数控机床故障范文
时间：2023-03-21 20:59:16
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篇1
引言
数控机床对于当前时代的发展具有重要的意义，特别是在时展速度不断提升的今天，对于我国经济发展的重要性也是在不断的提升。数控机床是一种典型的机电一体化的系统，并在实际的制造行业发展中发挥了重要的作用。但是，数控机床控制系统在当前的情况下还存在较多的问题，尤其是故障诊断的不及时，以及发生频率较高的故障问题，都是会对制造业的进一步发展产生较大的影响。因此，数控机床的控制系统设计，故障诊断系统的有效实施，对于数控机床运行效率的显著提升，对于当前经济的进一步发展都是具有重要的意义，需要在数控机床应用的过程中，不断进行故障诊断系统的设计与完善，才能保证数控机床控制系统实现原有的功能。
1数控机床发展的现状
（1）数控机床的内涵。所谓数控机床，主要是指在使用数控技术基础上的机床，更为简单的来说，就是在机床中安装了数控系统。根据国际信息处理联盟技术委员会对于其定义，主要是指机床中安装有程序控制系统，借助于这些系统的存在能够实现机床的绝大多数的功能。（2）数控机床的发展历程。数控机床的发展是在二十世纪四十年代中开始，当时的机械工程师已经是提出了在机械加工中应用数字控制技术的思想。具体应用的时间实在1970年左右，当时英特尔公司开发出了相应的微处理器，正式实现了在机械加工中应用数字控制的目的。不仅如此，在近半个世纪的发展中，数字化处理技术的不断完善，计算机的普及，以及机械加工行业的有序发展，都是促进了数字化控制在机械加工行业中的应用，不仅是提高了生产效率，还在一定程度上促进了社会经济的有效增长。当前，数控机床发展出现了两个趋势，一方面，是数控系统逐渐向着网络化的方向发展。随着计算机技术的普遍应用，对于各行各业都是产生了巨大的影响，特别是在数控系统开放程度不断提升的过程中，实现了数控系统的通用性和适应性的提升。同时，利用PC机还能够丰富数控系统的硬件资源，对于数控系统的柔性和扩展性的提升也是具有重要的意义。另一方面，是数控系统出现了智能化的发展趋势。当前的时代，是一个智能的时代，人工智能的出现，并且伴随着在计算机领域的渗透不断提升，对于数控系统的影响也是在不断地提升。在这样的背景下，数控系统已经是逐步引入了神经网络控制机理、自适应控制机理以及模糊系统的控制机理，实现了数控系统的自动编程，前馈控制以及自适应控制等，在工艺上也是实现工艺参数的自动生成以及三维刀具补偿等，这些技术的有效利用提升了机械加工的质量，还能够改善人机之间的关系，使之朝着人机互动更加友好的方向发展。值得注意的是，在智能化发展的过程中，私服系统智能化的主轴交流驱动和智能化进给伺服装置，还能够实现自动识别负载并进行参数优化的目的。（3）数控机床发展的现状。数控机床具有较高的生产能力，在制造业中发挥了巨大的功能，因此，数控机床一经面世，就是收到了较高的关注，获得了较大的市场。但是，在数控机床应用的过程中，还是存在着一些问题，这些数控机床中存在的故障，不仅是难以保证其生产进度和生产效率，还会在一定程度上造成社会经济的损失。对于数控机床中存在的故障，具体可以归纳为以下几类：首先，数控机床的驱动部件存在的问题。数控机床中的驱动部件主要是指伺服电动机，主要发生故障的驱动部件就是异步型交流伺服电动机。在这种伺服电动机中由于轴承、转子以及定子等各个部位的不同，发生故障的严重程度和影响程度也是会有所不同。在轴承中经常发生的故障是轴承的脱落或者是磨损，并且由于转子和定子之间的气隙存在的不均衡问题，不仅是会造成机床的振动超速，还会造成倒条和端环承受力分布的涣散。其次，数控机床支承部件存在的问题。在数控机床中的支承部件主要是指其轴承。轴承对于数控机床的正常运转具有重要的作用，在多数情况下是有内外圈、保护架以及滚动体等部分组成的。在数控机床支承部件中最为重要的轴承是滚动轴承，该轴承有着弹簧性和非弹簧性两种性质，并且在使用的过程中能够实现各个部件之间的振动。由于非线性弹簧性质的存在，极为容易造成滚动轴承的磨损，一旦出现磨损甚至会威胁到整个设备的正常使用。最后，数控机床传动设备存在的问题。数控机床的传动设备只要是指机床导轨、工作台以及溜板和滑座，在这些部件中机床导轨的对于整个产生的意义最为重大，几乎是影响到了数控机床加工的精密程度以及机床的使用寿命。因此，机床导轨与数控机床之间的关系最为紧密。在传动设备中最常见的问题就是在于导轨表面出现变形的问题，这种变形会使得整个导轨表面的摩擦阻力发生变化，会在机床运行的过程中影响到问题，以及受力面积不均衡问题。
2对数控机床故障诊断系统的设计
在数控机床中可能出现的问题不仅是会影响到数控机床的实际生产，还会对企业以及社会的产生不利的影响。因此，针对于在数控机床中存在的问题，应该设计出相应的数控机床故障诊断系统，尽可能保证在最高效的时间内解决问题。（1）设计出数控机床自我诊断功能。目前，数控机床对于我国的制造业的发展具有重要的意义，因此，在实际的应用中的范围较大，应用数量也是相对较多，需要在数控机床研发的过程中，借助于先进的检测设备，尤其是精密水平仪、精密方箱以及测微仪等，实现直接对于故障源的测量，并且结合人工智能检测的方法，对在电气系统中存在的问题进行诊断和解决。不仅是如此，一旦发生多台机床同时运作的过程中出现问题，就需要进行信号处理和逻辑推断的方式，才能实现故障的诊断和解决。在对多台数控机床进行问题诊断的过程中可以采用信号分析的方法，这种方法能够更为精确的判断机床的振动以及温度变化的情况，精确的找到故障源。信号分析方法主要是有两种，一种是时域分析法，另外一种是频域分析法，前者主要是在分析的过程中使用原有确定的数学模型，并针对数控机床在实际操作中的信号的波形在时间变化中的规律，应用典型数据抽样的方式进行相关的分析和计算。其实质是借助于数学函数计算信号的峰值与标准偏差。相对于前者来说，频域分析法是一种以非正弦周转性电路为基础，并且能够实现子啊动态数据分析的基础上，对信号进行更为深层次的分析和处理。（2）数控机床控制诊断系统的设计。在诊断数控机床诊断的基础上，应该设计出相应的数控机床解决系统，才能保证尽可能降低问题产生的后续影响。一方面，应该建立起相应的硬件控制系统。建立这样一个系统的主要目的是，能够在这个系统平台中实现为用户搭建电路的目的不仅是如此，还能够实现各个相关的硬件仪器之间的有效连接。当收集到一定得数控机床操作数据之后，还需要将相应的图像输送到数据库中，在传递的过程中要保证传递的信息具有较高的真实性和准确性。为了达到这个目的，需要选择一些精度较高，分辨率高的数据采集卡，并且配置高质量的数据电线电缆，只有只有这样才能保证传输信号的质量较高。另一方面，制定出数控机床控制的网络化结构。在现在社会中，由于计算机的普遍使用，各行各业之间的联系愈加紧密，已经是形成了网络化的社会结构。这种结构的形成在数控机床控制中也是具有重要的作用，需要在诊断数控机床问题的过程中，实现与网络技术，通信技术等进行联系，保证在前端诊断出相应问题的基础上，在后台控制中能够尽可能实时的解决问题。这就需要将互联网设备与数控机床有机的连接起来，在系统分析问题的基础上，有维修工程师实时的对问题进行计算，制定出最佳的或者是最优的解决方案，实现数控机床问题的快速解决。
3结论
数控机床是一种典型的机电一体化的系统，数控机床故障诊断系统的设计与实现，对于提升数控机床生产的效率具有重要的意义。不仅如此，数控机床故障的及时诊断，不仅是可以降低问题带来的损失，还可以借助于前馈诊断技术，消灭一些尚未出现的问题，进一步提升其生产效率。在当前时展的过程中，由于市场以及消费者对于机械加工提出了更多新的要求，对于机械加工产品的质量要求也是在不断地提升，在这样的情况下，需要对于数控机床的控制系统和诊断系统进行深入的研究，并且借助于现代化的技术手段，实现有效提升数控机床的运行效率，改善数控机床中存在的问题。
参考文献：
[1]杜娟,阎献国,韩建华,兰国生.基于混合神经网络的数控机床故障诊断技术研究[J].组合机床与自动化加工技术,2011(12).
[2]韦清等.数控加工过程质量控制的关键环节研究[J].现代制造工程,2014(06):58-63.
[3]杜国臣,王士军.机床数控技术[M].背景：北京大学出版社,2006.
篇2
关键词：数控机床构成特点故障类别维修措施
随着电子技术和自动化技术的发展，数控技术的应用越来越广泛。以微处理器为基础，以大规模集成电路为标志的数控设备，已在我国批量生产、大量引进和推广应用，它们给机械制造业的发展创造了条件，并带来很大的效益。但同时，由于它们的先进性、复杂性和智能化高的特点，在维修理论、技术和手段上都发生了飞跃的变化。
一、数控系统的构成与特点
目前世界上的数控系统种类繁多，形式各异，组成结构上都有各自的特点。对于不同的生产厂家来说，基于历史发展因素以及各自因地而异的复杂因素的影响，在设计思想上也可能各有千秋。然而无论哪种系统，它们的基本原理和构成是十分相似的。一般整个数控系统由三大部分组成，即控制系统，伺服系统和位置测量系统。控制系统按加工工件程序进行插补运算，发出控制指令到伺服驱动系统；伺服驱动系统将控制指令放大，由伺服电机驱动机械按要求运动；测量系统检测机械的运动位置或速度，并反馈到控制系统，来修正控制指令。这三部分有机结合，组成完整的闭环控制的数控系统。
控制系统主要由总线、CPU、电源、存贮器、操作面板和显示屏、位控单元、可编程序控制器逻辑控制单元以及数据输N输出接口等组成。最新一代的数控系统还包括一个通讯单元，它可完成CNC，PLC的内部数据通讯和外部高次网络的连接。伺服驱动系统主要包括伺服驱动装置和电机。位置测量系统主要是采用长光栅或圆光栅的增量式位移编码器。
数控系统的主要特点是：可靠性要求高，因为一旦数控系统发生故障，即造成巨大经济损失；有较高的环境适应能力，因为数控系统一般为工业控制机，其工作环境为车间环境，要求它具有在震动，高温，潮湿以及各种工业千扰源的环境条件下工作的能力；接口电路复杂，数控系统要与各种数控设备及外部设备相配套，要随时处理生产过程中的各种情况，适应设备的各种工艺要求，因而接口电路复杂，而且工作频繁。
二、故障分类
数控机床的常见故障按性质产生原因分为以下几类：
（1）系统性故障和随机性故障
所谓故障的系统性故障和随机性故障是说故障有其必然性和偶然性，也就是说有些故障是可以避免的，有些是不可避免的。系统性故障是指机床或数控系统部分在一定的条件下必然出现的故障；随机性故障指偶然性出现的故障，一般随机性故障往往是由于机械结构的局部松动和错位，控制系统中的元件出现工作特性漂移，机床电器元件可靠性下降等原因造成的，这类故障在同样的条件下只偶然出现一两次，需反复试验和综合判断才能排除。
（2）有诊断显示故障和无故障显示故障
顾名思义，就是当数控系统发生故障时，系统有无诊断显示。目前，数控机床配置的数控系统都有较丰富的自诊断功能，日本FANUC公司和德国SIEMENS公司的数控系统，以及国产的KND数控系统都具有几百条报警信号，有诊断显示故障一般都与控制部分有关，根据报警内容，较容易找到故障原因。无诊断显示的故障，往往机床停在某一位置不能动，甚至手柄操作也失灵，维修人员只能根据出现故障前后的现象来分析判断，排除故障。
（3）破坏性故障和非破环性故障
以故障有无破环性将故障分为破环性故障和非破坏性故障。对于破环性故障，如伺服系统失控造成撞车短路等，维修难度大，有一定的危险，修后不允许再次出现这类现象。非破坏性故障可经多次反复试验直至排除，不会对机床造成损坏。
（4）机床运动特性故障
这类故障发生后，机床照常运行，也没有任何报警显示，但加工出的工件不合格，这些故障，必须在检测仪器配合下，对电气控制系统、伺服系统、机械连接、液压系统等进行综合分析，采取综合措施。
（5）硬件故障和软件故障
以发生故障的部位将故障分为硬件故障和软件故障。硬件故障只要通过更换某些元器件即可排除，而软件故障一般是因程序编制错误或参数设置错误造成的，只要通过修改程序内容或修订机械参数就可排除。
三、数控机床的维修管理
（1）选择合理的维修方式
设备维修方式可以分为事后维修、预防维修、改善维修、预知维修或状态检测维修、维修预防等，选择最佳的维修方式，是要用最少的费用取得最好的修理效果。如果从修理费用、停产损失、维修组织工作和修理效果等方面去衡量，每一种维修方式都有它的优点和缺点。现代数控机床具有自动检测、自动诊断功能。对数控机床的维修，可以选择预知维修或状态检测维修的方式。这是一种以设备状态为基础的预防维修，在设计上广泛采用检测系统，在维修上采用高级诊断技术，根据状态监视和诊断技术提供的信息，判断机床的异常，预知机床的故障，在故障发生前进行适当维修。这种维修方式由于维修时机掌握的及时，机床零件的寿命可以得到充分利用，避免过修和欠修，是一种最合理的维修方式，适用于数控机床这样的重点、关键设备。
（2）组建一支高素质的维修队伍
数控机床的故障诊断及维修在内容、手段和方法上，与传统机床的故障诊断及维修有很大的区别。并且数控机床的数控系统型号多，更新快。这就要求维修人员应具有高的专业素质：
专业知识面广。掌握或了解机械加工工艺、电机拖动和自动控制、电工原理、电子技术、计算机技术、传感器与检测技术、液压技术和气动技术等方面的知识。
要经过良好的技术培训，掌握数字控制、伺服驱动及PLC的工作原理，懂得NC和PLC编程。并具有一定的专业英语阅读能力。
篇3
数控机床故障是指设备或系统因自身原因而丧失规定功能的现象。机床按照其结构以及特性的故障源可分为机械故障和电气故障两类，其中电气故障又可细分为系统硬件故障，系统软件故障，干扰性故障，低压电气设备故障，功能组件功能性故障。发生故障具有相同的规律,一般分为三个阶段:初期运行阶段,这个阶段属于机床的磨合阶段，是故障频发期,故障曲线呈上升趋势,此区故障多数属于设计制造和装配缺陷造成的。正常运行阶段,此时故障曲线趋近水平,故障率低,此区故障一般是由操作和维护不良造成的偶发事故。设备衰老阶段,此阶段故障率大,故障曲线上升快,主要原因是运行过久、机件老化和磨损过度造成的。要判断是机械方面故障还是控制系统故障,其分析方法是:先检查控制系统,看程序能否正常运行,显示和其它功能键是否正常,有无报警现象等;再检查故能部件以及电机和检测元件,是否能正常运转,有无间歇或抖动现象,有无定位不准等问题。如果没有上述问题,则可初步判断故障原因在机械方面,着重检查传动环节。检查传动环节时应使电机断电,用手动并配合打表检查机器。下面针对电气数控单元故障做详细分析。
2、数控单元故障分析
数控单元故障为常见的机床电气故障，它可分为人机交互单元故障，供电单元故障，伺服系统故障，PLC可编程控制器单元故障，位置检测环故障，其他故障。人机交互单元故障多为按钮损坏或者功能失灵，指示灯损坏，导致输入指令无法传输从而机床功能无法实现。通过更换按钮或者更换操作面板即可实现快速维修。供电单元由于供电形式不同，或者由于电源波动较大，质量不稳定，或者隐藏高频脉冲。因此要更改接地保护方式添加稳压电源或者电抗器以及滤波器，用以减少由于电源问题=直接导致系统停机或者损坏。伺服系统故障多由于频繁启动或者长期运行造成的元件老化，或者由于低压直流短路造成，也会由于瞬间超压等原因造成。在机床运行中由于电机增益不匹配，负载过大瞬时超压或者电机过热卡死，也会造成系统损坏，当系统损坏时可以用替换模块或者插板来进行故障排除。数控系统以及的低压电器设备包括各功能部件的逻辑控制(如刀库管理,液压启动等),主要由PLC实现,必须采集各控制点的状态信息(如断电器,伺服阀,指示灯等),它与外界繁多的各种信号源和执行元件相连接,变化频繁,发生故障的可能性较多,故障类型较多。位置环控制多由光栅尺进行全闭环控制。这是由数控系统发出控制指令,并与位置检测系统的反馈值相比较,进一步完成控制任务。但是光栅尺由于测量元件损坏或者进入杂质铁屑会影响其测量，或者由于进水吹风等光栅尺或者读数头故障影响测量。
3、数控机床的故障诊断技术
机床诊断技术包括：数控系统自诊断，对系统中关键的硬件和控制软件进行检测。状态诊断：在机床启动后检测驱动，各个电机的温升，功率以及运行状态。
动作诊断，在机床运动过程中检测各个功能部件的运动状态，判断动作不良的部位。操作诊断，见识由于操作失误或者程序错误造成的故障。点检诊断，定期点检液压气动元件以及配电柜，电主轴等功能区。
数控系统故障诊断方法包括直观法（望闻问切）包括：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。
数控机床故障诊断应遵循的原则包括：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。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。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。
诊断常用的仪器包括仪表及工具：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。
诊断用技术资料主要包括：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。
4、结语
由于机床的先进性与复杂性涉及多个技术领域，因此故障种类繁多，诊断较为困难，为了解决机床设备的故障，需要注重研究数控机床的诊断与检测技术，保证机床长期安全平稳运行，发挥更大效益。
参考文献
[1]吴国经主编.《数控机床床故障诊断与维修》[M].电子工业出版社出版,2005.
篇4
关键词 数控机床 维修技术
中图分类号：TG659 文献标识码：A
1数控机床维修技术分析
1.1故障记录具体
数控机床发生故障时，对于操作人员应首先停止机床，保护现场，并对故障进行尽可能详细的记录，并及时通知维修人员。
1.1.1故障发生时的情况记录
（1）发生故障的机床型号，采用的控制系统型号，系统的软件版本号。
（2）故障的现象，发生故障的部位，以及发生故障时机床与控制系统的现象。
（3）发生故障时系统所处的操作方式。
（4）若故障在自动方式下发生，则应记录发生故障时的加工程序号，出现故障的程序段号，加工时采用的刀具号等。
（5）若发生加工精度超差或轮廓误差过大等故障，应记录被加工工件号，并保留不合格工件。
（6）在发生故障时，若系统有报警显示，则记录系统的报警显示情况与报警号。
（7）记录发生故障时，各坐标轴的位置跟随误差的值。
（8）记录发生故障时，各坐标轴的移动速度、移动方向，主轴转速、转向等。
1.1.2故障发生的频繁程度记录
（1）故障发生的时例与周期。
（2）故障发生时的环境情况。
（3）若为加工零件时发生的故障，则应记录加工同类工件时发生故障的概率情况。
（4）检查故障是否与“进给速度”、“换刀方式”或是“螺纹切削”等特殊动作有关。
1.1.3故障的规律性记录。
1.1.4故障时的外界条件记录。
1.2故障检查方法
维修人员故障维修前，应根据故障现象与故障记录，认真对照系统、机床使用说明书进行各项检查以便确认故障的原因。当数控设备出现故障时，首先要搞清故障现象，向操作人员了解第一次出现故障时的情况，在可能的情况下观察故障发生的过程，观察故障是在什么情况下发生的，怎么发生的，引起怎样的后果。搞清了故障现象，然后根据机床和数控系统的工作原理，就可以很快地确诊并将故障排除，使设备恢复正常使用。故障检查包括：
（1）机床的工作状况检查。
（2）机床运转情况检查。
（3）机床和系统之间连接情况检查。
（4）CNC装置的外观检查。
维修时应记录检查的原始数据、状态，记录越详细，维修就越方便，用户最好编制一份故障维修记录表，在系统出现故障时，操作者可以根据表的要求及时填入各种原始材料，供维修时参考。
1.3故障诊断
故障诊断是进行数控机床维修的第二步，故障诊断是否到位，直接影响着排除故障的快慢，同时也起到预防故障的发生与扩大的作用。首先维修人员应遵循以下两条原则：
（1）充分调查故障现场。这是维修人员取得维修第一手材料的一个重要手段。
（2）认真分析故障的原因。分析故障时，维修人员不应局限于 CNC部分，而是要对机床强电、机械、液压、气动等方面都作详细的检查，并进行综合判断，达到确珍和最终排除故障的目的。
直观法；系统自诊断法；参数检查法；功能程序测试法；部件交换法；测量比较法；原理分析法；敲击法；局部升温法；转移法。
1.4维修方法
在数控机床维修中，维修方法的选择到位不到位直接影响着机床维修的质量，在维修过程中经常使用的维修方法有以下几种：
（1）初始化复位法。由于瞬时故障引起的系统报警，可用硬件复位或开关系统电源依次来清除故障，若系统工作存贮区由于掉电、拔插线路板或电池欠压造成混乱，则必须对系统进行初始化清除，清除前应注意作好数据拷贝记录，若初始化后故障仍无法排除，则进行硬件诊断。
（2）参数更改，程序更正法。系统参数是确定系统功能的依据，参数设定错误就可能造成系统的故障或某功能无效。有时由于用户程序错误亦可造成故障停机，对此可以采用系统搜索功能进行检查，改正所有错误，以确保其正常运行。
（3）调节、最佳化调整法。调节是一种最简单易行的办法。通过对电位计的调节，修正系统故障。
（4）备件替换法。用好的备件替换诊断出坏的线路板，并做相应的初始化启动，使机床迅速投入正常运转，然后将坏板修理或返修，这是目前最常用的排故办法。
（5）改善电源质量法。目前一般采用稳压电源，来改善电源波动。对于高频干扰可以采用电容滤波法，通过这些预防性措施来减少电源板的故障。
（6）维修信息跟踪法。一些大的制造公司根据实际工作中由于设计缺陷造成的偶然故障，不断修改和完善系统软件或硬件。这些修改以维修信息的形式不断提供给维修人员
（7）修复法。对数控机床的故障进行恢复性修复、调整、复位行程开关、修复脱焊、断线、修复机械故障等。
1.5维修记录到位
维修时应记录、检查的原始数据、状态较多，记录越详细，维修就越方便，用户最好根据本厂的实际清况，编制一份故障维修记录表，在系统出现故障时，操作者可以根据表的要求及时填入各种原始材料，供再维修时参考。
通常维修记录包括以下几方面的内容：现场记录；故障原因；解决方法；遗留的问题；日期和停工的时间；维修人员情况；资料记录。
2结语
数控机床维修技术的实施，提高重复性故障的维修速度，提高维修者的理论水平和维修能力，有利于分析设备的故障率及可维修性，改进操作规程，提高机床寿命和利用率，并能充分实现资源共享。使其具有可利用性、可持续发展性，为规范数控维修行业奠定坚实的基础。
参考文献
篇5
摘要：数控机床是机电一体化紧密结合的典范，是一个庞大的系统，涉及机、电、液、气、电子、光等各项技术，在运行使用中不可避免地要产生各种故障，关键的问题是如何迅速诊断，确定故障部位，并及时排除解决，保证正常使用，提高生产效率。
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。
篇6
关键词：数控机床；故障诊断；故障排除
中图分类号：TG519 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2012） 14-0206-02
数控机床技术起源于美国的机电一体化设备，它集计算机、精密测量、自动控制、数据通信和现代机械制造等技术于一体，最初是用于解决航空航天复杂零件的制造问题，运作高效，能按程序自动加工零件，而无需使用复杂和特殊的工装夹具，质量稳定，生产效率高，可以以一个更好的方式来自动化批量加工品种多样的复杂的零件，保持加工零件的一致性，便于产品的升级换代，同时具有机动灵活、精度高、速度快的特点，必须有强大的可靠性和可用性。然而随着数控机床因而在机械制造业中的比例越来越大，数控机床在使用过程中发生故障的可能性大大增强，诊断故障并维修排除才能保障数控机床长期可靠运行。
一、常见的数控机床故障分类
数控机床发生故障的原因比较多且复杂，涉及的知识面广，技术难度大，诊断与排除故障往往存在很大的困难，根据数控机床的故障性质、起因、有无诊断显示、装备情况和是否具有破坏性及部件故障等分为以下几种分类：
（一）电源故障。电源发生故障，既无法启动，对于其维修，需对照原理图进行。
（二）有无诊断显示故障。根据故障有无诊断显示可以分为有、无诊断显示故障。无诊断显示的故障只能根据出现故障前后的情况来分析判断， 较难排除。有诊断显示的故障相对来说比较容易排除，此种故障的经常是软件报警显示的故障与硬件报警显示两种类型。其中硬件报警显示故障可以通过各单元装置上的指示灯找到，一般以报警号的形式出现软件报警显示故障往往可以在数控系统显示器上显示。系统无报警显示故障，比较复杂和困难的诊断，通常是由硬件故障造成。
（三）数控装置故障。由装置设备问题引起的故障，分为硬件故障与软件故障两种。
（四）有无破坏性故障。有无破坏性故障又称为非破坏性故障和破坏性故障两类，是按故障发生的性质是否具有破坏性来分类的。非破坏性故障容易辨别，也危害较小，可以经过重演故障、多次试验检验来分析故障的原因，较易排除；破坏性故障危害较大，维修难度大且有一定风险，比如由于伺服系统失控造成飞车、短路烧保险等故障引起的破坏性故障对整个体统都将是致命的破坏。
（五）PLC部分出现故障。不报警的机床故障由于PLC编程有问题、编程不好等问题的出现而产生。
（六）机械故障和电气故障。根据机械运动部件发生故障的不同来分，分为机械故障和电气故障。由于机械部分的安装、、调试、液压系统、冷却、气动、排屑、使用和维护操作不当造成的机械变速箱故障和导轨运动摩擦产生的故障称为机械故障，主要集中在主轴停止、噪音大，导致切削振动炮塔不转，加工精度不稳定。电气故障是往往是由于松动的部件焊接，电器元件的品质因数的下降，连接器接触不良或由其他因素造成的发生在系统设备、伺服驱动装置和机床电器控制等部分的故障，具有一定的损害。
（七）检测元件故障。整个数控机床和检测元件是一个闭环的系统，检测元件是其中的数控机床的重要组成部分，经常会在机械暴走、机械振荡等方面体现出故障。
二、数控机床故障诊断方法
（一）直观诊断法。是最常用也是最简单的一种方法，是指利用人的感觉器官如手、眼、鼻、耳等缩小故障的检查范围，找出故障具体原因。
（二）状态诊断法。该种方法主要是动、静态的监测伺服进给系统、电源模块等部件的主要参数，或监测数控系统输入输出信号的状态，检测各元件的工作状态，从而来找出故障原因的方法。
（三）仪器诊断法。仪器诊断法是指运用一些常用仪器测量数控机床系统的相关直流与脉冲信号，进而查找可能的故障，比如运用常规的电工仪表、直流电源电压等来查找故障。
（四）系统的自我诊断功能。这种方法主要是使用数控机床系统内的自我诊断方法找到故障原因。这些软件或程序的测试离线和在线监测、开机自诊断等等。异常报警指示灯将通过硬件或软件报警指示报警。此外，数控机床系统的自诊断功能经常被用来作为衡量数控机床的性能的一个重要的指标。
（五）参数调整法。维修人员通晓数控机床的工作状态和作用主要是通过具体系统的主要参数来判断，主要考虑到不同的数控机床、不同的工作状态对数控系统、PLC及其伺服驱动系统的参数要求不尽相同，通过调整一个或多个相关参数来对其故障进行排除。
三、数控机床的维护与排除
合理的日常维护措施可以减少正常磨损、延缓劣化、预防和降低数控机床发生故障的概率，保证其安全运行，因此，做好数控机床的日常维护、保养是做好数控机床的维护重中之重和关键所在，一方面要讲究具体的方式方法，另一方面要遵循具体的措施原则和立场，主要有以下几个方面。
（一）具体的数控机床故障维修与排除手段及方法
1.复位、初始化法
由于编程或者瞬时故障引起的CNC系统报警使数控机床停止运行的情况出现时，往往按复位按钮或复位键进行复位来清除故障，也可用强行关闭硬件电源；若系统存储器欠压、连接线路接触不良、掉电造成系统出现故障，则先做好系统初始化前应注意作好数据备份，再对CNC系统进行复位。
2.模块替换法
模块替换法是目前最常用解决故障的方法，主要方法是诊断出坏的系统模块（电器元件），然后再选择好的模块将其替换，设定好相应的参数，并做相应的初始化启动，使机床迅速投入正常运行。
3.设置参数
有正确的数控系统参数设置是确保系统功能正常的前提，许多数控机床不能工作或功能是无效的主要原因是由于数控系统的参数设置存在问题，也可以块搜索功能数控系统检查用户编程错误引起的故障报警或停机，纠错参数设置，以确保数控机床的正常运行。
例如，实际速度与设定速度主轴启动是不一致，因为主轴转速模拟电压控制功能处于激活状态，主轴转速S码输入设置一个固定的主轴转速（转/分）S代码时的值不会改变，称为恒线速控制（G97模式）2种方式，工具相对于圆柱形工件的切向速度（米/分）S代码来设置恒线速控制（G96模式），恒线速控制方式下，切削进给时的主轴转速随着编程轨迹X轴绝对CNC输出给主轴变频器0-10V控制电压受驱动装置的控制。
4.修调法
数控机床数控系统参数设置正确，在过程中发现进一步调整某些参数，如数控系统的LCD显示屏幕亮度，低维护，调整屏幕电源12V电压正常。
最好地实现数控系统及其他电子系统的控制，微调是非常关键的。主轴转速模拟电压控制模式，与主轴倍率微调至实际速度主轴倍率修剪主轴的最大速度在当前档位的限制，由恒定表面速度控制模式的最小主轴转速限制值和最高主轴主轴的实际速度限速值限制。数控系统提供了8主轴倍率（50%？120%，每级变化10%），实际的定义系列的主轴倍率阶梯，应使用机床制造商的指示为准功能低于标准梯形说明的，例如，标准定义的PLC梯形图GSK980TDa主轴，共有8级，实际主轴转速主轴倍率的速度范围为50%到120%的实时修整主轴倍率断电记忆中的指令覆盖的关键。
（二）遵循具体的措施原则和立场
强化管理是数控机床的维护的关键所在。做好日常维护工作，需遵循具体的措施原则和立场，严格执行操作规程、充分利用数控机床、加强人员培训，掌握日常使用与维护的知识，做好有效、及时的总结，这些必要的流程措施是数控机床有效运行的重要保证。
四、故障诊断与排除的系列案例
上述分析发现，作为一个用户级的维修人员，不仅要有电子技术、自动化技术，还要有计算机技术、机械原理、检测技术及机械加工、液压传动等知识，同时在其中应该有一个分析问题和解决问题的能力，文中例举了几个案例，形象说明如何及时排除故障提高数控机床的开动率。
案例一：在高校教学实践和企业生产实际中，数控机床已多次出现故障后，维修人员掌握一定的知识后，逐一进行排查，故障很快得到解决。例如，购买、投入使用GSK980T数控车床，操作人员经验不丰富，数控机床、按钮的功能和操作的结构性不熟练，就可以直接转移到的程序，周期起动工件，几乎引起了车刀和工件碰撞运营商急于紧急停止按钮的作用。随后回零，CRT显示准备不是线程报警字样。出现操作人员对新设备缺乏足够了解的情况下旋开急停按钮，按下复位键再回零后，反而轻而易举把故障排除了。
案例二：数控机床机械零件有时会产生故障。例如，配置FAGOR8055系统TH5660加工中心的有不换刀现象。加工中心执行换刀指令时，主轴能够移动到换刀和准确的定位，但没有换刀动作，检查I / O端口跟踪，发现该系统没有收到主轴定位应答信号，在调查到终端，终端响应信号线松动，紧固之后工作处于正常。
案例三：伺服驱动系统是数控机床的主要故障源之一。由于各轴的运动是靠伺服单元控制伺服电机驱动滚珠丝杠和旋转编码器速度反馈反馈光栅的位置，一般故障的驱动器旋转编码器与伺服单元模块。例如FANUCO-MD系统XK5025数控铣床，发生434报警，问题出在数控系统722的诊断参数的第7 位为1，说明Z-轴伺服过载，作进一步调查了解到是主轴转向发生错误，改变主轴转向就可以排除故障。数控机床的造价较高，维护成本也高。
案例四：设备的操作使用前的调整过程不当也是引起故障参数修改。例如，XK5025数控铣床FANUCO-MD系统引导程序显示混乱，机器不能正常工作，出现系统的传输过程中的101报警、内存溢出，在解除报警系统DELET按键上出现参数设置为重写的状态，有可能是操作不熟练，错按电源上的RESET按钮，产生的参数发生变化，如果重新输入备份参数，机床就处于工作状态了。如果机器出现故障，操作人员应正确地记录、描述的情况，在发生故障时，并方便维护人员及时和正确的调整。
参考文献：
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关键词：数控设备 维修基本原则 维修方法 故障分析
一、引言
数控机床是集机械、电子电器、液压、气动、光学、计算机技术于一体的高技术密集型机电设备，一旦发生故障，诊断难度大，甚至会造成停产停机。由于现代数控系统的可靠性越来越高，数控系统本身的故障率越来越低，而大部分故障主要是由系统参数的设置、驱动单元和伺服电机的质量、PMC程序、强电元件、机械装置、光电检测元件等出现问题而引起的。为了加强数控设备使用管理与维修，降低故障率，学会几种常见的数控机床故障诊断与排除方法，已是一个必须要解决的重要问题。
二、数控机床维修的基本原则
维修数控机床一般情况下首先要遵循一些基本原则，这样往往会思路清晰，有事半功倍的效果。
1先动脑后动手
对于有故障的数控机床，不应急于动手，应先查清产生故障的前后经过及故障现象。对于生疏的设备还应先熟悉电路原理和结构特点，遵守相应规则。拆卸前要充分熟悉每个部件的功能、位置、连接方式以及与周围其他器件的关系，在没有组装图的情况下，应一边拆卸，一边画草图，并做好标记。
2先外部后内部
应先检查设备有无明显裂痕、缺损，了解其维修史、使用年限等，然后再对机内进行检查。拆前应排除周边的故障因素，确定为机内故障后才能拆卸，否则会扩大故障，使机床丧失精度，降低性能。
3先机械后电气
在确定机械零件无故障后，再进行电气方面的检查。检查电路故障时，应利用检测仪器寻找故障部位，确认无接触不良故障后，再有针对性地查看线路与机械的运作关系，以免误判。
4先静态后动态
先在机床断电的静止状态下对处于调试阶段或刚维修后的数控机床检查是否按照接口说明书的设计来安装电缆插件及电缆与模块接插件是否牢固；线路板连接是否正确；是否所有集成电路上器件正常而无变形等。长期闲置或缺少维护的老设备会因为电缆的疲劳破损、接线点的氧化与腐蚀而造成信号传递中断等不明显故障。
5先清洁后维修
对污染较重的数控设备，先对其按钮、接线点、接触点进行清洁，检查外部控制键是否失灵。许多故障都是由脏污及导电尘块引起的，一经清洁故障往往会排除。
6先电源后设备
电源部分的故障率在整个故障设备中占的比例很高，所以先检修电源往往可以事半功倍。
7先排患后更换
先不要急于更换损坏的电气部件，在确认设备电路正常时，再考虑更换损坏的电气部件。
8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，后解决难度较大的问题。往往简单的问题解决后，难度大的问题也可能变得容易了。
三、数控机床故障诊断的基本方法
故障诊断是进行数控机床维修的第一步，它不仅可以迅速查明故障原因，排除故障，也可以起到预防故障的发生与扩大的作用。一般来说，数控机床的故障诊断方法主要有以下几种：
1常规诊断法
对数控机床的机、电、液等部分进行的常规检查，通常包括：（1）检查电源的规格（包括电压、频率、相序、容量等）是否符合要求；（2）CNC、伺服驱动、主轴驱动、电机、输入／输出信号的连接是否正确、可靠；（3）CNC、伺服驱动等装置内的印制电路板是否安装牢固，接插部位是否有松动；（4）CNC、伺服驱动、主轴驱动等部分的设定端、电位器的设定、调整是否正确；（5）液压、气动、部件的油压、气压等是否符合机床要求；（6）电器元件、机械部件是否有明显的损坏。
3状态诊断法
通过监测执行元件的工作状态判定故障原因。在现代数控系统中，伺服进给系统、主轴驱动系统、电源模块等部件主要参数的动、静态检测，及数控系统全部输入输出信号包括内部继电器、定时器等的状态，也可以通过数控系统的诊断参数予以检查。
3动作诊断法
通过观察、监视机床的实际动作，判断动作不良部位，并由此来追溯故障源。
4系统自诊断法
这是利用系统内部自诊断程序或专用的诊断软件，对系统内部的关键硬件以及系统的控制软件进行自我诊断、测试的诊断方法。主要包括开机自诊断、在线监控和脱机测试三个方面的内容。
四、常见的故障及解决方法
1换刀转位故障
数控车床换刀的一般过程是：系统发出换刀指令，换刀电机接到信号后通电旋转，通过蜗轮蜗杆减速带动刀架旋转，在旋转中与到位对应的霍尔元件发出到位信号，数控系统利用这个信号与目标值进行比较以判断刀具是否到位。刀换到位后，电机反转锁紧刀架。一台四刀位数控车床，找不到1号刀位，其他刀位能正常换刀。
分析处理：由于只有1号刀找不到刀位，可以排除机械传动方面的问题，电气方面可能是该刀位的霍尔元件及其周围线路出现问题，导致该刀位信号不能输送给PLC。利用万用表检查发现，1号刀位霍尔元件的+24V供电正常，GND线路为正常，T1信号线正常。因此可以断定是霍尔元件损坏导致该刀位信号不能发出。更换新的霍尔元件后故障排除。
2急停按钮故障
一台配有GSK-98OT系统的车床，在发生一次撞刀事故后，始终报急停警，急停按钮复位及超程释放不起作用，同时两个伺服驱动也报警。
分析处理：该报警号的内容为准备未绪，根据数控原理可知，这是因为驱动缺少使能信号导致。因此排除伺服驱动故障的可能性，应该是使能控制回路出现开路。怀疑是在按下急停按钮时用力过猛导致急停按钮损坏，而不能自动复位造成的，于是拆开操作面板检查急停按钮，发现急停按钮的接线柱中有一个信号为200的信号线因经常震动而脱落。把线头接好，重新上电，报警消失，机床正常运行。
五、结束语
以上的维修方法是我通过实践经验也借鉴了部分相关书籍总结出来的，数控设备的维修是一个复杂的过程，有些复杂的故障还需要更高深的维修方法才能解决，各种维修方法并不是孤立存在的，维修人员应该根据设备出现的故障综合应用上述方法，灵活运用，提高数控设备的维修效率。
参考文献：
[1]刘永久．数控机床故障诊断与维修技术［M］.北京：机械工业出版社，2009.
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【关键词】数控机床；伺服系统；故障实例；分析与排除
1.前言
随着科学技术和社会生产的不断发展，机械制造技术有了深刻的变化。随着数控技术越来越广泛的应用，人们对数控机床故障与诊断技术的要求也越来越高。在数控机床的诸多故障中，伺服系统的故障由于其结构和控制上的复杂性以及在数控机床中所占地位的重要性而显得尤为特殊，同时对维修人员维修水平的要求也相对要高。在下面文章中，就先从伺服系统的控制原理出发，分析FAUNC 0i-mate伺服系统典型故障的分析及排故的过程。
2.数控机床的伺服系统
2.1 数控机床的组成
数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电机拖动、自动控制、检测等技术为一体的自动化设备。
数控机床的基本组成包括加工程序、输入装置、数控系统、伺服系统、辅助控制系统、反馈系统及机床本体。
2.2 数控机床的伺服系统
2.2.1 概述
数控机床伺服系统（Servo System）通常是指进给伺服系统，它是数控系统和机床机械传动部件间的联接环节，是数控机床的重要组成部分。进给伺服系统是以机床移动部件位置为控制量的自动控制系统，它根据数控系统插补运算生成的位置指令，精确地变换为机床移动部件的位移，直接反映了机床坐标轴跟踪运动指令和实际定位的性能。
从位置控制的角度看，伺服系统有开环、闭环和半闭环之分。开环控制不需要位置检测与反馈；闭环和半闭环控制需要有位置检测与反馈环节，它们是基于反馈控制原理工作的。
2.2.2 伺服系统的组成
位置闭环或半闭环伺服系统由位置检测装置、位置控制、伺服驱动装置、伺服电动机及机床进给传动链组成，如图2.1所示。
闭环伺服系统的一般结构通常由位置环和速度环组成。速度环由伺服电动机、伺服驱动装置、测速装置及速度反馈组成；位置环由数控系统中的位置控制、位置检测装置及位置反馈组成。
2.2.3 伺服系统的工作原理
2.2.3.1 位置控制
位置控制是伺服系统的重要组成部分，是保证位置控制精度的重要环节。位置控制的实质是位置随动控制，其控制原理如图2.2所示。
2.2.3.2 伺服系统的工作原理
在位置控制中，根据插补运算得到的位置指令，与位置检测装置反馈来的机床坐标轴的实际位置相比较，形成位置偏差，经变换得到速度给定电压。在速度控制中，伺服驱动装置
根据速度给定电压和速度检测装置反馈的实际转速对伺服电动机进行控制，以驱动机床传动部件。
2.2.3.3 速度控制信号的实现方式
经位置控制的比较获得的位置偏差均以脉冲的形式存在，该位置偏差经一定的转换后，形成速度控制信号，该信号通过伺服驱动装置驱动伺服电动机。从位置偏差到速度控制信号的形成如图2.3所示。
速度指令Vc=位置偏差Pe×位置增益KV
位置增益KV决定了速度对位置偏差的响应程度，它反映了伺服系统的灵敏度。
3.FAUNC 0i-mate-TC伺服系统
3.1 FAUNC 0i-mate-TC伺服系统的特点
在FAUNC 0i-mate-TC伺服系统中，位置环、速度环和电流环的电路都被设计在数控系统内部，作为系统控制的一部分，通常叫做轴卡（AXES CARD）。该部分实现了位置、速度和电流的控制，最终将被三角波调制后的PWM信号输出到伺服功率放大器。图3.1为FAUNC 0i-mate伺服系统结构示意图。
3.2 FAUNC 0i-mate的伺服参数
FAUNC 0i-mate的系统参数有几千个之多，其中与伺服有关的参数分别是：
1）参数1010：CNC控制轴数。
2）参数1020：各轴的编程名称
3）参数1022：基本座标系中各轴的顺序
4）参数1023：各轴的伺服轴号。
5）参数1825：各轴的伺服环增益。
6）参数1826：各轴的到位宽度。
7）参数1827：设定各轴切削进给的到位宽度。
8）参数1828：各轴移动中的最大允许位置偏差量。
9）参数1829：各轴停止中的最大允许位置偏差量。
10）参数1420：各轴快移速度的最大值。
11）参数1422：各轴切削进给速度的最大值。
12）参数1423：各轴手动连续进给速度的最大值。
其中，决定伺服轴能否正常运动的参数有1825#、1828#、1829#、1420#、1422#及1423#参数。
总之，上述参数若出现没有设置或设置不正确的问题，则势必会影响到伺服轴的正常运行，由此将引发伺服故障。我们将由于参数问题引发的数控机床故障称之为“软件故障”。
4.伺服系统的典型故障及诊断
4.1 进给伺服的故障形式
进给伺服系统的任务是完成各坐标轴的位置控制，在整个系统中它又分为：位置环、速度环、电流环。在这些环节中，任何一个环节出现异常或故障都会对伺服系统的正常工作造成影响。下面就以出现频率较高又最有代表性的故障：“随动误差大”的报警作为典型伺服故障进行详细的分析。
4.2 CK0625数控车床X轴“随动误差大”报警的分析与修复
故障机床：南京日上公司的数控车床
控制系统类型：FANUC 0i-mate-TC
故障现象：机床上电后，点动方式下手动移动X轴，X轴不动，接着CRT上出现“411.随动误差大X轴”报警，同时设备二次电掉电，每次都如此。
故障分析：对于“随动误差大”的故障，其实质是运动轴的实际位置与理论位置（即位置给定）之间的累计误差值超过了该轴参数中规定的允许值，故障有可能出现在硬件或软件两个方面。
4.2.1 软件原因
就是伺服参数设定的问题。这时可以检查1825#参数，看看该轴的伺服环增益是否设置得过小，可相应地提高伺服增益；或者看1828#参数，该轴移动中的最大允许位置偏差量是否太小，若太小则增大这个值；其次，检查1423#参数及1424#参数，看轴手动连续进给（JOG进给）时的进给速度或手动快速进给是否过大，可适当减小设置。
但我们的故障现象是X轴根本没动，因此与速度设定无关；1825#参数和1828#参数的设定内容与正常时一样，因此，也不是位置增益或最大允许位置偏差量太小的问题。
4.2.2 硬件原因
本着由外及内、先易后难的排故原则，做如下操作：
1）是否为机械方面的问题，如电机与丝杠的连接问题、电机轴承问题、问题等。
排除方法：手动移动该轴的同时，在CRT上监测电机的负载变化情况，若负载超过额定负载的100%，则说明确实存在机械卡死；若负载正常，则可以这个怀疑。运用该方法，我们发现手动移动X轴时，直到报警出现，负载都非常正常且最大不超过额定负载的8%，说明X轴随动误差大并不是由于机械原因造成的。
2）位置检测元件、控制模块或电气连接等方面的问题。
排除方法：通过交换法进行判断。首先交换X轴与Z轴的功率放大器，结果依然出现X轴随动误差大的报警，说明X轴的功率放大器没有问题。
其次，把两轴电机动力线进行对换，为了保证每个轴闭环的完整性，此时还得将两轴的脉冲编码器的反馈线进行对换。其实，这种操作就等同于两个电机的交换，只不过挪动电机不方便而已。结果，X轴可以手动运行了，也没有报警出现，而在手动运行Z轴时，则出现了与先前X轴一样的故障情况，即不但Z轴不动反而出现了“411随动误差大Z轴”的报警。这足以说明问题出在电机侧。在对X轴电机进行静态测量时，发现电机上连接动力线的插座中，有一根插针弯了，使得三相动力电源中有一相没能接到电机上，造成X轴电机缺相，电机无法运动进而产生上述故障。将弯曲的插针弄直，电机连接恢复正常后上电，再次运行X轴及Z轴，则一切正常。到此为止，故障修复。
5.结束语
数控机床伺服系统故障的诊断，要求维修人员必须明白伺服控制的原理，熟悉数控机床伺服系统的连接情况，还要具有清晰的思维和正确的分析方法，只有这样才能取得事半功倍的维修效果。以上内容是笔者多年维修工作的一点经验之谈，无论在理论论述上还是排故的具体方法上都还存在不足之处，敬请同行批评指教。
参考文献
[1]王侃夫.数控机床控制技术与系统[M].北京:机械工业出版社,2003.4.
[2]BEIJING-FANUC 0i Mate-C系统 参数说明书.
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【论文摘要】：数控技术是用数字信心对机械运动和工作过程控制的技术。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，更使制造业成为工业化的象征。
数控机床是集高、精、尖技术于一体，集机、电、光、液于一身的高技术产物。具有加工精度高、加工质量稳定可靠、生产效率高、适应性强、灵活性好等众多优点，在各个行业受到广泛欢迎，在使用方面，也是越来越受到重视。但由于它是集强、弱电于一体，数字技术控制机械制造的一体化设备，一旦系统的某些部分出现故障，就势必使机床停机，影响生产，所以如何正确维护设备和出现故障时能及时抢修就是保障生产正常进行的关键。
1.数控机床的维护
对于数控机床来说，合理的日常维护措施，可以有效的预防和降低数控机床的故障发生几率。
首先，针对每一台机床的具体性能和加工对象制定操作规程建立工作、故障、维修档案是很重要的。包括保养内容以及功能器件和元件的保养周期。
其次，在一般的工作车间的空气中都含有油雾、灰尘甚至金属粉末之类的污染物，一旦他们落在数控系统内的印制线路或电子器件上，很容易引起元器件之间绝缘电阻下降，甚至倒是元器件及印制线路受到损坏。所以除非是需要进行必要的调整及维修，一般情况下不允许随便开启柜门，更不允许在使用过程中敞开柜门。
另外，对数控系统的电网电压要实行时时监控，一旦发现超出正常的工作电压，就会造成系统不能正常工作，甚至会引起数控系统内部电子部件的损坏。所以配电系统在设备不具备自动检测保护的情况下要有专人负责监视，以及尽量的改善配电系统的稳定作业。
当然很重要的一点是数控机床采用直流进给伺服驱动和直流主轴伺服驱动的，要注意将电刷从直流电动机中取出来，以免由于化学腐蚀作用，是换向器表面腐蚀，造成换向性能受损，致使整台电动机损坏。这是非常严重也容易引起的故障。
2.数控机床一般的故障诊断分析
2.1检查
在设备无法正常工作的情况下，首先要判断故障出现的具置和产生的原因，我们可以目测故障板，仔细检查有无由于电流过大造成的保险丝熔断，元器件的烧焦烟熏，有无杂物断路现象，造成板子的过流、过压、短路。观察阻容、半导体器件的管脚有无断脚、虚焊等，以此可发现一些较为明显的故障，缩小检修范围，判断故障产生的原因。
2.2系统自诊断
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级管指示故障的大致起因，这是维修中最有效的一种方法。近年来随着技术的发展，兴起了新的接口诊断技术，JTAG边界扫描，该规范提供了有效地检测引线间隔致密的电路板上零件的能力，进一步完善了系统的自我诊断能力。
2.3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变成的方法，编制成一个功能测试程序，送人数控系统，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定和可靠性，进而判断出故障发生的可能原因。
2.4接口信号检查
通过用可编程序控制器在线检查机床控制系统的接回信号，并与接口手册正确信号相对比，也可以查出相应的故障点。
2.5诊断备件替换法
随着现代技术的发展，电路的集成规模越来越大技术也越来越复杂，按常规方法，很难把故障定位到一个很小的区域，而一旦系统发生故障，为了缩短停机时间，在没有诊断备件的情况下可以采用相同或相容的模块对故障模块进行替换检查，对于现代数控的维修，越来越多的情况采用这种方法进行诊断，然后用备件替换损坏模块，使系统正常工作，尽最大可能缩短故障停机时间。
上述诊断方法，在实际应用时并无严格的界限，可能用一种方法就能排除故障，也可能需要多种方法同时进行。最主要的是根据诊断的结果间接或直接的找到问题的关键，或维修或替换尽快的恢复生产。3数控机床故障诊断实例
由于数控机床的驱动部分是强弱电一体的，是最容易发生问题的。因此将驱动部分作简单介绍：驱动部分包括主轴驱动器和伺服驱动器，有电源模块和驱动模块两部分组成，电源模块是将三相交流电有变压器升压为高压直流，而驱动部分实际上是个逆变换，将高压支流转换为三相交流，并驱动伺服电机，完成个伺服轴的运动和主轴的运转。因此这部分最容易出故障。以CJK6136数控机床和802S数控系统的故障现象为例，主要分析一下控制电路与机械传动接口的故障维修。
如在数控机床在加工过程中，主轴有时能回参考点有时不能。在数控操作面板上，主轴转速显示时有时无，主轴运转正常。分析出现的故障原因得该机床采用变频调速，其转速信号是有编码器提供，所以可排除编码器损坏的可能，否则根本就无法传递转速信号了。只能是编码器与其连接单元出现问题。两方面考虑，一是可能和数控系统连接的ECU连接松动，二是可能可和主轴的机械连接出现问题。由此可以着手解决问题了。首先检查编码器与ECU的连接。若不存在问题，就卸下编码器检查主传动与编码器的连接键是否脱离键槽，结果发现就是这个问题。修复并重新安装就解决了问题。
数控机床故障产生的原因是多种多样的，有机械问题、数控系统的问题、传感元件的问题、驱动元件的问题、强电部分的问题、线路连接的问题等。在检修过程中，要分析故障产生的可能原因和范围，然后逐步排除，直到找出故障点，切勿盲目的乱动，否则，不但不能解决问题。还可能使故障范围进一步扩大。总之，在面对数控机床故障和维修问题时，首先要防患于未燃，不能在数控机床出现问题后才去解决问题，要做好日常的维护工作和了解机床本身的结构和工作原理，这样才能做到有的放矢。
参考文献
[1]陈蕾、谈峰，浅析数控机床维护维修的一般方法［J］，机修用造，2004（10）
[2]邱先念，数控机床故障诊断及维修[J]，设备管理与维修，2003（01）
[3]王超，数控机床的电器故障诊断及维修[J]，芜湖职业技术学院学报，2003（02）
[4]王刚，数控机床维修几例[J]，机械工人冷加工，2005（03）
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一、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:数控机床加工过程中，突然出现停机。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，更换Y轴电机动力线后，故障消除，机床恢复正常。
二、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FANUC10TE—F系统，故障显示:
FS10TE1399B
ROMTEST：END
RAMTEST：
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，所以一开机就出现上述故障现象。
三、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
四、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，从而把故障范围缩小到印刷线路板或芯片一级。
例4:TH6350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。对这种故障，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，刀库则出现旋转不止，而转台运行正常，证实了故障确实出在转台的位控器上。
五、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定位。
例5:PNE710数控车床出现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，发现编码器里灯丝已断，导致无反馈输入信号，更换Y轴编码器后，故障排除。
六、参数检查法
数控系统发现故障时应及时核对系统参数，系统参数的变化会直接影响到机床的性能，甚至使机床不能正常工作，出现故障，参数通常存放在磁泡存储器或由电池保持的CMOSRAM中，一旦外界干扰或电池电压不足，会使系统参数丢失或发生变化而引起混乱现象，通过核对，修正参数，就能排除故障。
例6:G18CP4数控磨床，数控系统是FANUC11M系统，故障现象使机床不能工作，CRT显示器无任何报警信息。
检查机床各部分，发现CNC装置及CNC与各接口的连接单元都是好的，最后分析是由于外部干扰引起磁泡存储器内存储数据混乱而造成的，因此，对磁泡存储器存储内容进行了全部清除，重新按手册送入数控系统各种参数后，数控机床即恢复正常。除了上面介绍的几种检查方法外，还有测量比较法、敲击法、局部升温法，电压拉编法及开环检测法等，这些方法各有特点，维修时应根据故障现象，常常同时采用几种方法，灵活运用，对故障进行综合分析逐步缩小故障范围，以达到排除故障的目的。
线切割机床常见故障
故障现象可能原因排除方法
1.贮丝筒不换向，导致机器总停。行程开关SQ3或SQ2损坏。
换行程开关SQ3或SQ2。
2.贮线筒在换向时常停转。
1.电极线太松；
2.断丝保护电路故障。1.紧电极丝；
2.换断丝保护继电器。
3.丝筒不转（按下走丝开按
钮SB1无反应）。
1.外电源无电压；
2.电阻R1烧断；
3.桥式整流器VC损坏，造成保
险丝FU1熔断。1.检查外电源并排除；
2.更换电阻R1；
3.更换整流器VC，保险丝FU1。
4.丝筒不转（走丝电压有指
示且较正常工作时高）。1.碳刷磨损或转子污垢；
2.电机M电源进线断。1.更换碳刷、清洁电机转子；
2.检查进线并排除。
5.工作灯不亮。保险丝FU2断更换保险丝FU2。
6.工作液泵不转或转速慢。1.液泵工作接触器KM3不吸合；
2.工作液泵电容损坏或容量减
少；1.按下SB4，KM3线包二端若有
115V电压，则更换KM3，若
无115V电压，检查控制KM3
线包电路；
2.换同规格电容或并上一只足
够耐压的电容
7.高频电源正常，走丝正常，
无高频火花（模拟运行正常
切割时不走）。1.若高频继电器K1不工作，则
是行程开关SQ3常闭触点坏；
2.若高频继电器K1能吸合，则
是高频继电器触点坏或高频
