一、 数控机床的故障诊断

数控机床是个复杂的系统，一台数控机床既有机械装置、液压系统，又有电气控制部分和软件程序等。组成数控机床的这些部分，由于种种原因，不可避免地会发生不同程度、不同类型的故障，导致数控机床不能正常工作。这些原因大致包括：

(1) 机械锈蚀、磨损和损坏；

(2) 元器件老化、损坏和失效；

(3) 电气元件、插接件接触不良；

(4) 环境变化，如电流或电压波动、温度变化、液压压力和流量的波动以及油污等；

(5) 随机干扰和噪声；

(6) 软件程序丢失或被破坏。

此外，错误的操作也会引起数控机床不能正常工作。数控机床一旦发生故障，必须及时予以维修，将故障排除。数控机床维修的关键是故障的诊断，即故障源的查找和故障定位。一般来说，随着故障类型的不同，采用的故障诊断的方法也就不同。本章将针对不同类型的数控机床故障，对数控机床故障诊断的一般方法及其原理进行阐述。

二、 数控机床的故障规律

与一般设备相同，数控机床的故障率随时间变化的规律可用图6—1所示的浴盆曲线表示。在整个使用寿命期，根据数控机床的故障频度大致分为三个阶段，即早期故障期、偶发故障期和耗损故障期。

图6-1 数控机床故障规律浴盆曲线

1、早期故障期

早期故障期的特点是故障发生的频率高，但随着使用时间的增加迅速下降。使用初期之所以故障频繁，原因大致如下：

(1) 机械部分。机床虽然在出厂前进行过运行磨合，但时间较短，而且主要是对主轴和导轨进行磨合。由于零件的加工表面存在着微观的和宏观的几何形状偏差，在完全磨合前，零件的加工表面还比较粗糙，部件的装配可能存在误差，因而，在机床使用初期会产生较大的磨合磨损，使设备相对运动部件之间产生较大的间隙，导致故障的发生。

(2) 电气部分。数控机床的控制系统使用了大量的电子元器件，这些元器件虽然在制造厂经过了相当长时间的老化试验和其他方式的筛选，但实际运行时，由于电路的发热、交变负荷、浪涌电流及反电势的冲击，性能较差的某些元器件经不住考验，因电流冲击或电压击穿而失效，或特性曲线发生变化，从而导致整个系统不能正常工作。

(3) 液压部分。由于出厂后运输及安装阶段时间较长，使得液压系统中某些部位长时间无油，汽缸中润滑油干涸，而油雾润滑又不可能立即起作用，造成油缸或汽缸可能产生锈蚀。此外，新安装的空气管道若清洗不干净，一些杂物和水分也可能进入系统，造成液压气动部分的初期故障。

2、偶发故障期

数控机床在经历了初期的各种老化、磨合和调整后，开始进入相对稳定的正常运行期。在这个阶段，故障率低而且相对稳定，近似常数。偶发故障是由于偶然因素引起的。

3、耗损故障期

耗损故障期出现在数控机床使用的后期，其特点是故障率随着运行时间的增加而升高。出现这种现象的基本原因是由于数控机床的零部件及电子元器件经过长时间的运行，由于疲劳、磨损、老化等原因，寿命已接近衰竭，从而处于频发故障状态。

三、 数控机床故障诊断的一般步骤

(1) 详细了解故障情况。例如，当数控机床发生颤振、振动或超调现象时，要弄清楚是发生在全部轴还是某一轴，如果是某一轴，是全程还是某一位置；是一运动就发生还是仅在快速、进给状态某速度、加速或减速的某个状态下发生。为了进一步了解故障情况，要对数控机床进行初步检查，并着重检查荧光屏上的显示内容、控制柜中的故障指示灯、状态指示灯或作报警用的数码管。当故障情况允许时，最好开机试验，详细观察故障情况。

(2) 根据故障情况进行分析，缩小范围，确定故障源查找的方向和手段。对故障现象进行全面了解后，下一步可根据故障现象分析故障可能存在的位置，即哪一部分出现故障可能导致如此现象。有些故障与其他部分联系较少，容易确定查找的方向，而有些故障原因很多，难以用简单的方法确定出故障源查找方向，这就要仔细查阅有关的数控机床资料，弄清与故障有关的各种因素，确定若干个查找方向，并逐一进行查找。

(3) 由表及里进行故障源查找。故障查找一般是从易到难，从外围到内部逐步进行。所谓难易，包括技术上的复杂程度和拆卸装配方面的难易程度。技术上的复杂程度是指判断其是否有故障存在的难易程度。在故障诊断的过程中，首先应该检查可直接接近或经过简单的拆卸即可进行检查的那些部位，然后检查须要进行大量的拆卸工作之后才能接近和进行检查的那些部位。