数控机床故障诊断方法范文

导语：如何才能写好一篇数控机床故障诊断方法，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】数控机床；故障；排除方法；

不同的数控机床，其结构和性能有很大的区别，但在故障诊断上有它的共性。通过对这些共性的分析得出一些对数控机床故障诊断原则、方法及故障排除方法。以下逐一介绍：

一、 数控机床故障诊断原则

         1. 先外部后内部    

        数控机床是机械、液压、电气一体化的机床，所以故障的发生必然要从这三者之间综合反映出来。所以要求维修人员掌握先外部后内部的原则，即当数控机床发生故障后，维修人员应采用望、闻、听、问等方法，由外向里逐一进行检查。

        例1：一数控车床刚投入使用的时候，在系统断电后重新启动时，必须要返回到参考点。即当用手动方式将各轴移到非干涉区外后，再使各轴返回参考点。否则，可能发生撞车事故。所以，每天加工完后，最好把机床的轴移到安全位置。此时再操作或断电后就不会出现问题。 

外部硬件操作引起的故障是数控修理中的常见故障。一般都是由于检测开关、液压系统、气动系统、电气执行元件、机械装置出现问题引起的。这类故障有些可以通过报警信息查找故障原因。对一般的数控系统来讲都有故障诊断功能或信息报警。维修人员可利用这些信息手段缩小诊断范围。而有些故障虽有报警信息显示，但并不能反映故障的真实原因。这时需根据报警信息和故障现象来分析解决。

 例如：台立式加工中心采用fanuc-om控制系统。机床在自动方式下执行到x轴快速移动时就出现414＃和410＃报警。此报警是速度控制off和x轴伺服驱动异常。由于此故障出现后能通过重新启动消除，但每执行到x轴快速移动时就报警。经查该伺服电机电源线插头因电弧爬行而引起相间短路，经修整后此故障排除。

         2. 先机械后电气  

        由于数控机床是一种自动化程度高，技术复杂的先进机械加工设备。机械故障较易发现，而系统故障诊断难度要大一些。

         3. 先静后动  

        维修人员要做到先静后动，不可盲目动手，应先询问操作人员故障发生的过程及状态，查看说明书、资料后方可动手查找故障原因，继而排除故障，

         4. 先公用后专用   

        公用性问题会影响到全局，而专用性问题只影响局部。

         5. 先简单后复杂  

        当出现多种故障相互交织掩盖、一时无从下手时，应先解决容易的问题，后解决较大的问题。常常在解决简单的故障的过程中，难度大的问题也可能变的容易，理清思路，将难度较大的变得容易一些。

         6. 先一般后特殊

        在排除某一故障时，要先考虑最常见的可能原因，然后再分析很少发生的特殊原因。

二、 数控系统自诊断技术及故障排除方法

所谓系统诊断技术，就是利用数控装置中的计算机及相关运行诊断软件进行各种测试。

         1. 自诊断技术

        1) 开机自诊断：数控系统通电后，设备内部诊断软件会自动对系统中各种元件如cpu、ram及各应用软件进行逐一检测并将检测结果显示出来，如检测发现问题，系统会显示报警信息或发出报警信号。开机自诊断通常会在开机一分钟之内完成。

有时开机诊断会将故障原因定位到电路板或模块上，但也经常仅将故障原因定位在某一范围内，这时维修人员需查找相关维修手册根据提示找到真正故障原因并加以排除。

        2) 运行自诊断：运行自诊断也称在线自诊断，是指数控系统正常工作时，运行内部诊断程序，对系统本身、plc、位置伺服单元以及与数控装置相连的其它外部装置进行自动测试、检查，并显示有关信息，这种诊断一般会在系统工作时反复进行。

        3) 脱机诊断：当系统出现故障时，首先停机，然后使用随机的专用诊断纸带对系统进行脱机诊断。诊断时先要将纸带上的程序读入ram系统中，计算机运行程序进行诊断，从而判定故障部位，这种诊断在早期的数控系统中应用较多。

         2. 人工诊断技术

数控系统的故障种类很多，而自诊断往往不能对系统的所有部件进行测试，也不能将故障原因定位到具体确定的元器件上，这时要迅速查明原因就需要采用人工诊断方法。人工诊断方法有很多种，最常用的有:功能程序测试法、参数检查法、备件置换法、直观法、原理分析法等，现简介如下: 

        1) 功能程序测试法：这种方法将数控系统中的g、m、s、t、功能的全部指令编成一个测试程序，穿成纸带或存储到软盘上在进行诊断时运行这个程序，可快速判定哪个功能出现问题，这种方法一般在机床出现随机性故障时使用，也可用于设备闲置时间较长重新投入使用时测试用。

        2) 参数检查法：一般系统的参数是存放在ram中的，一旦出现干扰或其它原因会造成参数丢失或混乱，从而使系统不能正常工作，这时应根据故障特征，检查和核对有关参数，在排除某些故障时，有时还需对某些参数进行调整。

        3)  备件置换法：是将系统中型号完全相同的电路板、模块、集成电路或其它零部件进行互相交换比较，或利用备用的元器件替换有疑点的部件，从而快速有效地确定故障部位。

        4) 直观法：直观法是利用维修中常用的“先外后内”的原则，利用观察零部件的工作状态、听声音、摸发热等方法，进行逐个检查，如利用视觉可观察内部器件或外部连接的形状上的变化；利用听觉可查寻器件发出的异常声音;利用嗅觉或触觉可查寻过载、高温等现象;等等。

        5) 原理分析法：当采用其它检查方法难以奏效时，可以从电路基本原理出发，一步一步用万用表、逻辑表、示波器等工具对测点进行检查对照，最终查明故障原因。

         3. 高级诊断技术

        1) 在高级诊断中，常用的方法主要有以下几种方法：

        2) 自修复诊断：自修复诊断一般是指在系统内设置不参与运行的备用模块。自修复程序在控制系统每次开机运行，当发现某模块有问题时，系统会把故障信息显示在屏幕上，同时自动查寻备用模块，故障模块的工作即被备用模块取代，维修人员可根据提示更换下一故障模块。自修复诊断方法需要较多的备用模块，这会使系统体积增大，价格提高。

        3) 诊断指导专家系统：近年来，随着图像识别、声音识别、自动翻译和智能工业机器人等技术的发展，这些技术越来越多地被应用到数控机床上。诊断专家系统以专家知识、经验为基础，自动模仿专家利用知识解决复杂问题的思维活动，这就使普通工作人员同样能对故障做出具有专家级水平的诊断结论。

        例如：日本的fanuc系统的诊断指导专家系统是由知识库、推理计算机和人工控制器组成。知识库内存储了专家分析、故障判断和如何消除故障的经验知识。这些知识用于读出数控系统的状态信息，通过人工控制器，编程员可用简捷的记述把专家的知识编成程序，并把程序变成知识库目标形式，再存储到知识库中。推理机通过运行程序进行推理，操作者也可通过显示单位，用简单的人机对话的方式选择故障状态，必要时回答系统的提问，以补充为得出结论所需的其它信息。

        4) 通讯诊断系统：该诊断方法又称海外诊断，是由中央维修站通过电话线路，甚至国际电话系统向用户设备发送诊断程序所进行的一种遥控诊断。通讯诊断系统除可用于故障发生后的诊断外，还可以为用户作定期的预防性诊断，设备生产厂家的维修工不必亲临现场，只需按预定的时间对机床进行系列试运行检查，在中央维修站分析诊断数据，即可发现可能存在的故障隐患。

【参考文献】

[1] 周兰 陈少艾.数控机床故障诊断与维修[m].北京:人民邮电出版社,2007..

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一、数控机床故障诊断的原则

1.先外部后内部

数控机床是集机械、液压、电气为一体的机床，故其故障的发生也会由这三者综合反映出来。维修人员应先由外向内逐一进行排查，尽量避免随意地启封、拆卸，否则会扩大故障，使机床大伤元气，丧失精度，降低性能。

2.先机械后电气

首先检查机械是否正常，行程开关是否灵活，气动液压部分是否正常，等等。一般来说，机械故障较易发觉，而数控系统故障的诊断则难度较大些。在故障检修之前，首先注意排除机械性的故障，往往可达到事半功倍的效果。

3.先静后动

维修人员本身要做到先静后动，在机床断电的静止状态，通过了解、观察测试、分析确认为非破坏性故障后，方可给机床通电。在运行工况下，进行动态的观察、检验和测试，查找故障。而对破坏性故障，必须先排除危险后，方可通电。

4.先简单后复杂

当出现多种故障互相交织掩盖，一时无从下手时，应先解决容易的问题，后解决难度较大的问题。往往简单问题解决后，难度大的问题也可能变得客易。

二、数控机床故障诊断的步骤

数控机床故障诊断一般包括三个步骤：第一个步骤是故障检测。这是对数控机床进行测试，检查是否存在故障。第二个步骤是故障判定及隔离。这个步骤是要判断故障的性质，以缩小产生故障的范围，分离出故障的部件或模块。第三个步骤是故障定位。将故障定位到产生故障的模块或元器件，及时排除故障或更换元件。

三、数控机床故障诊断的方法

1.直观法

维修人员通过故障发生时的各种光、声、味等异常现象的观察，认真察看系统的各个部分，将故障范围缩小到一个模块或一块印刷线路板。

例1：数控机床在加工过程中，突然停机。打开数控柜检查，发现Y轴电机主电路保险管烧坏，经仔细观察，检查与Y轴有关的部件，最后发现Y轴电机动力线外皮被硬物划伤，损伤处碰到机床外壳上，造成短路，烧断保险丝，更换Y轴电机动力线后，故障消除，机床恢复正常。

2.自诊断功能法

数控系统的自诊断功能，已经成为衡量数控系统性能特性的重要指标，数控系统的自诊断功能随时监视数控系统的工作状态。一旦发生异常情况，立即在CRT上显示报警信息或用发光二极管指示故障的大致起因，这是维修中最有效的一种方法。

例2：AX15Z数控车床，配置FANUC10TEF一系统，故障显示：

FS10TE 1399B

ROM TEST：END

RAM TEST：

CRT的显示表明ROM测试通过，RAM测试未能通过。RAM测试未能通过，不一定是RAM故障，可能是RAM中参数丢失或电池接触不良一起的参数丢失，经检查故障原因是由于更换电池后电池接触不良，因此一开机就出现上述故障现象。

3.功能程序测试法

功能程序测试法就是将数控系统的常用功能和特殊功能用手工编程或自动编程的方法，编制成一个功能测试程序，送入数控系统，然后让数控系统运行这个测试程序，借以检查机床执行这些功能的准确性和可靠性，进而判断出故障发生的可能原因。

例3：采用FANUC6M系统的一台数控铣床，在对工件进行曲线加工时出现爬行现象，用自编的功能测试程序，机床能顺利运行完成各种预定动作，说明机床数控系统工作正常，于是对所用曲线加工程序进行检查，发现在编程时采用了G61指令，即每加工一段就要进行1次到未停止检查，从而使机床出现爬行现象，将G61指令改用G64(连续切削方式)指令代替之后，爬行现象就消除了。

4.交换法

所谓交换法就是在分析出故障大致起因的情况下，利用备用的印刷线路板、模板、集成电路芯片或元件替换有疑点的部分，从而把故障范困缩小到印刷线路板或芯片一级。

例4：TH63 50加工中心旋转工作台抬起后旋转不止，且无减速，无任何报警信号出现。这种故障可能是由于旋转工件台的简易位控器故障造成的。为进一步证实故障部位，考虑到该加工中心的刀库的简易位控器与转台的基本一样，于是采用交换法进行检查，交换刀库与转台的位控器后，并按转台位控器的设定对刀库位控器进行了重新设定，交换后，刀库旋转不止，而转台运行正常，证实了故障确实出在转台的位控器上。

5.原理分析法

根据CNC组成原理，从逻辑上分析各点的逻辑电平和特征参数，从系统各部件的工作原理着手进行分析和判断，确定故障部位的维修方法。这种方法的运用，要求维修人员对整个系统或每个部件的工作原理都有清楚的、较深的了解，才可能对故障部位进行准确定位。

例5：PNE710数控车床Y轴进给失控，无论是点动或是程序进给，导轨一旦移动起来就不能停下来，直到按下“紧急停止”按钮为止。根据数控系统位置控制的基本原理，可以确定故障出在X轴的位置环上，并很可能是位置反馈信号丢失，这样，一旦数控装置给出进给量的指令位置，反馈的实际位置始终为零，位置误差始终不能消除，导致机床进给的失控，拆下位置测量装置脉冲编码器进行检查，发现编码器里灯丝己断，导致无反馈输入信号，更换Y轴编码器后，故障排除。

四、结语

虽然数控机床的系统种类繁多，但是各类数控机床的诊断方法基本相同。以上讨论的只是一般诊断方法，只要操作者与维修人员做到认真操作，精心维护，就可以及时发现和消除隐患，减少维修费用，从而保证数控机床能够长时间安全可靠地运行，从而有效地保证和提高企业的经济效益。

参考文献：

［1］刘永久.数控机床故障诊断与维修技术.北京机械工业出版社，2006，7.

［2］蒋洪平.数控设备故障诊断与维修.北京理工大学出版社，2008，5.

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关键词 以工作过程为导向 任务驱动 行动导向法 项目教学法

中图分类号：G424 文献标识码：A

Exploration of Modern Vocational Education Methods in

CNC Machine Fault Diagnosis and Repair Course

LI Yong[1]， XUE Mei[2]

（[1] Tianjin University of Technology and Education， Tianjin 300222；

[2] Beijing Polytechnic， Beijing 100176）

Abstract Modern vocational education is education starting from profession， how to make students achieve the skilled personnel requirements after professional learning？ It has been the problem vocational teachers need to think about. CNC machine fault diagnosis and repair program is professional and highly theoretical， is typical of one of the course theory and practice. We explore a variety of methods of modern vocational education n teaching to find the best teaching methods appropriate to the curriculum.

Key words work process-oriented； task driven； action-oriented； project approach

0 引言

近年来，随着我国经济的不断发展，数控技术及数控设备得到了大量的应用，很多高职院校在设置专业及课程时，都开设了数控技术专业或机电专业所学的数控机床故障诊断与维修课程，这一门课对学生的经验及动手操作能力要求较高，在教学中也面临着以下两方面的困难：（1）数控机床故障诊断与维修课程中涉及的知识点较多，内容也比较复杂，如机械设计、机械制造、机械原理、液压与气动、数控编程与工艺等，而对于高职院校的学生来说，学生本身底子就比较薄弱，且学校课程安排时间比较有限，学生在学习时存在一定难度。（2）数控机床故障诊断与维修这门课程要求学生有较强的故障判断分析能力和实际动手能力，但是，在传统的教学模式下很难培养出来。因此，如何保证数控机床故障诊断与维修课程内容的实用性？如何采用现代职业教育方法引导学生掌握该课程，从而提高自身的专业技能？如何让学生在有限的时间内，获得最佳的课堂教学效率？如何让学生在课本中学到的理论与实际相结合？本文对以上几个问题采用现代职业教育方法在高职院校教学中做了一些有益的探索。

1 技术学院数控机床故障诊断与维修课程教学现状

目前，数控机床故障诊断与维修这门课程主要有两种教学方法，一种是采用传统的教学模式：黑板粉笔教学；第二中是课堂上以演示课件为主的教学模式，老师所讲的内容基本上是围绕课件展开的。但是，这两种方法都有各自的优缺点，课程教学中它们都做不到“以学生为中心”，并不能够教会学生如何利用现代化的教学手段解决学习中出现的问题，使学生缺乏基本的感性认知。

2 数控机床故障诊断与维修课程教学中使用现代教育方法的意义

2.1 现代教育方法使得数控机床故障诊断与维修中的知识点呈现累积

在数控机床故障诊断与维修这门课程教学中，我们如果将现代教育方法融入其中，则在教学过程中可以向学生展示一些实物模型，同时，通过在教学过程中，我们还可以使用仿真软件，画出数控机床内部结构等。在现代教育方法中，我们利用了先进的电、光、等科技，将课程中涉及到的一些实物进行分解，然后再将它们如实地呈现在学生面前，使得学生学习的内容与实际机床有比较密切的联系，让学生学到的知识运用到实际的加工中去，这样更有利于学生知道机床可能存在的问题，更加容易诊断出机床故障和维修方法。

（下转第216页）（上接第170页）

2.2 计算机网络技术的发展，能使远程教学得以实现，从而产生新型现代的教育模式

现代教育方法在数控机床故障诊断与维修课程教学中，无论是教学手段还是教学方法都发生了很大的变化，这种教育方法丰富了教学信息，整合了学校内的资源，突出了“以学生为主体”的教学模式，从而充分调动和发挥了学生的主观能动性，增强学生发现问题、分析问题和解决问题的能力，培养学生的探究意识和创新能力。

3 现代教育方法在数控机床故障诊断与维修课程教学中的应用

对于培养适应社会需求的高素质人才来说，我们离不开现代教育方法。因此，高职院校教学中，要想是现代教育方法在数控机床故障诊断与维修教学中有效地发挥作用，我们应该尽量做到如下几点：

3.1 教师在数控机床故障诊断与维修备课中多利用网络资源

老师在备课时，要多利用一些网络资源，对要讲的内容在文库中进行检索，通过网络查询一些比较新颖的，对学生有帮助的数控机床故障的案例，一方面能够丰富自己的教学内容，另一方面能够提高学生的感性认识。

3.2 教师在数控机床故障诊断与维修备课中要善于利用现代教育方法（如多媒体技术）

在数控机床故障诊断与维修课件制作过程中，老师要充分利用多媒体技术及一些仿真软件，画出数控机床中一些机器零件、机床的二维、三维立体模型、以及各种刀具的模型等，从而建立教学素材库，并作出丰富的多媒体课件。

3.3 在数控机床故障诊断与维修课程教学中要充分利用模拟仿真技术

数控机床故障诊断与维修是一门动手操作性很强的专业课，在没有使用现代教育方法的情况下，老师只能将这本专业课进行板书教学，而不能对机床进行实际操作和实物讲解。这样的教学模式使得学生在学习过程中对机床机构、液压、电路等感到很抽象。一些学生对某一机床可能出现的问题也无法得到验证，犹如纸上谈兵。再加上一些学校自身设备简陋，学生在金工实习时，涉及的内容较少，实习的时间较短。我校数控维修专业的学生，由于教学内容及设备条件有限，只进行一些简单的圆柱面加工、普铣等操作，对数控机床的机构、齿轮的变速等都未能深入地理解。

为了能够有效地解决数控机床故障诊断与维修课程教学中，学生对数控机床的感性认识，我们可以采用以下两种方法：（1）在理论教学中，充分利用现代教育方法如：多媒体技术，机械模拟仿真技术，教学中结合软件进行案例示范，指导学生机床可能会出现的故障及一些维修方法，使学生对机床有一个感性认知；（2）充分利用学校的实训室，让学生亲手对一些机床进行故障诊断，这样能够让学生更加接近工作环境。通过应用现代教育方法，学生能在学习中借助一些先进的技术，了解机床出现的常见故障以及维修的一些技术，使学生最大限度地让所学的理论知识与实际相结合。

4 结束语

随着我国教育体制的不断改革，我国高职院校的教育方法也受到了很大的冲击。现代教育方法是一种科学的教育方法，在数控机床故障诊断与维修这门专业课程中，运用这种教育方法能够增加教学信息量。在教学过程中通过运用一些数控加工仿真模拟软件及网络资源，能够激发学生学习的兴趣，增强学生的感性认识，促使他们将理论知识与模拟实践操作有机地结合起来，也有利于学生能力的培养，大幅度提高学校的教学质量。

参考文献

[1] 肖军民，魏加争.高职数控专业技能模块化教学改革探讨[J].辽宁高职学报，2008（7）.

[2] 张立军.数控机床的探究式教学法[J].当代教育论坛，2009（11）：17-18.

[3] 甄久军.基于项目化教学的数控机床故障诊断与维修课程改革与实践[J].职业技术教育，2010（8）：26-28.

[4] 姚玲峰，罗纲.基于PLC的西门子810系统数控机床故障诊断与排除[J].机床与液压，2010（2）.

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关键词：数控车床；故障；排除措施

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.13.219

0 引言

数控机床是机械加工过程中比较常见的自动化器械，具有较高的技术含量。一旦数控机床出现故障就会比较麻烦，不仅会影响到数控机床的工作效率，同时还会缩短数控机床的使用寿命。此外，数控机床故障诊断难度比较大，必须要借助现代故障诊断技术才可以确定故障发生的原因，并排除故障。因此，进行有关数控机床常见故障及排除措施的研究十分必要。本文将从介绍数控机床故障诊断概述入手，分析和研究数控机床常见的故障类型，并提出故障排除的方法，希望对以后的相关工作能有所帮助。

1 数控车床故障诊断概述

1.1 数控机床故障诊断的基本原则

在对数控机床进行故障诊断的过程中应遵守一定的原则。

第一，从外部到内部的原则。近年来，随着相关技术的不断发展，数控机床出现故障的可能性越来越低。但如果发生了故障，维修人员在诊断时应先进行数控机床外部检查，确定外部不存在问题以后才可以进行内部检查。在故障诊断的过程中尽量不要拆卸数控机床，因为数控机床对精度的要求比较高，随意拆卸数控机床可能会影响其精度，进而影响数控机床的正常使用；

第二，从主机到电气的原则。数控机床发生故障的部位主要有三个，分别为主机、数控系统和电气。相比于后两个部位来说，数控机床主机出现故障比较容易诊断出来。因此，要先进行主机诊断。而且，大量的实践也证明了数控机床主机出现故障的概率比较高。先进行主机诊断可以节省很多的时间。如果确定了主机不存在故障，则可以进行数控系统和电气故障诊断；

第三，从静态到动态的原则。如果发现数控机床出现了故障则应先断电。在数控机床停止运行的状态下进行故障诊断。只有在保证通电以后不会发生更大的事故时才可以给数控机床通电。通电以后要对数控机床运行的状态进行观察，找到故障发生的位置；

第四，从简单到困难的原则。如果数控机床发生了多种故障，则应先判断故障排除的难易度，先处理比较容易排除的故障，然后在解决难以排除的故障。

1.2 数据机床故障诊断的方法

在数控机床故障诊断的过程中可以采用多种方法，下文将介绍几种比较常见的故障诊断方法。

第一，是直观诊断法。顾名思义，就是通过直接观察判断故障发生的位置、故障的类型。在观察的过程中不仅要目测，还要手摸、通电检验。一般情况下，在数控机床故障初步诊断的过程中会采用直观诊断法；

第二，是自诊断功能法。随着相关技术的不断发展，数控机床越来越先进，自带诊断功能。因此，当数控机床发生故障以后要充分利用自诊断功能，分析和判断故障发生的原因；

第三，是交换诊断法。采用交换诊断法主要是为了判断故障转移的方向。在具体应用的过程中，维修人员需要将具有同种功能的模块交换安装，从而确定故障发生的位置；

第四，是仪器测量诊断法。目前，市场上已经有专门用于数控机床故障诊断的仪器设备。在数控机床发生故障以后可以通过仪器测量的方法对数控机床的运行状态进行检查，从而确定故障发生的位置。

在实践过程中，需要根据实际情况选择故障诊断的方法。对于一些比较复杂的情况，可以同时采用上述的方法，这样可以提高故障诊断的速度和准确性。

2 数控车床常见的故障及排除措施

首先，是数控机床主轴电机故障。目前，数控机床大多使用的是变频调速电动机。这种类型的电动机具有很多的优点。第一，变频调速电动机稳定性比较好，使用成本比较低；第二，变频调速电动机损耗比较小，可以进行速度变换。虽然，变频调速电动机具有很多的优点，但在使用的过程中也比较容易出现故障。变频调速电动机出现的故障主要有三种。第一种是噪声故障。如果电机轴承在使用的过程中缺少油脂或者出现了损坏则会导致噪声故障的发生。排除故障的方法有两种，如果是电机轴承受损则应更换新的轴承，如果是缺少油脂，则应使用耐高温性较好的油脂；第二种是振动故障。导致变频调速电动机出现振动故障的原因有很多，例如电机轴承受损、电机紧固螺栓松动等。针对不同的原因应采用不同的故障排除方法。例如，如果是因紧固螺栓松动导致振动故障发生则应加固连接螺栓；第三种是发热故障。轴承受损、轴承间隙过大、散热排风扇损坏等均可能导致发热故障的发生。如果是散热排风扇出现问题则应更换新的排风扇。

其次，是数控机床工作台故障。在进行零部件加工的过程中，数控机床的工作台经常会出现运行停止、电机不间断抖动的现象。导致这种现象发生的原因有两个，一个是工作台机械出现故障，另一个是系统故障。通常来说，系统故障发生的可能性比较小。如果是机械故障，则可以将工作台退回到原点，重新启动，这样就可以排除故障。如果故障没有排除掉，则要检查传动系统是否出现了损坏，是否有异物存在。在这种情况下要先切断电源，然后再进行故障诊断。

3 总结

总之，数控机床是精密度比较高的机械设备，在运行的过程中很少会出现故障。但如果发生故障，导致故障发生的原因一般都是比较复杂的，从而加大了故障诊断的难度。因此，必须要加强对数控机床故障诊断技术的研究，提高数控机床故障诊断的效率，从而确保数控机床运行的安全性和稳定性。

参考文献：

[1]王东阳.数控车床自动回转刀架常见故障诊断与排除[J].科技创业月刊，2011（06）：155-156.

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【关键词】数控机床；故障诊断；教学方法

我国在故障诊断技术方面起步较晚,1979年才初步接触设备诊断技术，近年来得到迅速发展。目前国内对装备的故障诊断技术,尤其是板级故障诊断技术的研究有了较大的进展。经过二十多年的研究与发展,我国的故障诊断技术己广泛应用于军工、化工、工业制造等领域,如数控机床、汽车行业及发电厂等。

一、数控机床故障诊断与维修行业人才结构

1.蓝领层

数控操作工：精通机械加工和数控加工工艺知识，熟练掌握数控机床的操作和手工编程，了解自动编程和数控机床的简单维护维修。其岗位适合中职学校组织培养。此类人员市场需求量大，适合作为车间的数控机床操作技工。但由于其知识较单一，其工资待遇不会太高。

2.灰领层

（1)数控编程员：掌握数控加工工艺知识和数控机床的操作，掌握复杂模具的设计和制造专业知识，熟练掌握三维CAD／CAM软件，熟练掌握数控手工和自动编程技术。其岗位适合高职、本科学校组织培养，适合作为工厂设计处和工艺处的数控编程员。此类人员需求量大，尤其在模具行业非常受欢迎，待遇也较高。

（2)数控机床维护、维修人员：掌握数控机床的机械结构和机电联调，掌握数控机床的操作与编程，熟悉各种数控系统的特点、软硬件结构、PLC和参数设置，精通数控机床的机械和电气的调试和维修。其岗位适合高职学校组织培养，适合作为工厂设备处工程技术人员。目前非常缺乏，其待遇也较高。

3.金领层

数控通才：具备并精通数控操作技工、数控编程员和数控维护、维修人员所需掌握的综合知识，并积累了大量实践经验，知识面很广。能自行完成数控系统的选型、数控机床电气系统的设计、安装、调试和维修，能独立完成机床的数控化改造，是企业(特别是民营企业)的抢手人才，其待遇很高。其岗位适合本科、高职学校组织培养。

对于这三类人才主要有两个来源：一是大学及职校机电一体化或数控技术应用等专业的毕业生，他们具有不同程度的理论知识和较强的动手能力，最大的缺陷就是学校难以提供的工艺经验；另一个来源就是从企业现有员工中挑选人员参加不同层次的数控技术中、短期培训。这些人员一般具有企业所需的工艺背景及比较丰富的实践经验，但是他们知识面较窄，特别是对计算机应用技术和计算机数控系统不太了解。[3]

因此，数控机床故障诊断与维修的教学应围绕怎样使学生具备丰富的实践经验进行。

二、当前数控机床故障诊断与维修的教学现状

(一)学校师资力量严重不足

数控技术在近几年的广泛应用，引起了数控人才的大量需求，同时造成数控师资、特别是同时具备相当的理论知识和丰富的实践经验的数控师资队伍严重不足。[2]

有些学校从社会上引进了一些具有丰富实践经验的工程技术人员，用来充实教师队伍。但是，由于有关规定的限制，这些人被排除在外。因此一些学校只有聘用丰富实践经验的工程师作为学校的兼职老师，按劳付酬。[5]

(二)实训设备种类多，且与教材不配套

由于数控机床有多种系列，如法那科系列、西门子系列、三菱、华中系列、广州数控系列等，其控制系统及故障表现形式多种多样。当前数控机床故障诊断与维修的相关高职、高专类教材中讲解的数控机床故障诊断与维修的典型案例主要针对市场上的一些主流数控机床，使得理论教学与实训教学并不是十分的配套，一定程度上影响了本专业的教学质量。

三、如何开展数控机床故障诊断与维修专业课程教学

(一)师资队伍的建设

1.学校从机电一体化及数控技术相关的专业中录用本科生或硕士生，他们具有扎实的基础理论知识。可是他们缺乏实践经验，为此学校可将青年教师有计划地送到企业去挂职锻炼，将实战培训的重点放在工艺知识、故障诊断和故障排除等方面。

2.学校从数控设备多的企业招聘有丰富的现场经验、组织能力强的故障诊断技术人员，这样的人才在数控技术实训中能很快把握实训要点。

(二) 数控机床故障诊断与维修实训中心的建设

数控机床故障诊断与维修实训中心应从基础理论教育到实验、实践环节建立一套完整的实验、实习体制。为满足教学需要一般应建立以下几种实验室。

1.数控原理实验室

包括数控原理、数控机床电气控制、主轴系统、伺服系统、机床检测与调试技术等基础实验。

2.与教材配套的数控机床故障诊断与维修综合实验室

本实验室应可以完成数控系统的功能、结构、安装、参数设置以及调试等多项实验，其应用范围包括：

（1)教师讲授数控原理、调试维修以及参数设置的平台；

（2)学生验证教学内容和基本原理的对象；

（3)学生调试、参数设置、故障诊断、维修等实训实习项目的配套设备。

(三)改革教学方法

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[关键词]数控机床 诊断策略 伺服系统 故障分析 二次破坏引言

中图分类号：TD115 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）13-0061-01

1.数控机床的故障诊断策略

在数控机床的整个使用寿命内，故障发生频率的高低大致可分为3个阶段，即磨合期、稳定期和衰老期.要诊断数控机床的故障，就必需掌握故障发生的规律。其数控机床的磨合期一般从整机安装调试开始运行后半年到1年时间，故障频率高且一般无规律可循，发生在电气、液压和气动系统部分的故障频率约占此阶段故障的90%；数控机床在经过各种磨合、调整后，开始进入相对稳定的正常运行期，此阶段各类元器件器质性故障比较少见，偶而发生的机电故障概率基本相等，此阶段一般持续7～10年；在衰老期阶段，数控机床上各类元器件开始加速磨损和老化， 故障频率逐年增加，并且故障性质属于渐发性和器质性.由于数控机床使用时问的长期性和故障的多样性，对它的故障诊断和维修，既要有常规的手段和方法，又要有专门的技术和检测手段，必须从软件、硬件、机械和电气等多方面综合考虑.一般来说，数控机床的故障诊断方法有以下几种：

（1）直观诊断法.通过故障发生时产生的声、光、味等感官现象，对数控机床的机、电、液等部分进行常规检查.检查内容包括：

1）机床硬件系统问各部分的连接是否牢固可靠.

2）系统内的电路板是否出现明显可疑现象.

3）机械系统部分的液压、气压、油压是否满足数控机床的使用要求.

4）电气、机械部分的元件是否有损坏现象.在实际故障诊断中，直接诊断法对于发现机械系统部分的故障十分有效.

（2）参数检查法.数控机床中有大量的参数，这些参数的合理设置能保证机床的正常使用和性能的完全发挥.但是在机床实际使用中，由于数控系统备份电池失效、操作者误操作、电网瞬间断电等问题都会使系统参数丢失或改变而导致数控机床不能正常工作.因此，对此类故障的诊断方法就是要充分地了解数控系统各参数的含义和作用，从而快速地确定维修措施，减少故障诊断时间.

（3）操作诊断法.在数控机床的故障诊断中，为了再现故障发生前机床的运行状态或排除某些可能的故障，常需要执行某些特殊的操作（比如通过手动单步观察主轴运动、工作台进给或通过执行单一功能的加工指令）进行动作与加工功能的检测.这样，可以将故障发生的范围逐步缩小，从而可最终确定故障发生的确切位置.

（4）系统自诊断法.一般知名的数控机床都随机带有自诊断程序或专用的诊断软件，这些程序或软件，对上述几种方法还难以诊断的故障具有良好的综合诊断能力，维修人员能够根据诊断出的多个问题全面评价，有时还可以借助专家系统综合评判，是解决复杂难题或解决故障时的一种很有效的方法.

2.数控机床伺服系统故障分析

数控系统的控制核心是对机床的进给部分进行数字控制，而进给是由伺服单元控制伺服电机，带动滚珠丝杠来实现的，由旋转编码器作位置反馈元件，形成半闭环的位置控制系统. 所以伺服系统在数控机床上起着相当重要的作用.数控系统全部或部分丧失了系统规定的功能就称为故障.故障分析是寻找故障的特征，捕捉出现故障时机器的异常现象，必要（会出现故障发生时刻的现象）和可能（设备还可以运行到这种故障再现而无危险）时，可以让故障再现，经过分析可能找到故障的规律和线索. 数控机床的故障分为数控系统故障和机床本体故障两大类.前者包括CNC系统故障、伺服系统故障、编码器故障、超程故障和PMC故障等，由CNC控制软件进行自诊断.后者包括机床故障和操作信息等，由 PMC 控制程序进行自诊断.伺服系统出现故障时通常有3种表现形式： 一是在CRT上显示报警内容或报警信息，判断这种故障较容易，因为从报警信息内容上可以得到一些简单的提示；二是在驱动装置上用报警灯或数码管显示驱动装置的故障；三是工作虽然不正常，但无任何报警信息，对这类故障，则要求维修人员根据故障表现特点，综合各方面因素分析和判断，这一类伺服故障往往也是比较难以排除的.笔者在维修数控机床的过程中，发现伺服系统出现故障的机会较多，并且伺服系统的故障一般都是由伺服控制单元、伺服电机、测速电机、编码器等出现问题引起的.而有些则是由机械、液压、油污等其他因素或环境不宜引起伺服系统出现故障.

3.二次破坏种类分析及预防

二次破坏的种类主要分为机床参数破坏、 电路板跳线或旋钮位置破坏和电路板物理破坏以及其他形式的破坏.机床参数破坏是指数控系统出厂参数遭到人为的修改，使得机床不能正常工作.以西门子 802D 数控系统而言，其设定数据有上百个，主要有通用机床数据、伺服进给轴数据、主轴数据和机床数据位等.更改其中任何一个数据都会对机床的工作状态产生影响.机床参数破坏在维修过程中经常发生，机床数据的更改很容易被维修人员遗忘.当本次维修失败后，会给后续维修带来很大的麻烦.对于这类破坏的维修较为简单，查明原因后，重新设定数据即可恢复系统.数控系统由各独立功能模块组成，各个模块上都有许多开关、跳线和旋钮等以适应不同的功能要求.如在伺服驱动板中有用于调节系统开环增益和零点漂移的旋钮.在未知此类旋钮作用的情况下，调节任何一个旋钮的位置都会对数控系统造成损害.而且此类破坏，不易发现，会对后续维修造成障碍.电路板物理破坏主要是指在电路板元件级维修中人为造成的电子器件损害、电路板断裂等现象.现代数控系统都由大规模集成电路组成，维修中集成电路对高压静电的释放十分敏感，各种合成化纤材料如橡胶鞋底、人造地板、地毯等都会在人体上产生几千伏的静电，会造成CMOS器件的损坏或者CMOSRAM数据丢失，甚至造成印刷电路板导线烧毁.另外，由于大规模集成电路的需要，数控系统的电路板往往都做成四层甚至更高的电路板层数，在采用置换法维修时频繁安装和调整电路板，会使电路板受力弯曲致使内层导线断裂.这种故障的维修往往需要专业的检测设备才能完成，维修的难度增加.另外，其他形式的二次破坏如接线不牢、焊点虚焊、元件安装错位等在数控机床维修中也是应该十分警惕的.预防数控机床维修二次破坏， 应该对数控机床维修划分合理的维修等级.如把数控机床维修划分为机械结构维修、数控系统设备维修、数控系统模块级维修和数控系统电路板元件级维修， 制定相关维修人员的责任范围.如对设备的维修仅限于如限位开关、按钮、传感器、连接电缆及接插件等辅助部分的操作.另外，定期对各维修等级做预防性维护也是预防数控机床故障的有效手段.

4.结语

数控机床的程序复杂自动化程度高，一旦发生故障，其检测和维修都比较困难，因此除了认真分析上述几点因素以外，还必须编制数控机床维修图册、典型修理工艺规程、备件制造工艺规程，制定各种维修技术标准，做好数控机床的修前技术准备工作；在数控机床维修中推广应用新技术、新工艺、新材料，做好数控机床的技术改造和局部改装设计管理工作，搞好数控机床维修用工、检、量具的管理，搞好数控设备维修的质量管理等工作.只有这样，才能做好数控机床的维修工作，保障数控机床的正常运行，从而保障企业生产的顺利运行。

参考文献

[1] 李宏慧，谢小正，沙成梅.浅谈数控机床故障排除的一般方法[J].甘肃科技，2004（9）：45-46.

[2] 温德涌.浅谈数控机床的故障诊断与排除[J].机电工程技术，2005（8）：34-35.

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关键词：数控机床；故障；诊断维修

中图分类号：C35文献标识码： A

数控设备是一种过程控制设备, 这就要求它在实时控制的每一时刻都准确无误地工作。任何部分的故障与失效,都会使机床停机,带来较大的经济损失。本文根据生产中经常遇到实际问题介绍几种常用数控机床故障诊断和维修技术。

一、数控机床的故障诊断分析

1、检查。

如果数控设备无法正常工作，要先确定出故障的位置，分析故障产生的原因，然后再进行维修。切莫在故障没有确诊的情况下盲目地进行拆卸，以免造成人为二次故障，增加数控机床的维修难度和成本增加。故障诊断的时候，要先摸查容易产生故障的部位，如因为电流过大导致的熔丝熔断就是常见故障。对于电路问题，电子元件的烧损也是常见问题，可以通过目测电路板上电子元件的管脚有无黑焦、断脚的现象，可以通过鼻子闻看有无烧焦的味道，进而缩小诊断范围，快速完成数控设备的故障诊断。

2、系统自诊断。

数控机床带有自诊断功能，按照实时监控的数据系统能够自动辨别一些故障信息，并通过有规律地闪烁发光二极管指示故障大概范围，比较现代化的系统则是将故障信息直接显示在液晶显示器屏幕上。随着自诊断技术的不断发展，出现了接口诊断技术，接口诊断技术是利用 JTAG 边界扫描技术对最复杂的装配进行测试、调试和在系统设备编程，并且诊断出硬件问题。

3、功能程序测试法。

功能程序测试是利用在数控系统中嵌入的测试程序对数控机床的关键运行部位进行功能测试，从而确定数控机床某部位的运行情况良好与否，为故障诊断提供方向性指示。

4、接口信号检查。

通过接口信号检查，将检测信息与接口手册标准标号进行比对，能够反映出一定范围内的故障信息，为数控机床故障诊断提供依据。

5、诊断备件替换法。

因为数控机床结构复杂，故障原因错综复杂，故障诊断难度较大。往往故障涉及到机电液，诊断过程需要大量的时间。在数控机床的故障诊断过程中，在配件充足、缺少诊断设备工具或诊断缺乏思路时，根据实际情况采用换件法，即用好件替换怀疑零件，能够迅速诊断出故障部位。

二、维修技术原理

1、先机械后电气

由于数控机床是一种自动化程度技术复杂的先进机械加工设备，一般来讲，机械设备的故障较易察觉。而数控系统故障的诊断则难度要大些，先机械后电气就是在数控机床的检修中，首先检查机械部分是否正常，行程开关是否灵活，气动液动部分是否正常等，从经验来看，数控机床的故障中有很大部分是从机械动作失灵引起的。所以，在故障检修前先注意排除机械性的故障，往往可以达到事半功倍的效果。

2、先外部后内部

数控机床是机械液压电气一体化的机床，故其故障的发生必然会从机械、液压、电气三方面综合反映出来。当数控机床出现故障时，维修人员应先采用望、闻、听、问、摸等方法由外向内逐一检查。

3、先简单后复杂

当出现多种故障相交织掩盖，一时无从下手时，应先解决容易的问题后解决难度较大的问题。常常在解决简单故障的过程中，难度大的问题也可能变的容易，或者在排除简易故障时得到启发，对复杂故障的认识更清晰从而得到解决办法。

4、先静后动

维修人员本身要做到先静后动，不可盲目动手。应先询问机床操作工人故障的发生过程和状态。阅读机床说明书，资料图样后方可动手查找和处理故障。其次，对有故障的机床也要本着先静后动的原则，先在机床断电的静止状态，通过观察分析确认为非恶性循环性故障或非破坏性故障，方可给机床通电在运行状态下进行动态的观察检验测试，查找故障。然而对恶性的循环性故障，必须排除危险后方可通电在运行状态下进行动态诊断。

5、先公用后专用

公用性的问题往往会影响全局，而专用性的问题只影响到局部。如机床的几个进给轴都不能转动，这是应先检查和排除各轴公用的 CNC PLC 电源液压等公用部分的故障。然后再设法排除某轴的局部问题。

三、数控机床故障维修方法

1、上电重启法

在机床不能正常启动时，如果出现 910、912(RAM 奇偶校验报警)、920(系统监控报警)、930(CPU 异常报警)等报警时，经常可以通过重新上电启动或者多次重新启动的方法排除故障，这是因为数控系统为弱电系统，容易受到外界干扰。 但是当通过重新上电的方法系统即可恢复正常时，应该详细的检查数控系统的接地线和控制信号线布置是否合理，采取更有效的屏蔽措施，还要检查机床外部干扰源，对干扰采取合理的措施。

2、重装系统

由于瞬时故障引起的系统报警，可以通过硬件复位或用开关系统的方法来清除故障，但是系统工作区由于掉电、系统软件不良或者电池欠压造成混乱时，则必须对系统进行初始化，初始化之前应注意做好数据备份，数据备份一般在机床安装调试好后在机床参考点处进行，尤其是采用绝对编码器无挡块返回参考点的机床，否则将会出现绝对位置丢失的报警．对于有刀库的加工中心，数据回装时还要修改刀库数据表。系统初始化包括系统参数初始化、主轴参数初始化和伺服参数初始化，系统参数初始化是全部清除 SRAM 的数据(系统上电的同时按下RESET + DELET)，然后把备份的机床数据回装．数据回装是在系统开机的同时按下系统操作软件的最右边两个键，直到系统出现引导画面的主菜单进行的。

3、置换法

由于数控机床采用模块化设计，集成化程度高，每个模块又由多个功能板组成，要把故障落实于某个功能板甚至某一元件上非常困难。为了缩短停机时间，在有相同备件的条件下可以先将备件换上，然后再去检查、修复板件。当不能确定故障确切所在功能板时，可以将系统相同的两台机床的功能板对调，通过观察故障是否转移来判定故障的具体部位．在用置换法更换功能板时要注意:更换任何板件必须在断电的情况下进行;更换板件前要记录原来的开关状态和设定状态、必要的参数，更换后要做好相应的设定，否则会出现新的故障报警或丢失参数。

4、屏蔽法

当报警不易确定故障原因时，可根据情况屏蔽局部来判断故障部位，如某数控机床进给采用全闭环控制，加工过程出现位置反馈信号断线报警，经分析，故障原因可能是光栅尺本身断线、系统内部检查电路故障、伺服故障或者机械传动间隙过大，通过重新设定系统控制功能参数，将系统原来的全闭环控制改为半闭环控制(通过参数封锁了光栅尺，FANUC－0iMC 系统是将 1815#1 设为“0”)，报警解除，从而可以判断为光栅尺本身故障，经检测发现为

光栅尺有油污导致。数控系统的各模块就绪状态与系统信号一一对应，如 FANUC系统α系列模块通过 JX1B 发出就绪的使能信号，当发生故障的部位难以确定时，根据具体情况可采用使能信号短接屏蔽故障的方法来进行诊断。当电源模块不能就绪时，故障原因可能是电源

模块本身，也可能是后续的伺服模块，当 JX1B 终端盒插在电源模块的 JX1B 时，电源模块就绪，说明电源模块后续模块故障，否则是电源模块本身故障，当把 JX1B 终端盒插在 Y 轴伺服模块的 JX1B 后，电源模块启动就绪，说明为 Z 轴伺服模块故障。

结语

在面对数控机床的故障诊断维修问题上，要做好数控机床操作人员的技术培训，掌握正确的设备操作步骤和方法，避免出现人为性故障的发生。还要做好数控机床的日常维护保养，定期合理维护才能够最大限度地控制数控机床故障发生几率，防患于未然。对于数控机床维修技术人员，要注重对数控机床的技术资料的存档，注重对维修资料的收集和维修经验的总结、维修技术的培训。

参考文献

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【关键词】数控机床；故障诊断与维修；教学改革；数控实训平台

数控机床维修工是我国劳动和社会保障部在2006年的新职业，主要从事数控机床的安装、调试、维护保养和检修工作。一名合格的数控机床维修工不仅要具有扎实的专业理论知识功底，还要具备检查、分析、确定故障原因和快速准确的维修好机床的能力。为满足社会需求，大多数职业院校在数控技术专业或数控设备维修等专业都开设了《数控机床故障诊断与维修》课程，并把它作为一门专业核心课程，为社会输送了大量数控机床维修人员。然而高职院校数控机床维修课程在教学中存在重理论轻实践，理论和实践教学脱离的现象，学生的职业素质与企业的用工要求还有一定的距离。这就导致了企业招聘的数控维修工不能达到用工要求，相关专业的毕业生就业难以对口的矛盾。因此，对于数控机床故障诊断与维修课程的教学迫切需要进行改革与创新，探索出学校、学生和企业都能共同参与、共同获益的教学方法。

1课程教学主要面临的问题

(1)课程教学中涉及的知识面广，包括了数控系统、数控机床机械结构、电气控制、液压与气动等相关知识，这些知识在前置课程中进行了独立设置。但是在前期教学中，学生基本只是孤立的接受知识，而本课程则是将这些知识融合到一起，并且要将理论知识应用于实践解决实际问题，再加上职业院校的学生文化基础相对比较薄弱，这就导致了大部分学生感到这门课程的学习难度很大，对知识进行综合应用时无从下手。

(2)课程教学仍然以理论教学为主。在本门课程的实践教学过程中，数控设备通常会处于被保护状态，不能进行拆装，这就使得用于维修教学的设备不足，学生仅仅只是接收一些认知实验，或者老师设定一些简单的故障让学生进行排除，实习时间得不到足够保障，学生的综合实践能力难以提高。

(3)数控系统的品牌、型号众多，更新也快，其结构、参数设置以及故障诊断方法等在不同的品牌和型号中均存在一定的差异。而本课程在课堂教学中往往只是以一种数控系统为载体来进行教学设计与安排，最多再把学校拥有的其它数控系统作为辅助介绍，缺乏了对机床故障诊断与维修方法能力的培养，因此，难以培养出走出校门就能满足企业基本要求的数控维修人员。

(4)考核方式不合理，《数控机床故障诊断与维修》传统的考核方式为:平时成绩(50%)+期末考试(50%)=总评成绩，这种考核方式已不再适应“双证融通”人才培养模式，也不适合于本门课程的成绩评定，为此该课程的考核方式需要进行改革。考核方式不合理，《数控机床故障诊断与维修》传统的考核方式为:平时成绩(50%)+期末考试(50%)=总评成绩，这种考核方式已不再适应“双证融通”人才培养模式，也不适合于本门课程的成绩评定，为此该课程的考核方式需要进行改革。

2课程教学改革的研究内容

(1)研究以典型项目为载体的基于工作过程的课程教学内容，让学生在真实或接近真实的实践情境中获得知识和技能。

(2)依托FANUC0imateTD数控实训平台研究数控机床维修的典型工作任务，并结合维修工的国家职业技能鉴定标准对教学内容进行整合，确定出课程学习的不同学习情境，精选企业现场典型的维修案例作为教学任务。

(3)研究新的课程考核评价方式。

3解决教学问题采取的方法

(1)采用项目教学法，以工程为背景，把项目作为载体实施课堂教学，依托FANUC0imateTD数控实训平台，学生亲自完成各项目实施的整个过程。构建课程项目围绕项目构思设计实施运作的主线来进行，实现课程理论知识和实践技能一体化教学。

(2)课程项目要符合课程教学目标的要求，与企业实际相结合，还要考虑学生的综合能力。课程项目的开发最好由学校教师、企业维修技术人员以及行业专家共同研讨，精选出有代表性的项目案例;也可以让学生利用学校建立的FANUC数控实训台参与开发一些简单的课程项目，使学校资源得到更好的利用最大化。

(3)课程教学实行双导师制，尤其在实践教学环节，安排企业工程师或学校的实训教师与学校理论教师一起共同担任该环节的指导老师。同时，学校也应多安排专业教师到企业兼职锻炼，不断提升教师的工程实践能力。

(4)对于强调实践能力突出的课程，传统的考核方式不能合适体现课程的学习效果。新的评价方法应该是注重学生的综合职业能力，以过程性考核为主，采用多元化的评价方法。比如课程项目实施完成后做项目的展示;以小组为单位进行答辩;答辩完后学生撰写个人项目报告，总结项目学习的成果，分享心得和体会。

4教学改革的主要特色

(1)课程项目的实施过程依托FANUC数控实训台，体现了“做中学”的理念。

(2)课程主要在实践教学环节实行双导师制，能够更好地达到对学生的指导效果。

(3)评价方法的改革注重学生的综合职业能力的培养。

5课程教学改革的预期效果

(1)数控机床维修课程项目教学法的实施，将会激发出学生的学习潜力。遇到技术问题时，能够学会主动查找资料，探讨和寻找解决方法;能够正确进行故障的判断、检测和排除，使学生把抽象难懂的理论知识融到实践过程之中，既提高了学生的动手能力和语言表达能力，也培养了学生独立工作的能力和团队合作的精神，同时也增强了学生的自信心，为他们今后的学习和就业打下良好的基础。

(2)制作丰富的教学资源。包括开发数控机床维修项目案例库;编写适合本课程教学内容的特色教材;搜集相关的技术资料和视频教学案例等。并在教学过程中不断积累更新，为本课程的后续教学顺利进行提供有利的保障。

参考文献:

［1］岑华．数控机床维修教学中CDIO项目教学法的应用［J］．广西教育c:职业与高等教育版，2014(47):147～148．

［2］文娟萍．基于工作过程的《数控机床故障诊断与维修》教学改革与实践［J］．教育教学论坛，2013(40)．

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关键词：数控机床；故障诊断；检测

1数控机床的故障诊断技术

①数控系统自诊断。开机自诊断数控系统在通电开机后，都要运行开机自诊断程序，对系统中关键的硬件和控制软件进行检测，并将检测结果在CRT上显示出来。运行自诊断运行自诊断是数控系统正常工作时，运行内部诊断程序，对系统本身、PLC、位置伺服单元以及与数控装置相连的其他外部装置进行自动测试、检查，并显示有关状态信息和故障信息。

②在线诊断和离线诊断。在线诊断是指通过数控系统的控制程序，在系统处于正常运行状态下，实时自动地对数控装置、PLC控制器、伺服系统、PLC的输入输出和其他外部装置进行自检，并显示状态信息、故障信息。脱机诊断当数控系统出现故障时，需要停机进行检查，这就是脱机诊断。脱机诊断的目的是修复系统的错误和定位故障，将故障定位在最小的范围。

远程诊断实现远程诊断的数控系统，必须具备计算机网络功能。因此，远程诊断是近几年发展起来的一种新型的诊断技术。数控机床利用数控系统的网络功能通过互联网连接到机床制造厂家，数控机床出现故障后，通过机床厂家的专业人员远程诊断，快速确诊故障。

2数控机床故障的实用诊断方法

①诊断常用的仪器、仪表及工具万用表－可测电阻、交、直流电压、电流。

相序表－可检测直流驱动装置输入电流的相序。转速表－可测量伺服电动机的转速，是检查伺服调速系统的重要依据。钳形电流表－可不断线检测电流。测振仪－是振动检测中最常用、最基本的仪器。短路追踪仪－可检测电气维修中经常碰到的短路故障现象。逻辑测试笔－可测量数字电路的脉冲、电平。IC测试仪－用于数控系统集成电路元件的检测和筛选。工具－弹头钩形扳手、拉锥度平键工具、弹性手锤、拉卸工具等。

②诊断用技术资料主要有：数控机床电气说明书，电气控制原理图，电气连接图，参数表，PLC程序，编程手册，数控系统安装与维修手册，伺服驱动系统使用说明书等。数控机床的技术资料非常重要，必须参照机床实物认真仔细地阅读。一旦机床发生故障，在进行分析的同时查阅相关资料。

③故障处理。故障软故障－由调整、参数设置或操作不当引起硬故障－由数控机床（控制、检测、驱动、液气、机械装置）的硬件失效引起。

故障处理对策除非出现影响设备或人身安全的紧急情况，不要立即切断机床的电源，应保持故障现场。从机床外观、CRT显示的内容、主板或驱动装置报警灯等方面进行检查。可按系统复位键，观察系统的变化，报警是否消失。如消失，说明是随机性故障或是由操作错误引起的。如不能消失，把可能引起该故障的原因罗列出来，进行综合分析、判断，必要时进行一些检测或试验，达到确诊故障的目的。

④数控系统故障诊断方法。直观法（望闻问切）：问－机床的故障现象、加工状况等看－CRT报警信息、报警指示灯、电容器等元件变形烟熏烧焦、保护器脱扣等听－异常声响闻－电气元件焦糊味及其它异味摸－发热、振动、接触不良等。参数检查法：参数通常是存放在RAM中，有时电池电压不足、系统长期不通电或外部干扰都会使参数丢失或混乱，应根据故障特征，检查和校对有关参数。隔离法：一些故障，难以区分是数控部分，还是伺服系统或机械部分造成的，常采用隔离法。同类对调法用同功能的备用板替换被怀疑有故障的模板，或将功能相同的模板或单元相互交换。功能程序测试法：将G、M、S、T、功能的全部指令编写一些小程序，在诊断故障时运行这些程序，即可判断功能的缺失。

⑤故障诊断应遵循的原则。第一，先外部后内部数控机床的检修要求维修人员掌握先外部后内部的原则，由外向内逐一进行检查排除。第二，先机械后电气首先检查机械是否正常，行程开关是否灵活，气动液压部分是否正常等，在故障检修之前，首先注意排除机械的故障。第三，先静后动维修人员本身要做到先静后动。首先询问机床操作人员故障发生的过程及状态，查阅机床说明书、图纸资料，进行分析后，才可动手查找和处理故障。

数控机床是现代化企业进行生产的一种重要物质基础，是完成生产过程的重要技术手段，强化管理是关键，“防”与“治”的结合是解决数控机床“使用难、维修难”的唯一途径。

参考文献：

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关键词 数控机床；数控系统；故障诊断技术

中图分类号 TG659 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)051-0129-02

1 数控系统的常见故障

1.1 常见故障分类

数控机床数控系统常见的故障一般具有一定规律，按照出现的阶段不同可分为：初期运行阶段、正常运行阶段和衰老阶段。初期运行阶段出现故障的频率相对较高，且故障频率曲线明显呈上升之势，多为设计制作和装配缺陷造成。正常运行阶段故障发生则趋于水平，频率较低，多为人员操作和维护不良所致。而衰老阶段出现的系统故障出现频率极大且曲线呈上升趋势，多为运行时间过长、机件磨损老化所致。数控机床出现故障问题可按照结构不同分为机械类与电气类两种，按照故障发生源不同分为机械故障与控制故障两种，而究其数控系统来说可分为软件故障、硬件故障和干扰故障三种。判定故障的发生原因在电气方面还是机械方面，则需先检查数控系统是否能够正常运行，“看门狗”预警系统是否出现报警现象。然后检查电机电路和原构件组成是否能够正常运行，关注是否出现间歇或抖动现象和定位不准等现象。在检查完毕后如没有出现以上问题则初步诊断可排除问题源不在电气方面，进而转向机械故障的检查环节。应在保证切断电机电源的前提下着重检查系统传动环节，配合手动打表检查系统工作状态。

1.2 故障分析

数控机床伺服驱动系统是与系统电源、电气及机械系统联系，系统运行过程中不断处于启动与关闭状态。容易出现故障一般会出现系统瘫坏、加工工件面表不达标和保险烧断等问题，系统瘫坏问题是因为电压不稳导致电压波动过大或电压冲击所致。而加工工件面表不达标的问题则是由于生产过程伺服驱动系统调整不合理导致走圆弧补轴换向出现凸台，电机爬行低速或振动情况所致。烧断保险是以机械系统超载负荷导致电机温度过高烧断保险；电源故障：电源失去效用造成的结果是整个系统瘫痪，根本原因在于系统设计方面的不足，而我国大部分地区的供电都存在电压不稳定、品质差等问题，再有人为操作的原因都是造成电源故障的重要原因；内部器件逻辑故障：数控系统主以系统内部器件的逻辑处理模式作为控制的核心，通常以PLC核心技术来实现。内部器件与外界采集的信息接触甚多，执行元构件出现故障的可能性就相对较大。

2 数控机床系统的诊断技术

2.1 数控系统故障诊断技术

数控系统的诊断与维修概念，不能仅仅局限于数控系统发生故障时，如何能够排除故障和及时修复，使数控系统尽早投入使用，还应包括正确使用和日常保养等。正确操作和使用数控系统的步骤是数控系统通电前的检查和数控系统通电后的检查两个阶段。数控系统通电前的检查内容包括：检查CNC装置内的各个印刷线路板是否紧固，各个插头有无松动；认真检查CNC装置与外界之间的全部连接电缆是否按随机提供的连接手册的规定，正确而可靠地连接；交流输入电源的连接是否符合CNC装置规定的要求；确认CNC装置内的各种硬件设定是否符合CNC装置的要求。只有经过上述检查，CNC装置才能投入通电运行。数控系统通电后的检查的内容则包括：首先要检查数控装置中各个风扇是否正常运转；确认各个印刷线路或模块上的直流电源是否正常，是否在允许的波动范围之内；进一步确认CNC装置的各种参数；当数控装置与机床联机通电时，应在接通电源的同时，作为按压紧急停止按钮的准备，以备出现紧急情况时随时切断电源；用手动以低速给移动各个轴，观察机床移动方向的显示是否正确；进行几次返回机床基准点的动作，用来检查数控机床是否有返回基准点功能，以及每次返回基准点的位置是否完全一致；CNC装置的功能测试等等。

2.2 诊断程序法维修技术

很多数控系统都具有程序单步执行功能，这个功能是在调试加工程序时使用的。当执行加工程序出现故障时，采用单步执行程序可快速确认故障点，从而排除故障。本文就以常用的诊断程序法进行分析讨论。

所谓诊断程序就是对数控机床各部分包括数控系统本身进行状态或故障检测的软件，当数控机床发生故障时，可利用该程序诊断出故障源所在范围或具置。诊断程序一般分为三套，即启动诊断、在线诊断或称后台诊断和离线诊断。启动诊断指从每次通电开始至进入正常的运行准备状态止，CNC内部诊断程序自动执行的诊断，一般情况下数秒之内即告完成，其目的是确认系统的主要硬件可否正常工作。主要检查的硬件包括：CPU、存储器、I/O单元等印刷板或模块；CRT/MDI单元、阅读机、软盘单元等装置或外设。若被检测内容正常，则CRT显示表明系统已进入正常运行的基本画面（一般是位置显示画面）。否则，将显示报警信息。在线诊断是指在系统通过启动诊断进入运行状态后由内部诊断程序对CNC及与之相连接的外设、各伺服单元和伺服电机等进行的自动检测和诊断。只要系统不断电，在线诊断也就不会停止，在线诊断的诊断范围大，显示信息的内容也很多。一台带有刀库和台板转换的加工中心报警内容有五六百条。离线诊断是利用专用的检测诊断程序进行的旨在最终查明故障原因，精确确定故障部位的高层次诊断，离线诊断的程序存储及使用方法一般不相同。离线诊断是数控机床故障诊断的一个非常重要的手段，它能够较准确地诊断出故障源的具置，而许多故障靠传统的方法是不易进行诊断的。需要注意的是，有些厂商不向用户提供离线诊断程序，有些则作为选择订货内容。在机床的考察、订货时要注意到这一点。

随着科学技术的发展及CNC技术的成熟与完善，更高层次的诊断技术已经出现。其中最引人注目的是“自修复”、“专家诊断系统”和通信诊断系统，这些新技术的发展与应用，无疑会给数控

维修特别是故障诊断提供更有效的方法与手段。

3 结束语

数控机床作为一种比较高效的自动化机床，其主要综合了现代计算机技术、自动化技术、伺服驱动和精密测量等各项新型的技术研究成果。作为一门具有经济性能好、生产效益高等特点的新兴工业控制技术，为保障数控机床能够安全平稳运行作业，应加强维护保养工作和注重研究对出现故障的排除办法，从而发挥数控机床更大的能用效益。

参考文献

[1]张筱琪.机电设备控制基础[M].北京:中国人大出版社,2000.