于数控机床来说，合理的日常维护措施，可以有效的预防和降低数控机床的故障发生几率。针对每一台机床的具体性能和加工对象制定操作规程建立工作、故障、维修档案是很重要的。包括保养内容以及功能器件和元件的保养周期。

2）数控机床的2级保养主要内容有：对主轴箱、各坐标进给传动系统、液压系统、中心润滑系统、冷却系统、气动系统、外观的清理并按照保养的要求去做。

3）数控机床的3级保养主要内容有:对主轴箱、刀塔、尾座要求清理、清洁。对整体外观和各个系统要求清洁，检查和校验。1.3 数控机床维修

1）数控机床故障的种类

数控机床诊断一般是机床提供的自诊断报警信息来排除，在故障排除的过程中也会采用一些典型的方法来辅助，主要有：启动自诊断，在线诊断和离线诊断。

二

数控机床典型故障与诊断

2.1数控机床主轴故障排除的方法 1）外界干扰。主轴在运转过程中出现无规律的震动或转动，出现这类情况时，令主轴转速指令为零，调整零速平衡电位或飘移补偿量参数值，观察是否因参数系统变化引起故障，若调整后仍不能消除该故障，则多为外界干扰引起的。把电源进线端加装电源净化装置，动力线和信号线分开，布线要合理，信号线和反馈线按要求屏蔽，接地线要可靠。

2）主轴过载，主轴电机过热、CNC装置和主轴驱动装置显示过流报警，主要是主轴电机通风系统不良造成、电力接线接触不良、电机切削用量过大，主轴频繁正、反等引起电流增加，采取保持主轴电动机通风系统良好，保持电动机通风系统良好，保持过滤网清洁，检查动力线端子接触情况，严格按照机床操作规程，正确操作机床。

3）主轴定位抖动。当主轴在正常加工时没有问题，仅在定位事产生抖动，主轴定位一般分机械、电气和编码器3中准停定位，当定位机械执行机构不到位，检测装置反馈信息有误差时产生的抖动，另外，主轴定位要有一个减速过程，如果减速或增益参数设置不当，也会引起故障。采取方法，根据主轴定位的方式，主要检查各定位、减速检测元件的工作状态和固定安装情况，如限位开关、接近开关、霍尔元件等。

4）不执行螺纹加工。（1）对于主轴编码器与系统之间的链接不良产生的故障，可通过检查链接电缆接口及电缆线找出故障并修复。（2）对于主轴编码器的位置信号PA、*PA、PB、*PB不良或连接电缆断开产生的故障，可通过系统显示装置上是否有主轴速度显示来判别，如果无主轴速度显示则为该类报警。（3）对于主轴编码器的一转信号PZ、*PZ不良或连接电缆断开产生的故障，可通过加工指令G99和G98切换来判别，如果G98进给切削正常而G99进给切削不执行，则为该类故障。如果以上故障都排除，则为系统本身故障，即系统存储板或系统主板故障。

5）主轴转速与进给不匹配。当主轴与进给同步配合加工时，要领先主轴上的脉冲编码器检测反馈信息，若脉冲编码器或连接电缆线有问题，会引起上述故障。

通过调用I/O状态数据，观察编码器信号线的通断状态；取消主轴与进给同步配合，用每分钟进给指令代替每转进给指令来执行程序，可判断故障是否与编码器有关。

更换维修编码器，检查电缆线接线情况，特别注意信号线的抗干扰措施。

6）转速偏离指令值。实际主轴转速值超过指令给定的转速范围。电动机负载过大，引起转速降低，或低速极限值设定太小，造成主轴电动机过载；测速反馈信号变化，引起速度控制单元输入变化；主轴驱动装置故障，导致速度控制单元错误输出；CNC系统输出的主轴转速模拟量没有达到与转速指令相对应的值。检查空载运转主轴，检测比较实际转速和指令值，判断故障是否由负载过大引起；检查测速装备及电缆线，调节速度反馈量大小，使实际主轴转速达到指令值；用备件判断驱动装置故障部位；检查信号电缆线连接情况，调整有关参数使CNC系统输出的模拟量与转速指令值相对应。

7）主轴异常噪声及振动。区别是由于机械部分链接松动或磨损还是电气驱动部分闭环振荡引起。用机电分离的方法判断开机械和电气部分的连接，分别加以测试

8）主轴电动机不转。如果CNC侧有报警，则按报警提示处理，如无报警，主轴不转，则可能是主轴伺服驱动或变频器缺少模拟量速度给定或使能控制信号。措施是如果CNC给定的电压在0~10伏的电压信号则可以在CNC侧输入指令后，通过万用表来测量伺服驱动输入信号来确认，对于使能信号可以通过PLC I/O状态观察PLC是否有输出控制信号或能用万能表检查使能端子闭合判断。也有可能是CNC或是伺服驱动、变频器参数设定引起的。

总之，数控机床故障产生的原因是多种多样的，有机械问题、数控系统的问题、传感元件的问题、驱动元件的问题、强电部分的问题、线路连接的问题等。在检修过程中，要分析故障产生的可能原因和范围，然后逐步排除，直到找出故障点，切勿盲目的乱动，否则，不但不能解决问题。还可能使故障范围进一步扩大。在面对数控机床故障和维修问题时，首先要防患于未燃，不能在数控机床出现问题后才去解决问题，要做好日常的维护工作和了解机床本身的结构和工作原理，这样才能做到减少机床的故障,让机床使用寿命更长。

三参考文献

[1] 刘江.数控机床故障诊断与维修 [M].北京：高等教育出版社，2009.[2] 姜洪平.数控机床故障诊断与维修 [M].北京：北京理工大学出版社，2006.[3] 孙慧平.数控机床调试安装技术 [M].北京：电子工业出版社，2008.[4] 刘树表.数控机床故障诊断与维修 [M].北京：人民邮电出版社，2009.[5] 李继忠.数控机床螺距误差补偿与分析 [J].组合机床与自动化加工技术，2010.

第四篇：数控机床主轴轴承相关技术调研（范文）

数控机床主轴轴承相关技术调研数控机床主轴轴承及轴承知识相关技术研究背景及意义

大量的研究表明，热误差是影响数控机床加工精度的主要因素之一，约占机床总误差的 40%~70%，作为精密机床和仪器的重要组成部分，主轴是提供精确回转基准的核心部件。由于轴承和主轴电机在运转过程中会发热，因此主轴在径向和轴向都会产生一定的热应变，且转速越高，发热越严重，热变形也越大。高速高精度数控车床，由于转速高、精度高、切削速度快等特点。一般都要求其主轴头部的径跳和端跳均不超过 2μm。当发热量过大或温升超过一定值时，主轴将无法正常工作，由主轴热变形引起的误差严重影响机床的加工精度或仪器的测量精度，造价员考试。因此，对主轴轴承的热特性分析展开研究，降低由此造成的热误差，具有重要的轴承知识及相关性理论及实践意义的。2 数控机床主轴轴承建模方法国内外研究现状

对主轴系统热特性的研究，近年来主要集中在主轴轴承的热特性研究上，如日本的 Ohishi 等人用试验方法研究空气静压轴承主轴单元的温度分布，测量出主轴和轴承座孔的变形量，韩国的 Kim 等人分析了轴承发热对主轴系统刚度的影响，对主轴系统的冷却区和控制方法进行优化设计，国内广东工业大学的张伯霖等人也对高速电主轴的热特性进行试验与分析，并对影响高速主轴单元热态特性的主要因素及其变化规律进行了有益的探索，清华大学的高赛、曾理江等人分析总结了前人几种测量主轴热误差方法的优缺点，提出了使用单光束干涉仪对立式加工中心主轴热误差进行非接触式的实时测量，测得延 Z 轴最大热误差达到 50μm；浙江大学的曹永杰和傅建中通过采用高精度 CCD 激光位移位移传感器和涡电流位移传感器对主轴热误差实时测量，测得立式铣床主轴延 Y 轴的轴向热变形为 41μm，东北大学的张耀满对沈阳机床厂生产的 CHH6125 高速数控车削中心主轴轴承附近的热变形区进行了有限元分析，并分析得到第一主轴最大热变形达到 33μ m，第二主轴最大热变形为 21μm。清华大学相伟宏、郑力、刘大成等人通过实验的方法测得 TH6350 卧式镗铣加工中心主轴系统前轴承附近主轴温度最高，东南大学的郭策，孙庆鸿等人建立了高速高精度数控车床主轴部件温度场的有限元模型，通过模型模拟及实际测量试验，发现主轴系统最高温度出现在前支撑轴承处，合肥工业大学的朱珍等人建立了主轴工作状态下的稳态温度场和热变形的三维热分析有限元模型，通过模拟分析可知前轴承支撑处的热应力最大，以上研究结果表明，数控机床中，影响主轴系统的主要热源为主轴轴承摩擦产生的热量。

第五篇：数控机床的故障诊断与维修总结

学号：

中 州 大 学

《机电设备故障诊断与维修技术》

数控机床的故障诊断与维

修总结

专 业： 机械制造与自动化 姓 名：

班 级： 机 制 一 班 指导教师：

评定成绩：

完成日期：2012 年 12 月 10 日

目 录

前言……………………………………………………3

一、数控机床…………………………………………4

1、数控机床的特点及加工………………………………4

2、数控机床使用中应注意的事项…………………………4

二、数控机床故障的特点与类型……………………5

1、数控机床故障特点……………………………………5

2、数控机床故障类型……………………………………5

三、数控机床故障诊断方法……………………………5

四、数控机床故障维修步骤与方法……………………6

1、数控机床故障维修步骤…………………………………62、数控机床故障维修方法…………………………………7

五、心得体会……………………………………………7

六、参考文献……………………………………………8

前言

随着科学技术的发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求，而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。数控机床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体，是高度机电一体化的典型产品。它本身又是机电一体化的重要组成部分，是现代机床技术水平的重要标志。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流，是衡量机械制造工艺水平的重要指标，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用。因此，如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题。但由于数控机床是一种价格昂贵的精密设备，因此，其维护更是不容忽视。通过洛拖的实习，见到了各种先进的数控设备,仔细观察了工人师傅的操作及其维护修理过程,参考一些资料，了解到一些数控机床的故障诊断和维修方法，做一点总结，为以后的工作奠定一定的基础，让自己在机械行业能更快更好的发展。

一、数控机床

1、数控机床的特点及加工

数控机床的工作原理就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、工件的松开与夹紧、进刀与退刀、开车与停车、自动关停冷却液）和步骤以及工件的形状尺寸用数字化的代码表示，通过控制介质（如穿孔纸带或磁盘等）将数字信息送入数控装置，数控装置对输入的信息进行处理与运算，发出各种控制信号，控制机床的伺服系统或其他驱动元件，使机床自动加工出所需要的工件。所以，数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。

数控机床具有高度柔性，高的加工精度，加工质量的稳定与可靠，高的生产效率，并且为机电一体化设备，节省大量的人力与物力，便于自动化管理等特点。随着数控设备不断在生产生活中的深入使用，其维护与维修也成了重中之中，因此这就要求维修人员具有深厚的实践经验与熟练的技术，能准确对机床进行故障定位，并且及时解决，防止出现机器停机，造成经济损失等。

数控加工一般包括以下几个内容：

1)对图纸进行分析，确定需要数控加工的部分； 2)利用图形软件（如UG）对需要数控加工的部分造型；

3)根据加工条件，选择合适的加工参数，生成加工轨迹（包括粗加工、半精加工、精加工轨迹）；

4)轨迹的仿真检验； 5)生成G代码； 6)传给机床加工。

2、数控机床使用中应注意的事项

使用数控机床之前，应仔细阅读机床使用说明书以及其他有关资料，以便正确操作使用机床，并注意以下几点：

1)机床操作、维修人员必须是掌握相应机床专业知识的专业人员或经过技术培训的人员，且必须按安全操作规程及安全操作规定操作机床；非专业人员不得打开电柜门，打开电柜门前必须确认已经关掉了机床总电源开关。只有专业维修人员才允许打开电柜门，进行通电检修；

2)除一些供用户使用并可以改动的参数外，其它系统参数、主轴参数、伺服参数等，用 4

户不能私自修改，否则将给操作者带来设备、工件、人身等伤害；修改参数后，进行第一次加工时，机床在不装刀具和工件的情况下用机床锁住、单程序段等方式进行试运行，确认机床正常后再使用机床；

3)机床的PLC程序是机床制造商按机床需要设计的，不需要修改。不正确的修改，操作机床可能造成机床的损坏，甚至伤害操作者；建议机床连续运行最多24小时，如果连续运行时间太长会影响电气系统和部分机械器件的寿命，从而会影响机床的精度；机床全部连接器、接头等，不允许带电拔、插操作，否则将引起严重的后果。

二、数控机床故障的特点与类型

1、数控机床故障特点

数控机床故障的特点：数控机床一般由数控系统，包含伺服电动机和检测反馈装置的伺服系统，强电控制柜，机床本体和各类辅助装置组成。数控机床的复杂性使其故障具有复杂性和特殊性，引起数控机床故障的因素又很多，不能只看故障的表像，要透过现象去检查引起故障的综合因素，找到引起故障的根源，采取合理的方法给予排除。

2、数控机床故障类型

1）、NC系统故障

NC系统故障会引起硬件故障和软故障。2）、伺服系统的故障

由于数控系统的控制核心是对机床的进给部分尽心数字控制，而进给是由伺服单元控制伺服电机，带动滚珠丝杠来实现的，由旋转编码器做位置反馈元件，形成位置控制系统。伺服系统故障一般是由伺服控制单元、伺服电机、测速电机、编码器等问题引起的。3）、外部故障

由于现代的数控系统可靠性越来越高，故障率越来越低，很少发生故障。大部分故障都是非系统故障，是由外部原因引起的。

三、数控机床故障的诊断方法

1、系统自诊断

一般CNC系统都有较为完备的自诊断系统，无论是华中系统还是西门子系统，上电初始化时或运行中均能对自身或接口做出有限的自诊断。维修人员应熟悉系统自诊断各种报 5

警信息。根据说明书进行分析以确定故障范围。定位故障元器件，对于进口的数控系统一般只能定位到板级。

2、数控系统的软故障诊断

数控系统的软故障是指控制系统的系统软件和PLC程序。有的系统把它们写在EPROM中插在主机板上，有的驻留在硬盘上。一旦这些软件出现问题，系统将造成全部或局部混乱，当分析到确定是软件故障时，应当使用备用软 件或备用EPROM换上，严格按操作步骤经初始化后试运行。这类故障只要有备份文件一般不难恢复。其难度在于备份软件不完备或专用传送设备不具备或生产厂家操作手段中设置口令保密等因素造成无法恢复。

3、利用PLC程序定位机床与CNC系统接口诊断

现在一般CNC控制系统均带有PLC控制器，大多为内置式 PLC控制。维修人员应根据梯形图对机床控制电器进行分析，在CRT上直观地看出 CNC系统I／O的状态。通过PLC程序的逻辑分析，方便地检查出问题存在部位。如 FANUC一OT系统中自诊断页面，FANUC一7M系统中的T指令等。

4、利用数控系统的PLC状态显示功能诊断

许多数控系统都有PLC状态显示功能，如西门子3系统PC菜单下的PC STATUS，西门子810系统DIAGNOSIS菜单下的PLC STATUS功能等，利用这些功能可显示PLC的输入、输出、定时器、计数器等的即时状态和内容。根据机床的工作原理和机床厂家提供的电气原理图，通过监视相应的状态，就可确诊一些故障。

四、数控机床故障的维修步骤与方法

1、故障排除步骤

①询问操作者故障发生的原因

当故障发生后，维修人员一般不要急于动手，要仔细询问故障发生时机床处在什么工作状态、表现形式、产生的后果、是否是误操作。故障能否再现等。②表面与基本供电检查

主要观察设备有无异常情况，如机械卡住、电机烧坏、保险熔断等。首先检查AC＼DC电源是否正常，尽可能地缩小故障范围。③分析图纸，确定故障部位

根据图纸PLC梯图进行分析，以确定故障部位是机械、电器、液压还是气动故障。

④根据经验分析，扩大思路

根据经验分析，一定要扩大思路，不局限于维修说明书上的范畴，维修资料只提供一个思路，有时局限性很大。

2、故障维修方法

当数控设备出现故障时，首先要搞清故障现象，向操作人员了解第一次出现故障时的情况，在可能的情况下观察故障发生的过程，观察故障是在什么情况下发生的，怎么发生的，引起怎样的后果。只有了解到第一手情况，才有利于故障的排除，把故障过程搞清了，问题就解决一半了。搞清了故障现象，然后根据机床和数控系统的工作原理，就可以很快地确诊问题所在并将故障排除，使设备恢复正常使用。下面是一些具体数控机床故障的解决方法：

1）当伺服驱动器出现母线欠电压警报时，是由主回路断路器跳闸引起，需重新推好电闸。

2）当主轴驱动器出现电动机的速度不能跟从指令速度，电动机负载转矩过大。参数4082中的加速度时间不足时，需确认切削条件后减少负载并且修改参数4082。3）当主轴切换输出切换时的切换顺序异常。切换用的MC的接点状态确认信号和指令不一致时，需确认、修改梯形图顺序，更换用于切换的MC。

4）当电源系统出现主回路直流母线电容不能在规定的时间内充电时，可能是由于电源模块容量不足或直流母线存在短路，充电限流电阻不良引起的。

五、维修总结

数控机床是技术含金量很高的设备，在使用过程中要严格遵照使用要求，必须执行设备操作规程，因为数控故障大多都是由认为造成的，作为操作人员，为减少设备故障、延长使用寿命，需做设备的日常维护，尽可能让机床发挥它的最大效益，不能还没有使用就要坏掉，在维修。公司也应加大为操作人员素质培养，让他们尽快掌握机床性能，保证设备运行 在合理的工作状态之中；另外，维修人员应做经常性的巡回检查，如CNC系统的排风扇运行情况，机柜、电机是否发热，是否有异常声音或有异味，压力表指示是否正常，各管路及接头有无泄漏、润滑状况是否良好等，积极做好故障和事故预防，若发现异常应及时解决，这样做才有可能把故障消灭在萌牙 状态之中，从而可以减少一切可避免的损失。当设备出 7

现问题后，要及时冷静地进行故障诊断，寻找合适的方法解决问题。机床修理人员要注重实践，在实践中不断提高自己的水平，要多问、多阅读、多观察、多思考、多实践、多讨论交流、多总结。只有当自身的水平提高了，数控机床的修理过程才能更迅速，才能更好地提高工作效率，多创效益。

六、参考文献

1、《机电设备故障诊断与维修技术》

2、《维修电工》

3、《数控机床故障诊断与维修》

4、《数控机床常见故障快速处理》

陈则钧

龚雯 主编

王建

主编

杨克冲

主编

严峻

主编

高等教育出版社

机械工业出版社

华中科技大学出版社

机械工业出版社