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摘 要：数控机床是个复杂的系统，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，掌握其故障诊断的方法是机电设备维修的关键。
关键词：数控机床；常见故障 ；诊断方法；探究
1.数控机床故障诊断的方法
1.1 直观检查法
利用自身的眼、耳、鼻、手等感觉器官查找故障的方法。通过目测故障电路板，仔细检查有无熔丝熔断、元器件烧坏、烟熏、开裂现象，从而可判断板内有无过流、过压、短路发生。用手摸并轻摇元器件（如电阻、電容、晶体管等）看有无松动之感，以此检查一些断脚、虚焊等问题。针对故障的有关部分，用一些简单工具，如万用表、蜂鸣器等，检查各电源之间的连接线有无断路现象。若无，即可接入相应的电源，并注意有无烟、尘、噪声、焦糊味、异常发热的现象，以此发现一些较为明显的故障，进一步缩小检查范围[1]。
1.2自诊断功能法
自诊断是指依靠数控系统内部计算机的快速处理数据的能力，对出错系统进行多路、快速的信号采集和处理，然后由诊断程序进行逻辑分析判断，以确定系统是否存在故障，并对故障进行定位。自诊断功能能随时监视数控系统硬件和软件的工作状态。利用自诊断功能，显示设备也能显示出系统与主机之间接口信号的状态，从而判断出故障发生在机械部分还是数控系统部分，并指示出故障的大致部位。
1.3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如直线定位、圆弧插补、螺纹切削、固定循环、用户宏程序等用编程法，编制成一个功能测试程序，并存储于相应的介质上，如纸带和磁带等，需要时通过纸带阅读机等送入数控系统内，然后启动数控系统使之运行，藉以检查数控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的可能起因。对于数控机床加工中造成废品，但又无报警的情况下，一时难以确定是编程错误或是操作错误，还是数控机床本身故障时，是一有效的故障分析判断法。
1.4报警显示分析法
数控机床上多配有面板显示器和指示灯。面板显示器可把大部分被监控的故障识别结果以报警的方式给出。对于各个具体的故障，系统有固定的报警号和文字显示给予提示。出现故障后，系统会根据故障情况、类型给以故障提示或者同时中断运行而停机等待处理，指示灯可粗略地提示故障部位及类型等。程序运行中出现故障时程序显示能指出故障出现时程序的中断部位；坐标值显示能提示故障出现时运动部件的坐标位置；状态显示能提示功能执行结果[2]。
1.5换件诊断法
当系统出现故障后，维修人员把怀疑部分从大缩至小，逐步缩小故障范围，直至把故障定位于电路板级或部分电路、甚至元器件级。此时，可利用备用的印制电路板、集成电路芯片或元器件替换有疑点的部分，或将系统中具有相同功能的两块印制电路板、集成电路芯片或元器件进行交换，即可迅速找出故障所在。但换件时应该注意备件的型号、规格、各种标记、电位器调整位置、开关状态、电路更改是否与怀疑部分的相同，此外，还要考虑到可能要重调新替换件的某些电位器，以保证新、旧两部分性能相近。任何细微的差异都可能导致失败或造成损失。
1.6测量比较法
数控系统生产厂在设计印制电路板时，为了调整、维修的便利，在印制电路板上设计了多个检测用端子。用户也可利用这些端子比较、测量正常的印制电路板和有故障的印制电路板之间的差异[3]。可以检测这些测量端子的电压或波形，分析故障的起因及故障的所在位置。有时对正常的印制电路板人为地制造“故障”，如断开连接或短路，拔去组件等，以判断真实故障的起因。
1.7参数检查法
数控参数能直接影响数控机床的性能。参数通常存放在磁泡存储器或存放在需由电池保持的CMOS RAM 中，一旦电池不足或由于外界的某种干扰等因素，会使个别参数丢失或变化，发生混乱，使数控机床无法正常工作。此时，通过核对、修正参数，就能将故障排除。当数控机床长期闲置后，工作时会无缘无故地出现不正常现象，此时应根据现象特征，检查和校对有关参数[4]。另外，经过长期运行的数控机床，由于其机械传动部件磨损、电气元件性能变化等原因，也需对其有关参数进行调整。有些数控机床的故障往往就是由于未及时修改某些不适应的参数所致。
1.8敲击法
当数控系统出现的故障表现为时有时无时，往往可用敲击法检查出故障的部位所在。这是由于数控系统是由多块印制电路板组成，每块板上又有许多焊点，板间或模块间又通过接插件及电缆相连。因此，任何虚焊或接触不良，都可能引起故障。当用绝缘物轻轻敲打有虚焊或接触不良的疑点时，故障会重复再现。
1.9局部升温法
数控系统经过长期运行后元器件均会逐步老化，性能变坏。当它们尚未完全损坏时，相应的故障时有时无。这时可用热吹风机或电烙铁等来局部升温被怀疑的元器件，加速其老化，以便彻底暴露故障部件。当然，采用此法时，一定要注意元器件的温度参数等，不要将原来好的元器件烤坏。
1.10原理分析法
根据数控系统的工作原理，维修人员可从逻辑上分析可疑元器件各点的电平和波形，然后用万用表、逻辑笔、示波器或逻辑分析仪进行测量、分析和对比，从而找出故障。这种方法对维修人员的要求最高，维修人员必须对整个系统乃至每个电路的原理有清楚的了解。
1.11.接口信号法
数控机床的各个控制部分大都采用I/O 接口来互为控制，利用数控机床各接口部分的I/O 接口信号来分析，则可以找出故障出现的部位。利用接口信号法进行故障诊断的全过程可归纳为：故障报警—故障现象分析—确定故障范围（大范围）—采用接口信号法—逻辑分析—确定故障点—排除故障。此方法符合系统的设计与调试原则，使用简单，容易掌握，能起到迅速准确排除故障的作用。
结语
数控机床是一种典型的机电一体化产品，涉及范围比较广，在故障诊断方面与传统机床有很大的区别。因此，掌握数控机床故障诊断技术方法，已越来越受到相关企业和人员的重视，数控机床故障诊断已成为正确使用数控机床的关键因素之一。
参考文献：
[1]屈梁生.机械故障的全息诊断原理[M].北京：科学出版社，2007.
[2]范娜，宋方刚.数控机床常见故障诊断与维修[J].中国设备工程，2006.1.
[3]沈丽。数控机床故障预测与健康管理系统关键技术研究探讨[J].机电信息，2011（21）.
[4]石金艳，罗友兰.数控机床中气动系统的故障诊断与维修[J].液压气动与密封，2010（11）.
作者简介：花卉 ；性别：女；（1984.10---）；专业：机械工程及自动化；职称：二级实习指导教师；单位：信阳高级技工学校
关键词：数控机床；常见故障 ；诊断方法；探究
1.数控机床故障诊断的方法
1.1 直观检查法
利用自身的眼、耳、鼻、手等感觉器官查找故障的方法。通过目测故障电路板，仔细检查有无熔丝熔断、元器件烧坏、烟熏、开裂现象，从而可判断板内有无过流、过压、短路发生。用手摸并轻摇元器件（如电阻、電容、晶体管等）看有无松动之感，以此检查一些断脚、虚焊等问题。针对故障的有关部分，用一些简单工具，如万用表、蜂鸣器等，检查各电源之间的连接线有无断路现象。若无，即可接入相应的电源，并注意有无烟、尘、噪声、焦糊味、异常发热的现象，以此发现一些较为明显的故障，进一步缩小检查范围[1]。
1.2自诊断功能法
自诊断是指依靠数控系统内部计算机的快速处理数据的能力，对出错系统进行多路、快速的信号采集和处理，然后由诊断程序进行逻辑分析判断，以确定系统是否存在故障，并对故障进行定位。自诊断功能能随时监视数控系统硬件和软件的工作状态。利用自诊断功能，显示设备也能显示出系统与主机之间接口信号的状态，从而判断出故障发生在机械部分还是数控系统部分，并指示出故障的大致部位。
1.3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如直线定位、圆弧插补、螺纹切削、固定循环、用户宏程序等用编程法，编制成一个功能测试程序，并存储于相应的介质上，如纸带和磁带等，需要时通过纸带阅读机等送入数控系统内，然后启动数控系统使之运行，藉以检查数控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的可能起因。对于数控机床加工中造成废品，但又无报警的情况下，一时难以确定是编程错误或是操作错误，还是数控机床本身故障时，是一有效的故障分析判断法。
1.4报警显示分析法
数控机床上多配有面板显示器和指示灯。面板显示器可把大部分被监控的故障识别结果以报警的方式给出。对于各个具体的故障，系统有固定的报警号和文字显示给予提示。出现故障后，系统会根据故障情况、类型给以故障提示或者同时中断运行而停机等待处理，指示灯可粗略地提示故障部位及类型等。程序运行中出现故障时程序显示能指出故障出现时程序的中断部位；坐标值显示能提示故障出现时运动部件的坐标位置；状态显示能提示功能执行结果[2]。
1.5换件诊断法
当系统出现故障后，维修人员把怀疑部分从大缩至小，逐步缩小故障范围，直至把故障定位于电路板级或部分电路、甚至元器件级。此时，可利用备用的印制电路板、集成电路芯片或元器件替换有疑点的部分，或将系统中具有相同功能的两块印制电路板、集成电路芯片或元器件进行交换，即可迅速找出故障所在。但换件时应该注意备件的型号、规格、各种标记、电位器调整位置、开关状态、电路更改是否与怀疑部分的相同，此外，还要考虑到可能要重调新替换件的某些电位器，以保证新、旧两部分性能相近。任何细微的差异都可能导致失败或造成损失。
1.6测量比较法
数控系统生产厂在设计印制电路板时，为了调整、维修的便利，在印制电路板上设计了多个检测用端子。用户也可利用这些端子比较、测量正常的印制电路板和有故障的印制电路板之间的差异[3]。可以检测这些测量端子的电压或波形，分析故障的起因及故障的所在位置。有时对正常的印制电路板人为地制造“故障”，如断开连接或短路，拔去组件等，以判断真实故障的起因。
1.7参数检查法
数控参数能直接影响数控机床的性能。参数通常存放在磁泡存储器或存放在需由电池保持的CMOS RAM 中，一旦电池不足或由于外界的某种干扰等因素，会使个别参数丢失或变化，发生混乱，使数控机床无法正常工作。此时，通过核对、修正参数，就能将故障排除。当数控机床长期闲置后，工作时会无缘无故地出现不正常现象，此时应根据现象特征，检查和校对有关参数[4]。另外，经过长期运行的数控机床，由于其机械传动部件磨损、电气元件性能变化等原因，也需对其有关参数进行调整。有些数控机床的故障往往就是由于未及时修改某些不适应的参数所致。
1.8敲击法
当数控系统出现的故障表现为时有时无时，往往可用敲击法检查出故障的部位所在。这是由于数控系统是由多块印制电路板组成，每块板上又有许多焊点，板间或模块间又通过接插件及电缆相连。因此，任何虚焊或接触不良，都可能引起故障。当用绝缘物轻轻敲打有虚焊或接触不良的疑点时，故障会重复再现。
1.9局部升温法
数控系统经过长期运行后元器件均会逐步老化，性能变坏。当它们尚未完全损坏时，相应的故障时有时无。这时可用热吹风机或电烙铁等来局部升温被怀疑的元器件，加速其老化，以便彻底暴露故障部件。当然，采用此法时，一定要注意元器件的温度参数等，不要将原来好的元器件烤坏。
1.10原理分析法
根据数控系统的工作原理，维修人员可从逻辑上分析可疑元器件各点的电平和波形，然后用万用表、逻辑笔、示波器或逻辑分析仪进行测量、分析和对比，从而找出故障。这种方法对维修人员的要求最高，维修人员必须对整个系统乃至每个电路的原理有清楚的了解。
1.11.接口信号法
数控机床的各个控制部分大都采用I/O 接口来互为控制，利用数控机床各接口部分的I/O 接口信号来分析，则可以找出故障出现的部位。利用接口信号法进行故障诊断的全过程可归纳为：故障报警—故障现象分析—确定故障范围（大范围）—采用接口信号法—逻辑分析—确定故障点—排除故障。此方法符合系统的设计与调试原则，使用简单，容易掌握，能起到迅速准确排除故障的作用。
结语
数控机床是一种典型的机电一体化产品，涉及范围比较广，在故障诊断方面与传统机床有很大的区别。因此，掌握数控机床故障诊断技术方法，已越来越受到相关企业和人员的重视，数控机床故障诊断已成为正确使用数控机床的关键因素之一。
参考文献：
[1]屈梁生.机械故障的全息诊断原理[M].北京：科学出版社，2007.
[2]范娜，宋方刚.数控机床常见故障诊断与维修[J].中国设备工程，2006.1.
[3]沈丽。数控机床故障预测与健康管理系统关键技术研究探讨[J].机电信息，2011（21）.
[4]石金艳，罗友兰.数控机床中气动系统的故障诊断与维修[J].液压气动与密封，2010（11）.
作者简介：花卉 ；性别：女；（1984.10---）；专业：机械工程及自动化；职称：二级实习指导教师；单位：信阳高级技工学校