谈谈数控机床故障诊断的原则和方法

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。它涉及机、电、液、气、电子、光等各项技术，在运行中不可避免地要产生各种故障，关键是要能迅速诊断，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.

［3］刘希金.数控机床故障检测与维修问答.北京机械工业出版社，2000，3.

［4］任建平.现代数控机床故障诊断及维修.北京国防工业出版社，2002，1.