數控機床故障診斷方法范文

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【關鍵詞】數控機床；故障；排除方法；

不同的數控機床，其結構和性能有很大的區別，但在故障診斷上有它的共性。通過對這些共性的分析得出一些對數控機床故障診斷原則、方法及故障排除方法。以下逐一介紹：

一、 數控機床故障診斷原則

         1. 先外部后內部    

        數控機床是機械、液壓、電氣一體化的機床，所以故障的發生必然要從這三者之間綜合反映出來。所以要求維修人員掌握先外部后內部的原則，即當數控機床發生故障后，維修人員應采用望、聞、聽、問等方法，由外向里逐一進行檢查。

        例1：一數控車床剛投入使用的時候，在系統斷電后重新啟動時，必須要返回到參考點。即當用手動方式將各軸移到非干涉區外后，再使各軸返回參考點。否則，可能發生撞車事故。所以，每天加工完后，最好把機床的軸移到安全位置。此時再操作或斷電后就不會出現問題。 

外部硬件操作引起的故障是數控修理中的常見故障。一般都是由于檢測開關、液壓系統、氣動系統、電氣執行元件、機械裝置出現問題引起的。這類故障有些可以通過報警信息查找故障原因。對一般的數控系統來講都有故障診斷功能或信息報警。維修人員可利用這些信息手段縮小診斷范圍。而有些故障雖有報警信息顯示，但并不能反映故障的真實原因。這時需根據報警信息和故障現象來分析解決。

 例如：臺立式加工中心采用fanuc-om控制系統。機床在自動方式下執行到x軸快速移動時就出現414＃和410＃報警。此報警是速度控制off和x軸伺服驅動異常。由于此故障出現后能通過重新啟動消除，但每執行到x軸快速移動時就報警。經查該伺服電機電源線插頭因電弧爬行而引起相間短路，經修整后此故障排除。

         2. 先機械后電氣  

        由于數控機床是一種自動化程度高，技術復雜的先進機械加工設備。機械故障較易發現，而系統故障診斷難度要大一些。

         3. 先靜后動  

        維修人員要做到先靜后動，不可盲目動手，應先詢問操作人員故障發生的過程及狀態，查看說明書、資料后方可動手查找故障原因，繼而排除故障，

         4. 先公用后專用   

        公用性問題會影響到全局，而專用性問題只影響局部。

         5. 先簡單后復雜  

        當出現多種故障相互交織掩蓋、一時無從下手時，應先解決容易的問題，后解決較大的問題。常常在解決簡單的故障的過程中，難度大的問題也可能變的容易，理清思路，將難度較大的變得容易一些。

         6. 先一般后特殊

        在排除某一故障時，要先考慮最常見的可能原因，然后再分析很少發生的特殊原因。

二、 數控系統自診斷技術及故障排除方法

所謂系統診斷技術，就是利用數控裝置中的計算機及相關運行診斷軟件進行各種測試。

         1. 自診斷技術

        1) 開機自診斷：數控系統通電后，設備內部診斷軟件會自動對系統中各種元件如cpu、ram及各應用軟件進行逐一檢測并將檢測結果顯示出來，如檢測發現問題，系統會顯示報警信息或發出報警信號。開機自診斷通常會在開機一分鐘之內完成。

有時開機診斷會將故障原因定位到電路板或模塊上，但也經常僅將故障原因定位在某一范圍內，這時維修人員需查找相關維修手冊根據提示找到真正故障原因并加以排除。

        2) 運行自診斷：運行自診斷也稱在線自診斷，是指數控系統正常工作時，運行內部診斷程序，對系統本身、plc、位置伺服單元以及與數控裝置相連的其它外部裝置進行自動測試、檢查，并顯示有關信息，這種診斷一般會在系統工作時反復進行。

        3) 脫機診斷：當系統出現故障時，首先停機，然后使用隨機的專用診斷紙帶對系統進行脫機診斷。診斷時先要將紙帶上的程序讀入ram系統中，計算機運行程序進行診斷，從而判定故障部位，這種診斷在早期的數控系統中應用較多。

         2. 人工診斷技術

數控系統的故障種類很多，而自診斷往往不能對系統的所有部件進行測試，也不能將故障原因定位到具體確定的元器件上，這時要迅速查明原因就需要采用人工診斷方法。人工診斷方法有很多種，最常用的有:功能程序測試法、參數檢查法、備件置換法、直觀法、原理分析法等，現簡介如下: 

        1) 功能程序測試法：這種方法將數控系統中的g、m、s、t、功能的全部指令編成一個測試程序，穿成紙帶或存儲到軟盤上在進行診斷時運行這個程序，可快速判定哪個功能出現問題，這種方法一般在機床出現隨機性故障時使用，也可用于設備閑置時間較長重新投入使用時測試用。

        2) 參數檢查法：一般系統的參數是存放在ram中的，一旦出現干擾或其它原因會造成參數丟失或混亂，從而使系統不能正常工作，這時應根據故障特征，檢查和核對有關參數，在排除某些故障時，有時還需對某些參數進行調整。

        3)  備件置換法：是將系統中型號完全相同的電路板、模塊、集成電路或其它零部件進行互相交換比較，或利用備用的元器件替換有疑點的部件，從而快速有效地確定故障部位。

        4) 直觀法：直觀法是利用維修中常用的“先外后內”的原則，利用觀察零部件的工作狀態、聽聲音、摸發熱等方法，進行逐個檢查，如利用視覺可觀察內部器件或外部連接的形狀上的變化；利用聽覺可查尋器件發出的異常聲音;利用嗅覺或觸覺可查尋過載、高溫等現象;等等。

        5) 原理分析法：當采用其它檢查方法難以奏效時，可以從電路基本原理出發，一步一步用萬用表、邏輯表、示波器等工具對測點進行檢查對照，最終查明故障原因。

         3. 高級診斷技術

        1) 在高級診斷中，常用的方法主要有以下幾種方法：

        2) 自修復診斷：自修復診斷一般是指在系統內設置不參與運行的備用模塊。自修復程序在控制系統每次開機運行，當發現某模塊有問題時，系統會把故障信息顯示在屏幕上，同時自動查尋備用模塊，故障模塊的工作即被備用模塊取代，維修人員可根據提示更換下一故障模塊。自修復診斷方法需要較多的備用模塊，這會使系統體積增大，價格提高。

        3) 診斷指導專家系統：近年來，隨著圖像識別、聲音識別、自動翻譯和智能工業機器人等技術的發展，這些技術越來越多地被應用到數控機床上。診斷專家系統以專家知識、經驗為基礎，自動模仿專家利用知識解決復雜問題的思維活動，這就使普通工作人員同樣能對故障做出具有專家級水平的診斷結論。

        例如：日本的fanuc系統的診斷指導專家系統是由知識庫、推理計算機和人工控制器組成。知識庫內存儲了專家分析、故障判斷和如何消除故障的經驗知識。這些知識用于讀出數控系統的狀態信息，通過人工控制器，編程員可用簡捷的記述把專家的知識編成程序，并把程序變成知識庫目標形式，再存儲到知識庫中。推理機通過運行程序進行推理，操作者也可通過顯示單位，用簡單的人機對話的方式選擇故障狀態，必要時回答系統的提問，以補充為得出結論所需的其它信息。

        4) 通訊診斷系統：該診斷方法又稱海外診斷，是由中央維修站通過電話線路，甚至國際電話系統向用戶設備發送診斷程序所進行的一種遙控診斷。通訊診斷系統除可用于故障發生后的診斷外，還可以為用戶作定期的預防性診斷，設備生產廠家的維修工不必親臨現場，只需按預定的時間對機床進行系列試運行檢查，在中央維修站分析診斷數據，即可發現可能存在的故障隱患。

【參考文獻】

[1] 周蘭 陳少艾.數控機床故障診斷與維修[m].北京:人民郵電出版社,2007..

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一、數控機床故障診斷的原則

1.先外部后內部

數控機床是集機械、液壓、電氣為一體的機床，故其故障的發生也會由這三者綜合反映出來。維修人員應先由外向內逐一進行排查，盡量避免隨意地啟封、拆卸，否則會擴大故障，使機床大傷元氣，喪失精度，降低性能。

2.先機械后電氣

首先檢查機械是否正常，行程開關是否靈活，氣動液壓部分是否正常，等等。一般來說，機械故障較易發覺，而數控系統故障的診斷則難度較大些。在故障檢修之前，首先注意排除機械性的故障，往往可達到事半功倍的效果。

3.先靜后動

維修人員本身要做到先靜后動，在機床斷電的靜止狀態，通過了解、觀察測試、分析確認為非破壞性故障后，方可給機床通電。在運行工況下，進行動態的觀察、檢驗和測試，查找故障。而對破壞性故障，必須先排除危險后，方可通電。

4.先簡單后復雜

當出現多種故障互相交織掩蓋，一時無從下手時，應先解決容易的問題，后解決難度較大的問題。往往簡單問題解決后，難度大的問題也可能變得客易。

二、數控機床故障診斷的步驟

數控機床故障診斷一般包括三個步驟：第一個步驟是故障檢測。這是對數控機床進行測試，檢查是否存在故障。第二個步驟是故障判定及隔離。這個步驟是要判斷故障的性質，以縮小產生故障的范圍，分離出故障的部件或模塊。第三個步驟是故障定位。將故障定位到產生故障的模塊或元器件，及時排除故障或更換元件。

三、數控機床故障診斷的方法

1.直觀法

維修人員通過故障發生時的各種光、聲、味等異常現象的觀察，認真察看系統的各個部分，將故障范圍縮小到一個模塊或一塊印刷線路板。

例1：數控機床在加工過程中，突然停機。打開數控柜檢查，發現Y軸電機主電路保險管燒壞，經仔細觀察，檢查與Y軸有關的部件，最后發現Y軸電機動力線外皮被硬物劃傷，損傷處碰到機床外殼上，造成短路，燒斷保險絲，更換Y軸電機動力線后，故障消除，機床恢復正常。

2.自診斷功能法

數控系統的自診斷功能，已經成為衡量數控系統性能特性的重要指標，數控系統的自診斷功能隨時監視數控系統的工作狀態。一旦發生異常情況，立即在CRT上顯示報警信息或用發光二極管指示故障的大致起因，這是維修中最有效的一種方法。

例2：AX15Z數控車床，配置FANUC10TEF一系統，故障顯示：

FS10TE 1399B

ROM TEST：END

RAM TEST：

CRT的顯示表明ROM測試通過，RAM測試未能通過。RAM測試未能通過，不一定是RAM故障，可能是RAM中參數丟失或電池接觸不良一起的參數丟失，經檢查故障原因是由于更換電池后電池接觸不良，因此一開機就出現上述故障現象。

3.功能程序測試法

功能程序測試法就是將數控系統的常用功能和特殊功能用手工編程或自動編程的方法，編制成一個功能測試程序，送入數控系統，然后讓數控系統運行這個測試程序，借以檢查機床執行這些功能的準確性和可靠性，進而判斷出故障發生的可能原因。

例3：采用FANUC6M系統的一臺數控銑床，在對工件進行曲線加工時出現爬行現象，用自編的功能測試程序，機床能順利運行完成各種預定動作，說明機床數控系統工作正常，于是對所用曲線加工程序進行檢查，發現在編程時采用了G61指令，即每加工一段就要進行1次到未停止檢查，從而使機床出現爬行現象，將G61指令改用G64(連續切削方式)指令代替之后，爬行現象就消除了。

4.交換法

所謂交換法就是在分析出故障大致起因的情況下，利用備用的印刷線路板、模板、集成電路芯片或元件替換有疑點的部分，從而把故障范困縮小到印刷線路板或芯片一級。

例4：TH63 50加工中心旋轉工作臺抬起后旋轉不止，且無減速，無任何報警信號出現。這種故障可能是由于旋轉工件臺的簡易位控器故障造成的。為進一步證實故障部位，考慮到該加工中心的刀庫的簡易位控器與轉臺的基本一樣，于是采用交換法進行檢查，交換刀庫與轉臺的位控器后，并按轉臺位控器的設定對刀庫位控器進行了重新設定，交換后，刀庫旋轉不止，而轉臺運行正常，證實了故障確實出在轉臺的位控器上。

5.原理分析法

根據CNC組成原理，從邏輯上分析各點的邏輯電平和特征參數，從系統各部件的工作原理著手進行分析和判斷，確定故障部位的維修方法。這種方法的運用，要求維修人員對整個系統或每個部件的工作原理都有清楚的、較深的了解，才可能對故障部位進行準確定位。

例5：PNE710數控車床Y軸進給失控，無論是點動或是程序進給，導軌一旦移動起來就不能停下來，直到按下“緊急停止”按鈕為止。根據數控系統位置控制的基本原理，可以確定故障出在X軸的位置環上，并很可能是位置反饋信號丟失，這樣，一旦數控裝置給出進給量的指令位置，反饋的實際位置始終為零，位置誤差始終不能消除，導致機床進給的失控，拆下位置測量裝置脈沖編碼器進行檢查，發現編碼器里燈絲己斷，導致無反饋輸入信號，更換Y軸編碼器后，故障排除。

四、結語

雖然數控機床的系統種類繁多，但是各類數控機床的診斷方法基本相同。以上討論的只是一般診斷方法，只要操作者與維修人員做到認真操作，精心維護，就可以及時發現和消除隱患，減少維修費用，從而保證數控機床能夠長時間安全可靠地運行，從而有效地保證和提高企業的經濟效益。

參考文獻：

［1］劉永久.數控機床故障診斷與維修技術.北京機械工業出版社，2006，7.

［2］蔣洪平.數控設備故障診斷與維修.北京理工大學出版社，2008，5.

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關鍵詞 以工作過程為導向 任務驅動 行動導向法 項目教學法

中圖分類號：G424 文獻標識碼：A

Exploration of Modern Vocational Education Methods in

CNC Machine Fault Diagnosis and Repair Course

LI Yong[1]， XUE Mei[2]

（[1] Tianjin University of Technology and Education， Tianjin 300222；

[2] Beijing Polytechnic， Beijing 100176）

Abstract Modern vocational education is education starting from profession， how to make students achieve the skilled personnel requirements after professional learning？ It has been the problem vocational teachers need to think about. CNC machine fault diagnosis and repair program is professional and highly theoretical， is typical of one of the course theory and practice. We explore a variety of methods of modern vocational education n teaching to find the best teaching methods appropriate to the curriculum.

Key words work process-oriented； task driven； action-oriented； project approach

0 引言

近年來，隨著我國經濟的不斷發展，數控技術及數控設備得到了大量的應用，很多高職院校在設置專業及課程時，都開設了數控技術專業或機電專業所學的數控機床故障診斷與維修課程，這一門課對學生的經驗及動手操作能力要求較高，在教學中也面臨著以下兩方面的困難：（1）數控機床故障診斷與維修課程中涉及的知識點較多，內容也比較復雜，如機械設計、機械制造、機械原理、液壓與氣動、數控編程與工藝等，而對于高職院校的學生來說，學生本身底子就比較薄弱，且學校課程安排時間比較有限，學生在學習時存在一定難度。（2）數控機床故障診斷與維修這門課程要求學生有較強的故障判斷分析能力和實際動手能力，但是，在傳統的教學模式下很難培養出來。因此，如何保證數控機床故障診斷與維修課程內容的實用性？如何采用現代職業教育方法引導學生掌握該課程，從而提高自身的專業技能？如何讓學生在有限的時間內，獲得最佳的課堂教學效率？如何讓學生在課本中學到的理論與實際相結合？本文對以上幾個問題采用現代職業教育方法在高職院校教學中做了一些有益的探索。

1 技術學院數控機床故障診斷與維修課程教學現狀

目前，數控機床故障診斷與維修這門課程主要有兩種教學方法，一種是采用傳統的教學模式：黑板粉筆教學；第二中是課堂上以演示課件為主的教學模式，老師所講的內容基本上是圍繞課件展開的。但是，這兩種方法都有各自的優缺點，課程教學中它們都做不到“以學生為中心”，并不能夠教會學生如何利用現代化的教學手段解決學習中出現的問題，使學生缺乏基本的感性認知。

2 數控機床故障診斷與維修課程教學中使用現代教育方法的意義

2.1 現代教育方法使得數控機床故障診斷與維修中的知識點呈現累積

在數控機床故障診斷與維修這門課程教學中，我們如果將現代教育方法融入其中，則在教學過程中可以向學生展示一些實物模型，同時，通過在教學過程中，我們還可以使用仿真軟件，畫出數控機床內部結構等。在現代教育方法中，我們利用了先進的電、光、等科技，將課程中涉及到的一些實物進行分解，然后再將它們如實地呈現在學生面前，使得學生學習的內容與實際機床有比較密切的聯系，讓學生學到的知識運用到實際的加工中去，這樣更有利于學生知道機床可能存在的問題，更加容易診斷出機床故障和維修方法。

（下轉第216頁）（上接第170頁）

2.2 計算機網絡技術的發展，能使遠程教學得以實現，從而產生新型現代的教育模式

現代教育方法在數控機床故障診斷與維修課程教學中，無論是教學手段還是教學方法都發生了很大的變化，這種教育方法豐富了教學信息，整合了學校內的資源，突出了“以學生為主體”的教學模式，從而充分調動和發揮了學生的主觀能動性，增強學生發現問題、分析問題和解決問題的能力，培養學生的探究意識和創新能力。

3 現代教育方法在數控機床故障診斷與維修課程教學中的應用

對于培養適應社會需求的高素質人才來說，我們離不開現代教育方法。因此，高職院校教學中，要想是現代教育方法在數控機床故障診斷與維修教學中有效地發揮作用，我們應該盡量做到如下幾點：

3.1 教師在數控機床故障診斷與維修備課中多利用網絡資源

老師在備課時，要多利用一些網絡資源，對要講的內容在文庫中進行檢索，通過網絡查詢一些比較新穎的，對學生有幫助的數控機床故障的案例，一方面能夠豐富自己的教學內容，另一方面能夠提高學生的感性認識。

3.2 教師在數控機床故障診斷與維修備課中要善于利用現代教育方法（如多媒體技術）

在數控機床故障診斷與維修課件制作過程中，老師要充分利用多媒體技術及一些仿真軟件，畫出數控機床中一些機器零件、機床的二維、三維立體模型、以及各種刀具的模型等，從而建立教學素材庫，并作出豐富的多媒體課件。

3.3 在數控機床故障診斷與維修課程教學中要充分利用模擬仿真技術

數控機床故障診斷與維修是一門動手操作性很強的專業課，在沒有使用現代教育方法的情況下，老師只能將這本專業課進行板書教學，而不能對機床進行實際操作和實物講解。這樣的教學模式使得學生在學習過程中對機床機構、液壓、電路等感到很抽象。一些學生對某一機床可能出現的問題也無法得到驗證，猶如紙上談兵。再加上一些學校自身設備簡陋，學生在金工實習時，涉及的內容較少，實習的時間較短。我校數控維修專業的學生，由于教學內容及設備條件有限，只進行一些簡單的圓柱面加工、普銑等操作，對數控機床的機構、齒輪的變速等都未能深入地理解。

為了能夠有效地解決數控機床故障診斷與維修課程教學中，學生對數控機床的感性認識，我們可以采用以下兩種方法：（1）在理論教學中，充分利用現代教育方法如：多媒體技術，機械模擬仿真技術，教學中結合軟件進行案例示范，指導學生機床可能會出現的故障及一些維修方法，使學生對機床有一個感性認知；（2）充分利用學校的實訓室，讓學生親手對一些機床進行故障診斷，這樣能夠讓學生更加接近工作環境。通過應用現代教育方法，學生能在學習中借助一些先進的技術，了解機床出現的常見故障以及維修的一些技術，使學生最大限度地讓所學的理論知識與實際相結合。

4 結束語

隨著我國教育體制的不斷改革，我國高職院校的教育方法也受到了很大的沖擊。現代教育方法是一種科學的教育方法，在數控機床故障診斷與維修這門專業課程中，運用這種教育方法能夠增加教學信息量。在教學過程中通過運用一些數控加工仿真模擬軟件及網絡資源，能夠激發學生學習的興趣，增強學生的感性認識，促使他們將理論知識與模擬實踐操作有機地結合起來，也有利于學生能力的培養，大幅度提高學校的教學質量。

參考文獻

[1] 肖軍民，魏加爭.高職數控專業技能模塊化教學改革探討[J].遼寧高職學報，2008（7）.

[2] 張立軍.數控機床的探究式教學法[J].當代教育論壇，2009（11）：17-18.

[3] 甄久軍.基于項目化教學的數控機床故障診斷與維修課程改革與實踐[J].職業技術教育，2010（8）：26-28.

[4] 姚玲峰，羅綱.基于PLC的西門子810系統數控機床故障診斷與排除[J].機床與液壓，2010（2）.

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關鍵詞：數控車床；故障；排除措施

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.13.219

0 引言

數控機床是機械加工過程中比較常見的自動化器械，具有較高的技術含量。一旦數控機床出現故障就會比較麻煩，不僅會影響到數控機床的工作效率，同時還會縮短數控機床的使用壽命。此外，數控機床故障診斷難度比較大，必須要借助現代故障診斷技術才可以確定故障發生的原因，并排除故障。因此，進行有關數控機床常見故障及排除措施的研究十分必要。本文將從介紹數控機床故障診斷概述入手，分析和研究數控機床常見的故障類型，并提出故障排除的方法，希望對以后的相關工作能有所幫助。

1 數控車床故障診斷概述

1.1 數控機床故障診斷的基本原則

在對數控機床進行故障診斷的過程中應遵守一定的原則。

第一，從外部到內部的原則。近年來，隨著相關技術的不斷發展，數控機床出現故障的可能性越來越低。但如果發生了故障，維修人員在診斷時應先進行數控機床外部檢查，確定外部不存在問題以后才可以進行內部檢查。在故障診斷的過程中盡量不要拆卸數控機床，因為數控機床對精度的要求比較高，隨意拆卸數控機床可能會影響其精度，進而影響數控機床的正常使用；

第二，從主機到電氣的原則。數控機床發生故障的部位主要有三個，分別為主機、數控系統和電氣。相比于后兩個部位來說，數控機床主機出現故障比較容易診斷出來。因此，要先進行主機診斷。而且，大量的實踐也證明了數控機床主機出現故障的概率比較高。先進行主機診斷可以節省很多的時間。如果確定了主機不存在故障，則可以進行數控系統和電氣故障診斷；

第三，從靜態到動態的原則。如果發現數控機床出現了故障則應先斷電。在數控機床停止運行的狀態下進行故障診斷。只有在保證通電以后不會發生更大的事故時才可以給數控機床通電。通電以后要對數控機床運行的狀態進行觀察，找到故障發生的位置；

第四，從簡單到困難的原則。如果數控機床發生了多種故障，則應先判斷故障排除的難易度，先處理比較容易排除的故障，然后在解決難以排除的故障。

1.2 數據機床故障診斷的方法

在數控機床故障診斷的過程中可以采用多種方法，下文將介紹幾種比較常見的故障診斷方法。

第一，是直觀診斷法。顧名思義，就是通過直接觀察判斷故障發生的位置、故障的類型。在觀察的過程中不僅要目測，還要手摸、通電檢驗。一般情況下，在數控機床故障初步診斷的過程中會采用直觀診斷法；

第二，是自診斷功能法。隨著相關技術的不斷發展，數控機床越來越先進，自帶診斷功能。因此，當數控機床發生故障以后要充分利用自診斷功能，分析和判斷故障發生的原因；

第三，是交換診斷法。采用交換診斷法主要是為了判斷故障轉移的方向。在具體應用的過程中，維修人員需要將具有同種功能的模塊交換安裝，從而確定故障發生的位置；

第四，是儀器測量診斷法。目前，市場上已經有專門用于數控機床故障診斷的儀器設備。在數控機床發生故障以后可以通過儀器測量的方法對數控機床的運行狀態進行檢查，從而確定故障發生的位置。

在實踐過程中，需要根據實際情況選擇故障診斷的方法。對于一些比較復雜的情況，可以同時采用上述的方法，這樣可以提高故障診斷的速度和準確性。

2 數控車床常見的故障及排除措施

首先，是數控機床主軸電機故障。目前，數控機床大多使用的是變頻調速電動機。這種類型的電動機具有很多的優點。第一，變頻調速電動機穩定性比較好，使用成本比較低；第二，變頻調速電動機損耗比較小，可以進行速度變換。雖然，變頻調速電動機具有很多的優點，但在使用的過程中也比較容易出現故障。變頻調速電動機出現的故障主要有三種。第一種是噪聲故障。如果電機軸承在使用的過程中缺少油脂或者出現了損壞則會導致噪聲故障的發生。排除故障的方法有兩種，如果是電機軸承受損則應更換新的軸承，如果是缺少油脂，則應使用耐高溫性較好的油脂；第二種是振動故障。導致變頻調速電動機出現振動故障的原因有很多，例如電機軸承受損、電機緊固螺栓松動等。針對不同的原因應采用不同的故障排除方法。例如，如果是因緊固螺栓松動導致振動故障發生則應加固連接螺栓；第三種是發熱故障。軸承受損、軸承間隙過大、散熱排風扇損壞等均可能導致發熱故障的發生。如果是散熱排風扇出現問題則應更換新的排風扇。

其次，是數控機床工作臺故障。在進行零部件加工的過程中，數控機床的工作臺經常會出現運行停止、電機不間斷抖動的現象。導致這種現象發生的原因有兩個，一個是工作臺機械出現故障，另一個是系統故障。通常來說，系統故障發生的可能性比較小。如果是機械故障，則可以將工作臺退回到原點，重新啟動，這樣就可以排除故障。如果故障沒有排除掉，則要檢查傳動系統是否出現了損壞，是否有異物存在。在這種情況下要先切斷電源，然后再進行故障診斷。

3 總結

總之，數控機床是精密度比較高的機械設備，在運行的過程中很少會出現故障。但如果發生故障，導致故障發生的原因一般都是比較復雜的，從而加大了故障診斷的難度。因此，必須要加強對數控機床故障診斷技術的研究，提高數控機床故障診斷的效率，從而確保數控機床運行的安全性和穩定性。

參考文獻：

[1]王東陽.數控車床自動回轉刀架常見故障診斷與排除[J].科技創業月刊，2011（06）：155-156.

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【關鍵詞】數控機床；故障診斷；教學方法

我國在故障診斷技術方面起步較晚,1979年才初步接觸設備診斷技術，近年來得到迅速發展。目前國內對裝備的故障診斷技術,尤其是板級故障診斷技術的研究有了較大的進展。經過二十多年的研究與發展,我國的故障診斷技術己廣泛應用于軍工、化工、工業制造等領域,如數控機床、汽車行業及發電廠等。

一、數控機床故障診斷與維修行業人才結構

1.藍領層

數控操作工：精通機械加工和數控加工工藝知識，熟練掌握數控機床的操作和手工編程，了解自動編程和數控機床的簡單維護維修。其崗位適合中職學校組織培養。此類人員市場需求量大，適合作為車間的數控機床操作技工。但由于其知識較單一，其工資待遇不會太高。

2.灰領層

（1)數控編程員：掌握數控加工工藝知識和數控機床的操作，掌握復雜模具的設計和制造專業知識，熟練掌握三維CAD／CAM軟件，熟練掌握數控手工和自動編程技術。其崗位適合高職、本科學校組織培養，適合作為工廠設計處和工藝處的數控編程員。此類人員需求量大，尤其在模具行業非常受歡迎，待遇也較高。

（2)數控機床維護、維修人員：掌握數控機床的機械結構和機電聯調，掌握數控機床的操作與編程，熟悉各種數控系統的特點、軟硬件結構、PLC和參數設置，精通數控機床的機械和電氣的調試和維修。其崗位適合高職學校組織培養，適合作為工廠設備處工程技術人員。目前非常缺乏，其待遇也較高。

3.金領層

數控通才：具備并精通數控操作技工、數控編程員和數控維護、維修人員所需掌握的綜合知識，并積累了大量實踐經驗，知識面很廣。能自行完成數控系統的選型、數控機床電氣系統的設計、安裝、調試和維修，能獨立完成機床的數控化改造，是企業(特別是民營企業)的搶手人才，其待遇很高。其崗位適合本科、高職學校組織培養。

對于這三類人才主要有兩個來源：一是大學及職校機電一體化或數控技術應用等專業的畢業生，他們具有不同程度的理論知識和較強的動手能力，最大的缺陷就是學校難以提供的工藝經驗；另一個來源就是從企業現有員工中挑選人員參加不同層次的數控技術中、短期培訓。這些人員一般具有企業所需的工藝背景及比較豐富的實踐經驗，但是他們知識面較窄，特別是對計算機應用技術和計算機數控系統不太了解。[3]

因此，數控機床故障診斷與維修的教學應圍繞怎樣使學生具備豐富的實踐經驗進行。

二、當前數控機床故障診斷與維修的教學現狀

(一)學校師資力量嚴重不足

數控技術在近幾年的廣泛應用，引起了數控人才的大量需求，同時造成數控師資、特別是同時具備相當的理論知識和豐富的實踐經驗的數控師資隊伍嚴重不足。[2]

有些學校從社會上引進了一些具有豐富實踐經驗的工程技術人員，用來充實教師隊伍。但是，由于有關規定的限制，這些人被排除在外。因此一些學校只有聘用豐富實踐經驗的工程師作為學校的兼職老師，按勞付酬。[5]

(二)實訓設備種類多，且與教材不配套

由于數控機床有多種系列，如法那科系列、西門子系列、三菱、華中系列、廣州數控系列等，其控制系統及故障表現形式多種多樣。當前數控機床故障診斷與維修的相關高職、高專類教材中講解的數控機床故障診斷與維修的典型案例主要針對市場上的一些主流數控機床，使得理論教學與實訓教學并不是十分的配套，一定程度上影響了本專業的教學質量。

三、如何開展數控機床故障診斷與維修專業課程教學

(一)師資隊伍的建設

1.學校從機電一體化及數控技術相關的專業中錄用本科生或碩士生，他們具有扎實的基礎理論知識。可是他們缺乏實踐經驗，為此學校可將青年教師有計劃地送到企業去掛職鍛煉，將實戰培訓的重點放在工藝知識、故障診斷和故障排除等方面。

2.學校從數控設備多的企業招聘有豐富的現場經驗、組織能力強的故障診斷技術人員，這樣的人才在數控技術實訓中能很快把握實訓要點。

(二) 數控機床故障診斷與維修實訓中心的建設

數控機床故障診斷與維修實訓中心應從基礎理論教育到實驗、實踐環節建立一套完整的實驗、實習體制。為滿足教學需要一般應建立以下幾種實驗室。

1.數控原理實驗室

包括數控原理、數控機床電氣控制、主軸系統、伺服系統、機床檢測與調試技術等基礎實驗。

2.與教材配套的數控機床故障診斷與維修綜合實驗室

本實驗室應可以完成數控系統的功能、結構、安裝、參數設置以及調試等多項實驗，其應用范圍包括：

（1)教師講授數控原理、調試維修以及參數設置的平臺；

（2)學生驗證教學內容和基本原理的對象；

（3)學生調試、參數設置、故障診斷、維修等實訓實習項目的配套設備。

(三)改革教學方法

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[關鍵詞]數控機床 診斷策略 伺服系統 故障分析 二次破壞引言

中圖分類號：TD115 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）13-0061-01

1.數控機床的故障診斷策略

在數控機床的整個使用壽命內，故障發生頻率的高低大致可分為3個階段，即磨合期、穩定期和衰老期.要診斷數控機床的故障，就必需掌握故障發生的規律。其數控機床的磨合期一般從整機安裝調試開始運行后半年到1年時間，故障頻率高且一般無規律可循，發生在電氣、液壓和氣動系統部分的故障頻率約占此階段故障的90%；數控機床在經過各種磨合、調整后，開始進入相對穩定的正常運行期，此階段各類元器件器質性故障比較少見，偶而發生的機電故障概率基本相等，此階段一般持續7～10年；在衰老期階段，數控機床上各類元器件開始加速磨損和老化， 故障頻率逐年增加，并且故障性質屬于漸發性和器質性.由于數控機床使用時問的長期性和故障的多樣性，對它的故障診斷和維修，既要有常規的手段和方法，又要有專門的技術和檢測手段，必須從軟件、硬件、機械和電氣等多方面綜合考慮.一般來說，數控機床的故障診斷方法有以下幾種：

（1）直觀診斷法.通過故障發生時產生的聲、光、味等感官現象，對數控機床的機、電、液等部分進行常規檢查.檢查內容包括：

1）機床硬件系統問各部分的連接是否牢固可靠.

2）系統內的電路板是否出現明顯可疑現象.

3）機械系統部分的液壓、氣壓、油壓是否滿足數控機床的使用要求.

4）電氣、機械部分的元件是否有損壞現象.在實際故障診斷中，直接診斷法對于發現機械系統部分的故障十分有效.

（2）參數檢查法.數控機床中有大量的參數，這些參數的合理設置能保證機床的正常使用和性能的完全發揮.但是在機床實際使用中，由于數控系統備份電池失效、操作者誤操作、電網瞬間斷電等問題都會使系統參數丟失或改變而導致數控機床不能正常工作.因此，對此類故障的診斷方法就是要充分地了解數控系統各參數的含義和作用，從而快速地確定維修措施，減少故障診斷時間.

（3）操作診斷法.在數控機床的故障診斷中，為了再現故障發生前機床的運行狀態或排除某些可能的故障，常需要執行某些特殊的操作（比如通過手動單步觀察主軸運動、工作臺進給或通過執行單一功能的加工指令）進行動作與加工功能的檢測.這樣，可以將故障發生的范圍逐步縮小，從而可最終確定故障發生的確切位置.

（4）系統自診斷法.一般知名的數控機床都隨機帶有自診斷程序或專用的診斷軟件，這些程序或軟件，對上述幾種方法還難以診斷的故障具有良好的綜合診斷能力，維修人員能夠根據診斷出的多個問題全面評價，有時還可以借助專家系統綜合評判，是解決復雜難題或解決故障時的一種很有效的方法.

2.數控機床伺服系統故障分析

數控系統的控制核心是對機床的進給部分進行數字控制，而進給是由伺服單元控制伺服電機，帶動滾珠絲杠來實現的，由旋轉編碼器作位置反饋元件，形成半閉環的位置控制系統. 所以伺服系統在數控機床上起著相當重要的作用.數控系統全部或部分喪失了系統規定的功能就稱為故障.故障分析是尋找故障的特征，捕捉出現故障時機器的異常現象，必要（會出現故障發生時刻的現象）和可能（設備還可以運行到這種故障再現而無危險）時，可以讓故障再現，經過分析可能找到故障的規律和線索. 數控機床的故障分為數控系統故障和機床本體故障兩大類.前者包括CNC系統故障、伺服系統故障、編碼器故障、超程故障和PMC故障等，由CNC控制軟件進行自診斷.后者包括機床故障和操作信息等，由 PMC 控制程序進行自診斷.伺服系統出現故障時通常有3種表現形式： 一是在CRT上顯示報警內容或報警信息，判斷這種故障較容易，因為從報警信息內容上可以得到一些簡單的提示；二是在驅動裝置上用報警燈或數碼管顯示驅動裝置的故障；三是工作雖然不正常，但無任何報警信息，對這類故障，則要求維修人員根據故障表現特點，綜合各方面因素分析和判斷，這一類伺服故障往往也是比較難以排除的.筆者在維修數控機床的過程中，發現伺服系統出現故障的機會較多，并且伺服系統的故障一般都是由伺服控制單元、伺服電機、測速電機、編碼器等出現問題引起的.而有些則是由機械、液壓、油污等其他因素或環境不宜引起伺服系統出現故障.

3.二次破壞種類分析及預防

二次破壞的種類主要分為機床參數破壞、 電路板跳線或旋鈕位置破壞和電路板物理破壞以及其他形式的破壞.機床參數破壞是指數控系統出廠參數遭到人為的修改，使得機床不能正常工作.以西門子 802D 數控系統而言，其設定數據有上百個，主要有通用機床數據、伺服進給軸數據、主軸數據和機床數據位等.更改其中任何一個數據都會對機床的工作狀態產生影響.機床參數破壞在維修過程中經常發生，機床數據的更改很容易被維修人員遺忘.當本次維修失敗后，會給后續維修帶來很大的麻煩.對于這類破壞的維修較為簡單，查明原因后，重新設定數據即可恢復系統.數控系統由各獨立功能模塊組成，各個模塊上都有許多開關、跳線和旋鈕等以適應不同的功能要求.如在伺服驅動板中有用于調節系統開環增益和零點漂移的旋鈕.在未知此類旋鈕作用的情況下，調節任何一個旋鈕的位置都會對數控系統造成損害.而且此類破壞，不易發現，會對后續維修造成障礙.電路板物理破壞主要是指在電路板元件級維修中人為造成的電子器件損害、電路板斷裂等現象.現代數控系統都由大規模集成電路組成，維修中集成電路對高壓靜電的釋放十分敏感，各種合成化纖材料如橡膠鞋底、人造地板、地毯等都會在人體上產生幾千伏的靜電，會造成CMOS器件的損壞或者CMOSRAM數據丟失，甚至造成印刷電路板導線燒毀.另外，由于大規模集成電路的需要，數控系統的電路板往往都做成四層甚至更高的電路板層數，在采用置換法維修時頻繁安裝和調整電路板，會使電路板受力彎曲致使內層導線斷裂.這種故障的維修往往需要專業的檢測設備才能完成，維修的難度增加.另外，其他形式的二次破壞如接線不牢、焊點虛焊、元件安裝錯位等在數控機床維修中也是應該十分警惕的.預防數控機床維修二次破壞， 應該對數控機床維修劃分合理的維修等級.如把數控機床維修劃分為機械結構維修、數控系統設備維修、數控系統模塊級維修和數控系統電路板元件級維修， 制定相關維修人員的責任范圍.如對設備的維修僅限于如限位開關、按鈕、傳感器、連接電纜及接插件等輔助部分的操作.另外，定期對各維修等級做預防性維護也是預防數控機床故障的有效手段.

4.結語

數控機床的程序復雜自動化程度高，一旦發生故障，其檢測和維修都比較困難，因此除了認真分析上述幾點因素以外，還必須編制數控機床維修圖冊、典型修理工藝規程、備件制造工藝規程，制定各種維修技術標準，做好數控機床的修前技術準備工作；在數控機床維修中推廣應用新技術、新工藝、新材料，做好數控機床的技術改造和局部改裝設計管理工作，搞好數控機床維修用工、檢、量具的管理，搞好數控設備維修的質量管理等工作.只有這樣，才能做好數控機床的維修工作，保障數控機床的正常運行，從而保障企業生產的順利運行。

參考文獻

[1] 李宏慧，謝小正，沙成梅.淺談數控機床故障排除的一般方法[J].甘肅科技，2004（9）：45-46.

[2] 溫德涌.淺談數控機床的故障診斷與排除[J].機電工程技術，2005（8）：34-35.

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關鍵詞：數控機床；故障；診斷維修

中圖分類號：C35文獻標識碼： A

數控設備是一種過程控制設備, 這就要求它在實時控制的每一時刻都準確無誤地工作。任何部分的故障與失效,都會使機床停機,帶來較大的經濟損失。本文根據生產中經常遇到實際問題介紹幾種常用數控機床故障診斷和維修技術。

一、數控機床的故障診斷分析

1、檢查。

如果數控設備無法正常工作，要先確定出故障的位置，分析故障產生的原因，然后再進行維修。切莫在故障沒有確診的情況下盲目地進行拆卸，以免造成人為二次故障，增加數控機床的維修難度和成本增加。故障診斷的時候，要先摸查容易產生故障的部位，如因為電流過大導致的熔絲熔斷就是常見故障。對于電路問題，電子元件的燒損也是常見問題，可以通過目測電路板上電子元件的管腳有無黑焦、斷腳的現象，可以通過鼻子聞看有無燒焦的味道，進而縮小診斷范圍，快速完成數控設備的故障診斷。

2、系統自診斷。

數控機床帶有自診斷功能，按照實時監控的數據系統能夠自動辨別一些故障信息，并通過有規律地閃爍發光二極管指示故障大概范圍，比較現代化的系統則是將故障信息直接顯示在液晶顯示器屏幕上。隨著自診斷技術的不斷發展，出現了接口診斷技術，接口診斷技術是利用 JTAG 邊界掃描技術對最復雜的裝配進行測試、調試和在系統設備編程，并且診斷出硬件問題。

3、功能程序測試法。

功能程序測試是利用在數控系統中嵌入的測試程序對數控機床的關鍵運行部位進行功能測試，從而確定數控機床某部位的運行情況良好與否，為故障診斷提供方向性指示。

4、接口信號檢查。

通過接口信號檢查，將檢測信息與接口手冊標準標號進行比對，能夠反映出一定范圍內的故障信息，為數控機床故障診斷提供依據。

5、診斷備件替換法。

因為數控機床結構復雜，故障原因錯綜復雜，故障診斷難度較大。往往故障涉及到機電液，診斷過程需要大量的時間。在數控機床的故障診斷過程中，在配件充足、缺少診斷設備工具或診斷缺乏思路時，根據實際情況采用換件法，即用好件替換懷疑零件，能夠迅速診斷出故障部位。

二、維修技術原理

1、先機械后電氣

由于數控機床是一種自動化程度技術復雜的先進機械加工設備，一般來講，機械設備的故障較易察覺。而數控系統故障的診斷則難度要大些，先機械后電氣就是在數控機床的檢修中，首先檢查機械部分是否正常，行程開關是否靈活，氣動液動部分是否正常等，從經驗來看，數控機床的故障中有很大部分是從機械動作失靈引起的。所以，在故障檢修前先注意排除機械性的故障，往往可以達到事半功倍的效果。

2、先外部后內部

數控機床是機械液壓電氣一體化的機床，故其故障的發生必然會從機械、液壓、電氣三方面綜合反映出來。當數控機床出現故障時，維修人員應先采用望、聞、聽、問、摸等方法由外向內逐一檢查。

3、先簡單后復雜

當出現多種故障相交織掩蓋，一時無從下手時，應先解決容易的問題后解決難度較大的問題。常常在解決簡單故障的過程中，難度大的問題也可能變的容易，或者在排除簡易故障時得到啟發，對復雜故障的認識更清晰從而得到解決辦法。

4、先靜后動

維修人員本身要做到先靜后動，不可盲目動手。應先詢問機床操作工人故障的發生過程和狀態。閱讀機床說明書，資料圖樣后方可動手查找和處理故障。其次，對有故障的機床也要本著先靜后動的原則，先在機床斷電的靜止狀態，通過觀察分析確認為非惡性循環性故障或非破壞性故障，方可給機床通電在運行狀態下進行動態的觀察檢驗測試，查找故障。然而對惡性的循環性故障，必須排除危險后方可通電在運行狀態下進行動態診斷。

5、先公用后專用

公用性的問題往往會影響全局，而專用性的問題只影響到局部。如機床的幾個進給軸都不能轉動，這是應先檢查和排除各軸公用的 CNC PLC 電源液壓等公用部分的故障。然后再設法排除某軸的局部問題。

三、數控機床故障維修方法

1、上電重啟法

在機床不能正常啟動時，如果出現 910、912(RAM 奇偶校驗報警)、920(系統監控報警)、930(CPU 異常報警)等報警時，經常可以通過重新上電啟動或者多次重新啟動的方法排除故障，這是因為數控系統為弱電系統，容易受到外界干擾。 但是當通過重新上電的方法系統即可恢復正常時，應該詳細的檢查數控系統的接地線和控制信號線布置是否合理，采取更有效的屏蔽措施，還要檢查機床外部干擾源，對干擾采取合理的措施。

2、重裝系統

由于瞬時故障引起的系統報警，可以通過硬件復位或用開關系統的方法來清除故障，但是系統工作區由于掉電、系統軟件不良或者電池欠壓造成混亂時，則必須對系統進行初始化，初始化之前應注意做好數據備份，數據備份一般在機床安裝調試好后在機床參考點處進行，尤其是采用絕對編碼器無擋塊返回參考點的機床，否則將會出現絕對位置丟失的報警．對于有刀庫的加工中心，數據回裝時還要修改刀庫數據表。系統初始化包括系統參數初始化、主軸參數初始化和伺服參數初始化，系統參數初始化是全部清除 SRAM 的數據(系統上電的同時按下RESET + DELET)，然后把備份的機床數據回裝．數據回裝是在系統開機的同時按下系統操作軟件的最右邊兩個鍵，直到系統出現引導畫面的主菜單進行的。

3、置換法

由于數控機床采用模塊化設計，集成化程度高，每個模塊又由多個功能板組成，要把故障落實于某個功能板甚至某一元件上非常困難。為了縮短停機時間，在有相同備件的條件下可以先將備件換上，然后再去檢查、修復板件。當不能確定故障確切所在功能板時，可以將系統相同的兩臺機床的功能板對調，通過觀察故障是否轉移來判定故障的具體部位．在用置換法更換功能板時要注意:更換任何板件必須在斷電的情況下進行;更換板件前要記錄原來的開關狀態和設定狀態、必要的參數，更換后要做好相應的設定，否則會出現新的故障報警或丟失參數。

4、屏蔽法

當報警不易確定故障原因時，可根據情況屏蔽局部來判斷故障部位，如某數控機床進給采用全閉環控制，加工過程出現位置反饋信號斷線報警，經分析，故障原因可能是光柵尺本身斷線、系統內部檢查電路故障、伺服故障或者機械傳動間隙過大，通過重新設定系統控制功能參數，將系統原來的全閉環控制改為半閉環控制(通過參數封鎖了光柵尺，FANUC－0iMC 系統是將 1815#1 設為“0”)，報警解除，從而可以判斷為光柵尺本身故障，經檢測發現為

光柵尺有油污導致。數控系統的各模塊就緒狀態與系統信號一一對應，如 FANUC系統α系列模塊通過 JX1B 發出就緒的使能信號，當發生故障的部位難以確定時，根據具體情況可采用使能信號短接屏蔽故障的方法來進行診斷。當電源模塊不能就緒時，故障原因可能是電源

模塊本身，也可能是后續的伺服模塊，當 JX1B 終端盒插在電源模塊的 JX1B 時，電源模塊就緒，說明電源模塊后續模塊故障，否則是電源模塊本身故障，當把 JX1B 終端盒插在 Y 軸伺服模塊的 JX1B 后，電源模塊啟動就緒，說明為 Z 軸伺服模塊故障。

結語

在面對數控機床的故障診斷維修問題上，要做好數控機床操作人員的技術培訓，掌握正確的設備操作步驟和方法，避免出現人為性故障的發生。還要做好數控機床的日常維護保養，定期合理維護才能夠最大限度地控制數控機床故障發生幾率，防患于未然。對于數控機床維修技術人員，要注重對數控機床的技術資料的存檔，注重對維修資料的收集和維修經驗的總結、維修技術的培訓。

參考文獻

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【關鍵詞】數控機床；故障診斷與維修；教學改革；數控實訓平臺

數控機床維修工是我國勞動和社會保障部在2006年的新職業，主要從事數控機床的安裝、調試、維護保養和檢修工作。一名合格的數控機床維修工不僅要具有扎實的專業理論知識功底，還要具備檢查、分析、確定故障原因和快速準確的維修好機床的能力。為滿足社會需求，大多數職業院校在數控技術專業或數控設備維修等專業都開設了《數控機床故障診斷與維修》課程，并把它作為一門專業核心課程，為社會輸送了大量數控機床維修人員。然而高職院校數控機床維修課程在教學中存在重理論輕實踐，理論和實踐教學脫離的現象，學生的職業素質與企業的用工要求還有一定的距離。這就導致了企業招聘的數控維修工不能達到用工要求，相關專業的畢業生就業難以對口的矛盾。因此，對于數控機床故障診斷與維修課程的教學迫切需要進行改革與創新，探索出學校、學生和企業都能共同參與、共同獲益的教學方法。

1課程教學主要面臨的問題

(1)課程教學中涉及的知識面廣，包括了數控系統、數控機床機械結構、電氣控制、液壓與氣動等相關知識，這些知識在前置課程中進行了獨立設置。但是在前期教學中，學生基本只是孤立的接受知識，而本課程則是將這些知識融合到一起，并且要將理論知識應用于實踐解決實際問題，再加上職業院校的學生文化基礎相對比較薄弱，這就導致了大部分學生感到這門課程的學習難度很大，對知識進行綜合應用時無從下手。

(2)課程教學仍然以理論教學為主。在本門課程的實踐教學過程中，數控設備通常會處于被保護狀態，不能進行拆裝，這就使得用于維修教學的設備不足，學生僅僅只是接收一些認知實驗，或者老師設定一些簡單的故障讓學生進行排除，實習時間得不到足夠保障，學生的綜合實踐能力難以提高。

(3)數控系統的品牌、型號眾多，更新也快，其結構、參數設置以及故障診斷方法等在不同的品牌和型號中均存在一定的差異。而本課程在課堂教學中往往只是以一種數控系統為載體來進行教學設計與安排，最多再把學校擁有的其它數控系統作為輔助介紹，缺乏了對機床故障診斷與維修方法能力的培養，因此，難以培養出走出校門就能滿足企業基本要求的數控維修人員。

(4)考核方式不合理，《數控機床故障診斷與維修》傳統的考核方式為:平時成績(50%)+期末考試(50%)=總評成績，這種考核方式已不再適應“雙證融通”人才培養模式，也不適合于本門課程的成績評定，為此該課程的考核方式需要進行改革。考核方式不合理，《數控機床故障診斷與維修》傳統的考核方式為:平時成績(50%)+期末考試(50%)=總評成績，這種考核方式已不再適應“雙證融通”人才培養模式，也不適合于本門課程的成績評定，為此該課程的考核方式需要進行改革。

2課程教學改革的研究內容

(1)研究以典型項目為載體的基于工作過程的課程教學內容，讓學生在真實或接近真實的實踐情境中獲得知識和技能。

(2)依托FANUC0imateTD數控實訓平臺研究數控機床維修的典型工作任務，并結合維修工的國家職業技能鑒定標準對教學內容進行整合，確定出課程學習的不同學習情境，精選企業現場典型的維修案例作為教學任務。

(3)研究新的課程考核評價方式。

3解決教學問題采取的方法

(1)采用項目教學法，以工程為背景，把項目作為載體實施課堂教學，依托FANUC0imateTD數控實訓平臺，學生親自完成各項目實施的整個過程。構建課程項目圍繞項目構思設計實施運作的主線來進行，實現課程理論知識和實踐技能一體化教學。

(2)課程項目要符合課程教學目標的要求，與企業實際相結合，還要考慮學生的綜合能力。課程項目的開發最好由學校教師、企業維修技術人員以及行業專家共同研討，精選出有代表性的項目案例;也可以讓學生利用學校建立的FANUC數控實訓臺參與開發一些簡單的課程項目，使學校資源得到更好的利用最大化。

(3)課程教學實行雙導師制，尤其在實踐教學環節，安排企業工程師或學校的實訓教師與學校理論教師一起共同擔任該環節的指導老師。同時，學校也應多安排專業教師到企業兼職鍛煉，不斷提升教師的工程實踐能力。

(4)對于強調實踐能力突出的課程，傳統的考核方式不能合適體現課程的學習效果。新的評價方法應該是注重學生的綜合職業能力，以過程性考核為主，采用多元化的評價方法。比如課程項目實施完成后做項目的展示;以小組為單位進行答辯;答辯完后學生撰寫個人項目報告，總結項目學習的成果，分享心得和體會。

4教學改革的主要特色

(1)課程項目的實施過程依托FANUC數控實訓臺，體現了“做中學”的理念。

(2)課程主要在實踐教學環節實行雙導師制，能夠更好地達到對學生的指導效果。

(3)評價方法的改革注重學生的綜合職業能力的培養。

5課程教學改革的預期效果

(1)數控機床維修課程項目教學法的實施，將會激發出學生的學習潛力。遇到技術問題時，能夠學會主動查找資料，探討和尋找解決方法;能夠正確進行故障的判斷、檢測和排除，使學生把抽象難懂的理論知識融到實踐過程之中，既提高了學生的動手能力和語言表達能力，也培養了學生獨立工作的能力和團隊合作的精神，同時也增強了學生的自信心，為他們今后的學習和就業打下良好的基礎。

(2)制作豐富的教學資源。包括開發數控機床維修項目案例庫;編寫適合本課程教學內容的特色教材;搜集相關的技術資料和視頻教學案例等。并在教學過程中不斷積累更新，為本課程的后續教學順利進行提供有利的保障。

參考文獻:

［1］岑華．數控機床維修教學中CDIO項目教學法的應用［J］．廣西教育c:職業與高等教育版，2014(47):147～148．

［2］文娟萍．基于工作過程的《數控機床故障診斷與維修》教學改革與實踐［J］．教育教學論壇，2013(40)．

篇9

關鍵詞：數控機床；故障診斷；檢測

1數控機床的故障診斷技術

①數控系統自診斷。開機自診斷數控系統在通電開機后，都要運行開機自診斷程序，對系統中關鍵的硬件和控制軟件進行檢測，并將檢測結果在CRT上顯示出來。運行自診斷運行自診斷是數控系統正常工作時，運行內部診斷程序，對系統本身、PLC、位置伺服單元以及與數控裝置相連的其他外部裝置進行自動測試、檢查，并顯示有關狀態信息和故障信息。

②在線診斷和離線診斷。在線診斷是指通過數控系統的控制程序，在系統處于正常運行狀態下，實時自動地對數控裝置、PLC控制器、伺服系統、PLC的輸入輸出和其他外部裝置進行自檢，并顯示狀態信息、故障信息。脫機診斷當數控系統出現故障時，需要停機進行檢查，這就是脫機診斷。脫機診斷的目的是修復系統的錯誤和定位故障，將故障定位在最小的范圍。

遠程診斷實現遠程診斷的數控系統，必須具備計算機網絡功能。因此，遠程診斷是近幾年發展起來的一種新型的診斷技術。數控機床利用數控系統的網絡功能通過互聯網連接到機床制造廠家，數控機床出現故障后，通過機床廠家的專業人員遠程診斷，快速確診故障。

2數控機床故障的實用診斷方法

①診斷常用的儀器、儀表及工具萬用表－可測電阻、交、直流電壓、電流。

相序表－可檢測直流驅動裝置輸入電流的相序。轉速表－可測量伺服電動機的轉速，是檢查伺服調速系統的重要依據。鉗形電流表－可不斷線檢測電流。測振儀－是振動檢測中最常用、最基本的儀器。短路追蹤儀－可檢測電氣維修中經常碰到的短路故障現象。邏輯測試筆－可測量數字電路的脈沖、電平。IC測試儀－用于數控系統集成電路元件的檢測和篩選。工具－彈頭鉤形扳手、拉錐度平鍵工具、彈性手錘、拉卸工具等。

②診斷用技術資料主要有：數控機床電氣說明書，電氣控制原理圖，電氣連接圖，參數表，PLC程序，編程手冊，數控系統安裝與維修手冊，伺服驅動系統使用說明書等。數控機床的技術資料非常重要，必須參照機床實物認真仔細地閱讀。一旦機床發生故障，在進行分析的同時查閱相關資料。

③故障處理。故障軟故障－由調整、參數設置或操作不當引起硬故障－由數控機床（控制、檢測、驅動、液氣、機械裝置）的硬件失效引起。

故障處理對策除非出現影響設備或人身安全的緊急情況，不要立即切斷機床的電源，應保持故障現場。從機床外觀、CRT顯示的內容、主板或驅動裝置報警燈等方面進行檢查。可按系統復位鍵，觀察系統的變化，報警是否消失。如消失，說明是隨機性故障或是由操作錯誤引起的。如不能消失，把可能引起該故障的原因羅列出來，進行綜合分析、判斷，必要時進行一些檢測或試驗，達到確診故障的目的。

④數控系統故障診斷方法。直觀法（望聞問切）：問－機床的故障現象、加工狀況等看－CRT報警信息、報警指示燈、電容器等元件變形煙熏燒焦、保護器脫扣等聽－異常聲響聞－電氣元件焦糊味及其它異味摸－發熱、振動、接觸不良等。參數檢查法：參數通常是存放在RAM中，有時電池電壓不足、系統長期不通電或外部干擾都會使參數丟失或混亂，應根據故障特征，檢查和校對有關參數。隔離法：一些故障，難以區分是數控部分，還是伺服系統或機械部分造成的，常采用隔離法。同類對調法用同功能的備用板替換被懷疑有故障的模板，或將功能相同的模板或單元相互交換。功能程序測試法：將G、M、S、T、功能的全部指令編寫一些小程序，在診斷故障時運行這些程序，即可判斷功能的缺失。

⑤故障診斷應遵循的原則。第一，先外部后內部數控機床的檢修要求維修人員掌握先外部后內部的原則，由外向內逐一進行檢查排除。第二，先機械后電氣首先檢查機械是否正常，行程開關是否靈活，氣動液壓部分是否正常等，在故障檢修之前，首先注意排除機械的故障。第三，先靜后動維修人員本身要做到先靜后動。首先詢問機床操作人員故障發生的過程及狀態，查閱機床說明書、圖紙資料，進行分析后，才可動手查找和處理故障。

數控機床是現代化企業進行生產的一種重要物質基礎，是完成生產過程的重要技術手段，強化管理是關鍵，“防”與“治”的結合是解決數控機床“使用難、維修難”的唯一途徑。

參考文獻：

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關鍵詞 數控機床；數控系統；故障診斷技術

中圖分類號 TG659 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)051-0129-02

1 數控系統的常見故障

1.1 常見故障分類

數控機床數控系統常見的故障一般具有一定規律，按照出現的階段不同可分為：初期運行階段、正常運行階段和衰老階段。初期運行階段出現故障的頻率相對較高，且故障頻率曲線明顯呈上升之勢，多為設計制作和裝配缺陷造成。正常運行階段故障發生則趨于水平，頻率較低，多為人員操作和維護不良所致。而衰老階段出現的系統故障出現頻率極大且曲線呈上升趨勢，多為運行時間過長、機件磨損老化所致。數控機床出現故障問題可按照結構不同分為機械類與電氣類兩種，按照故障發生源不同分為機械故障與控制故障兩種，而究其數控系統來說可分為軟件故障、硬件故障和干擾故障三種。判定故障的發生原因在電氣方面還是機械方面，則需先檢查數控系統是否能夠正常運行，“看門狗”預警系統是否出現報警現象。然后檢查電機電路和原構件組成是否能夠正常運行，關注是否出現間歇或抖動現象和定位不準等現象。在檢查完畢后如沒有出現以上問題則初步診斷可排除問題源不在電氣方面，進而轉向機械故障的檢查環節。應在保證切斷電機電源的前提下著重檢查系統傳動環節，配合手動打表檢查系統工作狀態。

1.2 故障分析

數控機床伺服驅動系統是與系統電源、電氣及機械系統聯系，系統運行過程中不斷處于啟動與關閉狀態。容易出現故障一般會出現系統癱壞、加工工件面表不達標和保險燒斷等問題，系統癱壞問題是因為電壓不穩導致電壓波動過大或電壓沖擊所致。而加工工件面表不達標的問題則是由于生產過程伺服驅動系統調整不合理導致走圓弧補軸換向出現凸臺，電機爬行低速或振動情況所致。燒斷保險是以機械系統超載負荷導致電機溫度過高燒斷保險；電源故障：電源失去效用造成的結果是整個系統癱瘓，根本原因在于系統設計方面的不足，而我國大部分地區的供電都存在電壓不穩定、品質差等問題，再有人為操作的原因都是造成電源故障的重要原因；內部器件邏輯故障：數控系統主以系統內部器件的邏輯處理模式作為控制的核心，通常以PLC核心技術來實現。內部器件與外界采集的信息接觸甚多，執行元構件出現故障的可能性就相對較大。

2 數控機床系統的診斷技術

2.1 數控系統故障診斷技術

數控系統的診斷與維修概念，不能僅僅局限于數控系統發生故障時，如何能夠排除故障和及時修復，使數控系統盡早投入使用，還應包括正確使用和日常保養等。正確操作和使用數控系統的步驟是數控系統通電前的檢查和數控系統通電后的檢查兩個階段。數控系統通電前的檢查內容包括：檢查CNC裝置內的各個印刷線路板是否緊固，各個插頭有無松動；認真檢查CNC裝置與外界之間的全部連接電纜是否按隨機提供的連接手冊的規定，正確而可靠地連接；交流輸入電源的連接是否符合CNC裝置規定的要求；確認CNC裝置內的各種硬件設定是否符合CNC裝置的要求。只有經過上述檢查，CNC裝置才能投入通電運行。數控系統通電后的檢查的內容則包括：首先要檢查數控裝置中各個風扇是否正常運轉；確認各個印刷線路或模塊上的直流電源是否正常，是否在允許的波動范圍之內；進一步確認CNC裝置的各種參數；當數控裝置與機床聯機通電時，應在接通電源的同時，作為按壓緊急停止按鈕的準備，以備出現緊急情況時隨時切斷電源；用手動以低速給移動各個軸，觀察機床移動方向的顯示是否正確；進行幾次返回機床基準點的動作，用來檢查數控機床是否有返回基準點功能，以及每次返回基準點的位置是否完全一致；CNC裝置的功能測試等等。

2.2 診斷程序法維修技術

很多數控系統都具有程序單步執行功能，這個功能是在調試加工程序時使用的。當執行加工程序出現故障時，采用單步執行程序可快速確認故障點，從而排除故障。本文就以常用的診斷程序法進行分析討論。

所謂診斷程序就是對數控機床各部分包括數控系統本身進行狀態或故障檢測的軟件，當數控機床發生故障時，可利用該程序診斷出故障源所在范圍或具置。診斷程序一般分為三套，即啟動診斷、在線診斷或稱后臺診斷和離線診斷。啟動診斷指從每次通電開始至進入正常的運行準備狀態止，CNC內部診斷程序自動執行的診斷，一般情況下數秒之內即告完成，其目的是確認系統的主要硬件可否正常工作。主要檢查的硬件包括：CPU、存儲器、I/O單元等印刷板或模塊；CRT/MDI單元、閱讀機、軟盤單元等裝置或外設。若被檢測內容正常，則CRT顯示表明系統已進入正常運行的基本畫面（一般是位置顯示畫面）。否則，將顯示報警信息。在線診斷是指在系統通過啟動診斷進入運行狀態后由內部診斷程序對CNC及與之相連接的外設、各伺服單元和伺服電機等進行的自動檢測和診斷。只要系統不斷電，在線診斷也就不會停止，在線診斷的診斷范圍大，顯示信息的內容也很多。一臺帶有刀庫和臺板轉換的加工中心報警內容有五六百條。離線診斷是利用專用的檢測診斷程序進行的旨在最終查明故障原因，精確確定故障部位的高層次診斷，離線診斷的程序存儲及使用方法一般不相同。離線診斷是數控機床故障診斷的一個非常重要的手段，它能夠較準確地診斷出故障源的具置，而許多故障靠傳統的方法是不易進行診斷的。需要注意的是，有些廠商不向用戶提供離線診斷程序，有些則作為選擇訂貨內容。在機床的考察、訂貨時要注意到這一點。

隨著科學技術的發展及CNC技術的成熟與完善，更高層次的診斷技術已經出現。其中最引人注目的是“自修復”、“專家診斷系統”和通信診斷系統，這些新技術的發展與應用，無疑會給數控

維修特別是故障診斷提供更有效的方法與手段。

3 結束語

數控機床作為一種比較高效的自動化機床，其主要綜合了現代計算機技術、自動化技術、伺服驅動和精密測量等各項新型的技術研究成果。作為一門具有經濟性能好、生產效益高等特點的新興工業控制技術，為保障數控機床能夠安全平穩運行作業，應加強維護保養工作和注重研究對出現故障的排除辦法，從而發揮數控機床更大的能用效益。

參考文獻

[1]張筱琪.機電設備控制基礎[M].北京:中國人大出版社,2000.