在數(shù)控機(jī)床中，大部分的故障都有資料可查，但也有一些故障，提供的報警信息較含糊甚至根本無報警，或者出現(xiàn)的周期較長，無規(guī)律，不定期，給查找分析帶來了很多困難。對這類機(jī)床故障，需要對具體情況分析，進(jìn)行耐心的查找，而且檢查時特別需要機(jī)械、電氣、液壓等方面的綜合知識，不然就很難快速、正確地找到故障的真正原因。以下的幾例故障就具有上述情況。

（1）青海XH755臥式加工中心，工作時出現(xiàn)Y軸正（十）向誤差增大，所加工的零件報廢，測量檢查發(fā)現(xiàn)誤差范圍可從 0．01～0．50mm。

根據(jù)故障情況，首先檢查了機(jī)床的位置顯示數(shù)值，與程序中要求的尺寸相同，即要求Y軸移動100mm時，在屏幕上顯示也是100mm，同時在屏幕上無報警信息。對伺服控制器檢查，沒有發(fā)現(xiàn)異常情況，使用百分表在Y軸方向檢查，發(fā)現(xiàn)尺寸的變化是根據(jù)移動的 次數(shù)逐步增大的。根據(jù)以上檢查的情況分析，數(shù)控系統(tǒng)和伺服放大器都是正常的，引起故障的原因還是在聯(lián)軸器上。Y軸的聯(lián)軸器如附圖所示。將電動機(jī)拆卸，對 聯(lián)軸器進(jìn)行仔細(xì)檢查、測量后發(fā)現(xiàn)有以下問題：中間的聯(lián)接塊的鍵與軸上聯(lián)接套的槽配合過松，且鍵與槽接觸的深度不夠，槽內(nèi)有2/3的空隙。經(jīng)重新配做中間聯(lián)接塊，調(diào)整接觸深度后故障排除。

加工精度異常故障的維護(hù)　系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動、機(jī)械故障、機(jī)床電氣參數(shù)未優(yōu)化電機(jī)運(yùn)行異常、機(jī)床位置環(huán)異常或控制邏輯不妥，是生產(chǎn)中數(shù)控機(jī)床加工精度異常故障的常見原因，找出相關(guān)故障點(diǎn)并進(jìn)行處理，機(jī)床均可恢復(fù)正常。生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到數(shù)控機(jī)床加工精度異常的故障。此類故障隱蔽性強(qiáng)、診斷難度大。

導(dǎo)致此類故障的原因主要有五個方面：

（1）機(jī)床進(jìn)給單位被改動或變化。

（2）機(jī)床各軸的零點(diǎn)偏置（NULLOFFSET）異常。

（3）軸向的反向間隙（BACKLASH）異常。

（4）電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)異常，即電氣及控制部分故障。

（5）機(jī)械故障，如絲桿、軸承、軸聯(lián)器等部件。此外，加工程序的編制、刀具的選擇及人為因素，也可能導(dǎo)致加工精度異常。

1．系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化或改動系統(tǒng)參數(shù)主要包括機(jī)床進(jìn)給單位、零點(diǎn)偏置、反向間隙等等。例如SIEMENS、FANUC數(shù)控系統(tǒng)，其進(jìn)給單位有公制和英制兩種。機(jī)床修理過程中某些處理，常常影響到零點(diǎn)偏置和間隙的變化，故障處理完畢應(yīng)作適時地調(diào)整和修改；另一方面，由于機(jī)械磨損嚴(yán)重或連結(jié)松動也可能造成參數(shù)實測值的變化，需對參數(shù)做相應(yīng)的修改才能滿足機(jī)床加工精度的要求。

2．機(jī)械故障導(dǎo)致的加工精度異常一臺THM6350臥式加工中心，采用FANUC0i-MA數(shù)控系統(tǒng)。一次在銑削汽輪機(jī)葉片的過程中，突然發(fā)現(xiàn)Z軸進(jìn)給異常，造成至少1mm的切削誤差量（Z向過切）。調(diào)查中了解到：故障是突然發(fā)生的。機(jī)床在點(diǎn)動、MDI操作方式下各軸運(yùn)行正常，且回參考點(diǎn)正常；無任何報警提示，電氣控制部分硬故障的可能性排除。

分析認(rèn)為，主要應(yīng)對以下幾方面逐一進(jìn)行檢查。

1）檢查機(jī)床精度異常時正運(yùn)行的加工程序段，特別是刀具長度補(bǔ)償、加工坐標(biāo)系（G54～G59）的校對及計算。

2）在點(diǎn)動方式下，反復(fù)運(yùn)動Z軸，經(jīng)過視、觸、聽對其運(yùn)動狀態(tài)診斷，發(fā)現(xiàn)Z向運(yùn)動聲音異常，特別是快速點(diǎn)動，噪聲更加明顯。由此判斷，機(jī)械方面可能存在隱患。

3）檢查機(jī)床Z軸精度。用手脈發(fā)生器移動Z軸，（將手脈倍率定為1%26times;100的擋位，即每變化一步，電機(jī)進(jìn)給0.1mm），配合百分表觀察Z軸的運(yùn)動情況。在單向運(yùn)動精度保持正常后作為起始點(diǎn)的正向運(yùn)動，手脈每變化一步，機(jī)床Z軸運(yùn)動的實際距離d=d1=d2=d3%26hellip;=0.1mm，說明電機(jī)運(yùn)行良好，定位精度良好。而返回機(jī)床實際運(yùn)動位移的變化上，可以分為四個階段：①機(jī)床運(yùn)動距離d1>d=0.1mm（斜率大于1）;②表現(xiàn)出為d=0.1mm>d2>d3（斜率小于1）；③機(jī)床機(jī)構(gòu)實際未移動，表現(xiàn)出zui標(biāo)準(zhǔn)的反向間隙；④機(jī)床運(yùn)動距離與手脈給定值相等（斜率等于1），恢復(fù)到機(jī)床的正常運(yùn)動。無論怎樣對反向間隙（參數(shù)1851）進(jìn)行補(bǔ)償，其表現(xiàn)出的特征是：除第③階段能夠補(bǔ)償外，其他各段變化仍然存在，特別是第①階段嚴(yán)重影響到機(jī)床的加工精度。補(bǔ)償中發(fā)現(xiàn)，間隙補(bǔ)償越大，第①段的移動距離也越大。分析上述檢查認(rèn)為存在幾點(diǎn)可能原因：一是電機(jī)有異常；二是機(jī)械方面有故障；三是存在一定的間隙。為了進(jìn)一步診斷故障，將電機(jī)和絲杠*脫開，分別對電機(jī)和機(jī)械部分進(jìn)行檢查。電機(jī)運(yùn)行正常；在對機(jī)械部分診斷中發(fā)現(xiàn)，用手盤動絲杠時，返回運(yùn)動初始有非常明顯的空缺感。而正常情況下，應(yīng)能感覺到軸承有序而平滑的移動。經(jīng)拆檢發(fā)現(xiàn)其軸承確已受損，且有一顆滾珠脫落。更換后機(jī)床恢復(fù)正常。

3．機(jī)床電氣參數(shù)未優(yōu)化電機(jī)運(yùn)行異常一臺數(shù)控立式銑床，配置FANUC0-MJ數(shù)控系統(tǒng)。在加工過程中，發(fā)現(xiàn)X軸精度異常。檢查發(fā)現(xiàn)X軸存在一定間隙，且電機(jī)啟動時存在不穩(wěn)定現(xiàn)象。用手觸摸X軸電機(jī)時感覺電機(jī)抖動比較嚴(yán)重，啟停時不太明顯，JOG方式下較明顯。分析認(rèn)為，故障原因有兩點(diǎn)，一是機(jī)械反向間隙較大；二是X軸電機(jī)工作異常。利用FANUC系統(tǒng)的參數(shù)功能，對電機(jī)進(jìn)行調(diào)試。首先對存在的間隙進(jìn)行了補(bǔ)償；調(diào)整伺服增益參數(shù)及N脈沖抑制功能參數(shù)，X軸電機(jī)的抖動消除，機(jī)床加工精度恢復(fù)正常。

4．機(jī)床位置環(huán)異常或控制邏輯不妥一臺TH61140鏜銑床加工中心，數(shù)控系統(tǒng)為FANUC18i，全閉環(huán)控制方式。加工過程中，發(fā)現(xiàn)該機(jī)床Y軸精度異常，精度誤差zui小在0.006mm左右，zui大誤差可達(dá)到1.400mm。檢查中，機(jī)床已經(jīng)按照要求設(shè)置了G54工件坐標(biāo)系。在MDI方式下，以G54坐標(biāo)系運(yùn)行一段程序即%26ldquo;G90G54Y80F100；M30；%26rdquo;，待機(jī)床運(yùn)行結(jié)束后顯示器上顯示的機(jī)械坐標(biāo)值為%26ldquo;-1046.605%26rdquo;，記錄下該值。然后在手動方式下，將機(jī)床Y軸點(diǎn)動到其他任意位置，再次在MDI方式下執(zhí)行上面的語句，待機(jī)床停止后，發(fā)現(xiàn)此時機(jī)床機(jī)械坐標(biāo)數(shù)顯值為%26ldquo;-1046.992%26rdquo;，同*次執(zhí)行后的數(shù)顯示值相比相差了0.387mm。按照同樣的方法，將Y軸點(diǎn)動到不同的位置，反復(fù)執(zhí)行該語句，數(shù)顯的示值不定。用百分表對Y軸進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)機(jī)械位置實際誤差同數(shù)顯顯示出的誤差基本一致，從而認(rèn)為故障原因為Y軸重復(fù)定位誤差過大。對Y軸的反向間隙及定位精度進(jìn)行仔細(xì)檢查，重新作補(bǔ)償，均無效果。因此懷疑光柵尺及系統(tǒng)參數(shù)等有問題，但為什么產(chǎn)生如此大的誤差，卻未出現(xiàn)相應(yīng)的報警信息呢？進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，該軸為垂直方向的軸，當(dāng)Y軸松開時，主軸箱向下掉，造成了超差。對機(jī)床的PLC邏輯控制程序做了修改，即在Y軸松開時，先把Y軸使能加載，再把Y軸松開；而在夾緊時，先把軸夾緊后，再把Y軸使能去掉。調(diào)整后機(jī)床故障得以解決。

（1）初始化復(fù)位法：一般情況下，由于瞬時故障引起的系統(tǒng)報警，可用硬件復(fù)位或開關(guān)系統(tǒng)電源依次來清除故障，若系統(tǒng)工作存貯區(qū)由于掉電，拔插線路板或電池欠壓造成混亂，則必須對系統(tǒng)進(jìn)行初始化清除，清除前應(yīng)注意作好數(shù)據(jù)拷貝記錄，若初始化后故障仍無法排除，則進(jìn)行硬件診斷。

（2）參數(shù)更改，程序更正法：系統(tǒng)參數(shù)是確定系統(tǒng)功能的依據(jù)，參數(shù)設(shè)定錯誤就可能造成系統(tǒng)的故障或某功能無效。有時由于用戶程序錯誤亦可造成故障停機(jī)，對此可以采用系統(tǒng)的塊搜索功能進(jìn)行檢查，改正所有錯誤，以確保其正常運(yùn)行。

（3）調(diào)節(jié)，*化調(diào)整法：調(diào)節(jié)是一種zui簡單易行的辦法。通過對電位計的調(diào)節(jié)，修正系統(tǒng)故障。如某廠維修中，其系統(tǒng)顯示器畫面混亂，經(jīng)調(diào)節(jié)后正常。如在某廠，其主軸在啟動和制動時發(fā)生皮帶打滑，原因是其主軸負(fù)載轉(zhuǎn)矩大，而驅(qū)動裝置的斜升時間設(shè)定過小，經(jīng)調(diào)節(jié)后正常。

*化調(diào)整是系統(tǒng)地對伺服驅(qū)動系統(tǒng)與被拖動的機(jī)械系統(tǒng)實現(xiàn)*匹配的綜合調(diào)節(jié)方法，其辦法很簡單，用一臺多線記錄儀或具有存貯功能的雙蹤示波器，分別觀察指令和速度反饋或電流反饋的響應(yīng)關(guān)系。通過調(diào)節(jié)速度調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)和積分時間，來使伺服系統(tǒng)達(dá)到即有較高的動態(tài)響應(yīng)特性，而又不振蕩的*工作狀態(tài)。在現(xiàn)場沒有示波器或記錄儀的情況下，根據(jù)經(jīng)驗，即調(diào)節(jié)使電機(jī)起振，然后向反向慢慢調(diào)節(jié)，直到消除震蕩即可。

（4）備件替換法：用好的備件替換診斷出壞的線路板，并做相應(yīng)的初始化啟動，使機(jī)床迅速投入正常運(yùn)轉(zhuǎn)，然后將壞板修理或返修，這是zui常用的排故辦法。

（5）改善電源質(zhì)量法：一般采用穩(wěn)壓電源，來改善電源波動。對于高頻干擾可以采用電容濾波法，通過這些預(yù)防性措施來減少電源板的故障。

（6）維修信息跟蹤法：一些大的制造公司根據(jù)實際工作中由于設(shè)計缺陷造成的偶然故障，不斷修改和完善系統(tǒng)軟件或硬件。這些修改以維修信息的形式不斷提供給維修人員。以此做為故障排除的依據(jù)，可正確*地排除故障。

數(shù)控機(jī)床電氣故障診斷有故障檢測、故障判斷及隔離和故障定位三個階段。*階段的故障檢測就是對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行測試，判斷是否存在故障；第二階段是判定故障性質(zhì)，并分離出故障的部件或模塊；第三階段是將故障定位到可以更換的模塊或印制線路板，以縮短修理時間。為了及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)出現(xiàn)的故障，快速確定故障所在部位并能及時排除，要求故障診斷應(yīng)盡可能少且簡便，故障診斷所需的時間應(yīng)盡可能短。為此，可以采用以下的診斷方法：^[1]

1．直觀法

利用感覺器官，注意發(fā)生故障時的各種現(xiàn)象，如故障時有無火花、亮光產(chǎn)生，有無異常響聲、何處異常發(fā)熱及有無焦煳味等。仔細(xì)觀察可能發(fā)生故障的每塊印制線路板的表面狀況，有無燒毀和損傷痕跡，以進(jìn)一步縮小檢查范圍，這是一種zui基本、zui常用的方法。

2．CNC 系統(tǒng)的自診斷功能

依靠CNC 系統(tǒng)快速處理數(shù)據(jù)的能力，對出錯部位進(jìn)行多路、快速的信號采集和處理，然后由診斷程序進(jìn)行邏輯分析判斷，以確定系統(tǒng)是否存在故障，及時對故障進(jìn)行定位。現(xiàn)代CNC系統(tǒng)自診斷功能可以分為以下兩類：

（1） 開機(jī)自診斷開機(jī)自診斷是指從每次通電開始至進(jìn)入正常的運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)為止，系統(tǒng)內(nèi)部的診斷程序自動執(zhí)行對CPU、存儲器、總線、I/O 單元等模塊、印制線路板、CRT 單元、光電閱讀機(jī)及軟盤驅(qū)動器等設(shè)備運(yùn)行前的功能測試，確認(rèn)系統(tǒng)的主要硬件是否可以正常工作。

（2） 故障信息提示當(dāng)機(jī)床運(yùn)行中發(fā)生故障時，在CRT 顯示器上會顯示編號和內(nèi)容。根據(jù)提示，查閱有關(guān)維修手冊，確認(rèn)引起故障的原因及排除方法。一般來說，數(shù)控機(jī)床診斷功能提示的故障信息越豐富，越能給故障診斷帶來方便。但要注意的是，有些故障根據(jù)故障內(nèi)容提示和查閱手冊可直接確認(rèn)故障原因；而有些故障的真正原因與故障內(nèi)容提示不相符，或一個故障顯示有多個故障原因，這就要求維修人員必須找出它們之間的內(nèi)在，間接地確認(rèn)故障原因。

3．?dāng)?shù)據(jù)和狀態(tài)檢查

CNC系統(tǒng)的自診斷不但能在CRT 顯示器上顯示故障報警信息，而且能以多頁的“診斷地址”和“診斷數(shù)據(jù)”的形式提供機(jī)床參數(shù)和狀態(tài)信息，常見的數(shù)據(jù)和狀態(tài)檢查有參數(shù)檢查和接口檢查兩種。

（1） 參數(shù)檢查數(shù)控機(jī)床的機(jī)床數(shù)據(jù)是經(jīng)過一系列試驗和調(diào)整而獲得的重要參數(shù)，是機(jī)床正常運(yùn)行的保證。這些數(shù)據(jù)包括增益、加速度、輪廓監(jiān)控允差、反向間隙補(bǔ)償值和絲杠螺距補(bǔ)償值等。當(dāng)受到外部干擾時，會使數(shù)據(jù)丟失或發(fā)生混亂，機(jī)床不能正常工作。

（2） 接口檢查CNC系統(tǒng)與機(jī)床之間的輸入/輸出接口信號包括CNC 系統(tǒng)與PLC、PLC 與機(jī)床之間接口輸入/輸出信號。數(shù)控系統(tǒng)的輸入/輸出接口診斷能將所有開關(guān)量信號的狀態(tài)顯示在CRT 顯示器上，用“1”或“0”表示信號的有無，利用狀態(tài)顯示可以檢查CNC系統(tǒng)是否已將信號輸出到機(jī)床側(cè)，機(jī)床側(cè)的開關(guān)量等信號是否已輸入到CNC 系統(tǒng)，從而可將故障定位在機(jī)床側(cè)或是在CNC 系統(tǒng)。

4．報警指示燈顯示故障

現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的CNC 系統(tǒng)內(nèi)部，除了上述的自診斷功能和狀態(tài)顯示等“軟件”報警外，還有許多“硬件”報警指示燈，它們分布在電源、伺服驅(qū)動和輸入/輸出等裝置上，根據(jù)這些報警燈的指示可判斷故障的原因。

5．備板置換法

利用備用的電路板來替換有故障疑點(diǎn)的模板，是一種快速而簡便的判斷故障原因的方法，常用于CNC 系統(tǒng)的功能模塊，如CRT 模塊、存儲器模塊等。需要注意的是，備板置換前，應(yīng)檢查有關(guān)電路，以免由于短路而造成好板損壞，同時，還應(yīng)檢查試驗板上的選擇開關(guān)和跨接線是否與原模板一致，有些模板還要注意模板上電位器的調(diào)整。置換存儲器板后，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的要求，對存儲器進(jìn)行初始化操作，否則系統(tǒng)仍不能正常工作。

6．交換法

在數(shù)控機(jī)床中，常有功能相同的模塊或單元，將相同模塊或單元互相交換，觀察故障轉(zhuǎn)移的情況，就能快速確定故障的部位。這種方法常用于伺服進(jìn)給驅(qū)動裝置的故障檢查，也可用于CNC 系統(tǒng)內(nèi)相同模塊的互換。

7．敲擊法

CNC 系統(tǒng)由各種電路板組成，每塊電路板上會有很多焊點(diǎn)，任何虛焊或接觸不良都可能出現(xiàn)故障。用絕緣物輕輕敲打有故障疑點(diǎn)的電路板、接插件或電器元件時，若故障出現(xiàn)，則故障很可能就在敲擊的部位。

8．測量比較法

為檢測方便，模塊或單元上設(shè)有檢測端子，利用萬用表、示波器等儀器儀表，通過這些端子檢測到的電平或波形，將正常值與故障時的值相比較，可以分析出故障的原因及故障的所在位置。由于數(shù)控機(jī)床具有綜合性和復(fù)雜性的特點(diǎn)，引起故障的因素是多方面的。上述故障診斷方法有時要幾種同時應(yīng)用，對故障進(jìn)行綜合分析，快速診斷出故障的部位，從而排除故障。同時，有些故障現(xiàn)象是電氣方面的，但引起的原因是機(jī)械方面的；反之，也可能故障現(xiàn)象是機(jī)械方面的，但引起的原因是電氣方面的；或者二者兼而有之。因此，對它的故障診斷往往不能單純地歸因于電氣方面或機(jī)械方面，而必須加以綜合，地進(jìn)行考慮。