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引言：数控机床是集机、电、液、气、光等于一体的机床，在其维修上，侧重于电气方面。本文就数控机床电气控制系统的故障特点，提出数控机床故障诊断及排除方法。
数控机床是机电一体化在机械加工中的典型产品，它将电力电子、自动控制、电机、检测、计算机、机床、液压、气动和加工工艺等技术集中于一体，具有高效率、高效益和高适应性的特点。要发挥数控机床的高效益，就要保证它的开动率，这就对数控机床提出了稳定性和可靠性的要求。对于数控机床一方面要加强日常维护，另一方面当出现故障后，要尽快诊断出故障的原因并加以修复。数控机床的故障主要是电气系统的故障。
1、数控机床电气系统的组成及特点
数控机床的电气系统既包括以电器元件、电力电子功率器件、电机等组成的强电电路，也包括以半导体器件、电子元件等组成的弱电电路。为了保证数控机床长时间稳定运行，要求数控机床的电气控制系统要具有：可靠性高、抗干扰能力强、稳定性和安全性高、使用维护方便的特点。
2、数控机床电气系统故障的特点
（1）电气系统故障率高。（2）外界环境的变化容易导致电气系统故障。（3）操作人员的误操作导致电气系统故障。（4）电器元件、线路老化导致电气系统故障。（5）受电器元件使用寿命的影响。
3、数控机床电气系统故障诊断
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。常用诊断方法总结如下：
3.1直观检查法
这是最基本、最常用的检查方法。就是利用感觉器官，注意发生故障时的各种现象。一般通过“问、看、听、触、嗅”等方式进行诊断。
①问：询问机床故障发生的经过，弄清楚故障是突发的还是渐发的。一般操作者熟知机床的性能，故障发生时又在现场，所提供的情况对故障分析很有帮助。②看：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听：一般机床正常时，其声响具有一定的音律和节奏，并保持持续的稳定。通过机床运行的声音判断可能的故障隐患。④触：在机床断电的情况下，触摸各主要电路板的安装是否正确、各插头座的插接是否牢固、各信号线的联接是否正确可靠，以此来寻找可能出现故障的原因。⑤嗅：有时机床出现短路等故障时就会伴有导线或原件的烧灼，通过焦糊味的位置即可判断故障点。
3.2仪器检查法
使用万用表，对机床上的交、直流电源电压，将测量结果与标准信号对比，从中找寻可能的故障原因；用示波器观察相关的信号的波形、幅值、相位频率等来判断信号的正确性；用PLC编程器查找PLC程序中的故障、以及程序运行是I/O点的状态等。
3.3信号与报警指示分析法
①报警指示灯指示：数控机床在数控系统、伺服系统等各电子、电器装置上都设有故障指示灯，观察这些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报警信息指示：数控机床具有很强的自诊断功能，一旦机床出现故障在CRT上就会有对应的报警信息，查阅数控机床的诊断手册便可获知可能的故障原因及故障排除方法。
3.4接口状态检查法
目前的数控机床多使用内装性PLC。在CNC与PLC的接口处经常会出现故障。这些故障一般是由于接口信号错误或丢失造成的，他们有的可以通过故障报警指示灯显示，有的可以在CRT显示，而所有的接口信号都可以用PLC编程器查找。
3.5参数调整法
为适应不同机床、不同工作状态的要求，数控系统及其外围电路都设置许多可修改的参数，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。任何参数的变化、甚至丢失都是会导致机床故障。随着机床的长期运行所引起的机械或电气性能的变化，必须重新调整相关的参数。
3.6备板置换法
利用备用电路板、模块、集成电路块替换有疑点的部位，是一种快速而简单排除故障的方法。有时若无备板，可借用同型号系统上的电路板来试验。备板置换前，应检查有关部分电路，以免由于短路造成好板损坏。还应检查实验板上的选择开关和跨接线是否与原版一致。有些还应该注意板上电位器的调整。
3.7交换法
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。这种交换法应特别注意，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。
3.8特殊处理法
当今的数控系统已进入PC基、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。
4.结论
数控系统种类繁多，故障千变万化，维修方法也不尽相同，有时单纯的某一种维修方法难以查找到故障点，我们在维修时可以多种维修方法综合使用，以便更快、更好的查找到故障点，保证生产的顺利进行。
参考文献
[1]王侃夫.数控机床故障诊断及维护.北京：机械工业出版社，2000.
[2]王爱玲.数控机床结构及应用.北京：机械工业出版社，2006.
[3]王钢.数控机床调试、使用与维护.北京：化学工业出版社，2006.
（作者单位：1沈阳城市学院，2辽沈工业集团有限公司，3沈阳拓荆科技有限公司，4沈阳大学）
数控机床是机电一体化在机械加工中的典型产品，它将电力电子、自动控制、电机、检测、计算机、机床、液压、气动和加工工艺等技术集中于一体，具有高效率、高效益和高适应性的特点。要发挥数控机床的高效益，就要保证它的开动率，这就对数控机床提出了稳定性和可靠性的要求。对于数控机床一方面要加强日常维护，另一方面当出现故障后，要尽快诊断出故障的原因并加以修复。数控机床的故障主要是电气系统的故障。
1、数控机床电气系统的组成及特点
数控机床的电气系统既包括以电器元件、电力电子功率器件、电机等组成的强电电路，也包括以半导体器件、电子元件等组成的弱电电路。为了保证数控机床长时间稳定运行，要求数控机床的电气控制系统要具有：可靠性高、抗干扰能力强、稳定性和安全性高、使用维护方便的特点。
2、数控机床电气系统故障的特点
（1）电气系统故障率高。（2）外界环境的变化容易导致电气系统故障。（3）操作人员的误操作导致电气系统故障。（4）电器元件、线路老化导致电气系统故障。（5）受电器元件使用寿命的影响。
3、数控机床电气系统故障诊断
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。常用诊断方法总结如下：
3.1直观检查法
这是最基本、最常用的检查方法。就是利用感觉器官，注意发生故障时的各种现象。一般通过“问、看、听、触、嗅”等方式进行诊断。
①问：询问机床故障发生的经过，弄清楚故障是突发的还是渐发的。一般操作者熟知机床的性能，故障发生时又在现场，所提供的情况对故障分析很有帮助。②看：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听：一般机床正常时，其声响具有一定的音律和节奏，并保持持续的稳定。通过机床运行的声音判断可能的故障隐患。④触：在机床断电的情况下，触摸各主要电路板的安装是否正确、各插头座的插接是否牢固、各信号线的联接是否正确可靠，以此来寻找可能出现故障的原因。⑤嗅：有时机床出现短路等故障时就会伴有导线或原件的烧灼，通过焦糊味的位置即可判断故障点。
3.2仪器检查法
使用万用表，对机床上的交、直流电源电压，将测量结果与标准信号对比，从中找寻可能的故障原因；用示波器观察相关的信号的波形、幅值、相位频率等来判断信号的正确性；用PLC编程器查找PLC程序中的故障、以及程序运行是I/O点的状态等。
3.3信号与报警指示分析法
①报警指示灯指示：数控机床在数控系统、伺服系统等各电子、电器装置上都设有故障指示灯，观察这些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报警信息指示：数控机床具有很强的自诊断功能，一旦机床出现故障在CRT上就会有对应的报警信息，查阅数控机床的诊断手册便可获知可能的故障原因及故障排除方法。
3.4接口状态检查法
目前的数控机床多使用内装性PLC。在CNC与PLC的接口处经常会出现故障。这些故障一般是由于接口信号错误或丢失造成的，他们有的可以通过故障报警指示灯显示，有的可以在CRT显示，而所有的接口信号都可以用PLC编程器查找。
3.5参数调整法
为适应不同机床、不同工作状态的要求，数控系统及其外围电路都设置许多可修改的参数，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。任何参数的变化、甚至丢失都是会导致机床故障。随着机床的长期运行所引起的机械或电气性能的变化，必须重新调整相关的参数。
3.6备板置换法
利用备用电路板、模块、集成电路块替换有疑点的部位，是一种快速而简单排除故障的方法。有时若无备板，可借用同型号系统上的电路板来试验。备板置换前，应检查有关部分电路，以免由于短路造成好板损坏。还应检查实验板上的选择开关和跨接线是否与原版一致。有些还应该注意板上电位器的调整。
3.7交换法
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。这种交换法应特别注意，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。
3.8特殊处理法
当今的数控系统已进入PC基、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。
4.结论
数控系统种类繁多，故障千变万化，维修方法也不尽相同，有时单纯的某一种维修方法难以查找到故障点，我们在维修时可以多种维修方法综合使用，以便更快、更好的查找到故障点，保证生产的顺利进行。
参考文献
[1]王侃夫.数控机床故障诊断及维护.北京：机械工业出版社，2000.
[2]王爱玲.数控机床结构及应用.北京：机械工业出版社，2006.
[3]王钢.数控机床调试、使用与维护.北京：化学工业出版社，2006.
（作者单位：1沈阳城市学院，2辽沈工业集团有限公司，3沈阳拓荆科技有限公司，4沈阳大学）