摘要：作为当今效率非常优秀的自动化机床设备，数控机床包括了多项优秀的技术要素，文章简要的论述了其问题分析以及处理相关的内容。
关键词：数控机床；故障；排除方法
中图分类号：TG659文献标识码：A
1分析问题时要遵循的原则内容
1.1首先是外在然后是里面
数控机床是机械、液压、电气一体化的机床，因此问题的出现肯定是上述的三项内容的全面体现。因此规定维修者要按照先外在然后里面的规定来开展分析活动，也就是说如果机床出现不利现象的话，工作者要从外面开始逐渐的进行到里面。
外在的硬件活动导致的问题是所有的问题中出现几率较高的。一般都是由于检测开关、液压系统、气动系统、电气执行元件、机械装置出现问题引起的。该种问题中的一些能够经由报警体系分析。针对常见的数控体系来说，都具备问题诊断以及预警之类的特征。工作者能够结合此类措施减少诊断的领域。虽说个别问题有报警装置，不过不能够体现出全面的的要素。此时就要结合报警内容以及问题状态来研究。
1.2先分析机械然后分析电气
因为其是一项具有高度的自动化水平的装置。机械的问题比较的易于察觉，但是体系中的问题就相对来讲要困难多了。
1.3首先是分析静止的然后动态的
工作者应该先进行静止的，进而分析动态的，不能没有目标的胡乱进行，要询问有关人员问题出现的详细情况，查阅相关材料，才能够分析问题的所在，继而研究应对方法。
1.4先分析共同用途的然后分析专项的
主要是由于前者是关系到整个体系的，而后者只是一个单独的部分的。
1.5首先分析简单的然后是繁琐的
如果发生了多个问题，一时间无法应对的话，就要先处理简单的，然后是相对较为繁琐的。这主要是由于在分析简单的问题的时候，一些繁琐的也会变得更加的简单，条理比较的清晰。
2自诊工艺以及问题排除措施
2.1自诊断技术
2.1.1开机自诊断
数控系统通电后，设备内部诊断软件会自动对系统中各种元件如CPU、RAM及各应用软件进行逐一检测并将检测结果显示出来，假如察觉到不利现象的话，体系会进行报警。该项活动一般是在开机之后的六十秒的时间中进行完。个别时候它会把问题的产生要素归咎于电路板等，不过有时候只是把问题的产生要素归为单一的领域之中，此时工作者要结合有关的维修信息的指示来明确问题的产生要素，并且认真的处理。
2.1.2运行自诊断
运行自诊断也称在线自诊断，具体的是说体系运作合理的时候，运行内部诊断程序，对系统本身、PLC、位置伺服单元以及与数控装置相连的其它外部装置进行自动测试、检查，而且体现相关的内容，它通常会在体系运行的时候多次出现。
2.1.3脱机诊断
如果体系发生了不利现象，第一要做的就是停止运行，然后使用随机的专用诊断纸带对系统进行脱机诊断。诊断时先要将纸带上的程序读入RAM系统中，计算机运行程序进行诊断，进而明确问题发生的位置，此类方法在最初的体系中的应用比较的频繁。
2.2人工诊断技术
通过分析，我们发现数控体系的问题类型非常多，但是上述方法并不可以对体系的全部零件检测，也无法将问题的产生要素明确到具体的部件中，此时就要及时的分析产生的要素，需要采用人工诊断方法。一般来讲，人工措施的种类非常多，接下来具体讲解。
2.2.1功能程序测试法
这种方法将数控系统中的G、M、S、T、功能的全部指令编成一个测试程序，穿成纸带或存储到软盘上在进行诊断时运行这个程序，可快速判定哪个功能出现问题，这种方法一般在机床出现随机性故障时使用，也可用于设备闲置时间较长重新投入使用时测试用。
2.2.2参数检查法
一般系统的参数是存放在RAM中的，如果发生干扰或者是由于别的一些要素的影响使得信息不合理，而导致体系无法有效的开展活动的话，此时要结合问题特点，分析相关的信息，在排解一些问题的时候，还应该相关的数值调节。
2.2.3备件置换法
是将系统中型号完全相同的电路板、模块、集成电路或其它零部件进行互相交换比较，或利用备用的元器件替换有疑点的部件，进而及时的明确发生问题的区域。
2.3高级诊断技术
2.3.1一般来讲，该项诊断活动中，经常使用的措施有如下的一些：
2.3.2自修复诊断
自修复诊断一般是指在系统内设置不参与运行的备用模块。该程序在体系运行的时候，如果察觉一个模块有不利现象的话，体系会将问题信息展示出来，而且能够自行的查找备用的模块，工作者能够结合信息进行替换。这种措施规定要有非常多的备用的模块，它会导致体系的面积变大，而且费用也会增多。
2.3.3诊断指导专家系统
近年来，随着图像识别、声音识别、自动翻译和智能工业机器人等技术的发展，这些技术越来越多地被应用到数控机床上。诊断专家系统以专家知识、经验为基础，自动模仿专家利用知识解决复杂问题的思维活动，这就使普通工作人员同样能对故障做出具有专家级水平的诊断结论。
例如：日本的FANUC系统的诊断指导专家系统是由知识库、推理计算机和人工控制器组成。知识库内存储了专家分析、故障判断和如何消除故障的经验知识。这些知识用于读出数控系统的状态信息，通过人工控制器，编程员可用简捷的记述把专家的知识编成程序，并把程序变成知识库目标形式，再存储到知识库中。推理机通过运行程序进行推理，操作者也可通过显示单位，用简单的人机对话的方式选择故障状态，必要时回答系统的提问，以补充为得出结论所需的其它信息。
2.3.4通讯诊断系统
它又被叫做海外诊断措施，是由中央维修站通过电话线路，甚至国际电话系统向用户设备发送诊断程序所进行的一种遥控诊断。它不但能够用到问题出现以后的分析中，还能够用到发生之前的活动中，生产单位的工作者不需要亲自到场地中，只要在规定的时间中对设备进行综合化的检测，在维修站中获取信息，就能发现存在的不利现象。
参考文献
[1]周兰，陈少艾.数控机床故障诊断与维修[M].北京：人民邮电出版社，2007.
关键词：数控机床；故障诊断；伺服过热
基金项目：本文系“湖南理工职业技术学院科研基金一般资助项目”（项目编号：Lgy12y005）的研究成果。
一、数控机床故障诊断的常用方法
数控机床集机械、电气、计算机控制技术、编程与操作于一体，自动化的程度相对于普通机床提高了很多。由于结构与控制方式的改变，在维修上，数控机床除了普通机床的维修方法外，在电气维修方面也由硬件故障为主向软件故障为主转变。增加了一些新的维修方法。比如说系统自诊断方法、参数封锁法、报警号故障诊断、梯形图故障诊断、参数初始化故障诊断、备件置换法、同类对调法等数控机床常用维修方法。
二、数控机床常见故障表现形式
数控机床故障根据有无报警显示分为有报警显示和无报警显示两种。而数控机床的报警形式一般又分为系统显示屏显示报警；系统主模块、伺服驱动装置等上面的LED状态指示灯、报警指示灯、数码管显示报警；数控机床PMC动态控制梯形图报警。
三、数控车床常见故障实例分析
以学院实习工厂数控车床为载体，重点对系统无法启动、四方回转刀架换刀故障、伺服系统故障、机械加工精度误差故障、机床超程故障进行故障机理分析，参照数控机床配套的维修说明书，连接说明书，根据故障现象，找到故障点以及故障原因从而排除故障，保证系统正常启动稳定运行。
1、机械加工精度故障
故障现象：配备FANUC系统数控车床，加工零件时出现径向尺寸大小不稳定故障。
故障分析与诊断：加工尺寸不稳定故障产生的原因有：系统输出信号受到干扰；半闭环数控车床的编码器连接松动；机械故障。通过排除，最终确定为机械故障。故检查传动链中电动机与丝杠的连接处，发现电动机联轴器紧固螺钉松动，使电动机转子轴与机床丝杠之间产生相对运动。由于半闭环系统的检测装置位于电动机轴端，所以丝杠的实际转动量无法检测，从而导致了零件尺寸不稳定现象，紧固电动机联轴器后故障解除。
2、机床超程故障
故障现象：CK6132A型FANUC系统数控车床，Z轴靠近卡盘方向移动时产生超程报警“OVERTRAVEL。-X”。
故障分析与诊断：根据报警现象现场调查发现z轴报警时离行程极限相差还有一段距离，只是系统显示器显示的z轴坐标超过了z轴负向范围，因此确认是软限位超程报警，查找参数1321号，修改参数后执行机床回零操作，并将系统断电重启，解除软限位报警故障。
3、系统无法启动故障
故障现象：长征机床厂生产的CK6132A型数控车床，配备FANUC0iMatec数控系统，开机时，系统无法启动。
故障分析与诊断：通过分析，确定是数控系统未供电故障。可能原因为CP1电源输入故障，检查系统DC24V电源输入状况，结果为DC23.6V，在正负10%范围内，属正常。后检查控制器面板上的熔断器，已烧坏，后更换熔断器，并清洁电气柜灰尘，故障解除。
4、四方回转刀架换刀故障
故障现象：广州数控980系统数控车床，四方回转刀架执行自动换刀指令时不能选刀并且刀架旋转不停，只有当复位按钮按下才能停止刀架旋转。
故障分析与诊断：根据数控机床维修原则中先机械后电气的原则进行故障检修，通过拆卸检查广数车床刀架，发现其弹簧定位反靠销磨损严重，导致其自动锁紧功能不能完成，更换反靠销，安装后刀架运行正常。但是执行T0303指令时，刀架一直旋转，排除其不能锁紧故障，根据刀架定位不准的故障现象，检测刀架电气及传输控制信号，怀疑霍尔元件可能存在故障，更换霍尔元件，故障解除。
5、伺服系统故障
故障现象：配备FANUC数控系统的数控车床在开机启动后，系统显示屏出现报警：401#Z轴VRDYOFF”；430#ZAXIS：SV。MOTOROVERHEAT。
故障分析与诊断：查阅数控机床系统维修说明书，报警内容401为z轴的伺服放大器准备未绪故障报警；430为伺服过热故障报警。经调查，该机床并不是一直出现此两类报警号，而是当天气炎热及连续加工时间较长时出现频繁，从故障现象上看，401故障的产生原因有连接电缆故障；伺服装置的继电器MCC控制回路或线圈本身故障；内部控制回路或检测电路故障，根据故障现象的现场调查怀疑本机床401故障很有可能是连接不良引起，检查伺服系统电路的连接状况，401报警解除。但是430伺服过热故障报警存在。通过伺服电动机调整画面的ALM1和ALM2的#7为1或者0进行判定伺服电动机过热或是伺服单元过热故障，最终确定430是因为伺服单元过热报警，怀疑是伺服系统通风不畅引起，清理电气柜内灰尘和排气电扇，430报警消除。
实习工厂作为学院制造类学生实习实训的重要基地与场所，数控机床成为了实训环节中至关重要的实训载体，其正常运转的可靠性决定了实训的进度与实训的质量。在学生实习实训中避免不了出现系统故障，且因维修不及时直接影响到实训实习进度与质量。所以了解数控机床硬件连接，掌握其控制功能，及时准确的诊断数控机床故障显得更加重要。参考文献
[1]刘永久·数控机床故障诊断与维修技术[M]·机械工业出版社？2009（8）
[2]BEIJINGFANUC0iCB/0iMate–C维修说明书
[3]BEIJINGFANUC0iMateMODELC硬件连接说明书
[4]周兰·数控机床故障诊断与维修[M]·人民邮电出版社·2007（12）
作者简介：向云南（1986-），女，汉族，湖南常德人，湖南理工职业技术学院，助教。
在工业化的持续发展过程中，各行各业的竞争越来越激烈。为了推动企业的进一步发展，所有企业都在进行技术革新。数控机床是机械生产过程中的通用装置，由气压、油压、机床、电控马达、自动控制等组合而成[1]。自20世纪中叶数控技术的出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。数控机械加工的特点是灵活、高精度、高生产性、降低操作员的劳动密集度、改善劳动条件、促进生产管理的现代化、提高经济效益。数控技术应用的关键在于开发高速、高精度、高稳定性的高科技设备。在现有的处理装置中，只有数控机床可以承担这个沉重的责任。
因此，为了实现实际的快速切削，数控机床必须朝着高速化、高精度、灵活性、开放控制系统、控制系统辅助软件、工厂生产数据管理的方向移动，以满足现代制造业快速发展的需要。为了完全发挥数控机床的最大价值，我们必须关注数控机床的故障排除问题，了解数控机床的一般机械问题，掌握故障诊断和维护方法，充分发挥数控机床的最大适用价值，提高故障诊断效率，利用科技驱动提高生产效率，确保工业生产活动顺利发展。
二、国内外发展现状
2.1设备故障诊断的国内外研究现状
(1)国外故障诊断的研究现状
设备状态监测与故障诊断在美国、日本、英国等国家得到了高度重视,各国竞相开展相关技术。美国是最早开展设备故障诊断工作的国家之一,自1961年美国的阿波罗计划执行后,由设备出现的一系列的设备故障造成的悲剧促使了美国机械故障预防小组(MFPG)的成立,开始对故障诊断技术进行有组织、有计划的研究。随着故障诊断技术的发展,美国西屋公司、Bently、HP等公司的监测技术代表了当今诊断技术的最高水平,其完善的监测功能和较强的诊断功能使之广泛应用于宇宙、军事、化工等领域;上世纪六七十年代,英国以R.A.Collacott为首的机械保健中心和状态监测协会开始对故障诊断技术进行研究,其在汽车、摩擦磨损、飞机发动机等方面的监测和诊断研究对国内外故障诊断的研究有着指导性意义;日本开展的诊断技术研究工作主要集中在两个层面:一是高等院校,比如在东京大学、京都大学、早稻田大学高等学府均发表了不少基础性的研究报告;二是在在企业,如三菱重工的“机械保健系统”对汽轮发电机组故障监测和诊断起到了推动作用,日本的故障诊断技术在钢铁、化工、铁路等行业发展较快;欧洲其他国家的故障诊断技术在某一方面具有特色或占有领先地位,瑞典SPM公司的轴承监测技术、AGEMA公司的红外热像技术、挪威的船舶诊断技术、丹麦的B&K公司的振动及噪声监测技术等技术都各有千秋。
(2)国内故障诊断研究现状
国内关于故障诊断技术发展起步晚,始于70年代末,而真正起步应该从1983年南京首届设备诊断技术专题座谈会开始,国家政府有关部门对关于故障诊断技术的研究给予重视和支持,尤其在技术引进、技术改造、科研开发等方面给予高度重视。近年来,国内包括西安交通大学,浙江大学,北京理工大学、清华大学、东北化工大学、中国科学院等在内的众多大专科院校、科研机构、学术机构等都在故障诊断方面做了大量的研究。这些研究都注重结合当代各种先进故障诊断技术,应用于很多大型设备中,并取得了巨大的成果。透平发电机、压缩机的诊断技术已列入国家重点攻关项目并受到高度重视;西安交通大学研发的“大型旋转机械计算机状态监测与故障诊断系统”,哈尔滨工业大学的“机组振动微机监测和故障诊断系统”;东北大学设备诊断工程中心的“轧钢机状态监测诊断系统”以及“风机工作状态监测诊断系统”均取得了可喜的成果,为国内故障诊断的发展奠定了坚实的理论基础和实践经验。与国外理论基础雄厚、研究深入的故障诊断技术相比,我国的设备状态监测与故障诊断技术水平同发达国家的差距已大大缩短,但仍然存在一定差距。
2.2故障诊断系统的研究现状
随着智能诊断系统的发展,基于知识的诊断推理目前是国内外研究的热点,对智能故障诊断推理技术及用于智能推理的知识表示方式的研究取得了很多成果,另外,随着网络技术、关于信息同步相关技术的研究也迅速发展起来,随着故障诊断研究与发展,出现了大量故障诊断系统应用与数控机床诊断故障诊断模式,先后出现的有现场诊断模式和远程诊断模式,现场诊断模式当故障发生后,企业必须派售后服务人员到现场故障诊断,国内多数企业对故障诊断仍然依靠传统的故障诊断维修方式;远程网络化故障诊断在数控机床领域得到很深入的研究。
故障诊断经历了三个阶段,即人工诊断,常规诊断以及智能诊断,智能诊断是目前国内外研究的热点,关于智能诊断诊断的研究国内外专家学者都进行了大量的理论和实验研究,得到了许多有价值的成果,基于人工神经网络、模糊模型、粗糙集理论、故障树等诊断方法以及基于本体、规则推理RBR和基于案例推理CBR的专家系统在数控机床故障诊断中得到很好地发展,并都取得了一定的成果,其中基于知识的专家系统在人工智能中的应用最广泛[2]。为了提高故障诊断的效率和精度,多方法集成的故障诊断引起了人们对高度重视,将RBR和CBR串行结合,利用一种推理方式来解决先导方式推理产生的问题,当两者都得不到故障诊断的结果时,采用人工诊断得出故障诊断结果。
智能诊断是基于知识的诊断方法,因此智能诊断的发展与知识的表示密切相关,关于故障知识表示的研究主要有基于规则、框架、对象等方式,对基于本体表示的方式进行了研究。随着分布式计算机管理的出现,一个关键的技术——信息同步技术也有了广泛的研究,提出了一个基于Petri网的信息同步模型,提出了基于该模型的信息预取、状态估算、系统时间同步等控制策略研究了分布式虚拟现实系统的信息同步,信息同步在分布式环境下多媒体的得到研究。
三、数控机床机械故障诊断方法
3.1人工诊断法
人工诊断方法是基于操作员的经验，分为外观故障检查、软失误检查、连接器接线、电缆检查、机床数据检查等。外观检查是操作员使用自己的嗅觉，视觉等，判断机床是否故障。软失误检查法是指操作员使用外观检查方法确认机床最近的维护记录，了解最近的机床工作，确认机床的潜在危险性。连接器接线及电缆检查方法是指使用确认机床各部分连接的指示的操作员。同时，需要仔细检查零件之间的配线连接。机床的数据检查是通过分析机床的故障现象，参照机床相关的故障数据来检查和纠正机床数据。但是，这些方法的缺点是带有强烈的主观性，不可靠的诊断结果和低诊断效率。
3.2智能诊断法
目前，数控机床故障诊断的主流方法是在故障诊断领域应用计算机、人工智能等技术的智能诊断方法[3]，主要分为以下几种方法：
（1）容错树分析法：容错树分析法是分析和调查使机器工具的故障从本地逐渐减少的原因。容错树分析方法不仅检查了系统软件的故障和硬件故障，而且检查了由一个组件引起的系统故障的原因，还可以检查人的因素也可以分析由两个以上的组件引起的系统故障的原因。这是一种综合考虑系统故障原因的分析方法。[4]但是缺点是故障机制不明确，构成故障树的冗余量复杂而困难，适合以往的故障诊断，找不到各个特殊故障。
（2）单个功能监测方法：单个功能监测方法在操作过程中收集机床的各个部分的信号，例如温度、功率、声发射、振动等，建立相应的数学模型，分析信号提取故障特性信号[5]。然后，判断机床是否有故障和断层的位置。其缺点是传感器容易受到环境干扰的接收故障信号复杂，不全面，信号处理效率不高。容易弄错或判断机床的故障。
（3）模式识别和训练模型的应用：模式识别和训练模型的应用是建立数控机床的故障样品库，使用数控机床的已知故障因子建立实验样品，神经网络的训练支持向量机和其他模型以及模式识别和训练模型的应用：模式识别和训练模型的应用意味着使用数控机床已知的故障因素建立数控机床的故障样本库。我们训练了神经网络和支持向量机模型。
四、数控机床机械故障类型
4.1主轴运行中的故障
（1）精度和设计不符合相关要求。
数控机床对精度要求很高。如果精度在处理过程中不满足所需条件，主轴总是处于影响状态，结果无法保证后续安装的牢固性[6]。数控机床对精度要求很高。如果精度在处理过程中不满足所需条件，主轴总是处于影响状态，结果无法保证后续安装的牢固性。
（2）过度的切削振动。
数控机床的运行中发生的结构问题主要有：无法确保轴线，中间距离过大，主轴承和主轴的安装不符合标准要求，主轴箱的柱子和架子分离等[7]。为了解决这些问题，有必要针对实际情况采取相应对策，例如及时更换传送带或轴承。
4.2运动系统的故障
（1）滚珠丝杠的副噪声的问题。
滚珠丝杠滚动球的损伤、滚珠丝杠的润滑效果、螺丝支撑轴承的损伤等滚珠丝杠的噪音有很多原因[7]。鉴于这样的缺点，为了确保轴承部的紧固，必须配置特别的人员进行轴承盖的调整等维护管理。另外，要做好润滑和维护工作，及时更换新的球。
（2）滚珠丝杆的灵敏度在运行中不好。
此类问题出现的原因为其负载过高，致使导轨以及丝杠无法处于平行状态。针对此类问题，应调整对轴向的间隙，强化滚珠丝杠的负载力，确保导轨以及丝杠处于平行的状态。
4.3导轨运行中的故障
（1）轨道磨削不良。如果数控机床损坏，机器的床位和基础会受到装置长期操作的影响。另外，如果在短时间内适用数控机床的话，那又会造成损失。由于这样的问题[8]，在导轨的维护管理中必须做良好的工作，使用用于维持数控机床的润滑油，保证良好的运转，避免损伤问题。
（2）运行导轨时，存在零部件涂抹效果差等问题。考虑到这种问题，通过结合现实，可以分析特定的问题，控制容许度，选择质量好的部件。
五、研究难点及可能的解决方案
数控机床是复杂而精密的大型设备，受各种因素的影响，有故障倾向。操作员不恰当工作时，工件加工困难，处理环境恶劣，数控机床就会产生各种故障。从目前的研究观点来看，人工诊断法的效率低，精度低，不能及时准确地找到故障部位，因此逐渐被取代。智能诊断法因更有效的诊断速度和准确可靠的诊断效果而受到越来越多的企业的青睐。目前，智能诊断技术尚未成熟，但还有很多缺点，可以从以下几方面进行改进：
（1）为了解决构建容错树的复杂和困难的问题，可以有机地集成模糊理论，专家系统和容错树。首先，使用减少现有知识基础的规则数，提高知识基础知识应用的灵活性和适应性的模糊推论法[9]。然后，建立容错树与专家系统知识基础的关系，通过推论来确定系统的故障模式。
（2）为了解决单功能监视方式的传感器容易受到环境的干扰，收集的信号不完整的问题，采用了通过多个传感器收集机床各部分操作信息的多传感器融合技术。另外，通过合成多个信息源来改善故障判定的概率，建立信息处理的有效数学模型，提高信号处理的效率，提取正确的故障信号特征。
（3）为了应用模式识别和训练模型，解决找不到机床故障部位的少数样品的问题，可以使用多方法融合故障诊断，即机床故障的多方法综合诊断。首先，创建共享故障样本数据库，使用训练模型来判断机床是否出现时间故障[10]。接着，使用功能监视法和fort树法等对应的方法来确定机床的故障部位。这样，可以高效准确地诊断机床的故障。
六、未来的发展趋势
数控机床今后的发展会更加蓬勃，而数控机床的故障诊断技术在其中发挥着重要作用[11]。在人工智能的持续发展中，智能诊断技术会更加成熟，识别结果会更加准确。数控机床的故障诊断技术今后的发展，可从以下几个方面入手：
（1）建立故障诊断系统的知识结构和知识基础。
（2）开发和研发综合多源故障信息的高效信息处理技术，及时准确地提取机床故障特性。
[论文摘要]数控机床故障的诊断是数控机床维修的关键。一般来说，随着故障类型的不同，采取的故障诊断的方法也就不同。本文从数控机床故障诊断的内容、原则、方法等方面入手来简要阐述一下数控机床故障的诊断方法。
系统可靠性是指数控系统在规定的条件和规定的时间内完成规定功能的能力。故障是指系统在规定的条件和规定的时间内失去了规定的功能。数控机床是个很复杂的大系统，它涉及光、机、电、液、气等很多技术，发生故障是难免的。机械磨损、机械锈蚀、机械失效、插件接触不良、电子元器件老化、电流电压波动、温度变化、干扰、噪声、软件丢失或本身有隐患、灰尘、操作失误等都可导致数控机床出故障。
一、数控机床故障诊断内容
故障诊断的内容：
1）动作诊断：监视机床各动作部分，判定动作不良的部位。诊断部位是atc、apc和机床主轴。2）状态诊断：当机床电机带动负载时，观察运行状态。3）点检诊断：定期点检液压元件、气动元件和强电柜。4）操作诊断：监视操作错误和程序错误。5）数控系统故障自诊断：不同的数控系统虽然在结构和性能上有所区别，但随着微电子技术的发展，在故障诊断上有它的共性。
二、数控机床故障诊断原则
在故障诊断时应掌握以下原则：
（1）先外部后内部数控机床是集机械、液压、电气为一体的机床，故其故障的发生也会由这三者综合反映出来。维修人员应先由外向内逐一进行排查，尽量避免随意地启封、拆卸，否则会扩大故障，使机床大伤元气，丧失精度，降低性能。
（2）先机械后电气一般来说，机械故障较易发觉，而数控系统故障的诊断则难度较大些。在故障检修之前，首先注意排除机械性的故障，往往可达到事半功倍的效果。
（3）先静后动先在机床断电的静止状态，通过了解、观察测试、分析确认为非破坏性故障后，方可给机床通电。在运行工况下，进行动态的观察、检验和测试，查找故障。而对破坏性故障，必须先排除危险后，方可通电。
（4）先简单后复杂当出现多种故障互相交织掩盖，一时无从下手时，应先解决容易的问题，后解决难度较大的问题。往往简单问题解决后，难度大的问题也可能变得容易。
三、数控机床故障诊断的方法
1.直观检查法它是维修人员最先使用的方法。在故障诊断时，首先要询问，向故障现场人员仔细询问故障产生的过程、故障表象及故障后果，并且在整个分析、判断过程中可能要多次询问；其次是仔细检查，根据故障诊断原则由外向内逐一进行观察检查。总体查看机床各部分工作状态是否处于正常状态(例如各坐标轴位置、主轴状态、刀库、机械手位置等)，各电控装置(如数控系统、温控装置、装置等)有无报警指示，局部特别要注意观察电路板的元器件及线路是否有烧伤、裂痕等现象、电路板上是否有短路、断路，芯片接触不良等现象，对于已维修过的电路板，更要注意有无缺件、错件及断线等情况；再次是触摸，在整机断电条件下可以通过触摸各主要电路板的安装状况、各插头座的插接状况、各功率及信号导线(如伺服与电机接触器接线)的联接状况等来发现可能出现故障的原因。
2.仪器检查法使用常规电工仪表，对各组交、直流电源电压，对相关直流及脉冲信号等进行测量，从中找寻可能的故障。例如：用万用表检查各电源情况，以及对某些电路板上设置的相关信号状态测量点的测量，用示波器观察相关的脉动信号的幅值、相位甚至有、无，用plc编程器查找plc程序中的故障部位及原因等等。
3.功能程序测试法功能程序测试法是将数控系统的g、m、s、t、f功能用编程法编成一个功能试验程序，并存储在相应的介质上。在故障诊断时运行这个程序，可快速判定故障发生的可能起因。功能程序测试法常应用于以下场合：
1）机床加工造成废品而一时无法确定是编程操作不当、还是由于数控系统故障引起的。
2）数控系统出现随机性故障。一时难以区别是外来干扰，还是系统稳定性差时。
3）闲置时间较长的数控机床在投入使用前或对数控机床进行定期检修时。
4.信号与报警指示分析法
1）硬件报警指示这是指包括伺服系统、数控系统在内的各电子、电器装置上的各种状态和故障指示灯，结合指示灯状态和相应的功能说明便可获知指示内容及故障原因与排除方法。
2）软件报警指示如前所述的系统软件、plc程序与加工程序中的故障通常都设有报警显示，依据显示的报警号对照相应的诊断说明手册便可获知可能的故障原因及故障排除方法。
5.接口状态检查法现代数控系统多将plc集成于其中，而cnc与plc之间则以一系列接口信号形式相互通讯联接。有些故障是与接口信号错误或丢失相关的，这些接口信号有的可以在相应的接口板和输入/输出板上有指示灯显示，有的可以通过简单操作在crt屏幕上显示，而所有的接口信号都可以用plc编程器调出。这种检查方法要求维修人员既要熟悉本机床的接口信号，又要熟悉plc编程器的应用。
6.参数检查法数控系统、plc及伺服驱动系统都设置许多可修改的参数以适应不同机床、不同工作状态的要求。这些参数不仅能使各电气系统与具体机床相匹配，而且更是使机床各项功能达到最佳化所必需的。因此，任何参数的变化(尤其是模拟量参数)甚至丢失都是不允许的；而随机床的长期运行所引起的机械或电气性能的变化会打破最初的匹配状态和最佳化状态。此类故障需要重新调整相关的一个或多个参数方可排除。这种方法对维修人员的要求是很高的，不仅要对具体系统主要参数十分了解，既知晓其地址熟悉其作用，而且要有较丰富的电气调试经验。
7.试探交换法即在分析出故障大致起因的情况下，维修人员可以利用备用的印刷电路板、集成电路芯片或元器件替换有疑点的部分，从而把故障范围缩小到印刷线路板或芯片一级。采用此法之前应注意以下几点：
1）更换任何备件都必须在断电情况下进行。
2）许多印制电路板上都有一些开关或短路棒的设定以匹配实际需要，因此在更换备件板上一定要记录下原有的开关位置和设定状态，并将新板作好同样的设定，否则会产生报警而不能工作。
3）某些印制电路板的更换还需在更换后进行某些特定操作以完成其中软件与参数的建立。这一点需要仔细阅读相应电路板的使用说明。
4）有些印制电路板是不能轻易拔出的，例如含有工作存储器的板，或者备用电池板，它会丢失有用的参数或者程序。必须更换时也必须遵照有关说明操作。
鉴于以上条件，在拔出旧板更换新板之前一定要先仔细阅读相关资料，弄懂要求和操作步骤之后再动手，以免造成更大的故障。
8.测量比较法cnc系统生产厂在设计印刷线路板时，为了调整和维修方便，在印刷线路板上设计了一些检测量端子。维修人员通过检测这些测量端子的电压或波形，可检查有关电路的工作状态是否正常。但利用检测端子进行测量之前，应先熟悉这些检测端子的作用及有关部分的电路或逻辑关系。
9.特殊处理法当今的数控系统已进入pc级、开放化的发展阶段，其中软件含量越来越丰富，有系统软件、机床制造者软件、甚至还有使用自己的软件，由于软件逻辑的设计中不可避免的一些问题，会使得有些故障状态无从分析，例如死机现象。对于这种故障现象则可以采取特殊手段来处理，比如整机断电，稍作停顿后再开机，有时则可能将故障消除。维修人员可以在自己的长期实践中摸索其规律。
参考文献：
①数控系统自诊断。开机自诊断数控系统在通电开机后，都要运行开机自诊断程序，对系统中关键的硬件和控制软件进行检测，并将检测结果在CRT上显示出来。运行自诊断运行自诊断是数控系统正常工作时，运行内部诊断程序，对系统本身、PLC、位置伺服单元以及与数控装置相连的其他外部装置进行自动测试、检查，并显示有关状态信息和故障信息。
②在线诊断和离线诊断。在线诊断是指通过数控系统的控制程序，在系统处于正常运行状态下，实时自动地对数控装置、PLC控制器、伺服系统、PLC的输入输出和其他外部装置进行自检，并显示状态信息、故障信息。脱机诊断当数控系统出现故障时，需要停机进行检查，这就是脱机诊断。脱机诊断的目的是修复系统的错误和定位故障，将故障定位在最小的范围。
远程诊断实现远程诊断的数控系统，必须具备计算机网络功能。因此，远程诊断是近几年发展起来的一种新型的诊断技术。数控机床利用数控系统的网络功能通过互联网连接到机床制造厂家，数控机床出现故障后，通过机床厂家的专业人员远程诊断，快速确诊故障。
2数控机床故障的实用诊断方法
①诊断常用的仪器、仪表及工具万用表－可测电阻、交、直流电压、电流。
相序表－可检测直流驱动装置输入电流的相序。转速表－可测量伺服电动机的转速，是检查伺服调速系统的重要依据。钳形电流表－可不断线检测电流。测振仪－是振动检测中最常用、最基本的仪器。短路追踪仪－可检测电气维修中经常碰到的短路故障现象。逻辑测试笔－可测量数字电路的脉冲、电平。IC测试仪－用于数控系统集成电路元件的检测和筛选。工具－弹头钩形扳手、拉锥度平键工具、弹性手锤、拉卸工具等。
②诊断用技术资料主要有：数控机床电气说明书，电气控制原理图，电气连接图，参数表，PLC程序，编程手册，数控系统安装与维修手册，伺服驱动系统使用说明书等。数控机床的技术资料非常重要，必须参照机床实物认真仔细地阅读。一旦机床发生故障，在进行分析的同时查阅相关资料。
③故障处理。故障软故障－由调整、参数设置或操作不当引起硬故障－由数控机床（控制、检测、驱动、液气、机械装置）的硬件失效引起。
故障处理对策除非出现影响设备或人身安全的紧急情况，不要立即切断机床的电源，应保持故障现场。从机床外观、CRT显示的内容、主板或驱动装置报警灯等方面进行检查。可按系统复位键，观察系统的变化，报警是否消失。如消失，说明是随机性故障或是由操作错误引起的。如不能消失，把可能引起该故障的原因罗列出来，进行综合分析、判断，必要时进行一些检测或试验，达到确诊故障的目的。
④数控系统故障诊断方法。直观法（望闻问切）：问－机床的故障现象、加工状况等看－CRT报警信息、报警指示灯、电容器等元件变形烟熏烧焦、保护器脱扣等听－异常声响闻－电气元件焦糊味及其它异味摸－发热、振动、接触不良等。参数检查法：参数通常是存放在RAM中，有时电池电压不足、系统长期不通电或外部干扰都会使参数丢失或混乱，应根据故障特征，检查和校对有关参数。隔离法：一些故障，难以区分是数控部分，还是伺服系统或机械部分造成的，常采用隔离法。同类对调法用同功能的备用板替换被怀疑有故障的模板，或将功能相同的模板或单元相互交换。功能程序测试法：将G、M、S、T、功能的全部指令编写一些小程序，在诊断故障时运行这些程序，即可判断功能的缺失。
摘要：数控机床是机电一体化紧密结合的典范，是一个庞大的系统，涉及机、电、液、气、电子、光等各项技术，在运行使用中不可避免地要产生各种故障，关键的问题是如何迅速诊断，确定故障部位，并及时排除解决，保证正常使用，提高生产效率。
关键词：数控机床；故障诊断；检测
1数控机床的故障诊断技术
①数控系统自诊断。开机自诊断数控系统在通电开机后，都要运行开机自诊断程序，对系统中关键的硬件和控制软件进行检测，并将检测结果在CRT上显示出来。运行自诊断运行自诊断是数控系统正常工作时，运行内部诊断程序，对系统本身、PLC、位置伺服单元以及与数控装置相连的其他外部装置进行自动测试、检查，并显示有关状态信息和故障信息。
②在线诊断和离线诊断。在线诊断是指通过数控系统的控制程序，在系统处于正常运行状态下，实时自动地对数控装置、PLC控制器、伺服系统、PLC的输入输出和其他外部装置进行自检，并显示状态信息、故障信息。脱机诊断当数控系统出现故障时，需要停机进行检查，这就是脱机诊断。脱机诊断的目的是修复系统的错误和定位故障，将故障定位在最小的范围。
远程诊断实现远程诊断的数控系统，必须具备计算机网络功能。因此，远程诊断是近几年发展起来的一种新型的诊断技术。数控机床利用数控系统的网络功能通过互联网连接到机床制造厂家，数控机床出现故障后，通过机床厂家的专业人员远程诊断，快速确诊故障。
2数控机床故障的实用诊断方法
①诊断常用的仪器、仪表及工具万用表－可测电阻、交、直流电压、电流。
相序表－可检测直流驱动装置输入电流的相序。转速表－可测量伺服电动机的转速，是检查伺服调速系统的重要依据。钳形电流表－可不断线检测电流。测振仪－是振动检测中最常用、最基本的仪器。短路追踪仪－可检测电气维修中经常碰到的短路故障现象。逻辑测试笔－可测量数字电路的脉冲、电平。IC测试仪－用于数控系统集成电路元件的检测和筛选。工具－弹头钩形扳手、拉锥度平键工具、弹性手锤、拉卸工具等。
②诊断用技术资料主要有：数控机床电气说明书，电气控制原理图，电气连接图，参数表，PLC程序，编程手册，数控系统安装与维修手册，伺服驱动系统使用说明书等。数控机床的技术资料非常重要，必须参照机床实物认真仔细地阅读。一旦机床发生故障，在进行分析的同时查阅相关资料。
③故障处理。故障软故障－由调整、参数设置或操作不当引起硬故障－由数控机床（控制、检测、驱动、液气、机械装置）的硬件失效引起。
故障处理对策除非出现影响设备或人身安全的紧急情况，不要立即切断机床的电源，应保持故障现场。从机床外观、CRT显示的内容、主板或驱动装置报警灯等方面进行检查。可按系统复位键，观察系统的变化，报警是否消失。如消失，说明是随机性故障或是由操作错误引起的。如不能消失，把可能引起该故障的原因罗列出来，进行综合分析、判断，必要时进行一些检测或试验，达到确诊故障的目的。
④数控系统故障诊断方法。直观法（望闻问切）：问－机床的故障现象、加工状况等看－CRT报警信息、报警指示灯、电容器等元件变形烟熏烧焦、保护器脱扣等听－异常声响闻－电气元件焦糊味及其它异味摸－发热、振动、接触不良等。参数检查法：参数通常是存放在RAM中，有时电池电压不足、系统长期不通电或外部干扰都会使参数丢失或混乱，应根据故障特征，检查和校对有关参数。隔离法：一些故障，难以区分是数控部分，还是伺服系统或机械部分造成的，常采用隔离法。同类对调法用同功能的备用板替换被怀疑有故障的模板，或将功能相同的模板或单元相互交换。功能程序测试法：将G、M、S、T、功能的全部指令编写一些小程序，在诊断故障时运行这些程序，即可判断功能的缺失。
关键词：数控机床故障树分析
一、数控机床故障的诊断研究意义所在
故障诊断始于机械设备故障诊断,主要指制造设备和制造过程的状态监测与故障诊断。制造设备主要指加工机床、夹具、量具和刀具;制造过程指制造工艺过程、工艺参数。机械设备运行时的状态监测与故障诊断包含两方面内容:一是对设备的运行状态进行监测;二是在发现异常情况后对设备的故障进行分析、诊断。
设备故障诊断是随设备管理和设备维修发展起来的。欧洲各国在欧洲维修团体联盟(fenms)推动下,主要以英国倡导的设备综合工程学为指导;美国以后勤学为指导;日本吸收二者特点,提出了全员生产维修(tpm)的观点。
美国自1961年开始执行阿波罗计划后,出现一系列因设备故障造成的事故,导致1967年在美国宇航局(nasa)倡导下,由美国海军研究室(onr)主持成立了美国机械故障预防小组(mfpg),并积极从事技术诊断的开发。美国诊断技术在航空、航天、军事、核能等尖端部门仍处于世界领先地位。
英国在上世纪60-70年代,以机器保健和状态监测协会(mhmg&cma)为最先开始研究故障诊断技术,在摩擦磨损、汽车和飞机发电机监测和诊断方面具领先地位。
日本的新日铁自1971年开发诊断技术,1976年达到实用化。日本诊断技术在钢铁、化工和铁路等部门处领先地位。
我国在故障诊断技术方面起步较晚,1979年才初步接触设备诊断技术,近年来得到迅速发展。目前国内对装备的故障诊断技术,尤其是板级故障诊断技术的研究有了较大的进展。经过二十多年的研究与发展,我国的故障诊断技术己广泛应用于军工、化工、工业制造等领域,如数控机床、汽车、发电、船舶、飞机、卫星、核反应堆等。
二、现代故障诊断技术概述
1.故障诊断主要内容
故障诊断的实质是在诊断对象出现故障的前提下,通过来自外界或系统本身的信息输入,经过处理,判断出故障种类,定为故障部位(元部件),进而估计出故障可能时间、严重程度、故障原因等,甚至还可以提供评价、决策以及进行维修的建议。
现代故障诊断的主要内容应包括实时监测技术,故障分析(诊断)技术和故障修复方法三个部分。从信息获取到故障定位,再到故障的排除,作为单独的技术领域发展的同时,又作为故障诊断的技术共同协调发展。
2.数控机床故障诊断常用的方法
(1)直观法。由维修人员利用感觉器官,观察故障发生时的各种声、光、味等异常现象,查看cnc机床系统的各个模块和线路,有无烧毁和损伤痕迹,迅速将故障范围缩小到一个模块或一块印刷线路板。这是一种最基本和常用的方法。
(2)cnc系统自诊断法。数控系统的自诊断功能,已经成为衡量数控系统性能的重要指标,数控系统的自诊断功能实时监视数控系统的工作状态。一旦发生异常情况,立即在crt上显示报警信息,或通过发光二极管指示故障的原因、故障模块,这是cnc机床故障诊断维修中最有效和直接的一种方法。
(3)功能程序测试法。功能程序测试法就是将数控系统的常用功能和特殊功能用手工编程或自动编程的方法,编制成一个功能测试程序,送入数控系统,然后让数控系统运行这个测试程序,借以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可能的部位和故障原因。
(4)模块交换法。所谓模块交换法就是在分析出故障大致起因的情况下,利用备用的印刷线路板、模板、集成电路芯片或元件替换有疑点的部分,将功能相同的模板或单元相互交换,观察故障的转移情况,从而快速判断故障部位的方法。
(5)原理分析法。根据cnc组成原理,从系统各部件的工作原理着手进行分析和判断,从逻辑关系上分析电路故障疑点的逻辑电平和特征参数,从而确定故障部位的方法。这种方法对维修人员要求很高,必须熟悉整个系统或每个部件的工作原理,才能对故障部位进行定位。
(6)plc程序法。根据plc报警信息,查阅有关plc程序,对照报警点相应的模块程序,比较相关i/o元件的逻辑状态,判断故障。
数控机床的故障诊断的方法还有参数检查法、测量比较法、敲击法、局部升温法、隔离法和开环检测法等,这些方法各有特点,维修时常同时采用几种方法综合运用,分析并逐步缩小故障范围,以达到排除故障的目的。
3.数控机床故障诊断技术发展趋势
(1)针对数控车床不完整信息和不精确信息的处理利用,更强调信息融合策略和处理技术,知识的表示方法;(2)针对现代数控设备复杂化、集成化、自动化程度的提高以及可持续工作能力和可靠性要求的提高,更强调多智能技术的融合,系统级诊断技术,混合智能诊断技术的研究;(3)针对专家系统知识获取的瓶颈问题,更强调自适应能力和自学习能力的研究,在线诊断技术、多传感器技术的研究。
三、数控机床故障的诊断展望
数控机床的故障诊断一直是困扰操作、维修人员的难题。由于数控机床的安全性和工作可靠性对于生产单位的效益直接产生很大的影响,专家系统在故障诊断领域中的应用,实现了基于人类专家经验知识的设备与系统故障诊断技术。
cnc机床作为一个复杂多变的非线性系统,充分考虑自然情况的变化以及人为误操作,如何结合模糊技术以及人工智能方面的优点,总结出更加智能的故障诊断方法,将是以后需要努力的方向。