摘 要数控机床中出现的故障大都是一些较难处理的故障，本文通过对数控机床的研究，结合实际操作经验，对数控机床典型的故障进行了分析，并给出了常用的行之有效的解决方法，最后，给出了一般故障解决的步骤、原则及方法。
关键词数控机床；典型故障分析；处理方法
1 典型故障分析
1.1 主轴部分
主轴电机，数控机床大多情况都是采用变频调速电动机。其具有接线简单、控制方便、价格低，较硬的机械特性、良好的稳定性，无转差损耗，高效率的平滑调速、较高的转速、较大的功率，变换速度迅速可靠，可进行无级变速等优点。
变频调速电动机一般常见的机械故障表现为电机发热、振动、噪声等。
（1）电机发热
首先，可排除电器故障引起的电机发热，机械故障一般为电机轴承损坏、轴承间隙大等，有可能是轴承缺少润滑脂或高速旋转时转子与定子摩擦引起，散热排风扇不工作或损坏等。一般通过轴承加适量润滑脂或更换电机轴承，检查排风扇，并清除排风扇上的污物等方式进行解除故障。
（2）电机振动
电机振动的原因主要包括：轴承损坏，电机皮带轮与轴间隙过大或者紧固螺栓松动。维修人员可通过更换电机轴承或给轴承加润滑脂，检查电机主轴与皮带轮内孔尺寸的配合间隙，紧固电机与机床连接螺栓等方式解除故障。
（3）电机噪声
电机噪声的机械故障，主要由以下两个原因引起：电机轴承损坏或轴承缺少润滑脂。维修人员可通过更换电机轴承、重新更换轴承润滑脂方式解除故障，在涂抹润滑脂时，要注意适量涂抹。
1.2 电气部分
发生Z轴进给的丢步或突然停止的故障。配备济南产BKC2-Ⅲ型数控系统的某型数控机床，在加工零件时，出现Z轴步进电机偶而发生丢步或突然停止进给的故障，让Z轴步进电机空运行时，则一切正常。为此逐项检查，发现控制面板在Z向出现故障时无错误信息揭示也无异常显示，初步判定主板无问题。检查Z轴驱动部分，大功率管，接口板相应电路，发现Z轴总是在加工到离主轴箱较近位置时出现故障，因而估计可能是由于加工工件时产生强烈振动使数控系统Z轴电器部分某环节接触不良造成的。仔细检查Z轴控制部分，发现接口板和驱动板间有根连接线为虚焊，重焊后故障即消失。 出现关机后机床数据和加工程序丢失现象。一台配备德国HEIDENHAIN公司TNC155数控系统的进口意大利数控铣床。在某年冬季使用时，新换了电池的CNC系统常出现关机后机床数据和加工程序丢失的现象：有时机床在自动加工时，还出现程序突然中断，CNC系统死机的故障。冬季过后，该故障自然消失。后来只要是冬季或下雨天，故障又重新出现，且很频繁，有时因关机使机床参数丢失，而重新输入数据时，CNC系统就死机。根据有时可以开机操作，且夏季较少出现此故障的现象分析，认为这可能是由于温度、湿度的变化，导致一些接插件接触不良造成的。我们关掉所有能产生干扰的干扰源，检查了所有的接地线、外接插头都没发现问题，后将机箱打开，发现总线槽上插接的三块电路板中，其中一块因潮湿已发生弯曲变形，从而导致印刷电路板线路断路或接触不良。校直固定该板并插接好后，通电试机故障消失。
1.3 液压部分
液压泵一般采用的是变量泵，主要有以下几种常见的故障：油封因磨损漏油、泵体磨损、泵轴与电机轴间隙过大等。为了避免因压力不稳而发生事故，应及时修理或更换损坏部位。同时，液压油的选用也很关键，应该根据数控机床的工作环境及空气温度等具体因素，综合考虑液压油粘度和类型的做出选择，并定期更换液压油和过滤网，通过降温系统控制油温等。
液压系统的故障主要表现在传动与控制方面。如果为驱动部分的故障，应检查液压泵；如果是执行部分的故障，应检查维修液压缸、液压马达等位置；如果是控制部分的故障，应检查方向阀、流量控制阀、压力阀等位置；如果是辅助部分的故障，应检查油箱、滤油器、储能器、密封件、管件等处。
1.4 油路部分
油路部分主要就是润滑系统。润滑系统是数控机床一项非常重要的环节，对数控机床的使用寿命和加工精度，起着至关重要的作用。在设备的使用过程中，应保证各部件的润滑良好，一般采用具有定时、定量、准确、效率高、使用方便等特点的集中润滑系统，因此，可有利于延长机床的使用的寿命，保证加工的精度。
油路不畅通、油泵失效、给油循环时间不准确等，是润滑系统中常见的故障。在遇到以上故障的时候，维修人员可通过检查油泵电机运转情况，清洗油泵进油口污物，检查油管是否破裂或堵塞，清洗或更换单向阀，调整给油循环时间等方式，排除存在的故障。
2 处理方法
上文对数控机床实际使用过程中，常出现的故障进行了详细的阐述，并提出了经常使用的有效的解决方法。数控系统型号颇多，所产生的故障原因往往比较复杂，下面就对解决方法及原则，进行一定的介绍。
一旦故障发生，一般按一下步骤对设备进行检查。
（1）调查故障现场，对发生故障的信息进行充分的掌握。在设备发生故障后，不急于动手盲目处理，对故障记录进行查询的同时，仔细询问操作人员故障发生的整个过程。在确定通电对系统无危险的情况下，进行通电观察。
（2）分析可能造成故障的因素，对检查的方法和步骤进行确定。在完成第（1）步的基础之上分析引起故障的原因。数控机床可能会由于多个原因出现同一个故障现象，可能是机械、电气及控制系统。此时，可采用归纳法或演绎法进行故障原因的分析，从而对故障点进行确定。
（3）在确定了故障产生的原因后，进行故障检测和排除。维修人员需利用机床对应的技术文档、现场操作经验、判断力以及掌握的综合专业技术知识，通过必要的测试手段，必要的实验，逐一寻找并确定故障原因。在故障的检查过程中，要充分利用数控机床的自诊断功能。根据实际的需要，对有关部分的工作状态及接口信息进行检测。
数控机床一般的故障分析方法有以下方面：
机械故障诊断包括：简单诊断技术问、看、听、摸、嗅。此外，精密的诊断技术有温度监测、振动监测、噪声监测、裂纹监测、油液分析。
故障诊断的原则。先外部再内部，应尽量避免随意的启封、拆卸，以避免扩大故障，从而降低机床性能。然而，数控机床外部的行程、按钮开关，液压气动元件，印刷电路板间等的连接部位的接触不良，是数控机床产生故障的主要因素。先机械后电气，机械故障容易检查到，并且大部分故障是由于机械部件失灵引起的。先静后动，了解发生故障的过程及状态，查阅系统说明书、资料，在断电的情况下进行观察分析，不盲目动手，确定无破坏性或恶性故障的发生的前提下，通电进行动态观察、检验及调试。此外，还要遵循先公用后专用、先简单后复杂、先一般后特殊的原则。
常用的故障诊断方法主要包括观察检查法，直观检查法，电源检查法，预检查法，熔丝是否熔断，熔丝没熔断却无输出电压，电源输出的电压不准，对接地、插头、电缆连接进行检查，数控机床数据检查，功能程序测试法，修改状态识别法，接口信号法，试探交换法，PLC程序法等。
3 结语
本文通过对数控机床的故障诊断及维修技术进行了探讨，分析了典型诊断技术所针对的故障情况，以及所采取的处理的方法，同时，也对一般故障的诊断技术、方法、原则进行了介绍，对数控机床的生产调试、使用及维修起到了一定的指导作用。
参考文献
[1]数控机床的常见机械故障与维护[J].企业技术开发，2011,（16），P:97-98.
由于数控机床自动化程度高，结构复杂，所以故障率也较普通机床设备高，维修难度也较大，同时对数控机床维修人员的素质要求也越来越高，要求机床出现故障后，能尽快排除。数控机床维修技术不仅能够保障数控设备正常运行，而且对数控技术的发展和完善也有一定的推动作用，因此，研究和诊断数控机床故障，以及常规处理是具有非常意义的。
一、前言
为了使数控机床应有的功效发挥出来，数控机床的正常运行占主导地位，在数控设备出现问题时，及时去排除故障就显得特别重要。但是相对于接触机床不多的维修人员来说，机床出现故障，往往不知从何下手，而延误维修时间。这时如果我们借助数控系统本身具备的自诊断功能的话，对我们的维修会产生很大帮助。同时，作为维修人员当数控机床发生故障后，我们需要向操作者了解故障发生的具体症状，产生的道程序及时间，操作方法正确与否，才能及时发现问题，以免隐患过大，造成不必要的损失。还有就是要检查按钮、熔断器，接线端子等元件，在接线时螺钉、航空插头和插座、电路板上的插头是否拧紧，每个拨把开关，操作方式是否正确等。还要根据机械故障较易察觉的特点，当发生机床过载或者过热报警时，应首先检查滑板的镶条是否装过紧，滑板和床身导轨之间摩擦力是否增大，从而使电机运转难度大，还有滚珠丝杠和托架之间是否同心，如丝杠中滚珠磨损造成丝杠过紧，也可使电机过载、过热，从而导致电气故障。因此我们在数控机床的正常维修当中，认真做好上面几项工作，共同配合，就可以少走弯路，较快排除故障，减少数控机床的停机时间，增强数控机床的使用率，使生产实践得以顺利进行，完成学生实习的进度。
二、常见故障的分类
数控机床由于自身原因不能正常工作，就是产生了故障。产生的原因也比较复杂，但很大一部分故障是由于操作人员操作机床不当引起的。
机床故障可分为以下几种类型。
（一）系统故障和随机故障
按故障的出现的必然性和偶然性，分为系统性故障和随机性故障。系统性故障是指机床和系统在某一特定条件下必定会出现的故障，随机性故障是指偶然出现的故障。因此，随机性故障的分析和排除比系统性故障困难的多。通常随机性故障往往会因为机械结构局部松动、错位、控制系统中元器件出现工作特性飘移，电器元件工作可靠性下降等原因造成，需经反复试验和综合判断才能排除。
（二）诊断显示故障和无诊断显示故障
按故障出现时有无自诊断显示，可以分为有诊断显示故障和无诊断显示故障两种。如今的数控系统有比较丰富的自诊断功能，出现故障时会停机、报警而且会自动显示相应报警的参数号，这样可以让维护人员很快找到故障原因。而无诊断显示故障，一般是机床停在某一位置不能动，手动操作也没法，维护人员只能根据出现故障前后现象来分析判断，排除故障难度就比较大。
（三）破坏性故障和非破坏性故障
以故障有无破坏性，分为破坏性故障和非破坏性故障。对于破坏性故障就像伺服失控造成撞车，短路烧断熔丝等，维护难度较大，有一定危险，修后这些现象是不能重复出现的。而非破坏性故障可经过多次反复试验至排除，就不会对机床造成危害。
（四）机床运动特性质量故障
此类故障发生后，机床会照常运行，不会有报警显示，但加工出的工件不合格。对于这些故障，必须在检测仪器配合下，对机械、控制系统、伺服系统等采取一些综合措施。
（五）硬件故障和软件故障
按发生故障的部位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就可以排除，但是软件故障是编程错误导致的，因此需要修改程序内容或修订机床参数来排除。
（六）数控机床常见的操作故障
1、防护门未关，机床不能运转。2、机床未回参考点。3、主轴转速S超过最高转速限定值。4、程序内没有设置F或S值。5、进给修调F%或主轴修调S%开关设为空挡。6、回参考点时离零点太近或参考点速度太快，引起超程。7、程序中G00位置超过限定值。8、刀具补偿测量设定错误。9、刀具换刀位置不正确。10、G40撤销不当，引起刀具切入已加工表面。11、程序中使用了非法代码。12、刀具半径补偿方向错误。13、切入、切出方式不当。14、切削用量太大。15、刀具钝化。16、工件材质不均匀，引起振动。17、机床被锁定（工作台不动）。18、工件未夹紧。19、对刀位置不正确，工件坐标系设置错误。20、使用了不合理的G功能指令。21、机床处于报警状态。22、断电后或报过警的机床，没有重新回参考点或复位。
三、故障常规处理方法
加工中心出现故障，除少量自诊断功能可以显示故障外（如存储器报警，动力电源电压过高报警等），大部分故障是由综合因素引起，往往不能确定其具体原因。
数控机床出现故障后，不能盲目处理，首先要检查故障记录，向操作人员了解故障出现的全过程。在确认通电对机床和系统无危险的情况下再进行观察，特别要确定以下故障信息：
1、故障发生时，报警号和报警提示是什么？哪盏指示灯或发光管发光？提示的警报内容是什么？2、如无报警，系统处于何种工作状态？系统的工作方式诊断结果是什么？3、故障发生在哪个程序段？执行何种指令？故障发生前执行了何种操作？4、故障发生在何种速度下？轴处于什么位置？与指令值的误差量有多大？5、以前是否发生过类似故障？现场是否有异常情况？故障是否重复发生？我们可以采用归纳法和演绎法，对上面的5个部分故障信息进行有效的归纳与演绎。归纳法是从故障原因出发，摸索其功能，调查原因对结果的影响，也就是说根据可能产生该种故障的原因分析，看最后是否与故障现象的符合程度来确定故障点。演绎法是指从现象出发，对故障现象原因进行分割分析法。即从故障现象开始，根据故障机理，列出该故障产生的种种原因，然后，对这些原因逐点进行分析，排除不正确的，最后确定故障点。
同时，在故障诊断过程中通常要按先外后内、先机后电、先静后动、现公用后专用、先简单后复杂、先一般后特殊的原则进行。
在分析好以上5个部分的故障之后，一般可以按以下步骤进行常规处理：
（一）充分调查故障现场
机床发生故障后，维护人员应仔细观察寄存器和缓冲工作寄存器尚存内容，了解已执行程序内容，向操作者了解现场情况和现象。当有诊断显示报警时，打开电器柜观察印制电路板上有无相应报警红灯显示。做完这些调查后，就可以按动数控机床上的复位键，观察系统复位后报警是否消除，消除的话属于软件故障，否则即为硬件故障。对于非破坏性故障，可让机床再重新运行，仔细观察故障是否再现。
（二）将可能造成故障的原因全部列出
加工中心上造成故障的原因多种多样，有机械的、电气的、控制系统的等等。此时，要将可能发生的故障原因全部列出来，以便排查。
（三）逐步选择确定故障产生的原因
根据故障现象，参考机床有关维修使用手册罗列出的因素，经过选择及综合判断，找出导致故障的确定因素。
（四）故障的排除
找到造成故障的确切原因后，就可以“对症下药”修理、调整和更换有关原件。
四、常见机械故障的排除
（一）进给传动链故障
由于导轨普遍采用滚动摩擦副，因此运动质量下降是导致进给传动故障的重要因素，如机械部件没有达到规定位置、运行中断、定位精度下降、反向间隙过大等，出现这些都是可调整各运动副预紧力、调整松动环节、提高运动精度及调整补偿环节。
（二）机床回零故障
机床在返回基准点时发生超程报警，无减速运动。此类故障一般是减速信号没有输入到CNC系统，一般可检查限位挡块及信号线。
（三）自动换刀装置故障
此类故障较为常见，故障表现为：刀锯库运动故障、定位误差大、换刀动作不到位、换到动作卡位、整机停止工作等，此类故障的排除一般可通过检查气缸压力、调整各限位开关位置、检查反馈信号线、调整与换刀动作相关的机床参数来排除。
（四）机床不能运动或加工精度差
这是一些综合故障，出现此类故障时，可通过重新调整和改变间隙补偿、检查轴进给时有无爬行等方法来排除。
五、数控机床的安全操作
数控机床的操作，一定要做到规范操作，以避免发生人身、设备、刀具等的安全事故。为此，数控机床在操作的过程中一定要严格按照数控机床的规范操作来完成，防止机床故障，从而保证机床正常运行。
主要体现在以下四个方面：
1、操作前的安全工作。
2、机床操作过程中的安全操作。
3、与编程相关的安全操作。
4、关机时的注意事项。
