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摘 要：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越来越低，数控车床的效率高，加工精度高，被广泛的使用，大有替代普通车床的趋势。而由于数控车床的设计复杂，技术含量高，维修起来困难大，本文就数控车床常见的故障和维修方法，进行阐述，希望同行们批评指正。
关键词：数控车床；常见故障；维修方法
1 故障的调查与分析
这是排故的第一阶段，是非常关键的阶段，主要分如下几项工作：
1.1 询问调查。在接到机床现场出现故障要求排除的信息时，首先应要求操作者尽量保持现场故障状态，不做任何处理，这样有利于迅速精确地分析故障原因。同时仔细询问故障指示情况、故障现象及故障产生的背景情况，依此做出初步判断，以便确定现场排故所应携带的工具、仪表、图纸资料、备件等，减少往返时间。
1.2 现场检查。到达现场后，首先要验证操作者提供的各种情况的准确性、完整性，从而核实初步判断的准确度。由于操作者的水平有局限性，因此到现场后仍然不要急于动手处理，应仔细调查各种情况，以免破坏了现场，使排故增加难度。
1.3 故障分析。根据已知的故障状况按故障分类办法分析故障类型，从而确定排故原则。由于大多数故障是有指示的，所以一般情况下，对照机床配套的数控系统诊断手册和使用说明书，可以列出产生该故障的多种可能的原因。
1.4 确定原因。对多种可能的原因进行排查从中找出本次故障的真正原因，这时对维修人员是一种对机床熟悉程度、知识水平、实践经验和分析判断能力的综合考验。
1.5 排故准备。有的故障的排除方法可能很简单，有些故障则往往较复杂，需要做一系列的准备工作，例如工具仪表的准备局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采购甚至排故计划步骤的制定等等。
数控机床电气系统故障的调查、分析与诊断的过程也就是故障的排除过程，一旦查明了原因，故障也就几乎等于排除了。因此故障分析诊断的方法也就变得十分重要了。下面把电气故障的常用诊断方法综列于下。
（1）直观检查法。①询问。向故障现场人员仔细询问故障产生的过程、故障现象及故障后果，并且在整个分析判断过程中可能要多次询问。②目测。总体查看机床各部分工作状态是否处于正常状态（例如各坐标轴位置、主轴状态、刀库、机械手位置等），各电控装置（如数控系统、温控装置、润滑装置等）有无报警指示，局部查看有无保险烧煅，元器件烧焦、开裂、电线电缆脱落，各操作元件位置正确与否等等。③触摸。在整机断电条件下可以通过触摸各主要电路板的安装状况、各插头座的插接状况、各功率及信号导线（如伺服与电机接触器接线）的联接状况等来发现可能出现故障的原因。④通电。这是指为了检查有无冒烟、打火、有无异常声音、气味以及触摸有无过热电动机和元件存在，一旦发现立即断电分析。（2）仪器检查法。使用常规电工仪表，对各交、直流电源电压，对相关直流及脉冲信号等进行测量，从中找寻可能的故障。例如用万用表检查各电源情况，及对某些电路板上设置的相关信号状态测量点的测量，用示波器观察相关的脉动信号的幅值、相位甚至有无，用plc编程器查找plc程序中的故障部位及原因等。（3）信号与报警指示分析法。①硬件报警指示。这是指包括数控系统、伺服系统在内的各电子、电器装置上的各种状态和故障指示灯，结合指示灯状态和相应的功能说明便可获知指示内容及故障原因与排除方法。②软件报警指示。如前所述的系统软件、plc程序与加工程序中的故障通常都没有报警显示，依据显示的报警号对照相应的诊断说明手册便可获知可能的故障原因及故障排除方法。（4）接口状态检查法。现代数控系统多将plc集成于其中，而cnc与plc之间则以一系列接口信号形式相互通讯联接。有些故障是与接口信号错误或丢失相关的，这些接口信号有的可以在相应的接口板和输入/输出板上有指示灯显示，有的可以通过简单操作在crt屏幕上显示，而所有的接口信号都可以用plc编程器调出。这种检查方法要求维修人员既要熟悉本机床的接口信号，又要熟悉plc编程器的应用。（5）参数调整法。数控系统、plc及伺服驱动系统都设置许多可修改的参数以适应不同机床、不同工作状态的要求。这些参数不仅能使各电气系统与具体机床相匹配，而且更是使机床各项功能达到最佳化所必需的。因此，任何参数的变化（尤其是模拟量参数）甚至丢失都是不允许的；而随机床的长期运行所引起的机械或电气性能的变化会打破最初的匹配状态和最佳化状态。这种方法对维修人员的要求是很高的，不仅要对具体系统主要参数十分了解，既知晓其地址熟悉其作用，而且要有较丰富的电气调试经验。当故障分析结果集中于某一印制电路板上时，由于电路集成度的不断扩大而要把故障落实于其上某一区域乃至某一元件是十分困难的，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，然后再去检查修复故障板。（6）交叉换位法。当发现故障板或者不能确定是否故障板而又没有备件的情况下，可以将系统中相同或相兼容的两个板互换检查，例如两个坐标的指令板或伺服板的交换从中判断故障板或故障部位。这种交叉换位法应特别注意，不仅硬件接线的正确交换，还要将一系列相应的参数交换，否则不仅达不到目的，反而会产生新的故障造成思维的混乱，一定要事先考虑周全，设计好软、硬件交换方案，准确无误再行交换检查。（7）特殊处理法。当今的数控系统已进入pc机、开放化的发展阶段，其中软件含量越来越丰富，有系统软件、机床制造者软件、甚至还有使用者自己的软件，由于软件逻辑的设计中不可避免的一些问题，会使得有些故障状态无从分析，例如死机现象。对于这种故障现象则可以采取特殊手段来处理，比如整机断电，稍作停顿后再开机，有时则可能将故障消除。维修人员可以在自己的长期实践中摸索其规律或者其他有效的方法。
2 电气维修与故障的排除
如前所述，电气故障的分析过程也就是故障的排除过程，因此电气故障的一些常用排除方法在上述的分析方法中已综合介绍过了，现列举几个常见电气故障做简单介绍。
2.1 电源。电源是维修系统乃至整个机床正常工作的能量来源，它的失效或者故障轻者会丢失数据、造成停机。重者会毁坏系统局部甚至全部。我国的供电网有较大波动和高次谐波，难免出现由电源而引起的故障。因此在设计数控机床的供电系统时应尽量做到：①提供独立的配电箱而不与其他设备串用。②电网供电质量较差的地区应配备三相交流稳压装置。③电源始端有良好的接地。
2.2 数控系统位置环故障
①位置环报警。可能是位置测量回路开路；测量元件损坏；位置控制建立的信号不存在等。②坐标轴在没有指令的情况下产生运动。可能是漂移过大；位置环或速度环接成正反馈；反馈接线开路；测量元件损坏。
2.3 机床坐标找不到零点。可能是零方向在远离零点；编码器损坏或接线开路；光栅零点标记移位；回零减速开关失灵。
2.4 机床动态特性变差，工件加工质量下降，甚至在一定速度下机床发生振动。这其中有很大一种可能是机械传动系统间隙过大甚至磨损严重或者导轨润滑不充分甚至磨损造成的；对于电气控制系统来说则可能是速度环、位置环和相关参数已不在最佳匹配状态，应在机械故障基本排除后重新进行最佳化调整。
2.5 偶发性停机故障。这里有两种可能的情况：一种情况是如前所述的相关软件设计中的问题造成在某些特定的操作与功能运行组合下的停机故障，一般情况下机床断电后重新通电便会消失；另一种情况是由环境条件引起的，如强力干扰（电网或周边设备）、温度过高、温度过大等。这些因素不仅会造成故障，甚至会损坏系统与机床，要及时注意并改善。
参考文献
[1]李金伴.数控机床故障诊断与维修实用手册[M].机械工业出版社，2013-5-1.
[2]李艳玲.数控机床原理与维修[M].人民邮电出版社，2011-2-1.
关键词：数控车床；常见故障；维修方法
1 故障的调查与分析
这是排故的第一阶段，是非常关键的阶段，主要分如下几项工作：
1.1 询问调查。在接到机床现场出现故障要求排除的信息时，首先应要求操作者尽量保持现场故障状态，不做任何处理，这样有利于迅速精确地分析故障原因。同时仔细询问故障指示情况、故障现象及故障产生的背景情况，依此做出初步判断，以便确定现场排故所应携带的工具、仪表、图纸资料、备件等，减少往返时间。
1.2 现场检查。到达现场后，首先要验证操作者提供的各种情况的准确性、完整性，从而核实初步判断的准确度。由于操作者的水平有局限性，因此到现场后仍然不要急于动手处理，应仔细调查各种情况，以免破坏了现场，使排故增加难度。
1.3 故障分析。根据已知的故障状况按故障分类办法分析故障类型，从而确定排故原则。由于大多数故障是有指示的，所以一般情况下，对照机床配套的数控系统诊断手册和使用说明书，可以列出产生该故障的多种可能的原因。
1.4 确定原因。对多种可能的原因进行排查从中找出本次故障的真正原因，这时对维修人员是一种对机床熟悉程度、知识水平、实践经验和分析判断能力的综合考验。
1.5 排故准备。有的故障的排除方法可能很简单，有些故障则往往较复杂，需要做一系列的准备工作，例如工具仪表的准备局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采购甚至排故计划步骤的制定等等。
数控机床电气系统故障的调查、分析与诊断的过程也就是故障的排除过程，一旦查明了原因，故障也就几乎等于排除了。因此故障分析诊断的方法也就变得十分重要了。下面把电气故障的常用诊断方法综列于下。
（1）直观检查法。①询问。向故障现场人员仔细询问故障产生的过程、故障现象及故障后果，并且在整个分析判断过程中可能要多次询问。②目测。总体查看机床各部分工作状态是否处于正常状态（例如各坐标轴位置、主轴状态、刀库、机械手位置等），各电控装置（如数控系统、温控装置、润滑装置等）有无报警指示，局部查看有无保险烧煅，元器件烧焦、开裂、电线电缆脱落，各操作元件位置正确与否等等。③触摸。在整机断电条件下可以通过触摸各主要电路板的安装状况、各插头座的插接状况、各功率及信号导线（如伺服与电机接触器接线）的联接状况等来发现可能出现故障的原因。④通电。这是指为了检查有无冒烟、打火、有无异常声音、气味以及触摸有无过热电动机和元件存在，一旦发现立即断电分析。（2）仪器检查法。使用常规电工仪表，对各交、直流电源电压，对相关直流及脉冲信号等进行测量，从中找寻可能的故障。例如用万用表检查各电源情况，及对某些电路板上设置的相关信号状态测量点的测量，用示波器观察相关的脉动信号的幅值、相位甚至有无，用plc编程器查找plc程序中的故障部位及原因等。（3）信号与报警指示分析法。①硬件报警指示。这是指包括数控系统、伺服系统在内的各电子、电器装置上的各种状态和故障指示灯，结合指示灯状态和相应的功能说明便可获知指示内容及故障原因与排除方法。②软件报警指示。如前所述的系统软件、plc程序与加工程序中的故障通常都没有报警显示，依据显示的报警号对照相应的诊断说明手册便可获知可能的故障原因及故障排除方法。（4）接口状态检查法。现代数控系统多将plc集成于其中，而cnc与plc之间则以一系列接口信号形式相互通讯联接。有些故障是与接口信号错误或丢失相关的，这些接口信号有的可以在相应的接口板和输入/输出板上有指示灯显示，有的可以通过简单操作在crt屏幕上显示，而所有的接口信号都可以用plc编程器调出。这种检查方法要求维修人员既要熟悉本机床的接口信号，又要熟悉plc编程器的应用。（5）参数调整法。数控系统、plc及伺服驱动系统都设置许多可修改的参数以适应不同机床、不同工作状态的要求。这些参数不仅能使各电气系统与具体机床相匹配，而且更是使机床各项功能达到最佳化所必需的。因此，任何参数的变化（尤其是模拟量参数）甚至丢失都是不允许的；而随机床的长期运行所引起的机械或电气性能的变化会打破最初的匹配状态和最佳化状态。这种方法对维修人员的要求是很高的，不仅要对具体系统主要参数十分了解，既知晓其地址熟悉其作用，而且要有较丰富的电气调试经验。当故障分析结果集中于某一印制电路板上时，由于电路集成度的不断扩大而要把故障落实于其上某一区域乃至某一元件是十分困难的，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，然后再去检查修复故障板。（6）交叉换位法。当发现故障板或者不能确定是否故障板而又没有备件的情况下，可以将系统中相同或相兼容的两个板互换检查，例如两个坐标的指令板或伺服板的交换从中判断故障板或故障部位。这种交叉换位法应特别注意，不仅硬件接线的正确交换，还要将一系列相应的参数交换，否则不仅达不到目的，反而会产生新的故障造成思维的混乱，一定要事先考虑周全，设计好软、硬件交换方案，准确无误再行交换检查。（7）特殊处理法。当今的数控系统已进入pc机、开放化的发展阶段，其中软件含量越来越丰富，有系统软件、机床制造者软件、甚至还有使用者自己的软件，由于软件逻辑的设计中不可避免的一些问题，会使得有些故障状态无从分析，例如死机现象。对于这种故障现象则可以采取特殊手段来处理，比如整机断电，稍作停顿后再开机，有时则可能将故障消除。维修人员可以在自己的长期实践中摸索其规律或者其他有效的方法。
2 电气维修与故障的排除
如前所述，电气故障的分析过程也就是故障的排除过程，因此电气故障的一些常用排除方法在上述的分析方法中已综合介绍过了，现列举几个常见电气故障做简单介绍。
2.1 电源。电源是维修系统乃至整个机床正常工作的能量来源，它的失效或者故障轻者会丢失数据、造成停机。重者会毁坏系统局部甚至全部。我国的供电网有较大波动和高次谐波，难免出现由电源而引起的故障。因此在设计数控机床的供电系统时应尽量做到：①提供独立的配电箱而不与其他设备串用。②电网供电质量较差的地区应配备三相交流稳压装置。③电源始端有良好的接地。
2.2 数控系统位置环故障
①位置环报警。可能是位置测量回路开路；测量元件损坏；位置控制建立的信号不存在等。②坐标轴在没有指令的情况下产生运动。可能是漂移过大；位置环或速度环接成正反馈；反馈接线开路；测量元件损坏。
2.3 机床坐标找不到零点。可能是零方向在远离零点；编码器损坏或接线开路；光栅零点标记移位；回零减速开关失灵。
2.4 机床动态特性变差，工件加工质量下降，甚至在一定速度下机床发生振动。这其中有很大一种可能是机械传动系统间隙过大甚至磨损严重或者导轨润滑不充分甚至磨损造成的；对于电气控制系统来说则可能是速度环、位置环和相关参数已不在最佳匹配状态，应在机械故障基本排除后重新进行最佳化调整。
2.5 偶发性停机故障。这里有两种可能的情况：一种情况是如前所述的相关软件设计中的问题造成在某些特定的操作与功能运行组合下的停机故障，一般情况下机床断电后重新通电便会消失；另一种情况是由环境条件引起的，如强力干扰（电网或周边设备）、温度过高、温度过大等。这些因素不仅会造成故障，甚至会损坏系统与机床，要及时注意并改善。
参考文献
[1]李金伴.数控机床故障诊断与维修实用手册[M].机械工业出版社，2013-5-1.
[2]李艳玲.数控机床原理与维修[M].人民邮电出版社，2011-2-1.