对于不同的生产厂商来说，在设计思想上也可能各有千秋。有的系统采用小板结构，便于板子更换和灵活结合，而有的系统则趋向大板结构，使之有利于系统工作的可靠性，促使系统的平均无故障率逐步的提升。无论哪种系统，它们的基础原理和构成是十分相似的。

  是以微处理器为核心，采用大规模集成电路芯片、可编程控制器、伺服驱动单元、伺服电机、各种输入输出设备（包括显示器、控制面板、输入输出接口等）等可见部件组成。

  即数控软件，包括数据输入输出、插补控制、刀具补偿控制、加减速控制、位置控制、伺服控制、键盘控制、显示控制、接口控制等控制系统软件及各种参数、报警文本等组成。

  数控系统发生故障后，就要分别对软硬件做多元化的分析、判断，定位故障并维修。作为一个好的数控设备修东西的人，就一定要具有电子线路、元器件、计算机软硬件、接口技术、测量技术等方面的知识。

  1）机床设计时选择的空气开关容量过小，或空气开关的电流选择拨码开关选择了一个较小的电流；

  2）机床上使用了较大功率的变频器或伺服驱动，并且在变频器或伺服驱动的电源进线前没用隔离变压器或电感器，变频器或伺服驱动在上强电时电流有较大的波动，超过了空气开关的限定电流，引起跳闸。

  一台进口卧式加工中心，开机时屏幕一片黑，操作面板上的NC电源开关已按下，红、绿灯都亮，查看电柜中开关和主要部分无异常，关机后重开，故障一样。

  经查，确定其电源部分无故障，各处电压都正常，仔细检查发现数控系统有多处损坏，在更换了显示器，显示控制板后屏幕出现了显示，使机床能进入其它的故障维修。

  该加工中心使用进口数控系统，造成屏幕无显示的原因有很多，经对故障进行了检查，后确认系统提供的外部电源是正确的，但主板上的电压不正常，时有时无，可以确认是因主板故障造成，因此进行了更换，更换主板后系统有显示，由于主板更换后参数要重新设置，按系统参数设置步骤，对照机床附带的参数表进行了设置调整后机床正常。屏幕上无显示的故障原因很多，首先必须找到原因排除,如还有别的故障，根据机床的报警和其他故障信息作出处。

  一加工中心，开机后打开急停，系统在复位的过程中，伺服强电上去后系统总空开马上跳闸。

  该加工中心使用国产数控系统，经对故障进行了检查分析，首先怀疑是否是空开电流选择过小，经过计算分析后确认所选择的空开有点偏小，但基本符合机床要求，然后用示波器观察机床上电时的电流的变化波形，发现伺服强电在上电时电流冲击比较大，也就是电流波形变化较大，进一步分析发现由于所选伺服功率较大，且伺服内部未加阻抗等装置，在使用时须外接一电抗与制动电阻，电气人员在设计时加了制动电阻，为了节约成本没用阻抗。按照要求加上阻抗后，系统上电恢复正常。

  一数控系统，机床送电，CRT无显示，查NC 电源+24V、+15V、-15V、+5V均无输出。

  故障分析：此现象能确定是电源方面出了问题，所以能根据电气原理图逐步从电源的输入端进行全方位检查，当检查到保险后的电噪声滤波器时发现性能不良，后面的整流、振荡电路均正常，拆开噪声滤波器外壳发现里面烧焦，更换噪声滤波器后，系统故障排除。

  一台数控车床配FANUC0-TD系统，在调试中时常出现CRT闪烁、发亮，没有字符出现的现象，我们得知造成的问题大多有：

  1）CRT亮度与灰度旋钮在运送过程中出现震动。2）系统在出厂时没有经过初始化调整。

  首先，调整CRT的亮度和灰度旋钮，假如没有反应，请将系统来进行初始化一次，同时按RST键和DEL键，进行系统启动，如果CRT仍没有正常显示，则要换掉系统的主板或存储板。

  CNC系统软件有管理软件和控制系统软件组成。管理软件包括输入、I/O处理、显示、诊断等。控制软件包括译码、刀具补偿、速度处理、插补计算、位置控制等。数控系统的软件结构和数控系统的硬件结构两者相互配合，共同完成数控系统的具体功能。早期的CNC装置，数控功能全部由硬件实现，而现在的数控功能则由软件和硬件共同完成。

  1）可能是系统文件被病毒破坏或丢失，可能是计算机被病毒破坏，也可能是系统软件中文件损坏了或丢失了。

  重新安装数控系统，将计算机的CMOS设为A盘启动；插入干净的软盘启动系统后，重新安装数控系统。

  2）电子盘或硬盘物理损坏，电子盘或硬盘在频繁的读写中有可能损坏，这时应该修复或更换电子盘或硬盘；

  系统在通讯时或用磁盘进行考贝文件时，有可能感染病毒，用杀毒软件检查软件系统清除病毒或者重新安装系统软件进行修复

  3）硬件故障，通讯网口发生故障或网卡发生故障，可以用置换法判断出现一些明显的异常问题的部位。

  2）参数设置的错误通讯时需要将外部设备的参数与数控系统的参数相匹配，如波特率、停止位必须设成一致才能战场通讯。外部通讯端口必须于硬件相对应。

  不同的数控系统，通讯电缆的管角定义可能不一致，如果管角焊接错误或者是虚焊等，通讯将异常完成。另外通讯电缆不能够过长，以免引起信号的衰减引起故障。

  系统参数的设定很重要，如果系统参数设置错误，就会引发各种各样的故障现象如：系统不能正常启动；不能正常运行；螺纹加工不可以有效的进行；系统显示不正常；死机等。

  故障分析：首先考虑是不是将屏幕亮度调节按钮调节的过于明亮，手动调节其按钮，结果发现屏幕亮度虽然发生明显的变化，但屏幕上的字迹还是无法分辨，排除不是亮度调节按钮出现一些明显的异常问题，进一步检查，发现系统CMOS中的屏幕分辨率已被更改，造成系统显示模糊，经调整后，问题得到解决

  数控装置操作面板和手持单元上，均设有急停按钮，用于当数控系统或数字控制机床出现紧急状况，需要使数字控制机床立马停止运动或切断动力装置（如伺服驱动器等）的主电源；当数控系统出现自动报警信息后，须按下急停按钮。待查看报警信息并排除一些故障后，再松开急停按钮，使系统复位并回到正常状态。该急停按钮及相关电路所控制的中间继电器（KA）的一个常开触点应该接入数控装置的开关量输入接口，以便为系统提供复位信号。

  1）电气方面的原因，下图为一普通数控机床的整个电气回路的接线图，从图上能清楚的看出可以引起急停回路不闭和的原因有：

  2） 系统参数设置错误，使系统信号不能正常输入输出或复位条件不能够满足引起的急停故障；PLC软件未向系统发送复位信息。检查KA中间继电器；检查PLC程序。

  3） PLC中规定的系统复位所需要完成的信息未满足规定的要求。如伺服动力电源准备好、主轴驱动准备好等信息。若使用伺服，伺服动力电源是否未准备好：检查电源模块；检查电源模块接线；检查伺服动力电源空气开关。4） PLC程序编写错误

  这一类故障现象是属于运动状态问题，其实就是进给伺服系统位置环在运动中出现了问题。位置偏差过大是根据位置环中的位置偏差计数器输出的，既由来自光电脉冲编码器反馈的反应工作台实际运行距离的脉冲与来自数控系统所发的脉冲个数进行比较得出。这个偏差值的大小反映出数控系统要求某个轴运动的距离与轴实际移动的距离之间的差值，为使位置偏差不超出机床各轴要求的形状为职公差，所以数控系统对这个偏差值的大小进行了设置规定，这个参数值的大小是可以更改的，如果参数丢失或者设置的数值过小，往往造成数控系统跟踪误差过大。其常见原因有如下几点：

  2）编码器的反馈出现问题，如：编码器的电缆出没出现了松动，或者用示波器检查编码其所反馈回来的脉冲是否正常。

  伺服单元如果报警或者发生故障，PLC检测到后可以使总系统处在急停状态，直到将伺服部分的故障排除，系统才可以复位，如果是因为伺服驱动器报警而出现的急停，有些系统能通过急停对整个系统进行复位，包括伺服驱动器，可以消除一般的报警。

  主轴单元如果报警或者出现故障，PLC检测到后可以使整个系统处在急停状态，直到将主轴部分的故障排除，系统才可以复位，如果是因为主轴驱动器报警而出现的急停，有些系统能够最终靠急停对总系统进行复位，包括伺服驱动器，可以消除一般的报警。

  1）机床锁住按钮损坏，使机床按钮一直处在机床锁住的状态。数控机床机床如果机床锁住按钮被按下或者因为损坏而一直处于导通的状态，机床各轴是不能够运动的，在自动状态下，系统可以向各个轴发运动指令，但轴不执行。

  数控系统如果与轴相关的一些参数设置不当，可以造成轴运动不正常或不能够运行。

  3）系统驱动程序没有安装或安装不正确，某些数控系统在调试时必须按装相应的驱动程序才能够运行，如果驱动程序没有安装或者安装的不正确，机床轴是不能够正常运行的。4）软极限超程或硬极限超程

  为了安全考虑，一些手摇设置了一个使能按钮，当使能按钮被按下，系统检测到这个信号以后，手摇所发的脉冲才能够被系统接受，当使能信号没有接通或系统没有检测到，手摇既无效。

  机床在运行时超程是经常遇到的现象，在进行超程解除的时候有可能因为操作者的不熟练，将超程解除的方向弄反，某些数控系统厂家为了机床运行的安全性，在机床超程的时候设置了一些输入信号，用来检测数控机床的超程方向，如果检测到数控机床超程后，机床只能够向超程的相反方向运动，这样能够防止机床继续向超程的方向运动。但是如果机床的超程信号接反或者是机床的运动方向相反，机床超程就不能够正常解除，

  解除方法：将轴的运动方向更改，或者将超程信号进行互换，此故障现象即可排除

  如果油泵、冷却泵直接使用的是普通三相交流电机，有可能是因为电机电源进线相序搞反，造成电机的反转，致使油或冷却液不能够正常输出。

  按机床检测元件检测原点信号方式的不同，返回机床参考点的方法有两种，即栅点法和磁开关法。·在栅点法中，检测器随着电机一转信号同时产生一个栅点或一个零位脉冲，在机械本体上安装一个减速挡块及一个减速开关，当减速撞块压下减速开关时，伺服电机减速到接近原点速度运行。当减速撞块离开减速开关时，即释放开关后，数控系统检测到的第一个栅点或零位信号即为原点。·在磁开关法中，在机械本体上安装磁铁及磁感应原点开关或者接近开关，当磁感应开关或接近开关检测到原点信号后，伺服电机立即停止运行，该停止点被认作原点。

  4）数控系统控制检测放大的线）导轨平行/导轨与压板面平行/导轨与丝杠的平行度超差

  4）减速挡块安装位置不合理，使减速信号与零脉冲信号相隔距离过近5）机械安装不到位

  3）主轴部分没有调试好，如主轴转速不稳，跳动过大或因为主轴过载能力太差，加工时因受力使主轴转速发生太大的变化

  一台数控车床，X、Z轴使用半闭环控制，在用户中运行半年后发现Z轴每次回参考点，总有2、3mm的误差，而且误差没有规律。

  调整控制系统参数后现象仍没消失，更换伺服电机后现象依然存在，后来仔细检查发现是丝杠末端没有备紧，经过螺母备紧后现象消失。

  数控机床在出厂前，已将所用的系统参数进行了调试优化，但有的数控系统还有一部分参数需要到用户那里去调试，如果参数设置不对或者没有调试好，就有可能引起各种各样的故障现象，直接影响到机床的正常工作和性能的充分发挥。在数控维修的过程中，有时也利用参数来调试机床的某些功能，而且有些参数需要根据机床的运动状态来进行调整。

  后备电池的失效将导致全部参数的丢失，机床长时间停用最容易出现后备电池失效的现象，机床长时间停用时应定期为机床通电，使机床空运行一段时间，这样不但有利于后备电池的使用时间延长和及时发现后备电池是否无效，更重要的是可以延长整个数控系统包括机械部分的使用寿命。

  这种现象在初次接触数控机床的操作者中经常遇，由于误操作，有的将全部参数进行清除，有的将个别参数被更改，有的将系统中处理参数的一些文件不小心进行了删除。从而造成了系统参数的丢失。

  1）电源相序接反（使电机正反转相反）或电源缺相。因为普通经济型车床所使用的刀架是通过刀架电机的正反转来进行选刀，并进行锁紧等动作，一般的工作顺序是刀架首先正转进行选泽刀具，刀具选者到位后，电机再进行反转,把所选择的刀具进行琐紧。整个换刀过程才结束，如果刀架电机电源的相序接反或者是所发出的正反转信号相反，那么数控系统选择刀具时所发出的刀架电机正转信号，刀架电机此时的运动状态恰好是反转锁紧，所以刀架电机就会静止不动，一直处在锁紧状态。此时将刀架电机的电源线任换两相,或者是将PLC的刀架输出信号相互调节一下，故障即可以消除。

  3）液压系统出现问题，液压缸因液压系统压力不足或漏油而不动作，或行程不到位

  误差故障的现象较多，在各种设备上出现时的表现不一。如数控车床在直径方向出现时大时小的现象较多。在加工中心上垂直轴出现误差的情况较多，常见的是尺寸向下逐渐增大，但也有尺寸向上增大的现象，在水平轴上也经常会有一些较小误差的故障出现，有些经常变化，时好时坏使零件的尺寸难以控制。造成数控机床中误差故障但又无报警的情况，主要有几种情况：

  3） 机床中出现的误差情况不在设计时预测的范围内，因此当出现误差时检测不到，

  4） 丝杠与电机的联轴器结构对故障发生的频率和可能性不同，发生故障后现象也不同，有些尺寸只会向负方向增加，但有些正负方向变化的可能弹性联接的基本上是负向增加的多，而中间使用键联接的两种故障均会发生。

  5）机床的电气系统中回零不当，回零点不能保证一致，该种故障出现的误差一般较小。除了一般的因减速开关不良造成故障外，回零时的减速距离太短也会使零点偏离。在有些系统中的监控页面中有“删格量”一项，记录并经常核对可及时发现问题。

  6）机床运动时由于超调引起加工精度和加工尺寸误差过大，如果加减速时间常数调节的过小，电机电流已经形成饱和，引起伺服运动的超调，可以引起系统的加工精度与加工尺寸，这时能够最终靠调节伺服驱动器的参数来改善轴的运动性能，来消除加工误差。

  7）在利用刀尖半径补偿时，G41、G42使用不正确或者在走刀换向时没有相应修改G41、G42。

  某加工中心运行九个月后,发生Z轴方向加工尺寸不稳定,尺寸超差且无任何规律,显示屏及伺服驱动器没有任何报警或异。

  该加工中心是采用的国外进口数控系统，丝杠采用的是直联的方式，根据故障分析，原因可能是因为联轴器联结螺钉松动，导致联轴器与滚轴丝杠或伺服电机间滑动，经过对Z轴仔细检查发现联轴器6只紧固螺钉都出现了松动，紧固螺钉后，故障排除。

  1）圆的轴向变形，其原因是由于机床的机械未调整好而造成轴的定位精度不好，或者是机床的丝杠间隙补偿不当，从而导致每当机床在过向限时，就产生圆度误差。

  2）产生斜椭圆误差时，一般是由各轴的位置偏差过大造成，可以通过调整各轴的增益来改善各轴的运动性能。使每个轴的运动特性比较接近，另外，如果机械传动副之间的间隙如果过大或者间隙补偿不合适的话，也可能引起该故障。

  某加工中心在加工整圆时，发生X轴方向加工尺寸不对，尺寸超差，显示屏及伺服驱动器没有任何报警或异常。

  该加工中心是采用的国内数控系统,丝杠采用的是直联的方式，根据故障分析，原因可能是因为是由于机床的机械未调整好而造成轴的定位精度不好，或者是机床的丝杠间隙补偿不当，从而导致每当机床在过向限时，就产生圆度误差。对该机床进行重新校平调整，检查该机床的参数，发现该机床的轴的间隙补偿为零，用百分表测量X轴的反向间隙，实际测量值超过0.003mm，对该机床的X轴进行了调整，并利用了系统的软件补偿功能，消除了X轴的间隙，再次加工整圆进行检验，故障消除。

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