1 数控系统的构成与特点

　　数控机床控制系统主要由总线、CPU、电源、存贮器、操作面板和显示屏、位控单元、PLC单元以及数据I/O单元等组成。较新的数控系统还包括一个通讯单元，它可完成CNC、PLC的内部数据交换和远程网络的连接。伺服驱动系统主要包括伺服驱动模块和电机。位置测量系统主要是采用光栅或伺服电机上安装的增量式位移编码器。

　　数控系统的主要特点是：⑴可靠性要求高。数控设备加工精度高，一旦系统发生故障，会造成加工质量和成本的提高；⑵工作环境要求高。数控设备的加工精度受现场温度、湿度、辐射影响明显。有些高精密机床要求单独隔离以便于机床环境温度、辐射和湿度调节。而绝大多数的数控机床安装基础都设置防震沟与外界隔离；⑶接口电路复杂。控制系统与各驱动模块、检测装置以及执行单元等进行数据实时通讯，接口单元较多，电路比较复杂。

2 故障的分析与诊断

　　故障分析是维修的第一步，设备维护人员应主要从以下方面入手：

　　⑴调查有何异常。

　　⑵初步判断故障原因。反推一下故障原因可能导致的设备故障动作或过程，对故障原因进行初步判断。

　　⑶确定维修步骤。有些故障液晶显示屏或指示灯会有代码提示，对照设备维修手册或使用说明书，查出该故障的多种可能原因，然后综合分析，逐一排查。

　　⑷有些故障机床可能没有报警提示，或报警信息是错误的，尤其是早期制造的机床，这就需要维修人员对该机床的控制系统有较深的了解和实践经验，透过现象找出本质原因。数控系统电气故障的常用诊断方法如下：

　　(1)直观检查：望、闻、问、切。

　　(2)仪器检查。

　　(3)信号与报警指示分析法。

　　①软件报警。

　　②硬件报警。

　　③备件置换。当故障分析结果集中于某一印制电路板上时，由于电路集成度较高，为了缩短停机时间，在有相同备件的条件下可以先将备件换上，然后再去检查修复故障板。

　　④交叉换位法。在没有备件，或部件拆卸检查比较困难的情况下，可以将系统中相近或相兼容的两个部件或板卡互换。

　　⑤参数调整。数控系统、PLC及伺服驱动系统在设备厂家安装、调试初期，根据机床当时的电气、机械性能对一些参数进行了调整设置，以满足机床加工要求。这些参数使机床总体加工效果达到最佳状态。

　　⑥接口状态检查。现代数控系统多将PLC集成于其中，而CNC与PLC之间则以一系列接口信号形式相互通讯联接。有些故障是与I/O接口信号的传输错误或丢失相关的，这些接口信号有的可以在相应的接口板和I/O板上有指示灯显示，有的可以通过简单操作在CRT屏幕上显示，而所有的接口信号都可以用PLC编程器调出。

　　⑦特殊处理法。比如整机断电，稍作停顿后再开机。

3 故障排除实例

　　⑴伺服电机转速不稳或震动，常伴随有对应电流表显示偏大。故障原因有三中可能。

　　①电机严重过载，原因一般为加工进刀量太大且不均衡或机床存在机械卡阻或机械润滑效果差。

　　②伺服电机上的编码器故障，一般原因为编码盘污染或由于机床长时间震动导致编码器与读数头相对位置发生变化，进而导致速度编码器反馈数据出错。

　　③变频器或功率模块滤波输出部位出现故障导致输出高次谐波电流太多

　　⑵数控系统位置环故障。

　　①位置环报警。可能是位置测量回路开路；测量元件损坏；接近开关与感应对象的相对最短距离发生移动导致检测不到信号等。

　　②坐标轴在没有指令的情况下产生运动。可能是漂移过大；位置环或速度环接成正反馈；反馈接线开路；测量元件损坏。

　　③机床坐标找不到零点。可能是零方向在远离零点；编码器损坏或接近开路；光栅零点标记移位；回零减速开关失灵。

　　④机床动态特性变差，工件加工质量下降，甚至在一定速度下机床发生振动。造成这一现象的原因很可能是机械传动系统间隙过大甚至磨损严重或者导轨润滑不充分甚至磨损造成的；对于电气控制系统来说一般是由于伺服系统调整不当，各轴增益系统不相等或与电机匹配不合适引起，解决办法是进行最佳化调节。

　　⑤停机故障。有两种可能的情况：一种情况是如前所述的相关软件设计中的问题造成在某些特定的操作与功能运行组合下的停机故障，一般情况下机床断电后重新通电便会消失；另一种情况是由环境条件引起的。数控机床大多功能具备联锁功能，当系统检测到某一部件有异常，如关键部件散热风扇坏，模块温度过高等常常会造成系统停机报警。