数控车床维修分析与解决方案

当数控设备出现故障时，发现问题是解决问题的第一步，而且是最重要的一步。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。

例8-1

故障现象：一普通数控车床，NC启动就断电，且CRT无显示

维修过程及分析：初步分析可能是某处接地不良，经过对各个接地点的检测处理，故障未排除。之后检查了一下CNC各个板的电压，用示波器测量发现数字接口板上集成电路的工作电压有较强的纹波，经检查电源低频滤波电容正常。在电源两端并接一小容量滤波电容，启动机床正常，本故障属于CNC系统电源抗干扰能力不强所致。

例8-2

故障现象：一台SSCK-20数控车床，机床工作指示灯亮而系统显示装置不亮，电源单元无法接通。

维修过程及分析：图8-2为SSCK-20数控车床电源单元连接图。当按下NC准备SB2时，CRT无任何显示且CRT的灯丝不亮。测量CRT的CP15无24V输出，说明电源单元没工作，即电源无法接通。

图8-2 SSCK-20数控车床电源单元的连接

当电源状态指示灯LED（绿色PIL）不亮时，则故障原因可能是外部AC输入电路（CP1输入端）故障、熔断器F11、F12故障或辅助电路熔断器F1故障。

当电源单元状态指示灯LED亮时（此时ALM故障状态指示灯不亮），故障原因可能是CP3外部连接开关SB2、SB3、SQ21及接线故障，也可能是内部电路RY2、RY3、RY4继电器控制电路故障。

当电源单元指示灯和故障状态指示灯都亮时，如果机床断电再送电故障解除，则为电源单元受到外界的干扰导致。如果不能解除，则可能是电源单元输出电压+5V、+15V、-15、+24V直流电压异常或内部电路故障。

例8-3

故障现象：一台数控车床配FANUC0-TD系统，在调试中时常出现CRT闪烁、发亮，没有字符出现的现象。

维修过程及分析：经分析，造成故障的原因主要有：

1）CRT亮度与灰度旋钮在运输过程中因振动而复位。

2）系统在出厂时没有经过初始化调整。

3）系统的主板和存储板有质量问题。

解决办法可按如下步骤进行：首先，调整CRT的亮度和灰度旋钮，如果没有反应，将系统进行初始化一次，同时按RST键和DEL键，进行系统启动，如果CRT仍没有正常显示，则需要更换系统的主板或存储板。

例8-4

故障现象：一台FANUC 0TD数控车床，在经过假期后，开机时发现系统无显示。

维修过程及分析：由于本机床在放假前工作正常，并正常关机，初步认为系统与机床不应有零部件的损坏，维修时重点检查了系统与显示器的连接电缆。经检查发现，该电缆被老鼠咬断，重新连接后机床恢复正常。

例8-5

安阳CKA6163数控车床开机报警灯亮，冷却泵不受系统控制。

维修过程及分析：该机床报警灯受三个条件控制：液压电机断路器断路、冷却电机断路器断路、刀架信号混乱。查看液压电机和冷却电机断路器均正常，常闭端有24V电压输入，刀架信号正常，系统可检测到刀位信号。再仔细查看机床接线，冷却电机断路器信号检测端口为X6.6，观看系统PMC X6.6地址显示为0，即系统检测认为冷却电机断路器断路，故输出机床报警。回想到此前该机床曾换过IO扩展板，遂重新更换回原来的IO板，开机机床报警灯灭，冷却泵也受机床控制，故障消失。

例8-6

故障现象：一台南京N-084型数控车床（30系列），该数控车床采用FANUC 0-TD系统。在自动加工模式中工作台突然停止工作。

维修过程及分析：

1）现场查看CRT显示52l报警号，为Z轴负方向限位超程报警（超程报警分软件超程和硬件超程。硬件超程即限位行程开关被压动作时，给数控系统发超程报警信号，使数控车床停止运行，以确保人机安全；软件超程即指在CNC数控系统内设置相应参数．用来防止工作台上刀具超出有效工作区域，避免机床夹具被刀具撞坏。）

2）根据-Z轴超程故障报警，在手动JOG模式下，用手轮（脉冲发生器）配合进给倍率，将工作台向报警的反方向移动，即+Z轴方向移动，切记不可弄错方向。（如遇手动不能向报警的反方向移动时，可能是电源脱开，按CRT/MDI操作面板上的P键及CAN键同时接通电源，这时特别注意在按RESET复位键及DELETE删除键时不可接通电源，一直等到工作台退出机床超程禁区，返回机床参考点后，方可操作按RESET复位键及DELETE删除键。）

3）处理该超程故障时，只将数控车床工作台退出机床禁区后，更换损坏的x18限位开关，按RESET复位键解除报警，把工作台返回数控机床参考点，重新试车正常，至此故障得以排除。

例8-7

故障现象：一数控车床在工作时突然停机。系统显示急停状态，并显示主轴温度报警。

维修过程及分析：经过实际测量检查，发现主轴温度并没有超出允许范围，故判断故障出现在温度仪表上，调整外围线路后报警消失。随即更换新仪表后恢复正常。

例8-8

故障现象：一车削单元采用的是SINUMERIK840C系统。机床在工作时突然停机，显示主轴温度报警。

维修过程及分析：经过对比检查，故障出现在温度仪表上，调整外围线路后报警消失，随即更换新仪表后恢复正常。

例8-9

故障现象：数控车床在使用中出现手动移动正常，自动回零时移动一段距离后不动，重开手动移动又正常。

维修过程及分析：该车床使用经济数控、步进电机，手动移动时由于速度稍慢移动正常，自动回零时快速移动距离较长，出现机械卡住现象。根据故障进行分析，主要是机械原因，后经询问，才得知该机床因发现加工时尺寸不准，将另一台机床上的电机拆来使用，后出现了该故障，经仔细检查是因变速箱中的齿轮间隙太小引起，重新调整后正常。这是一例人为因素造成的故障，在修理中如不加注意经常会发生，因此在工作中应引起重视，避免这种现象的发生。

例8-10

数控车床配备FANUC-0T系统，当脚踏尾座开关使套筒顶尖顶紧工件时，系统产生故障报警。

维修过程及分析：在系统诊断状态下，调出PLC输入信号，发现脚踏开关输入X04.2为“1”，尾座套筒转换开关X17.3为“1”，润滑油液面开关X17.6为“1”。调出PLC输出信号，当脚踏向前开关时，输出Y49.0为“1”，同时电磁阀也得电。这说明系统PLC输入输出状态均正常。分析尾座套筒液压系统，当电磁阀YV4.1得电后，液压油经溢流阀、流量控制阀和单向阀进入尾座套筒液压缸，使其向前顶紧工件。松开脚踏开关后，电磁换向阀处于中间位置，油路停止供油，由于单向阀的作用，尾座套筒向前时的油压得到保持，该油压使压力继电器常开触点接通，在系统PLC输入信号中X00.2为“1”，但检查系统PLC输入信号X00.2为“0”，说明压力继电器有问题，经进一步检查发现其触点损坏。

例8-11

故障现象：安阳CKA6163数控车床不定时出现X轴410，416报警。

维修过程及分析：该报警意思是X轴由停止状态启动时位置偏差过大，大于设定值。因为该机床是重新连线，连线时发现X轴编码器的插头有腐蚀现象，所以怀疑是编码器接头处松动接触不良所至，但手头的连接线型号不一致，接上去出现368串行口通信故障，只好换回原来的连接线。后发现该轴电机三相线有一根接触不牢，是工人直接用手拧在一起的，没有锡焊。遂进行锡焊处理，并重新包扎，开机后加工正常。

例8-12

故障现象：安阳CKA6163数控车床不执行车削动作G92，程序执行到该指令后停止。

维修过程及分析：用系统诊断功能发现00-16号全部为0，维修技术人员解释为主轴编码器没有信号返回，更换同型号主轴编码器后故障消失。该编码器功能为系统提供主轴转动角度信号，为车削指令提供必要条件。

例8-13

故障现象：某机床在回零时，发现机床回零的实际位置出现每次都不一样，漂移一个栅点或者是一个螺距的位置，并且是时好时坏。(www.xing528.com)

维修过程及分析：如果每次漂移只限于一个栅点或螺距，这种情况有可能是因为减速开关与减速撞块安装不合理，机床轴开始减速时的位置距离光栅尺或脉冲编码器的零点太近，由于机床的加减速或惯量不同，机床轴在运行时过冲的距离不同从而使机床轴所找的零点位置发生了变化。

解决办法：

（1）改变减速开关与减速撞块的相对位置，使机床轴开始减速的位置大概处在一个栅距或一个螺距的中间位置。

（2）设置机床零点的偏移量，并适当减小机床的回零速度或减小机床的快移速度的加减速时间常数。

例8-14

故障现象：一台数控车床，X、Z轴使用半闭环控制，在用户中运行半年后发现Z轴每次回参考点总有2～3mm的误差，而且误差没有规律。

维修过程及分析：调整控制系统参数后现象仍没消失，更换伺服电机后现象依然存在，后来仔细检查发现是丝杠末端没有锁紧，经过螺母锁紧后现象消失。

例8-15

故障现象：某配套FANUC 0系统的数控车床，回参考点动作正常，但参考点位置随机性大，每次定位都有不同的值。

维修过程及分析：由于机床回参考点动作正常，证明机床回参考点功能有效。进一步检查发现，参考点位置虽然每次都在变化，但却总是处在参考点减速挡块放开后的位置上。因此，可以初步判定故障的原因是由于脉冲编码器“零脉冲”不良或丝杠与电动机间的连接不良引起的故障。

为确认问题的原因，鉴于故障机床伺服系统为半闭环结构，维修时脱开了电动机与丝杆间的联轴器，并通过手动压参考点减速挡块，进行回参考点试验；多次试验发现，每次回参考点完成后，电动机总是停在某一固定的角度上。

以上证明，脉冲编码器“零脉冲”无故障，问题的原因应在电动机与丝杠的连接上。仔细检查发现，该故障是由于丝杆与联轴器间的弹性胀套配合间隙过大，产生连接松动。修整胀套，重新安装后机床恢复正常。

例8-16

故障现象：CK6140加工圆弧过程中X轴出现加工误差过大。

维修过程及分析：在自动加工过程中，从直线到圆弧时接刀处出现明显的加工痕迹。用千分表分别对车床的Z、X轴的反向间隙进行检测，发现Z轴为0.008mm，而X轴有0.08mm。可以确定该现象是由X轴间隙过大引起的。分别对电动机连接的同步带、带轮等检查无误后，将X轴分别移动至正、负极限处，将千分表压在X轴侧面，用手左右推拉X轴中拖板，发现有0.06mm的移动值。可以判断是X轴导轨镶条引起的间隙。松开镶条止退螺钉，调整镶条调整螺母，移动X轴，X轴移动灵活，间隙测试值还有0.01mm，锁紧止退螺钉，在系统参数里将“反向间隙补偿”值设为10，重新启动系统运行程序，上述故障现象消失。

例8-17

故障现象：一台CAK50135nj，系统为GSK980TD，快移倍率100%的情况下，在自动运行G00时，Z轴出现一冲一冲的现象，快移倍率50%的情况下，则无此现象；快移倍率100%的情况下，手动快移也无一冲一冲的现象。

维修过程及分析：初步分析是Z轴的快移加减速时间参数不合适造成，原Z轴加减速时间参数25 #=80，由于不同机床有不同的机械性能，故根据现场情况试把参数减小为60，下电后再上电，故障排除。

例8-18

故障现象：CAK3665di（出厂日期2010.9），CNC：FANUC 0i MATE TD。机床在加工中主轴忽然停止，电柜上面很烫（变频器制动电阻位置），打开电柜，看QF1是否跳闸，确认跳闸。

维修过程及分析：检查电源电压正常，检查变频器（沈阳天宇TY6000-35R5GB）知道电阻已损坏，在变频器端子B1，B2拆下制动电阻接线，测量RST，UVW，没有发现接地短路现象，合上QF1，变频器液晶操纵面板不亮，确定变频器内部损坏，只能更换。

在拆损坏变频器时与随机电路图对照，发现说明书目录第14页有TY6000接线图，结果14页是北晨变频器，不一样，记下原接线位置，换上新的变频器及制动电阻，检查无误后上电，设置参数（通常变频器参数为默认值，只需要设置极少部分参数），设置完成后启动主轴，结果主轴不转，还以为变频器设置不对，又把变频器控制方式改为键盘控制，运行正常，说明变频器正常。检查系统输出到变频器的AI1，GND端子模拟电压为0V，检查该电缆又是好的，判定系统模拟输出也损坏，只好通知FANUC维修。过了几天FANUC服务人员到现场换了主板，启动主轴，发现实际速度值与指令值不符，指令值100转，实际值约70转，测量模拟输出电压正常，逐步修改P0.07最大输出频率，P0.08上限频率，当修改到155时，实际值与指令值基本相同，至此机床运行正常。

例8-19

故障现象：安阳CKA6163数控车床换刀时刀塔转不停，后边配电柜中控制刀塔正反转的继电器循环跳动。

维修过程及分析：该现象比较奇怪，到现场后先查看电机好坏，结果发现有一相不通。查看前边电机连线，发现工人接线时仅包了一圈胶带，长时间使用已老化，接头处三相电似连非连。重新接线故障消失。

此故障说明电机三相电如果少一相的话，可能会出现自己转动或启动故障，需用外力先转动电机后电机才能转动，并且发热量明显大于正常状态，此故障均为电机缺相所致。

例8-20

故障现象：安阳CKA6163数控车床换刀时系统刀架在指定刀位和下个刀位之间循环动作，不能正常换刀。

维修过程及分析：该机床所用刀架信号盘是霍尔元件式，该信号盘对位置要求比较严格，出现该现象是信号盘位置相对磁铁不正所致。

解决办法：让机床执行换刀动作，当刀架到达指定刀位时，迅速适当调整信号盘位置，直到刀架停止转动，再顺序换刀调整，直至刀架所有刀位换刀正常。

例8-21

故障现象：宝鸡数控车床（FANUC 0TD）无1号2号刀位。

维修过程及分析：该车床因需更换刀架电机线和编码盘线缆，工人误将系统电池拔掉，导致数据丢失系统无法开机。将旁边同型号机床数据拷贝过来后发现没有1号和2号刀位，只有3号4号刀位，测试各霍尔元件，均正常。根据机床图纸找到系统刀架信号地址X20.0-X20.5，依次转动该霍尔型刀架编码盘，发现X20.2-X20.5相应变为0即3号，4号，5号，6号刀位。输入T50，T60指令，刀架相应换到5号，6号刀位，将电柜1号2号刀位信号线和5号6号对调，再输入T10，T20指令，刀架换1号2号刀故障消失。

例8-22

故障现象：一台韩国PUMA 230数控车床在刀位自动模式下加工时刀位突然不动。

维修过程及分析：

1）现场查看：CRT上报警号为2023，资料所示故障，为刀库换刀方面有故障。

2）经试车观察实际故障现象，用手动模式调整该刀位时，刀塔乱动；不定位或刀号与CRT上显示程序刀号不符。

3）按维修手册改动相应参数由“0”改为“1”后报警解除，故障排除。

例8-23

故障现象：某数控机床出现防护门关不上，自动加工不能进行的故障，而且无故障显示。

维修过程及分析：该防护门是由气缸来完成开关的，关闭防护门是由PLC输出Q2.0控制电磁阀YV2.0来实现。检查Q2.0的状态为“1”，但电磁阀YV2.0却没有得电，由于PLC输出Q2.0是通过中间继电器KA2.0来控制YV2.0的，检查发现，中间继电器损坏引起故障，更换继电器后故障排除。

例8-24

故障现象：CK6136车床车削工件表面粗糙度不合格。

维修过程及分析：该机床在车削外圆时，车削纹路不清晰，精车后粗糙度达不到1.6μm。在排除工艺方面的因素后（如刀具、转速、材质、进给量、吃刀量等），将主轴挡位挂到空挡，用手旋转主轴，感觉主轴较松。打开主轴防护罩，松开主轴止退螺钉，拧紧主轴锁紧螺母用手旋转主轴，感觉主轴合适后，锁紧主轴止退螺钉，重新精车削，问题得到解决。

例8-25

故障现象：CJK6136运动过程中Z轴出现跟踪误差过大报警。

维修过程及分析：该机床采用半闭环控制系统，在Z轴移动时产生跟踪误差报警，在参数检查无误后，对电动机与丝杠的连接等部位进行检查，结果正常。将系统的显示方式设为负载电流显示，在空载时发现电流为额定电流的40%左右，在快速移动时就出现跟踪误差过大报警。用手触摸Z轴电动机，明显感到电动机发热。检查Z轴导轨上的压板，发现压板与导轨间隙不到0.01mm。可以判断是由于压板压得太紧而导致摩擦力太大，使得Z轴移动受阻，导致电动机电流过大而发热，快速移动时产生丟步而造成跟踪误差过大报警。松开压板，使得压板与导轨间的间隙在0.02～0.04mm之间，锁紧紧定螺母，重新运行，机床故障排除。

维修实例证明数控机床是机电一体化的技术密集型设备，维修机电故障需检修技术人员具备相应的机械传动、液压控制、气动控制等相关维修知识与经验。维修经验关键在于掌握如何及时变通检修思路，少走弯路，维修技术才能得以提高。