数控机床维修的基本步骤
 

• 1.5.1 故障记录

数控机床发生故障时，操作人员应首先停止机床，保护现场，然后对故障进行尽可能详细的记录，并及时通知维修人员。故障的记录可为维修人员排除故障提供*手材料。记录内容应包括下述几个方面：

• 故障发生时的情况记录
  • 发生故障时的机床型号，采用的控制系统型号，系统的软件版本号。
  • 故障的现象，发生故障的部位，以及发生故障时机床与控制系统的现象，如：是否异常声音、烟、味等。
  • 发生故障时系统所处的操作方式，如：AUTO/SINGLE（自动/单段方式）、MDI（手动数据输入方式）、STEP（步进方式）、HANDLE（手轮方式）、JOG（手动方式）、HOME（回零方式）等。
  • 如故障在自动方式下发生，则应记录发生故障时的加工程序号，出现故障的程序段号，加工时采用的刀具号以及刀具的位置等。
  • 若故障发生在精度超差或轮廓误差过大时，应记录被加工工件号，并保留不合格工件。
  • 在发生故障时，若系统有报警显示，则应记录报警显示情况与报警号。
  • 通过诊断画面，记录机床故障时所处的工作状态。如：系统是否在执行M、S、T等功能？系统是否进入暂停状态或是急停状态？系统坐标轴是否处于“互锁”状态？进给倍率是否为0% ？等等。
  • 记录发生故障时，各坐标轴的位置跟随误差的值。
  • 记录发生故障时，各坐标轴的移动速度、移动方向，主轴转速、转向，等等。
• 故障发生的频繁程度的记录
  • 故障发生的时间与周期，如：机床是否一直存在故障？若为随机故障，则一天发生几次？是否频繁发生？
  • 故障发生时的环境情况，如：是否总是在用电高峰期发生？故障发生时（如雷击后），周围其他机械设备的工作情况？
  • 若为加工零件时发生的故障，则应记录加工同类工件时发生故障的概率情况。
  • 检查故障是否与“进给速度”、“换刀方式”或是“螺纹切削”的等特殊动作有关。
• 故障的规律性记录
• 在不危及人身安全和设备安全的情况下，是否可以重演故障现象？
• 检查故障是否与机床的外界因素有关？
• 检查故障如果是在执行某固定程序段时出现，则可利用MDI方式单独执行该程序段，检查是否还存在同样故障？
• 若机床故障与机床动作有关，在可能的情况下，应检查在手动情况下执行该动作，是否也有同样的故障？
• 机床是否发生过同样的故障？周围的数控机床是否也发生同一故障？等等。
• 故障的外界条件记录
• 发生故障时的周围环境温度是否超过允许温度？是否有局部的高温存在？
• 故障发生时，周围是否有强烈的振动源存在？
• 故障发生时，系统是否受到阳光的直射？
• 检查故障发生时，电气柜内是否有切削液、润滑油、水的进入？
• 故障发生时，输入电压是否超过了系统允许的波动范围？
• 故障发生时，车间内或线路上是否有使用大电流的装置正在进行起、制动？
• 故障发生时，机床附近是否存在吊车、高频机械、焊接机或电加工机床等强电磁干扰源？
• 故障发生时，附近是否正在安装或修理、调试机床？是否正在修理、调试电气和数控装置？
  • 1.5.2 维修前的检查

维修人员在故障维修前，应根据故障现象与故障记录，认真对照系统与机床使用说明书进行各项检查，以便确认故障的原因。这些检查包括：

• 机床的工作状况检查
  • 机床的调整状况如何？机床工作条件是否符合要求？
  • 加工时所使用的刀具是否符合要求？切削参数选择是否合理、正确？
  • 自动换刀时，坐标轴是否到达了换刀位置？程序中是否设置了刀具偏移量？
  • 系统的刀具补偿量等参数设定是否正确？
  • 系统的坐标轴的间隙补偿量是否正确？
  • 系统的设定参数（包括坐标旋转、比例缩放因子、镜像轴、编程尺寸单位选择等）是否正确？
  • 系统的工作坐标系位置，“零点偏置值”的设置是否正确？
  • 工件安装是否合理？测量手段、方法是否正确、合理？
  • 机械零件是否存在因温度、加工而产生变形的现象？等等。
• 机床运转情况检查
  • 机床自动运转过程中是否改变或调整过操作方式？是否插入了手动操作？
  • 机床侧是否处于正常加工状态？工作台、夹具等装置是否处于正常工作位置？
  • 机床操作面板上的按钮、开关位置是否正确？机床是否处于锁住状态？倍率开关是否设定为“0”？
  • 机床各操作面板上、数控系统上的“急停”按钮是否处于急停状态？
  • 电气柜内的熔断器是否有熔断？自动开关、断路器是否有跳闸？
  • 机床操作面板上的方式选择开关位置是否正确?进给保持按钮是否被按下？
• 机床与系统之间连接情况的检查
  • 检查电缆是否有破损，电缆拐弯处是否有破裂、损伤现象？
  • 电源线与信号线布置是否合理？电缆连接是否正确、可靠？
  • 机床电源进线是否可靠接地？接地线的规格是否符合要求？
  • 信号屏蔽线的接地是否正确？端子板上接线是否牢固、可靠？系统接地线是否连接可靠？
  • 继电器、电磁铁以及等电磁部件是否装有噪声抑制器（灭弧器）？等等。
• CNC装置的外观检查
  • 是否在电气柜门打开的状态下运行数控系统？有无切削液或切削粉末进入柜内？空气过滤器清洁状况是否良好？
  • 电气柜内部的风扇、热交换器等部件的工作是否正常？
  • 电气柜内部系统、驱动器的模块、印制电路板是否有灰尘、金属粉末等污染？
  • 在使用纸带阅读机的场合，检查纸带阅读机是否有污物？阅读机上的制动电磁铁动作是否正常？
  • 电源单元的熔断器是否熔断？
  • 电缆连接器插头是否*插入、拧紧？
  • 系统模块、线路板的数量是否齐全？模块、线路板安装是否牢固、可靠？
  • 机床操作面板MDI/CRT单元上的按钮有无破损，位置是否正确？
  • 系统的总线设置，模块的设定端的位置是否正确？

总之，维修时应记录、检查的原始数据、状态越多，记录越详细，维修就越方便。用户根据本厂的实际情况，编制一份故障维修记录表，在系统出现故障时，操作者可以根据表的要求及时填入各种原始材料，供维修时参考。

• 1.5.3 CNC故障自诊断

大型的CNC、PLC装置都配有故障诊断系统，可以由各种开关、传感器等把油位、温度、油压、电流、速度等状态信息，设置成数百个报警提示，诊断指示出发生故障的部位。所以要首先利用自诊断提示进行故障处理。自诊断程序主要包括启动自诊断、在线诊断、离线诊断等。所谓诊断程序就是对数控机床各部分包括CNC系统本身进行状态或故障监测的软件，当机床出现故障时，可利用该诊断程序诊断出故障源范围及其具体位置。诊断程序一般分为三套：即启动诊断、在线诊断和离线诊断。

• 启动自诊断（初始化诊断）

启动自诊断是指数控系统通电时，由系统内部诊断程序自动执行的诊断，它类似于计算机的开机诊断。

启动自诊断可以对系统中的关键硬件，如:CPU、存储器、I/O接口单元、CRT/MDI单元、纸带阅读机、软驱等装置或外部设备进行自动检查；确定数控设备的安装、连接状态与性能；部分系统还能对某些重要的芯片，如：RAM、ROM、LSI等进行诊断。

数控系统的自诊断在开机时进行，只有当全部项目都被确认无误后，才能进入正常运行准备状态，即CRT显示进入正常运行的基本画面（一般为位置显示画面）。如果检查出有错，机床则不再转入正常运行过程，而是转成报警过程，通过CRT或硬件（发光二极管）显示报警信息或报警号。诊断的时间决定于数控系统，一般只需数十秒钟，但有的采用硬盘驱动器的驱动系统则需要几分钟，如SINUMER1K840C系统因要调用硬盘中的文件，时间要略长一些。上述启动诊断有些可将故障原因定位到电路板或模块上，有些甚至可定位到芯片上，如指出哪块EPROM出了故障，但不少情况仅将故障原因定位在某一范围内，维修人员需要通过维修手册中所指出的有关数控可能造成的原因及相应排除方法中找到真正的故障原因并加以排除。

在对数控系统进行维修时，维修人员应了解该系统的自诊断能力，所能检查的内容及范围，做到心中有数。在遇到级别较高的故障报警时，可以关机，重新开机，让系统在进行启动自诊断，检查数控系统这些关键部分是否正常。下面举例介绍开机自诊断在排除系统故障中的应用。

例：由意大利F90钻床改制的大型数控导轨钻床，采用FUNAC-6M系统。每次系统通电，进行开机诊断时，CRT上出现“SYSTEM ERROR 908”，系统不能进入正常工作状态。

分析诊断：908号报警为磁泡驱动器软件奇偶校验错故障。现对磁泡存储器重新进行初始化。然而，故障仍存在。将备用BMU磁泡存储器存储板调上，调前先将备板的坏环信息记下。以便对其进行初始化时输入新的坏环信息。调上备板并进行初始化后，故障仍然存在。可见，故障原因不在BMU板上。后从故障记录上发现，该机在频繁出现908号报警时，曾在CRT上偶尔出现过一次081号ROM故障报警，因此，可调ROM或ROM版的方法来排除故障疑点。

故障排除：将备用ROM电路板与原ROM版调换。调换之后故障消除。

维修实例表明，开机自诊断可保证所检测重要部件的可靠性，一旦发生故障，马上禁止运行。同时，为维修人员迅速排除一些疑难故障提供帮助。然而，目前一些数控系统的自诊断上存在局限性，不可能将全部故障原因，准确定位到一个具体的模块上。因此，维修人员要思路开阔，不放过任意故障疑点，注意排除，zui终找出故障真正原因。

• 在线诊断（后台诊断）

CNC机床的在线诊断是指CNC系统通过系统的内装程序，在系统处于正常运行状态时，对CNC系统内部的各种状态外以及与CNC装置相连的机床各执行部件进行自动诊断检查。在线诊断包括CNC系统内部设置的自诊断功能和用户单独设计的对加工过程状态的监测与诊断系统，都是在机床正常运行过程中，监视其运行状态的。只要系统不断电，在线诊断就一直进行而不停止。

另外，在线诊断是采用监控的方式来提示报警的，所以也叫在线监控。可分为CNC内部程序监控与通过外部设备监控两种诊断形式。

CNC内部自诊断监控是通过系统内部程序，对各部分状态进行自动诊断、监视和检查的一种方法。在线监控范围包括CNC本身以及与CNC相连的伺服单元、伺服、主轴伺服单元、主轴、外部设备等。在线监控在系统工作过程中始终生效。

数控系统内部程序监控包括接口信号显示、内部状态显示和故障显示三方面。

• 接口信号显示它可以显示CNC和PLC、CNC和机床之间的全部接口信号的现行状态。指示数字输入/输出信号的通断情况，帮助分析故障。

维修时，必须了解上述各信号所代表的意义，以及信号产生、撤销应具备的各种条件，才能进行相应检查。数控系统生产厂家所提供的“功能说明书”、“连接说明书”以及机床生产厂家提供的“机床电气原理图”是进行以上状态检查的技术指南。

• 内部状态显示一般来说，利用内部状态显示功能，可以显示以下几方面的内容：
• 造成循环指令（加工程序）不执行的外部原因。如：CNC系统是否处于“到位检查”中；是否处于“机床锁住”状态；是否处于“等待速度到达”信号接通；在主轴每转进给编程时，是否等待“位置编码器”的测量信号；进给速度倍率是否设定为0%，等等。
• 复位状态显示。指示系统是否处于“急停”状态或是“外部复位”信号接通状态。
• 存储器内容是否能被正常读取的显示。
• 负载电流的显示。
• 位置跟随误差的显示。
• 伺服驱动部分的控制信息显示。
• 编码器、光栅等位置检测元件的输入脉冲显示，等等。
• 故障信息显示在数控系统中，故障信息一般以“报警显示”的形式在CRT上进行显示。报警显示的内容根据数控系统的不同有所区别。这些信息大都以“报警号”加文本形式出现，具体内容以及排除方法在数控系统生产厂家提供的“维修说明”上可以查阅。

外部设备监控是指采用计算机、PLC编程器等设备，对数控机床的各部分状态进行自动诊断、检查和监视的一种方法。如：通过计算机、PLC编程器对PLC程序以梯形图、功能图的形式进行动态监测，它可以在机床生产厂家未提供PLC程序时，进行PLC程序的阅读、检查，从而加快数控机床的维修进度。此外，伺服驱动、主轴驱动系统的动态性能测试、动态波形显示等内容，通常也需要借助必要的在线监控设备进行。

随着计算机网络技术的发展，作为外部设备在线监控的一种，通过网络联接进行的远程诊断技术正在进一步普及、完善。通过网络，数控系统生产厂家可以直接对其生产的产品在现场的工作情况进行检测、监控，及时解决系统中所出现的问题，为现场维修人员提供指导和帮助。

在线诊断一旦监视的信息超限，诊断系统就通过显示器或指示灯等发出报警信号，提供报警号，配以适当注释，并显示在屏幕上。维修人员根据这些故障信息，经过分析处理，确诊故障点并及时排除故障。

当然，实际诊断并不是那么容易的，因为所提供的报警信息，并非是*准确的，而仅仅是故障可能原因的因素，即仅仅提供了一些查找故障原因的线索。维修人员应结合机床结构，查阅机床维修手册，凭借自己的实践经验，注意排除故障假象，找出真正的故障所在。另外，故障现象与故障原因并非一一对应关系，而往往是一种故障所引发出的现象是由几种原因引起的，或一种原因引起几种故障，即大部分故障是以综合故障形式出现的。

CNC机床自诊断系统功能的强弱是评价一个CNC系统性能高低的一项重要指标。

各种CNC机床的自诊断功能报警号不尽*相同，只能根据具体机床的使用说明书和维修手册进行分析、诊断。不过报警编号的分类方法大同小异，一般是按机床上各元器件的功能分别编号的。例如某机床的CNC系统的报警信号编组如下：

与CNC系统硬件（如：存储器、伺服系统等）有关的报警编号为1~99；

与机械控制有关的报警编号为100~339；

与操作失误有关的报警编号为400~499；

与外部通信对话有关的报警编号为500~599；

与加工程序编制错误有关的报警编号为600~699。

此外，还有与可编程控制器故障，连接方面的故障，温度、压力、液压等不正常，行程开关（或接近开关）状态不正常等都应有对应的编号。在每一类报警范围内，又按故障分类报警。如过热报警类、系统故障报警类、存储器故障报警类、伺服系统报警类、行程开关报警类、印制线路板间的连接故障报警类、编程/设定错误报警类、无操作报警类等。

机床自诊断功能的故障报警显示给维修带来了极大的方便。故在使用和维修过程中，一定要充分重视，并利用故障报警显示的状态信息，经分析后加一些必要的测试，zui后找出真正的故障原因。

为此，要特别重视、注意保护系统软件及系统数据，特别是CNC与PLC机床数据、PLC用户程序、报警文本等随机所带的CNC系统的关键技术资料，它们是用电池保存于RAM存储器中。

例：配置某系统的卧式加工中心出现故障。机床工作过程中突然发生Y、Z轴不能动作，发出401号报警。后来关机后再启动，还能继续工作，此后关机也不起作用（即不动了）。

故障诊断：检查401号报警内容表：X、Y、Z轴速度控制“READY”信号断开。由此检查X、Y、Z轴的速度控制单元板，发现Y轴速度控制单元板（A06B-6045-C001）的TGLS报警灯亮，说明是Y轴伺服系统的故障。提示可能原因有：

① 印制电路板设定不合适；

② 速度反馈电压没给或是断续给；

③ 电动机动力电缆没有接到速度控制单元T1板的5、6、7、8端子上或动力电缆短路。

• 故障排除经检查电动机动力电缆已烧断，更换电刷，故障排除。

维修实例表明，数控系统的自诊断功能在故障的诊断中起着十分重要的作用，它不但能保证系统的可靠运行，而且是维修人员排除故障的基本手段和方法。

• 离线诊断

当CNC系统出现故障或要判断系统是否真正有故障时，往往要停机检查，此时称为离线诊断（或脱机诊断）。其主要目的和任务是zui终查明故障和进行故障定位，力求把故障定位在尽可能小的范围内，如缩小到某一模块上，某个线路板上或线路板上的某部分电路，甚至某个芯片或元器件。这种诊断方法属于高层次诊断，其诊断程序存储及使用方法一般不相同。

数控系统的脱机诊断需要诊断软件或测试装置，因此，它只能在数控系统的生产厂家或专门的维修部门进行。随着计算机技术的发展，现在CNC的离线诊断软件正在逐步与CNC控制软件一体化，有的系统已将“专家系统”引入故障诊断中。通过这样的软件，操作者只要在CRT/MDI上作一些简单的会话操作，即可诊断出CNC系统或机床的故障。如美国A-B公司8200系统离线诊断时，只需要把的诊断程序读入CNC中既可运行检查故障。而有的将这些诊断程序与CNC控制程序一同存入CNC中，维修人员可随时用键盘调用这些程序并使之运行，在CRT上观察诊断结果。离线诊断可以在现场、维修中心或NC系统制造厂进行操作和控制。

 

• 1.5.4 故障诊断与排除的基本方法

数控机床系统出现报警，发生故障时，维修人员不要急于动手处理，而应多进行观察，应遵循两条原则，一是充分调查故障现场，充分掌握故障信息，这是维修人员取得*手材料的一个重要手段。一方面要查看故障记录单，向操作者调查、询问出现故障的全过程，*了解曾发生过什么现象，采取过什么措施等。另一方面要对现场亲自做细致的勘查。从系统的外观到系统内部的各个印制线路板都应细心察看是否有异常之处。在确认数控系统通电无危险的情况下，方可通电，观察系统有何异常，CRT显示哪些内容。二是认真分析故障的起因，确定检查的方法与步骤。目前所使用的各种数控系统，虽有各种报警指示灯或自诊断程序，但智能化的程度还不是很高，不可能自动诊断出发生故障的确切部位。往往是同一报警号可以有多种起因。因此，在分析故障的起因时，一定要开阔思路。往往有这种情况，当数控自诊断出某一部分有故障，究其起源，却不在数控系统本身，而是在机械部分。所以，分析故障时，无论是CNC系统，机床强电，还是机械、液压、油气路等，只要有可能引起该故障的原因，都要尽可能全面的列出来，进行综合判断和筛选，然后通过必要的试验，达到确诊和zui终排除故障的目的。

对于数控机床发生的大多数故障，总体上来说可采用下述几种方法来进行故障诊断和排除：

• 直观法（常规检查法）

外观检查是指依靠人的五官等感觉并借助于一些简单的仪器来寻找机床故障的原因。这种方法在维修中是常用的，也是首先采用的。“先外后内”的维修原则要求维修人员在遇到故障是应先采取看、闻、嗅、摸等方法，由外向内逐一进行检查。有些故障采用这种方法可迅速找到故障原因，而采用其他方法要花费许多时间，甚至一时解决不了。

例：配置某系统的TC1000型加工中心，控制面板显示消失，经检查面板MS401板电源熔丝烧断，而其内部无短路现象，更换熔丝后，故障消失，显示恢复正常。

例：WY203型自动换向数控组合机床，Z轴一启动就出现跟随误差过大而报警停机。经检查发现位置控制环反馈元件光栅电缆由于运动中受力而拉伤断裂，造成丢失反馈信号所致。

例：TC1000型加工中心，一启动就发生114号报警，经检查发现Y轴光栅适配器插头松脱。

例：TH6350型加工中心，在加工中突然停机，打开电器柜发现Y轴电动机主电路保险管烧坏，经追查与Y轴有关的元器件发现，Y轴电动机动力线外被划伤，损伤出碰到机床外壳上造成短路而烧断熔丝。

• 问：机床开机时的异常？比较故障前后工件的精度和传动系统、走刀系统是否正常？出力是否均匀？切深和走刀量是否减少？润滑油牌号、用量？机床何时进行过保养检修？
• 看：就是用肉眼仔细检查有无保险丝烧断、元器件烧焦、烟熏、开裂现象，有无异物断路现象，以此判断板内有无过流、过压、短路问题。看转速？观察主传动速度快慢的变化。主传动齿轮、飞轮是否跳、摆？传动轴是否弯曲、晃动？
• 听：利用人体的听觉功能可查询到数控机床因故障而产生的各种异常声响的声源，如电气部分常见的异常声响有：电源变压器、阻抗变换器与电抗器等因为铁心松动、锈蚀等原因引起的铁片振动的吱吱声；继电器、接触器等的磁回路间隙过大，短路环断裂、动静铁心或镶铁轴线偏差，线圈欠压运行等原因引起的电磁嗡嗡声或者触点接触不良的嗡嗡声以及元器件因为过流或过压运行失常引起的击穿爆裂声。而伺服电动机、气控器件或液控器件等发生的异常声响基本上和机械故障方面的异常声响相同，主要表现在机械的摩擦声、振动声与撞击声等等。
• 触：也称敲捏法。CNC系统是由多块线路板组成的，板上有许多焊点，板与板之间或模块与模块之间又通过插件或电缆相连。所以，任何一处的虚焊或接触不良，就会成为产生故障的主要原因。检查时，用绝缘物（一般为代橡皮头的小锤）轻轻敲打可疑部位（即虚焊、接触不良的插件板、组件、元器件等。）如果确实是因虚焊或接触不良而引起的故障，则该故障会重复出现，有些故障则在敲击后，故障消失则也可以认为敲击处或敲击作用力波及的范围是故障部位。同样，用手捏压组件、元器件时，如故障消失或故障出现，可以认为捏压处或捏压作用力波及范围是故障部位。

这种触的方法用于虚焊、虚接、碰线、多余物短路、多余物卡触点等原因引起的时好时坏的故障现象。在敲捏过程中，要实时地观察机床工作状况。在作敲捏组件、元器件时，应一个人专门负责敲捏；另外的人负责判断是否出现故障消失或故障复现。如果一个人又作敲捏又判断故障现象，一心二用，可能敲偏漏检。敲捏的力度要适当，并且应由弱到强，防止引入新的故障。

• 嗅：在电气设备诊断或各种易挥发物体的器件采用此方法效果较好。如一些烧坏的烟气、焦糊味等异味。因剧烈摩擦，电器元件绝缘处破损短路，使附着的油脂或其他可燃物质发生氧化蒸发或燃烧而产生的烟气、焦糊气等。

利用外观检查，有针对性地检查怀疑部分的元器件，判断明显的故障。如热继电器脱扣？熔断丝？线路板（损坏、断裂、过热等）、连接线路、更改的线路是否与原线路相符？并注意获取故障发生时的振动、声音、焦糊味、异常发热、冷却风扇运行是否正常？等等。这种检查很简单，但非常必要。

应用场合：利用人体的视觉功能可观察到设备内部器件或外部连接的形状变化。如电气方面可观察线路元器件的连接是否松动，短线或铜箔断裂，继电器、接触器与各类开关的触点是否烧蚀或压力失常，发热元器件的表面是否过热变色，电解电容的表面是否膨胀变形，保护器件是否脱扣，耐压元器件是否有明显的电击点以及碳刷接触表面与接触压力是否正常等。另外，对开机发生的火花、亮点等异常现象更应再重点检查。机械故障方面，主要可观察传动链中组件是否存在间隙过大，固定锁紧装置是否松动，工作台导轨面、滚珠丝杠、齿轮及传动轴等表面的润滑状况是否正常，以及是否有其他明显的碰撞、磨损与变形现象等等。

现场维修中，利用人的嗅觉功能和触觉功能可查询因过流、过载或超温引起的故障并可通过改变参数设置或PLC程序来解决。

例如，某龙门式加工中心在安装调试后不久，Ｚ轴运动时偶尔出现报警，指示实际位置与指令不一致。采用直观法发现Ｚ轴编码器外壳因被撞而变形，故怀疑该编码器已损坏，调换一个新编码器后上述故障排除。

• 系统自诊断法

充分利用数控系统的自诊断功能，根据CRT上显示的报警信息及各模块上的发光二极管等器件的指示，可判断出故障的大致起因。进一步利用系统的自诊断功能，还能显示系统与各部分之间的接口信号状态，找出故障的大致部位，它是故障诊断过程中zui常用、有效的方法之一。

• 拔出插入法

拔出插入法是通过监视相关的接头、插卡或插拔件拔出再插入这个过程中，确定拔出插入的连接件是否为故障部位。还有的本身就只是接插件接触不良而引起的故障，经过重新插入后，问题就解决了。

在应用拔出插入法时，需要特别注意，在插件板或组件拔出再插入的过程中，改变状态的部位可能不只是连接接口。因此，不能因为拔出插入后故障消失，就肯定是接口的接触不良，还有内部的焊点虚焊恢复接触状态、内部的短路点恢复正常等可能性，虽然这种可能性很小。

• 参数检查法

数控系统的机床参数是经过理论计算并通过一系列试验、调整而获得的重要数据，是保证机床正常运行的前提条件，他们直接影响着数控机床的性能。

参数通常存放在系统存储器RAM中，一旦电池电量不足或受到外界的干扰或系统长期不通电，可能导致部分参数的丢失或变化，使机床无法正常工作。通过核对、调整参数，有时可以迅速排除故障；特别是对于机床长期不用的情况，参数丢失的现象经常发生，因此，检查和恢复机床参数，是维修中行之有效的方法之一。另外，数控机床经过长期运行之后，由于机械运动部件磨损，电器元器件性能变化等原因，也需要对有关参数进行重新调整。

例：配置某系统的XK715型数控立铣床，开机后不久出现403伺服未准备好、420、421、422号（X、Y、Z各轴超速）报警。这种现象常与参数有关。检查参数，发现数据混乱。将参数重新输入，上述报警消失。再对存储器重新分配后，机床恢复正常。

在排除某些故障时，对一些参数还需进行调整，因为有些参数（如各轴的漂移补偿值、螺距误差补偿值、KV系统、反向间隙补偿值、定位允差等）虽在安装调整过，但由于受加工的局限性、加工要求或控制要求改变，个别参数会有不适应的情况。同样的，由于长时间的运行，机械传动部件会磨损，电器元件性能变化或调换零部件所引起的变化，也许对有关参数进行调整。

参数调整、修改前，有的系统还要求输入保密参数值。如SIEMENS的SINUMERIK 810、840、880等系统应输入11号保密值。

• 功能测试法

所谓功能测试法是通过功能测试程序，检查机床的实际动作，判别故障的一种方法。功能测试可以将系统的功能（如：直线定位，圆弧插补、螺纹切削、固定循环、用户宏程序等G、M、S、T、F功能），用手工编程方法，编制一个功能测试程序，并通过运行测试程序，来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原因。

这种方法常常应用于以下场合：

①机床加工造成废品而一时无法确定是编程、操作不当，还是数控系统故障时；

②数控系统出现随机性故障，一时难以区别是外来干扰，还是系统稳定性不好。如不能可靠的执行各加工指令，可连续循环执行功能测试程序来诊断系统的稳定性。

③闲置时间较长的数控机床再投入使用时或对数控机床进行定期检修时。

例：当配FANUC-7CM数控系统的加工中心加工中，出现零件尺寸相差甚大，系统又无报警时，我们使用功能程序测试法，将功能测试代输入系统，并空运行。测试过程如图1-4所示。

当运行到含有G01、G02、G03、G18、G19、G41、G41等指令的四角带圆弧的长方形典型圆形程序时，发现机床运行轨迹与所要求的图形尺寸不符，从而确认机床刀补功能不良。该系统得刀补软件存放在EPROM芯片中，调换该集成电路后机床加工恢复正常。

 

图1-4 功能程序测试流程图

• 交换法（或称部件替换法）

现代数控系统大都采用模块化设计，按功能不同划分为不同的模块，随着现代数控技术的发展，电路的集成规模越来越大，技术也越来越复杂，按照常规的方法，很难把故障定位在一个很小的区域，交换部件法是维修过程中zui常用的故障判别方法之一。

所谓部件替换法，就是在故障范围大致确认，并在确认外部条件*正确的情况下，利用装置上同样的印制电路板、模块、集成电路芯片或元器件替换有疑点部分的方法。部件交换法简单、易行、可靠，能把故障范围缩小到相应的部件上。

必须注意的是：

• 在备件交换之前，应仔细检查、确认部件的外部工作条件；在线路中存在短路、过电压等情况时，切不可以轻易更换备件。
• 有些电路板，例如PLC的I/O板上有地址开关，交换时要相应改变设置值；
• 有的电路板上有跳线及桥接调整电阻、电容，也应与原板相同，方可交换；
• 模块的输入输出必须相同。以驱动器为例，型号要相同，若不同，则要考虑接口、功能的影响，避免故障扩大。
• 此外，备件（或交换板）应完好。

应用场合：数控机床的进给模块，检测装置有多套，当出现进给故障，可以考虑模块互换。

例：某数控车床，X轴不动，其他功能正常。故障判断就可以采用交换法进行。

故障诊断：X轴不能动，故障可能发生在系统、驱动器或电动机。将X、Z两轴步进电动机驱动电缆交换，发现X向正常，转而Z向不动，说明原X轴正常，系统到驱动器信号也正常。由此判断原X轴驱动器损坏，需拆开机箱检修。后经更换相同型号驱动器，故障排除。

“替换”是电器修理中常用的一种方法，主要优点是简单和方便。在查找故障的过程中，如果对某部分有怀疑，只要有相同的替换件，换上后故障范围大都能分辨出来，所以在电气维修中经常被采用。但是如果使用不当，也会带来许多麻烦，造成人为故障。因此，正确认识和掌握“替换”的使用范围和操作方法，是提高维修工作效率和避免人为故障发生的方法。

“替换”方法的使用范围：在电气修理中，采用“替换”方法来检查判断故障应注意应用场合。对一些比较简单的电气，如接触器、继电器、开关、保护电气及其他各种单一电气，在对其有怀疑而一时又不能确定故障部位的情况下，使用效果较好。而在电子元件组成的各种电路板、控制器、功率放大器及所接的负载，替换时应小心谨慎，如果无现成的备件替换，需从相同的其它设备上拆卸时更应慎重从事，以防故障没找到，替换上的新部件又损坏，造成新的故障。

“替换”中的注意点：

• 低压电气的替换应注意电压、电流和其他有关的技术参数，并尽量采用相同规格的替换；
• 电子元件的替换，如果没有相同的，应采用技术参数相近的，而且主要参数能胜任过来；
• 拆卸时应对各部分做好记录，特别是接线较多的地方，应防止接线错误引起的人为故障；
• 在有反馈环节的线路中，更换时要注意信号的极性，以防反馈错误引起其他的故障。
• 在需要从其他设备上拆卸相同的备件替换时，要注意方法，不要在拆卸中造成被拆件损坏。如果替换电路板，在新版换上前要检查一下使用的电压是否正常。

“替换”前应做的工作：在确认对某一部分要进行替换前，应认真检查与其连接有关线路和其他相关的电器。确认*后才能将新的替换上去，防止外部故障引起替换上去的部件损坏。

此外，在交换CNC装置的存储器或CPU板时，通常还要对系统进行某些特定的操作，如：存储器的初始化操作等，并重新设定各种参数，否则系统不能正常工作。这些操作步骤应严格按照系统的操作说明书、维修说明书进行。

• 隔离法

当某些故障，如轴抖动、爬行，一时难以区分是数控部分，还是伺服系统或机械部分造成的，常可采用隔离法。将机电分离，数控与伺服分离，或将位置闭环分开做开环处理。这样，复杂的问题就化为简单，能较快地找出故障原因。

例：配置某系统的JCS-018立式加工中心，Z轴忽然出现异常振动声，马上停机，将与丝杠分开，试车时仍然振动，可见振动不是由机械传动机构的原因所造成。为区分是伺服单元故障，还是故障，采用Y轴伺服单元控制Z轴，还是振动，所以初步可判断为故障，更换后，故障排除。

• 升降温法

当设备运行时间比较长或者环境温度比较高时，机床容易出现故障。这时可人为地（例如可用电热风或红外灯直接照射）将可疑的元器件温度升高（应注意器件的温度参数）或降低，加速一些温度特性较差的元器件产生“病症”或是使“病症”消除来寻找故障原因。

例：配有某系统的一台XK715型数控立式铣床工作数小时后，液晶显示屏（LCD）中部逐渐变白，直至全部变暗，无显示。关机一定时间，工作数小时后，又“旧病复发”。故障发生时机床其他部分工作正常，估计故障在LCD部分，且与温度有关。打开数控装置，故意将内部冷却风扇停转，使温度上升，发现开机后，马上就出现上述故障，可见，该显示器散热系统不符合条件，调换此LCD后故障消除。

• 电源拉偏法

电源拉偏法就是拉偏（升高或降低但不能反极性）正常电源电压，制造异常状态，暴露故障或薄弱环节，提供故障或处于好坏临界状态的组件、元器件位置。

电源拉偏法常用于工作较长时间才出现故障、或怀疑电网波动引起故障等场合。拉偏（升高或降低）正常电源电压，可能具有破坏性，要先分析整个系统是否有降额设计或保险系数。要控制拉偏范围（例如，正常工作电压的+120%~85%），三思而后行。

• 测量比较法（对比法）

数控系统的印制电路板制造时，为了调整、维修的便利，通常都设置有检测用的测量端子。维修人员利用这些检测端子，可以测量、比较正常的印制电路板和有故障的印制电路板之间的电压或波形的差异，进而分析、判断故障原因及故障所在位置。有时，还可以将正常部分试验性地造成“故障”或报警（如断开连线、拔去组件），看其是否和相同部分产生的故障现象相似，以判断故障原因。

通过测量比较法，有时还可以纠正在印制电路板上的调整、设定不当而造成的“故障”。

测量比较法使用的前提是：维修人员应了解或实际测量正确的印制电路板关键部位、易出故障部位的正常电压值、正确的波形，才能进行比较分析，而且这些数据应随时做好记录并作为资料积累。

例：某数控立铣床，Y轴移动时出现振动，快速时尤为明显，甚至伴有大的冲击，而其他轴皆运行正常。将故障轴Y正常轴X进行对比，用示波器比较低速时X轴和Y轴测速发电动机输出

电压波形如右图所示。从图中可以

看出Y轴测速发电动机输出的电压纹

波明显大于X轴，拆开Y轴测速发

电动机，发现其电枢被碳刷粉末污染。

清楚碳粉后再测其波形，纹波大为

减小，移动Y轴，原抖动故障消除。

• 原理分析法（逻辑线路追踪法）

原理分析法是排除故障的zui基本方法，当其他检查方法难以奏效时，可从电路基本原理出发，一步一步的进行检查，zui终查出故障原因。

所谓原理分析法是通过追踪与故障相关联的信号，从中找到故障单元，根据CNC系统原理图（即组成原理），从前往后或从后往前地检查有关信号的有无、性质、大小及不同运行方式的状态，与正常情况比较，看有什么差异或是否符合逻辑关系。对于“串联”线路，发生故障时，直到找到故障单元位置。对于两个相同的线路，可以对他们进行部分地交换试验。这种方法类似于把一个电动机从其电源上拆下，接到另一个电源上试验电动机。类似地，可以在这个电源上另接一个电动机试验电源，这样可以判断出电动机有问题还是电源有问题。但是对数控机床来说，问题就没有这么简单，交换一个单元，一定要保证该单元所处大环节（即位置控制环）的完整性。否则可能闭环受到破坏，保护环节失效积分调节器输入得不到平衡。

对于硬接线系统，（继电器—接触器系统），它具有可见接线、接线端子、测试点。当出现故障时，可用试电笔、万用表、示波器等简单测试工具测量电压、电流信号的大小、性质、变化状态，电路的短路、断路、电阻值变化等，从而判断出故障的原因。

这些检查方法各有特点，维修人员可以根据不同的故障现象，加以灵活应用，以便对故障分析，逐步缩小故障范围，排除故障。

数控机床是机、电、液（气）、光等技术的结合，所以在诊断中紧紧抓住微电子系统与机、液（气）、光等装置的交接点，这些接点是信息传输的焦点，对故障诊断大有帮助，可以很快初步判断故障发生的区段，如故障可能是在CNC系统、PLC、MT及液压等系统的哪一侧，以缩小检查范围。