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摘 要：随着我国机械加工工业的飞速发展，数控机床的使用越来越广泛。数控机床采用了先进的数控技术和机电一体化技术，有较高的加工精度和加工效率，适合现代机械加工工业高精度、高效率的要求。以微处理器为基础，以大规模集成电路为标志的数控设备，已经在我国大批量生产、大量引进和推广应用，因此它以成为机械制造业的发展的重要条件，而且还带来了很大的效益。但同时，由于它们的先进性、复杂性和智能性高的特点，在维修理论、技术和手段上都发生了飞跃的变化。
但由于数控机床自动化程度高，结构复杂，所以故障率也较普通机床设备高，维修难度也较大，同时对数控机床维修人员的素质要求也越来越高，要求机床出现故障后，能尽快排除。数控机床维修技术不仅能够保障数控设备正常运行，而且对数控技术的发展和完善也有一定的推动作用，因此，研究和诊断数控机床故障，以及常规处理是具有非常意义的。
关键词：数控机床；数控技术；故障诊断；维修技术；常规处理；
一、前言
为了使数控机床应有的功效发挥出来，数控机床的正常运行占主导地位，在数控设备出现问题时，及时去排除故障就显得特别重要。但是相对于接触机床不多的维修人员来说，机床出现故障，往往不知从何下手，而延误维修时间。这时如果我们借助数控系统本身具备的自诊断功能的话，对我们的维修会产生很大帮助。同时，作为维修人员当数控机床发生故障后，我们需要向操作者了解故障发生的具体症状，产生的道程序及时间，操作方法正确与否，才能及时发现问题，以免隐患过大，造成不必要的损失。还有就是要检查按钮、熔断器，接线端子等元件，在接线时螺钉、航空插头和插座、电路板上的插头是否拧紧，每个拨把开关，操作方式是否正确等。还要根据机械故障较易察觉的特点，当发生机床过载或者过热报警时，应首先检查滑板的镶条是否装过紧，滑板和床身导轨之间摩擦力是否增大，从而使电机运转难度大，还有滚珠丝杠和托架之间是否同心，如丝杠中滚珠磨损造成丝杠过紧，也可使电机过载、过热，从而导致电气故障。因此我们在数控机床的正常维修当中，认真做好上面几项工作，共同配合，就可以少走弯路，较快排除故障，减少数控机床的停机时间，增强数控机床的使用率，使生产实践得以顺利进行，完成学生实习的进度。
二、常见故障的分类
数控机床由于自身原因不能正常工作，就是产生了故障。产生的原因也比较复杂，但很大一部分故障是由于操作人员（学校实训的主要对象：学生）操作机床不当引起的。
机床故障可分为以下几种类型。
（一）系统故障和随机故障
按故障的出现的必然性和偶然性，分为系统性故障和随机性故障。系统性故障是指机床和系统在某一特定条件下必定会出现的故障，随机性故障是指偶然出现的故障。因此，随机性故障的分析和排除比系统性故障困难的多。通常随机性故障往往会因为机械结构局部松动、错位、控制系统中元器件出现工作特性飘移，电器元件工作可靠性下降等原因造成，需经反复试验和综合判断才能排除。
（二）診断显示故障和无诊断显示故障
按故障出现时有无自诊断显示，可以分为有诊断显示故障和无诊断显示故障两种。如今的数控系统有比较丰富的自诊断功能，出现故障时会停机、报警而且会自动显示相应报警的参数号，这样可以让维护人员很快找到故障原因。而无诊断显示故障，一般是机床停在某一位置不能动，手动操作也没法，维护人员只能根据出现故障前后现象来分析判断，排除故障难度就比较大。
（三）破坏性故障和非破坏性故障
以故障有无破坏性，分为破坏性故障和非破坏性故障。对于破坏性故障就像伺服失控造成撞车，短路烧断熔丝等，维护难度较大，有一定危险，修后这些现象是不能重复出现的。而非破坏性故障可经过多次反复试验至排除，就不会对机床造成危害。
（四）机床运动特性质量故障
此类故障发生后，机床会照常运行，不会有报警显示，但加工出的工件不合格。对于这些故障，必须在检测仪器配合下，对机械、控制系统、伺服系统等采取一些综合措施。
（五）硬件故障和软件故障
按发生故障的部位分为硬件故障和软件故障。硬件故障只要通过更换某些元器件就可以排除，但是软件故障是编程错误导致的，因此需要修改程序内容或修订机床参数来排除。
（六）数控机床常见的操作故障
1、防护门未关，机床不能运转。2、机床未回参考点。3、主轴转速S超过最高转速限定值。4、程序内没有设置F或S值。5、进给修调F%或主轴修调S%开关设为空挡。6、回参考点时离零点太近或参考点速度太快，引起超程。7、程序中G00位置超过限定值。8、刀具补偿测量设定错误。9、刀具换刀位置不正确。10、G40撤销不当，引起刀具切入已加工表面。11、程序中使用了非法代码。12、刀具半径补偿方向错误。13、切入、切出方式不当。14、切削用量太大。15、刀具钝化。16、工件材质不均匀，引起振动。17、机床被锁定（工作台不动）。18、工件未夹紧。19、对刀位置不正确，工件坐标系设置错误。20、使用了不合理的G功能指令。21、机床处于报警状态。22、断电后或报过警的机床，没有重新回参考点或复位。
三、故障常规处理方法
加工中心出现故障，除少量自诊断功能可以显示故障外（如存储器报警，动力电源电压过高报警等），大部分故障是由综合因素引起，往往不能确定其具体原因。
数控机床出现故障后，不能盲目处理，首先要检查故障记录，向操作人员了解故障出现的全过程。在确认通电对机床和系统无危险的情况下再进行观察，特别要确定以下故障信息：
1、故障发生时，报警号和报警提示是什么？哪盏指示灯或发光管发光？提示的警报内容是什么？2、如无报警，系统处于何种工作状态？系统的工作方式诊断结果是什么？3、故障发生在哪个程序段？执行何种指令？故障发生前执行了何种操作？4、故障发生在何种速度下？轴处于什么位置？与指令值的误差量有多大？5、以前是否发生过类似故障？现场是否有异常情况？故障是否重复发生？ 我们可以采用归纳法和演绎法，对上面的5个部分故障信息进行有效的归纳与演绎。归纳法是从故障原因出发，摸索其功能联系，调查原因对结果的影响，也就是说根据可能产生该种故障的原因分析，看最后是否与故障现象的符合程度来确定故障点。演绎法是指从现象出发，对故障现象原因进行分割分析法。即从故障现象开始，根据故障机理，列出该故障产生的种种原因，然后，对这些原因逐点进行分析，排除不正确的，最后确定故障点。
同时，在故障诊断过程中通常要按先外后内、先机后电、先静后动、现公用后专用、先简单后复杂、先一般后特殊的原则进行。
在分析好以上5个部分的故障之后，一般可以按以下步骤进行常规处理：
（一）充分调查故障现场
机床发生故障后，维护人员应仔细观察寄存器和缓冲工作寄存器尚存内容，了解已执行程序内容，向操作者了解现场情况和现象。当有诊断显示报警时，打开电器柜观察印制电路板上有无相应报警红灯显示。做完这些调查后，就可以按动数控机床上的复位键，观察系统复位后报警是否消除，消除的话属于软件故障，否则即为硬件故障。对于非破坏性故障，可让机床再重新运行，仔细观察故障是否再现。
（二）将可能造成故障的原因全部列出
加工中心上造成故障的原因多种多样，有机械的、电气的、控制系统的等等。此时，要将可能发生的故障原因全部列出来，以便排查。
（三）逐步选择确定故障产生的原因
根据故障现象，参考机床有关维修使用手册罗列出的因素，经过选择及综合判断，找出导致故障的确定因素。
（四）故障的排除
找到造成故障的确切原因后，就可以“对症下药”修理、调整和更换有关原件。
四、常见机械故障的排除
（一）进给传动链故障
由于导轨普遍采用滚动摩擦副，因此运动质量下降是导致进给传动故障的重要因素，如机械部件没有达到规定位置、运行中断、定位精度下降、反向间隙过大等，出现这些都是可调整各运动副预紧力、调整松动环节、提高运动精度及调整补偿环节。
（二）机床回零故障
机床在返回基准点时发生超程报警，无减速运动。此类故障一般是减速信号没有输入到CNC系统，一般可检查限位挡块及信号线。
（三）自动换刀装置故障
此类故障较为常见，故障表现为：刀锯库运动故障、定位误差大、换刀动作不到位、换到动作卡位、整机停止工作等，此类故障的排除一般可通过检查气缸压力、调整各限位开关位置、检查反馈信号线、调整与换刀动作相关的机床参数来排除。
（四）机床不能运动或加工精度差
这是一些综合故障，出现此类故障时，可通过重新调整和改变间隙补偿、检查轴进给时有无爬行等方法来排除。
五、数控机床的安全操作
数控机床的操作，一定要做到规范操作，以避免发生人身、设备、刀具等的安全事故。为此，数控机床在操作的过程中一定要严格按照数控机床的规范操作来完成，防止机床故障，从而保证机床正常运行。
主要体现在以下四个方面：
1、操作前的安全工作
2、机床操作过程中的安全操作
3、与编程相关的安全操作
4、关机时的注意事项
六、发展探讨
就我們职业院校技能培养的角度出发，有意识的培养学生在这方面的能力，可以开设相关数控机床维修专业，以适应我国当代数控生产和实践的需求。同时，以市场需求为导向，把提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平作为目标，用系统的方法，选择能够主导21世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，使制造装备业的跨跃式发展得以实现。
强调市场需求为导向，把数控终端产品作为主要，以整机（如量大面广的数控车床、高速高精高性能数控机床、重点行业关键设备等）带动数控产业的发展。此处，对数控机床常见的故障的分类及常规处理进行分析，在数控技术方面，强调可持续发展，同时为职业院校生产实习节约成本，为数控机床配置和数控生产实习的可持续发展做出贡献。（作者单位：湘西民族职业技术学院）
参考文献：
[1] 杨中力.数控机床故障诊断与维修[M].大连：大连理工大学出版社，2006.
[2] 数控加工技师手册编委会.数控加工技师手册[M].北京：机械工业出版社，2006.
[3] 韩鸿鸾.数控机床结构与维修[M].北京：机械工业出版社，2005.
[4] 张铁成.加工中心操作工[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2001.
[5] 龚仲华.数控机床编程与操作[M].北京：机械工业出版社，2004.
[6] 沈建峰.数控机床编程与操作：数控铣床、加工中心分册[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2005.
[7] 沈建峰.数控车床编程与操作实训[M].北京：国防工业出版社，2005.
但由于数控机床自动化程度高，结构复杂，所以故障率也较普通机床设备高，维修难度也较大，同时对数控机床维修人员的素质要求也越来越高，要求机床出现故障后，能尽快排除。数控机床维修技术不仅能够保障数控设备正常运行，而且对数控技术的发展和完善也有一定的推动作用，因此，研究和诊断数控机床故障，以及常规处理是具有非常意义的。
关键词：数控机床；数控技术；故障诊断；维修技术；常规处理；
一、前言
为了使数控机床应有的功效发挥出来，数控机床的正常运行占主导地位，在数控设备出现问题时，及时去排除故障就显得特别重要。但是相对于接触机床不多的维修人员来说，机床出现故障，往往不知从何下手，而延误维修时间。这时如果我们借助数控系统本身具备的自诊断功能的话，对我们的维修会产生很大帮助。同时，作为维修人员当数控机床发生故障后，我们需要向操作者了解故障发生的具体症状，产生的道程序及时间，操作方法正确与否，才能及时发现问题，以免隐患过大，造成不必要的损失。还有就是要检查按钮、熔断器，接线端子等元件，在接线时螺钉、航空插头和插座、电路板上的插头是否拧紧，每个拨把开关，操作方式是否正确等。还要根据机械故障较易察觉的特点，当发生机床过载或者过热报警时，应首先检查滑板的镶条是否装过紧，滑板和床身导轨之间摩擦力是否增大，从而使电机运转难度大，还有滚珠丝杠和托架之间是否同心，如丝杠中滚珠磨损造成丝杠过紧，也可使电机过载、过热，从而导致电气故障。因此我们在数控机床的正常维修当中，认真做好上面几项工作，共同配合，就可以少走弯路，较快排除故障，减少数控机床的停机时间，增强数控机床的使用率，使生产实践得以顺利进行，完成学生实习的进度。
二、常见故障的分类
数控机床由于自身原因不能正常工作，就是产生了故障。产生的原因也比较复杂，但很大一部分故障是由于操作人员（学校实训的主要对象：学生）操作机床不当引起的。
机床故障可分为以下几种类型。
（一）系统故障和随机故障
按故障的出现的必然性和偶然性，分为系统性故障和随机性故障。系统性故障是指机床和系统在某一特定条件下必定会出现的故障，随机性故障是指偶然出现的故障。因此，随机性故障的分析和排除比系统性故障困难的多。通常随机性故障往往会因为机械结构局部松动、错位、控制系统中元器件出现工作特性飘移，电器元件工作可靠性下降等原因造成，需经反复试验和综合判断才能排除。
（二）診断显示故障和无诊断显示故障
按故障出现时有无自诊断显示，可以分为有诊断显示故障和无诊断显示故障两种。如今的数控系统有比较丰富的自诊断功能，出现故障时会停机、报警而且会自动显示相应报警的参数号，这样可以让维护人员很快找到故障原因。而无诊断显示故障，一般是机床停在某一位置不能动，手动操作也没法，维护人员只能根据出现故障前后现象来分析判断，排除故障难度就比较大。
（三）破坏性故障和非破坏性故障
以故障有无破坏性，分为破坏性故障和非破坏性故障。对于破坏性故障就像伺服失控造成撞车，短路烧断熔丝等，维护难度较大，有一定危险，修后这些现象是不能重复出现的。而非破坏性故障可经过多次反复试验至排除，就不会对机床造成危害。
（四）机床运动特性质量故障
此类故障发生后，机床会照常运行，不会有报警显示，但加工出的工件不合格。对于这些故障，必须在检测仪器配合下，对机械、控制系统、伺服系统等采取一些综合措施。
（五）硬件故障和软件故障
按发生故障的部位分为硬件故障和软件故障。硬件故障只要通过更换某些元器件就可以排除，但是软件故障是编程错误导致的，因此需要修改程序内容或修订机床参数来排除。
（六）数控机床常见的操作故障
1、防护门未关，机床不能运转。2、机床未回参考点。3、主轴转速S超过最高转速限定值。4、程序内没有设置F或S值。5、进给修调F%或主轴修调S%开关设为空挡。6、回参考点时离零点太近或参考点速度太快，引起超程。7、程序中G00位置超过限定值。8、刀具补偿测量设定错误。9、刀具换刀位置不正确。10、G40撤销不当，引起刀具切入已加工表面。11、程序中使用了非法代码。12、刀具半径补偿方向错误。13、切入、切出方式不当。14、切削用量太大。15、刀具钝化。16、工件材质不均匀，引起振动。17、机床被锁定（工作台不动）。18、工件未夹紧。19、对刀位置不正确，工件坐标系设置错误。20、使用了不合理的G功能指令。21、机床处于报警状态。22、断电后或报过警的机床，没有重新回参考点或复位。
三、故障常规处理方法
加工中心出现故障，除少量自诊断功能可以显示故障外（如存储器报警，动力电源电压过高报警等），大部分故障是由综合因素引起，往往不能确定其具体原因。
数控机床出现故障后，不能盲目处理，首先要检查故障记录，向操作人员了解故障出现的全过程。在确认通电对机床和系统无危险的情况下再进行观察，特别要确定以下故障信息：
1、故障发生时，报警号和报警提示是什么？哪盏指示灯或发光管发光？提示的警报内容是什么？2、如无报警，系统处于何种工作状态？系统的工作方式诊断结果是什么？3、故障发生在哪个程序段？执行何种指令？故障发生前执行了何种操作？4、故障发生在何种速度下？轴处于什么位置？与指令值的误差量有多大？5、以前是否发生过类似故障？现场是否有异常情况？故障是否重复发生？ 我们可以采用归纳法和演绎法，对上面的5个部分故障信息进行有效的归纳与演绎。归纳法是从故障原因出发，摸索其功能联系，调查原因对结果的影响，也就是说根据可能产生该种故障的原因分析，看最后是否与故障现象的符合程度来确定故障点。演绎法是指从现象出发，对故障现象原因进行分割分析法。即从故障现象开始，根据故障机理，列出该故障产生的种种原因，然后，对这些原因逐点进行分析，排除不正确的，最后确定故障点。
同时，在故障诊断过程中通常要按先外后内、先机后电、先静后动、现公用后专用、先简单后复杂、先一般后特殊的原则进行。
在分析好以上5个部分的故障之后，一般可以按以下步骤进行常规处理：
（一）充分调查故障现场
机床发生故障后，维护人员应仔细观察寄存器和缓冲工作寄存器尚存内容，了解已执行程序内容，向操作者了解现场情况和现象。当有诊断显示报警时，打开电器柜观察印制电路板上有无相应报警红灯显示。做完这些调查后，就可以按动数控机床上的复位键，观察系统复位后报警是否消除，消除的话属于软件故障，否则即为硬件故障。对于非破坏性故障，可让机床再重新运行，仔细观察故障是否再现。
（二）将可能造成故障的原因全部列出
加工中心上造成故障的原因多种多样，有机械的、电气的、控制系统的等等。此时，要将可能发生的故障原因全部列出来，以便排查。
（三）逐步选择确定故障产生的原因
根据故障现象，参考机床有关维修使用手册罗列出的因素，经过选择及综合判断，找出导致故障的确定因素。
（四）故障的排除
找到造成故障的确切原因后，就可以“对症下药”修理、调整和更换有关原件。
四、常见机械故障的排除
（一）进给传动链故障
由于导轨普遍采用滚动摩擦副，因此运动质量下降是导致进给传动故障的重要因素，如机械部件没有达到规定位置、运行中断、定位精度下降、反向间隙过大等，出现这些都是可调整各运动副预紧力、调整松动环节、提高运动精度及调整补偿环节。
（二）机床回零故障
机床在返回基准点时发生超程报警，无减速运动。此类故障一般是减速信号没有输入到CNC系统，一般可检查限位挡块及信号线。
（三）自动换刀装置故障
此类故障较为常见，故障表现为：刀锯库运动故障、定位误差大、换刀动作不到位、换到动作卡位、整机停止工作等，此类故障的排除一般可通过检查气缸压力、调整各限位开关位置、检查反馈信号线、调整与换刀动作相关的机床参数来排除。
（四）机床不能运动或加工精度差
这是一些综合故障，出现此类故障时，可通过重新调整和改变间隙补偿、检查轴进给时有无爬行等方法来排除。
五、数控机床的安全操作
数控机床的操作，一定要做到规范操作，以避免发生人身、设备、刀具等的安全事故。为此，数控机床在操作的过程中一定要严格按照数控机床的规范操作来完成，防止机床故障，从而保证机床正常运行。
主要体现在以下四个方面：
1、操作前的安全工作
2、机床操作过程中的安全操作
3、与编程相关的安全操作
4、关机时的注意事项
六、发展探讨
就我們职业院校技能培养的角度出发，有意识的培养学生在这方面的能力，可以开设相关数控机床维修专业，以适应我国当代数控生产和实践的需求。同时，以市场需求为导向，把提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平作为目标，用系统的方法，选择能够主导21世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，使制造装备业的跨跃式发展得以实现。
强调市场需求为导向，把数控终端产品作为主要，以整机（如量大面广的数控车床、高速高精高性能数控机床、重点行业关键设备等）带动数控产业的发展。此处，对数控机床常见的故障的分类及常规处理进行分析，在数控技术方面，强调可持续发展，同时为职业院校生产实习节约成本，为数控机床配置和数控生产实习的可持续发展做出贡献。（作者单位：湘西民族职业技术学院）
参考文献：
[1] 杨中力.数控机床故障诊断与维修[M].大连：大连理工大学出版社，2006.
[2] 数控加工技师手册编委会.数控加工技师手册[M].北京：机械工业出版社，2006.
[3] 韩鸿鸾.数控机床结构与维修[M].北京：机械工业出版社，2005.
[4] 张铁成.加工中心操作工[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2001.
[5] 龚仲华.数控机床编程与操作[M].北京：机械工业出版社，2004.
[6] 沈建峰.数控机床编程与操作：数控铣床、加工中心分册[M].北京：中国劳动社会保障出版社，2005.
[7] 沈建峰.数控车床编程与操作实训[M].北京：国防工业出版社，2005.