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【关键词】数控;机床;维修;技术分析 【中图分类号】TU182【文献标识码】A【文章编号】 1674-3954(2011)02-0143-01 随着我国机械加工的快速发展,国内的数控机床也越来越多。由于数 控机床的先进性和故障的不稳定性,大部分故障都是以综合故障形式出现,所以数 控机床的维修难度较大,并且数控机床维修工作的不规范,使得数控维修工作处于 一种混乱状态,为了规范数控维修工作,提高数控机床的利用价值,本文提出五步 到位数控维修法。

一、 1、故障记录具体 数控机床发生故障时,对于操作人员应首先停止机床,保护现场,并对 故障进行尽可能详细的记录,并及时通知维修人员。

(1)故障发生时的情况记录 1)发生故障的机床型号,采用的控制系统型号,系统的软件版本号。

2)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。

3)发生故障时系统所处的操作方式。4)若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等。

5)若发生加工精度超差或轮廓误差过大等故障,应记录被加工工件号, 并保留不合格工件。

6)在发生故障时,若系统有报警显示,则记录系统的报警显示情况与报 警号。

7)记录发生故障时,各坐标轴的位置跟随误差的值。

8)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。

(2)故障发生的频繁程度记录 1)故障发生的时例与周期。

2)故障发生时的环境情况。

3)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。

4)检查故障是否与“进给速度”、“换刀方式”或是“螺纹切削”等特殊动 作有关。

(3)故障的规律性记录。

(4)故障时的外界条件记录。

2、故障检查方法 维修人员故障维修前,应根据故障现象与故障记录,认真对照系统、机 床使用说明书进行各顶检查以便确认故障的原因。当数控设备出现故障时,首先 要搞清故障现象,向操作人员了解第一次出现故障时的情况,在可能的情况下观察 故障发生的过程,观察故障是在什么情况下发生的,怎么发生的,引起怎样的后果。

搞清了故障现象,然后根据机床和数控系统的工作原理,就可以很快地确诊并将故 障排除,使设备恢复正常使用。故障检查包括:(1)机床的工作状况检查。

(2)机床运转情况检查。

(3)机床和系统之间连接情况检查。

(4)CNC装置的外观检查。

维修时应记录检查的原始数据、状态,记录越详细,维修就越方便,用户 最好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。

3、故障诊断 故障诊断是进行数控机床维修的第二步,故障诊断是否到位,直接影响 着排除故障的快慢,同时也起到预防故障的发生与扩大的作用。首先维修人员应 遵循以下两条原则: (1)充分调查故障现场。这是维修人员取得维修第一手材料的一个重 要手段。

(2)认真分析故障的原因。分析故障时,维修人员不应局限于 CNC部分, 而是要对机床强电、机械、液压、气动等方面都作详细的检查,并进行综合判断, 达到确珍和最终排除故障的目的。

1)直观法。2)系统自诊断法。3)参数检查法。4)功能程序测试法。5) 部件交换法。6)测量比较法。7)原理分析法。8)敲击法。9)局部升温法。10)转移 法。

除了以上介绍的故障检测方法外,还有插拔法、电压拉偏法、敲击法 等等,这些检查方法各有特点,维修人员可以根据不同的现象对故障进行综合分析, 缩小故障范围,排除故障。

4、维修方法 在数控机床维修中,维修方法的选择到位不到位直接影响着机床维修 的质量,在维修过程中经常使用的维修方法有以下几种:(1)初始化复位法。由于瞬时故障引起的系统报警,可用硬件复位或开 关系统电源依次来清除故障,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清除,清除前应注意作好数据拷贝记录,若 初始化后故障仍无法排除,则进行硬件诊断。

(2)参数更改,程序更正法。系统参数是确定系统功能的依据,参数设定 错误就可能造成系统的故障或某功能无效。有时由于用户程序错误亦可造成故障 停机,对此可以采用系统搜索功能进行检查,改正所有错误,以确保其正常运行。

(3)调节、最佳化调整法。调节是一种最简单易行的办法。通过对电 位计的调节,修正系统故障。

(4)备件替换法。用好的备件替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 故办法。

(5)改善电源质量法。目前一般采用稳压电源,来改善电源波动。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。一些大的制造公司根据实际工作中由于设计缺 陷造成的偶然故障,不断修改和完善系统软件或硬件。这些修改以维修信息的形 式不断提供给维修人员 (7)修复法。对数控机床的故障进行恢复性修复、调整、复位行程开 关、修复脱焊、断线、修复机械故障等。

5、维修记录到位 维修时应记录、检查的原始数据、状态较多,记录越详细,维修就越方 便,用户最好根据本厂的实际清况,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,供再维修时参考。

通常维修记录包括以下几方面的内容;(1)现场记录;(2)故障原因;(3)解 决方法;(4)遗留的问题;(5)日期和停工的时间;(6)维修人员情况;(7)资料记录。

二、小结 数控机床维修技术的实施,提高重复性故障的维修速度,提高维修者的理论水平和维修能力,有利于分析设备的故障率及可维修性,改进操作规程,提高 机床寿命和利用率,并能充分实现资源共享。使其具有可利用性、可持续发展性, 为规范数控维修行业奠定坚实的基础。

数控机床维修技术论文篇二 数控机床维修改造技术 摘要：我国从事数控机床电气设计、 应用与维修技术 工作的工程技 术人员数以万计，然而由于此项技术的复杂性、多样性和多变性以及一些客观 环 境因素的制约，在数控机床电气维修技术方面还没有形成一套成熟的、完整的理 论体系。当今控制理论与自动化技术的高速 发展，尤其是微电子技术和 计算机 技术的日新月异，使得数控技术也在同步飞速发展，数控系统结构形式上的PC 基、开放化和性能上的多样化、复杂化、高智能化不仅给其应用从观念到实践 带来了巨大变化，也在其维修理论、技术和手段上带来了很大的变化。

因此，一篇讲座形式的文章不可能把已经形成了一门专门学科的数控机床电气维 修技术理论完整地表述出来，本文仅是将多年的实践探索及业内众同仁的 经验 总结加以适当的归纳整理，以求对该学科理论的发展及工程技术人员的实践有所 裨益。

一、数控技术 谈到维修，首先必须从总体上了解我们的维修对象。

1.数控机床电气控制系统综述 (1)数据输入装置将指令信息和各种应用数据输入数控系统的必要装 置。它可以是穿孔带阅读机(已很少使用)，3.5in软盘驱动器，CNC键盘(一般输入 操作)，数控系统配备的硬盘及驱动装置(用于大量数据的存储保护)、磁带机(较 少使用)、PC计算机等等。

(2)数控系统数控机床的中枢，它将接到的全部功能指令进行解码、 运算，然后有序地发出各种需要的运动指令和各种机床功能的控制指令，直至运 动和功能结束。数控系统都有很完善的自诊断能力，日常使用中更多地是要注意严格 按规定操作，而日常的维护则主要是对硬件使用环境的保护和防止系统 软件的 破坏。

(3)可编程逻辑控制器是机床各项功能的逻辑控制中心。它将来自 CNC的各种运动及功能指令进行逻辑排序，使它们能够准确地、协调有序地安全 运行;同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC，使CNC能及时准确地 发出进一步的控制指令，如此实现对整个机床的控制。

当代PLC多集成于数控系统中，这主要是指控制软件的集成化，而 PLC硬件则在规模较大的系统中往往采取分布式结构。PLC与CNC的集成是采取 软件接口实现的，一般系统都是将二者间各种通信信息分别指定其固定的存放地 址，由系统对所有地址的信息状态进行实时监控，根据各接口信号的现时状态加 以分析判断，据此作出进一步的控制命令，完成对运动或功能的控制。

不同厂商的PLC有不同的PLC 语言和不同的语言表达形式，因此， 力求熟悉某一机床PLC程序的前提是先熟悉该机床的PLC语言。

(4)主轴驱动系统接受来自CNC的驱动指令，经速度与转矩(功率)调节 输出驱动信号驱动主电动机转动，同时接受速度反馈实施速度闭环控制。它还通 过PLC将主轴的各种现实工作状态通告CNC用以完成对主轴的各项功能控制。

主轴驱动系统自身有许多参数设定，这些参数直接影响主轴的转动特 性，其中有些不可丢失或改变的，例如指示电动机规格的参数等，有些是可根据 运行状态加以调改的，例如零漂等。通常CNC中也设有主轴相关的机床数据，并 且与主轴驱动系统的参数作用相同，因此要注意二者取一，切勿冲突。

(5)进给伺服系统接受来自CNC对每个运动坐标轴分别提供的速度指 令，经速度与电流(转矩)调节输出驱动信号驱动伺服电机转动，实现机床坐标轴 运动，同时接受速度反馈信号实施速度闭环控制。它也通过PLC与CNC通信，通 报现时工作状态并接受CNC的控制。

进给伺服系统速度调节器的正确调节是最重要的，应该在位置开环的 条件下作最佳化调节，既不过冲又要保持一定的硬特性。它受机床坐标轴 机械 特性的制约，一旦导轨和机械传动链的状态发生变化，就需重调速度环调节器。

(6)电器硬件电路随着PLC功能的不断强大，电器硬件电路主要任务是电源的生成与控制电路、隔离继电器部分及各类执行电器(继电器、接触器)，很 少还有继电器逻辑电路的存在。但是一些进口机床柜中还有使用自含一定逻辑控 制的专用组合型继电器的情况，一旦这类元件出现故障，除了更换之外，还可以 将其去除而由PLC逻辑取而代之，但是这不仅需要对该专用电器的工作原理有清 楚的了解，还要对机床的PLC语言与程序深入掌握才行。

(7)机床(电器部分)包括所有的电动机、电磁阀、制动器、各种开关等。

它们是实现机床 各种动作的执行者和机床各种现实状态的 报告员。

这里可能的主要故障多数属于电器件自身的损坏和连接电线、电缆的 脱开或断裂。

(8)速度测量通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成。它 将电动机实际转速匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号，与指令速 度电压值相比较，从而实现速度的精确控制。

这里应注意测速反馈电压的匹配联接，并且不要拆卸测速机。由此引 起的速度失控多是由于测速反馈线接反或者断线所致。

(9)位置测量较早期的机床使用直线或圆形同步感应器或者旋转变压 器，而现代机床多采 用光栅尺和数字脉冲编码器作为位置测量元件。它们对机床坐标轴在 运行中的实际位置进行直接或间接的测量，将测量值反馈到CNC并与指令位移相 比较直至坐标轴到达指令位置，从而实现对位置的精确控制。

位置环可能出现的故障多为硬件故障，例如位置测量元件受到污染， 导线连接故障等。

(10)外部设备一般指PC计算机、打印机等输出设备，多数不属于机床 的基本配置。使用中的主要问题与输入装置一样，是匹配问题。

2.数控机床运动坐标的电气控制 数控机床一个运动坐标的电气控制由电流(转矩)控制环、速度控制环 和位置控制环串联组成。(1)电流环是为伺服电机提供转矩的电路。一般情况下它与电动机的 匹配调节已由制造者作好了或者指定了相应的匹配参数，其反馈信号也在伺服系 统内联接完成，因此不需接线与调整。

(2)速度环是控制电动机转速亦即坐标轴运行速度的电路。速度调节 器是比例积分(PI)调节器，其P、I调整值完全取决于所驱动坐标轴的负载大小和 机械传动系统(导轨、传动机构)的传动刚度与传动间隙等机械特性，一旦这些特 性发生明显变化时，首先需要对机械传动系统进行修复工作，然后重新调整速度 环PI调节器。

速度环的最佳调节是在位置环开环的条件下才能完成的，这对于水平 运动的坐标轴和转动坐标轴较容易进行，而对于垂向运动坐标轴则位置开环时会 自动下落而发生危险，可以采取先摘下电动机空载调整，然后再装好电动机与位 置环一起调整或者直接带位置环一起调整，这时需要有一定的经验和细心。

速度环的反馈环节见前面“速度测量”一节。

(3)位置环是控制各坐标轴按指令位置精确定位的控制环节。位置环 将最终影响坐标轴的位置精度及 工作精度。这其中有两方面的工作：
一是位置测量元件的精度与CNC系统脉冲当量的匹配问题。测量元件 单位移动距离发出的脉 冲数目经过外部倍频电路和/或CNC内部倍频系数的倍频后要与数控 系统规定的分辨率相符。例如位置测量元件10脉冲/mm，数控系统分辨率即脉冲 当量为0.001mm，则测量元件送出的脉冲必须经过100倍频方可匹配。

二是位置环增益系数Kv值的正确设定与调节。通常Kv值是作为机床 数据设置的，数控系统中对各个坐标轴分别指定了Kv值的设置地址和数值单位。

在速度环最佳化调节后Kv值的设定则成为反映机床性能好坏、影响最终精度的 重要因素。Kv值是机床运动坐标自身性能优劣的直接表现而并非可以任意放大。

关于Kv值的设置要注意两个问题，首先要满足下列公式：
Kv=v/Δ 式中v——坐标运行速度，m/minΔ——跟踪误差，mm 注意，不同的数控系统采用的单位可能不同，设置时要注意数控系统 规定的单位。例如，坐标运行速度的单位是m/min，则Kv值单位为m/(mm·min)， 若v的单位为mm/s，则Kv的单位应为mm/(mm·s)。

其次要满足各联动坐标轴的Kv值必须相同，以保证合成运动时的精 度。通常是以Kv值最低的坐标轴为准。

位置反馈(参见上节“位置测量”)有三种情况：一种是没有位置测量元 件，为位置开环控制即无位置反馈，步进电机驱动一般即为开环;一种是半闭环 控制，即位置测量元件不在坐标轴最终运动部件上，也就是说还有部分传动环节 在位置闭环控制之外，这种情况要求环外传动部分应有相当的传动刚度和传动精 度，加入反向间隙补偿和螺距误差补偿之后，可以得到很高的位置控制精度;第 三种是全闭环控制，即位置测量元件安装在坐标轴的最终运动部件上，理论上这 种控制的位置精度情况最好，但是它对整个 机械传动系统的要求更高而不是低， 如若不然，则会严重影响两坐标的动态精度，而使得机床只能在降低速度环和位 置精度的情况下工作。影响全闭环控制精度的另一个重要问题是测量元件的精确 安装问题，千万不可轻视。

(4)前馈控制与反馈相反，它是将指令值取出部分预加到后面的调节 电路，其主要作用是减小跟踪误差以提高动态响应特性从而提高位置控制精度。

因为多数机床没有设此功能，故本文不详述，只是要注意，前馈的加入必须是在 上述三个控制环均最佳调试完毕后方可进行。

二、维修工作的基本条件 数控机床的身价从几十万元到上千万元，一般都是企业中关键产品关 键工序的关键设备，一 旦故障停机，其影响和损失往往很大。但是，人们对这 样的设备往往更多地是看重其效能，而不仅对合理地使用不够重视，更对其保养 及维修工作关注太少，日常不注意对保养与维修工作条件的创造和投入，故障出 现临时抱佛脚的现象很是普遍。因此，为了充分发挥数控机床的效益，我们一定 要重视维修工作，创造出良好的维修条件。由于数控机床日常出现的多为电气故 障，所以电气维修更为重要。1.人员条件 数控机床电气维修工作的快速性、优质性关键取决于电气维修人员的 素质条件。

(1)首先是有高度的责任心和良好的 职业道德。

(2)知识面要广。要学习并基本掌握有关数控机床电气控制的各学科 知识，如 计算机技术、模拟与数字电路技术、自动控制与拖动理论、控制技术、 加工工艺以及机械传动技术，当然还包括上节所讲的基本数控知识。

(3)应经过良好的技术培训。数控技术基础理论的学习，尤其是针对 具体数控机床的技术培训，首先是参加相关的培训班和机床安装现场的实际培训， 然后向有 经验的维修人员学习，而更重要且更长时间的是自学。

(4)勇于 实践。要积极投入数控机床的维修与操作的工作中去，在不 断的实践中提高分析能力和动手能力。

(5)掌握科学的方法。要做好维修工作光有热情是不够的，还必须在 长期的学习和实践中 总结提高，从中提炼出分析问题、解决问题的科学的方法。

(6)学习并掌握各种电气维修中常用的仪器、仪表和工具。

(7)掌握一门外语，特别是 英语。起码应做到能看懂技术资料。

2.物质条件 (1)准备好通用的和某台数控机床专用的电气备件。

(2)非必要的常备电器元件应做到采购渠道快速畅通。

(3)必要的维修工具、仪器仪表等，最好配有笔记本电脑并装有必要 的维修 软件。

(4)每台数控机床所配有的完整的技术图样和资料。

(5)数控机床使用、维修技术档案材料。

故障。最严重的 软件故障 则是数控系统软件的缺损甚至丢失，这就只有与生产厂商或其服务机构 联系解 决了。(2)以故障出现时有无指示，分为有诊断指示故障和无诊断指示故障。

当今的数控系统都设计有完美的自诊断程序，时实监控整个系统的软、硬件性能， 一旦发现故障则会立即报警或者还有简要文字说明在屏幕上显示出来，结合系统 配备的诊断手册不仅可以找到故障发生的原因、部位，而且还有排除的方法提示。

机床制造者也会针对具体机床设计有相关的故障指示及诊断说明书。上述这两部 分有诊断指示的故障加上各电气装置上的各类指示灯使得绝大多数电气故障的 排除较为容易。无诊断指示的故障一部分是上述两种诊断程序的不完整性所致 (如开关不闭合、接插松动等)。这类故障则要依靠对产生故障前的 工作过程和 故障现象及后果，并依靠维修人员对机床的熟悉程度和技术水平加以分析、排除。

(3)以故障出现时有无破坏性，分为破坏性故障和非破坏性故障。对 于破坏性故障，损坏工 件甚至机床的故障，维修时不允许重演，这时只能根据 产生故障时的现象进行相应的检查、分析来排除之，技术难度较高且有一定风险。

如果可能会损坏工件，则可卸下工件，试着重现故障过程，但应十分小心。

(4)以故障出现的或然性，分为系统性故障和随机性故障。系统性故 障是指只要满足一定的 条件则一定会产生的确定的故障;而随机性故障是指在 相同的条件下偶尔发生的故障，这类故障的分析较为困难，通常多与机床 机械 结构的局部松动错位、部分电气工件特性漂移或可靠性降低、电气装置内部温度 过高有关。此类故障的分析需经反复试验、综合判断才可能排除。

(5)以机床的运动品质特性来衡量，则是机床运动特性下降的故障。

在这种情况下，机床虽 能正常运转却加工不出合格的工件。例如机床定位精度 超差、反向死区过大、坐标运行不平稳等。这类故障必须使用检测仪器确诊产生 误差的机、电环节，然后通过对机械传动系统、数控系统和伺服系统的最佳化调 整来排除。

此处故障的分类是为了便于故障的分析排除，而一种故障的产生往往 是多种类型的混合，这 就要求维修人员具体分析，参照上述分类采取相应的分 析、排除法。

2.故障的调查与分析 这是排故的第一阶段，是非常关键的阶段，主要应作好下列工作：
①询问调查 在接到机床现场出现故障要求排除的信息时，首先应要求操作者尽量保持现场 故障状态，不做任何处理，这样有利于迅速精确地分析 故障原因。同时仔细询问故障指示情况、故障表象及故障产生的背景情况，依此 做出初步判断，以便确定现场排故所应携带的工具、仪表、图纸资料、备件等， 减少往返时间。

②现场检查 到达现场后，首先要验证操作者提供的各种情况的准确 性、完整性，从而核实 初步判断的准确度。由于操作者的水平，对故障状况描 述不清甚至完全不准确的情况不乏其例，因此到现场后仍然不要急于动手处理， 重新仔细调查各种情况，以免破坏了现场，使排故增加难度。

③故障分析 根据已知的故障状况按上节所述故障分类办法分析故 障类型，从而确定排故原 则。由于大多数故障是有指示的，所以一般情况下， 对照机床配套的数控系统诊断手册和使 用说明书，可以列出产生该故障的多种 可能的原因。

④确定原因 对多种可能的原因进行排查从中找出本次故障的真正 原因，这时对维修人员是 一种对该机床熟悉程度、知识水平、 实践 经验和分 析判断能力的综合考验。

⑤排故准备 有的故障的排除方法可能很简单，有些故障则往往较复 杂，需要做一系列的准 备工作，例如工具仪表的准备、局部的拆卸、零部件的 修理，元器件的采购甚至排故 计划步骤的制定等等。

数控机床电气系统故障的调查、分析与诊断的过程也就是故障的排除 过程，一旦查明了原因 ，故障也就几乎等于排除了。因此故障分析诊断的方法 也就变得十分重要了。下面把电气故障的常用诊断方法综列于下。

(1)直观检查法 这是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的检查。

①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。

②目视 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、润滑装置等)有无报警指示，局部查看有无 保险烧煅，元器件烧焦、开裂、 电线电缆脱落，各操作元件位置正确与否等等 。③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。

④通电 这是指为了检查有无冒烟、打火、有无异常声音、气味以及 触摸有无过热电动机和元件存在而通电，一旦发现立即断电分析。

(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，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。

(3)信号与报警指示分析法 ①硬件报警指示 这是指包括数控系统、伺服系统在内的各电子、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。

(4)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。

(5)参数调整法 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。此类故障多指 故障分类一节中后一类故障，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。

(6)备件置换法 当故障分析结果集中于某一印制电路板上时，由于 电路集成度的不断扩大而要把故障落实于其上某一区域乃至某一元件是十分困 难的，为了缩短停机时间，在有相同备件的条件下可以先将备件换上，然后再去 检查修复故障板。备件板的更换要注意以下问题。

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。

(7)交叉换位法 当发现故障板或者不能确定是否故障板而又没有备 件的情况下，可以将系统中相同或相兼容的两个板互换检查，例如两个坐标的指 令板或伺服板的交换从中判断故障板或故障部位。这种交叉换位法应特别注意， 不仅硬件接线的正确交换，还要将一系列相应的参数交换，否则不仅达不到目的， 反而会产生新的故障造成思维的混乱，一定要事先考虑周全，设计好软、硬件交 换方案，准确无误再行交换检查。

(8)特殊处理法 当今的数控系统已进入PC基、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、甚至还有使用者自己 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 实践中摸索其规律或者其他有效的方法。3.电气维修与故障的排除 这是排故的第二阶段，是实施阶段。

如前所述，电气故障的分析过程也就是故障的排除过程，因此电气故 障的一些常用排除方法 在上一节的分析方法中已综合介绍过了，本节则列举几 个常见电气故障做一简要介绍，供维修者参考。

(1)电源 电源是维修系统乃至整个机床正常工作的能量来源，它的 失效或者故障轻者会丢 失数据、造成停机。重者会毁坏系统局部甚至全部。西 方国家由于电力充足，电网质量高，因此其电气系统的电源设计考虑较少，这对 于我国有较大波动和高次谐波的电力供电网来说就略显不足，再加上某些人为的 因素，难免出现由电源而引起的故障。我们在设计数控机床的供电系统时应尽量 做到：
①提供独立的配电箱而不与其他设备串用。

②电网供电质量较差的地区应配备三相交流稳压装置。

③电源始端有良好的接地。

④进入数控机床的三相电源应采用三相五线制，中线(N)与接地(PE) 严格分开。

⑤电柜内电器件的布局和交、直流电线的敷设要相互隔离。

(2)数控系统位置环故障 ①位置环报警。可能是位置测量回路开路;测量元件损坏;位置控制建 立的接口信号不存在等。

②坐标轴在没有指令的情况下产生运动。可能是漂移过大;位置环或 速度环接成正反馈;反馈接线开路;测量元件损坏。

(3)机床坐标找不到零点。可能是零方向在远离零点;编码器损坏或接 线开路;光栅零点标 记移位;回零减速开关失灵。

(4)机床动态特性变差，工件加工质量下降，甚至在一定速度下机床发生振动。这其中有很 大一种可能是 机械传动系统间隙过大甚至磨损严重或者 导轨润滑不充分甚至磨损造成的;对于电气控制系统来说则可能是速度环、位置 环和相关参数已不在最佳匹配状态，应在机械故障基本排除后重新进行最佳化调 整。

(5)偶发性停机故障。这里有两种可能的情况：一种情况是如前所述 的相关软件设计中的问 题造成在某些特定的操作与功能运行组合下的停机故障， 一般情况下机床断电后重新通电便会消失;另一种情况是由 环境条件引起的，如 强力干扰(电网或周边设备)、温度过高、湿度过大等。这种环境因素往往被人们 所忽视，例如南方地区将机床置于普通厂房甚至靠近敞开 的大门附近，电柜长 时间开门运行，附近有大量产生粉尘、金属屑或水雾的设备等等。这些因素不仅 会造成故障，严重的还会损坏系统与机床，务必注意改善。

于篇幅所限不做更多的介绍，读者可参阅数控机床的随机资料及其他 专门介绍各种故 障的文章。

4.维修排故后的 总结提高工作 对数控机床电气故障进行维修和分析排除后的总结与提高工作是排 故的第三阶段，也是十分重要的阶段，应引起足够重视。

总结提高工作的主要内容包括：
①详细记录从故障的发生、分析判断到排除全过程中出现的各种问题， 采取的各种措施，涉 及到的相关电路图、相关参数和相关软件，其间错误分析 和排故方法也应记录并记录其无效的原因。除填入维修档案外，内容较多者还要 另文详细书写。

②有条件的维修人员应该从较典型的故障排除实践中找出常有普遍 意义的内容作为研究课题 进行理论性探讨，写出 论文，从而达到提高的目的。

特别是在有些故障的排除中并未经由认真系统地分析判断而是带有一定地偶然 性排除了故障，这种情况下的事后总结研究就更加必要。

③总结故障排除过程中所需要的各类图样、文字资料，若有不足应事 后想办法补济，而且在 随后的日子里研读，以备将来之需。

④从排故过程中发现自己欠缺的知识，制定学习 计划，力争尽快补课。

⑤找出工具、仪表、备件之不足，条件允许时补齐。

总结提高工作的好处是：
①迅速提高维修者的理论水平和维修能力。

②提高重复性故障的维修速度。

③利于分析设备的故障率及可维修性，改进操作规程，提高机床寿命 和利用率。

④可改进机床电气原设计之不足。

⑤资源共享。总结资料可作为其他维修人员的参数资料、学习培训教 材。

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