一．概述
數(shù)控機(jī)床的維修概念，不能單純局限于數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，如何排除故障和及時(shí)修復(fù)，使數(shù)控系統(tǒng)盡早投入使用，還應(yīng)包括正確使用和日常保養(yǎng)等。
二．正確操作和使用數(shù)控系統(tǒng)的步驟
（1）數(shù)控系統(tǒng)通電前的檢查
①檢查CNC裝置內(nèi)的各個(gè)印刷線路板是否緊固，各個(gè)插頭有無(wú)松動(dòng)。
②認(rèn)真檢查CNC裝置與外界之間的全部連接電纜是否按隨機(jī)提供的連接手冊(cè)的規(guī)定，正確而可靠地連接。
③交流輸入電源的連接是否符合CNC裝置規(guī)定的要求。
④確認(rèn)CNC裝置內(nèi)的各種硬件設(shè)定是否符合CNC裝置的要求。
只有經(jīng)過(guò)上述檢查，CNC裝置才能投入通電運(yùn)行。
（2）數(shù)控系統(tǒng)通電后的檢查
①首先要檢查數(shù)控裝置中各個(gè)風(fēng)扇是否正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
②確認(rèn)各個(gè)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(dòng)范圍之內(nèi)。
③進(jìn)一步確認(rèn)CNC裝置的各種參數(shù)。
④當(dāng)數(shù)控裝置與機(jī)床聯(lián)機(jī)通電時(shí)，應(yīng)在接通電源的同時(shí)，作為按壓緊急停止按鈕的準(zhǔn)備，以備出現(xiàn)緊急情況時(shí)隨時(shí)切斷電源。
⑤用手動(dòng)以低速給移動(dòng)各個(gè)軸，觀察機(jī)床移動(dòng)方向的顯示是否正確。
⑥進(jìn)行幾次返回機(jī)床基準(zhǔn)點(diǎn)的動(dòng)作，用來(lái)檢查數(shù)控機(jī)床是否有返回基準(zhǔn)點(diǎn)功能，以及每次返回基準(zhǔn)點(diǎn)的位置是否完全一致。
⑦CNC裝置的功能測(cè)試。
三．CNC系統(tǒng)的日常維護(hù)
（1）制訂CNC系統(tǒng)的日常維護(hù)的規(guī)章制度。
（2）應(yīng)盡量少開(kāi)數(shù)控柜和強(qiáng)電柜的門(mén)。
（3）定時(shí)清理數(shù)控裝置的散熱通風(fēng)系統(tǒng)。
（4）CNC系統(tǒng)的輸入/輸出裝置的定期維護(hù)。
（5）定期檢查和更換直流電機(jī)電刷。
（6）經(jīng)常監(jiān)視CNC裝置用的電網(wǎng)電壓。
（7）存儲(chǔ)器用電池的定期更換。
（8）CNC系統(tǒng)長(zhǎng)期不用時(shí)的維護(hù)。
（9）備用印刷線路板的維護(hù)。對(duì)于已購(gòu)置的備用印刷線路板應(yīng)定期裝到CNC裝置上通電運(yùn)行一段時(shí)間，以防損壞。
（10）做好維修前期的準(zhǔn)備工作：
①技術(shù)準(zhǔn)備：維修人員應(yīng)在平時(shí)充分了解系統(tǒng)的性能。
②工具準(zhǔn)備：作為最終用戶(hù)，維修工具只需準(zhǔn)備一些常規(guī)的儀器設(shè)備，如交流電壓表，直流電壓表，可能用指針式的也可以是數(shù)字式的，測(cè)量誤差在±2%范圍內(nèi)即可。萬(wàn)用表也是一種常用的儀表。
③備件準(zhǔn)備：一旦由于CNC系統(tǒng)的部件或元器件損壞，使系統(tǒng)發(fā)生故障。為能及時(shí)排除故障，用戶(hù)應(yīng)準(zhǔn)備一些常用的備件。
四．故障處置
一旦CNC系統(tǒng)發(fā)生故障，系統(tǒng)操作人員應(yīng)采取急停措施，停止系統(tǒng)運(yùn)行，保護(hù)好現(xiàn)場(chǎng)。
（1）故障的表現(xiàn)
①系統(tǒng)發(fā)生故障的工作方式
工作方式有：Tape（紙帶方式）、MDI（手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入方式）、MEMORY（存儲(chǔ)器方式）、EDIT（編輯）、HANDLE（手輪）、JOG（點(diǎn)動(dòng)）方式。
②MDI/DPL（手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入/顯示）。
③系統(tǒng)狀態(tài)顯示有時(shí)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)卻沒(méi)有報(bào)警，此時(shí)需要通過(guò)診斷畫(huà)面觀察系統(tǒng)所處的狀態(tài)。
④定位誤差超差情況。
⑤在CRT上的報(bào)警及報(bào)警號(hào)。
⑥刀具軌跡出現(xiàn)誤差時(shí)的速度。
（2）故障的頻繁程度
①故障發(fā)生的時(shí)間及頻率。
②加工同類(lèi)工件時(shí)，發(fā)生故障的概率。
③故障發(fā)生的方式，判別是否與進(jìn)給速度、換刀方式或是與螺紋切削有關(guān)。
④出現(xiàn)故障的程序段。
（3）故障的重復(fù)性
①將引起故障的程序段重復(fù)執(zhí)行多次進(jìn)行觀察，來(lái)考察故障的重復(fù)性。
②將該程序段的編程值與系統(tǒng)內(nèi)的實(shí)際數(shù)值進(jìn)行比較，確認(rèn)兩者是否有差異。
③本系統(tǒng)以前是否發(fā)生過(guò)同樣故障？
（4）外界狀況
①環(huán)境溫度。
②周?chē)恼駝?dòng)源。
③系統(tǒng)的安裝位置檢查，出故障時(shí)是否受到陽(yáng)光的直射等。
④切削液、潤(rùn)滑油是否飛濺到了系統(tǒng)柜、系統(tǒng)柜里是否進(jìn)水，受到水的浸漬（如暖氣漏水）等。
⑤輸入電壓調(diào)查，輸入電源是否有波動(dòng)、電壓值等。
⑥工廠內(nèi)是否有使用大電流的裝置。
⑦近處是否存在干擾源。
⑧附近是否正在修理或調(diào)試機(jī)床、安裝了新機(jī)床等。
⑨重復(fù)出現(xiàn)的故障是否與外界因素有關(guān)？
（5）有關(guān)操作情況
①經(jīng)過(guò)什么操作之后才發(fā)生的故障？
②機(jī)床的操作方式對(duì)嗎？
③程序內(nèi)是否包含有增量指令？
（6）機(jī)床情況
①機(jī)床調(diào)整狀況。
②機(jī)床在運(yùn)輸過(guò)程中是否發(fā)生振動(dòng)？
③所用刀具的刀尖是否正常？
④換刀時(shí)是否設(shè)置了偏移量？
⑤間隙補(bǔ)償給的是否恰當(dāng)？
⑥機(jī)械另件是否隨溫度變化而變形？
⑦工件測(cè)量是否正確？
（7）運(yùn)轉(zhuǎn)情況
①在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中是否改變過(guò)或調(diào)整過(guò)運(yùn)轉(zhuǎn)方式？
②機(jī)床側(cè)是否處于報(bào)警狀態(tài)？是否已作好運(yùn)轉(zhuǎn)準(zhǔn)備？
③機(jī)床操作面板上的售率開(kāi)關(guān)是否設(shè)定為“0”？
④機(jī)床是否處于鎖住狀態(tài)？
⑤系統(tǒng)是否處于急停狀態(tài)？
⑥系統(tǒng)的保險(xiǎn)絲是否燒斷？
⑦機(jī)床操作面板上的方式選擇開(kāi)關(guān)設(shè)定是否正確？
（8）機(jī)床和系統(tǒng)之間接線情況
①電纜是否完整無(wú)損？
②交流電源線和系統(tǒng)內(nèi)部電線是否分開(kāi)安裝？
③電源線和信號(hào)線是否分開(kāi)走線？
④信號(hào)屏蔽線接地是否正確？
⑤繼電器、電磁鐵以及電動(dòng)機(jī)等電磁部件是否裝有噪聲抑制器？
（9）CNC裝置的外觀檢查
①機(jī)柜。檢查破損情況和是否是在打開(kāi)柜門(mén)的狀態(tài)下操作。
②機(jī)柜內(nèi)部。風(fēng)扇電機(jī)工作是否正常？控制部分污染程序。
③紙帶閱讀機(jī)。紙帶閱讀機(jī)是否有污物？
④電源單元。保險(xiǎn)絲是否正常？
⑤電纜。電纜連接器插頭是否完全插入、擰緊？
⑥印刷線路板。印刷線路板數(shù)量有無(wú)缺損？
⑦M(jìn)DI/CRT單元。
（10）有關(guān)穿孔紙帶的檢查
①紙帶閱讀機(jī)天關(guān)是否正常？
②有關(guān)紙帶操作的設(shè)定是否正確？
③紙帶是否折、皺和存有污物？
④紙帶的連接處正常否？
⑤紙帶上的孔有無(wú)破損？
⑥這條紙帶是否用過(guò)？
⑦使用的是黑色紙帶還是其它顏色的紙帶？
五．故障檢查方法
1.直觀法
這是一種最基本的方法。維修人員通過(guò)對(duì)故障發(fā)生時(shí)的各種光、聲、味等異?，F(xiàn)象的觀察以及認(rèn)真察看系統(tǒng)的每一處，往往可將故障范圍縮小到一個(gè)模塊或一塊印刷線路板。這要求維修人員具有豐富的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，要有多學(xué)科的較寬的知識(shí)和綜合判斷的能力。
2.自診斷功能法
現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)雖然尚未達(dá)到智能化很高的程度，但已經(jīng)具備了較強(qiáng)的自診斷功能。能隨時(shí)監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的硬件和軟件的工作狀況。一旦發(fā)現(xiàn)異常，立即在CRT上報(bào)警信息或用發(fā)光二極管批示出故障的大致起因。利用自診斷功能，也能顯示出系統(tǒng)與主機(jī)之間接口信號(hào)的狀態(tài)，從而判斷出故障發(fā)生在機(jī)械部分還是數(shù)控系統(tǒng)部分，并批示出故障的大致部位。這個(gè)方法是當(dāng)前維修時(shí)最有效的一種方法。
3.功能程序測(cè)試法
所謂功能程序測(cè)試法就是將數(shù)控系統(tǒng)的常用功能和特殊功能，如直線定位、圓弧插補(bǔ)、螺紋切削、固定循環(huán)、用戶(hù)宏程序等用手工編程或自動(dòng)編程方法，編制成一個(gè)功能程序測(cè)試紙帶，通過(guò)紙帶閱讀機(jī)送入數(shù)控系統(tǒng)中，然后啟動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)使之進(jìn)行運(yùn)行，藉以檢查機(jī)床執(zhí)行這些功能的準(zhǔn)確性和可靠性，進(jìn)而判斷出故障發(fā)生的可能起因。本方法對(duì)于長(zhǎng)期閑置的數(shù)控機(jī)床第一次開(kāi)機(jī)時(shí)的檢查以及機(jī)床加工造成廢品但又無(wú)報(bào)警的情況下，一時(shí)難以確定是編程錯(cuò)誤或是操作錯(cuò)誤，還是機(jī)床故障時(shí)的判斷是一較好的方法。
4.交換法
這是一種簡(jiǎn)單易行的方法，也是現(xiàn)場(chǎng)判斷時(shí)最常用的方法之一。所謂交換法就是在分析出故障大致起因的情況下，維修人員可以利用備用的印刷線路板、模板，集成電路芯片或元器件替換有疑點(diǎn)的部分，從而把故障范圍縮小到印刷線路板或芯片一級(jí)。它實(shí)際上也是在驗(yàn)證分析的正確性。
在備板交換之前，應(yīng)仔細(xì)檢查備板是否完好，并應(yīng)檢查備板的狀態(tài)應(yīng)與原板狀態(tài)完全一致。這包括檢查板上的選擇開(kāi)關(guān)，短路棒的設(shè)定位置以及電位器的位置。在置換CNC裝置的存儲(chǔ)器板時(shí)，往往還需要對(duì)系統(tǒng)作存儲(chǔ)器的初始化操作（如日本FANUC公司的FS—6系統(tǒng)用的磁泡存儲(chǔ)器就需要進(jìn)行這項(xiàng)工作），重新設(shè)定各種數(shù)控?cái)?shù)據(jù)，否則系統(tǒng)仍將不能正常地工作。又如更換FANUC公司的7系統(tǒng)的存儲(chǔ)器板之后，需重新輸入?yún)?shù)，并對(duì)存儲(chǔ)器區(qū)進(jìn)行分配操作。缺少了后一步，一旦零件程序輸入，將產(chǎn)生60號(hào)報(bào)警（存儲(chǔ)器容量不夠）。有的CNC系統(tǒng)在更換了主板之后，帶需進(jìn)行一些特定的操作。如FNUC公司在FS—10系統(tǒng)，必須按一定的操作步驟，先輸入9000～9031號(hào)選擇參數(shù)，然后才能輸入0000號(hào)至8010號(hào)的系統(tǒng)參數(shù)和PC參數(shù)?？傊欢ㄒ獓?yán)格地按照有關(guān)系統(tǒng)的操作、維修說(shuō)明書(shū)的要求進(jìn)行操作。
5.轉(zhuǎn)移法
所謂轉(zhuǎn)移法就是將CNC系統(tǒng)中具有相同功能的二塊印刷線路板、模塊、集成電路芯片或元器件互相交換，觀察故障現(xiàn)象是否隨之轉(zhuǎn)移。藉此，可迅速確定系統(tǒng)的故障部位。這個(gè)方法實(shí)際上就是交換法的一種。因此，有關(guān)注意事項(xiàng)同交換法所述。
6.參數(shù)檢查法
眾所周知，數(shù)控參數(shù)能直接影響數(shù)控機(jī)床的功能。參數(shù) 通常是存放在磁泡存儲(chǔ)器或存放在需由電池保持的CMOS RAM中，一旦電池不足或由于外界的某種干擾等因素，會(huì)使個(gè)別參數(shù)丟失或變化，發(fā)生混亂，使機(jī)床無(wú)法正常工作。此時(shí)，通過(guò)核對(duì)、修正參數(shù)，就能將故障排除。當(dāng)機(jī)床長(zhǎng)期閑置工作時(shí)無(wú)緣無(wú)故地出現(xiàn)不正常現(xiàn)象或有故障而無(wú)報(bào)警時(shí)，就應(yīng)根據(jù)故障特征，檢查和校對(duì)有關(guān)參數(shù)。
另外，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行的數(shù)控機(jī)床，由于其機(jī)械傳動(dòng)部件磨損，電氣無(wú)件性能變化等原因，也需對(duì)其有關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。有些機(jī)床的故障往往就是由于未及時(shí)修改某些不適應(yīng)的參數(shù)所致。當(dāng)然這些故障都是屬于故障的范疇。
7.測(cè)量比較法
CNC系統(tǒng)生產(chǎn)廠在設(shè)計(jì)印刷線路板時(shí)，為了調(diào)整、維修的便利，在印刷線路板上設(shè)計(jì)了多個(gè)檢測(cè)用端子。用戶(hù)也可利用這些端子比較測(cè)量正常的印刷線路板和有故障的印刷線路板之間的差異?？梢詸z測(cè)這些測(cè)量端子的電壓或波形，分析故障的起因及故障的所在位置。甚至，有時(shí)還可對(duì)正常的印刷線路人為地制造“故障”，如斷開(kāi)連線或短路，撥去組件等，以判斷真實(shí)故障的起因。為此，維修人員應(yīng)在平時(shí)積累印刷線路板上關(guān)鍵部位或易出故障部位在正常時(shí)的正確波形和電壓值。因?yàn)镃NC系統(tǒng)生產(chǎn)廠往往不提供有關(guān)這方面的資料。
8.敲擊法
當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)的故障表現(xiàn)為若有若無(wú)時(shí)，往往可用敲擊法檢查出故障的部位所在。這是由于CNC系統(tǒng)是由多塊印刷線路板組成，每塊板上又有許多焊點(diǎn)，板間或模塊間又通過(guò)插接件及電纜相連。因此，任何虛焊或接觸不良，都可能引起故障。當(dāng)用絕緣物輕輕敲打有虛焊及接觸不良的疑點(diǎn)處，故障肯定會(huì)重復(fù)再現(xiàn)。
9.局部升溫
CNC系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行后元器件均要老化，性能會(huì)變壞。當(dāng)它們尚未完全損壞時(shí)，出現(xiàn)的故障變得時(shí)有時(shí)無(wú)。這時(shí)可用熱吹風(fēng)機(jī)或電烙鐵等來(lái)局部升溫被懷疑的元器件，加速其老化，以便徹底暴露故障部件。當(dāng)然，采用此法時(shí)，一定要注意元器件的溫度參數(shù)等，不要將原來(lái)是好的器件烤壞。
10.原理分析法
根據(jù)CNC系統(tǒng)的組成原理，可從邏輯上分析各點(diǎn)的邏輯電平和特征參數(shù)（如電壓值或波形），然后用萬(wàn)用表、邏輯筆、示波器或邏輯分析儀進(jìn)行測(cè)量、分析和比較，從而對(duì)故障定位。運(yùn)用這種方法，要求維修人員必須對(duì)整個(gè)系統(tǒng)或每個(gè)電路的原理有清楚的、較深的了解。
除了以上常用的故障檢查測(cè)試方法外，還有拔板法，電壓拉偏法，開(kāi)環(huán)檢測(cè)法以及在上章中曾提出的診斷方法等多種。這些檢查方法各有特點(diǎn)，按照不同的故障現(xiàn)象，可以同時(shí)選擇幾種方法靈活應(yīng)用，對(duì)故障進(jìn)行綜合分析，才能逐步縮小故障范圍，較快地排除故障。
六．故障排除的一般方法
當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)報(bào)警發(fā)生故障時(shí)，維修人員不要急于動(dòng)手處理，而應(yīng)多進(jìn)行觀察和試驗(yàn)。
1.充分調(diào)查故障現(xiàn)場(chǎng)
這是維修人員取得第一手材料的一個(gè)重要手段。一方面要向操作者調(diào)查，詳細(xì)詢(xún)問(wèn)出現(xiàn)故障的全過(guò)程，查看故障記錄單，了解發(fā)生過(guò)什么現(xiàn)象，曾采取過(guò)什么措施等；另一方面，要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)要做細(xì)致的勘查。從系統(tǒng)的外觀到系統(tǒng)內(nèi)部各印刷線路板都應(yīng)細(xì)心地察看是否有異常之處。在確認(rèn)系統(tǒng)通電無(wú)危險(xiǎn)有情況下，方可通電，觀察系統(tǒng)有何異常，CRT顯示的內(nèi)容等。
2.認(rèn)真分析產(chǎn)生故障的起因
當(dāng)前的CNC系統(tǒng)智能化程度都比較低，系統(tǒng)尚不能自動(dòng)診斷出發(fā)生故障的確切原因。往往是同一報(bào)警號(hào)可以有多種起因，不可能將故障縮小到具體的某一部件。因此，在分析故障的起因時(shí)，一定要思路開(kāi)闊。往往有這種情況，自診斷出系統(tǒng)的某一部分有故障，但究其起源，卻不在數(shù)控系統(tǒng)，而是在機(jī)械部分。所以，無(wú)論是CNC系統(tǒng)，機(jī)床強(qiáng)電，還是機(jī)械、液壓、氣路等，只要有可能引起該故障的原因，都要盡可能全面地列出來(lái)，進(jìn)行綜合判斷和篩選，然后通過(guò)必要的試驗(yàn)，達(dá)到確診和最終排除故障的目的。
造成數(shù)控系統(tǒng)故障而又不易發(fā)現(xiàn)的另一個(gè)重要原因是干擾。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，大致有下面幾種原因。
（1）機(jī)床生產(chǎn)廠的裝配工藝問(wèn)題
裝配工藝不好反映在干擾方面的表現(xiàn)大致有如下幾點(diǎn)。①?zèng)]有采用一點(diǎn)接地法。有些機(jī)床生產(chǎn)為了圖省事，到處就近接地，結(jié)果造成多點(diǎn)接地，形成地環(huán)流。②由于接地點(diǎn)選擇不當(dāng)或接觸不良，甚至虛焊造成接地電阻變大而引起噪聲干擾。③CNC系統(tǒng)與主機(jī)的信號(hào)通訊，有許多是采用屏蔽線連接的，若對(duì)屏蔽地處理不當(dāng)，沒(méi)有按照規(guī)定連接（如有的屏蔽地按規(guī)定只許接在系統(tǒng)側(cè)，而不能接在機(jī)床側(cè)）也是造成干擾的一種因素。
（2）強(qiáng)電干擾
數(shù)控機(jī)床的強(qiáng)電柜中的接觸器、繼電器等電磁部件均是CNC系統(tǒng)的干擾源 。交流接觸器，交流電機(jī)的頻繁起動(dòng)、停止時(shí)，其電磁感應(yīng)現(xiàn)象會(huì)使CNC系統(tǒng)控制電路中產(chǎn)生尖峰或波涌等噪聲，干擾系統(tǒng)的正常工作。因此，一定要對(duì)這些電磁干擾采取措施，予以消除。
通常是采用在交流接觸器線圈的兩端或交流電機(jī)的三相輸入端并聯(lián)RC網(wǎng)絡(luò)，而在直流接觸器或在直流電磁閥的線圈兩端反相并入一個(gè)續(xù)流二極管等的辦法來(lái)抑制這些電器產(chǎn)生的干擾噪聲。但要注意一點(diǎn)，這些并入的吸收網(wǎng)絡(luò)的連線不應(yīng)大于20cm，否則，其效果就不理想。
同時(shí)，查CNC系統(tǒng)的控制電路的輸入電源部分，也要采取措施。一般多用浪涌吸收器并聯(lián)在電源線間，從而可有效地吸收電網(wǎng)中的尖峰電壓，起到一定的保護(hù)作用。
（3）供電線路的干擾
由于我國(guó)局部地區(qū)電力不足和供電頻率不穩(wěn)和用戶(hù)廠電網(wǎng)分配不合理等因素造成供電線路的干擾?，F(xiàn)象可歸納為超壓、欠壓、頻率和相位漂移、諧波失真、共模噪聲及常模噪聲等原因。為養(yǎng)活供電電線路干擾可采取下列措施。
①在電網(wǎng)電壓變化較大的地區(qū)，應(yīng)在CNC系統(tǒng)的輸入電源前增加電子穩(wěn)壓器，以養(yǎng)活電網(wǎng)電壓波動(dòng)。如果能加入電源調(diào)節(jié)器，則效果更好，但切不可串入自耦變壓器。
②用戶(hù)廠的供電線路的容量應(yīng)能滿(mǎn)足數(shù)控機(jī)床電器容量的要求。
③數(shù)控機(jī)床避免與電火花設(shè)備以及大功率的起、停頻繁的設(shè)備共用一干線，以免這些設(shè)備的干擾通過(guò)供電線串入到CNC系統(tǒng)中。
④數(shù)控機(jī)床設(shè)備安置時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離中頻爐、高頻感應(yīng)爐等變頻設(shè)備。
3.動(dòng)手修復(fù)
一旦故障部位已找到，但手頭卻無(wú)可更換的備件時(shí)，可用移植借用辦法，作為應(yīng)急措施來(lái)解決。例如某一組件壞了（如與非門(mén)或觸發(fā)器等），但損壞的往往只是組件中的某一路，其它幾部分還是好的。而在印刷線路板的設(shè)計(jì)中，又往往只是用了組件中的一部分，沒(méi)有全部用滿(mǎn)。此時(shí)，可將沒(méi)有使用的富余部分取來(lái)作為應(yīng)急用。具體的作法是，切斷已損壞部分的插腳（包括輸入和輸出腳），然后由區(qū)線將信號(hào)輸入、輸出線引至富余的組件插腳上即可。