随着电子技巧和主动化技巧的发展，数控技巧的利用越来越广泛。以微处理器为基础，以大规模集成电路为标记的数控设备，已在我国批量生产、大批引进和推广利用，它们给机械制作业的发展创造了前提，并带来很大的效益。但同时，由于它们的先进性、复杂性和智能化高的特点，在维修理论、技巧和手段上都产生了飞跃的变更。

数控维修技巧不仅是保障正常运行的前提，对数控技巧的发展和完善也起到了宏大的推动作用，因此，目前它已经成为一门专门的学科。

另外任何一台数控设备都是一种过程把持设备，这就请求它在实时把持的每一时刻都正确无误地工作。任何部分的故障与失效，都会使机床停机，从而造成生产停顿。因而对数控系统这样原理复杂、结构精密的装置进行维修就显得十分必要了。尤其对引进的CNC机床，大多消费了几十万到上千万美元。在许多行业中，这些设备均处于要害的工作岗位，若在涌现故障后不及时维修清扫故障，就会造成较大的经济丧失。

我们现有的维修状态和程度，与国外进口设备的设计与制作技巧程度还存在很大的差距。造成差距的原因在于：人员素质较差，缺乏数字测试分析手段，数域和数域与频域综合方面的测试分析技巧等有待前进级等。

下面我们从现代数控系统的基础构成入手，切磋数控系统的诊断与维修。

1 数控系统的构成与特点

目前世界上的数控系统种类繁多，情势各异，组成结构上都有各自的特点。这些结构特点起源于系统初始设计的基础请乞降工程设计的思路。例如对点位把持系统和持续轨迹把持系统就有截然不同的请求。对于T系统和M系统，同样也有很大的差别，前者实用于回转体零件加工，后者合适于异形非回转体的零件加工。对于不同的生产厂家来说，基于历史发展因素以及各自因地而异的复杂因素的影响，在设计思想上也可能各有千秋。例如，美国Dynapath系统采用小板结构，便于板子调换和机动联合，而日本FANUC系统则趋向大板结构，使之有利于系统工作的可靠性，促使系统的平均无故障率不断前进。然而无论哪种系统，它们的基础原理和构成是十分类似的。一般全数数控系统由三大部分组成，即把持系统，伺服系统和地位测量系统。把持系统按加工工件程序进行插补运算，发出把持指令到伺服驱动系统；伺服驱动系统将把持指令放大，由伺服电机驱动机械按请求运动；测量系统检测机械的运动地位或速度，并反馈到把持系统，来修正把持指令。这三部分有机联合，组成完整的闭环把持的数控系统。

把持系统重要由总线、CPU、电源、存贮器、操作面板和显示屏、位控单元、可编程序把持器逻辑把持单元以及数据输入/输出接口等组成。{zx1}一代的数控系统还包含一个通信单元，它可完成CNC、PLC的内部数据通信和外部高次网络的连接。伺服驱动系统重要包含伺服驱动装置和电机。地位测量系统重要是采用长光栅或圆光栅的增量式位移编码器。

数控系统的重要特点是：可靠性请求高：因为一旦数控系统产生故障，即造成宏大经济丧失；有较高的情形适应能力，因为数控系统一般为工业把持机，其工作情形为车间情形，请求它具有在震动，高温，潮湿以及各种工业干扰源的情形前提下工作的能力；接口电路复杂，数控系统要与各种数控设备及外部设备相配套，要随时处理生产过程中的各种情形，适应设备的各种工艺请求，因而接口电路复杂，而且工作频繁。

2 现代数控系统维修工作的基础前提

2.1 维修工作人员的基础前提

维修工作开展得好坏起首取决于人员前提。维修工作人员必须具备以下请求：

（1）高度的责任心与良好的职业道德；

（2）知识面广，控制盘算机技巧、模仿与数字电路基础、主动把持与电机拖动、检测技巧及机械加工工艺方面的基础知识与必定的外语程度；

（3）经过良好的技巧培训，控制有关数控、驱动及PLC的工作原理，懂得CNC编程和编程语言；

（4）熟悉结构，具有实验技巧和较强的动手操作能力；

（5）控制各种常用（尤其是现场）的测试仪器、仪表和各种工具。

2.2 在维修手段方面应具备的前提

（1）筹备好常用备品、配件；

（2）随时可以得到微电子元器件的实际声援或供给；

（3）必要的维修工具、仪器、仪表、接线、微机。{zh0}有小型编程系统或编程器，用以声援设备调试；

（4）完整材料、手册、线路图、维修阐明书（包含CNC操作阐明书）以及接口、调剂与诊断、驱动阐明书，PLC阐明书（包含PLC用户程序单），元器件表格等。

2.3 维修前的筹备

接到用户的直接请求后，应尽可能直接与用户接洽，以便尽快地获取现场信息、现场情形及故障信息。如数控机床的进给与主轴驱动型号、报警唆使或故障现象、用户现场有无备件等。据此预先分析可能涌现的故障原因与部位，而后在出发到现场之前，筹备好有关的技巧材料与维修服务工具、仪器备件等，做到有备而去。

3 现场维修

现场维修是对数控机床涌现的故障（重要是数控部分）进行诊断，找出故障部位，以相应的正常备件调换，使机床恢复正常运行。这过程的要害是诊断，即对系统或外围线路进行检测，断定有无故障，并对故障定位指出故障切实其实实地位。从整机定位到插线板，在某些场合下甚至定位到元器件。这是全数维修工作的重要部分。

3.1 数控系统的故障诊断

（1）初步判别 通常在材料较全时，可通过材料分析断定故障所在，或采用接口信号法根据故障现象判别可能产生故障的部位，而后再按照故障与这一部位的具体特点，逐个部位检查，初步判别。在实际利用中，可能用一种方法即可查到故障并清扫，有时需要多种方法并用。对各种判别故障点的方法的控制程度重要取决于对故障设备原理与结构控制的深度。

（2）报警处理 ①系统报警的处理：数控系统产生故障时，一般在显示屏或操作面板上给出故障信号和相应的信息。通常系统的操作手册或调剂手册中都有详细的报警号，报警内容和处理方法。由于系统的报警设置单一、齐全、周密、明确、维修人员可根据每一警报后面给出的信息与处理措施自行处理。②机床报警和操作信息的处理：机床制作厂根据机床的电气特点，利用PLC程序，将一些能反响机床接口电气把持方面的故障或操作信息以特定的标记，通过显示器给出，并可通过特定键，看到更详尽的报警阐明。这类报警可以根据机床厂供给的清扫故障手册进行处理，也可以利用操作面板或编程器根据电路图和PLC程序，查出相应的信号状态，按逻辑关系找出故障点进行处理。

（3）无报警或无法报警的故障处理 当系统的PLC无法运行，系统已停机或系统没有报警但工作不正常时，需要根据故障产生前后的系统状态信息，运用已控制的理论基础，进行分析，做出正确的断定。下面论述这种故障诊断和清扫措施。

故障诊断方法

惯例检查法

目测 目测故障板，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。以此可断定板内有无过流，过压，短路等问题。

手摸 用手摸并轻摇元器件，尤其是阻容，半导体器件有无松动之感，以此可检查出一些断脚，虚焊等问题。

通电 起首用万用表检查各种电源之间有无断路，如无即可接入相应的电源，目测有无冒烟，打火等现象，手摸元器件有无异常发热，以此可创造一些较为明显的故障，而缩小检修领域。

例如：在哈尔滨某工厂清扫故障时，机床的数控系统和PLC运行正常，但机床的液压系统无法启动，用编程器检查PLC程序运行正常，各所需信号状态均满足开机前提。进一步检查中创造，PLC信号状态与图纸和设备上的标记不一致，停机拔出电路板检查，创造PLC两块输出板编址不对，与另两块地位搞错，经交换后，机床正常运转。对于产生这个故障的机床所采用的SIMATIC S5—150K可编程把持器，只要编址正确，无论将线路板的地位怎样排列，系统均能正常运转，但相应地履行元件和信号源必须正确地对应，一旦对应毛病就会产生故障，甚至损坏机床。另外，根据用户供给的故障现象，联合自己的现场视察，运用系统工作原理亦可迅速做出正确断定。

仪器测量法 当系统产生故障后，采用惯例电工检测仪器，工具，按系统电路图及机床电路图对故障部分的电压，电源，脉冲信号等进行实测断定故障所在。如电源的输入电压超限，引起电源监控可用电压表测网络电压，或用电压测试仪实时监控以清扫其它原因。如产生地位把持环故障可用示波器检查测量回路的信号状态，或用示波器视察其信号输出是否缺相，有无干扰。例如，上海某厂在清扫故障中，系统报警，地位环硬件故障，用示波器检查创造有干扰信号，我们在电路中用接电容的方法将其滤掉使系统工作正常。如涌现系统无法回基准点的情形，可用示波器检查是否有零标记脉冲，若没有可考虑是测量系统损坏。

用可编程把持器进行PLC中断状态分析：可编程序把持器产生故障时，其中断原因以中断堆栈的方法记忆。应用编程器可以在系统结束状态下，调出中断堆栈和块堆栈，按其所唆使的原因，查明故障所在。在可编程序把持器的维修中这是最常用有效和快速的措施。

接口信号检查：通过用可编程序把持器检查机床把持系统的接口信号，并与接口手册的正确信号相对照，亦可查出相应的故障点。

诊断备件调换法：现代数控系统大都采用模块化设计，按功效不同划分不同模块，随着现代技巧的发展，电路的集成规模越来越大技巧也越来越复杂，按惯例方法，很难把故障定位到一个很小的区域，而一旦系统产生故障，为了缩短停机时间，我们可以根据模块的功效与故障现象，初步断定出可能的故障模块，用诊断备件将其调换，这样可迅速断定出有故障的模块。在没有诊断备件的情形下可以采用现场雷同或相容的模块进行调换检查，对于现代数控的维修，越来越多的情形采用这种方法进行诊断，然后用备件调换损坏模块，使系统正常工作。尽{zd0}可能缩短故障停机时间，应用这种方法在操作时注意必定要在停电状态下进行，还要仔细检查线路板的版本，型号，各种标记，跨接是否雷同，对于有关的机床数据和电位计的地位应做好记载，拆线时应做好标记。

利用系统的自诊断功效断定：现代数控系统尤其是全功效数控具有很强的自诊断能力，通过实行时监控系统各部分的工作，及时断定故障，给出报警信息，并做出相应的动作，避免事故产生。然而有时当硬件产生故障时，就无法报警，有的数控系统可通过发光管不同的闪耀频率或不同的组合做出相应的唆使，这些唆使配合应用就可赞助我们正确地诊断出故障模板的地位。如SINUMERIK 8系统根据MS100 CPU板上四个唆使灯和操作面板上的FAULT灯的亮灭组合就可断定出故障地位。

上述诊断方法，在实际利用时并无严格的界限，可能用一种方法就能清扫故障，亦可能需要多种方法同时进行。其效果重要取决于对系统原理与结构的懂得与控制的深度，以及维修经验的多少。

3.2 数控系统的常见故障分析

根据数控系统的构成，工作原理和特点，联合我们在维修中的经验，将常见的故障部位及故障现象分析如下。

（1）地位环 这是数控系统发出把持指令，并与地位检测系统的反馈值相比较，进一步完成把持任务的要害环节。它具有很高的工作频度，并与外设相联接，所以容易产生故障。

常见的故障有：①位控环报警：可能是测量回路开路；测量系统损坏，位控单元内部损坏。②不发指令就运动，可能是漂移过高，正反馈，位控单元故障；测量元件损坏。③测量元件故障，一般表现为无反馈值；机床回不了基准点；高速时漏脉冲产生报警可能的原因是光栅或读头脏了；光栅坏了。

（2）伺服驱动系统 伺服驱动系统与电源电网，机械系统等相干联，而且在工作中一直处于频繁的启动和运行状态，因而这也是故障较多的部分。

其重要故障有：①系统损坏。一般由于网络电压波动太大，或电压冲击造成。我国大部分区域电网质量欠好，会给机床带来电压超限，尤其是瞬间超限，如无专门的电压监控仪，则很难测到，在查找故障原因时，要加以注意，还有一些是由于特别原因造成的损坏。如华北某厂由于雷击中工厂变电站并窜入电网而造成多台机床伺服系统损坏。②无把持指令，而电机高速运转。这种故障的原因是速度环开环或正反馈。如在东北某厂，引进的西德WOTAN公司转子铣床在调试中，机床X轴在无指令的情形下，高速运转，经分析我们认为是正反馈造成的。因为系统零点漂移，在正反馈情形下，就会迅速累加使电机在高速下运转，而我们按标签检查线路后完整正确，机床厂技巧人员认为不可能接错，在充分分析与检测后我们将反馈线反接，成果机床运转正常。机床厂技巧人员不得不承认德方工作失误。还有一例子，我们在天津某厂培训讲学时，应厂方请求对他们厂一台自进厂后一直无法正常工作的精密磨床进行维修，其故障是：机床一启动电机就运转，而且越来越快，直至{zg}转速。我们分析认为是由于速度环开路，系统漂移无法克制作成。经检查其原因是速度反馈线接到了地线上造成。③加工时工件表面达不到请求，走圆弧插补轴换向时涌现凸台，或电机低速爬行或振动，这类故障一般是由于伺服系统调剂欠妥，各轴增益系统不相等或与电机匹配不合适引起，解决措施是进行{zj0}化调节。④保险烧断，或电机过热，以至烧坏，这类故障一般是机械负载过大或卡逝世。

（3）电源部分 电源是保持系统正常工作的能源支撑部分，它失效或故障的直接成果是造成系统的停机或损坏全数系统。一般在欧美国家，这类问题比较少，在设计上这方面的因素考虑的不多，但在中国由于电源波动较大，质量差，还暗藏有如高频脉冲这一类的干扰，加上人为的因素（如突然拉闸断电等）。这些原因可造成电源故障监控或损坏。另外，数控系统部分运行数据，设定数据以及加工程序等一般存贮在RAM存贮器内，系统断电后，靠电源的后备蓄电池或锂电池来保持。因而，停机时间比较长，拔插电源或存贮器都可能造成数据丧失，使系统不能运行。

（4）可编程序把持器逻辑接口 数控系统的逻辑把持，如刀库管理，液压启动等，重要由PLC来实现，要完成这些把持就必须采集各把持点的状态信息，如断电器，伺服阀，唆使灯等。因而它与外界种类繁多的各种信号源和履行元件相连接，变更频繁，所以产生故障的可能性就比较多，而且故障类型亦千变万化。

（5）其他 由于情形前提，如干扰，温度，湿度超过容许领域，操作欠妥，参数设定欠妥，亦可能造成停机或故障。有一工厂的数控设备，开机后不久便失去数控筹备好信号，系统无法工作，经检查创造机体温度很高，原因是通气过滤网已堵逝世，引起温度传感器动作，调换滤网后，系统正常工作。不按操作规程拔插线路板，或无静电防护措施等，都可能造成停机故障甚至损坏系统。

一般在数控系统的设计、应用和维修中，必须考虑对经常涌现故障的部位给予报警，报警电路工作后，一方面在屏幕或操作面板上给出报警信息，另一方面发出掩护性中断指令，使系统结束工作，以便查清故障和进行维修。

3.3 故障清扫方法

（1）初始化复位法 一般情形下，由于瞬时故障引起的系统报警，可用硬件复位或开关系统电源依次来xx故障，若系统工作存贮区由于掉电，拔插线路板或电池欠压造成混乱，则必须对系统进行初始化xx，xx前应注意作好数据拷贝记载，若初始化后故障仍无法清扫，则进行硬件诊断。

（2）参数更改，程序更正法 系统参数是断定系统功效的根据，参数设定毛病就可能造成系统的故障或某功效无效。例如，在哈尔滨某厂转子铣床上采用了测量循环系统，这一功效请求有一个背景存贮器，调试时创造这一功效无法实现。检查创造断定背景存贮器存在的数据位没有设定，经设定后该功效正常。有时由于用户程序毛病亦可造成故障停机，对此可以采用系统的块搜索功效进行检查，纠正所有毛病，以确保其正常运行。

（3）调节，{zj0}化调剂法 调节是一种最简略易行的措施。通过对电位计的调节，修正系统故障。如某军工厂维修中，其系统显示器画面混乱，经调节后正常。在山东某厂，其主轴在启动和制动时产生皮带打滑，原因是其主轴负载转矩大，而驱动装置的斜升时间设定过小，经调节后正常。

{zj0}化调剂是系统地对伺服驱动系统与被拖动的机械系统实现{zj0}匹配的综合调节方法，其措施很简略，用一台多线记载仪或具有存贮功效的双踪示波器，分辨视察指令和速度反馈或电流反馈的响应关系。通过调节速度调节器的比例系数和积分时间，来使伺服系统达到即有较高的动态响应特征，而又不振荡的{zj0}工作状态。在现场没有示波器或记载仪的情形下，根据经验，即调节使电机起振，然后向反向慢慢调节，直到打消震动即可。

（4）备件调换法 用好的备件调换诊断出坏的线路板，并做相应的初始化启动，使机床迅速投入正常运转，然后将坏板修理或返修，这是目前最常用的排故措施。

（5）改良电源质量法 目前一般采用稳压电源，来改良电源波动。对于高频干扰可以采用电容滤波法，通过这些预防性措施来减少电源板的故障。

（6）维修信息跟踪法 一些大的制作公司根据实际工作中由于设计缺点造成的偶然故障，不断修正和完善系统软件或硬件。这些修正以维修信息的情势不断供给给维修人员。以此做为故障清扫的根据，可正确彻底地清扫故障。

3.4 维修中应注意的事项

（1）从整机上取出某块线路板时，应注意记载其相对应的地位，连接的电缆号，对于固定安装的线路板，还应按前后取下相应的压接部件及螺钉作记载。拆卸下的压件及螺钉应放在专门的盒内，以免丧失，装配后，盒内的器材应全数用上，否则装配不完整。

（2）电烙铁应放在顺手的前方，远离维修线路板。烙铁头应作恰当的修整，以适应集成电路的焊接，并避免焊接时碰伤其它元器件。

（3）测量线路间的阻值时，应断电源，测阻值时应红黑表笔互换测量两次，以阻值大的为参考值。

（4）线路板上大多刷有阻焊膜，因此测量时应找到相应的焊点作为测试点，不要铲除焊膜，有的板子全数刷有绝缘层，则只有在焊点处用刀片刮开绝缘层。

（5）不应随便切断印刷线路。有的维修人员具有必定的家电维修经验，习惯断线检查，但数控设备上的线路板大多是双面金属孔板或多层孔化板，印刷线路细而密，一旦切断不易焊接，且切线时易切断相邻的线，再则有的点，在切断某一根线时，并不能使其和线路脱离，需要同时切断几根线才行。

（6）不应随便拆换元器件。有的维修人员在没有断定故障元件的情形下只是凭感到那一个元件坏了，就立即拆换，这样误判率较高，拆下的元件人为损坏率也较高。

（7）拆卸元件时应应用吸锡器及吸锡绳，切忌硬取。同一焊盘不应长时间加热及重复拆卸，以免损坏焊盘。

（8）调换新的器件，其引脚应作恰当的处理，焊接中不应应用酸性焊油。

（9）记载线路上的开关，跳线地位，不应随便转变。进行两极以上的对照检查时，或互换元器件时注意标记各板上的元件，以免错乱，致使好板亦不能工作。

（10）查清线路板的电源配置及种类，根据检查的需要，可分辨供电或全数供电。应注意高压，有的线路板直接接入高压，或板内有高压产生器，需恰当绝缘，操作时应特别注意。

4 数控机床开机调试

数控机床是一种技巧含量很高的机电仪一体化的机床，用户买到一台数控机床后，是否正确的安全地开机，调试是很要害的一步。这一步的正确与否在很大程序上决定了这台数控机床能否施展正常的经济效率以及它本身的应用寿命，这对数控机床的生产厂和用户厂都是事关重大的课题。数控机床开机，调试应按下列的步骤进行。