1.2 数控机床故障诊断与维修的基本要求

数控机床的身价从几十万元到上千万元，一般都是企业中关键产品和关键工序的关键设备，一旦故障停机，其影响和损失往往很大。但是，人们对这样的设备往往更多地是看重其效能，不仅对合理地使用不够重视，更对其保养及维修工作关注太少，日常不重视保养与维修工作，对保养与维修工作条件的创造和投入不够，故障出现临时抱佛脚的现象很是普遍。因此，为了充分发挥数控机床的效益，一定要重视维修工作，创造出良好的维修条件。

1.2.1 故障诊断与维修的基本条件

数控机床故障诊断与维修工作的快速性、优质性关键取决于维修人员的素质条件、物质条件、工作环境和维修前的准备工作。

1.人员条件

（1）首先是有高度的责任心和良好的职业道德。

（2）知识面要广。要学习并基本掌握有关数控机床机械结构和电气控制的各学科知识，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、数控加工工艺和机械传动技术。

（3）应经过良好的技术培训。数控技术基础理论的学习，尤其是针对具体数控机床的技术培训，首先是参加相关的培训班和机床安装现场的实际培训，然后向有经验的维修人员学习，而更重要的是自学。

（4）勇于实践。要积极投入数控机床的维修与操作的工作中去，在不断的实践中提高分析能力和动手能力。

（5）掌握科学的方法。要做好维修工作光有热情是不够的，还必须在长期的学习和实践中总结提高，从中提炼出分析问题、解决问题科学的方法。

（6）学习并掌握各种电气维修中常用的仪器、仪表和工具。

（7）掌握一门外语，特别是英语，起码应做到能看懂技术资料。

（8）掌握各种常用（尤其是现场）的测试仪器、仪表和各种工具。

2.物质条件

（1）准备好常用备品、配件。

（2）随时可以得到微电子元器件的实际支援或供应。

（3）必要的维修工具、仪器、仪表、接线、微机，最好配有笔记本电脑并装有必要的维修软件，用以支援设备调试。

（4）完整的资料、手册、线路图、维修说明书（包括CNC操作说明书）、接口的调整与诊断说明书、驱动说明书、PLC说明书（包括PLC用户程序单）和元器件表格等。

3.工作环境

良好的工作环境是提高数控机床可靠性的必要条件，数控机床的环境要求是综合性的。

（1）数控机床需要有稳定的机床基础，否则数控机床的精度无法保证。精密数控机床有恒温要求，普通数控机床没有恒温要求，但是环境温度过高会引起故障率的增加。

（2）由于数控机床本身所使用的电子元器件有工作温度的限制，电子元器件的工作温度一般要求在40℃～45℃以下，室温达到35℃时，使用中的数控机床计算机数控（CNC）装置内和电气柜内的温度可以达到40℃左右，其内部的元器件很可能不能正常工作。

（3）数控机床的工作车间要保持空气流通和干净，灰尘、油雾和金属粉末会使得元器件之间的绝缘电阻下降或短路，造成元器件损坏。

（4）潮湿的环境会使印制电路板、元器件、接插件、床身、电气柜、机床防护罩锈蚀，造成接触不良、控制失灵和机床的机械精度降低。

（5）电网供电要满足数控机床正常运行所需总容量的要求，电压波动不能超过±10%，否则要损坏电子元器件。

（6）为了安全和减少干扰，数控机床要有接地线；接地点要可靠，应该与车间接地网相连或者单独制作接地装置，接地电阻要小于7Ω。

（7）数控机床的CNC装置、伺服驱动系统的抗干扰能力是有限度的，强电磁干扰会导致数控系统失控，所以数控机床要远离焊机、大型吊车和产生强电磁干扰的设备。

4.维修前的准备

尽快地获取现场信息、现场情况和故障信息。如数控机床的进给与主轴驱动型号、报警指示或故障现象、现场有无备件等。据此预先分析可能出现的故障原因与部位，而后在出发到现场之前，准备好有关的技术资料、维修服务工具和仪器备件等，做到心中有数。

1.2.2 预防性维护

顾名思义，所谓预防性维修，就是要注意把有可能造成设备故障和出了故障后难以解决的因素排除在故障发生之前，预防性维护的目的是为了降低故障率，其工作内容主要包括下列几方面的工作。

1.从维修角度看数控设备的选型

在设备的选型调研中，除了设备的可用性参数外，其可维修性参数应包含：设备的先进性、可靠性和可维修性技术指标。先进性是指设备必须具备时代发展水平的技术含量；可靠性是指设备的平均无故障时间、平均故障率，尤其是控制系统是否通过国家权威机构的质检考核等；可维修性是指其是否便于维修，是否有较好的备件市场购买空间，各种维修的技术资料是否齐全，是否有良好的售后服务、维修技术能力是否具备和设备性能价格比是否合理等。这里特别要注意图纸资料的完整性、备份系统盘、PLC程序软件、系统传输软件、传送手段和操作口令等，缺一不可。对使用单位的技术培训不能走过场，这些都必须在定货合同中加以注明和认真实施，否则将对以后的工作带来后患。另外，如果不是特殊情况，尽量选用同一家的同一系列的数控系统，这样，对备件、图纸、资料、编程和操作都有好处，同时也有利于设备的管理和维修。

2.人员安排

为每台数控机床分配专门的操作人员、工艺人员和维修人员，所有人员都要不断地努力提高自己的业务技术水平。

3.正确地使用设备

针对每台机床的具体性能和加工对象制定操作规程，建立工作档案和维修档案，管理者要经常检查、总结和改进。

数控设备的正确使用是减少设备故障、延长使用寿命的关键，它在预防性维修中占有很重要的地位，据统计，有三分之一的故障是人为造成的，而且一般性维护（如注油、清洗和检查等）是由操作者进行的，解决的方法是：强调设备管理、使用和维护意识，加强技术培训，提高操作人员素质，使他们尽快掌握机床性能，严格执行设备操作规程和维护保养规程，保证设备运行在合理的工作状态之中。

4.坚持设备运行中的巡回检查

根据数控设备的先进性、复杂性和智能化高的特点，使得它的维护、保养工作比普通设备复杂且要求高的多，维修人员应通过经常性的巡回检查，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，只有这样才有可能把故障消灭在萌芽状态之中，从而可以减少或避免损失。

5.日常保养

对每台数控机床都应建立日常维护保养计划，包括保养内容（如坐标轴传动系统的润滑、磨损情况、主轴润滑、油路、水气路、各项温度控制、平衡系统、冷却系统、传动带的松紧、继电器、接触器触头清洁、各插头、接线端是否松动和电气柜通风状况等等）及各功能部件和元器件的保养周期（每日、每月、半年或不定期）。

6.提高利用率

数控机床如果较长时间闲置不用，当需要使用时，机床的各运动环节会由于油脂凝固、灰尘甚至生锈而影响其静、动态传动性能，降低机床精度，油路系统的堵塞更是麻烦；从电气方面来看，由于一台数控机床的整个电气控制系统硬件是由数以万计的电子元器件组成的，它们的性能和寿命具有很大离散性，从宏观来看分三个阶段：在第一年基本上处于“磨合”阶段，在该阶段故障率呈下降趋势，如果在这期间不断开动机床则会较快完成“磨合”任务，而且也可充分利用第一年的维修期；第二阶段为有效寿命阶段，也就是充分发挥效能的阶段，在合理使用和良好的日常维护保养条件下，机床正常运转至少可在五年以上；第三阶段为系统寿命衰老阶段，电气硬件故障会逐渐增多，数控系统的使用寿命平均在8～10年左右。

因此，在没有加工任务的一段时间内，最好在较低速度下空运行机床，至少也要经常给数控系统通电，甚至每天都应通电。

1.2.3 数控设备的管理

1.数控设备的管理模式

数控设备的使用情况直接影响着企业的生产效率和经济效益，而管理方式又直接决定着数控设备的使用，可见数控设备的管理是十分重要的，在数控设备少，类型单一时，要形成数控设备管理、使用和维修三位一体的封闭形管理模式。随着生产的发展，越来越多的设备使用了数控技术，因此，上述的管理模式就难以适用了，所以，可采用数控设备使用及数控工艺归车间负责，管理和维修归机动部门负责的现代化管理模式。

2.数控设备的基础管理和技术管理

对于企业来说，数控机床的拥有是企业现代化的标志，最大限度地利用数控设备，对企业效益是十分有益的，企业不能只注意设备的利用率和最佳功能，还必须重视设备的保养与维修，它是企业生产的“先行官”，直接影响数控设备能否长期正常运转的关键，为保持数控设备处于完好的技术状态，使其充分发挥效用，应重视设备基础管理和技术管理工作。

（1）健全维修机构。设立数控设备维修室，承担全部数控设备的管理和维修工作，由具有丰富经验的老技师和具有很强专业知识、责任心的机械、电气工程师组成，由数控设备维修员，专门负责数控设备日常维护工作。

（2）制定和健全规章制度。针对数控机床的特点，逐步制定相应的管理制度，例如数控设备管理制度、数控设备的安全操作规程、数控设备的操作使用规程、数控设备的维修制度、数控设备的技术管理办法、数控设备的维修保养规程、数控设备的电气和机械维修技术人员的职责范围、数控设备电气和机械维修工人的职责范围等，只有这样，才能使设备管理更加规范化和系统化。

（3）建立完善的维修档案。建立数控设备维护档案及交接班记录，将数控设备的运行情况及故障情况详细记录，特别是对设备发生故障的时间、部位、原因、解决方法和解决过程予以详细的记录和存档，以便在今后的操作及维修工作中参考和借鉴。

（4）建立基础管理信息库。建立数控设备信息库，详细描述数控设备基本特征，提供设备能力的基础数据，以作为今后数控设备的管理、应用、产品加工、设备调整和维修的参考依据。

（5）加强数控设备的验收。为确保新设备的质量，应加强设备安装调试和验收工作，尤其是设备验收这一环节，要制定严格的把关措施，对照合同、技术协议、国际和国内有关标准和验收大纲规定的项目逐项检查。验收内容包括：出厂时的预收（在制造厂组装质量监检）、设备开箱前包装检查、开箱后零部件外观、数量的检查，对配套的各种资料、使用手册、维修手册、附件说明书、系统软件和说明书等仔细核对妥善保管，特别对系统软件要予以备份，这样，对今后设备附加功能的开发和机床的保养维修带来方便。