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數控機床維修的基本步驟
 

• 1.5.1 故障記錄

數控機床發生故障時，操作人員應首先停止機床，保護現場，然后對故障進行盡可能詳細的記錄，并及時通知維修人員。故障的記錄可為維修人員排除故障提供*手材料。記錄內容應包括下述幾個方面：

• 故障發生時的情況記錄
  • 發生故障時的機床型號，采用的控制系統型號，系統的軟件版本號。
  • 故障的現象，發生故障的部位，以及發生故障時機床與控制系統的現象，如：是否異常聲音、煙、味等。
  • 發生故障時系統所處的操作方式，如：AUTO/SINGLE（自動/單段方式）、MDI（手動數據輸入方式）、STEP（步進方式）、HANDLE（手輪方式）、JOG（手動方式）、HOME（回零方式）等。
  • 如故障在自動方式下發生，則應記錄發生故障時的加工程序號，出現故障的程序段號，加工時采用的刀具號以及刀具的位置等。
  • 若故障發生在精度超差或輪廓誤差過大時，應記錄被加工工件號，并保留不合格工件。
  • 在發生故障時，若系統有報警顯示，則應記錄報警顯示情況與報警號。
  • 通過診斷畫面，記錄機床故障時所處的工作狀態。如：系統是否在執行M、S、T等功能？系統是否進入暫停狀態或是急停狀態？系統坐標軸是否處于“互鎖”狀態？進給倍率是否為0% ？等等。
  • 記錄發生故障時，各坐標軸的位置跟隨誤差的值。
  • 記錄發生故障時，各坐標軸的移動速度、移動方向，主軸轉速、轉向，等等。
• 故障發生的頻繁程度的記錄
  • 故障發生的時間與周期，如：機床是否一直存在故障？若為隨機故障，則一天發生幾次？是否頻繁發生？
  • 故障發生時的環境情況，如：是否總是在用電高峰期發生？故障發生時（如雷擊后），周圍其他機械設備的工作情況？
  • 若為加工零件時發生的故障，則應記錄加工同類工件時發生故障的概率情況。
  • 檢查故障是否與“進給速度”、“換刀方式”或是“螺紋切削”的等特殊動作有關。
• 故障的規律性記錄
• 在不危及人身安全和設備安全的情況下，是否可以重演故障現象？
• 檢查故障是否與機床的外界因素有關？
• 檢查故障如果是在執行某固定程序段時出現，則可利用MDI方式單獨執行該程序段，檢查是否還存在同樣故障？
• 若機床故障與機床動作有關，在可能的情況下，應檢查在手動情況下執行該動作，是否也有同樣的故障？
• 機床是否發生過同樣的故障？周圍的數控機床是否也發生同一故障？等等。
• 故障的外界條件記錄
• 發生故障時的周圍環境溫度是否超過允許溫度？是否有局部的高溫存在？
• 故障發生時，周圍是否有強烈的振動源存在？
• 故障發生時，系統是否受到陽光的直射？
• 檢查故障發生時，電氣柜內是否有切削液、潤滑油、水的進入？
• 故障發生時，輸入電壓是否超過了系統允許的波動范圍？
• 故障發生時，車間內或線路上是否有使用大電流的裝置正在進行起、制動？
• 故障發生時，機床附近是否存在吊車、高頻機械、焊接機或電加工機床等強電磁干擾源？
• 故障發生時，附近是否正在安裝或修理、調試機床？是否正在修理、調試電氣和數控裝置？
  • 1.5.2 維修前的檢查

維修人員在故障維修前，應根據故障現象與故障記錄，認真對照系統與機床使用說明書進行各項檢查，以便確認故障的原因。這些檢查包括：

• 機床的工作狀況檢查
  • 機床的調整狀況如何？機床工作條件是否符合要求？
  • 加工時所使用的刀具是否符合要求？切削參數選擇是否合理、正確？
  • 自動換刀時，坐標軸是否到達了換刀位置？程序中是否設置了刀具偏移量？
  • 系統的刀具補償量等參數設定是否正確？
  • 系統的坐標軸的間隙補償量是否正確？
  • 系統的設定參數（包括坐標旋轉、比例縮放因子、鏡像軸、編程尺寸單位選擇等）是否正確？
  • 系統的工作坐標系位置，“零點偏置值”的設置是否正確？
  • 工件安裝是否合理？測量手段、方法是否正確、合理？
  • 機械零件是否存在因溫度、加工而產生變形的現象？等等。
• 機床運轉情況檢查
  • 機床自動運轉過程中是否改變或調整過操作方式？是否插入了手動操作？
  • 機床側是否處于正常加工狀態？工作臺、夾具等裝置是否處于正常工作位置？
  • 機床操作面板上的按鈕、開關位置是否正確？機床是否處于鎖住狀態？倍率開關是否設定為“0”？
  • 機床各操作面板上、數控系統上的“急停”按鈕是否處于急停狀態？
  • 電氣柜內的熔斷器是否有熔斷？自動開關、斷路器是否有跳閘？
  • 機床操作面板上的方式選擇開關位置是否正確?進給保持按鈕是否被按下？
• 機床與系統之間連接情況的檢查
  • 檢查電纜是否有破損，電纜拐彎處是否有破裂、損傷現象？
  • 電源線與信號線布置是否合理？電纜連接是否正確、可靠？
  • 機床電源進線是否可靠接地？接地線的規格是否符合要求？
  • 信號屏蔽線的接地是否正確？端子板上接線是否牢固、可靠？系統接地線是否連接可靠？
  • 繼電器、電磁鐵以及等電磁部件是否裝有噪聲抑制器（滅弧器）？等等。
• CNC裝置的外觀檢查
  • 是否在電氣柜門打開的狀態下運行數控系統？有無切削液或切削粉末進入柜內？空氣過濾器清潔狀況是否良好？
  • 電氣柜內部的風扇、熱交換器等部件的工作是否正常？
  • 電氣柜內部系統、驅動器的模塊、印制電路板是否有灰塵、金屬粉末等污染？
  • 在使用紙帶閱讀機的場合，檢查紙帶閱讀機是否有污物？閱讀機上的制動電磁鐵動作是否正常？
  • 電源單元的熔斷器是否熔斷？
  • 電纜連接器插頭是否*插入、擰緊？
  • 系統模塊、線路板的數量是否齊全？模塊、線路板安裝是否牢固、可靠？
  • 機床操作面板MDI/CRT單元上的按鈕有無破損，位置是否正確？
  • 系統的總線設置，模塊的設定端的位置是否正確？

總之，維修時應記錄、檢查的原始數據、狀態越多，記錄越詳細，維修就越方便。用戶根據本廠的實際情況，編制一份故障維修記錄表，在系統出現故障時，操作者可以根據表的要求及時填入各種原始材料，供維修時參考。

• 1.5.3 CNC故障自診斷

大型的CNC、PLC裝置都配有故障診斷系統，可以由各種開關、傳感器等把油位、溫度、油壓、電流、速度等狀態信息，設置成數百個報警提示，診斷指示出發生故障的部位。所以要首先利用自診斷提示進行故障處理。自診斷程序主要包括啟動自診斷、在線診斷、離線診斷等。所謂診斷程序就是對數控機床各部分包括CNC系統本身進行狀態或故障監測的軟件，當機床出現故障時，可利用該診斷程序診斷出故障源范圍及其具體位置。診斷程序一般分為三套：即啟動診斷、在線診斷和離線診斷。

• 啟動自診斷（初始化診斷）

啟動自診斷是指數控系統通電時，由系統內部診斷程序自動執行的診斷，它類似于計算機的開機診斷。

啟動自診斷可以對系統中的關鍵硬件，如:CPU、存儲器、I/O接口單元、CRT/MDI單元、紙帶閱讀機、軟驅等裝置或外部設備進行自動檢查；確定數控設備的安裝、連接狀態與性能；部分系統還能對某些重要的芯片，如：RAM、ROM、LSI等進行診斷。

數控系統的自診斷在開機時進行，只有當全部項目都被確認無誤后，才能進入正常運行準備狀態，即CRT顯示進入正常運行的基本畫面（一般為位置顯示畫面）。如果檢查出有錯，機床則不再轉入正常運行過程，而是轉成報警過程，通過CRT或硬件（發光二極管）顯示報警信息或報警號。診斷的時間決定于數控系統，一般只需數十秒鐘，但有的采用硬盤驅動器的驅動系統則需要幾分鐘，如SINUMER1K840C系統因要調用硬盤中的文件，時間要略長一些。上述啟動診斷有些可將故障原因定位到電路板或模塊上，有些甚至可定位到芯片上，如指出哪塊EPROM出了故障，但不少情況僅將故障原因定位在某一范圍內，維修人員需要通過維修手冊中所指出的有關數控可能造成的原因及相應排除方法中找到真正的故障原因并加以排除。

在對數控系統進行維修時，維修人員應了解該系統的自診斷能力，所能檢查的內容及范圍，做到心中有數。在遇到級別較高的故障報警時，可以關機，重新開機，讓系統在進行啟動自診斷，檢查數控系統這些關鍵部分是否正常。下面舉例介紹開機自診斷在排除系統故障中的應用。

例：由意大利F90鉆床改制的大型數控導軌鉆床，采用FUNAC-6M系統。每次系統通電，進行開機診斷時，CRT上出現“SYSTEM ERROR 908”，系統不能進入正常工作狀態。

分析診斷：908號報警為磁泡驅動器軟件奇偶校驗錯故障。現對磁泡存儲器重新進行初始化。然而，故障仍存在。將備用BMU磁泡存儲器存儲板調上，調前先將備板的壞環信息記下。以便對其進行初始化時輸入新的壞環信息。調上備板并進行初始化后，故障仍然存在。可見，故障原因不在BMU板上。后從故障記錄上發現，該機在頻繁出現908號報警時，曾在CRT上偶爾出現過一次081號ROM故障報警，因此，可調ROM或ROM版的方法來排除故障疑點。

故障排除：將備用ROM電路板與原ROM版調換。調換之后故障消除。

維修實例表明，開機自診斷可保證所檢測重要部件的可靠性，一旦發生故障，馬上禁止運行。同時，為維修人員迅速排除一些疑難故障提供幫助。然而，目前一些數控系統的自診斷上存在局限性，不可能將全部故障原因，準確定位到一個具體的模塊上。因此，維修人員要思路開闊，不放過任意故障疑點，注意排除，zui終找出故障真正原因。

• 在線診斷（后臺診斷）

CNC機床的在線診斷是指CNC系統通過系統的內裝程序，在系統處于正常運行狀態時，對CNC系統內部的各種狀態外以及與CNC裝置相連的機床各執行部件進行自動診斷檢查。在線診斷包括CNC系統內部設置的自診斷功能和用戶單獨設計的對加工過程狀態的監測與診斷系統，都是在機床正常運行過程中，監視其運行狀態的。只要系統不斷電，在線診斷就一直進行而不停止。

另外，在線診斷是采用監控的方式來提示報警的，所以也叫在線監控。可分為CNC內部程序監控與通過外部設備監控兩種診斷形式。

CNC內部自診斷監控是通過系統內部程序，對各部分狀態進行自動診斷、監視和檢查的一種方法。在線監控范圍包括CNC本身以及與CNC相連的伺服單元、伺服、主軸伺服單元、主軸、外部設備等。在線監控在系統工作過程中始終生效。

數控系統內部程序監控包括接口信號顯示、內部狀態顯示和故障顯示三方面。

• 接口信號顯示它可以顯示CNC和PLC、CNC和機床之間的全部接口信號的現行狀態。指示數字輸入/輸出信號的通斷情況，幫助分析故障。

維修時，必須了解上述各信號所代表的意義，以及信號產生、撤銷應具備的各種條件，才能進行相應檢查。數控系統生產廠家所提供的“功能說明書”、“連接說明書”以及機床生產廠家提供的“機床電氣原理圖”是進行以上狀態檢查的技術指南。

• 內部狀態顯示一般來說，利用內部狀態顯示功能，可以顯示以下幾方面的內容：
• 造成循環指令（加工程序）不執行的外部原因。如：CNC系統是否處于“到位檢查”中；是否處于“機床鎖住”狀態；是否處于“等待速度到達”信號接通；在主軸每轉進給編程時，是否等待“位置編碼器”的測量信號；進給速度倍率是否設定為0%，等等。
• 復位狀態顯示。指示系統是否處于“急停”狀態或是“外部復位”信號接通狀態。
• 存儲器內容是否能被正常讀取的顯示。
• 負載電流的顯示。
• 位置跟隨誤差的顯示。
• 伺服驅動部分的控制信息顯示。
• 編碼器、光柵等位置檢測元件的輸入脈沖顯示，等等。
• 故障信息顯示在數控系統中，故障信息一般以“報警顯示”的形式在CRT上進行顯示。報警顯示的內容根據數控系統的不同有所區別。這些信息大都以“報警號”加文本形式出現，具體內容以及排除方法在數控系統生產廠家提供的“維修說明”上可以查閱。

外部設備監控是指采用計算機、PLC編程器等設備，對數控機床的各部分狀態進行自動診斷、檢查和監視的一種方法。如：通過計算機、PLC編程器對PLC程序以梯形圖、功能圖的形式進行動態監測，它可以在機床生產廠家未提供PLC程序時，進行PLC程序的閱讀、檢查，從而加快數控機床的維修進度。此外，伺服驅動、主軸驅動系統的動態性能測試、動態波形顯示等內容，通常也需要借助必要的在線監控設備進行。

隨著計算機網絡技術的發展，作為外部設備在線監控的一種，通過網絡聯接進行的遠程診斷技術正在進一步普及、完善。通過網絡，數控系統生產廠家可以直接對其生產的產品在現場的工作情況進行檢測、監控，及時解決系統中所出現的問題，為現場維修人員提供指導和幫助。

在線診斷一旦監視的信息超限，診斷系統就通過顯示器或指示燈等發出報警信號，提供報警號，配以適當注釋，并顯示在屏幕上。維修人員根據這些故障信息，經過分析處理，確診故障點并及時排除故障。

當然，實際診斷并不是那么容易的，因為所提供的報警信息，并非是*準確的，而僅僅是故障可能原因的因素，即僅僅提供了一些查找故障原因的線索。維修人員應結合機床結構，查閱機床維修手冊，憑借自己的實踐經驗，注意排除故障假象，找出真正的故障所在。另外，故障現象與故障原因并非一一對應關系，而往往是一種故障所引發出的現象是由幾種原因引起的，或一種原因引起幾種故障，即大部分故障是以綜合故障形式出現的。

CNC機床自診斷系統功能的強弱是評價一個CNC系統性能高低的一項重要指標。

各種CNC機床的自診斷功能報警號不盡*相同，只能根據具體機床的使用說明書和維修手冊進行分析、診斷。不過報警編號的分類方法大同小異，一般是按機床上各元器件的功能分別編號的。例如某機床的CNC系統的報警信號編組如下：

與CNC系統硬件（如：存儲器、伺服系統等）有關的報警編號為1~99；

與機械控制有關的報警編號為100~339；

與操作失誤有關的報警編號為400~499；

與外部通信對話有關的報警編號為500~599；

與加工程序編制錯誤有關的報警編號為600~699。

此外，還有與可編程控制器故障，連接方面的故障，溫度、壓力、液壓等不正常，行程開關（或接近開關）狀態不正常等都應有對應的編號。在每一類報警范圍內，又按故障分類報警。如過熱報警類、系統故障報警類、存儲器故障報警類、伺服系統報警類、行程開關報警類、印制線路板間的連接故障報警類、編程/設定錯誤報警類、無操作報警類等。

機床自診斷功能的故障報警顯示給維修帶來了極大的方便。故在使用和維修過程中，一定要充分重視，并利用故障報警顯示的狀態信息，經分析后加一些必要的測試，zui后找出真正的故障原因。

為此，要特別重視、注意保護系統軟件及系統數據，特別是CNC與PLC機床數據、PLC用戶程序、報警文本等隨機所帶的CNC系統的關鍵技術資料，它們是用電池保存于RAM存儲器中。

例：配置某系統的臥式加工中心出現故障。機床工作過程中突然發生Y、Z軸不能動作，發出401號報警。后來關機后再啟動，還能繼續工作，此后關機也不起作用（即不動了）。

故障診斷：檢查401號報警內容表：X、Y、Z軸速度控制“READY”信號斷開。由此檢查X、Y、Z軸的速度控制單元板，發現Y軸速度控制單元板（A06B-6045-C001）的TGLS報警燈亮，說明是Y軸伺服系統的故障。提示可能原因有：

① 印制電路板設定不合適；

② 速度反饋電壓沒給或是斷續給；

③ 電動機動力電纜沒有接到速度控制單元T1板的5、6、7、8端子上或動力電纜短路。

• 故障排除經檢查電動機動力電纜已燒斷，更換電刷，故障排除。

維修實例表明，數控系統的自診斷功能在故障的診斷中起著十分重要的作用，它不但能保證系統的可靠運行，而且是維修人員排除故障的基本手段和方法。

• 離線診斷

當CNC系統出現故障或要判斷系統是否真正有故障時，往往要停機檢查，此時稱為離線診斷（或脫機診斷）。其主要目的和任務是zui終查明故障和進行故障定位，力求把故障定位在盡可能小的范圍內，如縮小到某一模塊上，某個線路板上或線路板上的某部分電路，甚至某個芯片或元器件。這種診斷方法屬于高層次診斷，其診斷程序存儲及使用方法一般不相同。

數控系統的脫機診斷需要診斷軟件或測試裝置，因此，它只能在數控系統的生產廠家或專門的維修部門進行。隨著計算機技術的發展，現在CNC的離線診斷軟件正在逐步與CNC控制軟件一體化，有的系統已將“專家系統”引入故障診斷中。通過這樣的軟件，操作者只要在CRT/MDI上作一些簡單的會話操作，即可診斷出CNC系統或機床的故障。如美國A-B公司8200系統離線診斷時，只需要把的診斷程序讀入CNC中既可運行檢查故障。而有的將這些診斷程序與CNC控制程序一同存入CNC中，維修人員可隨時用鍵盤調用這些程序并使之運行，在CRT上觀察診斷結果。離線診斷可以在現場、維修中心或NC系統制造廠進行操作和控制。

 

• 1.5.4 故障診斷與排除的基本方法

數控機床系統出現報警，發生故障時，維修人員不要急于動手處理，而應多進行觀察，應遵循兩條原則，一是充分調查故障現場，充分掌握故障信息，這是維修人員取得*手材料的一個重要手段。一方面要查看故障記錄單，向操作者調查、詢問出現故障的全過程，*了解曾發生過什么現象，采取過什么措施等。另一方面要對現場親自做細致的勘查。從系統的外觀到系統內部的各個印制線路板都應細心察看是否有異常之處。在確認數控系統通電無危險的情況下，方可通電，觀察系統有何異常，CRT顯示哪些內容。二是認真分析故障的起因，確定檢查的方法與步驟。目前所使用的各種數控系統，雖有各種報警指示燈或自診斷程序，但智能化的程度還不是很高，不可能自動診斷出發生故障的確切部位。往往是同一報警號可以有多種起因。因此，在分析故障的起因時，一定要開闊思路。往往有這種情況，當數控自診斷出某一部分有故障，究其起源，卻不在數控系統本身，而是在機械部分。所以，分析故障時，無論是CNC系統，機床強電，還是機械、液壓、油氣路等，只要有可能引起該故障的原因，都要盡可能全面的列出來，進行綜合判斷和篩選，然后通過必要的試驗，達到確診和zui終排除故障的目的。

對于數控機床發生的大多數故障，總體上來說可采用下述幾種方法來進行故障診斷和排除：

• 直觀法（常規檢查法）

外觀檢查是指依靠人的五官等感覺并借助于一些簡單的儀器來尋找機床故障的原因。這種方法在維修中是常用的，也是首先采用的。“先外后內”的維修原則要求維修人員在遇到故障是應先采取看、聞、嗅、摸等方法，由外向內逐一進行檢查。有些故障采用這種方法可迅速找到故障原因，而采用其他方法要花費許多時間，甚至一時解決不了。

例：配置某系統的TC1000型加工中心，控制面板顯示消失，經檢查面板MS401板電源熔絲燒斷，而其內部無短路現象，更換熔絲后，故障消失，顯示恢復正常。

例：WY203型自動換向數控組合機床，Z軸一啟動就出現跟隨誤差過大而報警停機。經檢查發現位置控制環反饋元件光柵電纜由于運動中受力而拉傷斷裂，造成丟失反饋信號所致。

例：TC1000型加工中心，一啟動就發生114號報警，經檢查發現Y軸光柵適配器插頭松脫。

例：TH6350型加工中心，在加工中突然停機，打開電器柜發現Y軸電動機主電路保險管燒壞，經追查與Y軸有關的元器件發現，Y軸電動機動力線外被劃傷，損傷出碰到機床外殼上造成短路而燒斷熔絲。

• 問：機床開機時的異常？比較故障前后工件的精度和傳動系統、走刀系統是否正常？出力是否均勻？切深和走刀量是否減少？潤滑油牌號、用量？機床何時進行過保養檢修？
• 看：就是用肉眼仔細檢查有無保險絲燒斷、元器件燒焦、煙熏、開裂現象，有無異物斷路現象，以此判斷板內有無過流、過壓、短路問題。看轉速？觀察主傳動速度快慢的變化。主傳動齒輪、飛輪是否跳、擺？傳動軸是否彎曲、晃動？
• 聽：利用人體的聽覺功能可查詢到數控機床因故障而產生的各種異常聲響的聲源，如電氣部分常見的異常聲響有：電源變壓器、阻抗變換器與電抗器等因為鐵心松動、銹蝕等原因引起的鐵片振動的吱吱聲；繼電器、接觸器等的磁回路間隙過大，短路環斷裂、動靜鐵心或鑲鐵軸線偏差，線圈欠壓運行等原因引起的電磁嗡嗡聲或者觸點接觸不良的嗡嗡聲以及元器件因為過流或過壓運行失常引起的擊穿爆裂聲。而伺服電動機、氣控器件或液控器件等發生的異常聲響基本上和機械故障方面的異常聲響相同，主要表現在機械的摩擦聲、振動聲與撞擊聲等等。
• 觸：也稱敲捏法。CNC系統是由多塊線路板組成的，板上有許多焊點，板與板之間或模塊與模塊之間又通過插件或電纜相連。所以，任何一處的虛焊或接觸不良，就會成為產生故障的主要原因。檢查時，用絕緣物（一般為代橡皮頭的小錘）輕輕敲打可疑部位（即虛焊、接觸不良的插件板、組件、元器件等。）如果確實是因虛焊或接觸不良而引起的故障，則該故障會重復出現，有些故障則在敲擊后，故障消失則也可以認為敲擊處或敲擊作用力波及的范圍是故障部位。同樣，用手捏壓組件、元器件時，如故障消失或故障出現，可以認為捏壓處或捏壓作用力波及范圍是故障部位。

這種觸的方法用于虛焊、虛接、碰線、多余物短路、多余物卡觸點等原因引起的時好時壞的故障現象。在敲捏過程中，要實時地觀察機床工作狀況。在作敲捏組件、元器件時，應一個人專門負責敲捏；另外的人負責判斷是否出現故障消失或故障復現。如果一個人又作敲捏又判斷故障現象，一心二用，可能敲偏漏檢。敲捏的力度要適當，并且應由弱到強，防止引入新的故障。

• 嗅：在電氣設備診斷或各種易揮發物體的器件采用此方法效果較好。如一些燒壞的煙氣、焦糊味等異味。因劇烈摩擦，電器元件絕緣處破損短路，使附著的油脂或其他可燃物質發生氧化蒸發或燃燒而產生的煙氣、焦糊氣等。

利用外觀檢查，有針對性地檢查懷疑部分的元器件，判斷明顯的故障。如熱繼電器脫扣？熔斷絲？線路板（損壞、斷裂、過熱等）、連接線路、更改的線路是否與原線路相符？并注意獲取故障發生時的振動、聲音、焦糊味、異常發熱、冷卻風扇運行是否正常？等等。這種檢查很簡單，但非常必要。

應用場合：利用人體的視覺功能可觀察到設備內部器件或外部連接的形狀變化。如電氣方面可觀察線路元器件的連接是否松動，短線或銅箔斷裂，繼電器、接觸器與各類開關的觸點是否燒蝕或壓力失常，發熱元器件的表面是否過熱變色，電解電容的表面是否膨脹變形，保護器件是否脫扣，耐壓元器件是否有明顯的電擊點以及碳刷接觸表面與接觸壓力是否正常等。另外，對開機發生的火花、亮點等異常現象更應再重點檢查。機械故障方面，主要可觀察傳動鏈中組件是否存在間隙過大，固定鎖緊裝置是否松動，工作臺導軌面、滾珠絲杠、齒輪及傳動軸等表面的潤滑狀況是否正常，以及是否有其他明顯的碰撞、磨損與變形現象等等。

現場維修中，利用人的嗅覺功能和觸覺功能可查詢因過流、過載或超溫引起的故障并可通過改變參數設置或PLC程序來解決。

例如，某龍門式加工中心在安裝調試后不久，Ｚ軸運動時偶爾出現報警，指示實際位置與指令不一致。采用直觀法發現Ｚ軸編碼器外殼因被撞而變形，故懷疑該編碼器已損壞，調換一個新編碼器后上述故障排除。

• 系統自診斷法

充分利用數控系統的自診斷功能，根據CRT上顯示的報警信息及各模塊上的發光二極管等器件的指示，可判斷出故障的大致起因。進一步利用系統的自診斷功能，還能顯示系統與各部分之間的接口信號狀態，找出故障的大致部位，它是故障診斷過程中zui常用、有效的方法之一。

• 拔出插入法

拔出插入法是通過監視相關的接頭、插卡或插拔件拔出再插入這個過程中，確定拔出插入的連接件是否為故障部位。還有的本身就只是接插件接觸不良而引起的故障，經過重新插入后，問題就解決了。

在應用拔出插入法時，需要特別注意，在插件板或組件拔出再插入的過程中，改變狀態的部位可能不只是連接接口。因此，不能因為拔出插入后故障消失，就肯定是接口的接觸不良，還有內部的焊點虛焊恢復接觸狀態、內部的短路點恢復正常等可能性，雖然這種可能性很小。

• 參數檢查法

數控系統的機床參數是經過理論計算并通過一系列試驗、調整而獲得的重要數據，是保證機床正常運行的前提條件，他們直接影響著數控機床的性能。

參數通常存放在系統存儲器RAM中，一旦電池電量不足或受到外界的干擾或系統長期不通電，可能導致部分參數的丟失或變化，使機床無法正常工作。通過核對、調整參數，有時可以迅速排除故障；特別是對于機床長期不用的情況，參數丟失的現象經常發生，因此，檢查和恢復機床參數，是維修中行之有效的方法之一。另外，數控機床經過長期運行之后，由于機械運動部件磨損，電器元器件性能變化等原因，也需要對有關參數進行重新調整。

例：配置某系統的XK715型數控立銑床，開機后不久出現403伺服未準備好、420、421、422號（X、Y、Z各軸超速）報警。這種現象常與參數有關。檢查參數，發現數據混亂。將參數重新輸入，上述報警消失。再對存儲器重新分配后，機床恢復正常。

在排除某些故障時，對一些參數還需進行調整，因為有些參數（如各軸的漂移補償值、螺距誤差補償值、KV系統、反向間隙補償值、定位允差等）雖在安裝調整過，但由于受加工的局限性、加工要求或控制要求改變，個別參數會有不適應的情況。同樣的，由于長時間的運行，機械傳動部件會磨損，電器元件性能變化或調換零部件所引起的變化，也許對有關參數進行調整。

參數調整、修改前，有的系統還要求輸入保密參數值。如SIEMENS的SINUMERIK 810、840、880等系統應輸入11號保密值。

• 功能測試法

所謂功能測試法是通過功能測試程序，檢查機床的實際動作，判別故障的一種方法。功能測試可以將系統的功能（如：直線定位，圓弧插補、螺紋切削、固定循環、用戶宏程序等G、M、S、T、F功能），用手工編程方法，編制一個功能測試程序，并通過運行測試程序，來檢查機床執行這些功能的準確性和可靠性，進而判斷出故障發生的原因。

這種方法常常應用于以下場合：

①機床加工造成廢品而一時無法確定是編程、操作不當，還是數控系統故障時；

②數控系統出現隨機性故障，一時難以區別是外來干擾，還是系統穩定性不好。如不能可靠的執行各加工指令，可連續循環執行功能測試程序來診斷系統的穩定性。

③閑置時間較長的數控機床再投入使用時或對數控機床進行定期檢修時。

例：當配FANUC-7CM數控系統的加工中心加工中，出現零件尺寸相差甚大，系統又無報警時，我們使用功能程序測試法，將功能測試代輸入系統，并空運行。測試過程如圖1-4所示。

當運行到含有G01、G02、G03、G18、G19、G41、G41等指令的四角帶圓弧的長方形典型圓形程序時，發現機床運行軌跡與所要求的圖形尺寸不符，從而確認機床刀補功能不良。該系統得刀補軟件存放在EPROM芯片中，調換該集成電路后機床加工恢復正常。

 

圖1-4 功能程序測試流程圖

• 交換法（或稱部件替換法）

現代數控系統大都采用模塊化設計，按功能不同劃分為不同的模塊，隨著現代數控技術的發展，電路的集成規模越來越大，技術也越來越復雜，按照常規的方法，很難把故障定位在一個很小的區域，交換部件法是維修過程中zui常用的故障判別方法之一。

所謂部件替換法，就是在故障范圍大致確認，并在確認外部條件*正確的情況下，利用裝置上同樣的印制電路板、模塊、集成電路芯片或元器件替換有疑點部分的方法。部件交換法簡單、易行、可靠，能把故障范圍縮小到相應的部件上。

必須注意的是：

• 在備件交換之前，應仔細檢查、確認部件的外部工作條件；在線路中存在短路、過電壓等情況時，切不可以輕易更換備件。
• 有些電路板，例如PLC的I/O板上有地址開關，交換時要相應改變設置值；
• 有的電路板上有跳線及橋接調整電阻、電容，也應與原板相同，方可交換；
• 模塊的輸入輸出必須相同。以驅動器為例，型號要相同，若不同，則要考慮接口、功能的影響，避免故障擴大。
• 此外，備件（或交換板）應完好。

應用場合：數控機床的進給模塊，檢測裝置有多套，當出現進給故障，可以考慮模塊互換。

例：某數控車床，X軸不動，其他功能正常。故障判斷就可以采用交換法進行。

故障診斷：X軸不能動，故障可能發生在系統、驅動器或電動機。將X、Z兩軸步進電動機驅動電纜交換，發現X向正常，轉而Z向不動，說明原X軸正常，系統到驅動器信號也正常。由此判斷原X軸驅動器損壞，需拆開機箱檢修。后經更換相同型號驅動器，故障排除。

“替換”是電器修理中常用的一種方法，主要優點是簡單和方便。在查找故障的過程中，如果對某部分有懷疑，只要有相同的替換件，換上后故障范圍大都能分辨出來，所以在電氣維修中經常被采用。但是如果使用不當，也會帶來許多麻煩，造成人為故障。因此，正確認識和掌握“替換”的使用范圍和操作方法，是提高維修工作效率和避免人為故障發生的方法。

“替換”方法的使用范圍：在電氣修理中，采用“替換”方法來檢查判斷故障應注意應用場合。對一些比較簡單的電氣，如接觸器、繼電器、開關、保護電氣及其他各種單一電氣，在對其有懷疑而一時又不能確定故障部位的情況下，使用效果較好。而在電子元件組成的各種電路板、控制器、功率放大器及所接的負載，替換時應小心謹慎，如果無現成的備件替換，需從相同的其它設備上拆卸時更應慎重從事，以防故障沒找到，替換上的新部件又損壞，造成新的故障。

“替換”中的注意點：

• 低壓電氣的替換應注意電壓、電流和其他有關的技術參數，并盡量采用相同規格的替換；
• 電子元件的替換，如果沒有相同的，應采用技術參數相近的，而且主要參數能勝任過來；
• 拆卸時應對各部分做好記錄，特別是接線較多的地方，應防止接線錯誤引起的人為故障；
• 在有反饋環節的線路中，更換時要注意信號的極性，以防反饋錯誤引起其他的故障。
• 在需要從其他設備上拆卸相同的備件替換時，要注意方法，不要在拆卸中造成被拆件損壞。如果替換電路板，在新版換上前要檢查一下使用的電壓是否正常。

“替換”前應做的工作：在確認對某一部分要進行替換前，應認真檢查與其連接有關線路和其他相關的電器。確認*后才能將新的替換上去，防止外部故障引起替換上去的部件損壞。

此外，在交換CNC裝置的存儲器或CPU板時，通常還要對系統進行某些特定的操作，如：存儲器的初始化操作等，并重新設定各種參數，否則系統不能正常工作。這些操作步驟應嚴格按照系統的操作說明書、維修說明書進行。

• 隔離法

當某些故障，如軸抖動、爬行，一時難以區分是數控部分，還是伺服系統或機械部分造成的，常可采用隔離法。將機電分離，數控與伺服分離，或將位置閉環分開做開環處理。這樣，復雜的問題就化為簡單，能較快地找出故障原因。

例：配置某系統的JCS-018立式加工中心，Z軸忽然出現異常振動聲，馬上停機，將與絲杠分開，試車時仍然振動，可見振動不是由機械傳動機構的原因所造成。為區分是伺服單元故障，還是故障，采用Y軸伺服單元控制Z軸，還是振動，所以初步可判斷為故障，更換后，故障排除。

• 升降溫法

當設備運行時間比較長或者環境溫度比較高時，機床容易出現故障。這時可人為地（例如可用電熱風或紅外燈直接照射）將可疑的元器件溫度升高（應注意器件的溫度參數）或降低，加速一些溫度特性較差的元器件產生“病癥”或是使“病癥”消除來尋找故障原因。

例：配有某系統的一臺XK715型數控立式銑床工作數小時后，液晶顯示屏（LCD）中部逐漸變白，直至全部變暗，無顯示。關機一定時間，工作數小時后，又“舊病復發”。故障發生時機床其他部分工作正常，估計故障在LCD部分，且與溫度有關。打開數控裝置，故意將內部冷卻風扇停轉，使溫度上升，發現開機后，馬上就出現上述故障，可見，該顯示器散熱系統不符合條件，調換此LCD后故障消除。

• 電源拉偏法

電源拉偏法就是拉偏（升高或降低但不能反極性）正常電源電壓，制造異常狀態，暴露故障或薄弱環節，提供故障或處于好壞臨界狀態的組件、元器件位置。

電源拉偏法常用于工作較長時間才出現故障、或懷疑電網波動引起故障等場合。拉偏（升高或降低）正常電源電壓，可能具有破壞性，要先分析整個系統是否有降額設計或保險系數。要控制拉偏范圍（例如，正常工作電壓的+120%~85%），三思而后行。

• 測量比較法（對比法）

數控系統的印制電路板制造時，為了調整、維修的便利，通常都設置有檢測用的測量端子。維修人員利用這些檢測端子，可以測量、比較正常的印制電路板和有故障的印制電路板之間的電壓或波形的差異，進而分析、判斷故障原因及故障所在位置。有時，還可以將正常部分試驗性地造成“故障”或報警（如斷開連線、拔去組件），看其是否和相同部分產生的故障現象相似，以判斷故障原因。

通過測量比較法，有時還可以糾正在印制電路板上的調整、設定不當而造成的“故障”。

測量比較法使用的前提是：維修人員應了解或實際測量正確的印制電路板關鍵部位、易出故障部位的正常電壓值、正確的波形，才能進行比較分析，而且這些數據應隨時做好記錄并作為資料積累。

例：某數控立銑床，Y軸移動時出現振動，快速時尤為明顯，甚至伴有大的沖擊，而其他軸皆運行正常。將故障軸Y正常軸X進行對比，用示波器比較低速時X軸和Y軸測速發電動機輸出

電壓波形如右圖所示。從圖中可以

看出Y軸測速發電動機輸出的電壓紋

波明顯大于X軸，拆開Y軸測速發

電動機，發現其電樞被碳刷粉末污染。

清楚碳粉后再測其波形，紋波大為

減小，移動Y軸，原抖動故障消除。

• 原理分析法（邏輯線路追蹤法）

原理分析法是排除故障的zui基本方法，當其他檢查方法難以奏效時，可從電路基本原理出發，一步一步的進行檢查，zui終查出故障原因。

所謂原理分析法是通過追蹤與故障相關聯的信號，從中找到故障單元，根據CNC系統原理圖（即組成原理），從前往后或從后往前地檢查有關信號的有無、性質、大小及不同運行方式的狀態，與正常情況比較，看有什么差異或是否符合邏輯關系。對于“串聯”線路，發生故障時，直到找到故障單元位置。對于兩個相同的線路，可以對他們進行部分地交換試驗。這種方法類似于把一個電動機從其電源上拆下，接到另一個電源上試驗電動機。類似地，可以在這個電源上另接一個電動機試驗電源，這樣可以判斷出電動機有問題還是電源有問題。但是對數控機床來說，問題就沒有這么簡單，交換一個單元，一定要保證該單元所處大環節（即位置控制環）的完整性。否則可能閉環受到破壞，保護環節失效積分調節器輸入得不到平衡。

對于硬接線系統，（繼電器—接觸器系統），它具有可見接線、接線端子、測試點。當出現故障時，可用試電筆、萬用表、示波器等簡單測試工具測量電壓、電流信號的大小、性質、變化狀態，電路的短路、斷路、電阻值變化等，從而判斷出故障的原因。

這些檢查方法各有特點，維修人員可以根據不同的故障現象，加以靈活應用，以便對故障分析，逐步縮小故障范圍，排除故障。

數控機床是機、電、液（氣）、光等技術的結合，所以在診斷中緊緊抓住微電子系統與機、液（氣）、光等裝置的交接點，這些接點是信息傳輸的焦點，對故障診斷大有幫助，可以很快初步判斷故障發生的區段，如故障可能是在CNC系統、PLC、MT及液壓等系統的哪一側，以縮小檢查范圍。