数控机床故障分析与维修案例 数控机床的应用越来越广泛，其加工柔性好，精度高，生产效率高，具有很 多的优点。

但由于技术越来越、复杂，对维修人员的素质要求很高，要求他 们具有较深的知识和丰富的维修经验，在数控机床出现故障才能及时排除。

下面结合一些典型的实例，对数控机床的故障进行系统分析，以供参考。

一、NC 系统故障 1.硬件故障 有时由于 NC 系统出现硬件的损坏，使机床停机。

对于这类故障的诊断，首 先必须了解该数控系统的工作原理及各线路板的功能， 然后根据故障现象进行分 析，在有条件的情况下利用交换法准确定位故障点。

例一、一台采用德国西门子 SINUMERIK SYSTEM3 的数控机床，其 PLC 采用 S5─130W ／B，一次发生故障，通过 NC 系统 PC 功能输入的 R 参数，在 加工中不起作用，不能更改加工程序中 R 参数的数值。

通过对 NC 系统工作原 理及故障现象的分析，我们认为 PLC 的主板有问题，与另一台机床的主板对换 后，进一步确定为 PLC 主板的问题。

经厂家维修，故障被排除。

例二、另一台机床也是采用 SINUMERIK SYSTEM 3 数控系统，其加工程 序程序号输入不进去， 自动加工无法进行。

经确认为 NC 系统存储器板出现问题， 维修后，故障消除。

例三、一台采用德国 HEIDENHAIN 公司 TNC 155 的数控铣床，一次发生 故障，工作时系统经常死机，停电时经常丢失机床参数和程序。

经检查发现 NC 系统主板弯曲变形，经校直固定后，系统恢复正常，再也没有出现类似故障。

2.软故障 数控机床有些故障是由于 NC 系统机床参数引起的，有时因设置不当，有时 因意外使参数发生变化或混乱，这类故障只要调整好参数，就会自然消失。

还有 些故障由于偶然原因使 NC 系统处于死循环状态， 这类故障有时必须采取强行启 动的方法恢复系统的使用。

例一、一台采用日本发那科公司 FANUC-OT 系统的数控车床，每次开机都 发生死机现象，任何正常操作都不起作用。

后采取强制复位的方法，将系统内存 全部清除后，系统恢复正常，重新输入机床参数后，机床正常使用。

这个故障就 是由于机床参数混乱造成的。

例二、 一台数控铣床， NC 系统采用西门子的 SINUMERIK SYSTEM 3， 在批量加工中 NC 系统显示 2 号报警“LIMIT SWITCH”，这种故障是因为 Y 轴行 程出软件设定的极限值，检查程序数值并无变化，经仔细观察故障现象，当出 现故障时，CRT 上显示的 Y 轴坐标确定达到软件极限，仔细研究发现是补偿值 输入变大引起的，适当调整软件限位设置后，故障被排除。

这个故障就是软件限 位设置不当造成的。

例三、一台采用西门子 SINUMERIK 810 的数控机床，一次出现问题，每次 开机系统都进入 AUTOMATIC 状态，不能进行任何操作，系统出现死机状态。

经强制启动后， 系统恢复正常工作。

这个故障就是因操作人员操作失误或其它原 因使 NC 系统处于死循环状态。

3.因其它原因引起的 NC 系统故障有时因供电电源出现问题或缓冲电池失 效也会引起系统故障。

例一、一台采用德国西门子 SINUMERIK SYSTEM 3 的数控机床，一次出 现故障，NC 系统加上电后，CRT 不显示，检查发现 NC 系统上“COUPLING MODULE”板上左边的发光二极管闪亮，指示故障。

对 PLC 进行热启动后，系统 正常工作。

但过几天后，这个故障又出现了，经对发光二极管闪动频率的分析， 确定为电池故障，更换电池后，故障消除。

例二、一台采用西门子 SINUMERIK 810 的数控机床，有时在自动加工过程 中，系统突然掉电，测量其 24V 直流供电电源，发现只有 22V 左右，电网电压 向下波动时，引起这个电压降低，导致 NC 系统采取保护措施，自动断电。

经 确认为整流变压器匝间短路， 造成容量不够。

更换新的整流变压器后， 故障排除。

例三、 另一台也是采用西门子 SINUMIK 810 的数控机床， 出现这样的故障， 当系统加上电源后，系统开始自检，当自检完毕进入基本画面时，系统掉电。

经 分析和检查，发现 X 轴抱闸线圈对地短路。

系统自检后，伺服条件准备好，抱 闸通电释放。

抱闸线圈采用 24V 电源供电，由于线圈对地短路，致使 24V 电压 瞬间下降，NC 系统采取保护措施自动断电。

二、伺服系统的故障 由于数控系统的控制核心是对机床的进给部分进行数字控制， 而进给是由伺 服单元控制伺服电机，带动滚珠丝杠来实现的，由旋转编码器做位置反馈元件， 形成半闭环的位置控制系统。

所以伺服系统在数控机床上起的作用相当重要。

伺 服系统的故障一般都是由伺服控制单元、伺服电机、测速电机、编码器等出现问 题引起的。

下面介绍几例： 例一、伺服电机损坏 一台采用 SINUMERIK 810／T 的数控车床，一次刀塔出现故障，转动不到 位， 刀塔转动时， 出现 6016 号报警“SLIDE POWER PACK NO OPERATION”， 根据工作原理和故障现象进行分析， 刀塔转动是由伺服电机驱动的， 电机一启动， 伺服单元就产生过载报警， 切断伺服电源， 并反馈给 NC 系统， 显示 6016 报警。

检查机械部分，更换伺服单元都没有解决问题。

更换伺服电机后，故障被排除。

例二、一台采用直流伺服系统的美国数控磨床，E 轴运动时产生“E AXIS EXECESSFOLLOWING ERROR”报警，观察故障发生过程，在启动 E 轴时，E 轴开始运动， CRT 上显示的 E 轴数值变化， 当数值变到 14 时， 突然跳变到 471， 为此我们认为反馈部分存在问题，更换位置反馈板，故障消除。

例三、另一台数控磨床，E 轴修整器失控，E 轴能回参考点，但自动修整或 半自动时，运动速度极快，直到撞到极限开关。

观察发生故障的过程，发现撞极 限开关时，其显示的坐标值远小于实际值，肯定是位置反馈的问题。

但更换反馈 板和编码器都未能解决问题。

后仔细研究发现， E 轴修整器是由 Z 轴带动运动的， 一般回参考点时， E 轴都在 Z 轴的一侧， 而修整时， E 轴修整器被 Z 轴带到中间。

为此我们做了这样的试验，将 E 轴修整器移到 Z 轴中间，然后回参考点，这时 回参点也出现失控现象；为此我们断定可能由于 E 轴修整器经常往复运动，导 致 E 轴反馈电缆折断，而接触不良。

校线证实了我们的判断，找到断点，焊接 并采取防折措施，使机床恢复工作。

三、外部故障 由于现代的数控系统可变性越来越高，故障率越来越低，很少发生故障。

大 部分故障都是非系统故障，是由外部原因引起的。

1.现代的数控设备都是机电一体化的产品，结构比较复杂，保护措施完善， 自动化程度非常高。

有些故障并不是硬件损坏引起的，而是由于操作、调整、处 理不当引起的。

这类故障在设备使用初期发生的频率较高， 这时操作人员和维护 人员对设备都不特别熟悉。

例一、一台数控铣床，在刚投入使用的时候，旋转工作台经常出现不旋转的 问题， 经过对机床工作原理和加工过程进行分析， 发现这个问题与分度装置有关， 只有分度装置在起始位置时，工作台才能旋转。

例二、另一台数控铣床发生打刀事故，按急停按钮后，换上新刀，但工作台 不旋转，通过 PLC 梯图分析，发现其换刀过程不正确，计算机认为换刀过程没 有结束，不能进行其它操作，按正确程序重新换刀后，机床恢复正常。

例三、有几台数控机床，在刚投入使用的时候，有时出现意外情况，操作人 员按急停按钮后，将系统断电重新启动，这时机床不回参考点，必须经过一番调 整，有时得手工将轴盘到非干涉区。

后来吸取教训，按急停按钮后，将操作方式 变为手动，松开急停按钮，把机床恢复到正常位置，这时再操作或断电，就不会 出现问题。

2.由外部硬件损坏引起的故障 这类故障是数控机床常见故障，一般都是由于检测开关、液压系统、气动系 统、电气执行元件、机械装置等出现问题引起的。

有些故障可产生报警，通过报 答信息，可查找故障原因。

例一、一台数控磨床，数控系统采用西门子 SINUMERIK SYSTEM 3，出现 故障报警 F31“SPINDLE COOLANT CIRCUIT”，指示主轴冷却系统有问题，而 检查冷却系统并无问题， 查阅 PLC 梯图，这个故障是由流量检测开关 B9.6 检测 出来的，检查这个开关，发现开关已损坏，更换新的开关，故障消失。

例二、一台采用西门子 SINUMERIK 810 的数控淬火机床，一次出现 6014“FAULT LEVEL HARDENING LIQUID”机床不能工作。

报警信息指示，淬 火液面不够，检查液面已远远出低水平，检测液位开关，发现是液位开关出 现问题，更换新的开关，故障消除。

有些故障虽有报警信息， 但并不能反映故障的根本原因。

这时要根据报警信 息、故障现象来分析。

例三、一台数控磨床，E 轴在回参考点时，E 轴旋转但没有找到参考点，而 一直运动，直到压到极限开关，NC 系统显示报警“EAXIS AT MAX.TRAVEL”。

根据故障现象分析，可能是零点开关有问题，经确认为无触点零点开关损坏，更 换新的开关，故障消除。

例四、一台的数控铣床，在零件批量加工过程中发生故障，每次都发生 在零件已加工完毕，Z 轴后移还没到位，这时出现故障，加工程序中断，主轴停 转，并显示 F97 号报警“SPINDLESPEED NOT OK STATION 2”，指示主轴有 问题，检查主轴系统并无问题，其它问题也可导致主轴停转，于是我们用机外编 程器监视 PLC 梯图的运行状态，发现刀具液压卡紧压力检测开关 F21.1，在出

现故障时，瞬间断开，它的断开表示铣刀卡紧力不够，为安全起见，PLC 使主 轴停转。

经检查发现液压压力，调整液压系统，使之稳定，故障被排除。

还有些故障不产生故障报警，只是动作不能完成，这时就要根据维修经验， 机床的工作原理，PLC 的运行状态来判断故障。

例五、一台数控机床一次出现故障，负载门关不上，自动加工不能进行，而 且无故障显示。

这个负载门是由气缸来完成开关的， 关闭负载门是 PLC 输出 Q2.0 控制电磁阀 Y2.0 来实现的。

用 NC 系统的 PC 功能检查 PLC Q2.0 的状态，其状态为 1，但电磁阀却没有得电。

原来 PLC 输出 Q2.0 通 过中间继电器控制电磁阀 Y2.0，中间继电器损坏引起这个故障，更换新的继电 器，故障被排除。

例六、一台数控机床，工作台不旋转，NC 系统没有显示故障报警。

根据工 作台的动作原理，工作台旋转步应将工作台气动浮起，利用机外编程器，跟 踪 PLC 梯图的动态变化， 发现 PLC 这个信号并未发出， 根据这个线索继续查看， 后发现反映二、三工位分度头起始位置检测开关 I9.7、I10.6 动作不同步，导 致了工作台不旋转。

进一步确认为三工位分度头产生机械错位，调整机械装置， 使其与二工位同步，这样使故障消除。

发现问题是解决问题的步， 而且是重要的一步。

特别是对数控机床的 外部故障，有时诊断过程比较复杂，一旦发现问题所在，解决起来比较轻松。

对 外部故障的诊断， 我们结出两点经验，首先应熟练掌握机床的工作原理和动作 顺序。

其次要熟练运用厂方的 PLC 梯图，利用 NC 系统的状态显示功能或 用机外编程器监测 PLC 的运行状态，根据梯图的链锁关系，确定故障点，只要 做到以上两点，一般数控机床的外部故障，都会被及时排除。

FANUC CNC 系统与机床的连接及调整 计算中 1 个脉冲的当量为 1μm。

式中的分子实际就考虑了电动机轴与丝杠间的 速比。

将该式约为真分数，其值即为 N 和 M。

该式适用于经常用的伺服半闭环 接法，全闭环和使用分离型编码器的半闭环另有算法。

设定电动机的转向 111 表示电动机正向转动， -111 为反向转动。

设定转速反馈脉冲数 固定设为 8129。

设定位置反馈脉冲数 固定设为 12500。

设定参考计数器容量 机床回零点时要根 据该值寻找编码器的一转信号以确定零点。

该值等于电动机转一转时进给轴的移 动脉冲数。

按上述方法对其它各轴进行设定， 设定完成后关闭系统并重新开机， 伺服初始化完成。

设定伺服参数 0 系统#500～#595 的有关参数； 系统#1001～ 0i #1700 的有关参数。

这些是控制进给运动的参数，包括：位置增益、G00 的速 度、F 的允许值、移动时允许的大跟随误差、停止时允许的大误差、加>减 速时间常数等。

参数设定不当，会产生#4X7 报警。

主轴电动机的初始化 设定初 始化位和电动机的代码。

只有 FANUC 主轴电动机才进行此项操作。

设定主轴控 制的参数 设定各换档档次的主轴高转速、 换档方法、 主轴定向或定位的参数、 模拟主轴的零漂补偿参数等。

上述参数设好后应关机，重新启动。

此时显示器仍 显示#408 或#750 等报警，这是因为主轴控制尚未编制梯形图。

设定系统和机床 的其它有关参数 参数意义见“参数说明书”。

编梯形图，调机 要想主轴电动机 转动，必须把控制指令送到主轴电动机的驱动器，*SSTP 是这一指令的控制信 号，因此在梯形图中必须把它置 1。

不同的 CNC 系统使用不同型式的 PMC，不 同型式的 PMC 用不同的编程器。

FANUC 近期开发的 PMC 可以方便地用软件 转换。

可以用编辑卡在 CNC 系统上现场编制梯形图， 也可以把编程软件装入 PC 机，编好后传送给 CNC。

近期的系统中梯形图是存储在 F-ROM 中，因此编好 的或传送来的梯形图应写入 F-ROM，否则关机后梯形图会丢失。

编梯形图重 要的注意点是一个信号的持续(有效)时间和各信号的时序(信号的互锁)。

在 FANUC 系统的连接说明书(功能)中对各控制功能的信号都有详细的时序图。

调 机时或以后机床运行中如发现某一功能不执行， 应首先检查接线然后检查梯形图。

调机实际上是把 CNC 的 I/O 控制信号与机床强电柜的继电器、开关、阀等输入/ 输出信号一一对应起来，实现所需机床动作与功能。

为方便调机和维修，CNC 系统中了 PMC 信号的诊断屏幕。

在该屏上可以看到各信号的当前状态。

综 上所述，调机有三个要素：接线、编梯形图和设置参数。

调试中出现问题应从这 三方面着手处理，不要轻易怀疑系统。

梯形图调好后应写入 ROM。

0 系统用的 是 EPROM，所以需要的写入器；0i 等其它系统用 F-ROM，只需在系统上 执行写入操作即可。

FANUC 系统运行可靠，调试容易，因此在国内外得到了广 泛应用。

810M 跟随误差过大的故障维修＿西门子数控伺服驱动系统 故障现象：一台采用 SIEMENS 810 系统的数控磨床，在开机回参考点时，Y 轴 出现 ALMll21 报警和 ALMl681 报警。

分析与处理过程：SIEMENS 810 系统 ALMll21 报警的含义是“Y 轴的跟随误差过大(YCLAMPING MONITORING)”； ALMl681 报警的含义是“伺服使能信号撤消(SERVO ENABLEN TRAV.AXIS)”。

手动运动 Y 轴， 发现 CRT 上 Y 轴的坐标值显示发生变化， 但实际 Y 轴伺服电动 机没有运动， Y 显示到达机床参数设定的跟随误差极限后， 当 即出现 1121 报警。

检查机床的伺服单元，当出现故障时，其相应伺服控制器上的 H1/A 报警灯亮， 表示伺服电动机过载。

根据以上现象分析，故障可能是由于运动部件阻力过大引 起的。

为了确定故障部位，维修时将伺服电动机与机械部件脱开，检查发现机械 负载很轻，因为机床 Y 轴使用的是带有制动器的伺服电动机，初步确定故障是 由于制动器不良引起的。

为了确认伺服电动机制动器的工作情况，通过加入外部 电源，确认制动器工作正常。

进一步检查制动器的连接线路，发现制动器电源连 接不良，造成制动器未能够完全松开；重新连接后，故障消失。

FANUC 0 系统主板的状态显示与故障诊断——FANUC 法那科 法拉克数控系 统 (1)FANUC PM0 主板报警 在 FANUC PM0 中， 系统主板有 4 只发光二极管， 可 以在 CRT 不能正常显示时，指示系统的报警，各发光二极管的报警内容如下： S0(绿)：系统工作正常指示。

在系统自动运行时，指示灯闪烁；未自动运行时， 灯亮或灭； S1(红)： 系统存在报警， 在系统发生任何报警时,此灯均亮： EN(绿)： 电源单元正常(详见电源单元说明)： WD(红)：系统监控报警。

以上报警灯中， EN 为电源指示灯，当指示灯不亮时，代表电源模块或电源连接存在故障，其报 警原因，可以参见电源故障维修部分的说明。

S1 为系统存在报警指示灯，当系 统出现任何报警时都亮，因此它与系统本身故障的诊断关系不大。

WD 为系统监 控报警指示灯，它直接检测了系统的故障。

当系统监控报警指示灯(WD)亮时， 可能的原因有： ①轴控制板脱落、损坏或连接不良； ②主板脱落、损坏或连接 不良； ③轴控制板与 ROM 配置错误，等等。

(2) FANUC 0 主板报警 L1(绿)： 系统无报警： L2(红)：系统存在报警，在发生任何报警时,此灯均亮 L3(红)：系 统存储器板不良； L4(红)： 系统监控报警； L5(红)：未使用； L6(红)：未使用。

以上系统报警状态指示灯的意义与 PM0 相同 FANUC0 系统 CRT 显示的报警详 见附录。

FANUC 0MC 系统自动换刀刀库故障诊断与维修 例 468．刀库不停转的故障维修 故障现象：一台配套 FANUC 0MC 系统，型号 为 XH754 的数控机床，刀库在换刀过程中不停转动。

分析及处理过程：拿螺钉 旋具将刀库伸缩电磁阀手动钮拧到刀库伸出位置，保证刀库一直处于伸出状态， 复位，手动将刀库当前刀取下，停机断电，用扳手拧刀库齿轮箱方头轴，让空刀 爪转到主轴位置，对正后再用螺钉旋具将电磁阀手动钮关掉，让刀库回位。

再查 刀库回零开关和刀库电动机电缆正常， 重新开机回零正常， MDI 方式下换刀正常。

怀疑系干扰所致，将接地线处理后，故障再未出现过。

例 469．刀库位置偏移 的故障维修 故障现象：一台配套 FANUC 0MC 系统，型号为 XH754 的数控机 床，在换刀过程中，主轴上移至刀爪时，刀库刀爪有错动，拔插刀时，有明显声 响，似乎卡滞： 分析及处理过程：主轴上移至刀爪时，刀库刀爪有错动，说明

刀库零点可能偏移， 或是由于刀库传动存在间隙，或者刀库上刀具重量不平衡而 偏向一边。

因为插拔刀别劲，估计是刀库零点偏移；将刀库刀具全部卸下将主轴 手摇至 Y 轴第二参考点附近，用塞尺测刀库刀爪与主轴传动键之间间隙，证实 偏移；用手推拉刀库，也不能利用间隙使其回正；调整参数 7508 直至刀库刀爪 与主轴传动键之间间隙基本相等。

开机后执行换刀正常。

例 470．刀库转动中 突然停电的故障维修 故障现象：一台配套 FANUC 0MC 系统，型号为 XH754 的数控机床，换刀过程中刀库旋转时突遇停电，刀库停在随机位置。

分析及处理 过程：刀库停在随机位置，会影响开机刀库回零。

故障发生后尽快用螺钉旋具打 开刀库伸缩电磁阀手动钮让刀库伸出，用扳手拧刀库齿轮箱方头轴，将刀库转到 与主轴正对，同时手动取下当前刀爪上的刀具，再将刀库电磁阀手动钮关掉，让 刀库退回。

经以上处理，来电后，正常回零可恢复正常。

例 471．换刀过程有 卡滞的故障维修 故障现象：一台配套 FANUC 0MC 系统，型号为 XH754 的数 控机床，换刀过程中，刀时有卡滞，同时声响大。

分析及处理过程：观察刀库无 偏移错动，故怀疑主轴定向有问题，主轴定向偏移会影响换刀。

将磁性表吸在工 作台上，将百分表头压在主轴传动键上平面，用手摇脉冲发生器，移动 X 轴， 看两键是否等高。

通过调整参数 6531，将两键调平；再换刀，故障排除。

例 472．换刀不能拔刀的故障维修 故障现象：一台配套 FANUC 0MC 系统，型号 为 XH754 的数控机床，换刀时，手爪未将主轴中刀具拔出，报警。

分析及处理 过程：手爪不能将主轴中刀具拔出的可能原因有： ①刀库不能伸出；②主轴松 刀液压缸未动作；③松刀机构卡死。

复位，消除报警：如不能消除，则停电、再 送电开机。

用手摇脉冲发生器将主轴摇下，用手动换刀换主轴刀具，不能拔刀， 故怀疑松刀液压缸有问题。

在主轴后部观察，发现松刀时，松刀缸未动作，而气 液转换缸油位指示无油， 检查发现其供油管脱落。

重新安装好供油管， ， 加油后， 打开液压缸放气塞放气两次，松刀恢复正常。

例 473．换刀卡住的故障维修 故 障现象：一台配套 FANUC 0MC 系统，型号为 XH754 的数控机床，换刀过程快 结束，主轴换刀后从换刀位置下移时，机床显示 1001“spindle alarm 408 servo alarm(serialerr)”报警。

分析及处理过程：现场观察，主轴处于非定向状态，可 以断定换刀过程中，定向偏移，卡住；而根据报警号分析，说明主轴试图恢复到 定向位置，但因卡住而报警关机。

手动操作电磁阀分别将主轴刀具松开，刀库伸 出，手工将刀爪上的刀卸下，再手动将主轴夹紧，刀库退回；开机，报警消除。

为查找原因，检查刀库刀爪与主轴相对位置，发现刀库刀爪偏左，主轴换刀后下 移时刀爪右指刮擦刀柄， 造成主轴顺时针转动偏离定向， 而主轴默认定向为 M19， 恢复定向旋转方向与偏离方向一致， 更加大了这一偏离， 因而偏离很多造成卡死； 而主轴上移时，刀爪右指刮擦使刀柄逆转，而 M19 定向为正转正好将其消除， 不存在这一问题。

调整刀库回零位置参数 7508，使刀爪与主轴对齐后，故障消 除。

数控维修工作中的“三到位”原则——数控维修之我见 仅供参考 为使数控维修工作适应现代化企业发展的需要，提高数控设备维修质量，应做到 以下三个到位： 1、分析故障原因到位。

在以往的维修工作中，人们惯于把查 找故障和排除故障作为维修工作的内容。

然而，这仅仅是完成了维修工作的一部 分， 更重要的是分析确定故障产生的原因，以便采取对策防止类似故障的重复发 生。

例如我单位有一台德国公司制造的数控高精度无心外圆磨床， 所使用的 PLC 为西门子公司的产品。

该机床投入使用后不到一年的时间，出现 PLC 的 I/O 单

元上一输出驱动晶体管烧毁。

由于设备还未出保修期，德国厂家来人修理。

他们 仅仅更换了 PLC 输出板，机床运转正常了便收工回国。

结果又使用大约半年时 间，同样的故障再一次出现。

经过我们分析，这一输出点所控制的负载是砂轮自 动修整进给控制电磁阀，电磁阀线圈为 DC24V 电流大约 1．1A，而 PLC 输出 驱动晶体管额定连续输出电流为 0．5A，明显，负载过了额定值。

是机床的设 计疏漏造成的缺陷。

如果我们只更换或修理 PLC 板， 同样的故障还会再次出现。

因此，必须对机床电路进行改进。

2、采取措施到位。

所谓措施就是消除产 生故障的原因，使类似的故障不再发生。

措施到位，是指措施的有效和可靠。

要 按照根据现有条件使用成熟技术或结构的原则，注意符合有关安全标准，不 要出现新的不可靠环节， 产生新的故障源。

在上述例子中比较经济可行的措施很 多，采取哪一种比较好？要考虑的因素有：信号的高工作频率、负载形式是阻 性还是感性、电柜内安装空间、敷线空间、现有备件情况等。

综合上述各因素， 采用增加继电器驱动的方法。

继电器线圈为 DC24V／40mA 触点额定电流容量 5A，PLC 一 I／O 输出额定电流 500mA 驱动继电器线圈负载 40mA 及继电器触 点额定电流 5A 驱动电磁阀线圈负载 1．1A，能力绰绰有余。

由于感性负载，设 置继电器线圈续流二极管和电磁阀线圈续流二极管。

经过一年多的运行，从未再 发生故障。

3、维修记录要到位。

我们规定了维修记录具体内容应包括以下几个 方面：1）故障现象，2）故障原因，3）解决的办法，4）遗留的问题，5）日期 和停工时间，6）维修人员情况。

另外，对于改进、改造的机床，完整准确的补 充图纸及相关资料是必不可少的。

这样，再加上改造维修中按标准施工，线 号、器件标识一应俱全，为今后机床的维修工作打下良好的基础。

例如在上面所 举例子中，我们将改动的电路部分在机床电气原理图上做了说明，补充了图纸， 无论将来谁来维修这台机床，都会非常方便。

能否做到“三到位“，直接反映维修 人员的工作责任心，同时也是技术素质的体现。

是维修工作规范化的基础，让我 们大家行动起来，把数控设备维修工作做得更好。

数控设备的管理与维修技术经验与实践 一、数控设备的管理 1、数控设备的管理模式 数控设备的使用情况直接影响着 企业的生产效率和经济 效益，而管理方式又直接决定着数控设备的使用，可见 数控设备的管理是十分重要 的。

在数控设备使用初期，由于数控设备少，类型 单一，并且集中在一、两个单位， 因此，各有关单位自身形成数控设备管理、 使用、维修三位一体的封闭形管理模式。

随着生产发展，越来越多的设备使用 了数控技术，使得数控设备难以集中在一个单 位，许多生产车间，都有了数控 设备。

因此，上述的管理模式就难以适用了。

如若 采用上述模式，每个单位均 要建立维修机构及人员，必然造成人力、物力和财力的 极大浪费，现实的条件 也是不允许的。

所以，我们目前采用了数控设备使用及数控 工艺归车间负责， 管理和维修归机动部门负责的现代化管理模式。

2、 数控设备的基础管理和技术 管理 对于企业来说， 数控机床的拥有是企业的实力体现， 大限度地利用数控 设备，对企业效益是十分有益的。

企业不能只注意设备的利用率 和佳功能， 还必须重视设备的保养与维修，它是企业生产的“先行官”，直接影 响数控设备 能否长期正常运转的关键。

为保持数设备完好技术状态，使其充分发挥 效用， 在设备基础管理和技术管理工作上我们着重抓了以下几个方面： ①健全维修机

构 机动部门设数控设备维修室，承担全厂数控设备的管理 和维修工作。

他们是 由具有丰富经验的老技师和具有很强化知识、责任心并有 一定实际工作能 力的机械、电气工程师组成。

设备使用单位设数控设备维修员，专 门负责本单 位数控设备日常维护工作。

②制定和健全规章制度 针对数控机床的特点，逐步 制定相应的管理制度，例如 数控设备管理制度、数控设备的安全操作规程、数 控设备的操作使用规程、数控设 备的维修制度、数控设备的技术管理办法、数 控设备的维修保养规程、数控设备的 电器、机械维修技术人员的职责范围、数 控设备电气和机械维修工人的职责范围等， 这样使设备管理更加规范化和系统 化。

③建立完善的维修档案 建立数控设备维护档案及交记录，将数控设备 的运 行情况及故障情况详细记录， 特别是对设备发生故障的时间、 部位、 原因、 解决方 法和解决过程予以详细的记录和存档，以便在今后的操作、维修工作中 参考、借 鉴。

④建立基础管理信息库 建立数控设备信息库，详细描述数控设 备基本特征，提 供设备能力的基础数据，以作为今后数控设备的管理、应用、 产品加工、设备调整 和维修的参考依据。

⑤加强数控设备的验收 为确保新设 备的质量，我们加强了设备安装调试和验收工作，尤其是设备验收这一环节，制 定了严格的把关措施，对照合同、技术协议、 国际和国内有关标准及验收大纲 规定的项目逐项检查。

验收内容包括： 出厂时的预收 （在制造厂组装质量监检） ， 设备开箱前包装检查、开箱后零部件外观、数量的 检查，对配套的各种资料、 使用手册、维修手册、附件说明书、系统软件及说明书等仔细核对妥善保管，特 别对系统软件要予以备份。

这样，对今后设备附加功能的 开发和机床的保养和 维修带来方便。

机床调试完成后，利用 RS232 接口对机床参数进行数据传输做 为备用。

以防机床文件（参数）丢失。

安装调试后要进行以下项目 检查：几何 精度、定位精度和重复定位精度、数控功能，安全和噪声，加工标准件，买方指 定产品舞蹈工件，机床切削功率，机床可靠性等。

在验收中，对质量的 索赔， 要以事实力依据，对涉及机床重要性能、精度的指标严格把关，认真检查。

例如 我厂购进一台德国加工中心， 在检查精度时发现五个坐位精度全部差， 打 开机床 NC 系统程序后，发现该机床出厂时没有做过定位精度误差补偿，在事实 面前，厂家无可否认，后来他们曾先后两次来人，才将座标精度调整并补偿到规 定指标。

⑥加强维修队伍建设 数控设备集机、电、液（气）、光于一身的高技 术产品， 技术含量高，操作和维修难度大。

所以，必须建立一支高素质的维修 队伍以适应设 备维修的需要。

我们采取多种形式进行培训，一是利用设备安装 调试，让生产厂家 对操作、维修、编程、管理人员进行现场培训：二是走出去、 请进来，学、参观、 实践；三是采用内部办学班的方法进行培训，以便尽 快掌握设备操作技术和维修 保养技术。

⑦建立数控设备协作网 由于数控设备 千差万别， 它们的硬件、 软件配套不尽相 同， 这样给维修工作带来了很多困难。

为此，我们与使用同类型数控设备的单位建 立了友好联系，经常就管理和维修 方面的经验进行交流，互通信息，这样对数控机 床的使用起到了一定的推动作 用。

二、数控设备的预防性维修 顾名思义，所谓预防性维修，就是要注意把有 可能造成 设备故障和出了故障后难以解决的因素排除在故障发生之前。

一般来 说应包含：设 备的选型、设备的正确使用和运行中的巡回检查。

①从维修角度 看数控设备的选型 在设备的选型调研中，除了设备的可用性参数外，其可 维修 生参数应包含： 设备的性、 可靠性、 可维修性技术指标。

性是指设备 必 须具备时代发展水平的技术含量；可靠性是指设备的平均无故障时间、平均故障 率， 尤其是控制系统是否通过机构的质检考核等；可维修性是指其是否

便 于维修，是否有较好的备件市场购买空间，各种维修的技术资料是否齐全， 是否有 良好的售后服务、 维修技术能力是否具备和设备性能价格比是否合理等。

这里特别 要注意图纸资料的完整性、备份系统盘、PLC 程序软件、系统传输软 件、传送手段、 操作口令等，缺一不可。

对使用方的技术培训不能走过场，这 些都必须在定货合同 中加以注明和认真实施，否则将对以后的工作带来后患。

另外，如果不是特殊情况， 尽量选用同一家的同一系列的数控系统，这样，对 备件、 图纸、 资料。

编程、 操作 都有好处， 同时也有利于设备的管理和维修。

② 坚持设备的正确使用 数控设备的正确使用是减少设备故障、 延长使用寿命的 关 键，它在预防性维修中占有很重要的地位。

据统计，有三分的故障是人为造 成的，而且一般性维护（如注油、清洗、检查等）是由操作者进行的，解决的方 法 是：强调设备管理、使用和维护意识，加强业务、技术培训，提高操作人员 素质， 使他们尽快掌握机床性能，严格执行设备操作规程和维护保养规程，保 证设备运行 在合理的工作状态之中。

③坚持设备运行中的巡回检查 根据数控 设备的性、复杂性和智能化高的特点，使 得它的维护、保养工作比普通设 备复杂且要求高的多。

维修人员应通过经常性的巡 回检查，如 CNC 系统的排 风扇运行情况，机柜、电机是否发热，是否有异常声音或有 异味，压力表指示 是否正常，各管路及接头有无泄漏、润滑状况是否良好等，积极 做好故障和事 故预防， 若发现异常应及时解决， 这样做才有可能把故障消灭在萌牙 状态之中， 从而可以减少一切可避免的损失。

三、数控设备维修实例 1．数控系统的故障 诊断 ①系统自诊断 一般 CNC 系统都有较为完备的自诊断系统，无论是发那科 系统还是西门子系统， 上电初始化时或运行中均能对自身或接口做出有限的自诊 断。

维修人员应熟悉系统自诊断各种报警信息。

根据说明书进行分析以确定故 障范围。

定位故障元器件，对于进口的数控系统一般只能定位到板级。

②数控 系统的软故障 数控系统的软故障是指控制系统的系统软件和 PLC 程序。

有的 系统把它们写在 EPROM 中插在主机板上，有的驻留在硬盘上。

一旦这些软件 出现 问题，系统将造成全部或局部混乱，当分析到确定是软件故障时，应当使 用备用软 件或备用 EPROM 换上，严格按操作步骤经初始化后试运行。

这类故 障只要有备份文件 一般不难恢复。

其难度在于备份软件不完备或传送设备 不具备或生产厂家操作 手段中设置口令保密等因素造成无法恢复。

③利用 PLC 程序定位机床与 CNC 系统接口故障 现在一般 CNC 控制系统均带有 PLC 控制 器， 大多为内置式 PLC 控制。

维修人员应根据梯形图对机床控制电器进行分析， 在 CRT 上直观地看出 CNC 系统 I／O 的状态。

通过 PLC 程序的逻辑分析，方 便地检查出问题存在部位。

FANUC 一 OT 系统中自诊断页面， 如 FANUC 一 7M 系统中的 T 指令等。

2．故障排除步骤 ①询问操作者故障发生的原因 当故障 发生后，维修人员一般不要急于动手，要仔细询 问故障发生时机床处在什么工 作状态、表现形式、产生的后果、是否是误操作。

故 障能否再现等。

②表面与 基本供电检查 主要观察设备有无异常情况，如机械卡住、电机烧坏、 保险熔断 等。

首先检查 AC＼DC 电源是否正常，尽可能地缩小故障范围。

③分析图纸， 确定故障部位 根据图纸 PLC 梯图进行分析，以确定故障部位是机械、 电器、 液压还是气动故障。

④扩大思路，根据经验分析 根据经验分析，一定要扩大思 路，不局限于维修说明书 上的范畴，维修资料只一个思路，有时局限性很 大。

如我厂的一台 FANUC 一 OT 数控车床，开机后 CRT 无画面，电源模块报 警指示灯亮，根据维修说明书所讲，发 现 CRT 和 I／O 接口公用的 24EDC 电 源，正端与直流地之间仅有 1─2Ω 电阻，而同类设 备应用 155Ω 电阻，按资料

数控机床的故障实例分析 一、NC 系统故障 1.硬件故障 由于 NC 系统出现硬件的损坏，造成机床停机。

对于这类故障的诊断，首先 必须了解该数控系统的工作原理及各线路板的功能，然后根据故障现象进行分 析，在有条件的情况下利用交换法准确定位故障点。

一台采用德国 HEIDENHAIN 公司 TNC 155 的数控铣床，一次发生故障，工 作时系统经常死机，停电时经常丢失机床参数和程序。

经检查发现 NC 系统主板 弯曲变形，经校直固定后，系统恢复正常，再也没有出现类似故障。

2.软故障 数控机床有些故障是由于 NC 系统机床参数引起的，有时因设置不当，有时 因意外使参数发生变化或混乱，这类故障只要调整好参数，就会自然恢复。

还有 些故障由于偶然原因使 NC 系统处于死循环状态， 这类故障就必须采取强行启动 的方法恢复系统的使用。

一台采用西门子 SINUMERIK 810 的数控机床，一次出现问题，每次开机系 统都进入 AUTOMATIC 状态，不能进行任何操作，系统出现死机状态。

经强制 启动后，系统恢复正常工作，这个故障就是因操作人员操作失误或其他原因使 NC 系统处于死循环状态。

3.因其他原因引起的 NC 系统故障 有时因供电电源出现问题或缓冲电池失效也会引起系统故障。

一台采用德国 西门子 SINUMERIK SYSTEM 3 的数控机床， 一次出现故障， NC 系统加上电后， CRT 不显示。

检查发现 NC 系统上“COUPLING MODULE”板上左边的发光二极 管闪亮，指示故障。

对 PLC 进行热启动后，系统正常工作。

但过几天后，这个 故障又重新出现，经对发光二极管闪动频率的分析，确定为电池故障，更换电池 后，故障消除。

二、伺服系统的故障 由于数控系统的控制核心是对机床的进给部分进行数字控制， 而进给是由伺 服单元控制伺服电机，带动滚珠丝杠来实现的。

由旋转编码器做位置反馈元件， 形成半闭环的位置控制系统， 所以伺服系统在数控机床上的作用相当重要。

伺服 系统的故障一般都是由于伺服控制单元、伺服电机、测速电机、编码器等出现问 题引起的。

一台采用 SINUMERIK 810 的数控车床，一次刀塔出现故障，转动不到位， 刀塔转动时，出现 6016 号报警“SLIDE POWER PACK NO OPERATION”。

根据 工作原理和故障现象进行分析，刀塔转动是由伺服电机驱动的，电机一启动，伺 服单元就产生过载报警，切断伺服电源，并反馈给 NC 系统，显示 6016 报警。

检查机械部分，更换伺服单元都不能解决问题；更换伺服电机后，故障被排除。

三、外部故障 1.操作和维护人员不熟悉设备引起的故障 现代的数控设备都是机电一体化的产品，结构比较复杂，保护措施完善，自 动化程度非常高。

有些故障并不是硬件损坏引起的，而是由于操作、调整、处理 不当引起的。

这类故障在设备使用初期发生的频率很高，因为这个阶段操作人员 和维护人员对设备都不是特别熟悉。

一台数控铣床发生打刀事故，按急停按钮换上新刀，但工作台不旋转；通过 PLC 梯形图分析，发现其换刀过程不正确。

计算机认为换刀过程没有结束，不能 进行其他操作，按正确程序重新换刀后，机床恢复正常。

2.由外部硬件损坏引起的故障 这类故障是数控机床常见故障，一般都是由于检测开关、液压系统、气动系 统、电气执行元件、机械装置等出现问题引起的。

有些故障可产生报警，通过报 答信息查找故障原因。

一台数控磨床，数控系统采用西门子 SINUMERIK SYSTEM 3，出现故障报 警 F31“SPINDLE COOLANT CIRCUIT”， 指示主轴冷却系统有问题， 而检查冷却 系统并无问题；查阅 PLC 梯形图，故障是由流量检测开关 B9.6 检测出来的。

检 查这个开关，发现开关已损坏；更换新的开关，故障消失。

四、机床参考点丢失故障 一般情况下， 因断电等原因导致数控机床参考点丢失后，重新传入机床备份 的 NC 参数即可。

但是一些机床由于原始资料不齐，NC 参数没有备份，一旦发 生参考点丢失，想恢复机床正常运行是非常困难的。

发现问题是解决问题的步，而且是重要的一步。

特别是对数控机床的 外部故障，可能诊断过程比较复杂；但是发现问题所在后，解决起来比较轻松。

对外部故障的诊断， 首先应熟练掌握机床的工作原理和动作顺序；其次要熟练运 用厂方的 PLC 梯形图，利用 NC 系统的状态显示功能或用机外编程器监测 PLC 的运行状态，根据梯形图的链锁关系确定故障点。

只要做到以上两点，一般 数控机床的外部故障都能被及时排除。