数控维修培训

数控设备是自动化程度高、结构复杂的先进加工设备，是企业的关键和重点设备。要充分发挥数控设备的高效率，必须正确操作，精心维护，保证设备的利用率。正确的操作和使用可以防止机床的非正常磨损，避免突发故障；日常维护可以使设备保持良好的技术状态，延缓劣化进程，及时发现和消除隐患，保证安全运行。

1、数控设备使用中应注意的问题

1.1数控设备的使用环境

为了提高数控设备的使用寿命，一般要求避免阳光直射和其他热辐射，避免放置在过于潮湿、多尘或有腐蚀性气体的地方。腐蚀性气体容易引起电子元器件的腐蚀和劣化，导致元器件之间接触不良或短路，影响设备的正常运行。精密数控设备应远离振动大的设备，如冲床、锻造设备等。

1.2电源要求

为了避免大功率波动(大于10%)和可能的瞬时干扰信号的影响，数控设备一般采用专用电源(如数控机床从低压配电室单独供电)或加装稳压装置，可以减少供电质量和电气干扰的影响。

1.3操作程序

操作规程是保证数控机床安全运行的重要措施之一，操作人员必须按照操作规程进行操作。机床发生故障时，操作人员应注意保持现场，向维修人员如实说明故障前后的情况，以便分析诊断故障原因，及时排除。

另外，数控机床不宜长期存放，购买后要充分利用，尤其是使用第一年，使容易出现故障的薄弱环节尽早暴露出来，在保修期内消除。没有加工任务时，数控机床也要定时开机，最好每周1-2次，每次空转1小时左右，利用机床本身的发热量降低机内湿度，使电子元器件不会受潮，同时可以及时发现是否有电池报警，防止系统软件和参数丢失。

2.数控机床的维护

数控机床的种类很多，各种数控机床因其功能、结构、系统的不同而具有不同的特点。其维护的内容和规则也各有特点。具体来说，应根据机床的种类、型号和实际使用情况，参照机床使用说明书的要求，制定和建立必要的定期和分级维护制度。以下是一些常见的、通用的日常维护要点。

2.1数控系统的维护

1)严格遵守操作规程和日常维护制度。

2)数控柜和高压柜的门应尽量少开。

机加工车间的空气中通常有油雾、灰尘甚至金属粉末。它们一旦落在数控系统中的电路板或电子器件上，很容易造成元器件之间的绝缘电阻降低，甚至导致元器件和电路板的损坏。夏天，为了让数控系统长时间超负荷工作，有些用户打开数控机柜的门散热。这是一种极不可取的方法，最终会导致数控系统的加速损坏。

3)定期清洁数控柜的冷却和通风系统。

检查数控机柜上的冷却风扇是否正常工作。每半年或每季度检查一次风道过滤器是否堵塞。如果滤网上的灰尘堆积过多，没有及时清理，数控柜内的温度就会过高。

4)数控系统输入输出设备的定期维护

80年代以前生产的数控机床，大多配有光电纸带阅读机。如果磁带读取部分被污染，将导致读取信息的错误。因此，必须按规定维护光电读数器。

5)定期检查和更换DC电机电刷

DC电机电刷的过度磨损会影响电机的性能，甚至造成电机损坏。因此，应定期检查和更换电机电刷。数控车床、数控铣床、加工中心每年应检验一次。

6)定期更换蓄电池。

一般来说，数控系统中的CMOSRAM存储器件都有一个可充电的电池维护电路，以保证在系统不通电的情况下，其存储器中的内容能够得到维护。一般情况下，即使没有过期，也要每年更换一次，以保证系统的正常工作。更换电池应在数控系统的供电状态下进行，以防止RAM中的信息在更换过程中丢失。

7)备用电路板的维护

当备用印刷电路板长期不使用时，应定期安装在数控系统中运行一段时间，以防损坏。

2.2机械零件的维护

1)主传动链的维护

定期调整主轴传动皮带的松紧度，防止皮带打滑造成的转动损失；检查主轴润滑恒温油箱，调整温度范围，及时补油，清洗过滤器；主轴中的刀具夹紧装置长期使用后，会产生间隙，影响刀具的夹紧。需要及时调整液压缸活塞的位移。

2)滚珠丝杠螺纹副的维护

定期检查和调整螺旋副的轴向间隙，保证反向传动精度和轴向刚度；定期检查丝杠与床身的连接是否松动；如果螺丝保护装置损坏，应及时更换，防止灰尘或碎屑进入。

3)刀库和换刀机械手的维护

禁止将超重和过长的刀具装入刀库，以免机械手换刀时刀具掉落或刀具碰撞工件和夹具。经常检查刀库复位位置是否正确，检查机床主轴刀点位置是否到位，并及时调整；开机时，刀库和机械手要空转，检查各部分工作是否正常，特别是行程开关和电磁阀能否正常工作；检查工具在机械手上的锁紧是否可靠，如有异常及时处理。

2.3液压和气动系统的维护

定期清洗或更换各种润滑、液压和气动系统的过滤器或子过滤器；定期检查液压系统的油质，更换液压油；定期排出气压系统空气过滤器中的水；

2.4机床精度的维护

定期检查和校正机床的水平和机械精度。校正机械精度有两种方法:软方法和硬方法。其软方法主要是通过系统参数补偿，如丝杠反向间隙补偿、坐标定位精度定点补偿、机床回参考点位置修正等。硬方法一般在机床大修时进行，如刮轨、滚珠丝杠螺母副预紧、反向间隙调整等。

二、维修工作的基本条件

数控机床价值从几十万元到几千万元不等，一般都是企业关键产品、关键工序的关键设备。机器一旦停机，其影响和损失往往很大。然而，人们往往更多地关注这类设备的效率，不仅关注设备的合理使用，还关注其维护和维修工作，而不关注日常生活中维护和维修工作条件的创造和投入，临时抱佛脚的现象非常普遍。因此，为了充分发挥数控机床的效益，必须重视维修工作，创造良好的维修条件。电气维修更重要，因为数控机床的日常故障大部分是电气故障。

1.人员条件

数控机床电气维修的快速性和高质量取决于电气维修人员的素质。

(1)首先，有高度的责任感和良好的职业道德。

(2)知识面广。需要学习并基本掌握数控机床电气控制的各个学科，如计算机技术、模拟与数字电路技术、自动控制与拖动理论、控制技术、加工技术、机械传动技术，当然还有上一节提到的数控基础知识。

(3)应接受良好的技术培训。学习数控技术的基础理论，尤其是针对具体数控机床的技术培训，是参加机床安装现场的相关培训课程和实训，然后向有经验的维修人员学习，更重要的是更长时间的自学。

(4)勇于实践。要积极参与数控机床的维护和操作，在不断的实践中提高自己的分析能力和动手能力。

(5)掌握科学方法。光有维护的热情是不够的，还要在长期的学习和实践中总结提高，提炼出分析问题、解决问题的科学方法。

(6)学习和掌握电气维修常用的各种仪器、仪表和工具。

(7)掌握一门外语，尤其是英语。至少你应该能看懂技术数据。

2.物质条件

(1)为数控机床准备通用和专用电气备件。

(2)非必要的常备电器元件要快速顺利的采购。

③必要的维修工具、仪器仪表等。，最好配备笔记本电脑和必要的维护软件。

(4)每台数控机床提供的完整技术图纸和数据。

(5)数控机床使用和维护的技术档案材料。

3.关于预防性维护

预防性维护的目的是降低故障率，其工作主要包括以下几个方面。

(1)人员为每台数控机床配备专门的操作人员、技术人员和维修人员，所有人员都要不断努力提高自己的专业技术水平。

(2)建章立制:根据每台机床的具体性能和加工对象，制定操作规程，建立工作和维修档案，管理人员要经常检查、总结和完善。

(3)日常维护每台数控机床都要建立日常维护计划，包括维护内容(如坐标轴传动系统的润滑与磨损、主轴润滑等。)、油、水、气回路、各种温度控制、平衡系统、冷却系统、传动带的松紧、继电器和接触器触点的清洁、插头和端子的松动、电气柜的通风状况等。)以及功能部件和气体部件的维护周期(每日)

(4)提高利用率如果数控机床长期闲置，需要使用时，首先机床各运动环节的静动态传动性能会因油液凝固、积尘甚至生锈而受到影响，降低机床精度，油路系统堵塞更是麻烦；从电气的角度来说，由于一台数控机床的整个电气控制系统硬件是由成千上万个电子元器件组成的，它们的性能和寿命是非常离散的，从宏观上可以分为三个阶段:基本上处于一年内所谓的“磨合”阶段。在这个阶段，故障率呈下降趋势。如果在此期间连续启动机床，则“磨合”任务会很快完成，一年的维修期可以充分利用。第二阶段是有效人生阶段，即充分发挥效率的阶段。在合理使用和良好日常维护的条件下，机床正常运行至少可达五年；第三阶段是系统寿命的老化阶段，电气硬件故障会逐渐增多。数控系统的平均使用寿命约为8 ~ 10年。

因此，在没有加工任务的一段时间内，机床最好低速运转，至少要经常给数控系统通电，甚至每天都要通电。

三、维护和故障排除技术

1.常见电气故障的分类

数控机床的电气故障可根据故障的性质、现象、原因或后果进行分类。

(1)根据故障发生的位置，可以分为硬件故障和软件故障。硬件故障是指电子、电气设备、印刷电路板、电线电缆、连接器等的异常状态甚至损坏。，只有修理甚至更换后才能消除。软件故障一般是指PLC逻辑控制程序中的故障，只能通过输入或修改一些数据甚至修改PLC程序才能排除。零件加工程序故障也是软件故障。最严重的软件故障是数控系统软件的缺陷甚至丢失，只能联系厂家或其服务机构解决。

(2)根据故障发生时是否有指示，可分为有诊断指示的故障和无诊断指示的故障。现在的数控系统都设计有完善的自诊断程序，可以实时监控整个系统的软硬件性能。一旦发现故障，会立即报警或在屏幕上显示简短的文字说明。结合系统自带的诊断手册，不仅可以找到故障的原因和位置，还可以找到排除故障的方法提示。机床制造商还将具有针对特定机床设计的相关故障指示和诊断说明。上面提到的两个带有诊断指令的部分和各种电气设备上的各种指示灯，更容易排除大部分电气故障。部分没有诊断说明的故障是由于上述两个诊断程序的不彻底(如开关未合上，插头松动等。).这种故障要看故障发生前的工作过程，故障现象和后果，以及维修人员对机床的熟悉程度和技术水平来分析排除。

(3)根据断层是否具有破坏性，分为破坏性断层和非破坏性断层。对于破坏性故障，损坏工件甚至机床的故障，维修时不允许重复出现。此时只能根据故障发生时的现象进行相应的检查分析才能排除，技术难度大，有一定风险。如果工件可能损坏，可以将工件取出，试着重现失效过程，但要非常小心。

(4)根据失效的概率，可分为系统失效和随机失效。系统故障是指只要满足一定条件就一定会发生的某种故障；然而，随机故障是指在相同条件下偶尔发生的故障。这类故障很难分析，通常与机床机械结构局部松动、错位，某些电气工件特性漂移或可靠性降低，电气设备内部温度过高有关。这种故障的分析需要反复实验，综合判断才能排除。

(5)用机床的运动质量特性来衡量，是机床运动特性下降的过错。在这种情况下，机床虽然可以正常运行，但加工不出合格的工件。比如机床定位精度超差，反向死区过大，坐标运行不稳定。这种故障必须通过检测仪器进行诊断，然后通过优化机械传动系统、数控系统和伺服系统来排除。

2.故障调查和分析

这是故障排除的第一阶段，也是非常关键的一个阶段。应做好以下工作:

(1)询问和调查当收到机床现场故障需要排除的信息时，首先应要求操作者尽量保持现场故障状态，不做任何处理，有利于快速准确地分析故障原因。同时仔细询问故障指示、故障表象和故障背景，并据此作出初步判断，从而确定工具、仪器、图纸、备件等。即应在现场排除故障，并减少往返时间。

②现场检查到达现场后，首先要验证操作者提供的各种情况的准确性和完整性，以验证初步判断的准确性。由于操作人员的水平，故障情况不清楚甚至完全不准确的情况很多。因此，到达现场后，不要急于处理，要再次仔细调查各种情况，以免破坏现场，增加故障排除的难度。

③故障分析根据已知的故障情况，按照上一节所述的故障分类方法分析故障类型，从而确定排故原则。因为大多数故障都有说明，一般来说，根据机床配备的数控系统的诊断手册和使用说明书，可以列出故障的各种可能原因。

(4)确定原因。调查各种可能的原因，找出此故障的真正原因。这时候就是对维修人员对这台机床的熟悉程度、知识水平、实践经验和分析判断能力的一次全面考验。⑤有些故障排除方法可能很简单，有些往往很复杂，需要做一系列的准备工作，如准备工具仪表、部分拆卸、修理零件、采购部件甚至制定故障排除计划步骤等。

数控机床电气系统故障调查、分析和诊断的过程也是故障排除的过程。一旦查出原因，故障也就差不多排除了。因此，故障分析和诊断的方法变得非常重要。常见的电气故障诊断方法如下。

(1)目测法这是故障分析之初的必要方法，即利用感官检查。

(1)询问故障现场人员仔细询问故障的过程、症状和后果，在整个分析判断过程中可能会被多次询问。

②目视检查机床各部件是否处于正常状态(如各坐标轴、主轴、刀库、机械手等的位置。)，是否有电气控制装置(如数控系统、温度控制装置、润滑装置等。)有报警指示，就地检查有无安全烧损，元器件有无烧损、裂纹，电线电缆有无脱落，各种操作元件位置是否正确。

(3)触摸在整机断电的情况下，通过触摸主电路板的安装状态、插头插座的插接状态、电源和信号线的连接状态(如伺服和电机接触器的连接)可以找到可能的故障原因。

(4)通电这是指检查是否有冒烟、点火、异常声音和气味，触摸是否有过热的电机和元件，一旦发现立即断电。

(2)仪表检查法使用常规的电气仪表测量每组的交流和DC电源电压以及相关的DC和脉冲信号，以发现可能的故障。比如用万用表检查供电情况，以及测量一些电路板上设置的相关信号状态测点，用示波器观察相关脉冲信号的幅度、相位甚至有无，用PLC编程器查找PLC程序中的故障部位和原因。

(3)信号和报警指示分析方法

(1)硬件报警指示灯这是指各种电子电气设备上的各种状态和故障指示灯，包括数控系统和伺服系统。结合指示灯状态和相应的功能描述，可以得到指示内容、故障原因和故障排除方法。

(2)软件报警指示如上所述，系统软件、PLC程序和加工程序中的故障通常都有报警显示，根据显示的报警号，对照相应的诊断使用说明书，就可以知道可能的故障原因和排除故障的方法。

(4)接口状态检查方法现代数控系统大多将PLC集成于其中，而CNC与PLC之间是以一系列接口信号的形式相互通信的。一些故障与接口信号的错误或丢失有关。这些接口信号有的可以显示在相应的接口板上和输入输出板上，有的可以通过简单的操作显示在CRT屏幕上，所有的接口信号都可以由PLC编程器调出。这种检查方法要求维修人员既要熟悉本机床的接口信号，又要熟悉PLC编程器的应用。

(5)参数调整方法在数控系统、PLC、伺服驱动系统中设置了许多可修改的参数，以满足不同机床、不同工况的要求。这些参数不仅可以使每个电气系统与特定的机床相匹配，而且对于优化机床的功能也是必要的。因此，不允许任何参数改变(尤其是模拟参数)甚至丢失；而随机床长期运行引起的力学或电学性质的变化，会打破初始的匹配状态和优化状态。这种故障多指故障分类部分的后一种故障，需要重新调整一个或多个相关参数才能排除。这种方法对维护人员的要求很高，不仅要知道具体系统的主要参数，还要知道它的地址和它的功能，还要有丰富的电气调试经验。

(6)备件更换法当故障分析结果集中在一块印刷电路板上时，由于电路集成度的不断扩大，很难实施某个区域甚至某个元器件的故障。为了缩短停机时间，在有相同备件的情况下，可以先更换备件，然后再对故障板进行检查和维修。更换备件板应注意以下问题。

(1)更换任何备件必须在停电的情况下进行。

(2)许多印刷电路板设置了一些开关或短路棒，以满足实际需要。因此，在更换备件板时，必须记录下原来的开关位置和设置状态，并对新的板进行相同的设置，否则会报警，无法工作。

③某些印刷电路板的更换，更换后需要一些特定的操作来完成软件和参数的建立。这需要仔细阅读相应电路板的使用说明。

④有些印刷电路板不容易拔出，比如有工作内存或者备用电池板的，会丢失有用的参数或者程序。如果必须更换，也必须遵循相关说明。

鉴于以上情况，在拔出旧板更换新板之前，一定要仔细阅读相关资料，了解要求和操作步骤后再开始工作，以免造成更大的故障。

(7)交叉换位法当发现故障板或不确定是否有故障，且无备件时，可将系统中两块相同或兼容的板互换检查，如交换两个坐标的指令板或伺服板，由此可判断故障板或故障件。这种交叉换位法不仅要特别注意硬件接线的正确互换，还要注意一系列相应的参数。否则不仅达不到目的，反而会造成新的断层和思维混乱。一定要提前考虑周全，设计好软硬件交换方案，准确无误再核对交换。

(8)特殊处理方法当今的数控系统已经进入了一个基于PC的、开放的发展阶段，其中的软件内容越来越丰富，包括系统软件、机床制造商软件甚至用户自己的软件。由于软件逻辑设计上的一些不可避免的问题，有些故障状态是无法分析的，比如崩溃。对于这种故障现象，可以采取特殊措施进行处理，如整机断电，短暂停顿后重新启动，有时可能会排除故障。维修人员可以在长期的实践中探索其规律或其他有效的方法。

3.电气维护和故障排除

这是故障排除的第二阶段，也是实施阶段。

如前所述，电气故障的分析过程也是排除故障的过程，所以在上一节的分析方法中已经全面介绍了一些常见的电气故障的排除方法，本节列举了几种常见的电气故障进行简要介绍，以便维修。

(1)电源是维护系统乃至整个机床正常运转的能源。它的失败或故障将导致数据丢失和停机。严重时会破坏部分甚至全部系统。西方国家由于电力充足，电网质量高，其电气系统的供电设计考虑较少，对于波动大、谐波高的我国供电网络略显不足。再加上一些人为因素，难免会出现供电原因导致的故障。在设计数控机床的电源系统时，我们应尽量做到:

(1)提供独立的配电箱，不与其他设备共用。

②在供电质量差的地区，应配备三相交流稳压器。

(3)电源的始端有良好的接地。

④进入数控机床的三相电源应采用三相五线制，中性线(N)和接地(PE)应严格分开。

⑤电气柜内电器元件的布置和交流、DC线的敷设应相互隔离。

(2)数控系统位置环故障

(1)位置响铃报警。可能是位置测量回路开路；测量元件损坏；位置控制建立的接口信号不存在等。

②坐标轴无指令移动。可能是漂移太大；位置环或速度环接入正反馈；反馈线路开路；测量元件损坏。

(3)机床坐标找不到零点。可能是零方向远离零点；编码器损坏或线路开路；光栅零点漂移；零减速开关故障。

(4)机床动态特性变差，工件加工质量下降，甚至机床以一定速度振动。机械传动系统间隙过大甚至严重磨损，或者导轨润滑不充分甚至磨损的可能性很大；对于电气控制系统，可能是速度环、位置环及相关参数不再处于最佳匹配状态，要在机械故障基本消除后再进行优化。

(5)偶尔停机。这里有两种可能的情况:一种是上面提到的相关软件设计中的问题导致在某些特定的操作和功能操作组合下关机失败，一般情况下机床断电再通电就会消失；另一种情况是环境条件造成的，如强干扰(电网或外围设备)、温度和湿度过大等。这种环境因素往往被人们所忽视，比如中国南方普通工厂甚至敞开的大门附近放置机床，电气柜长时间敞开，附近有大量产生粉尘、金属屑或水雾的设备。这些因素不仅会造成故障，还会严重损坏系统和机床，所以一定要注意改进。

限于篇幅，本文不再多做介绍。读者可以参考数控机床随机资料和其他专门介绍各种故障的文章。

4.维修和故障排除后的总结和改进

数控机床电气故障经过维修、分析、排除后进行总结和改进，是故障排除的第三个也是非常重要的阶段，应该引起足够的重视。

总结改进工作的主要内容，包括:

(1)详细记录从故障的发生、分析判断到排除各种问题的全过程中所采取的各种措施、相关电路图、相关参数和相关软件，错误分析和排除故障的方法也应记录和记载其无效的原因。除了填写维修档案，内容比较多的要另文详细写。

(2)有条件的维修人员应从典型的故障排除实践中找出具有普遍意义的内容作为研究课题进行理论探讨并撰写论文，从而达到改进的目的。尤其是在一些故障的排除上，更需要事后总结研究，而不是细致系统的分析判断。

(3)汇总故障排除所需的各种图纸和文字资料。如有不足，事后想办法补充，以后的日子里再研究，以备不时之需。

(4)从故障排除过程中找到自己知识的不足，制定学习计划，争取尽快补课。

⑤找出工具、仪器、备件的短板，有条件时补上。

总结改进工作的好处:

①快速提高维修人员的理论水平和维修能力。

②提高重复性故障的维修速度。

(3)有利于分析设备的故障率和维修性，改进操作规程，提高机床的寿命和利用率。

④可以改善原机床电气设计的缺点。

(5)资源享有。汇总的数据可作为其他维护人员的参数数据和学习培训资料。