华中HNC-21TF系列数控车床典型故障诊断与解决

数控机床以其高精、高效、质量稳定等特点，在机械制造业中的具有举足轻重的地位。数控机床技术集机械制造、控制理论、精密测量、数据通信等各项技术于一体，是机加工领域典型的机电一体化技术，在数控机床使用过程中不可避免地会出现一些故障，其故障诊断与维修是使用过程中的重要组成部分，也是长期可靠运行的重要保障。

鉴于数控技术涉及面广,故障原因复杂多样，对维修人员的专业性要求较高。华中HNC-21系列数控系统以其较高的精度和稳定性以及适中的价格，广泛应用于国内主流数控机床，具有较高的市场占有率，针对该系列数控机床的急停故障、刀具故障等常见故障，阐述故障产生的原因及解决的措施。

1  华中HNC-21TF系列数控综合实验台简介

HNC-21TF系列综合实验台是华中数控研发的一套用于实践教学和技能培训的综合实验装置，该装置主要由HNC-21TF数控装置、变频调速主轴及三相异步电动机、交流伺服电动机及伺服单元、步进电动机及步进电动机驱动器、测量装置、十字工作台组成。该装置能够模拟数控车床工业现场运行过程，直观便捷，备受各大中高职院校喜睐，广泛应用于数控电气连接、安装、调试、故障诊断维修等实训教学之中。

2   HNC-21TF系列数控机床常见故障诊断及维修实例

2.1  数控机床急停故障

急停是数控机床操作中最常用的功能之一。首先，急停按钮主要用于数控系统或机床出现紧急情况时，通过停止机床运动或切断动力装置主电源，起到保护数控系统和电气元件的作用。其次，用于数控系统自动报警信息的处理，按下急停按钮，待报警排除后松开，使系统复位。常见的急停故障有急停状态不能复位、跟踪误差过大引起的急停故障。（如图1）         

图1  急停与超程解除内部电路和回路电路图

2.1.1  急停状态不能复位

依据急停回路图，急停状态不能复位，一是与自身回路，另一方面受系统参数设置和PLC程序的控制。常见的故障原因和解决措施如表1所示：

表1  急停状态不能复位故障原因及解决措施

2.1.2  跟踪误差大的急停故障

该故障主要由三方面原因造成，一是负载过大，造成伺服电动机丢步问题引起跟踪误差过大，处理方法是检查负载增大的来源作对应处理；二是编码器的反馈故障，检查编码器反馈的脉冲是否正常；三是伺服驱动系统原因，一般是检查强电电压是否稳定或者出现电源缺相。

2.2  刀架故障

刀架故障为数控车床常见的一类故障，主要包括刀架抬起不转动、刀架找不到刀位等，该类故障一般系统会在主画面上显示刀架报警信息。刀架的换刀原理涉及四方面的知识，一是机械结构，联轴蜗杆装置；二是电气控制，包括强电回路和控制回路，三是刀架相关的系统参数，四是PLC输入输出点设置。因此刀架故障问题从以上四方面进行解决。（如图2） 

图2  典型数控车床刀架控制电气图

2.2.1  电机刀架不转故障

通过试验研究，总结刀架电机不转故障原因和解决措施如表2所示。

表2  电机刀架不转故障原因及解决措施

2.2.2  刀架旋转找不到刀位故障

刀架旋转找不到刀位也是常见的刀架故障，故障原因：一是电气控制故障，原因包括信号线或电源线存在短路或断路、刀架定位开关松动或损坏、定位开关线路错接、刀架信号编码器出错等问题；二是参数设置问题，换到超时时间、刀具锁紧时间、正转延时时间三个参数设置不当导致换到超时等。

3  结语

针对数控机床故障问题，明确的故障判断的思路，掌握典型故障的分析和处理措施，在实际操作和应用中可以达到事半功倍的效果。本文针对华中HNC-21TF系列数控机床常见急停故障、刀架故障等的原因分析和处理方法，可为数控维修人员及数控维修平台的实训教学提供较好的借鉴和指导。