數控機床全部或部分喪失了規定的功能的現象稱(chēng)為數控機床的故障。

數控機床是機電一體化的產(chǎn)物，技術(shù)先進(jìn)、結構復雜。數控機床的故障也是多種多樣、各不相同，故障原因一般都比較復雜，這給數控機床的故障診斷和維修帶來(lái)不少困難。為了便于機床的故障分析和診斷，本節按故障的性質(zhì)、故障產(chǎn)生的原因和故障發(fā)生的部位等因素大致把數控機床的故障劃分為以下幾類(lèi)。

1、按數控機床發(fā)生的故障性質(zhì)分類(lèi)

（1）系統性故障

這類(lèi)故障是指只要滿(mǎn)足一定的條件，機床或者數控系統就必然出現的故障。例如電網(wǎng)電壓過(guò)高或者過(guò)低，系統就會(huì )產(chǎn)生電壓過(guò)高報警或者過(guò)低報警；切削量過(guò)大時(shí)，就會(huì )產(chǎn)生過(guò)載報警等。

例如一臺采用SINUMERIK810

系統的數控機床在加工過(guò)程中，系統有時(shí)自動(dòng)斷電關(guān)機，重新啟動(dòng)后，還可以正常工作。根據系統工作原理和故障現象懷疑故障原因是系統供電電壓波動(dòng)，測量系統電源模塊上的24V輸人電源，發(fā)現為22.3V左右，當機床加工時(shí)，這個(gè)電壓還向下波動(dòng)，特別是切削量大時(shí)，電壓下降就大，有時(shí)接近21V，這時(shí)系統自動(dòng)斷電關(guān)機，為了解決這個(gè)問(wèn)題，更換容量大的24V電源變壓器將這個(gè)故障徹底消除。

（2）隨機故障

這類(lèi)故障是指在同樣條件下，只偶爾出現一次或者二次的故障。要想人為地再現同樣的故障則是不容易的，有時(shí)很長(cháng)時(shí)間也很難再遇到一次。這類(lèi)故障的分析和診斷是比較困難的。一般情況下，這類(lèi)故障往往與機械結構的松動(dòng)、錯位，數控系統中部分元件工作特性的漂移、機床電氣元件可靠性下降有關(guān)。

例如一臺數控溝槽磨床，在加工過(guò)程中偶爾出現問(wèn)題，磨溝槽的位置發(fā)生變化，造成廢品。分析這臺機床的工作原理，在磨削加工時(shí)首先測量臂向下擺動(dòng)到工件的卡緊位置，然后工件開(kāi)始移動(dòng)，當工件的基準端面接觸到測量頭時(shí)，數控裝置記錄下此時(shí)的位置數據，然后測量臂抬起，加工程序繼續運行。數控裝置根據端面的位置數據，在距端面一定距離的位置磨削溝槽，所以溝槽位置不準與測量的準確與否有非常大的關(guān)系。因為不經(jīng)常發(fā)生，所以很難觀(guān)察到故障現象。因此根據機床工作原理，對測量頭進(jìn)行檢查并沒(méi)有發(fā)現問(wèn)題；對測量臂的轉動(dòng)檢查時(shí)發(fā)現旋轉軸有些緊，可能測量臂有時(shí)沒(méi)有精確到位，使測量產(chǎn)生誤差。將旋轉軸拆開(kāi)檢查發(fā)現已嚴重磨損，制作新備件，更換上后再也沒(méi)有發(fā)生這個(gè)故障。

2、按故障類(lèi)型分類(lèi)

按照機床故障的類(lèi)型區分，故障可分為機械故障和電氣故障。

（1）機械故障

這類(lèi)故障主要發(fā)生在機床主機部分，還可以分為機械部件故障、液壓系統故障、氣動(dòng)系統故障和潤滑系統故障等。

例如一臺采用SINUMERIK 810系統的數控淬火機床開(kāi)機回參考點(diǎn)、走X軸時(shí)，出現報警1680“SERVOENABLETRAV．AXISX"，手動(dòng)走X軸也出現這個(gè)報警，檢查伺服裝置，發(fā)現有過(guò)載報警指示。根據西門(mén)子說(shuō)明書(shū)產(chǎn)生這個(gè)故障的原因可能是機械負載過(guò)大、伺服控制電源出現問(wèn)題、伺服電動(dòng)機出現故障等。本著(zhù)先機械后電氣的原則，首先檢測X軸滑臺，手動(dòng)盤(pán)動(dòng)X(jué)軸滑臺，發(fā)現非常沉，盤(pán)不動(dòng)，說(shuō)明機械部分出現了問(wèn)題。將X軸滾珠絲杠拆下檢查，發(fā)現滾珠絲杠已銹蝕，原來(lái)是滑臺密封不好，淬火液進(jìn)人滾珠絲杠，造成滾珠絲杠的銹蝕，更換新的滾珠絲杠，故障消除。

（2）電氣故障

電氣故障是指電氣控制系統出現的故障，主要包括數控裝置、PLC控制器、伺服單元、CRT顯示器、電源模塊、機床控制元件以及檢測開(kāi)關(guān)的故障等。這部分的故障是數控機床的常見(jiàn)故障，應該引起足夠的重視。

3、按數控機床發(fā)生的故障后有無(wú)報警顯示分類(lèi)

按故障產(chǎn)生后有無(wú)報警顯示，可分為有報警顯示故障和無(wú)報警顯示故障兩類(lèi)。

（1）有報警顯示故障

這類(lèi)故障又可以分為硬件報警顯示和軟件報警顯示兩種。

1)硬件報警顯示的故障。硬件報警顯示通常是指各單元裝置上的指示燈的報警指示。在數控系統中有許多用以指示故障部位的指示燈，如控制系統操作面板、CPU主板、伺服控制單元等部位，一旦數控系統的這些指示燈指示故障狀態(tài)后，根據相應部位上的指示燈的報警含義，均可以大致判斷故障發(fā)生的部位和性質(zhì)，這無(wú)疑會(huì )給故障分析與診斷帶來(lái)極大好處。因此維修人員在日常維護和故障維修時(shí)應注意檢查這些指示燈的狀態(tài)是否正常。

2)軟件報警顯示的故障。軟件報警顯示通常是指數控系統顯示器上顯示出的報警號和報警信息。由于數控系統具有自診斷功能，一旦檢查出故障，即按故障的級別進(jìn)行處理，同時(shí)在顯示器上顯示報警號和報警信息。

軟件報警又可分為NC報警和PLC報警，前者為數控部分的故障報警，可通過(guò)報警號，在《數控系統維修手冊》上找到這個(gè)報警的原因與怎樣處理方面的內容，從而確定可能產(chǎn)生故障的原因；后者的PLC報警的報警信息來(lái)自機床制造廠(chǎng)家編制的報警文本，大多屬于機床側的故障報警，遇到這類(lèi)故障，可根據報警信息，或者PLC用戶(hù)程序確診故障。

（2）無(wú)報警顯示的故障

這類(lèi)故障發(fā)生時(shí)沒(méi)有任何硬件及軟件報警顯示，因此分析診斷起來(lái)比較困難。對于沒(méi)有報警的故障，通常要具體問(wèn)題具體分析。遇到這類(lèi)問(wèn)題，要根據故障現象、4、按故障發(fā)生部位分類(lèi)

按機床故障發(fā)生的部位可把故障分為如下幾類(lèi)：

（1）數控裝置部分的故障

數控裝置部分的故障又可以分為軟件故障和硬件故障。

1)軟件故障。有些機床故障是由于加工程序編制出現錯誤造成的，有些故障是由于機床數據設置不當引起的，這類(lèi)故障屬于軟件故障。只要將故障原因找到并修改后，這類(lèi)故障就會(huì )排除。

2）硬件故障。有些機床故障是因為控制系統硬件出現問(wèn)題，這類(lèi)故障必須更換損壞的器件或者維修后才能排除故障。

例如一臺數控沖床出現故障，屏幕沒(méi)有顯示，檢查機床控制系統的電源模塊的24V輸人電源，沒(méi)有問(wèn)題，NC-ON信號也正常，但在電源模塊上沒(méi)有5V電壓，說(shuō)明電源模塊損壞，維修后，機床恢復正常使用。

（2）PLC部分的故障

PLC部分的故障也分為軟件和硬件故障兩種。

1)軟件故障。由于PLC用戶(hù)程序編制有問(wèn)題，在數控機床運行時(shí)滿(mǎn)足一定的條件即可發(fā)生故障。另外，PLC用戶(hù)程序編制的不好，經(jīng)常會(huì )出現一些無(wú)報警的機床側故障，所以PLC用戶(hù)程序要編制的盡量完善。

2)硬件故障。由于PLC輸人輸出模塊出現問(wèn)題而引起的故障屬于硬件故障。有時(shí)個(gè)別輸入輸出口出現故障，可以通過(guò)修改PLC程序，使用備用接口替代出現故障的接口，從而排除故障。

例如一臺采用德國SIEMENS810系統的數控磨床，自動(dòng)加工不能連續進(jìn)行，磨削完一個(gè)工件后，主軸砂輪不退回修整，自動(dòng)循環(huán)中止。分析機床的工作原理，機床的工作狀態(tài)是通過(guò)機床操作面板上的鈕子開(kāi)關(guān)設定的，鈕子開(kāi)關(guān)接人PLC的輸人E7.0，利用數控系統的PLC狀態(tài)顯示功能，檢查其狀態(tài)，但不管怎樣撥動(dòng)鈕子開(kāi)關(guān)，其狀態(tài)一直為“0”，不發(fā)生變化，而檢查開(kāi)關(guān)沒(méi)有發(fā)現問(wèn)題，將該開(kāi)關(guān)的連接線(xiàn)連接到PLC的備用輸人接口E3.0上，這時(shí)觀(guān)察這個(gè)狀態(tài)的變化，正常跟隨鈕子開(kāi)關(guān)的變化，沒(méi)有問(wèn)題，由此證明PLC的輸人接接口E7.0損壞，因為手頭沒(méi)有備件，將鈕子開(kāi)關(guān)接到PLC的E3.0的輸人接口上，然后通過(guò)編程器將PLC程序中的所有E7.0都改成E3.0，這時(shí)機床恢復了正常使用。

（3）伺服系統故障

伺服系統的故障一般都是由于伺服控制單元、伺服電動(dòng)機、測速裝置、編碼器等出現問(wèn)題引起的。

例如：一臺數控車(chē)床使用FANUC 0iTC系統，系統出現417報警，報警信息為“SERVOALARM：2－TH AXIS PARAMETER INCORRECT”,檢查伺服系統參數設置發(fā)現，參數NO:2023被人修改成為負值。（該參數為電機一轉的速度反饋脈沖數）。修改此參數，系統報警解除。

（4）機床主體部分的故障

這類(lèi)故障大多數是由于外部原因造成的，機械裝置不到位、液壓系統出現問(wèn)題、檢查開(kāi)關(guān)損壞、驅動(dòng)裝置出現問(wèn)題。機床主軸、導軌、絲杠、軸承、刀庫等由于種種原因，會(huì )出現喪失精度、爬行、過(guò)載等問(wèn)題。這些問(wèn)題往往會(huì )造成數控系統的報警。因此，數控系統的故障判斷是一個(gè)綜合問(wèn)題。

5、按故障發(fā)生的破壞程度分類(lèi)

按故障發(fā)生時(shí)的破壞程度分為破壞性故障和非破壞性故障。

（1）破壞性故障

這類(lèi)故障出現會(huì )對操作者或設備造成傷害或損害，如超程運行、飛車(chē)、部件碰撞等。

發(fā)生破壞性故障后，

例如，一臺數控車(chē)床在正常加工的情況下，刀具撞到工件，造成重大的損失，經(jīng)過(guò)仔細的分析，發(fā)現返回參考點(diǎn)錯誤，認真地分析發(fā)現行程開(kāi)關(guān)（檔塊）位置與電子柵格位置重合，（偶而）造成Z方向進(jìn)給多出一個(gè)電子柵格，從而造成刀具工件相撞的破壞性故障。移動(dòng)行程開(kāi)關(guān)位置，從問(wèn)題得到圓滿(mǎn)解決。

（2）非破壞性故障

數控機床的絕多數故障屬于這類(lèi)故障，出現故障時(shí)對機床和操作人不會(huì )造成任何傷害，所以診斷這類(lèi)故障時(shí)，可以再現故障，并可以仔細觀(guān)察故障現象，通過(guò)故障現象對故障進(jìn)行分析和診斷。

以及維修經(jīng)驗來(lái)分析診斷故障。

例如一臺數控淬火機床經(jīng)常自動(dòng)斷電關(guān)機，停一會(huì )再開(kāi)還可以工作。分析機床的工作原理，產(chǎn)生這個(gè)故障的原因一般都是系統保護功能起作用，所以首先檢查系統的供電電壓為24V，沒(méi)有間題；在檢查系統的冷卻裝置時(shí)，發(fā)現冷卻風(fēng)扇過(guò)濾網(wǎng)堵塞，出故障時(shí)恰好是夏季，系統因為溫度過(guò)高而自動(dòng)停機，更換過(guò)濾網(wǎng)，機床恢復正常使用。

又如一臺采用德國SINUMERIK 810系統的數控溝槽磨床，在自動(dòng)磨削完工件、修整砂輪時(shí)，帶動(dòng)砂輪的Z軸向上運動(dòng)，停下后砂輪修整器并沒(méi)有修整砂輪，而是停止了自動(dòng)循環(huán)，但屏幕上沒(méi)有報警指示。根據機床的工作原理，在修整砂輪時(shí)，應該噴射冷卻液，冷卻砂輪修整器，但多次觀(guān)察發(fā)生故障的過(guò)程，卻發(fā)現沒(méi)有切削液噴射。切削液電磁閥控制原理圖如圖所示，在出現故障時(shí)利用數控系統的PLC狀態(tài)顯示功能，觀(guān)察控制切削液噴射電磁閥的輸出Q4.5，其狀態(tài)為“1”，沒(méi)有問(wèn)題，根據電氣原理圖它是通過(guò)直流繼電器K45來(lái)控制電磁閥的，檢查直流繼電器K45也沒(méi)有問(wèn)題，接著(zhù)檢查電磁閥，發(fā)現電磁閥的線(xiàn)圈上有電壓，說(shuō)明問(wèn)題是出在電磁閥上，更換電磁閥，機床故障消除。

4、按故障發(fā)生部位分類(lèi)

按機床故障發(fā)生的部位可把故障分為如下幾類(lèi)：

（1）數控裝置部分的故障

數控裝置部分的故障又可以分為軟件故障和硬件故障。

1)軟件故障。有些機床故障是由于加工程序編制出現錯誤造成的，有些故障是由于機床數據設置不當引起的，這類(lèi)故障屬于軟件故障。只要將故障原因找到并修改后，這類(lèi)故障就會(huì )排除。

2）硬件故障。有些機床故障是因為控制系統硬件出現問(wèn)題，這類(lèi)故障必須更換損壞的器件或者維修后才能排除故障。

例如一臺數控沖床出現故障，屏幕沒(méi)有顯示，檢查機床控制系統的電源模塊的24V輸人電源，沒(méi)有問(wèn)題，NC-ON信號也正常，但在電源模塊上沒(méi)有5V電壓，說(shuō)明電源模塊損壞，維修后，機床恢復正常使用。

（2）PLC部分的故障

PLC部分的故障也分為軟件和硬件故障兩種。

1)軟件故障。由于PLC用戶(hù)程序編制有問(wèn)題，在數控機床運行時(shí)滿(mǎn)足一定的條件即可發(fā)生故障。另外，PLC用戶(hù)程序編制的不好，經(jīng)常會(huì )出現一些無(wú)報警的機床側故障，所以PLC用戶(hù)程序要編制的盡量完善。

2)硬件故障。由于PLC輸人輸出模塊出現問(wèn)題而引起的故障屬于硬件故障。有時(shí)個(gè)別輸入輸出口出現故障，可以通過(guò)修改PLC程序，使用備用接口替代出現故障的接口，從而排除故障。

例如一臺采用德國SIEMENS810系統的數控磨床，自動(dòng)加工不能連續進(jìn)行，磨削完一個(gè)工件后，主軸砂輪不退回修整，自動(dòng)循環(huán)中止。分析機床的工作原理，機床的工作狀態(tài)是通過(guò)機床操作面板上的鈕子開(kāi)關(guān)設定的，鈕子開(kāi)關(guān)接人PLC的輸人E7.0，利用數控系統的PLC狀態(tài)顯示功能，檢查其狀態(tài)，但不管怎樣撥動(dòng)鈕子開(kāi)關(guān)，其狀態(tài)一直為“0”，不發(fā)生變化，而檢查開(kāi)關(guān)沒(méi)有發(fā)現問(wèn)題，將該開(kāi)關(guān)的連接線(xiàn)連接到PLC的備用輸人接口E3.0上，這時(shí)觀(guān)察這個(gè)狀態(tài)的變化，正常跟隨鈕子開(kāi)關(guān)的變化，沒(méi)有問(wèn)題，由此證明PLC的輸人接接口E7.0損壞，因為手頭沒(méi)有備件，將鈕子開(kāi)關(guān)接到PLC的E3.0的輸人接口上，然后通過(guò)編程器將PLC程序中的所有E7.0都改成E3.0，這時(shí)機床恢復了正常使用。

（3）伺服系統故障

伺服系統的故障一般都是由于伺服控制單元、伺服電動(dòng)機、測速裝置、編碼器等出現問(wèn)題引起的。

例如：一臺數控車(chē)床使用FANUC 0iTC系統，系統出現417報警，報警信息為“SERVOALARM：2－TH AXIS PARAMETER INCORRECT”,檢查伺服系統參數設置發(fā)現，參數NO:2023被人修改成為負值。（該參數為電機一轉的速度反饋脈沖數）。修改此參數，系統報警解除。

（4）機床主體部分的故障

這類(lèi)故障大多數是由于外部原因造成的，機械裝置不到位、液壓系統出現問(wèn)題、檢查開(kāi)關(guān)損壞、驅動(dòng)裝置出現問(wèn)題。機床主軸、導軌、絲杠、軸承、刀庫等由于種種原因，會(huì )出現喪失精度、爬行、過(guò)載等問(wèn)題。這些問(wèn)題往往會(huì )造成數控系統的報警。因此，數控系統的故障判斷是一個(gè)綜合問(wèn)題。

5、按故障發(fā)生的破壞程度分類(lèi)

按故障發(fā)生時(shí)的破壞程度分為破壞性故障和非破壞性故障。

（1）破壞性故障

這類(lèi)故障出現會(huì )對操作者或設備造成傷害或損害，如超程運行、飛車(chē)、部件碰撞等。

發(fā)生破壞性故障后，

例如，一臺數控車(chē)床在正常加工的情況下，刀具撞到工件，造成重大的損失，經(jīng)過(guò)仔細的分析，發(fā)現返回參考點(diǎn)錯誤，認真地分析發(fā)現行程開(kāi)關(guān)（檔塊）位置與電子柵格位置重合，（偶而）造成Z方向進(jìn)給多出一個(gè)電子柵格，從而造成刀具工件相撞的破壞性故障。移動(dòng)行程開(kāi)關(guān)位置，從問(wèn)題得到圓滿(mǎn)解決。

（2）非破壞性故障

數控機床的絕多數故障屬于這類(lèi)故障，出現故障時(shí)對機床和操作人不會(huì )造成任何傷害，所以診斷這類(lèi)故障時(shí)，可以再現故障，并可以仔細觀(guān)察故障現象，通過(guò)故障現象對故障進(jìn)行分析和診斷。