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數控機床對于當前時代的發展具有重要的意義，特別是在時展速度不斷提升的今天，對于我國經濟發展的重要性也是在不斷的提升。數控機床是一種典型的機電一體化的系統，并在實際的制造行業發展中發揮了重要的作用。但是，數控機床控制系統在當前的情況下還存在較多的問題，尤其是故障診斷的不及時，以及發生頻率較高的故障問題，都是會對制造業的進一步發展產生較大的影響。因此，數控機床的控制系統設計，故障診斷系統的有效實施，對于數控機床運行效率的顯著提升，對于當前經濟的進一步發展都是具有重要的意義，需要在數控機床應用的過程中，不斷進行故障診斷系統的設計與完善，才能保證數控機床控制系統實現原有的功能。

1數控機床發展的現狀

（1）數控機床的內涵。所謂數控機床，主要是指在使用數控技術基礎上的機床，更為簡單的來說，就是在機床中安裝了數控系統。根據國際信息處理聯盟技術委員會對于其定義，主要是指機床中安裝有程序控制系統，借助于這些系統的存在能夠實現機床的絕大多數的功能。（2）數控機床的發展歷程。數控機床的發展是在二十世紀四十年代中開始，當時的機械工程師已經是提出了在機械加工中應用數字控制技術的思想。具體應用的時間實在1970年左右，當時英特爾公司開發出了相應的微處理器，正式實現了在機械加工中應用數字控制的目的。不僅如此，在近半個世紀的發展中，數字化處理技術的不斷完善，計算機的普及，以及機械加工行業的有序發展，都是促進了數字化控制在機械加工行業中的應用，不僅是提高了生產效率，還在一定程度上促進了社會經濟的有效增長。當前，數控機床發展出現了兩個趨勢，一方面，是數控系統逐漸向著網絡化的方向發展。隨著計算機技術的普遍應用，對于各行各業都是產生了巨大的影響，特別是在數控系統開放程度不斷提升的過程中，實現了數控系統的通用性和適應性的提升。同時，利用PC機還能夠豐富數控系統的硬件資源，對于數控系統的柔性和擴展性的提升也是具有重要的意義。另一方面，是數控系統出現了智能化的發展趨勢。當前的時代，是一個智能的時代，人工智能的出現，并且伴隨著在計算機領域的滲透不斷提升，對于數控系統的影響也是在不斷地提升。在這樣的背景下，數控系統已經是逐步引入了神經網絡控制機理、自適應控制機理以及模糊系統的控制機理，實現了數控系統的自動編程，前饋控制以及自適應控制等，在工藝上也是實現工藝參數的自動生成以及三維刀具補償等，這些技術的有效利用提升了機械加工的質量，還能夠改善人機之間的關系，使之朝著人機互動更加友好的方向發展。值得注意的是，在智能化發展的過程中，私服系統智能化的主軸交流驅動和智能化進給伺服裝置，還能夠實現自動識別負載并進行參數優化的目的。（3）數控機床發展的現狀。數控機床具有較高的生產能力，在制造業中發揮了巨大的功能，因此，數控機床一經面世，就是收到了較高的關注，獲得了較大的市場。但是，在數控機床應用的過程中，還是存在著一些問題，這些數控機床中存在的故障，不僅是難以保證其生產進度和生產效率，還會在一定程度上造成社會經濟的損失。對于數控機床中存在的故障，具體可以歸納為以下幾類：首先，數控機床的驅動部件存在的問題。數控機床中的驅動部件主要是指伺服電動機，主要發生故障的驅動部件就是異步型交流伺服電動機。在這種伺服電動機中由于軸承、轉子以及定子等各個部位的不同，發生故障的嚴重程度和影響程度也是會有所不同。在軸承中經常發生的故障是軸承的脫落或者是磨損，并且由于轉子和定子之間的氣隙存在的不均衡問題，不僅是會造成機床的振動超速，還會造成倒條和端環承受力分布的渙散。其次，數控機床支承部件存在的問題。在數控機床中的支承部件主要是指其軸承。軸承對于數控機床的正常運轉具有重要的作用，在多數情況下是有內外圈、保護架以及滾動體等部分組成的。在數控機床支承部件中最為重要的軸承是滾動軸承，該軸承有著彈簧性和非彈簧性兩種性質，并且在使用的過程中能夠實現各個部件之間的振動。由于非線性彈簧性質的存在，極為容易造成滾動軸承的磨損，一旦出現磨損甚至會威脅到整個設備的正常使用。最后，數控機床傳動設備存在的問題。數控機床的傳動設備只要是指機床導軌、工作臺以及溜板和滑座，在這些部件中機床導軌的對于整個產生的意義最為重大，幾乎是影響到了數控機床加工的精密程度以及機床的使用壽命。因此，機床導軌與數控機床之間的關系最為緊密。在傳動設備中最常見的問題就是在于導軌表面出現變形的問題，這種變形會使得整個導軌表面的摩擦阻力發生變化，會在機床運行的過程中影響到問題，以及受力面積不均衡問題。

2對數控機床故障診斷系統的設計

在數控機床中可能出現的問題不僅是會影響到數控機床的實際生產，還會對企業以及社會的產生不利的影響。因此，針對于在數控機床中存在的問題，應該設計出相應的數控機床故障診斷系統，盡可能保證在最高效的時間內解決問題。（1）設計出數控機床自我診斷功能。目前，數控機床對于我國的制造業的發展具有重要的意義，因此，在實際的應用中的范圍較大，應用數量也是相對較多，需要在數控機床研發的過程中，借助于先進的檢測設備，尤其是精密水平儀、精密方箱以及測微儀等，實現直接對于故障源的測量，并且結合人工智能檢測的方法，對在電氣系統中存在的問題進行診斷和解決。不僅是如此，一旦發生多臺機床同時運作的過程中出現問題，就需要進行信號處理和邏輯推斷的方式，才能實現故障的診斷和解決。在對多臺數控機床進行問題診斷的過程中可以采用信號分析的方法，這種方法能夠更為精確的判斷機床的振動以及溫度變化的情況，精確的找到故障源。信號分析方法主要是有兩種，一種是時域分析法，另外一種是頻域分析法，前者主要是在分析的過程中使用原有確定的數學模型，并針對數控機床在實際操作中的信號的波形在時間變化中的規律，應用典型數據抽樣的方式進行相關的分析和計算。其實質是借助于數學函數計算信號的峰值與標準偏差。相對于前者來說，頻域分析法是一種以非正弦周轉性電路為基礎，并且能夠實現子啊動態數據分析的基礎上，對信號進行更為深層次的分析和處理。（2）數控機床控制診斷系統的設計。在診斷數控機床診斷的基礎上，應該設計出相應的數控機床解決系統，才能保證盡可能降低問題產生的后續影響。一方面，應該建立起相應的硬件控制系統。建立這樣一個系統的主要目的是，能夠在這個系統平臺中實現為用戶搭建電路的目的不僅是如此，還能夠實現各個相關的硬件儀器之間的有效連接。當收集到一定得數控機床操作數據之后，還需要將相應的圖像輸送到數據庫中，在傳遞的過程中要保證傳遞的信息具有較高的真實性和準確性。為了達到這個目的，需要選擇一些精度較高，分辨率高的數據采集卡，并且配置高質量的數據電線電纜，只有只有這樣才能保證傳輸信號的質量較高。另一方面，制定出數控機床控制的網絡化結構。在現在社會中，由于計算機的普遍使用，各行各業之間的聯系愈加緊密，已經是形成了網絡化的社會結構。這種結構的形成在數控機床控制中也是具有重要的作用，需要在診斷數控機床問題的過程中，實現與網絡技術，通信技術等進行聯系，保證在前端診斷出相應問題的基礎上，在后臺控制中能夠盡可能實時的解決問題。這就需要將互聯網設備與數控機床有機的連接起來，在系統分析問題的基礎上，有維修工程師實時的對問題進行計算，制定出最佳的或者是最優的解決方案，實現數控機床問題的快速解決。

3結論

數控機床是一種典型的機電一體化的系統，數控機床故障診斷系統的設計與實現，對于提升數控機床生產的效率具有重要的意義。不僅如此，數控機床故障的及時診斷，不僅是可以降低問題帶來的損失，還可以借助于前饋診斷技術，消滅一些尚未出現的問題，進一步提升其生產效率。在當前時展的過程中，由于市場以及消費者對于機械加工提出了更多新的要求，對于機械加工產品的質量要求也是在不斷地提升，在這樣的情況下，需要對于數控機床的控制系統和診斷系統進行深入的研究，并且借助于現代化的技術手段，實現有效提升數控機床的運行效率，改善數控機床中存在的問題。

參考文獻：

[1]杜娟,閻獻國,韓建華,蘭國生.基于混合神經網絡的數控機床故障診斷技術研究[J].組合機床與自動化加工技術,2011(12).

[2]韋清等.數控加工過程質量控制的關鍵環節研究[J].現代制造工程,2014(06):58-63.

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數控機床故障自診斷能力是數控機床CNC系統十分重要的指標，自診斷技術是評價數控機床CNC系統性能的一項重要技術。數控系統是先進技術密集型設備，技術員要迅速而準確地確定其故障部位并查明故障原因，必須借助于自診斷技術。自診斷技術也開始朝著智能化、多功能的高級診斷方向發展。目前CNC控制系統都裝有故障自診斷系統，并能隨時監視加工過程中數控系統軟件和硬件的工作狀態，CNC控制系統有較強的自診斷功能。只要系統本身出現故障，顯示系統和顯示裝置就會顯示報警信息，通過系統珍斷號判斷故障發生在數控部分、電氣部分還是機械部分，判斷產生故障的具體部位。自診斷與維修實例：FANUC-Oi伺服不能就緒報警“401”報警號。1.系統檢測原理（圖1）:開機后系統開始自動檢測，如果系統沒有報警和急停，系統自動發出MCON信號給伺服系統，伺服系統接收到MCON信號后，自動接通主繼電器，并送回DRDY信號，檢測系統在規定時間內如果沒有收到DRDY信號，系統自動發出“401”報警號。2.故障的診斷方法。（1）工作人員檢查各插頭接觸是否良好，主要包括主控回路的連接、控制面板以及電源與主軸系統、伺服系統的連接。（2）查看LED發光二極管是否顯示，如果LED沒有顯示，可能是電源回路斷路或控制板沒有通電。檢查直流電源輸出到24V電源線路連接是否正常，檢查控制板上的直流電源電路接線是否良好，檢查伺服放大器交流電壓3相220V輸入是否正常。（3）采用信號短接的方法來判別故障的部位,把伺服模塊JV1B（JV2B）的8-10短接后系統上電,如果伺服放大器LED顯示“00”則故障可能在軸板或系統主板；如果伺服放大器顯示“--”則故障可能在伺服放大器本身。（4）檢查急停ESP和MCC回路，ESP短接，伺服放大器顯示“--”，應為伺服裝置的繼電器MCC控制回路或線圈本身故障。

二、FANUC數控機床換刀故障———示波器觀察時序故障診斷

數控刀架故障比較常見。換刀過程：刀架松開旋轉和選刀鎖緊。實例：一臺數控車床（FANUC0TC）配備12工位電動刀架，在換刀中旋轉不停，故障現象為找不到刀號報警。1.刀架換刀過程中旋轉不停故障分析。圖2刀位信號由PMC輸入，X20.3、X20.2、X20.1、X20.0有刀架主軸后面的絕對編碼器檢測。電動刀架找不到刀位故障，可能是絕對編碼器刀位沒有輸出。先松開急停再松開刀架，圖3用示波器觀察刀位時序，如果能從1號依次變到12號刀位，說明刀位輸出正常。絕對編碼器輸出刀位信號同時還輸出選通X20.5和奇偶檢驗X20.4，換刀時輸出時序如圖3。2.故障診斷。查看換刀絕對編碼器的時序（圖3），X20.5上升延時，當前與目標刀號對比。比較后刀號一致，選刀電機停止旋轉，預分度電磁鐵得電吸合，電機反轉鎖緊刀架。正常工作每選取一次工作刀位X20.5會發生一次電平變化（高低高）。本機床換刀中出現X20.5信號沒有變化，說明數控系統沒有完成目標和當前刀號對比，在設定時間內找不到目標刀號系統就報警。通過分析故障是選通信號X20.5沒有輸出。更換同型號絕對編碼器。

三、FANUC數控機床

PMC故障實例與維修1.故障現象：一臺臥式加工中心數控系統配置FANUC0i-M。工作臺交換時，按下“手/自動”啟動按鈕后，托板架沒有上升、托板內工作臺升起，無法實現工作臺的交換。2.故障分析與診斷：首先檢查液壓系統的壓力，再查看控制托板架上升的電磁閥是否得電。電磁閥由繼電器常開KA13控制，PMC輸出點Y1004.1直接提供24V給繼電器KA13的線圈。通過PMC梯形圖檢查Y1004.1，執行前后Y1004.1始終為“0”沒信號，此故障為某一輸入條件未得到滿足使機床處于等待。從Y1004.1輸出入手，利用梯形圖動態顯示診斷故障。圖4看出手動時交換工作臺條件是R68.3、R62.0和Y1003.5導通，R68.3的導通條件是R68.2和R62.0導通，R62.0由外部繼電器控制。動態顯示X1004.5導通后，X1006.3沒有信號。檢查X1006.3確定為托板上升到位信號。檢查發現24V直流斷路，維修后恢復正常。

四、結束語

本文用實例闡述了數控系統的維修方法，指出了自診斷技術朝著多功能和智能化發展的方向；介紹了運用PMC進行故障診斷的方向，為規范數控維修行業奠定堅實的基礎。

參考文獻：

[1]王學鵬.數控機床維護與維修的研究[J].山東工業技術，2014(13)：154.

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隨著我國經濟快速發展，數控機床作為一種高效的生產設備，在許多行業中得到了廣泛的應用，其具有高精度、高效率、高度自動化等特點，成為一種具有先進技術的自動化機床。但是作為加工設備，在使用中也會出現各種各樣的問題，若不能及時找出，就不能恢復生產，給企業帶來巨大的損失。因此，掌握科學的故障診斷方法和維修技術是工作人員必須具備的業務能力，只有這樣才能夠及時的排除機器故障，保證生產工作的順利進行。本文根據對數控機床維修的實踐經驗，對其故障診斷和維修技術展開探討，以供同業人員參考使用。

一、故障分類

根據維修經驗總結，數控機床出現故障的原因可以分為：系統性故障和隨機性故障、硬件故障和軟件故障、機床運動特性故障、有診斷顯示故障和無診斷顯示故障四類，下面分別做以闡述：

1、系統性故障和隨機性故障

系統性故障和隨機性故障是數控機床在運行中出現的必然性和偶然性，即故障出現有些是可以避免的，有些是不能避免的。系統性故障是在指只要滿足一定條件，機床或數控系統就會產生必然的故障，如網絡電壓過高，系統就會產生電壓過高或過低的報警，如液壓、、冷卻系統由于管路泄漏或者自然消耗所引起的油位過低產生的液位報警等；隨機性故障是指由于機械結構的局部松動和錯位，控制系統中的元件出現工作特性漂移，如機床電器元件性能下降等，這類故障不會一直出現，需要經過試驗和綜合判斷才能進行排除。

2、硬件故障和軟件故障

按照故障出現的位置可以將故障分為硬件故障和軟件故障。對于硬件故障，需要維修人員進行反復的試驗和綜合判斷才能確定，如果通過更換，就可以將這種故障得以排除；對于軟件出現故障，主要是程序編制錯誤或者參數設置錯誤造成的，對于這種情況，需要操作人員熟悉設備的操作規程，避免不正確的操作，如果遇到這類故障，只需要操作人員通過修改程序內容就可以排除。

3、機床運動特性故障

機床運動性故障是最不容易發現的，出現這種情況后，設備正常運作，但是加工出來的產品卻不符合要求，會造成巨大的經濟損失，如果發現這類問題，要及時對電氣系統、伺服系統、機械連接、液壓系統等進行仔細檢查，排除這種誤差，提高產品加工精度。

4、有診斷顯示故障和無診斷顯示故障

數控機床上一般會裝有硬件故障顯示設備和軟件故障報警，硬件報警一般是指各個單元上的報警燈，如控制面板、位置控制印制線路板、伺服控制單元等，根據報警燈的提示可以及時發現出現故障的地方；對于無診斷顯示的故障，往往會出現機器死機，手柄操作失靈等現象，這就需要維修人員根據故障出現的情況，合理分析和判斷，排除故障。

二、維修技術原理

1、先外部后內部

數控機床是機械液壓電氣一體化的機床，若出現故障，應該從機械液壓電氣化一體綜合進行分析，首先檢查外觀，如檢查數控機床外部的行程開關按鈕是否開啟，液壓氣動元件以及電路板插頭座邊緣插件與外部或相互之間的連接部位，電控柜插座或端子排與這些機電設備之間連接是否正常，檢查外部環境，保證工業環境中溫度濕度變化不大，無較大面積的油污和粉塵，以免對電子元件及電路板造成污染；當外部沒有出現問題時，就可以進行內部檢查，檢驗人員應該嚴格按照工藝要求打開機器設備，避免在拆卸過程中造成設備的損壞。

2、先簡單后復雜

數控機床是一臺復雜的設備，里面由成千上萬個零件和元件組成，維修人員在維修過程中，不能無目的的進行檢查，應該先檢查簡單問題，然后解決難度較大的問題。

3、先一般后特殊

數控機床設備在運行中，最容易出現的就是摩擦損耗帶來的故障，當設備出現問題時，維修人員應該首先分析設備是否常見的故障，如數控機床不返回參考點等，遇到這類故障，只需要按照一般的處理程序進行就可，如果出現了沒有遇到的問題，應該采用儀器輔助檢查，找到問題出現的地方和原因，提高故障處理速度。

4、先觀察后動手

維修人員在維修過程中要做到先靜后動，不能急于拆卸，首先詢問操作人員出現故障前后機器的情況，然后詳細閱讀機床說明書、資料圖，最后才能進行檢查和處理；其次對于有故障的機床，要在機床斷電的情況下進行檢查，確定機床非惡性循環性故障或非破壞性故障，方可進行通電檢查。

5、先機械后電氣

數控機床是一種復雜的機器設備，其自動化程度較高，當出現故障后，檢查難度大，一般來講機械設備的故障較易察覺而數控系統故障的診斷卻要難一點，這就需要檢修人員掌握先機械后電氣的維修步驟，收件檢查機械部分是否工作正常，行程開關是否靈活等，當排除機械故障后，再進行電氣系統的檢查。

三、故障診斷方法

1、直觀檢查法

直接觀察法是維修數控機床過程中常用的方法。有的故障采用觀察法能很快的解決，首先要詢問現場操作人員機床出現問題前后設備的變化，然后對設備的外觀進行檢查，檢查電纜外壁是否有破損，元器件是否有冒煙、燒壞現象，插頭、接線是否有脫落，按鈕、開關油污損壞，指示燈是否完整，元器件表面油污大量塵埃等；有手摸，看看設備是否有發熱及焊接點松動等情況；最后用耳聽，聽聽電動機旋轉時，是否有噪音和異常聲響等，這些都會成為故障的因素。

2、綜合診斷法

綜合診斷法就是利用儀器和試驗的方法對機床進行綜合分析，找出故障的位置，一般可以利用萬用表等檢測儀表對設備可能出現故障的地方進行電流、電壓的檢測，將檢測值與正常值進行比較，從而找出故障出的位置。

3、自動診斷法

系統自診斷法主要是利用編程方法，建立自診斷程序，做到適時檢測機床的工作狀態的方法，這種方法具有維護方便、投入小的特點，一旦系統啟動后，自診斷程序將對CPU、存儲器等模塊進行功能測試，對數控機床運行的正常性進行診斷。當數控機床出現故障后，系統就會發出報警信息，方便檢修人員查找故障點，及時進行維修。

當系統出現故障，停止運行后，自診斷系統可以進行離線診斷，可以將專用診斷程序通過I/O設備或通信接口輸入到CNC裝置內部，用專用診斷程序代替系統程序進行診斷故障。

4、部件替換法

隨著計算機技術的不斷發展，電路集成度也越來越高了，當設備出現故障后，通過傳統的檢查方法，可能不能查找問題，這就產生了現代診斷數控機床故障方法，用的最多的為部件替換法。部件替換法即在故障范圍內，當外部條件完全正常的情況下，利用同樣的印制電路板、集成電路芯片或元器件來替換疑似故障的地方，將故障的范圍縮小到印刷點路邊或芯片上，縮小故障的范圍，提高故障處理效率。

5、功能測試法

當機床出現故障后，檢修人員可以根據機床的性能自己編制檢測程序，對機床的某個地方進行功能性測試，保證機床功能的準確和可靠，重復的進行測試，就可診斷出故障出現的地方。

四、結語

數控技術所涉及的知識領域較多，由此產生的故障原因也較多，這就給維護修理工作帶來了一定的困難。因此，為了更好的開展數控機床的維護修理工作，就要求技術人員具備更加全面的專業素質，能從各方面對機器故障進行考慮、診斷，全面分析故障原因，科學的進行維護和修理，及時的排除故障，以保障生產的正常運行。

【參考文獻】

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1.故障診斷技術組成

數控機床的故障診斷技術大體由三部分組成：（1）對造成電氣和機械部件失效的疲勞、磨損、斷裂、腐蝕、蠕變、氧化等物化原因的研究；（2）對故障診斷的信息研究。即故障信號的采集、處理與分析的研究；（3）對數學原理與診斷邏輯方面的研究。通過模型方法、邏輯方法、推理和人工智能（AI）方法，判斷故障發生的部位和發生故障的原因。

2.數控機床故障診斷概述

2.1 故障診斷主要內容現代故障診斷的主要內容應包括實時監測技術，故障分析（診斷）技術和故障修復方法三個部分。從信息獲取到故障定位，再到故障的排除，作為單獨的技術領域發展的同時，又作為故障診斷的技術共同協調發展。

2.2 數控機床故障診斷常用的方法

2.2.1 直觀法由維修人員利用感覺器官，觀察故障發生時的各種聲、光、味等異常現象，查看CNC機床系統的各個模塊和線路，有無燒毀和損傷痕跡，迅速將故障范圍縮小到一個模塊或一塊印刷線路板。這是一種最基本和常用的方法。C系統自診斷法數控系統的自診斷功能，已經成為衡量數控系統性能的重要指標，數控系統的自診斷功能實時監視數控系統的工作狀態。一旦發生異常情況，立即在CRT上顯示報警信息，或通過發光二極管指示故障的原因、故障模塊，這是CNC機床故障診斷維修中最有效和直接的—種方法。

2.2.3 功能程序測試法功能程序測試法就是將數控系統的常用功能和特殊功能用手工編程或自動編程的方法，編制成一個功能測試程序，送入數控系統，然后讓數控系統運行這個測試程序，借以檢查機床執行這些功能的準確性和可靠性，進而判斷出故障發生可能的部位和故障原因。

2.2.4 模塊交換法所謂模塊交換法就是在分析出故障大致起因的情況下，利用備用的印刷線路板、模板、集成電路芯片或元件替換有疑點的部分，將功能相同的模板或單元相互交換，觀察故障的轉移情況，從而快速判斷故障部位的方法。

2.2.5 原理分析法根據CNC組成原理，從系統各部件的工作原理著手進行分析和判斷，從邏輯關系上分析電路故障疑點的邏輯電平和特征參數，從而確定故障部位的方法。這種方法對維修人員要求很高，必須熟悉整個系統或每個部件的工作原理，才能對故障部位進行定位。

3.數控機床故障診斷的關鍵技術分析

3.1 通信診斷通信診斷也稱為遠距離系統診斷或“海外診斷”。比如西門子公司在CNC系統診斷中采用了這種功能。用戶把CNC系統中專用“通信接口”連接到普通電話線上，維修中心的專用通信診斷計算機中的“數據接口”也連接到網絡上，然后由計算機向CNC系統發送診斷程序，并將測試數據輸回到計算機進行分析并得出診斷結論，然后將診斷結論和處理方法通知用戶。通信診斷系統除用于故障發生后的診斷外，還可為用戶作定期的預防性診斷，維修人員不必到現場，只需按預定的時間對機床做一系列試運行檢查，在維修中心分析數據，即可診斷出數控機床可能存在的故障隱患。但這類CNC系統必須具備遠距離診斷接口及聯網功能。

3.2 自修復系統在CNC系統的軟件中裝有自修復程序，該軟件一旦發現某個模塊有故障時，系統一方面將故障信息顯示在CRT上，同時自動尋找是否有備用模塊。如有則系統能自動使故障模塊脫機而接通備用模塊，從而使系統較快地進入正常工作狀態。所謂自修復實際上是“冗余”概念的一種應用，非常適用于無人管理的自動化工廠或不允許長時間停止工作的重要場合。但自修復技術需要將備用板插到機籠的備用插槽上，從理論上講，備用模塊的品種越多越好，但這無疑會增加系統成本。所以，往往系統只配備一些極其重要的或易出故障的備用板。另外，要求備用板與系統其他部分通信聯系應與替代的模板相同。因此，本方案只適用于總線結構的CNC系統。

3.3 人工智能與專家系統這種方法是通過調用知識庫的相應知識，經推理機構的推理獲得所需的結論。應用于數控系統診斷的人工智能技術有兩方面的內容，即診斷專家系統和人工智能數據庫。

3.3.1 診斷專家系統故障診斷專家系統與傳統診斷技術相比具有如下特點：①通過對各種診斷經驗性專門知識的形式化描述，不僅可突破專家個人的局限性而廣為傳播，而且也是對科學方法論的一個發展；②克服人類診斷專家供不應求的矛盾；③可以結合其他診斷方法，綜合利用各類專家的知識、經驗，實現在線監測故障、離線診斷與分離故障；④具有人一機聯合診斷功能，可充分發揮人的主觀能動性；⑤具有知識獲取和自學習功能，能在使用過程中日趨完善。3.3.2.人工智能數據庫主要包括加工參數的自動設定和圖形功能等。加工參數的自動設定功能實際是一個工藝參數庫，能根據被加工工件的材料、加工余量等自動確定切削用量、選取加工刀具及設定加工條件，它不但需要積累大量工藝數據，還必須具有某種學習功能及推理能力。通常將其與故障診斷專家系統聯系在一起，建立一個綜合專家系統，以提高系統的可靠性及診斷維修性能。

3.4 神經網絡診斷3.4.神經網絡診斷神經網絡（ANN）具有聯想、容錯、自適應、自學習和處理復雜多模式等特點。將被診斷系統的癥狀作為網絡輸入，所得到的故障原因作為網絡輸出，且將經過學習所得到的知識以分布的方式隱式地存儲在網絡上，每個輸出神經元對應—個故障原因。目前常用的算法有誤差反向傳播（BP）算法、雙向聯想記憶（BAM）模型和模糊認識映射（FCM）等。3.5.多傳感器信息融合技術多傳感器信息融合就是充分合理地選取各種傳感器，提取對象的有效信息，把空間或時間上的冗余信息或互補信息依據某種準則進行組合，以獲得被測對象的一致性解釋或描述，由此獲得比各組成部分的子集所構成的系統更為優越的性能。利用多傳感器對CNC進行診斷能大大降低誤判率、漏判率，提高診斷準確度。先對同一層次的信息進行融合，獲得更高層次的信息，再匯入相應的信息融合層次，這樣從低層至頂層對多元信息進行整理合并，逐層抽象，從而取得比單一傳感器更準確更具體的診斷結果。神經網絡可用于多傳感器信息融合。

4.常見電氣故障維修和排除

電氣故障的分析過程也就是故障的排除過程，因此電氣故障的一些常用排除方法在上一節的分析方法中已綜合介紹過了，本節則列舉幾個常見電氣故障做一簡要介紹，供維修者參考。

4.1 電源電源是維修系統乃至整個機床正常工作的能量來源，它的失效或者故障輕者會丟數據、造成停機。重者會毀壞系統局部甚至全部。西方國家由于電力充足，電網質量高，因此其電氣系統的電源設計考慮較少，這對于我國有較大波動和高次諧波的電力供電網來說就顯不足，再加上某些人為的因素，難免出現由電源而引起的故障。

4.2 數控系統位置環故障

4.2.1 位置環報警可能是位置測量回路開路；測量元件損壞；位置控制建立的接口信號不存在等。

4.2.2 坐標軸在沒有指令的情況下產生運動。可能是漂移過大；位置環或速度環接成正反饋；反饋接線開路；測量元件損壞。

4.2.3 機床坐標找不到零點可能是零方向在遠離零點；編碼器損壞或接線開路；光柵零點標記移位；回零減速開關失靈。

5.結束語

數控機床故障診斷及維護在內容、手段和方法上與傳統機床有很大的區別，具備數控機床故障診斷技術是正確使用數控機床的基礎。維修好數控機床，充分發揮設備的使用功能具有極大的經濟價值和社會意義。

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1.數控機床設備故障類型

數控機床設備一旦出現故障，就無法正常、順利的將原來的預定工作完成，導致停運或者是不能按照預定的來達到工作效果。根據數控機床設備出現故障的危害程度，將其分為兩種，一種是致命性故障，一種是非致命性故障。致命性故障是指不但無法順利完成預定的工作目標，還會帶來人或者物的重大損失，最終導致工作任務失敗。而非致命性故障，并不會帶來人員以及物的損失，不過會給機床設備帶來危害，而非致命性故障如果不能得到及時維修處理，就會發展成為致命性故障。

根據數控機床設備的出現故障是自身的原因，還是與其他有關系的設備的原因導致的，分為獨立故障和從屬故障。根據數控機床設備發生故障的次數和頻率可以分成早期、偶然和耗損故障幾種。數控機床的故障分類還有很多種，本文先介紹到這里。

2.數控機床設備故障的診斷方法

當數控機床出現故障的時候，想要進行好的維修，首先要找到故障的根源，也就是對機床設備進行故障診斷，在診斷的過程之中，方法很重要，下面是數控機床設備故障診斷的方法介紹。

2.1交換法

對于在應用過程中出現故障的數控機床，其故障很難進行確認，而且在診斷故障的過程中還要保證不會給設備帶來更嚴重的損害，這時候可以用備用的控制板代替認為有故障的控制板。通過備用控制板的應用，保證設備的正常運行，保證工作進步。同時在對同類型的基礎控制板交換的過程中，還可以對控制板系統檢測的效率進一步提高。

2.2自我診斷功能分析法

很多進口的數控機床設備都有自我診斷功能，并且這樣的功能指標已經是一種對數控機床性能進行確定的重要標準。對于這樣的數控機床，在出現故障的時候會比較容易進行診斷。因為這樣的機床設備一旦出現故障，數控機床設備的一些故障指示等或者是顯示器等就會提示故障所在位置，或者是出現故障的原因。通過這種方式就可以及時的發現機床的問題所在，并且快速將問題解決。不過這種自我診斷功能只是在一些高端的數控機床中才有，普通的數控機床并沒有此功能。

2.3PLC程序分析法

導致數控機床出現故障的原因是由于機械設備上的一些邏輯功能在運行的過程中無法保證預定的功能，出現不正常運行，因此在進行故障診斷的過程之中，可以通過利用機械的固有原理圖等來進行故障診斷，如應用電氣原理圖、PLC程序以及液壓的原理圖等資料來進行故障診斷，通過這種方式來快速的找到故障原因，并且對出現故障的零件進行維修和更換，使數控機床能夠在最短的時間內恢復到正常的工作狀態，盡量不給生產帶來影響。

比如在實際操作中某型機床遇到x軸回油槽向外溢油，而且在維修的過程中對回油線路檢查以后沒有發現有堵塞的現象，而在對電氣原理圖查看的時候發現供油的僅僅有兩項，通過編程對數控機床設備進行現場監控，PLC程序運行也沒有出現異常，繼電器是按照PLC程序規定運行，而在對液壓電磁閥檢測的時候發現其在PIE中電池閥的有無都是處于工作狀態，在對繼電器測量以后發現是繼電器的問題，在更換繼電器以后，問題解決。

2.4基于廣域網的診斷法

隨著技術的不斷提高，在有些數控機床設備上還有廣域監測點的安裝，利用局域網檢測對機床設備的運行狀態信息進行全面、真實的采集。這樣可以通過仿真實驗對數控機床設備中普遍出現的一些問題進行分析，還可以為企業對數控機床的故障診斷提供更多幫助。

3.數控機床設備的故障維修

數控機床設備出現故障以后要對其進行快速維修，這樣才能夠快速恢復機床工作能力，防止給企業帶來過多損失。想要進行維修，對故障進行查找是最關鍵的一點，在找到故障點以后，對故障進行維修排出，在找到故障點以后，要根據不同的故障進行相應的維修。

如果發現數控機床出現的是電氣故障，就要先對其故障進行確定，在明確了是電氣故障以后，進行進一步維修。如果是電器線路短路，要進行故障排除，防止由于故障帶來的設備零件損壞。系統是在能夠供電的情況下啟動NC，在這個過程中要細心觀察，如果發現有異常要停止機械工作。對于有故障診斷的設備而言，就可以根據報警來對故障進行查找以及維修了。在NC啟動以后沒有故障的警告，而設備在運行的過程中卻存在很多問題，就要檢查NC的參與以及數控機床設備的數據表，要是都沒有問題就要通過編程來對程序進行分析，看是否是輸入和輸出方面的故障。如果NC與PC都沒有故障，也排除是故障，就要對設備的定值和反饋值進行查找，如果定值與指令值不成比例，就是給定值出現故障。

要是給定值出現故障，通常是由于接頭、插頭、繼電器或者是接線等方面的問題。而要是反饋值出現問題，通常是由于接觸不良、檢測元件失效或者是傳感器的問題。如果兩個值都出現問題，原因就是電子元件受到損壞，這個問題解決的時候會相對容易。

4.總結

數控機床設備的應用給人們提供了很多的方便，不過由于其屬于高科技產品，所以在應用的過程中，必須要按照規定進行操作，一旦操作不當就會出現設備故障，影響設備正常運行。本文筆者對數控機床設備的故障診斷與維修進行了研究，針對其可能出現的問題的維修方法進行總結，希望能夠為數控機床設備的故障診斷與維修提供更多幫助。

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（一）PLC技術故障的表現形式

數控機床PLC出現故障后，通常以下述形式表現：一是故障信息通過數控顯示裝置直觀展示；二是數控顯示裝置已輸出故障信息，但這卻不是故障的真實原因；三是故障信息沒有通過數控顯示裝置輸出。在第一種故障形式下，可以通過PLC梯形圖對故障進行分析、診斷，這是對數控機床故障診斷最為簡便的方法。

（二）PLC技術的故障特點

PLC在數控機床中起到鈕帶的作用，其將數字控制和數控機床進行有機銜接。一方面，PLC會接收數字控制的控制信號及數控機床的控制指令，根據內部程序的邏輯順序給機床輸出側發出控制指令，給繼電器和接觸器信號來控制電磁換向閥、指示燈等，同時要將狀態信號發送給數字控制中心。另一方面，數控機床的運行以眾多數字信息為依托，在對信號進行處理的過程中，不管哪個位置、哪個功能的信號未能有效執行，機床便會產生故障。在導致數控系統故障的眾多因素中，信號失靈故障占比較多，因此，檢修人員借由PLC對數控設備進行診斷意義十分重大。通常來說，PLC故障較易產生的部件為硬件接口。在硬件接口正常運行的情況下，如果出現PLC故障，數控系統便會運行自我診斷程序，對內部程序和硬件系統進行排查、診斷，并將診斷信息在顯示器上輸出，所以，有PLC程序正常運行過往的設備，在機床安裝、調試之后，PLC硬件接口通常不會再產生故障。而在程序輸出正常，但PLC外部的接口不能正常顯示輸出的情況，便可以診斷為PLC硬件接口故障，可以著手對PLC模塊進行檢查。

三、PLC在數控機床故障診斷中的應用

（一）根據報警信息診斷故障

PLC故障的報警信息在數控機床安裝時便已錄入系統中，因此，在機床因故停機時，能夠在數控系統的顯示屏上看到具體的報警信息。檢修人員可以根據報警信息對故障類型進行確認，從而進行有針對性的排查，這樣便能夠對機床故障進行快速處理，提升故障解決的效率。

（二）根據PLC的輸入/輸出狀態診斷故障

數控系統中，I/O信號的傳遞一般通過PLC的I/O接口來實現。所以，PLC的I/O接口是故障頻發的重要部位，并且在I/O通道表現出來。數控機床的這種特點為故障診斷提供了方便，一旦數控系統硬件無故障，PLC梯形圖以及相關電路圖可以不查看。直接通過輸入/輸出信號狀態，就可以找出故障點。因此，熟悉相關控制對象的PLC輸入/輸出接口的正常狀態和故障狀態很有必要。

（三）根據PLC梯形圖診斷故障

PLC技術中的梯形圖是診斷數控機床故障最行之有效的方法，使用這一方法進行故障診斷要求檢修人員對PLC技術的原理、流程以及各部件之間的關系進行深入了解。并借由數控系統的顯示面板對PLC技術的梯形圖進行實時觀察，查看圖形的短時變化，由此對機床的故障的發生位置和原因進行診斷。

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1數控機床維修技術分析

1.1故障記錄具體

數控機床發生故障時，對于操作人員應首先停止機床，保護現場，并對故障進行盡可能詳細的記錄，并及時通知維修人員。

1.1.1故障發生時的情況記錄

（1）發生故障的機床型號，采用的控制系統型號，系統的軟件版本號。

（2）故障的現象，發生故障的部位，以及發生故障時機床與控制系統的現象。

（3）發生故障時系統所處的操作方式。

（4）若故障在自動方式下發生，則應記錄發生故障時的加工程序號，出現故障的程序段號，加工時采用的刀具號等。

（5）若發生加工精度超差或輪廓誤差過大等故障，應記錄被加工工件號，并保留不合格工件。

（6）在發生故障時，若系統有報警顯示，則記錄系統的報警顯示情況與報警號。

（7）記錄發生故障時，各坐標軸的位置跟隨誤差的值。

（8）記錄發生故障時，各坐標軸的移動速度、移動方向，主軸轉速、轉向等。

1.1.2故障發生的頻繁程度記錄

（1）故障發生的時例與周期。

（2）故障發生時的環境情況。

（3）若為加工零件時發生的故障，則應記錄加工同類工件時發生故障的概率情況。

（4）檢查故障是否與“進給速度”、“換刀方式”或是“螺紋切削”等特殊動作有關。

1.1.3故障的規律性記錄。

1.1.4故障時的外界條件記錄。

1.2故障檢查方法

維修人員故障維修前，應根據故障現象與故障記錄，認真對照系統、機床使用說明書進行各項檢查以便確認故障的原因。當數控設備出現故障時，首先要搞清故障現象，向操作人員了解第一次出現故障時的情況，在可能的情況下觀察故障發生的過程，觀察故障是在什么情況下發生的，怎么發生的，引起怎樣的后果。搞清了故障現象，然后根據機床和數控系統的工作原理，就可以很快地確診并將故障排除，使設備恢復正常使用。故障檢查包括：

（1）機床的工作狀況檢查。

（2）機床運轉情況檢查。

（3）機床和系統之間連接情況檢查。

（4）CNC裝置的外觀檢查。

維修時應記錄檢查的原始數據、狀態，記錄越詳細，維修就越方便，用戶最好編制一份故障維修記錄表，在系統出現故障時，操作者可以根據表的要求及時填入各種原始材料，供維修時參考。

1.3故障診斷

故障診斷是進行數控機床維修的第二步，故障診斷是否到位，直接影響著排除故障的快慢，同時也起到預防故障的發生與擴大的作用。首先維修人員應遵循以下兩條原則：

（1）充分調查故障現場。這是維修人員取得維修第一手材料的一個重要手段。

（2）認真分析故障的原因。分析故障時，維修人員不應局限于 CNC部分，而是要對機床強電、機械、液壓、氣動等方面都作詳細的檢查，并進行綜合判斷，達到確珍和最終排除故障的目的。

直觀法；系統自診斷法；參數檢查法；功能程序測試法；部件交換法；測量比較法；原理分析法；敲擊法；局部升溫法；轉移法。

1.4維修方法

在數控機床維修中，維修方法的選擇到位不到位直接影響著機床維修的質量，在維修過程中經常使用的維修方法有以下幾種：

（1）初始化復位法。由于瞬時故障引起的系統報警，可用硬件復位或開關系統電源依次來清除故障，若系統工作存貯區由于掉電、拔插線路板或電池欠壓造成混亂，則必須對系統進行初始化清除，清除前應注意作好數據拷貝記錄，若初始化后故障仍無法排除，則進行硬件診斷。

（2）參數更改，程序更正法。系統參數是確定系統功能的依據，參數設定錯誤就可能造成系統的故障或某功能無效。有時由于用戶程序錯誤亦可造成故障停機，對此可以采用系統搜索功能進行檢查，改正所有錯誤，以確保其正常運行。

（3）調節、最佳化調整法。調節是一種最簡單易行的辦法。通過對電位計的調節，修正系統故障。

（4）備件替換法。用好的備件替換診斷出壞的線路板，并做相應的初始化啟動，使機床迅速投入正常運轉，然后將壞板修理或返修，這是目前最常用的排故辦法。

（5）改善電源質量法。目前一般采用穩壓電源，來改善電源波動。對于高頻干擾可以采用電容濾波法，通過這些預防性措施來減少電源板的故障。

（6）維修信息跟蹤法。一些大的制造公司根據實際工作中由于設計缺陷造成的偶然故障，不斷修改和完善系統軟件或硬件。這些修改以維修信息的形式不斷提供給維修人員

（7）修復法。對數控機床的故障進行恢復性修復、調整、復位行程開關、修復脫焊、斷線、修復機械故障等。

1.5維修記錄到位

維修時應記錄、檢查的原始數據、狀態較多，記錄越詳細，維修就越方便，用戶最好根據本廠的實際清況，編制一份故障維修記錄表，在系統出現故障時，操作者可以根據表的要求及時填入各種原始材料，供再維修時參考。

通常維修記錄包括以下幾方面的內容：現場記錄；故障原因；解決方法；遺留的問題；日期和停工的時間；維修人員情況；資料記錄。

2結語

數控機床維修技術的實施，提高重復性故障的維修速度，提高維修者的理論水平和維修能力，有利于分析設備的故障率及可維修性，改進操作規程，提高機床壽命和利用率，并能充分實現資源共享。使其具有可利用性、可持續發展性，為規范數控維修行業奠定堅實的基礎。

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數控機床是集機械、電子電器、液壓、氣動、光學、計算機技術于一體的高技術密集型機電設備，一旦發生故障，診斷難度大，甚至會造成停產停機。由于現代數控系統的可靠性越來越高，數控系統本身的故障率越來越低，而大部分故障主要是由系統參數的設置、驅動單元和伺服電機的質量、PMC程序、強電元件、機械裝置、光電檢測元件等出現問題而引起的。為了加強數控設備使用管理與維修，降低故障率，學會幾種常見的數控機床故障診斷與排除方法，已是一個必須要解決的重要問題。

二、數控機床維修的基本原則

維修數控機床一般情況下首先要遵循一些基本原則，這樣往往會思路清晰，有事半功倍的效果。

1先動腦后動手

對于有故障的數控機床，不應急于動手，應先查清產生故障的前后經過及故障現象。對于生疏的設備還應先熟悉電路原理和結構特點，遵守相應規則。拆卸前要充分熟悉每個部件的功能、位置、連接方式以及與周圍其他器件的關系，在沒有組裝圖的情況下，應一邊拆卸，一邊畫草圖，并做好標記。

2先外部后內部

應先檢查設備有無明顯裂痕、缺損，了解其維修史、使用年限等，然后再對機內進行檢查。拆前應排除周邊的故障因素，確定為機內故障后才能拆卸，否則會擴大故障，使機床喪失精度，降低性能。

3先機械后電氣

在確定機械零件無故障后，再進行電氣方面的檢查。檢查電路故障時，應利用檢測儀器尋找故障部位，確認無接觸不良故障后，再有針對性地查看線路與機械的運作關系，以免誤判。

4先靜態后動態

先在機床斷電的靜止狀態下對處于調試階段或剛維修后的數控機床檢查是否按照接口說明書的設計來安裝電纜插件及電纜與模塊接插件是否牢固；線路板連接是否正確；是否所有集成電路上器件正常而無變形等。長期閑置或缺少維護的老設備會因為電纜的疲勞破損、接線點的氧化與腐蝕而造成信號傳遞中斷等不明顯故障。

5先清潔后維修

對污染較重的數控設備，先對其按鈕、接線點、接觸點進行清潔，檢查外部控制鍵是否失靈。許多故障都是由臟污及導電塵塊引起的，一經清潔故障往往會排除。

6先電源后設備

電源部分的故障率在整個故障設備中占的比例很高，所以先檢修電源往往可以事半功倍。

7先排患后更換

先不要急于更換損壞的電氣部件，在確認設備電路正常時，再考慮更換損壞的電氣部件。

8先簡單后復雜

當出現多種故障相互交織掩蓋，一時無從下手時，應先解決容易的問題，后解決難度較大的問題。往往簡單的問題解決后，難度大的問題也可能變得容易了。

三、數控機床故障診斷的基本方法

故障診斷是進行數控機床維修的第一步，它不僅可以迅速查明故障原因，排除故障，也可以起到預防故障的發生與擴大的作用。一般來說，數控機床的故障診斷方法主要有以下幾種：

1常規診斷法

對數控機床的機、電、液等部分進行的常規檢查，通常包括：（1）檢查電源的規格（包括電壓、頻率、相序、容量等）是否符合要求；（2）CNC、伺服驅動、主軸驅動、電機、輸入／輸出信號的連接是否正確、可靠；（3）CNC、伺服驅動等裝置內的印制電路板是否安裝牢固，接插部位是否有松動；（4）CNC、伺服驅動、主軸驅動等部分的設定端、電位器的設定、調整是否正確；（5）液壓、氣動、部件的油壓、氣壓等是否符合機床要求；（6）電器元件、機械部件是否有明顯的損壞。

3狀態診斷法

通過監測執行元件的工作狀態判定故障原因。在現代數控系統中，伺服進給系統、主軸驅動系統、電源模塊等部件主要參數的動、靜態檢測，及數控系統全部輸入輸出信號包括內部繼電器、定時器等的狀態，也可以通過數控系統的診斷參數予以檢查。

3動作診斷法

通過觀察、監視機床的實際動作，判斷動作不良部位，并由此來追溯故障源。

4系統自診斷法

這是利用系統內部自診斷程序或專用的診斷軟件，對系統內部的關鍵硬件以及系統的控制軟件進行自我診斷、測試的診斷方法。主要包括開機自診斷、在線監控和脫機測試三個方面的內容。

四、常見的故障及解決方法

1換刀轉位故障

數控車床換刀的一般過程是：系統發出換刀指令，換刀電機接到信號后通電旋轉，通過蝸輪蝸桿減速帶動刀架旋轉，在旋轉中與到位對應的霍爾元件發出到位信號，數控系統利用這個信號與目標值進行比較以判斷刀具是否到位。刀換到位后，電機反轉鎖緊刀架。一臺四刀位數控車床，找不到1號刀位，其他刀位能正常換刀。

分析處理：由于只有1號刀找不到刀位，可以排除機械傳動方面的問題，電氣方面可能是該刀位的霍爾元件及其周圍線路出現問題，導致該刀位信號不能輸送給PLC。利用萬用表檢查發現，1號刀位霍爾元件的+24V供電正常，GND線路為正常，T1信號線正常。因此可以斷定是霍爾元件損壞導致該刀位信號不能發出。更換新的霍爾元件后故障排除。

2急停按鈕故障

一臺配有GSK-98OT系統的車床，在發生一次撞刀事故后，始終報急停警，急停按鈕復位及超程釋放不起作用，同時兩個伺服驅動也報警。

分析處理：該報警號的內容為準備未緒，根據數控原理可知，這是因為驅動缺少使能信號導致。因此排除伺服驅動故障的可能性，應該是使能控制回路出現開路。懷疑是在按下急停按鈕時用力過猛導致急停按鈕損壞，而不能自動復位造成的，于是拆開操作面板檢查急停按鈕，發現急停按鈕的接線柱中有一個信號為200的信號線因經常震動而脫落。把線頭接好，重新上電，報警消失，機床正常運行。

五、結束語

以上的維修方法是我通過實踐經驗也借鑒了部分相關書籍總結出來的，數控設備的維修是一個復雜的過程，有些復雜的故障還需要更高深的維修方法才能解決，各種維修方法并不是孤立存在的，維修人員應該根據設備出現的故障綜合應用上述方法，靈活運用，提高數控設備的維修效率。

參考文獻：

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數控機床技術起源于美國的機電一體化設備，它集計算機、精密測量、自動控制、數據通信和現代機械制造等技術于一體，最初是用于解決航空航天復雜零件的制造問題，運作高效，能按程序自動加工零件，而無需使用復雜和特殊的工裝夾具，質量穩定，生產效率高，可以以一個更好的方式來自動化批量加工品種多樣的復雜的零件，保持加工零件的一致性，便于產品的升級換代，同時具有機動靈活、精度高、速度快的特點，必須有強大的可靠性和可用性。然而隨著數控機床因而在機械制造業中的比例越來越大，數控機床在使用過程中發生故障的可能性大大增強，診斷故障并維修排除才能保障數控機床長期可靠運行。

一、常見的數控機床故障分類

數控機床發生故障的原因比較多且復雜，涉及的知識面廣，技術難度大，診斷與排除故障往往存在很大的困難，根據數控機床的故障性質、起因、有無診斷顯示、裝備情況和是否具有破壞性及部件故障等分為以下幾種分類：

（一）電源故障。電源發生故障，既無法啟動，對于其維修，需對照原理圖進行。

（二）有無診斷顯示故障。根據故障有無診斷顯示可以分為有、無診斷顯示故障。無診斷顯示的故障只能根據出現故障前后的情況來分析判斷， 較難排除。有診斷顯示的故障相對來說比較容易排除，此種故障的經常是軟件報警顯示的故障與硬件報警顯示兩種類型。其中硬件報警顯示故障可以通過各單元裝置上的指示燈找到，一般以報警號的形式出現軟件報警顯示故障往往可以在數控系統顯示器上顯示。系統無報警顯示故障，比較復雜和困難的診斷，通常是由硬件故障造成。

（三）數控裝置故障。由裝置設備問題引起的故障，分為硬件故障與軟件故障兩種。

（四）有無破壞性故障。有無破壞性故障又稱為非破壞性故障和破壞性故障兩類，是按故障發生的性質是否具有破壞性來分類的。非破壞性故障容易辨別，也危害較小，可以經過重演故障、多次試驗檢驗來分析故障的原因，較易排除；破壞性故障危害較大，維修難度大且有一定風險，比如由于伺服系統失控造成飛車、短路燒保險等故障引起的破壞性故障對整個體統都將是致命的破壞。

（五）PLC部分出現故障。不報警的機床故障由于PLC編程有問題、編程不好等問題的出現而產生。

（六）機械故障和電氣故障。根據機械運動部件發生故障的不同來分，分為機械故障和電氣故障。由于機械部分的安裝、、調試、液壓系統、冷卻、氣動、排屑、使用和維護操作不當造成的機械變速箱故障和導軌運動摩擦產生的故障稱為機械故障，主要集中在主軸停止、噪音大，導致切削振動炮塔不轉，加工精度不穩定。電氣故障是往往是由于松動的部件焊接，電器元件的品質因數的下降，連接器接觸不良或由其他因素造成的發生在系統設備、伺服驅動裝置和機床電器控制等部分的故障，具有一定的損害。

（七）檢測元件故障。整個數控機床和檢測元件是一個閉環的系統，檢測元件是其中的數控機床的重要組成部分，經常會在機械暴走、機械振蕩等方面體現出故障。

二、數控機床故障診斷方法

（一）直觀診斷法。是最常用也是最簡單的一種方法，是指利用人的感覺器官如手、眼、鼻、耳等縮小故障的檢查范圍，找出故障具體原因。

（二）狀態診斷法。該種方法主要是動、靜態的監測伺服進給系統、電源模塊等部件的主要參數，或監測數控系統輸入輸出信號的狀態，檢測各元件的工作狀態，從而來找出故障原因的方法。

（三）儀器診斷法。儀器診斷法是指運用一些常用儀器測量數控機床系統的相關直流與脈沖信號，進而查找可能的故障，比如運用常規的電工儀表、直流電源電壓等來查找故障。

（四）系統的自我診斷功能。這種方法主要是使用數控機床系統內的自我診斷方法找到故障原因。這些軟件或程序的測試離線和在線監測、開機自診斷等等。異常報警指示燈將通過硬件或軟件報警指示報警。此外，數控機床系統的自診斷功能經常被用來作為衡量數控機床的性能的一個重要的指標。

（五）參數調整法。維修人員通曉數控機床的工作狀態和作用主要是通過具體系統的主要參數來判斷，主要考慮到不同的數控機床、不同的工作狀態對數控系統、PLC及其伺服驅動系統的參數要求不盡相同，通過調整一個或多個相關參數來對其故障進行排除。

三、數控機床的維護與排除

合理的日常維護措施可以減少正常磨損、延緩劣化、預防和降低數控機床發生故障的概率，保證其安全運行，因此，做好數控機床的日常維護、保養是做好數控機床的維護重中之重和關鍵所在，一方面要講究具體的方式方法，另一方面要遵循具體的措施原則和立場，主要有以下幾個方面。

（一）具體的數控機床故障維修與排除手段及方法

1.復位、初始化法

由于編程或者瞬時故障引起的CNC系統報警使數控機床停止運行的情況出現時，往往按復位按鈕或復位鍵進行復位來清除故障，也可用強行關閉硬件電源；若系統存儲器欠壓、連接線路接觸不良、掉電造成系統出現故障，則先做好系統初始化前應注意作好數據備份，再對CNC系統進行復位。

2.模塊替換法

模塊替換法是目前最常用解決故障的方法，主要方法是診斷出壞的系統模塊（電器元件），然后再選擇好的模塊將其替換，設定好相應的參數，并做相應的初始化啟動，使機床迅速投入正常運行。

3.設置參數

有正確的數控系統參數設置是確保系統功能正常的前提，許多數控機床不能工作或功能是無效的主要原因是由于數控系統的參數設置存在問題，也可以塊搜索功能數控系統檢查用戶編程錯誤引起的故障報警或停機，糾錯參數設置，以確保數控機床的正常運行。

例如，實際速度與設定速度主軸啟動是不一致，因為主軸轉速模擬電壓控制功能處于激活狀態，主軸轉速S碼輸入設置一個固定的主軸轉速（轉/分）S代碼時的值不會改變，稱為恒線速控制（G97模式）2種方式，工具相對于圓柱形工件的切向速度（米/分）S代碼來設置恒線速控制（G96模式），恒線速控制方式下，切削進給時的主軸轉速隨著編程軌跡X軸絕對CNC輸出給主軸變頻器0-10V控制電壓受驅動裝置的控制。

4.修調法

數控機床數控系統參數設置正確，在過程中發現進一步調整某些參數，如數控系統的LCD顯示屏幕亮度，低維護，調整屏幕電源12V電壓正常。

最好地實現數控系統及其他電子系統的控制，微調是非常關鍵的。主軸轉速模擬電壓控制模式，與主軸倍率微調至實際速度主軸倍率修剪主軸的最大速度在當前檔位的限制，由恒定表面速度控制模式的最小主軸轉速限制值和最高主軸主軸的實際速度限速值限制。數控系統提供了8主軸倍率（50%？120%，每級變化10%），實際的定義系列的主軸倍率階梯，應使用機床制造商的指示為準功能低于標準梯形說明的，例如，標準定義的PLC梯形圖GSK980TDa主軸，共有8級，實際主軸轉速主軸倍率的速度范圍為50%到120%的實時修整主軸倍率斷電記憶中的指令覆蓋的關鍵。

（二）遵循具體的措施原則和立場

強化管理是數控機床的維護的關鍵所在。做好日常維護工作，需遵循具體的措施原則和立場，嚴格執行操作規程、充分利用數控機床、加強人員培訓，掌握日常使用與維護的知識，做好有效、及時的總結，這些必要的流程措施是數控機床有效運行的重要保證。

四、故障診斷與排除的系列案例

上述分析發現，作為一個用戶級的維修人員，不僅要有電子技術、自動化技術，還要有計算機技術、機械原理、檢測技術及機械加工、液壓傳動等知識，同時在其中應該有一個分析問題和解決問題的能力，文中例舉了幾個案例，形象說明如何及時排除故障提高數控機床的開動率。

案例一：在高校教學實踐和企業生產實際中，數控機床已多次出現故障后，維修人員掌握一定的知識后，逐一進行排查，故障很快得到解決。例如，購買、投入使用GSK980T數控車床，操作人員經驗不豐富，數控機床、按鈕的功能和操作的結構性不熟練，就可以直接轉移到的程序，周期起動工件，幾乎引起了車刀和工件碰撞運營商急于緊急停止按鈕的作用。隨后回零，CRT顯示準備不是線程報警字樣。出現操作人員對新設備缺乏足夠了解的情況下旋開急停按鈕，按下復位鍵再回零后，反而輕而易舉把故障排除了。

案例二：數控機床機械零件有時會產生故障。例如，配置FAGOR8055系統TH5660加工中心的有不換刀現象。加工中心執行換刀指令時，主軸能夠移動到換刀和準確的定位，但沒有換刀動作，檢查I / O端口跟蹤，發現該系統沒有收到主軸定位應答信號，在調查到終端，終端響應信號線松動，緊固之后工作處于正常。

案例三：伺服驅動系統是數控機床的主要故障源之一。由于各軸的運動是靠伺服單元控制伺服電機驅動滾珠絲杠和旋轉編碼器速度反饋反饋光柵的位置，一般故障的驅動器旋轉編碼器與伺服單元模塊。例如FANUCO-MD系統XK5025數控銑床，發生434報警，問題出在數控系統722的診斷參數的第7 位為1，說明Z-軸伺服過載，作進一步調查了解到是主軸轉向發生錯誤，改變主軸轉向就可以排除故障。數控機床的造價較高，維護成本也高。

案例四：設備的操作使用前的調整過程不當也是引起故障參數修改。例如，XK5025數控銑床FANUCO-MD系統引導程序顯示混亂，機器不能正常工作，出現系統的傳輸過程中的101報警、內存溢出，在解除報警系統DELET按鍵上出現參數設置為重寫的狀態，有可能是操作不熟練，錯按電源上的RESET按鈕，產生的參數發生變化，如果重新輸入備份參數，機床就處于工作狀態了。如果機器出現故障，操作人員應正確地記錄、描述的情況，在發生故障時，并方便維護人員及時和正確的調整。

參考文獻：

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[3]龔中華.數控機床維修技術與典型實例[M].北京：人民郵電出版社，2003.

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PLC是工業設備中常常使用見到的可編程程序存儲器的一種，因其體積小、運算快、功能強等特點而使用廣泛。其經常使用在控制方面，所以也可以說PLC是一種控制裝置，而PLC對工業設備的控制則是通過數字運算操作來實現的，在設備的運行中，PLC通過在其設計下的數字運算操作的電子系統中執行邏輯運算、然后控制機器的每個程序、對每個工段的運行進行定時等，對數字的模擬輸出輸入來控制設備的正常運行和生產。PLC同時對工作的環境要求較小，即它的運行不受時間、空間和天氣的影響，很容易和所在的工業系統結成整體，而且PLC內定的電子運算系統并不是固定的，它可以進行修改，所以工業設備在進行更新或者改造后，完全沒有必要對PLC進行更換，只要由專業工程師對以前的既定程序進行修改即可，也就是說PLC具有很高的靈活性。還有據一些資料顯示，PLC的故障間隔時間大于20000～50000h，但是故障的維修時間卻小于10min，充分顯示了其使用的穩定性。PLC現在基本采用傳統的繼電器符號語言，而對于現代社會來說，工程技術人員很多，所遇PLC又便于被人們掌握。PLC在工作中是通過既定程序對某些具體開關進行工作的，比如PLC利用輸出信號，控制按鈕開關，對電機、指示燈、電磁閥等進行控制。PLC還稱為“間接網絡”，因為PLC的控制省去了傳統的繼電器的接拆線的麻煩，通過PLC控制的生產線的自動化的實現，也增加了PLC的使用價值和經濟效益。

PLC作為現代工業設備中的重要組成單元，當然在數控機床中也是必不可少的控制裝備，我們都知道PLC是通過輸出輸入信號實現控制的，在數控機床中，則主要是接受CNC發送的信息以及其他的各種信息進行整編，然后在回饋給CNC 信息以及機床的各種參考點，比如坐標軸對應，刀回原點等。數控機床通過面板進行操作，面板輸出的信息變成數據輸入PLC中，然后由PLC進行整合，再輸出給數控機床的伺服系統等信號，控制機床的執行元件，比如說接觸器、指示燈等。其實PLC在數控機床中不只是接收信號、輸出信號的作用，它還起到檢測的作用，PLC中有特定的梯形圖，就是我們所說的程序，它通過正常的接收信號，整合，輸出信號，同時還對這些信號進行跟蹤檢測，出現問題時會產生警報信息，操作人員通過對顯示的警報信息進行分析，或者對故障周圍的元件利用梯形圖進行逐一排查，可以快速的發現問題所在，從而對元件進行修復或者更換，通過PLC的特定梯形圖，大大提高了機床故障的診斷速度和準確，縮短了維修時間。

2 PLC在數控機床故障診斷中的應用

2.1就配備SINUMERIK 802D數控系統的CK6140數控車床為例進行實例分析

實例：進行開機時出現硬限位故障的分析。

在機床開機后，出現了“021614”號報警，當查看的時候，有兩個報警，分別是“通道1軸X到達硬件極限開關+”、“通道1軸X到達硬件極限開關-”，通過檢查機床發現其并沒有達到限位位置。然后進行機床重新啟動，但是仍舊出現了上述的報警情況。所以為了解決這個問題首先找到與X軸限位有關的PLC程序段，跟機床進行聯機。如圖1所示，是開關X+限位的梯形圖。當機床數據MD14510設定為1時，第一軸、第二軸都被選通，第三軸被定義為主軸。所以當開機后，L5.0的常開接點接通。本機床的X軸采用的是關限位，所以其常閉接點接通，常開接點斷開。本機床采用PLC方案限位，使V14000125.0置為1。然后再按下復位鍵后發現報警被清除，進而機床恢復正常。所以通過以上的一系列操作可以判定，是開機后的瞬間，V14000125.0置1。所以我們為了能夠消除報警，就要改進梯形圖，改成如圖2所示，然后將其重新下載到系統中。對于X軸的負限位也可以根據上面的步驟做相似的改進。

2.2 PLC進行數控機床故障診斷的步驟

結合實例對于PLC進行數控機床故障診斷與分析的步驟進行總結：

步驟一：按PLC報警號的提示或通過分析故障現象，找到相應的PLC程序模塊，再進一步查找相應的PLC程序段。

步驟二：對PLC程序段進行分析，搞清楚其邏輯控制關系。

步驟三：與機床進行聯機，進行現場在線分析。根據各個輸入信號的變化以及PLC程序的控制邏輯關系，分析對應的輸出，看實際的結果是否跟理論分析的結果一樣。如果不一樣的話，就是故障點。

步驟四：繪制電路圖，然后根據電路圖查找故障點所對應的是哪個故障元件。

步驟五：調整或者是更換元器件，又或者是對于PLC程序本身加以改進，進行故障排除。

參考文獻：

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1 數控機床故障診斷原則

1.1 先外部后內部

數控機床是集機械、液壓、電氣為一體的機床，故其故障的發生也會由這三者綜合反映出來。維修人員應先由外向內逐一進行排查，盡量避免隨意地啟封、拆卸，否則會擴大故障，使機床大傷元氣，喪失精度，降低性能。

1.2 先靜后動

先在機床斷電的靜止狀態，通過了解、觀察測試、分析確認為非破壞性故障后，方可給機床通電。在運行工況下，進行動態的觀察、檢驗和測試，查找故障。而對破壞性故障，必須先排除危險后，方可通電。

1.3 先簡單后復雜

當出現多種故障互相交織掩蓋，一時無從下手時，應先解決容易的問題，后解決難度較大的問題。往往簡單問題解決后，難度大的問題也可能變得容易。

1.4 先機械后電氣

一般來說，機械故障較易發覺，而數控系統故障的診斷則難度較大些。在故障檢修之前，首先注意排除機械性的故障，往往可達到事半功倍的效果。

2 數控機床常見故障分析

根據數控機床的構成，工作原理和特點，將常見的故障部位及故障現象分析如下。

2.1 數控系統故障

2.1.1 位置環　這是數控系統發出控制指令，并與位置檢測系統的反饋值相比較，進一步完成控制任務的關鍵環節。它具有很高的工作頻度，并與外部設備相聯接，容易發生故障。

常見的故障有：

①位控環報警：可能是測量回路開路；測量系統損壞，位控單元內部損壞。

②不發指令就運動，可能是漂移過高，正反饋，位控單元故障；測量元件損壞。

③測量元件故障，一般表現為無反饋值；機床回不了基準點；高速時漏脈沖產生報警的可能原因是光柵或讀頭臟了；光柵壞了。

2.1.2 電源部分　電源是維持系統正常工作的能源支持部分，它失效或故障的直接結果是造成系統的停機或毀壞整個系統。

由于中國電源波動較大，還隱藏有如高頻脈沖這一類的干擾，加上人為的因素（如突然拉閘斷電等）。這些原因可造成電源故障監控或損壞。另外，數控系統部分運行數據，設定數據以及加工程序等一般存貯在RAM存貯器內，系統斷電后，靠電源的后備蓄電池或鋰電池來保持。因而，停機時間比較長，拔插電源或存貯器都可能造成數據丟失，使系統不能運行。

2.1.3 可編程序控制器邏輯接口　數控系統的邏輯控制，如刀庫管理，液壓啟動等，主要由PLC來實現，要完成這些控制就必須采集各控制點的狀態信息，如斷電器，伺服閥，指示燈等。因而它與外界種類繁多的各種信號源和執行元件相連接，變化頻繁，所以發生故障的可能性就比較多，而且故障類型亦千變萬化。

2.1.4 其他　由于環境條件，如干擾，溫度，濕度超過允許范圍，操作不當，參數設定不當，亦可能造成停機或故障。

2.2 進給伺服系統故障

進給伺服系統的故障報警現象有三種：一是利用軟件診斷程序在CRT上顯示報警信息；二是利用伺服系統上的硬件（如發光二極管、保險絲熔斷等）顯示報警；三是沒有任何報警指示。

2.2.1 軟件報警形式

現代數控系統都具有對進給系統進行監視、報警的能力。在CRT上顯示進給驅動的報警信號大致可分為三類：

①伺服進給系統出錯報警 這類報警的起因，大多是速度控制單元方面的故障引起的，或是主控制印刷線路板內與位置控制或伺服信號有關部分的故障。

②檢測出錯報警 指檢測元件（測速發電機、旋轉變壓器或脈沖編碼器）或檢測信號方面引起的故障。

③過熱報警。

2.2.2 硬件報警形式

硬件報警包括速度單元上的報警指示燈和保險絲熔斷以及各種保護用的開關跳開等報警。報警指示燈的含義隨速度控制單元設計上的差異也有所不同。一般有下述幾種。

①電流報警 此時多為速度控制單元上的功率驅動模塊損壞。檢查方法是在切斷電源的情況下，用萬用表測量模塊集電極和發射極之間的阻值，與正常值相比較，以確認該模塊是否損壞。

②高電壓報警 原因是由于輸入的交流電源電壓超過了額定值的10%，或是電動機絕緣能力下降，或是速度控制單元的印刷線路板接觸不良。

③電壓過低報警 由于輸入電壓低于額定值的85%或是電源連接不良引起的。

④速度反饋斷線報警 多是由伺服電動機的速度或位置反饋線不良或連接器接觸不良引起的。

⑤保護開關動作 此時應首先分清是何種保護開關動作，然后再采取相應的措施解決。如伺服單元上熱繼電器動作，應先檢查熱繼電器的設定是否有誤，然后再檢查機床工作時的切削條件是否太苛刻或機床摩擦力矩是否太大。

⑥過載報警 造成過載報警的原因有機械負載不正常，或是速度控制單元上電動機電流的上限值設定的太低。

2.2.3 無報警顯示的故障

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數控設備是一種自動化程度較高，結構較復雜的先進加工設備，是企業的重點、關鍵設備。要發揮數控設備的高效益，就必須正確的操作和精心的維護，才能保證設備的利用率。正確的操作使用能夠防止機床非正常磨損，避免突發故障;做好日常維護保養，可使設備保持良好的技術狀態，延緩劣化進程，及時發現和消滅故障隱患，從而保證安全運行，故障診斷是進行數控機床維修的第一步，它不僅可以迅速查明故障原因，排除故障，也可以起到預防故障的發生與擴大的作用。

二、故障的調查與分析

這是排故的第一階段，是非常關鍵的階段，主要應作好下列工作：

①詢問調查？在接到機床現場出現故障要求排除的信息時，首先應要求操作者盡量保持現場故障狀態，不做任何處理，這樣有利于迅速精確地分析故障原因。同時仔細詢問故障指示情況、故障表象及故障產生的背景情況，依此做出初步判斷，以便確定現場排故所應攜帶的工具、儀表、圖紙資料、備件等，減少往返時間。

②現場檢查？到達現場后，首先要驗證操作者提供的各種情況的準確性、完整性，從而核實初步判斷的準確度。由于操作者的水平，對故障狀況描述不清甚至完全 不準確的情況不乏其例，因此到現場后仍然不要急于動手處理，重新仔細調查各種情況，以免破壞了現場，使排故增加難度。

③故障分析？根據已知的故障狀況按上節所述故障分類辦法分析故障類型，從而確定排故原則。由于大多數故障是有指示的，所以一般情況下，對照機床配套的數控系統診斷手冊和使用說明書，可以列出產生該故障的多種可能的原因。

④確定原因？對多種可能的原因進行排查從中找出本次故障的真正原因，這時對維修人員是一種對該機床熟悉程度、知識水平、實踐經驗和分析判斷能力的綜合考驗。

⑤排故準備？有的故障的排除方法可能很簡單，有些故障則往往較復雜，需要做一系列的準備工作，例如工具儀表的準備、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采購甚至排故計劃步驟的制定等等。

三、電氣維修與故障的排除

這是排故的第二階段，是實施階段。？？如前所述，電氣故障的分析過程也就是故障的排除過程，因此電氣故障的一些常用排除方法在上一節的分析方法中已綜合介紹過了，本節則列舉幾個常見電氣故障做一簡要介紹，供維修者參考。

（1）電源？電源是維修系統乃至整個機床正常工作的能量來源，它的失效或者故障輕者會丟失數據、造成停機。重者會毀壞系統局部甚至全部。西方國家由于電力充足，電網質量高，因此其電氣系統的電源設計考慮較少，這對于我國有較大波動和高次諧波的電力供電網來說就略顯不足，再加上某些人為的因素，難免出現由電源而引起的故障。

四、維修排故后的總結提高工作

對數控機床電氣故障進行維修和分析排除后的總結與提高工作是排故的第三階段，也是十分重要的階段，應引起足夠重視。？？ 總結提高工作的主要內容包括：

①詳細記錄從故障的發生、分析判斷到排除全過程中出現的各種問題，采取的各種措施，涉及到的相關電路圖、相關參數和相關軟件，其間錯誤分析和排故方法也應記錄并記錄其無效的原因。除填入維修檔案外，內容較多者還要另文詳細書寫。

②有條件的維修人員應該從較典型的故障排除實踐中找出常有普遍意義的內容作為研究課題進行理論性探討，寫出論文，從而達到提高的目的。特別是在有些故障的排除中并未經由認真系統地分析判斷而是帶有一定地偶然性排除了故障，這種情況下的事后總結研究就更加必要。

③總結故障排除過程中所需要的各類圖樣、文字資料，若有不足應事后想辦法補濟，而且在隨后的日子里研讀，以備將來之需。

④從排故過程中發現自己欠缺的知識，制定學習計劃，力爭盡快補課。

⑤找出工具、儀表、備件之不足，條件允許時補齊。

總結提高工作的好處是：

①迅速提高維修者的理論水平和維修能力。

②提高重復性故障的維修速度。

③利于分析設備的故障率及可維修性，改進操作規程，提高機床壽命和利用率。

④可改進機床電氣原設計之不足。

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一 電氣故障的常用診斷方法常見如下：

1.直觀檢查法。這是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的檢查。

①詢問：向故障現場人員仔細詢問故障產生的過程、故障表象及故障后果，并且在整個分析 判斷過程中可能要多次詢問。

②目視：總體查看機床各部分工作狀態是否處于正常狀態（例如各坐標軸位置、主軸狀態、 刀庫、機械手位置等），各電控裝置（如數控系統、溫控裝置、裝置等）有無報警指示，局部查看有無保險燒煅，元器件燒焦、開裂、電線電纜脫落，各操作元件位置正確與否等等。

③觸摸：在整機斷電條件下可以通過觸摸各主要電路板的安裝狀況、各插頭座的插接狀況、 各功率及信號導線（如伺服與電機接觸器接線）的聯接狀況等來發現可能出現故障的原因。

④通電：這是指為了檢查有無冒煙、打火、有無異常聲音、氣味以及觸摸有無過熱電動機和元件存在而通電，一旦發現立即斷電分析。

2.儀器檢查法。使用常規電工儀表，對各組交、直流電源電壓，對相關直流及脈沖信號等 進行測量，從中找尋可能的故障。例如用萬用表檢查各電源情況，及對某些電路板上設置的 相關信號狀態測量點的測量，用示波器觀察相關的脈動信號的幅值、相位甚至有無，用PLC 編程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。

3.信號與報警指示分析法。

①硬件報警指示：這是指包括數控系統、伺服系統在內的各電子、電器裝置上的各種狀態和故障指示燈，結合指示燈狀態和相應的功能說明便可獲知指示內容及故障原因與排除方法。

②軟件報警指示：如前所述的系統軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設有報警顯示，依據顯示的報警號對照相應的診斷說明手冊便可獲知可能的故障原因及故障排除方法。

4.接口狀態檢查法。現代數控系統多將PLC集成于其中，而CNC與PLC之間則以一系列接口信號形式相互通訊聯接。有些故障是與接口信號錯誤或丟失相關的，這些接口信號有的可以在相應的接口板和輸入/輸出板上有指示燈顯示，有的可以通過簡單操作在CRT屏幕上顯示，而所有的接口信號都可以用PLC編程器調出。這種檢查方法要求維修人員既要熟悉本機床的接口信號，又要熟悉PLC編程器的應用。

5.參數調整法。數控系統、PLC及伺服驅動系統都設置許多可修改的參數以適應不同機床、 不同工作狀態的要求。這些參數不僅能使各電氣系統與具體機床相匹配，而且更是使機床各項功能達到最佳化所必需的。因此，任何參數的變化（尤其是模擬量參數）甚至丟失都是不允許的；而隨機床的長期運行所引起的機械或電氣性能的變化會打破最初的匹配狀態和最佳化狀態。此類故障多指故障分類一節中后一類故障，需要重新調整相關的一個或多個參數方可排除。這種方法對維修人員的要求是很高的，不僅要對具體系統主要參數十分了解，既知曉其地址熟悉其作用，而且要有較豐富的電氣調試經驗。

6.備件置換法。當故障分析結果集中于某一印制電路板上時，由于電路集成度的不斷擴大而要把故障落實于其上某一區域乃至某一元件是十分困難的，為了縮短停機時間，在有相同備件的條件下可以先將備件換上，然后再去檢查修復故障板。備件板的更換要注意以下問題。

①更換任何備件都必須在斷電情況下進行。

②許多印制電路板上都有一些開關或短路棒的設定以匹配實際需要，因此在更換備件板上一 定要記錄下原有的開關位置和設定狀態，并將新板作好同樣的設定，否則會產生報警而不能工作。

③某些印制電路板的更換還需在更換后進行某些特定操作以完成其中軟件與參數的建立。這 一點需要仔細閱讀相應電路板的使用說明。

④有些印制電路板是不能輕易拔出的，例如含有工作存儲器的板，或者備用電池板，它會丟 失有用的參數或者程序。必須更換時也必須遵照有關說明操作。

鑒于以上條件，在拔出舊板更換新板之前一定要先仔細閱讀相關資料，弄懂要求和操作步驟 之后再動手，以免造成更大的故障。

二 電氣維修與故障的排除

1.電源：電源是維修系統乃至整個機床正常工作的能量來源，它的失效或者故障輕者會丟 失數據、造成停機。重者會毀壞系統局部甚至全部。西方國家由于電力充足，電網質量高，因此其電氣系統的電源設計考慮較少，這對于我國有較大波動和高次諧波的電力供電網來說就略顯不足，再加上某些人為的因素，難免出現由電源而引起的故障。我們在設計數控機床的供電系統時應盡量做到：

①提供獨立的配電箱而不與其他設備串用。

②電網供電質量較差的地區應配備三相交流穩壓裝置。

③電源始端有良好的接地。

④進入數控機床的三相電源應采用三相五線制，中線（N）與接地（PE）嚴格分開。

⑤電柜內電器件的布局和交、直流電線的敷設要相互隔離。

2.數控系統位置環故障。

①位置環報警。可能是位置測量回路開路；測量元件損壞；位置控制建立的接口信號不存在等。

②坐標軸在沒有指令的情況下產生運動。可能是漂移過大；位置環或速度環接成正反饋；反饋接線開路；測量元件損壞。

3.機床坐標找不到零點。可能是零方向在遠離零點；編碼器損壞或接線開路；光柵零點標 記移位；回零減速開關失靈。

4.機床動態特性變差，工件加工質量下降，甚至在一定速度下機床發生振動。這其中有很 大一種可能是機械傳動系統間隙過大甚至磨損嚴重或者導軌不充分甚至磨損造成的；對于電氣控制系統來說則可能是速度環、位置環和相關參數已不在最佳匹配狀態，應在機械故障基本排除后重新進行最佳化調整。

5.偶發性停機故障。這里有兩種可能的情況：一種情況是如前所述的相關軟件設計中的問題造成在某些特定的操作與功能運行組合下的停機故障，一般情況下機床斷電后重新通電便會消失；另一種情況是由環境條件引起的，如強力干擾（電網或周邊設備）、溫度過高、濕度過大等。這種環境因素往往被人們所忽視，例如南方地區將機床置于普通廠房甚至靠近敞開 的大門附近，電柜長時間開門運行，附近有大量產生粉塵、金屬屑或水霧的設備等等。這些因素不僅會造成故障，嚴重的還會損壞系統與機床，務必注意改善。

參考文獻

[1] 陳玉閣，李淑艷.《數控機床故障診斷與排除》，機械工業出版社，2009