时间：2023-09-22 15:04:27
绪论：在寻找写作灵感吗？爱发表网为您精选了8篇数控机床故障诊断，愿这些内容能够启迪您的思维，激发您的创作热情，欢迎您的阅读与分享！
关键词：数控机床；自诊断技术；故障分析
一、现代数控机床CNC故障自诊断技术
数控机床故障自诊断能力是数控机床CNC系统十分重要的指标，自诊断技术是评价数控机床CNC系统性能的一项重要技术。数控系统是先进技术密集型设备，技术员要迅速而准确地确定其故障部位并查明故障原因，必须借助于自诊断技术。自诊断技术也开始朝着智能化、多功能的高级诊断方向发展。目前CNC控制系统都装有故障自诊断系统，并能随时监视加工过程中数控系统软件和硬件的工作状态，CNC控制系统有较强的自诊断功能。只要系统本身出现故障，显示系统和显示装置就会显示报警信息，通过系统珍断号判断故障发生在数控部分、电气部分还是机械部分，判断产生故障的具体部位。自诊断与维修实例：FANUC-Oi伺服不能就绪报警“401”报警号。1.系统检测原理（图1）:开机后系统开始自动检测，如果系统没有报警和急停，系统自动发出MCON信号给伺服系统，伺服系统接收到MCON信号后，自动接通主继电器，并送回DRDY信号，检测系统在规定时间内如果没有收到DRDY信号，系统自动发出“401”报警号。2.故障的诊断方法。（1）工作人员检查各插头接触是否良好，主要包括主控回路的连接、控制面板以及电源与主轴系统、伺服系统的连接。（2）查看LED发光二极管是否显示，如果LED没有显示，可能是电源回路断路或控制板没有通电。检查直流电源输出到24V电源线路连接是否正常，检查控制板上的直流电源电路接线是否良好，检查伺服放大器交流电压3相220V输入是否正常。（3）采用信号短接的方法来判别故障的部位,把伺服模块JV1B（JV2B）的8-10短接后系统上电,如果伺服放大器LED显示“00”则故障可能在轴板或系统主板；如果伺服放大器显示“--”则故障可能在伺服放大器本身。（4）检查急停ESP和MCC回路，ESP短接，伺服放大器显示“--”，应为伺服装置的继电器MCC控制回路或线圈本身故障。
二、FANUC数控机床换刀故障———示波器观察时序故障诊断
数控刀架故障比较常见。换刀过程：刀架松开旋转和选刀锁紧。实例：一台数控车床（FANUC0TC）配备12工位电动刀架，在换刀中旋转不停，故障现象为找不到刀号报警。1.刀架换刀过程中旋转不停故障分析。图2刀位信号由PMC输入，X20.3、X20.2、X20.1、X20.0有刀架主轴后面的绝对编码器检测。电动刀架找不到刀位故障，可能是绝对编码器刀位没有输出。先松开急停再松开刀架，图3用示波器观察刀位时序，如果能从1号依次变到12号刀位，说明刀位输出正常。绝对编码器输出刀位信号同时还输出选通X20.5和奇偶检验X20.4，换刀时输出时序如图3。2.故障诊断。查看换刀绝对编码器的时序（图3），X20.5上升延时，当前与目标刀号对比。比较后刀号一致，选刀电机停止旋转，预分度电磁铁得电吸合，电机反转锁紧刀架。正常工作每选取一次工作刀位X20.5会发生一次电平变化（高低高）。本机床换刀中出现X20.5信号没有变化，说明数控系统没有完成目标和当前刀号对比，在设定时间内找不到目标刀号系统就报警。通过分析故障是选通信号X20.5没有输出。更换同型号绝对编码器。
三、FANUC数控机床
PMC故障实例与维修1.故障现象：一台卧式加工中心数控系统配置FANUC0i-M。工作台交换时，按下“手/自动”启动按钮后，托板架没有上升、托板内工作台升起，无法实现工作台的交换。2.故障分析与诊断：首先检查液压系统的压力，再查看控制托板架上升的电磁阀是否得电。电磁阀由继电器常开KA13控制，PMC输出点Y1004.1直接提供24V给继电器KA13的线圈。通过PMC梯形图检查Y1004.1，执行前后Y1004.1始终为“0”没信号，此故障为某一输入条件未得到满足使机床处于等待。从Y1004.1输出入手，利用梯形图动态显示诊断故障。图4看出手动时交换工作台条件是R68.3、R62.0和Y1003.5导通，R68.3的导通条件是R68.2和R62.0导通，R62.0由外部继电器控制。动态显示X1004.5导通后，X1006.3没有信号。检查X1006.3确定为托板上升到位信号。检查发现24V直流断路，维修后恢复正常。
四、结束语
本文用实例阐述了数控系统的维修方法，指出了自诊断技术朝着多功能和智能化发展的方向；介绍了运用PMC进行故障诊断的方向，为规范数控维修行业奠定坚实的基础。
参考文献：
[1]王学鹏.数控机床维护与维修的研究[J].山东工业技术，2014(13)：154.
[2]郭巍.数控机床维修的几种方法探讨[J].中国新技术新产品，2010（10）：142.
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
关键词:数控技术 数控机床 故障 维护
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。
一、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。
二、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。
三、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: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。
四、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。
关键词：数控机床；故障诊断；维修
随着科技的发展，很多高科技设备在生产和生活中应用，并且应用范围越来越广泛，这给生产和生活带来了很多便利。尤其是在数控技术高速发展的今天，有很多数控设备出现，数控机床就是其中的一种，并且被广泛的应用在生产之中。而任何设备在使用的过程中都会出现故障，一旦有故障出现就会给生产带来影响。因此对数控机床设备使用过程中的故障进行诊断与维修就是一项十分重要的工作，本文笔者就对这方面的内容进行简单研究。
1.数控机床设备故障类型
数控机床设备一旦出现故障，就无法正常、顺利的将原来的预定工作完成，导致停运或者是不能按照预定的来达到工作效果。根据数控机床设备出现故障的危害程度，将其分为两种，一种是致命性故障，一种是非致命性故障。致命性故障是指不但无法顺利完成预定的工作目标，还会带来人或者物的重大损失，最终导致工作任务失败。而非致命性故障，并不会带来人员以及物的损失，不过会给机床设备带来危害，而非致命性故障如果不能得到及时维修处理，就会发展成为致命性故障。
根据数控机床设备的出现故障是自身的原因，还是与其他有关系的设备的原因导致的，分为独立故障和从属故障。根据数控机床设备发生故障的次数和频率可以分成早期、偶然和耗损故障几种。数控机床的故障分类还有很多种，本文先介绍到这里。
2.数控机床设备故障的诊断方法
当数控机床出现故障的时候，想要进行好的维修，首先要找到故障的根源，也就是对机床设备进行故障诊断，在诊断的过程之中，方法很重要，下面是数控机床设备故障诊断的方法介绍。
2.1交换法
对于在应用过程中出现故障的数控机床，其故障很难进行确认，而且在诊断故障的过程中还要保证不会给设备带来更严重的损害，这时候可以用备用的控制板代替认为有故障的控制板。通过备用控制板的应用，保证设备的正常运行，保证工作进步。同时在对同类型的基础控制板交换的过程中，还可以对控制板系统检测的效率进一步提高。
2.2自我诊断功能分析法
很多进口的数控机床设备都有自我诊断功能，并且这样的功能指标已经是一种对数控机床性能进行确定的重要标准。对于这样的数控机床，在出现故障的时候会比较容易进行诊断。因为这样的机床设备一旦出现故障，数控机床设备的一些故障指示等或者是显示器等就会提示故障所在位置，或者是出现故障的原因。通过这种方式就可以及时的发现机床的问题所在，并且快速将问题解决。不过这种自我诊断功能只是在一些高端的数控机床中才有，普通的数控机床并没有此功能。
2.3PLC程序分析法
导致数控机床出现故障的原因是由于机械设备上的一些逻辑功能在运行的过程中无法保证预定的功能，出现不正常运行，因此在进行故障诊断的过程之中，可以通过利用机械的固有原理图等来进行故障诊断，如应用电气原理图、PLC程序以及液压的原理图等资料来进行故障诊断，通过这种方式来快速的找到故障原因，并且对出现故障的零件进行维修和更换，使数控机床能够在最短的时间内恢复到正常的工作状态，尽量不给生产带来影响。
比如在实际操作中某型机床遇到x轴回油槽向外溢油，而且在维修的过程中对回油线路检查以后没有发现有堵塞的现象，而在对电气原理图查看的时候发现供油的仅仅有两项，通过编程对数控机床设备进行现场监控，PLC程序运行也没有出现异常，继电器是按照PLC程序规定运行，而在对液压电磁阀检测的时候发现其在PIE中电池阀的有无都是处于工作状态，在对继电器测量以后发现是继电器的问题，在更换继电器以后，问题解决。
2.4基于广域网的诊断法
随着技术的不断提高，在有些数控机床设备上还有广域监测点的安装，利用局域网检测对机床设备的运行状态信息进行全面、真实的采集。这样可以通过仿真实验对数控机床设备中普遍出现的一些问题进行分析，还可以为企业对数控机床的故障诊断提供更多帮助。
3.数控机床设备的故障维修
数控机床设备出现故障以后要对其进行快速维修，这样才能够快速恢复机床工作能力，防止给企业带来过多损失。想要进行维修，对故障进行查找是最关键的一点，在找到故障点以后，对故障进行维修排出，在找到故障点以后，要根据不同的故障进行相应的维修。
如果发现数控机床出现的是电气故障，就要先对其故障进行确定，在明确了是电气故障以后，进行进一步维修。如果是电器线路短路，要进行故障排除，防止由于故障带来的设备零件损坏。系统是在能够供电的情况下启动NC，在这个过程中要细心观察，如果发现有异常要停止机械工作。对于有故障诊断的设备而言，就可以根据报警来对故障进行查找以及维修了。在NC启动以后没有故障的警告，而设备在运行的过程中却存在很多问题，就要检查NC的参与以及数控机床设备的数据表，要是都没有问题就要通过编程来对程序进行分析，看是否是输入和输出方面的故障。如果NC与PC都没有故障，也排除是故障，就要对设备的定值和反馈值进行查找，如果定值与指令值不成比例，就是给定值出现故障。
要是给定值出现故障，通常是由于接头、插头、继电器或者是接线等方面的问题。而要是反馈值出现问题，通常是由于接触不良、检测元件失效或者是传感器的问题。如果两个值都出现问题，原因就是电子元件受到损坏，这个问题解决的时候会相对容易。
4.总结
数控机床设备的应用给人们提供了很多的方便，不过由于其属于高科技产品，所以在应用的过程中，必须要按照规定进行操作，一旦操作不当就会出现设备故障，影响设备正常运行。本文笔者对数控机床设备的故障诊断与维修进行了研究，针对其可能出现的问题的维修方法进行总结，希望能够为数控机床设备的故障诊断与维修提供更多帮助。
参考文献：
【关键词】数控机床；数控技术；故障诊断；维修
一、数控机床系统的组成和特点
当前各个国家，所使用的数控机床系统种类繁多，并且各自具备自己的特点，不同数控机床生产厂家的产品，设计理念和设计思想也存在很大的不同。但是不管是哪种数控系统，它们的基本构造是大致相同的。数控机床主要由机床本体、控制系统、伺服系统和位置检测装置组成。一般工作过程是由控制系统对工件的相应程序进行运算，再将计算结果以脉冲的形式向伺服系统发出相应的控制指令，然后伺服系统会对控制指令进行分析，并由相应的电机来控制机械的运转，最后由位置监测系统对机械的运动位置和速度进行监测，并将相关信息传递给控制系统，控制系统对实时监测的数据与理想数据进行比较，调整控制信号，使向更高精度方向运转，这样就完成了整个数控机床系统的正常运转。
二、数控机床故障诊断的基本步骤
数控机床出现故障时，一般可以采用下面的步骤来进行故障的诊断。
1.了解。在数控机床出现故障时，首先要做的就是对故障发生的情况进行全面的了解，然后对数控机床进行初步的故障诊断，仔细观察指示屏上显示的内容.各种故障指示灯等，然后利用观察.触摸.气味等方法对数控机床的故障进行判断，如热继电器.空气断路器有没有脱扣现象，熔丝有没有出现损坏.断裂现象，插接件有没有出现松动。虽然这些故障类型比较简单易见，但是对数控机床故障诊断有着重要的作用，因为很多故障的产生，就是基于此种最为常见的原因。
2.分析。当数控机床出现故障时，首先对机床进行断电，然后进行故障分析，在确认通电后不会产生更大故障时，进行运转状态下的故障诊断和观察，从而判断可能导致故障产生的各种因素，为接下来的故障排除确定一个方向。
3.查找。在进行故障原因查找时，首先对容易拆卸和触及的位置进行检查，然后再进行那些拆除量较大和不易触及的部位检查。
三、数控机床故障诊断的常用方法
1.感官判断法
利用视觉、听觉、触觉等感官对数控机床的故障进行分析，是一种最为简便的故障诊断方法，而且在实际操作中也有着非常实用的效果。（1）利用视觉来对数控机床的故障原因进行查找，最为常见的观察就是：检查数控机床中是否出现机械性的损伤；线路是否出现烧焦变形现象；各类电阻有没有发现变色或烧毁现象；机床内部运转部件是否出现掉落物或流出物；一些保护性的部件是否出现跳闸；熔断器是否出现熔断现象；机床内部部件有没有出现松动或脱落的现象；操作者编写的控制程序是否正确等等。（2）利用嗅觉对数控机床的内外部进行气味检查，当数控机床运转时发生摩擦现象时，会出现相应的烧焦气味；线路灼烧或漏电时也会出现一定的焦糊气味，同时还可能伴随着放电的声音。
（3）利用触觉对数控机床相关部位的振动检查，可以判断出设备是否出现故障。还可以通过判断运转温度是否处于正常的状态下来分析故障。
2.报警信息诊断法。通过一套数控机床自诊断功能软件，很多的简单故障，数控机床都可以自动诊断出来，并能根据故障原因进行简单的处理。当故障发生时，相应的故障警报会自动进行报警，并指出故障原因。人们通过对故障报警，可以分析出故障产生的情况。
3.机床参数检测法。数控系统内部的参数丢失或设置不恰当都可能引起相应的故障发生。当数控机床出现故障时，应该对系统的参数设置进行核对，看看有没有问题。系统参数的设置错误都可能直接或间接的对数控加工过程产生影响。
4.测量法。测量法就是利用相序表、示波器等仪器对机床的各种线路进行检测，例如使用双通道示波器进行检查，当三相电相序正确时，不同两厢电之间的波形相位的差值为120°。
5.备件置换法。对于一些不容易确认是哪一部分有问题的时候，我们可以通过更换新的元器件来判断是不是元器件的问题。在确保没有进一步损坏的情况下，对怀疑有故障的元器件用相同元器件来替换，以确定是否发生故障。
6.原理分析法。原理分析法是根据数控机床的组成原理，从逻辑上分析各点的逻辑电平和特征参数，从各部件的工作原理着手进行分析和判断，以确定故障部位的诊断方法。这种方法的运用，要求检修人员对整个数控系统和每个部件的工作原理都有清楚的.较深的了解，才能对故障部位进行定位。
总之，现实的数控机床设备越来越复杂，功能越来越多样，同时出现的故障类型也是越来越多样。但是只要相关的人员不断进行学习，从实际中吸收相关的经验，结合多样化的诊断方法，这样对数控机床的维护会更加的容易与简单。
参考文献
[1]将洪平，数控设备故障诊断与维修，北京：北京理工大学出版社。2006.8
[2]郑小年，数控机床故障诊断与维修，武汉：华中科技大学出版社，2005.9
【关键词】数控机床；故障诊断；技术分析
【中图分类号】TP271+.2 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2012）09-0258-01
1.故障诊断技术组成
数控机床的故障诊断技术大体由三部分组成：（1）对造成电气和机械部件失效的疲劳、磨损、断裂、腐蚀、蠕变、氧化等物化原因的研究；（2）对故障诊断的信息研究。即故障信号的采集、处理与分析的研究；（3）对数学原理与诊断逻辑方面的研究。通过模型方法、逻辑方法、推理和人工智能（AI）方法，判断故障发生的部位和发生故障的原因。
2.数控机床故障诊断概述
2.1 故障诊断主要内容现代故障诊断的主要内容应包括实时监测技术，故障分析（诊断）技术和故障修复方法三个部分。从信息获取到故障定位，再到故障的排除，作为单独的技术领域发展的同时，又作为故障诊断的技术共同协调发展。
2.2 数控机床故障诊断常用的方法
2.2.1 直观法由维修人员利用感觉器官，观察故障发生时的各种声、光、味等异常现象，查看CNC机床系统的各个模块和线路，有无烧毁和损伤痕迹，迅速将故障范围缩小到一个模块或一块印刷线路板。这是—种最基本和常用的方法。
2.2.2 CNC系统自诊断法数控系统的自诊断功能，已经成为衡量数控系统性能的重要指标，数控系统的自诊断功能实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，或通过发光二极管指示故障的原因、故障模块，这是CNC机床故障诊断维修中最有效和直接的一种方法。
2.2.3 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可能的部位和故障原因。
2.2.4 模块交换法所谓模块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，将功能相同的模板或单元相互交换，观察故障的转移情况，从而快速判断故障部位的方法。
2.2.5 原理分析法根据CNC组成原理，从系统各部件的工作原理着手进行分析和判断，从逻辑关系上分析电路故障疑点的逻辑电平和特征参数，从而确定故障部位的方法。这种方法对维修人员要求很高，必须熟悉整个系统或每个部件的工作原理，才能对故障部位进行定位。
3.数控机床故障诊断的关键技术分析
3.1 通信诊断通信诊断也称为远距离系统诊断或“海外诊断”。比如西门子公司在CNC系统诊断中采用了这种功能。用户把CNC系统中专用“通信接口”连接到普通电话线上，维修中心的专用通信诊断计算机中的“数据接口”也连接到网络上，然后由计算机向CNC系统发送诊断程序，并将测试数据输回到计算机进行分析并得出诊断结论，然后将诊断结论和处理方法通知用户。通信诊断系统除用于故障发生后的诊断外，还可为用户作定期的预防性诊断，维修人员不必到现场，只需按预定的时间对机床做一系列试运行检查，在维修中心分析数据，即可诊断出数控机床可能存在的故障隐患。但这类CNC系统必须具备远距离诊断接口及联网功能。
3.2 自修复系统在CNC系统的软件中装有自修复程序，该软件一旦发现某个模块有故障时，系统一方面将故障信息显示在CRT上，同时自动寻找是否有备用模块。如有则系统能自动使故障模块脱机而接通备用模块，从而使系统较陕地进ASE常工作状态。所谓自修复实际上是“冗余”概念的一种应用，非常适用于无人管理的自动化工厂或不允许长时间停止工作的重要场合。但自修复技术需要将备用板插到机笼的备用插槽上，从理论上讲，备用模块的品种越多越好，但这无疑会增加系统成本。所以，往往系统只配备一些极其重要的或易出故障的备用板。另外，要求备用板与系统其他部分通信联系应与替代的模板相同。因此，本方案只适用于总线结构的CNC系统。
3.3 人工智能与专家系统这种方法是通过调用知识库的相应知识，经推理机构的推理获得所需的结论。应用于数控系统诊断的人工智能技术有两方面的内容，即诊断专家系统和人工智能数据库。
3.3.1 诊断专家系统故障诊断专家系统与传统诊断技术相比具有如下特点：①通过对各种诊断经验性专门知识的形式化描述，不仅可突破专家个人的局限性而广为传播，而且也是对科学方法论的一个发展；②克服人类诊断专家供不应求的矛盾；③可以结合其他诊断方法，综合利用各类专家的知识、经验，实现在线监测故障、离线诊断与分离故障；④具有人一机联合诊断功能，可充分发挥人的主观能动性；⑤具有知识获取和自学习功能，能在使用过程中日趋完善。
3.3.2.人工智能数据库主要包括加工参数的自动设定和图形功能等。加工参数的自动设定功能实际是一个工艺参数库，能根据被加工工件的材料、加工余量等自动确定切削用量、选取加工刀具及设定加工条件，它不但需要积累大量工艺数据，还必须具有某种学习功能及推理能力。通常将其与故障诊断专家系统联系在一起，建立一个综合专家系统，以提高系统的可靠性及诊断维修性能。
3.4 神经网络诊断
3.4.1 神经网络诊断神经网络（ANN）具有联想、容错、自适应、自学习和处理复杂多模式等特点。将被诊断系统的症状作为网络输入，所得到的故障原因作为网络输出，且将经过学习所得到的知识以分布的方式隐式地存储在网络上，每个输出神经元对应一个故障原因。目前常用的算法有误差反向传播（BP）算法、双向联想记忆（BAM）模型和模糊认识映射（FCM）等。
3.4.2 多传感器信息融合技术多传感器信息融合就是充分合理地选取各种传感器，提取对象的有效信息，把空间或时间上的冗余信息或互补信息依据某种准则进行组合，以获得被测对象的一致性解释或描述，由此获得比各组成部分的子集所构成的系统更为优越的性能。利用多传感器对CNC进行诊断能大大降低误判率、漏判率，提高诊断准确度。先对同一层次的信息进行融合，获得更高层次的信息，再汇人相应的信息融合层次，这样从低层至顶层对多元信息进行整理合并，逐层抽象，从而取得比单一传感器更准确更具体的诊断结果。神经网络可用于多传感器信息融合。
4.常见电气故障维修和排除
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一节的分析方法中已综合介绍过了，本节则列举几个常见电气故障做一简要介绍，供维修者参考。
4.1 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数据、造成停机。重者会毁坏系统局部甚至全部。西方国家由于电力充足，电网质量高，因此其电气系统的电源设计考虑较少，这对于我国有较大波动和高次谐波的电力供电网来说就显不足，再加上某些人为的因素，难免出现由电源而引起的故障。
4.2 数控系统位置环故障
4.2.1 位置环报警可能是位置测量回路开路；测量元件损坏；位置控制建立的接口信号不存在等。
4.2.2 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。
4.2.3 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。
5.结束语
数控机床故障诊断及维护在内容、手段和方法上与传统机床有很大的区别，具备数控机床故障诊断技术是正确使用数控机床的基础。维修好数控机床，充分发挥设备的使用功能具有极大的经济价值和社会意义。
参考文献
【关键词】数控设备；维修基本原则；维修方法；故障分析
0.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。
1.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。
1.1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。
1.2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。
1.3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。
1.4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。
1.5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。
1.6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。
1.7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。
1.8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。
2.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：
2.1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。
2.2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。
2.3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。
2.4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。
3.常见的故障及解决方法
3.1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。
3.2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。
4.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。 [科]
【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.
关键词：数控机床；故障诊断；方法；趋势
1 数控机床故障诊断的研究意义
故障诊断始于机械设备故障诊断，主要指制造设备和制造过程的状态监测与故障诊断。制造设备主要指加工机床、夹具、量具和刀具；制造过程指制造工艺过程、工艺参数。机械设备运行时的状态监测与故障诊断包含两方面内容：一是对设备的运行状态进行监测；二是在发现异常情况后对设备的故障进行分析、诊断。
设备故障诊断是随设备管理和设备维修发展起来的。欧洲各国在欧洲维修团体联盟（FENMS）推动下，主要以英国倡导的设备综合工程学为指导；美国以后勤学为指导；日本吸收二者特点，提出了全员生产维修（TPM）的观点。
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、发电、船舶、飞机、卫星、核反应堆等。
2 现代故障诊断技术概述
2.1故障诊断主要内容 故障诊断的实质是在诊断对象出现故障的前提下，通过来自外界或系统本身的信息输入，经过处理，判断出故障种类，定为故障部位（元部件），进而估计出故障可能时间、严重程度、故障原因等，甚至还可以提供评价、决策以及进行维修的建议。
现代故障诊断的主要内容应包括实时监测技术，故障分析（诊断）技术和故障修复方法三个部分。从信息获取到故障定位，再到故障的排除，作为单独的技术领域发展的同时，又作为故障诊断的技术共同协调发展。
2.2数控机床故障诊断常用的方法
2.2.1直观法 由维修人员利用感觉器官，观察故障发生时的各种声、光、味等异常现象，查看CNC机床系统的各个模块和线路，有无烧毁和损伤痕迹，迅速将故障范围缩小到一个模块或一块印刷线路板。这是一种最基本和常用的方法。
2.2.2 CNC系统自诊断法 数控系统的自诊断功能，已经成为衡量数控系统性能的重要指标，数控系统的自诊断功能实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，或通过发光二极管指示故障的原因、故障模块，这是CNC机床故障诊断维修中最有效和直接的一种方法。
2.2.3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可能的部位和故障原因。
2.2.4模块交换法 所谓模块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，将功能相同的模板或单元相互交换，观察故障的转移情况，从而快速判断故障部位的方法。
2.2.5原理分析法 根据CNC组成原理，从系统各部件的工作原理着手进行分析和判断，从逻辑关系上分析电路故障疑点的逻辑电平和特征参数，从而确定故障部位的方法。这种方法对维修人员要求很高，必须熟悉整个系统或每个部件的工作原理，才能对故障部位进行定位。
2.2.6 PLC程序法 根据PLC报警信息，查阅有关PLC程序，对照报警点相应的模块程序，比较相关I/O元件的逻辑状态，判断故障。
数控机床的故障诊断的方法还有参数检查法、测量比较法、敲击法、局部升温法、隔离法和开环检测法等，这些方法各有特点，维修时常同时采用几种方法综合运用，分析并逐步缩小故障范围，以达到排除故障的目的。
2.3数控机床故障诊断技术发展趋势
2.3.1针对数控车床不完整信息和不精确信息的处理利用，更强调信息融合策略和处理技术，知识的表示方法；
2.3.2针对现代数控设备复杂化、集成化、自动化程度的提高以及可持续工作能力和可靠性要求的提高，更强调多智能技术的融合，系统级诊断技术，混合智能诊断技术的研究。
2.3.3针对专家系统知识获取的瓶颈问题，更强调自适应能力和自学习能力的研究，在线诊断技术、多传感器技术的研究。
3 数控机床故障的诊断展望
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