数控机床故障诊断与维修
机电工程学院
数控技术系
第一章 绪论
一、数控机床的组成
数控机床由数控装置、伺服驱动装置,
检测反馈装置和机床本体四大部分组成,
再加上程序的输入 /输出设备、可编程控制
器、电源等辅助部分。
1,数控装置 (数控系统的核心 )由硬件
和软件部分组成，接受输入代码经缓存,
译码、运算插补）等转变成控制指令，实
现直接或通过 PLC对伺服驱动装置的控制。
一、数控机床的组成
2,伺服驱动装置是数控装置和机床主机之
间的联接环节，接受数控装置的生成的进给信号,
经放大驱动主机的执行机构，实现机床运动。
3,检测反馈装置是通过检测元件将执行元
件（电机、刀架）或工作台的速度和位移检测出
来，反馈给数控装置构成闭环或半闭环系统。
4,机床本体是数控机床的机械结构件（床身
箱体、立柱、导轨、工作台、主轴和进给机构等。
二、数控机床故障诊断
1.故障的基本概念
故障 — 数控机床全部或部分丧失原有的功能。
故障诊断 — 在数控机床运行中，根据设备的
故障现象，在掌握数控系统各部分工作原理的前
提下，对现行的状态进行分析，并辅以必要检测
手段，查明故障的部位和原因。提出有效的维修
对策。
二、数控机床故障诊断
2.故障的分类
1）从故障的起因分类
关联性故障 — 和系统的设计、结构或性能等
缺陷有关而造成（分固有性和随机性）。
非关联性故障 — 和系统本身结构与制造无关
的故障。
2）从故障发生的状态分类
突然故障 — 发生前无故障征兆，使用不当。
渐变故障 — 发生前有故障征兆，逐渐严重。
3）按故障发生的性质分类
软件故障 — 程序编制错误、参数设置
不正确、机床操作失误等引起。
硬件故障 — 电子元器件、润滑系统,
限位机构、换刀系统、机床本体等硬件损
坏造成。
干扰故障 — 由于系统工艺、线路设计,
电源地线配置不当等以及工作环境的恶劣
变化而产生。
4）按故障的严重程度分类
危险性故障 — 数控系统发生故障
时，机床安全保护系统在需要动作时,
因故障失去保护动作，造成人身或设
备事故。
安全性故障 — 机床安全保护系统
在不需要动作时发生动作，引起机床
不能起动。
3,数控系统的可靠性
数控机床除了具有高精度、高效率和
高技术的要求外，还应该具有高可靠性。
衡量的指标有,
MTBF— 平均无故障时间
MTTR— 排除故障的修理时间
平均有效度 A,
A=MTBF/（ MTBF+MTTR）
数控设备使用寿命 — 故障频率曲线
4,数控机床维修的特点
1）数控机床是高投入、高精度、高效
率的自动化设备；
2）一些重要设备处于关键的岗位和工
序，因故障停机时，影响产量和质量；
3）数控机床在电气控制系统和机械结
构比普通机床复杂，故障检测和诊断有一
定的难度。
四、数控诊断技术的发展
1.通讯诊断 (远程、海外诊断）
用户机床的通讯口通过电话线和维修
中心的专用通讯诊断计算机相连。
计算机发诊断程序 用户测试数据
计算机诊断结果和处理方法 用户
特点：实用简便；
有一定的局限性
四、数控诊断技术的发展
2,自修复系统
当诊断软件发现数控机床在运行中某
一模块有故障时，系统在 CRT上显示的同
时，自动寻找备用模块并接上。
特点：实用但成本比较高，而且只适
合总线结构的 CNC系统。
四、数控诊断技术的发展
3,人工智能专家故障诊断系统
4,人工神经元网络 (ANN)诊断
ANN具有联想、容错、记忆、自适应,
自学习和处理复杂多模式故障等特点。这
种方法将被诊断的系统的症状作为网络的
输入，将按一定数学模型所求得的故障原
因作为网络的输出，并且神经网络将经过
学习所得到的知识以分布的方式隐存在网
络上，每个输出神经元对应着一个故障原
因。
五、课程的基本要求与特点
?熟悉数控机床各组成部分的工作原理与结
构
?确立数控机床故障诊断的基本思路与实施
诊断的步骤及注意事项
?掌握常用测试仪器的使用方法
?通过理论和实训环节的教学，能实施对数
控机床的故障分析和诊断。
?课程涉及内容广，故障检测、分析难度高
第二章 数控机床维护及故障诊断
第一节 数控机床的验收与精度检测
第二节 数控机床的维护
第三节 数控机床的故障处理
第四节 数控系统故障诊断的方法
第五节 数控机床的抗干扰
第一节 数控机床的验收与精度检测
一、数控机床的验收
1.机床性能
? 主轴性能
手动操作 — 高、中、低三挡转速连续进
行五次正、反转的起动、停止，检验其
动作的灵活性和可靠性。观察功率、转
速、主轴的准停及机床的振动情况。
一、数控机床的验收
一）、机床性能
?进给性能
通过回原点、手动操作和手动数据输入
方式操作，检验正、反向的低、中、高
速的进给运动的起动、停止、点动等动
作的平稳性和可靠性。并检查回原点的
准确性和可靠性，软、硬限位是否确实
可靠。
一、数控机床的验收
一）、机床性能
?自动换刀性能
通过手动和 M06指令自动运行，检验换
刀的可靠性、灵活性和平稳性并测定换
刀时间是否符合要求。
?机床噪声
主轴箱、冷却风扇、液压油泵等噪声小
于 85分贝。
一、数控机床的验收
二）、数控功能
?指令功能 — 指令的功能实现及准确性
?操作功能 — 检验回原点、执行程序、进
给倍率、急停等功能的准确性
?CRT显示功能 — 检验位置、程序、各种
菜单显示功能
三）、连续空载运行
进行 8— 16小时的空载自动连续运行
一、数控机床的验收
四）、验收检查项目
?数控系统外观检查（各部分破损、碰伤）
?控制柜元器件的紧固检查（接插件、接
线端子、元器件的固定）
?输入电源电压、相序的确认
?检查直流输出电压（ 24V, 5V）
?确认数控系统与机床侧的接口
?确认数控系统各参数的设定（最佳性能）
二、精度检验
1.几何精度检验（静态精度检验）
是综合反映机床关键零部件经组装后的综
合几何形状误差。有各坐标轴的相互垂直
度、台面的平行度、主轴的轴向和径向跳
动等检验项目。
2.定位精度检验
是测量机床各坐标轴在数控系统控制下所
能达到的位置精度。
有直线运动定位精度、直线运动重复定位
精度、直线运动的原点复归精度、直线运
动失动量、回转工作台的定位精度、回转
工作台的重复分度精度、数控回转工作台
的失动量、回转工作台的原点复归精度等。
3.切削精度检验（对数控车床）
外圆车削（直径、圆度）
端面车削（平面度）
螺纹车削（螺距积累误差） 等
第二节 数控机床的维护
一、点检
?点检 — 按有关维护文件的规定，对数控
机床进行定点、定时的检查和维护
?点检要求和内容
专职点检 — 重点设备、部位（设备部门）
日常点检 — 一般设备的检查及维护（车间）
生产点检 — 开机前检查、润滑、日常清洁,
紧固等工作（操作者）
二、数控系统的日常维护
? 机床电气柜的散热通风
门上热交换器或轴流风扇对控制柜的内外
进行空气循环。（少开柜门）
? 纸带阅读机的定期维护
对光电头、纸带压板定期进行防污处理
? 支持电池的定期更换
在机床断电期间，有电池供电保持存储在
COMS器件内的机床数据
二、数控系统的日常维护
?检测反馈元件的维护
光电编码器、接近开关、行程开关与撞块,
光栅等元件的检查和维护
?备用电路板的定期通电
备用电路板应定期装到 CNC系统上通电运
行，长期停用的数控机床也要经常通电,
利用电器元件本身的发热来驱散电气柜内
的潮气。保证电器元件性能的稳定可靠。
三、诊断常用的仪器仪表及工具
1.仪器仪表
? 万用表 — 可测电阻、交、直流电压、电流
指针式：有测量过程
数字式：直接读数
? 相序表 — 可检查直流驱动装置输入电流的
相序
? 双踪示波器 — 检查信号波形
? 钳形电流表 — 不断线检测电流
三、诊断常用的仪器仪表及工具
? 脉冲发生笔与逻辑测试笔
对芯片或功能电路板的输入注入逻辑
电平脉冲，用逻辑测试笔检测输出电平，
以判别其功能正常与否。
? 机械故障诊断仪
对机械故障进行检测、分析与诊断。
2,工具
, +”,, 一, 螺丝刀、钳子、镊子、
烙铁等
四、诊断用技术资料
数控机床生产厂家必须向用户提供安装,
使用与维修有关的技术资料，主要有,
?数控机床电气使用说明书
?数控机床电气原理图
?数控机床电气连接图
?数控机床结构简图
?数控机床参数表
?数控机床 PLC控制程序
四、诊断用技术资料
?数控系统操作手册
?数控系统编程手册
?数控系统安装与维修手册
?伺服驱动系统使用说明书
数控机车的技术资料对故障分析与诊断
非常重要，必须认真仔细地阅读，并对
照机床实物，做到心中有数。一旦机床
发生故障，再进行分析的同时查阅资料。
第三节 故障处理
一,故障
?软故障 — 由调整、参数设置或操作不当引
起（在使用初期发生较多，不熟悉）
?硬故障 — 由数控机床（控制、检测、驱动、
液气、机械装置）的硬件失效引起
二、故障处理对策
除非出现影响设备或人身安全的紧急情况，
不要立即切断机床的电源。应保持故障现
场。
从机床外观,CRT显示的内容、主板
或驱动装置报警灯等方面进行检查。可按
系统复位键，观察系统的变化，报警是否
消失。如消失，说明是随机性故障或是由
操作错误引起的。
如不能消失，把可能引起该故障的原
因罗列出来，进行综合分析、判断，必要
时进行一些检测或试验，达到确诊故障的
目的。
复位后，故障不能消失，可从以下几方面
进行调查,
1.检查机床的运行状态
? 机床故障时的运行方式
? CRT显示的内容（报警信号和报警号）
? 驱动装置、变频器等显示的报警指示
? 故障时轴的定位误差
? 刀具轨迹是否正常
? 辅助机能的运行状态
2.检查加工程序及操作情况
?是否为新编制的加工程序
?刀具补偿指令及补偿量是否正确
?故障是否与换刀有关
?故障是否与进给速度有关
?操作者的情况（新手）
3.检查系统的输入电压
?输入电压的波动，电压值是否在正常范围
?附近有否使用大电流的装置
4.检查环境状态
?CNC周围的温度状况
?控制柜热交换器、轴流风扇工作情况
?系统周围的振动情况
?附近有否高频干扰源
5.检查机床状况
?熔丝是否已熔断
?故障前是否修理过机床或设置过参数
?机床是否已调整好
?在运行过程中是否改变过工作方式
?机床是否正处于急停、锁住状态
?速度倍率开关是否设为零
?进给保持按钮是否被按下
?间隙补偿量是否合适
?机床各信号电缆有否破损
?信号线和电源线是否分开走线
?屏蔽线接地是否正确
第三节 数控系统故障诊断方法
一、诊断步骤和要求
故障检测（确定有否故障）
1.故障诊断 故障判断（确定故障性质）
故障定位（确定故障部位）
2.故障诊断要求,
?故障检测方法简便有效
?使用的诊断仪器少而实用
?故障诊断的所需的时间尽可能短
二、常用故障诊断方法
1.直观法（望闻问切）
?问 — 机床的故障现象、加工状况等
?看 — CRT报警信息、报警指示灯、熔丝
断否、元器件烟熏烧焦、电容器膨胀变
形、开裂、保护器脱扣、触点火花等
?听 — 异常声响（铁芯、欠压、振动等）
?闻 — 电气元件焦糊味及其它异味
?摸 — 发热、振动、接触不良等
二、常用故障诊断方法
2.CNC系统的自诊断功能
?开机自诊断 — 系统内部自诊断程序通电后
动执行对 CPU,存储器、总线和 I/O等模块
及功能板,CRT,软盘等外围设备进行功
能测试，确定主要硬件能正常工作。 例
?运行中的故障信息提示 — 发生故障在 CRT
上报警信息，查阅维修手册确定故障原因
及排除方法。（不唯一，信息丰富则准确）
FANUC 10TE系统的数控机床，开机
后 CRT显示,
FS107E 1399B
ROM TEST,END
RAM TEST 未通过测试
故障可能：参数丢失、支持电池失效
或接触不良等
二、常用故障诊断方法
3.数据和状态检查
CNC系统的自诊断不但能在 CRT上显示故
障报警信息，而且还能以多页, 诊断地址,
和, 诊断数据, 的形式提供机床参数和状
态
信息
?接口检查
?参数检查
?接口检查 — 系统与机床、系统与 PLC、
机床与 PLC的输入 /输出信号，接口诊断
功能可将所有开关量信号的状态显示在
CRT上,,1” 表示通,,0” 表示断。
利用状态显示可以检查数控系统是否将
信号输出到机床侧，机床侧的开关信号
是否已输入到系统，从而确定故障是在
机床测还是在系统侧。
例,NCP400L数控车床接口状态
接口检查
38C0H 0 0 1 1 0 0 1 0
二、常用故障诊断方法
?参数检查
数控机床的机床参数是经一系列的试验和
调整而获得的重要参数，是机床正常运行
的保证。包括有增益、加速度、轮廓监控
及各种补偿值等。当机床长期闲置不用或
受到外部干扰会使数据丢失或发生数据混
乱，机床将不能正常工作。
可调出机床参数进行检查、修改或传送。
二、常用故障诊断方法
4.报警指示灯显示故障
除 CRT软报警外，还有许多, 硬件, 报警
指
示灯，分布在电源、主轴驱动、伺服驱动
I/O装置上，由此可判断故障的原因。
5.备板置换法（替代法）
用同功能的备用板替换被怀疑有故障的模
板。（故障被排除或范围缩小）
注意：断电状态下 /选择开关 /跨线一致
二、常用故障诊断方法
六、将功能相同的模板或单元相互交换,
观察故障的转移情况，就能快速判断故障
的部位。
系统
X驱动
Y驱动
X电机
Y电机
二、常用故障诊断方法
七、敲击法
数控系统是由各种电路板组成，电路板上,
接插件等处有虚焊或接口槽接触不良都会
引起故障。可用绝缘物轻轻敲打疑点处,
若出现，则敲击处很可能就是故障部位。
八、升温法
设备运行较长时间或环境温度较高时，机
床就会出现故障，可用电吹风、红外灯照
射可疑的元件或组件。确定故障点。
二、常用故障诊断方法
九,功能程序测试法
当数控机床加工造成废品而无法确定是编
程、操作不当还是数控系统故障时，或是
闲置时间较长的数控机床重新投入使用时。
将 G,M,S,T,F功能的全部指令编写一个
试验程序并运行在这台机床，可快速判断
哪个功能不良或丧失。
二、常用故障诊断方法
十、隔离法
隔离法是将某些控制回路断开，从而达到
缩小查找故障区域的目的。
例：某加工中心，在 JOG方式下，进给平
稳，但自动则不正常。首先要确定是 NC故
障还是伺服系统故障，先断开伺服速度给
定信号，用电池电压作信号，故障依旧。
说明 NC系统没有问题。进一步检查是 Y轴
夹紧装置出故障。
二、常用故障诊断方法
十一、测量比较法
为了检测方便，在模板或单元上设有检测
端子，用万用表、示波器等仪器对这些端
子的电平或波形进行测试，将测试值与正
常值进行比较，可以分析和判断故障的原
因和及故障的部位。
各种故障诊断方法各有特点，要根据故障
现象的特点灵活的组合应用。
第四节 电源的维护与保养
1.电源的组成,
三相输入线路、熔断器、电源开关、电源
变压器、控制变压器、断路器、各种继电
器、接触器等。
2.通过电源配置提供给数控机床所需要的
各种电源，以满足不同负载的要求。
一般有,380V,220V,200V,24V以及
5V等。
第四节 电源的维护与保养
2.维护保养内容
?三相电源的电压值是否正常，有否偏相
?所有电气连接是否良好
?各类开关是否有效
?各继电器、接触器是否正常工作
?检验热继电器、电弧抑制器等保护器件是
否有效
?检查电气柜防尘滤网、冷却风扇是否正常
第五节 数控机床的抗干扰
一、电磁波干扰
电火花、中、高频电加热设备的电源都会产
生强烈的电磁波，通过空间传播被附近的数
控系统所接受，如果能量足够就会干扰数控
机床的正常工作。（远离这些设备）
二、供电线路干扰
?输入电压过压或欠压引起电源报警而停机
?电源波形畸变 *引起错误信息会导致 CPU停
止运行
第五节 数控机床的抗干扰
三、信号传输干扰
数控信号在传递过程中受到外界的干扰
?串模干扰 — 干扰电压叠加在有用信号上,
由绝缘不良、漏电阻及供电线路等引入。
?共模干扰 — 干扰电压对二根或以上信号
线的干扰大小相等、相位相同。装置的
共模抑制比较高，影响不大。当不平衡
时，一部分转为串模。
四、抗干扰措施
1.减少供电线路的干扰
?数控机床远离具有中、高频电源的设备
?数控机床不要和大功率且频繁起、停的设
备在同一供电干线上
?在电源电压波动较大的地区，加稳压电源
?动力线和信号线分开走线
?信号线采用屏蔽线或双绞线
?控制线和电源线相交时，要采用直角相交
四、抗干扰措施
2.减少机床控制中的干扰
?压敏电阻保护（浪涌吸收器） — 可对线
路中的瞬变、尖蜂等噪声进行保护
?阻容保护 — 交流接触器和电机频繁起停
时，因电磁感应会在机床电路中产生浪
涌或尖蜂，可抑制、吸收干扰噪声
?续流二极管保护 — 直流电感元件在断电
时，在线圈着将产生较大的感应电动势
并联的二极管可减少对控制电路的干扰
四、抗干扰措施
3.屏蔽技术（电磁、静电屏蔽）
?信号线采用屏蔽线（铜质网状）、穿在
铁质蛇皮管或铁管中
?关键元件或组件采用金属容器屏蔽
4.保证, 接地, 良好
,接地, 是数控机床安装中一项关键的抗
干
扰技术措施。电网的许多干扰都市通过
,接
地, 对机床起作用的。
?信号地 — 用来提供电信号的基准电压（ 0V）
?框架地 — 是以安全性及防止外来噪声和内
部噪声为目的的地线系统。它是装置的面
板、单元的外壳、操作板及各装置间接口
的屏蔽线
?系统地 — 是将框架地和大地相连接
接地要可靠（接地电阻应小于 10欧姆）
接地线要粗（应大于电源线的截面积）
数控机床的地线系统
第三章 数控机床机械结构故障诊断
第一节 数控机床机械故障诊断方法
第二节 主轴部件
第三节 滚珠丝杠螺母副
第四节 导轨副
第五节 刀库及换刀装置
第六节 液压与气压传动系统
第三章 数控机床机械结构故障诊断
一、故障与故障诊断
数控机床在机械结构上和普通机床不
同点在于传动链缩短，传动部件的精度高,
机械维护的面更广。主轴、进给轴、导轨
和丝杠、刀库和换刀装置、液压和气动等。
熟悉机械故障的特征，掌握数控机床
机械故障的诊断的方法和手段。还要注意
数控机床机电之间的内在联系。
第一节 数控机床机械故障诊断方法
1,机械故障的原因
机床在运行过程中，机械零部件受到力,
热、摩擦以及磨损等诸多因素的作用，
使其领部件偏离或丧失原有的功能。
2,机械故障诊断
机床运行状态的识别、运行状态的信号
获取、特征参数的分析，故障性质的判
断和故障部位的确定。
第一节 数控机床机械故障诊断方法
二,机械故障诊断的方法
?实用诊断技术（问、听、看、闻、摸、查）
?振动、噪声测试 (幅值大小、频率结构）
?油液分析（磨粒成分、型貌、数量）
?温度测试（表面温度及变化规律）
?超声,X射线探伤（机件内部缺陷）
?专家诊断系统（专家的经验、数据）
第一节 数控机床机械故障诊断方法
1.实用诊断技术
?问 — 操作者（渐 /突发、故障现象、加工
件的情况、传动系统的运动和动力、润
滑、保养和检修情况）
?看 — 机床的转速变化、工件的表面粗糙
度和振纹、颜色伤痕等明显症状
?听 — 机床运转声（强弱、频率高低等）
?闻 — 润滑油脂氧化蒸发油烟气焦糊气
第一节 数控机床机械故障诊断方法
1.实用诊断技术
?触 — 用手感来判别机床的故障（温升,
振动、伤痕和波纹、爬行、松紧）
实用诊断技术在机械故障的诊断中具有
实用简便、快速有效的特点，但诊断效
果的好坏在很大程度上要凭借维修技术
人员的经验，而且有一定的局限性，对
一些疑难故障难以奏效。
二、机械故障诊断的方法
2,机械振动检测诊断法
以机床振动作为信息源, 在机床运行过
程中获取信号, 对信号作各种处理和分
析, 通过某些特征量的变化来判别有无
故障, 根据由以往诊断经验形成的一些
判据来确定故障的性质并综合一些其他
依据来进一步确定故障的部位 。
具有实用可靠, 判断准确的特点
2,机械振动检测诊断法
?诊断过程
1） 阅被诊断设备的技术资料, 分析传动关系,
计算传动件的特征值；
2） 获取信号, 信号调理与处理；
3） 信号分析, 故障判断 （ 部位, 性质 ） 。
?故障振动信号分类
1） 平稳性故障信号
2） 冲击性故障信号
2,机械振动检测诊断法
1）平稳性故障信号 — 机械结构在正弦
周期性力信号、复杂周期性力信号和准周
期性力信号（轴弯曲、偏心、滚子失圆等
渐变性故障）作用下产生的响应信号。
特点：响应信号的频率成分与激励信号
的频率成分相同。频谱为有限根谱线，而
且能量集中在故障的特征频率及其倍频上。
2,机械振动检测诊断法
2） 冲击性故障信号
机械结构在周期性冲击力作用下的脉冲响
应, 他与冲击信号本身有很大的不同 。
特点：信号能量短时间释放，其频谱为无
穷根谱线，间隔等于脉冲发生的频率。能
量集中于基频。
2,机械振动检测诊断法
?信号分析方法
1)时域分析法 （ 直观 ）
了解信号的幅值和时间的关系, 确定振动
的程度, 设备是否有故障及严重程度 。 不
能确定故障部位 （ 特征量的统计分析, 相
关分析等, 均值, 有效值, 均方根值, 方
差等 ） 。
2,机械振动检测诊断法
?信号分析方法
2)频域分析法 (了解 信号的频率结构，寻
找故障源 )
幅值谱分析 --应用傅里叶变换、傅里叶
傅里叶积分将时域信号变为频域信号。
功率谱分析 --在频域中对信号能量或功
率分布情况的描述 。
滤波谱 ---分析平稳性故障信号
解调谱 ---分析冲击性故障信号
2,机械振动检测诊断法
?测试仪器系统
2,机械振动检测诊断法
?诊断实例
1） 了解设备的运行状态：设备在运行中有
什么异常情况, 不同速度档位有什么区别 。
2） 得到设备的有关资料：设备的传动系统
图, 轴承分布图等技术资料, 并对其进行分
析 。
3） 计算传动链和传动件的特征频率：计算
传动链, 计算各传动件的特征频率系数 。
对 设备进行诊断测试
1） 放置测振, 测速传感器 （ 位置, 信号要
求 ） （ 一般选振动或噪声较大的部位 ） ；
2） 连接仪器系统；
3） 开动被测设备；
4） 调节测速电平, 显示主轴转速并记录；
5） 从较高频段开始测试, 逐渐到较低频段,
并调节放大器的增益, 使信号处于最佳状
态；
6） 记录, 打印测试结果 。
传动链 Ⅰ 30/60 Ⅱ 27/30 Ⅲ 27/57 Ⅳ
特征系数 4.69 140,2.35 63.33 2.1 57,1.0
特征频率 3.58 107.4 1.79 48.32 1.61 43.5 0.763
? 故障诊断分析
1） 由主轴转频计算各传动件的特征频率；
2） 对照计算值和测试结果, 由前述机械故
障诊断知识进行分析, 判断故障的部位和
故障性质 。 得出诊断结果 。
第二节 主轴部件
?主轴部件的性能要求
高回转精度、足够的功率输出、刚度、
抗振性、温升以及自动变速、准停和自动
换刀等要求。
?主轴部件的结构
成组高精度轴承（滚动 /静压 /磁力 /陶瓷）
及其配置、轴承间隙调整和润滑密封以及
满足工件的自动装夹要求
第二节 主轴部件
?主轴的维护特点
1.主轴润滑
减少摩擦、带走热量，（磨损和热变形）
-循环润滑方式：液压泵供油强力润滑和
油脂润滑
-油气润滑方式：定时定量把油雾送进轴
承空隙中
-喷注润滑方式：较大流量的恒温油喷注
到主轴轴承（大容量恒温油箱）
第二节 主轴部件
2.防泄露
?主轴故障诊断
故障现象 故障原因
1.主轴发热 轴承损伤或不清洁、轴承油
脂耗尽或油脂过多、轴承间
隙过小
2.主轴强力 电机与主轴传动的皮带过松,
切削停转 皮带表面有油、离合器松
3.润滑油泄漏 润滑油过量、密封件损伤或
失效、管件损坏
?主轴故障诊断
故障现象 故障原因
4,主轴噪声 缺少润滑、皮带轮动平衡
（振动） 不佳、带轮过紧、齿轮磨
损或啮合间隙过大、轴
承
损坏
5.主轴没有或 油泵转向不正确、油管或
润滑不足 滤油器堵塞、油压不足
第二节 主轴部件
?主轴故障诊断
故障现象 故障原因
6,刀具不能 蝶形弹簧位移量太小、刀
夹紧 具松夹弹簧上螺母松动
7.刀具夹紧后 刀具松夹弹簧压合过紧,
不能松开 液压缸压力和行程不够
第三节 滚珠丝杠螺母副
?滚珠丝杠螺母副的维护
1.轴向间隙的调整
保证反向传动精度和轴向刚度（垫片调
隙式、螺纹调隙式、齿差调隙式）
2.支承轴承的定期检查
定期检查丝杠支承与床身的连接是否有
松动以及轴承是否损坏
第三节 滚珠丝杠螺母副
?滚珠丝杠螺母副的维护
3.滚珠丝杠副的润滑
润滑剂（油 /脂）可提高耐磨性和传动效
率（工作前 /半年）
4.滚珠丝杠的防护
防止硬质灰尘或切屑污物的进入，可采
用防护罩或防护套管等
滚珠丝杠螺母副的故障诊断
故障现象 故障原因
1.噪声大 丝杠 支承轴承损坏或压盖压合
不好、联轴器松动、润滑不
良
或丝杠副滚珠有破损
2,丝杠运动 轴向预紧太大、丝杠或螺母
轴不灵活 线与导轨不平行、丝杠弯曲
第四节 导轨副
?导轨副的维护
1.间隙调整 — 保证导轨面之间合理的间隙,
小摩擦力大、磨损，大运动失去准确性和平
稳性、失去导向精度）
2.滚动导轨的预紧 — 提高刚度、消除间隙
3.导轨的润滑 — 降低摩擦系数、减少磨损,
防止导轨面锈蚀。
润滑方式：人工加油油杯供油、压力油润滑
润滑油：粘度变化小、润滑性好、油膜刚度
第四节 导轨副
4.导轨的防护
防止切屑、磨粒或冷却液散落在导轨上而
引起磨损、擦伤、和锈蚀，导轨面上应有
可靠的防护装置。常用的有刮板式、卷帘
式和叠层式防护罩。需要经常进行清理和
保养。
?导轨故障诊断
3.导轨故障诊断
故障现象 故障原因
1.导轨研伤 地基与床身水平有变化使局部
载荷过大、长期短工件加工局
部磨损严重、导轨润滑不良,
导轨材质不佳、刮研不符和要
求、导轨维护不良落入赃物
3.导轨故障诊断
故障现象 故障原因
2.移动部件 导轨面研伤、导轨压板研伤,
镶条与导轨间隙太小
3.加工面在 导轨直线度超差、工作台塞
接刀处不平 铁松动或塞铁弯度过大、机
床水平度差使导轨发生弯曲
第五节 刀库及换刀装置
?刀库与换刀机械手的维护要点
1.严禁把超重、超长的刀具装入刀库，防止
机械手换刀时掉刀或发生碰撞
2.不管什么方式选刀时，刀具号要和刀库上
所需刀具一致
3.手动方式放往刀库上装刀时，要确保装到
位、装牢靠。刀座上的锁紧也要可靠
第五节 刀库及换刀装置
?刀库与换刀机械手的维护要点
4.经常检查刀库的回零位置是否正确，主
轴
回换刀点位置到位，及时调整
5.要保持刀具刀柄和刀套的清洁
6.开机时，应先使刀库和机械手空运行，
检
查各部分工作是否正常（行程开关、电
磁
阀、液压系统的压力等）
第五节 刀库及换刀装置
?刀库与换刀机械手的故障诊断
故障主要表现在：刀库运动故障、定位误
差过大、机械手夹持刀柄不稳定和机械手
运动误差过大等
故障现象 故障原因
1.刀库刀套不 刀套上的调整螺母位置不对
能卡紧刀具
2.刀库不能旋转 电机和蜗杆轴联轴器松动
第五节 刀库及换刀装置
?刀库与换刀机械手的故障诊断
故障现象 故障原因
3.刀具从机械 刀具超重、机械手卡紧销
损
手中脱落 坏或没有弹出来
4.刀具交换时 换刀时主轴没有回到换刀
点
掉刀
5.换刀速度过 气压太高或太低和节流阀
开
快或过慢 口太大或太小
第六节 液压与气压传动系统
一、液压传动系统
1.驱动对象
?液压卡盘
?静压导轨
?液压拨叉变速液压液压缸
?主轴箱的液压平衡
?液压驱动机械手和主轴上松刀液压缸等
第六节 液压与气压传动系统
一、液压传动系统
2.液压系统的维护要点
?控制油液污染，保持油液清洁（ 80%故障）
?控制液压系统中油液的温升（效率、压力,
速度、动作可靠、泄漏、氧化）
?控制液压系统的泄漏（提高液压元件零部
件的加工精度、元件和管道的安装质量以
及提高密封件的质量和定期更换。
第六节 液压与气压传动系统
2.液压系统的维护要点
?防止液压系统振动和噪声（螺钉松动、管
接头松脱而引起泄漏）
?严格执行日常点检制度（液压故障有隐蔽
性、可变性和难于判断性的特点）
?严格执行定期紧固、清洗、过滤和更换制
度（防止松动、污染、堵塞、磨损等情况
的发生）
第六节 液压与气压传动系统
3.液压系统的点检
?元件和管接头是否有泄漏
?液压泵和液压马达运转时有否异常噪声
?液压缸移动时是否正常平稳
?液压系统的各点压力是否正常和稳定
?油液的温度是否在允许范围内
?电气控制及换向阀工作是否灵敏可靠
?油箱内油量是否在标线范围内
第六节 液压与气压传动系统
3.液压系统的点检
?定期对油箱内的油液进行检验、过滤、
更换。
?定期检查和紧固重要部位的螺钉和接头
?定期检查、更换密封件
?定期检查、清洗或更换滤芯和液压元件
?定期检查清洗油箱和管道
第六节 液压与气压传动系统
二、气动系统
1.驱动对象
?数控机床主轴锥孔的吹气和开关防护门
?主轴的松刀
?实现机械手的动
例：某加工中心气动原理图
第六节 液压与气压传动系统
二、气动系统
2.气动系统维护的要点
?保证供给洁净的压缩空气（水分、油分,
粉尘）
?保证空气中含有适量的润滑油（使气动
控制和执行元件适度的润滑）
采用压缩空气调理装置
第六节 液压与气压传动系统
2.气动系统维护的要点
?保持气动系统的密封性 — 漏气将增加能
量的消耗、导致供气压力下降甚至气动
元件工作失常，使用仪表或肥皂水捡漏
?保证气动元件中运动零件的灵敏度 — 使
用油雾分离器分离油雾
?保证气动装置具有合适的工作压力和运
动速度
第六节 液压与气压传动系统
3.气动系统的点检与定检
?管路系统点检 — 主要内容是对冷凝水和
润滑油的管理，还要检查供气压力是否
正常、有无漏气等
?气动元件的定检 — 主要内容是彻底处理
系统的漏气现象（更换密封元件、处理
管接头或联接螺钉松动，定期检查测量
仪表、安全阀和压力继电器等）
第四章 伺服系统故障诊断
第一节 主轴驱动系统
主轴驱动系统、故障形式、故障诊断
第二节 进给伺服系统
进给驱动系统、伺服系统结构形式、故障诊断
第三节 位置检测装置
检测装置的维护,位置检测的故障诊断
第四章 伺服系统故障诊断
?伺服：工作台（电机）的运动速度和距
离完全按 CNC的指令行动，准确无误
摩擦力（切削力、润滑、温度和设备）
?控制办法：三环结构
?位置环（外环）：输入信号为 CNC的指
令和位置检测器反馈的位置信号
?速度环（中环）：输入信号为位置环的
输出和测速发电机经反馈网络处理信号
第四章 伺服系统故障诊断
?电流环（内环）：输入信号为速度环的
输出信号和经电流互感器得到的电流信
号
?在三环系统中，位置环的输出是速度环
的输入；速度环的输出是电流环的输入；
电流环的输出直接控制功率变换单元，
这三个环的反馈信号都是负反馈
第四章 伺服系统故障诊断
第一节 主轴驱动系统
?一般主轴要求：速度大范围连续可调、
恒功率范围宽
?伺服主轴要求：有进给控制和位置控制
?主轴变速形式：电动机带齿轮换档（降
速、增大传动比、增大主轴转矩）；电
动机通过同步齿带或皮带驱动主轴（恒
功率、机械传动简单）
第四章 伺服系统故障诊断
一、常用主轴驱动系统介绍
?FANUC公司主轴驱动系统
主要采用交流主轴驱动系统，有 S,H,
P三个系列（ 1.5~37 1.5~22 3.7~37 kW）
主要特点,
1）采用微处理控制技术
2）主回路采用晶体管 PWM逆变器
3）具有主轴定向控制、数字和模拟输入
第四章 伺服系统故障诊断
一、常用主轴驱动系统介绍
?SIEMENS公司主轴驱动系统
直流主轴电动机：有 1GG5,1GF5,1GL5
和 1GH5四个系列及配套的 6RA24、
6RA27系列驱动装置（晶闸管）
交流主轴电动机：有 1PH5和 1PH6两个系
列（ 3~100kW） 及配套的 6SC650、
6SC611A系列的主轴驱动模块
第四章 伺服系统故障诊断
二、主轴伺服系统的故障形式及诊断方法
主轴伺服系统发生故障时，有三种表现
形式,
?在 CRT或操作面板上显示报警内容或报
警信息
?在主轴驱动装置上用报警灯或数码管显
示故障
?无任何故障报警信息
第四章 伺服系统故障诊断
主轴伺服系统常见故障有,
?外界干扰：屏蔽和接地措施不良时，主
轴转速或反馈信号受电磁干扰，使主轴
驱动出现随机和无规律的波动。判别方
法，使主轴转速指令为零再看主轴状态
?过载：切削用量过大，频繁正、反转等
均可引起过载报警。具体表现为电动机
过热、主轴驱动装置显示过电流报警等
主轴伺服系统常见故障有,
?主轴定位抖动
主轴准停用于刀具交换、精镗退刀及齿轮换
档等场合，有三种实现形式,
1）机械准停控制（ V形槽和定位液压缸）
2）磁性传感器的电气准停控制 （图）
3）编码器型的准停控制（准停角度可任意）
上述准停均要经减速，减速或增益等参数设
置不当；限位开关失灵；磁性传感器间隙变
化或失灵都会引起定位抖动
磁性传感器主轴准停装置
1.磁性传感器
2.发磁体
3.主轴
4.支架
5.主轴箱
主轴伺服系统常见故障有,
?主轴转速与进给不匹配,当进行螺纹切削或用每
转进给指令切削时，会出现停止进给、主轴仍
然运转的故障。主轴有一个每转一个脉冲的反
馈信号，一般为主轴编码器有问题。可查 CRT
报警,I/O编码器状态或用每分钟进给指令代替
?转速偏离指令值：主轴实际转速超过所规定的
范围时要考虑，电机过载,CNC输出没有达到
与转速指令对应值、测速装置有故障、主轴驱
动装置故障
主轴伺服系统常见故障有,
?主轴异常噪声及振动：电气驱动（在减
速过程中发生、振动周期与转速无关）；
主轴机械（恒转速自由停车、振动周期
与转速有关）
?主轴电动机不转,CNC是否有速度信号
输出；使能信号是否接通,CTR观察 I/O
状态、分析 PLC梯形图以确定主轴的启
动条件（润滑、冷却）；主轴驱动故障；
主轴电机故障
第四章 伺服系统故障诊断
三、主轴直流驱动的故障诊断
1.控制电路
控制回路采用电流反馈和速度反馈的双闭环调
速系统，内环是电流环，外环是速度环。
调速特点是速度环的输出是电流环的输入，可
以根据速度指令电压和转速反馈电压的差值及
时控制电动机的转矩。在速度差值大时，转矩
大，速度变化快，转速尽快达到给定值，当转
速接近给定值时，转矩自动减小，避免超调
第四章 伺服系统故障诊断
三、主轴直流驱动的故障诊断
2.主电路
数控机床直流主轴电动机由于功率较大，
切要求正、反转及停止迅速，驱动装置采用
三相桥式反并联逻辑无环流可逆变调速系统，
在制动时，除了缩短制动时间，还能将主轴
旋转的机械能转变成电能送回电网。还利用
逻辑电路，使一组晶闸管工作时，另一组的
触发脉冲被封锁，切断两组之间流通的电流
例：某加工中心采用直流主轴电动机、逻辑无
环可逆调速系统。当用 M03指令起动时有, 咔、
咔,
的冲击声，电动机换向片上有轻微的火花，起动
后无明显的异常现象；用 M05指令使主轴停止时,
换向片上出现强烈的火花，同时伴有, 叭、叭,
的
放电声，随即交流回路的保险丝熔断。火花的强
烈程度和电动机的转速成正比。但若用急停方式
停止主轴，换向片上没有任何火花。
分析诊断：急停（电阻能耗制动）；正常停机
（回馈制动）。在任何时候不允许正、反两组同
时工作，有火花说明逆变电路有故障。
例：某加工中心主轴在运转时抖动，主轴箱噪声
增大，影响加工质量。经检查主轴箱和直流主轴电
动机正常，把检查转到主轴电机的控制系统。
测得的速度指令信号正常，而速度反馈信号出现
不应有的脉冲信号，问题出在速度检测元件上，经
检查，测速发电机碳刷完好，但换向器因碳粉堵塞,
而造成一绕组断路，使测得的反馈信号出现规律性
的脉冲，导致速度调节系统调节不平稳，使驱动系
统输出的电流忽大忽小，从而造成电动机轴的抖动。
用酒精清洗换向器，彻底消除碳粉，即可排除故障
第四章 伺服系统故障诊断
四、主轴交流驱动的故障诊断
（一） 6SC650系列主轴交流驱动系统
1.驱动装置的组成（原理图）
1.驱动装置的组成（主轴驱动系统）
第四章 伺服系统故障诊断
2.故障诊断
?故障代码 当交流主轴驱动变频器在运行
中发生故障,变频器面板 上的数码管会以
代码的形式提示故障的类型。
?辅助诊断 除故障代码外，在控制和 I/O
模块 还有测试插座，作为辅助诊断的手段
通过测试，可进一步判断变频器是否缺相
以及过电流等故障
变频器的操作和显示面板
I/O 模块上的测试插座
1 — 接线端子
2 — I/O模块
3 — 电流测试插孔
测电机相电流
测直流回路电流
测电机总电流
6SC650 系列变频器部分代码表
故障代码 故障名称 故障原因
F11 转速控制开环 1 编码器电缆未接好；
无实际转速值 …… ;
4 电机缺相工作；等
F12 过电流 1 变频器有短路故障
…… ;
5 转矩设定值过高；
等
F14 电动机过热 1 电动机过载
2 电动机电流过大；
等
（二）主轴
通用变频器
第二节 进给伺服系统
?任务 完成 CNC对各坐标轴的位置控制
?组成 进给驱动、位置检测及机械传动装
置
?工作过程 程序指令经插补运算得位置指
令
同时将检测到的实际位置信号反馈数控系
统构成半或闭环控制系统，是外环为位置
环内环为速度环的控制系统
?位置检测 光栅、光电编码器、感应同步
器,
旋转变压器和磁栅等
?速度监测 测速发电机和光电编码器等
第二节 进给伺服系统
一、常见进给驱动系统
1.直流进给驱动系统
?FANUC公司直流进给驱动系统
小惯量 L,中惯量 M系列直流伺服电动机
采用 PWM速度控制单元
大惯量 H系列直流伺服电动机，采用晶闸
管速度控制单元
均有过速、过流、过载等多种保护功能
第二节 进给伺服系统
一、常见进给驱动系统
1.直流进给驱动系统
?SIEMENS公司直流进给驱动系统
1HU系列多种规格的永磁式直流伺服电
动机，与电机配套的速度控制单元有
6RA20（ 晶体管 PWM控制）和 6RA26
（ 晶闸管控制）两个系列。也均有过速、
过流、过载等多种保护功能
第二节 进给伺服系统
一、常见进给驱动系统
2.交流进给驱动系统
?FANUC公司交流进给驱动系统
驱动装置：晶体管 PWM控制的 ?系列交
流驱动单元
电动机,S,L,SP和 T系列永磁式三相
交流同步电动机
第二节 进给伺服系统
? SIEMENS公司交流进给驱动系统
驱动装置：晶体管 PWM控制的 6SC610和
6SC611A系列交流进给驱动模块，还有用于
数字伺服驱动的 611D系列
电动机,1FT5和 1FT6系列永磁式三相交流同
步电动机
3.步进驱动系统
802S数控系统配 STEPDRIVE步进驱动装
置及 IMP5五相步进电动机
第二节 进给伺服系统
二、伺服系统结构形式
伺服系统不同的结构形式，主要体现在检
测信号的反馈形式上，以带编码器的伺服
电动机为例,
?方式 1— 转速反馈与位置反馈信号处理分
离
?方式 2— 编码器同时作为转速和位置检测，
处理均在数控系统中完成
?方式 3— 编码器方式同上，处理方式不同
?方式 4— 数字式伺服系统
?方式一
?方式二
?方式三
?方式四
第二节 进给伺服系统
三、进给伺服系统的故障形式及诊断方法
故障出现后的表现方式,CRT,驱动单元、无
1,常见故障
?超程 — 进给运动超过软限位或硬限位,CRT
?过载 — 进给运动的负载过大、频繁正反转以
及传动链润滑不良等引起,CRT及伺服驱动
单元都会有报警信息
?窜动 — 测速信号或速度控制信号不稳定、接
线接触不良等引起
三、进给伺服系统的故障形式及诊断方法
常见故障,
?爬行 — 发生在起动加速段或低速进给时，
一般是由于进给传动链的润滑不良、伺
服系统增益过低及负载过大、联轴器松
动等引起
?振动 — 与进给速度有关，速度环增益太
高或速度反馈有故障；与速度无关，位
置环增益太高或位置反馈有故障；在加
速过程中产生，减速时间设定过小
三、进给伺服系统的故障形式及诊断方法
常见故障,
?伺服电动机不转 — 数控系统速度信号是
否输出；使能信号是否接通；冷却润滑
条件是否满足；电磁制动是否释放；驱
动单元故障；伺服电动机故障
?位置误差 — 系统设置的允差过小；伺服
增益设置不当；位置检测装置有污染；
进给传动链累积误差过大；主轴箱垂直
运动时平衡装置不稳
三、进给伺服系统的故障形式及诊断方法
?漂移 — 当指令值为零时，坐标轴仍移动
从而造成位置误差。通过漂移补偿和驱
动单元上的零速调整来消除
?回参考点故障 — 有找不到和找不准参考
点两种故障，前者主要是回参考点减速
开关产生的信号或零标志脉冲信号失效
所致，可用示波器检测信号；后者是参
考点开关挡快位置设置不当引起，只要
重新调整即可
三、进给伺服系统的故障形式及诊断方法
2,故障定位
?模块交换法
X和 Y的驱动单
元一样，当一轴
发生故障时，用
另一轴代替看故
障的转移情况
三、进给伺服系统的故障形式及诊断方法
2.故障定位
为确定是否伺
服单元和伺服
电动机故障,
可以脱开位置
环，检查速度
环 。有干电池
和变阻器组成
直流回路
四、进给驱动的故障诊断
?驱动结构
— 模块式
四、进给驱动的故障诊断
?驱动结构
— 单元式
四、进给驱动的故障诊断
?驱动方式 — 直流 PWM和晶闸管驱动方式,
交流变频控制方式、步进电机驱动方式
1,直流进给驱动
PWM调速是利用脉宽调制器对大功率晶体
管的开关时间进行控制。将速度控制信号转
换成一定频率的电压，加到直流伺服电机电
枢的两端，通过对方波宽度的控制改变电枢
两端的平均电压，从而达到控制电枢电流，
进而控制伺服电动机转速的目
四、进给驱动的故障诊断
1.直流进给驱动 — 晶闸管调速是利用速度调
节器对晶闸管的导通角进行控制，通过改
变导通角的大小来改变电枢两端的电压,
从而达到调速的目的
2.交流进给驱动 — 因采用交流同步电动机,
驱动装置实质上是一个电子换向的直流电
动机驱动装置
PWM驱动控制线路简图
FANUC系统进给驱动故障表示方式,
1.CRT有报警显示的故障
报警号 400~457伺服系统错误报警
报警号 702~704过热报警
?机床切削条件差及机床摩擦力矩增大，
引起主回路中的过载继电器动作
?切削时伺服电机电流太大或变压器本身
故障，引起变压器热控开关动作
?伺服电机电枢内部短路或绝缘不良等，
引起变压器热控开关动作
FANUC系统进给驱动故障表示方式,
2.报警指示灯指示的报警（ 7个灯）
?BRK— 无熔丝断路器切断报警
?HVAL— 过电压报警
?HCAL— 过电流报警（伴有 401号报警）
?OVC— 过载报警（ 401或 702报警）
?LVAL— 欠压报警
?TGLS— 速度反馈信号断线报警
?DCAL— 放电报警
FANUC系统进给驱动故障表示方式,
3.无报警显示的故障
?机床失控 速度反馈信号为正反馈信号
?机床振动 与位置有关的系统参数设定错误
检测装置有故障（随进给速度）
?定位精度低 传动链误差大；伺服增益太低
?电动机运行噪声过大 换向器的表面粗糙度
过低、油液灰尘等侵入电刷或换向器、电动
机轴向窜动等
6SC610交流进给驱动系统
第三节 位置检测装置
?位置环是外环，其指令脉冲来自 NC经插
补运算（包含对伺服系统位置和速度的
要求）
?位置环是伺服系统中重要的一环，检测
元件的精度直接影响机床的位置精度
（闭环常用光栅，半闭环常用编码器）
?故障形式是在 CRT上显示报警号和信息
轮廓误差、静态误差监视报警和测量装
置监控报警
第三节 位置检测装置
一、位置检测装置的维护
1.光栅
?透射光栅与反射光栅
?光栅输出信号：二个相位和一个零标志
?维护注意点
防污（冷却液轻微结晶、水雾、通入低
压压缩空气、无水酒精轻檫）
防振（不能敲击避免光学元件损坏）
第三节 位置检测装置
一、位置检测装置的维护
2.光电脉冲编码器
?输出信号：二个相位和一个零标志
?维护注意点
防振和防污（内部松动和信号丢失）
联结松动（影响位置精度、进给运动的
不稳定、伺服电机的换向而引起振动）
第三节 位置检测装置
一、位置检测装置的维护
3.感应同步器
?组成：定尺和滑尺上面具有矩形绕组
?维护注意点
在安装时必须保持定尺和滑尺的相对平
行、不要损坏尺上耐切削液涂层和带绝
缘层的铝箔、滑尺接线要分清 SIN和
COS
绕组
第三节 位置检测装置
一、位置检测装置的维护
4.旋转变压器
?输出电压与转子的角位移有固定的函数关
系
?维护注意点
定子和转子阻值不同不要接错、碳刷磨损
要及时更换
1.电机轴
2.测速发电机
6.小齿轮
7.旋转变压器
8.安装板
10.大齿轮
11.防护罩
第三节 位置检测装置
一、位置检测装置的维护
5.磁栅尺
?组成：磁性标尺、磁头和检测电路
?维护注意点
不能 将磁性膜刮坏、不能用力和撞击磁
性标尺和磁头避免磁性减弱或磁场紊乱,
在接线时要分清磁头上激磁绕组和输出
绕组
第三节 位置检测装置
二、位置检测的故障诊断
SIEMENS数控位控模块与检测装置的 连接
1.输出信号 (有两种形式）
电压或电流正弦信号 /TTL电平信号
机床在运动过程中，从扫描单元输出三
组信号，两组增量信号和一组基准信号
第三节 位置检测装置
二、位置检测的故障诊断
2.EXE信号处理
?通道放大器
?整形电路
?报警电路
?细分电路
第三节 位置检测装置
二、位置检测的故障诊断
3.故障诊断
当出现位置环开环报警时，将 J2连接器脱
开，在 CNC系统的一侧，把 J2连接器上的 5V
线同报警线 ALM连在一起，合上数控电源,
根据报警是否再现，可迅速判断出故障的部
位是在测量装置还是在 CNC系统的接口板上。
在测量装置的话，可再测 J1连接器上有无信
号输入，可将故障定位在光栅或 EXE电路
例 一卧式加工中心，采用 SINUMERIK8
系统，带 EXE光栅测量装置。运行中出现
114号报警，同时伴有 113号报警。
分析,114号电缆断线或与地短路；信
号丢失
检查：外观检查和测量；（信号漏读）
检查信号源和传输系统（光源和光学系
统）
实际：灯泡表面呈毛玻璃状、指示光栅
表面也有一层雾状物
第五章 数控机床 I/O控制的故障
第一节 数控机床 PLC的功能
第二节 PLC输入 /输出元件
第三节 数控机床 PLC控制的
故障诊断
第五章 数控机床 I/O控制的故障
第一节 数控机床 PLC的功能
一,PLC与外部信息的交换
1.机床至 PLC— 机床侧的开关量信号通过
I/O单元至 PLC
2.PLC至机床 — PLC控制机床的信号通过
PLC的开关量输出接口送到机床侧
3.CNC至 PLC— 由 CNC直接送入到 PLC的
寄存器
4,PLC至 CNC
第五章 数控机床 I/O控制的故障
二、数控机床 PLC的功能
1.机床操作面板控制
2.机床外部开关输入信号控制
3.输出信号控制
4.伺服控制（ 主轴和伺服驱动装置的使能控制）
5.报警处理控制
6.软盘驱动装置控制
7.转换控制
第二节 PLC输入 /输出元件
一、输入元件
1.控制开关（按钮、可锁开关、急停开关
和转换开关等）
2.行程开关（直动、滚动、微动式）
3.接近开关（电感、电容、磁感应、光电、
霍尔式等）
4.压力开关（液压油在波纹管或橡皮膜的压
力）
5.温控开关（利用热敏元件）
第五章 数控机床 I/O控制的故障
第二节 PLC输入 /输出元件
失效形式：不能闭和或断开、接触不良、撞块
诊断检查：弹簧有否卡死、测量接触电阻、调整
检查方式：金属片接近开关，看开关输出
故障原因：开关坏、电源故障
第二节 PLC输入 /输出元件
二、输出元件
1.接触器 — 控制各种电动机
常见故障：线圈过热、噪声大、不能吸或断
维护要求：定期检查，可动部位灵活，固定
件无松动；保持触点清洁
2.继电器 — 工作原理相同，触头多，在电路
中起信号传递和转换作用，可实现多路控
制
第二节 PLC输入 /输出元件
二、输出元件
3.电磁阀 — 用于液压和气动系统中的电磁
控制，加接续流二极管，减少对系统的
干扰
4.PLC的开关
量输出
5.各种指示灯
第三节 数控机床 PLC控制的故障诊断
一,PLC故障的表现形式
?CNC报警直接找到故障的原因
?有 CNC故障显示，但不反映故障的真正原
因
?故障没有任何提示
对后两种情况，可利用系统的自诊断功能，
根据 PLC的梯形图和 I/O状态信息来分析和
判断故障的原因
例 配 SIEMENS系统的机床显示某报警号，
其内容是进给禁止。引起报警的各种因数
以输入信号 I和标志信号 F出现在 PLC程序
中。 （报警号标志 F130.1,伺服准备好 F122.7,
进给起动 I5.2,润滑准备好标志 F122.0,逻辑关系为,
通过操作面板
DIAGNOSIS
软键，在 CRT
上 PLC状态菜
单中观察 IB,
FB输入及标志
字状态位
F122.0不为 1
润滑没有准备
好导致进给停
止
二、数控机床 PLC故障诊断的方法
1.根据报警号诊断故障
2.根据动作顺序诊断故障
3.根据控制对象的工作原理诊断故障
4.根据 PLC的 I/O状态诊断故障
5.根据 PLC梯形图诊断故障
6.动态跟踪梯形图诊断故障
1.根据报警号诊断故障
例：配西门子 820数控系统的加工中心，产生 7035
号
报警，查阅报警信息为工作台分度盘不回落。
处理方法：针对故障的信息，调出 PLCI/O状态
与拷贝清单对照。
SQ28检测分度盘旋转到位，对应 PLC I/10.6,
SQ26检测分度盘旋转到位，对应 PLC I/10.0,工作
台
分度盘回落由 PLC/O Q4.7通过 KA32驱动电磁阀
YV06动作来完成（在 PLC状态中观察到 I10.0 Q4.7
均为 0,KA32 YV06均不动作）手动 YV06再观察工
作台分度盘是否回落，以确定故障部位。
2.根据动作顺序诊断故障
例：某立式加工中心自动
换刀控制示意图。故障现
象为换刀臂平移至 C时,
无拔刀动作。
1— 刀库 2— 刀具
3— 换刀臂升降油缸
4— 换刀臂 5— 主轴
6— 主轴油缸 7— 拉杆
3.根据控制对象的工作原理诊断故障
例 1,FANUC 0T系统数控车床的尾座套筒的 PLC输
入开关如图，踏开关使套筒顶紧工件时，系统报警
例 2：配备 FANUC 0T系统
的数控车床，产生刀架奇
偶报警，奇数位刀能定位,
而偶数位刀不能定位
刀架位置编码器有五根信
号线输入至 PLC,在刀架
的转换过程中，五根线根
据刀架的不同位置的变化
而进行不同的组合，当
#634恒为 1时，则刀架信号
将恒为奇熟。
4.根据 PLC的 I/O状态诊断故障
例：某数控机床出现防护门关不上，自动
加工不能进行的故障，而且无故障显示。
该防护门是由气缸来完成开关的，关闭防
护门是由 PLC输出 Q2.0控制电磁阀 YV2.0
来实现。检查 Q2.0的状态为, 1”,但电
磁阀
YV2.0却没有得电，由于 PLC输出 Q2.0是
通过中间继电器 KA2.0来控制 YV2.0的，检
查发现，中间继电器损坏引起故障。
第六章 MNC863T数控系统故障诊断
?概述
?系统构成
?总线结构形式
?组成
?连接关系
?数控系统故障诊断
第六章 MNC863T数控系统故障诊断
?概述
MNC863T是由航天数控集团设计开发的
数控系统，主要用于实现对高精度数控
车床的闭环、半闭环控制，并具有主轴
伺服控制功能。可配 SCS-02型直流伺服
单元，也配 ASCU-02型交流伺服单元为
驱动部件，并以脉冲编码器作为位置检
测元件。
?系统构成
系统结构及
连接关系
?总线结构形式
?组成（主机箱,
机床、操作面板,
CRT键盘、单元,
CNC电源）
?连接关系
?（右图）
第六章 MNC863T数控系统故障诊断
故障现象 1：系统电源不能启动
故障原因 诊断检查方法
1.AC220V未加 电源进线是否有 220V输入；配电
到 NC直流电 盘上、变压器上 220V输入输出是
源上 否正常
2.电柜开门断电 电柜开门断电接线是否正确或接
控制失灵 触不良
3.机床电源接通 检查电源接通按钮
按钮损坏
第六章 MNC863T数控系统故障诊断
故障现象 1：系统电源不能启动
故障原因 诊断检查方法
4.系统电源无直 检查直流电源输出，插座接触
流输出 是否良好
5.系统板 5V对地 用万用表 Ω挡测量 +5V对地电阻
短路或漏电 应为 30 Ω以上，如有短路，分
别拔下 X10板,X20板,X30
板,
确定是那块板有问题
第六章 MNC863T数控系统故障诊断
故障现象 2：启动后，系统运行不正常,CRT无显
示，伺服电磁接触器不吸合
故障原因 诊断检查方法
1.系统电源输 检查电源 +5V,+12V有无，若有,
出不正常 其输出幅度是否在正负 5%以内
2.系统 +5V对 用万用表 Ω挡测量 +5V对地电阻
短路或漏电 应为 30 Ω以上，安装螺钉。
3.系统电缆连 参照系统连接说明书，分别检查
X10
接不正确 板至 CRT,X20的 X21,X30的 X31,
及主板 X1,X2,X3,X4,X5是
否
插错
第六章 MNC863T数控系统故障诊断
故障现象 2：启动后，系统运行不正常,CRT无
显示，伺服电磁接触器不吸合
故障原因 诊断检查方法
4.系统主板的 系统报警灯处于, 常亮, 状态时,
系统报警灯 检查 AC220V是否过低，地线是
, 常亮, 否接触不良，否则可能是系统
电
路故障报警，如总线时钟,
EPROM,CPU等
第六章 MNC863T数控系统故障诊断
故障现象 3：启动后，系统运行不正常,CRT
无显示，伺服电磁接触器吸合
故障原因 诊断检查方法
1.CRT信号接触不良 检查 CRT信号线连接状态；
2.+12V电源故障 检查 +12V线连接状态；
3.X10板故障 X10板视频信号输出是否正
常
4.CRT故障 若 3正常，但 CRT无显示，则
CRT有故障
第六章 MNC863T数控系统故障诊断
故障现象 4：启动后，系统运行不正常,CRT有显
示，伺服电磁接触器吸合，系统不报警
故障原因 诊断检查方法
1.三块小板同 检查三块小板接插情况；
主板接触不良
2.主板有地址,检查 8259芯片有无中断输入、输
数据线故障或 出和 CPU有无中断回答
CPU的中断逻
辑部分有故障
第六章 MNC863T数控系统故障诊断
故障现象 5：启动后，系统运行不正常,CRT有显示,
伺服电磁接触器吸合，机床暴走并切断伺服后报警
故障原因 诊断检查方法
1.系统地线与 万用表电阻档检查系统与主机箱
伺服地线不通 外壳、主机柜的接地端子通否
2.伺服正反馈 伺服单元的红色报警灯是否亮
3.系统 X或 Z轴 根据连接说明书逐点检查反馈电缆
反馈线出现短 的焊接情况及对应关系是否正确
路或错接
故障原因 诊断检查方法
4.系统 X或 Z轴 根据连接说明书逐点检查给定电缆
给定电缆线中 的焊接情况及对应关系是否正确
VCMD断线
5.系统驱动通 用数字直流电压 mv挡测量伺服驱
道有故障 动装置上 VCMD与伺服地间的模拟
电压，以手摇方式观察 VCMD电压
值的变化情况
6.系统反馈通 用手动丝杠，观察 CRT上显示的位
置道有故障 坐标值有无相应变化
第六章 MNC863T数控系统故障诊断
故障现象 6：启动后，系统运行不正常,CRT有显示,
伺服电磁接触器吸合，机床运动速度单向不稳定,
有时出 21#报警，即伺服单元未准备好
故障原因 诊断检查方法
1.伺服单元 RV4 在加电状态下调整 RV4,直到机床
电位器调整不当 运动速度稳定为止
2.伺服单元电流 用交换法将 X和 Z轴进行交换，观
环电路故障 察故障转移情况
3.电机编码器 慢转电动机，看反馈脉冲是否均
匀
有故障
第六章 MNC863T数控系统故障诊断
故障现象 7：机床急停报警，报警号 09#
故障原因 诊断检查方法
1.急停按钮未释放 检查急停按钮状态
2.系统与操作面板 按连线表逐点检查连线的
连接故障 正确性
3.强电电缆线路故 同上
故障
4.系统 30板故障 急停输入点应为 +24V
5.系统 20板故障 更换 20板
第六章 MNC863T数控系统故障诊断
故障现象 8：程序错误报警，报警号 10#
故障原因 诊断检查方法
程序格式错误 检查报警时所显示的出错
程序段
故障现象 9：除法错误报警，报警号 08#
程序编辑错误 检查程序
（锥螺纹切削编程的锥度角 >90度
或半角 > 45 度）
第六章 MNC863T数控系统故障诊断
故障现象 10：限位报警，报警号 04号
故障原因 诊断检查方法
1.报警出现在 检查配电盘上 +24V输出、
检
系统刚上电时 查 20板,30板的 +24V及地
2.报警出现在 检查加工程序中坐标移动指
正在执行程序 令的最大行程范围
第六章 MNC863T数控系统故障诊断
故障现象 11：伺服单元过载报警，报警号 20#
故障原因 诊断检查方法
1.伺服电机安装 用手转动丝杆
过紧
2.电机过载 检查电机电枢电流是否过大
3.系统相应轴控 将系统主板 U171的 7,8及 9、
10
制或伺服电路故障 短接后再试仍报警则主板坏
4.伺服单元热保护 系统是否刚一加电就报此警
开关跳开
第六章 MNC863T数控系统故障诊断
故障现象 12：伺服单元未准备报警，报警号 21#
故障原因 诊断检查方法
1.伺服保护或 将系统主板 U171的 1,2及 3,4
短
伺服功率部分坏 接后加电再试（消除则伺服坏）
2.系统 X或 Z轴给 检查 X或 Z轴给定电缆的正确性
定电缆有断线
3.系统相应轴控 将系统主板 U171的 1,2及 3,4
制故障 短接后再试（仍报警主板坏）
4.伺服轴之一发 将系统主板 U171的 3,4短接，
报
生故障 警消失故障在 Z轴伺服上，否则
数控系统故障诊断小结
一、故障诊断原则
?先外部后内部
发生故障后，采用望、听、嗅、问、摸
等方法由外向内逐一进行检查（各类开
关、连接件、传感器接触不良、温度、
湿度、油雾和粉尘对元件及电路板的污
染和侵蚀等）
重视和检查这些部位可迅速排除较多故
障
数控系统故障诊断小结
一、故障诊断原则
?先机械后电气
机械故障易察觉，而数控系统故障诊断
难度相对较大，有些电气故障也是由机
械动作失灵而引起
?先静后动
不要盲目动手，问清故障发生的过程和
状态、观察机床现状、查明有关资料、
分析故障原因后再动手
数控系统故障诊断小结
一、故障诊断原则
?先公用后专用
公用性的问题往往影响全局，若几个进
给轴都不动，先检查电源,CNC,PLC
及液压等公用部位
?先简单后复杂
当多种故障互相交织，一时无从下手时，
先解决容易的问题，可能会得到一些启
发
数控系统故障诊断小结
一、故障诊断原则
?先一般后特殊
在排除某一故障时，要先考虑最常见的
可能原因，然后再分析很少发生的特殊
原因
例：一台 FANUC 0T数控车床 Z轴回零不
准，常常是由于降速挡块位置走动所造
成。一旦出现这一故障，应先检查挡块，
再检查编码器、位置控制等环节
数控系统故障诊断小结
二、故障诊断步骤
当数控机床发生故障时，一般不要关断
电源，对出现的信号和现象作好记录,
1.尤其注意以下的故障信息,
?CRT显示的报警号和报警提示及报警灯
?如无报警，了解系统处于何种工作状态？
系统的工作方式诊断结果
?当前程序段、执行何种指令和何种操作
数控系统故障诊断小结
一、故障诊断步骤
?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？
?以前是否发生过类似故障？现场有否现
象？故障是否重复发生？
?有无其它偶然因数，突然停电、电源电
压波动较大、打雷、某部位进水和外部
干扰等
数控系统故障诊断小结
一、故障诊断步骤
2.步骤
?详细了解故障情况
了解、观察、检测
?分析故障原因
根据故障现象罗列故障原因、分析、确
定查找方向和手段、缩小范围
?由表及里进行故障源查找
从易到难、从外围到内部
数控机床回参考点的故障诊断
?数控机床接通电源首先要做回零操作
?能否正确回参考点影响零件的加工质量
?各种补偿的基准
?回参考点方式
方式 1
数控机床回参考点的故障诊断
?回参考点方式
方式 2
数控机床回参考点的故障诊断
?回参考点方式
方式 3
数控机床回参考点的故障诊断
?回参考点方式
方式 4
数控机床回参考点的故障诊断
?回参考点的故障诊断
故障类型 1：找不到参考点
主要是回参考点减速开关产生的信
号或零标志信号失效。诊断时，先搞清
方式，再对照故障现象，先内后外和信
号追踪法查找故障部位。
外 — 机床外部的挡块和开关，查 PLC或
接口状态
内 — 零标志，示波器查信号
数控机床回参考点的故障诊断
?回参考点的故障诊断
故障类型 2：找不准参考点
主要是参考点开关挡块位置设置不
当引起，需重新调整即可。
例 1：某数控铣床采用方式一回参考点,Y
轴回完后比参考点位置超前约一个螺距
分析：动作正常，参考点开关挡块位置不
对
数控机床回参考点的故障诊断
?例 2：某数控铣床采用方式二回参考点，
X轴能进行回参考点操作，并以回参考点
速度向参考点接近，但找不到参考点，
而是一直以这一速度向前移动，直到碰
到限位开关而急停。
分析：回动作正常,CNC,伺服正常，一
个速度不变，参考点开关有问题,I/O口
状态观察，开关失效。
数控机床回参考点的故障诊断
?例 3：某数控铣床采用方式三回参考点，
X轴先正方向快速运动，碰到参考点开关
后能以慢速反向运动，但找不到参考点，
而是一直反向运动，直到碰到限位开关
而急停。
分析：减速正常，位置测量装置的零标志
脉冲信号不正常,I/O状态观察参考点开
关有否问题，正常则观察零标志脉冲信
号。正常则 CNC测量足见组件通道（用
交换法）
数控机床回参考点的故障诊断
?例 4：某数控铣床采用方式四回参考点，
Y轴先正方向快速运动，再反向微动，然
后再反向慢速移动，碰到限位开关而停。
分析,Y轴反向和减速均正常，说明 CNC
系统及参考点开关正常。示波器观察零
标志脉冲信号。若无，则零标志脉冲信
号丢失所致，正常则 CNC测量足见组件
通道（用交换法）
数控机床故障诊断流程图
?FANUC系统进给驱动故障表示方式,
2.报警指示灯指示的报警（ 7个灯）
?BRK— 无熔丝断路器切断报警
?HVAL— 过电压报警
?HCAL— 过电流报警（伴有 401号报警）
?OVC— 过载报警（ 401或 702报警）
?LVAL— 欠压报警
?TGLS— 速度反馈信号断线报警
?DCAL— 放电报警
机电工程学院
数控技术系
第一章 绪论
一、数控机床的组成
数控机床由数控装置、伺服驱动装置,
检测反馈装置和机床本体四大部分组成,
再加上程序的输入 /输出设备、可编程控制
器、电源等辅助部分。
1,数控装置 (数控系统的核心 )由硬件
和软件部分组成，接受输入代码经缓存,
译码、运算插补）等转变成控制指令，实
现直接或通过 PLC对伺服驱动装置的控制。
一、数控机床的组成
2,伺服驱动装置是数控装置和机床主机之
间的联接环节，接受数控装置的生成的进给信号,
经放大驱动主机的执行机构，实现机床运动。
3,检测反馈装置是通过检测元件将执行元
件（电机、刀架）或工作台的速度和位移检测出
来，反馈给数控装置构成闭环或半闭环系统。
4,机床本体是数控机床的机械结构件（床身
箱体、立柱、导轨、工作台、主轴和进给机构等。
二、数控机床故障诊断
1.故障的基本概念
故障 — 数控机床全部或部分丧失原有的功能。
故障诊断 — 在数控机床运行中，根据设备的
故障现象，在掌握数控系统各部分工作原理的前
提下，对现行的状态进行分析，并辅以必要检测
手段，查明故障的部位和原因。提出有效的维修
对策。
二、数控机床故障诊断
2.故障的分类
1）从故障的起因分类
关联性故障 — 和系统的设计、结构或性能等
缺陷有关而造成（分固有性和随机性）。
非关联性故障 — 和系统本身结构与制造无关
的故障。
2）从故障发生的状态分类
突然故障 — 发生前无故障征兆，使用不当。
渐变故障 — 发生前有故障征兆，逐渐严重。
3）按故障发生的性质分类
软件故障 — 程序编制错误、参数设置
不正确、机床操作失误等引起。
硬件故障 — 电子元器件、润滑系统,
限位机构、换刀系统、机床本体等硬件损
坏造成。
干扰故障 — 由于系统工艺、线路设计,
电源地线配置不当等以及工作环境的恶劣
变化而产生。
4）按故障的严重程度分类
危险性故障 — 数控系统发生故障
时，机床安全保护系统在需要动作时,
因故障失去保护动作，造成人身或设
备事故。
安全性故障 — 机床安全保护系统
在不需要动作时发生动作，引起机床
不能起动。
3,数控系统的可靠性
数控机床除了具有高精度、高效率和
高技术的要求外，还应该具有高可靠性。
衡量的指标有,
MTBF— 平均无故障时间
MTTR— 排除故障的修理时间
平均有效度 A,
A=MTBF/（ MTBF+MTTR）
数控设备使用寿命 — 故障频率曲线
4,数控机床维修的特点
1）数控机床是高投入、高精度、高效
率的自动化设备；
2）一些重要设备处于关键的岗位和工
序，因故障停机时，影响产量和质量；
3）数控机床在电气控制系统和机械结
构比普通机床复杂，故障检测和诊断有一
定的难度。
四、数控诊断技术的发展
1.通讯诊断 (远程、海外诊断）
用户机床的通讯口通过电话线和维修
中心的专用通讯诊断计算机相连。
计算机发诊断程序 用户测试数据
计算机诊断结果和处理方法 用户
特点：实用简便；
有一定的局限性
四、数控诊断技术的发展
2,自修复系统
当诊断软件发现数控机床在运行中某
一模块有故障时，系统在 CRT上显示的同
时，自动寻找备用模块并接上。
特点：实用但成本比较高，而且只适
合总线结构的 CNC系统。
四、数控诊断技术的发展
3,人工智能专家故障诊断系统
4,人工神经元网络 (ANN)诊断
ANN具有联想、容错、记忆、自适应,
自学习和处理复杂多模式故障等特点。这
种方法将被诊断的系统的症状作为网络的
输入，将按一定数学模型所求得的故障原
因作为网络的输出，并且神经网络将经过
学习所得到的知识以分布的方式隐存在网
络上，每个输出神经元对应着一个故障原
因。
五、课程的基本要求与特点
?熟悉数控机床各组成部分的工作原理与结
构
?确立数控机床故障诊断的基本思路与实施
诊断的步骤及注意事项
?掌握常用测试仪器的使用方法
?通过理论和实训环节的教学，能实施对数
控机床的故障分析和诊断。
?课程涉及内容广，故障检测、分析难度高
第二章 数控机床维护及故障诊断
第一节 数控机床的验收与精度检测
第二节 数控机床的维护
第三节 数控机床的故障处理
第四节 数控系统故障诊断的方法
第五节 数控机床的抗干扰
第一节 数控机床的验收与精度检测
一、数控机床的验收
1.机床性能
? 主轴性能
手动操作 — 高、中、低三挡转速连续进
行五次正、反转的起动、停止，检验其
动作的灵活性和可靠性。观察功率、转
速、主轴的准停及机床的振动情况。
一、数控机床的验收
一）、机床性能
?进给性能
通过回原点、手动操作和手动数据输入
方式操作，检验正、反向的低、中、高
速的进给运动的起动、停止、点动等动
作的平稳性和可靠性。并检查回原点的
准确性和可靠性，软、硬限位是否确实
可靠。
一、数控机床的验收
一）、机床性能
?自动换刀性能
通过手动和 M06指令自动运行，检验换
刀的可靠性、灵活性和平稳性并测定换
刀时间是否符合要求。
?机床噪声
主轴箱、冷却风扇、液压油泵等噪声小
于 85分贝。
一、数控机床的验收
二）、数控功能
?指令功能 — 指令的功能实现及准确性
?操作功能 — 检验回原点、执行程序、进
给倍率、急停等功能的准确性
?CRT显示功能 — 检验位置、程序、各种
菜单显示功能
三）、连续空载运行
进行 8— 16小时的空载自动连续运行
一、数控机床的验收
四）、验收检查项目
?数控系统外观检查（各部分破损、碰伤）
?控制柜元器件的紧固检查（接插件、接
线端子、元器件的固定）
?输入电源电压、相序的确认
?检查直流输出电压（ 24V, 5V）
?确认数控系统与机床侧的接口
?确认数控系统各参数的设定（最佳性能）
二、精度检验
1.几何精度检验（静态精度检验）
是综合反映机床关键零部件经组装后的综
合几何形状误差。有各坐标轴的相互垂直
度、台面的平行度、主轴的轴向和径向跳
动等检验项目。
2.定位精度检验
是测量机床各坐标轴在数控系统控制下所
能达到的位置精度。
有直线运动定位精度、直线运动重复定位
精度、直线运动的原点复归精度、直线运
动失动量、回转工作台的定位精度、回转
工作台的重复分度精度、数控回转工作台
的失动量、回转工作台的原点复归精度等。
3.切削精度检验（对数控车床）
外圆车削（直径、圆度）
端面车削（平面度）
螺纹车削（螺距积累误差） 等
第二节 数控机床的维护
一、点检
?点检 — 按有关维护文件的规定，对数控
机床进行定点、定时的检查和维护
?点检要求和内容
专职点检 — 重点设备、部位（设备部门）
日常点检 — 一般设备的检查及维护（车间）
生产点检 — 开机前检查、润滑、日常清洁,
紧固等工作（操作者）
二、数控系统的日常维护
? 机床电气柜的散热通风
门上热交换器或轴流风扇对控制柜的内外
进行空气循环。（少开柜门）
? 纸带阅读机的定期维护
对光电头、纸带压板定期进行防污处理
? 支持电池的定期更换
在机床断电期间，有电池供电保持存储在
COMS器件内的机床数据
二、数控系统的日常维护
?检测反馈元件的维护
光电编码器、接近开关、行程开关与撞块,
光栅等元件的检查和维护
?备用电路板的定期通电
备用电路板应定期装到 CNC系统上通电运
行，长期停用的数控机床也要经常通电,
利用电器元件本身的发热来驱散电气柜内
的潮气。保证电器元件性能的稳定可靠。
三、诊断常用的仪器仪表及工具
1.仪器仪表
? 万用表 — 可测电阻、交、直流电压、电流
指针式：有测量过程
数字式：直接读数
? 相序表 — 可检查直流驱动装置输入电流的
相序
? 双踪示波器 — 检查信号波形
? 钳形电流表 — 不断线检测电流
三、诊断常用的仪器仪表及工具
? 脉冲发生笔与逻辑测试笔
对芯片或功能电路板的输入注入逻辑
电平脉冲，用逻辑测试笔检测输出电平，
以判别其功能正常与否。
? 机械故障诊断仪
对机械故障进行检测、分析与诊断。
2,工具
, +”,, 一, 螺丝刀、钳子、镊子、
烙铁等
四、诊断用技术资料
数控机床生产厂家必须向用户提供安装,
使用与维修有关的技术资料，主要有,
?数控机床电气使用说明书
?数控机床电气原理图
?数控机床电气连接图
?数控机床结构简图
?数控机床参数表
?数控机床 PLC控制程序
四、诊断用技术资料
?数控系统操作手册
?数控系统编程手册
?数控系统安装与维修手册
?伺服驱动系统使用说明书
数控机车的技术资料对故障分析与诊断
非常重要，必须认真仔细地阅读，并对
照机床实物，做到心中有数。一旦机床
发生故障，再进行分析的同时查阅资料。
第三节 故障处理
一,故障
?软故障 — 由调整、参数设置或操作不当引
起（在使用初期发生较多，不熟悉）
?硬故障 — 由数控机床（控制、检测、驱动、
液气、机械装置）的硬件失效引起
二、故障处理对策
除非出现影响设备或人身安全的紧急情况，
不要立即切断机床的电源。应保持故障现
场。
从机床外观,CRT显示的内容、主板
或驱动装置报警灯等方面进行检查。可按
系统复位键，观察系统的变化，报警是否
消失。如消失，说明是随机性故障或是由
操作错误引起的。
如不能消失，把可能引起该故障的原
因罗列出来，进行综合分析、判断，必要
时进行一些检测或试验，达到确诊故障的
目的。
复位后，故障不能消失，可从以下几方面
进行调查,
1.检查机床的运行状态
? 机床故障时的运行方式
? CRT显示的内容（报警信号和报警号）
? 驱动装置、变频器等显示的报警指示
? 故障时轴的定位误差
? 刀具轨迹是否正常
? 辅助机能的运行状态
2.检查加工程序及操作情况
?是否为新编制的加工程序
?刀具补偿指令及补偿量是否正确
?故障是否与换刀有关
?故障是否与进给速度有关
?操作者的情况（新手）
3.检查系统的输入电压
?输入电压的波动，电压值是否在正常范围
?附近有否使用大电流的装置
4.检查环境状态
?CNC周围的温度状况
?控制柜热交换器、轴流风扇工作情况
?系统周围的振动情况
?附近有否高频干扰源
5.检查机床状况
?熔丝是否已熔断
?故障前是否修理过机床或设置过参数
?机床是否已调整好
?在运行过程中是否改变过工作方式
?机床是否正处于急停、锁住状态
?速度倍率开关是否设为零
?进给保持按钮是否被按下
?间隙补偿量是否合适
?机床各信号电缆有否破损
?信号线和电源线是否分开走线
?屏蔽线接地是否正确
第三节 数控系统故障诊断方法
一、诊断步骤和要求
故障检测（确定有否故障）
1.故障诊断 故障判断（确定故障性质）
故障定位（确定故障部位）
2.故障诊断要求,
?故障检测方法简便有效
?使用的诊断仪器少而实用
?故障诊断的所需的时间尽可能短
二、常用故障诊断方法
1.直观法（望闻问切）
?问 — 机床的故障现象、加工状况等
?看 — CRT报警信息、报警指示灯、熔丝
断否、元器件烟熏烧焦、电容器膨胀变
形、开裂、保护器脱扣、触点火花等
?听 — 异常声响（铁芯、欠压、振动等）
?闻 — 电气元件焦糊味及其它异味
?摸 — 发热、振动、接触不良等
二、常用故障诊断方法
2.CNC系统的自诊断功能
?开机自诊断 — 系统内部自诊断程序通电后
动执行对 CPU,存储器、总线和 I/O等模块
及功能板,CRT,软盘等外围设备进行功
能测试，确定主要硬件能正常工作。 例
?运行中的故障信息提示 — 发生故障在 CRT
上报警信息，查阅维修手册确定故障原因
及排除方法。（不唯一，信息丰富则准确）
FANUC 10TE系统的数控机床，开机
后 CRT显示,
FS107E 1399B
ROM TEST,END
RAM TEST 未通过测试
故障可能：参数丢失、支持电池失效
或接触不良等
二、常用故障诊断方法
3.数据和状态检查
CNC系统的自诊断不但能在 CRT上显示故
障报警信息，而且还能以多页, 诊断地址,
和, 诊断数据, 的形式提供机床参数和状
态
信息
?接口检查
?参数检查
?接口检查 — 系统与机床、系统与 PLC、
机床与 PLC的输入 /输出信号，接口诊断
功能可将所有开关量信号的状态显示在
CRT上,,1” 表示通,,0” 表示断。
利用状态显示可以检查数控系统是否将
信号输出到机床侧，机床侧的开关信号
是否已输入到系统，从而确定故障是在
机床测还是在系统侧。
例,NCP400L数控车床接口状态
接口检查
38C0H 0 0 1 1 0 0 1 0
二、常用故障诊断方法
?参数检查
数控机床的机床参数是经一系列的试验和
调整而获得的重要参数，是机床正常运行
的保证。包括有增益、加速度、轮廓监控
及各种补偿值等。当机床长期闲置不用或
受到外部干扰会使数据丢失或发生数据混
乱，机床将不能正常工作。
可调出机床参数进行检查、修改或传送。
二、常用故障诊断方法
4.报警指示灯显示故障
除 CRT软报警外，还有许多, 硬件, 报警
指
示灯，分布在电源、主轴驱动、伺服驱动
I/O装置上，由此可判断故障的原因。
5.备板置换法（替代法）
用同功能的备用板替换被怀疑有故障的模
板。（故障被排除或范围缩小）
注意：断电状态下 /选择开关 /跨线一致
二、常用故障诊断方法
六、将功能相同的模板或单元相互交换,
观察故障的转移情况，就能快速判断故障
的部位。
系统
X驱动
Y驱动
X电机
Y电机
二、常用故障诊断方法
七、敲击法
数控系统是由各种电路板组成，电路板上,
接插件等处有虚焊或接口槽接触不良都会
引起故障。可用绝缘物轻轻敲打疑点处,
若出现，则敲击处很可能就是故障部位。
八、升温法
设备运行较长时间或环境温度较高时，机
床就会出现故障，可用电吹风、红外灯照
射可疑的元件或组件。确定故障点。
二、常用故障诊断方法
九,功能程序测试法
当数控机床加工造成废品而无法确定是编
程、操作不当还是数控系统故障时，或是
闲置时间较长的数控机床重新投入使用时。
将 G,M,S,T,F功能的全部指令编写一个
试验程序并运行在这台机床，可快速判断
哪个功能不良或丧失。
二、常用故障诊断方法
十、隔离法
隔离法是将某些控制回路断开，从而达到
缩小查找故障区域的目的。
例：某加工中心，在 JOG方式下，进给平
稳，但自动则不正常。首先要确定是 NC故
障还是伺服系统故障，先断开伺服速度给
定信号，用电池电压作信号，故障依旧。
说明 NC系统没有问题。进一步检查是 Y轴
夹紧装置出故障。
二、常用故障诊断方法
十一、测量比较法
为了检测方便，在模板或单元上设有检测
端子，用万用表、示波器等仪器对这些端
子的电平或波形进行测试，将测试值与正
常值进行比较，可以分析和判断故障的原
因和及故障的部位。
各种故障诊断方法各有特点，要根据故障
现象的特点灵活的组合应用。
第四节 电源的维护与保养
1.电源的组成,
三相输入线路、熔断器、电源开关、电源
变压器、控制变压器、断路器、各种继电
器、接触器等。
2.通过电源配置提供给数控机床所需要的
各种电源，以满足不同负载的要求。
一般有,380V,220V,200V,24V以及
5V等。
第四节 电源的维护与保养
2.维护保养内容
?三相电源的电压值是否正常，有否偏相
?所有电气连接是否良好
?各类开关是否有效
?各继电器、接触器是否正常工作
?检验热继电器、电弧抑制器等保护器件是
否有效
?检查电气柜防尘滤网、冷却风扇是否正常
第五节 数控机床的抗干扰
一、电磁波干扰
电火花、中、高频电加热设备的电源都会产
生强烈的电磁波，通过空间传播被附近的数
控系统所接受，如果能量足够就会干扰数控
机床的正常工作。（远离这些设备）
二、供电线路干扰
?输入电压过压或欠压引起电源报警而停机
?电源波形畸变 *引起错误信息会导致 CPU停
止运行
第五节 数控机床的抗干扰
三、信号传输干扰
数控信号在传递过程中受到外界的干扰
?串模干扰 — 干扰电压叠加在有用信号上,
由绝缘不良、漏电阻及供电线路等引入。
?共模干扰 — 干扰电压对二根或以上信号
线的干扰大小相等、相位相同。装置的
共模抑制比较高，影响不大。当不平衡
时，一部分转为串模。
四、抗干扰措施
1.减少供电线路的干扰
?数控机床远离具有中、高频电源的设备
?数控机床不要和大功率且频繁起、停的设
备在同一供电干线上
?在电源电压波动较大的地区，加稳压电源
?动力线和信号线分开走线
?信号线采用屏蔽线或双绞线
?控制线和电源线相交时，要采用直角相交
四、抗干扰措施
2.减少机床控制中的干扰
?压敏电阻保护（浪涌吸收器） — 可对线
路中的瞬变、尖蜂等噪声进行保护
?阻容保护 — 交流接触器和电机频繁起停
时，因电磁感应会在机床电路中产生浪
涌或尖蜂，可抑制、吸收干扰噪声
?续流二极管保护 — 直流电感元件在断电
时，在线圈着将产生较大的感应电动势
并联的二极管可减少对控制电路的干扰
四、抗干扰措施
3.屏蔽技术（电磁、静电屏蔽）
?信号线采用屏蔽线（铜质网状）、穿在
铁质蛇皮管或铁管中
?关键元件或组件采用金属容器屏蔽
4.保证, 接地, 良好
,接地, 是数控机床安装中一项关键的抗
干
扰技术措施。电网的许多干扰都市通过
,接
地, 对机床起作用的。
?信号地 — 用来提供电信号的基准电压（ 0V）
?框架地 — 是以安全性及防止外来噪声和内
部噪声为目的的地线系统。它是装置的面
板、单元的外壳、操作板及各装置间接口
的屏蔽线
?系统地 — 是将框架地和大地相连接
接地要可靠（接地电阻应小于 10欧姆）
接地线要粗（应大于电源线的截面积）
数控机床的地线系统
第三章 数控机床机械结构故障诊断
第一节 数控机床机械故障诊断方法
第二节 主轴部件
第三节 滚珠丝杠螺母副
第四节 导轨副
第五节 刀库及换刀装置
第六节 液压与气压传动系统
第三章 数控机床机械结构故障诊断
一、故障与故障诊断
数控机床在机械结构上和普通机床不
同点在于传动链缩短，传动部件的精度高,
机械维护的面更广。主轴、进给轴、导轨
和丝杠、刀库和换刀装置、液压和气动等。
熟悉机械故障的特征，掌握数控机床
机械故障的诊断的方法和手段。还要注意
数控机床机电之间的内在联系。
第一节 数控机床机械故障诊断方法
1,机械故障的原因
机床在运行过程中，机械零部件受到力,
热、摩擦以及磨损等诸多因素的作用，
使其领部件偏离或丧失原有的功能。
2,机械故障诊断
机床运行状态的识别、运行状态的信号
获取、特征参数的分析，故障性质的判
断和故障部位的确定。
第一节 数控机床机械故障诊断方法
二,机械故障诊断的方法
?实用诊断技术（问、听、看、闻、摸、查）
?振动、噪声测试 (幅值大小、频率结构）
?油液分析（磨粒成分、型貌、数量）
?温度测试（表面温度及变化规律）
?超声,X射线探伤（机件内部缺陷）
?专家诊断系统（专家的经验、数据）
第一节 数控机床机械故障诊断方法
1.实用诊断技术
?问 — 操作者（渐 /突发、故障现象、加工
件的情况、传动系统的运动和动力、润
滑、保养和检修情况）
?看 — 机床的转速变化、工件的表面粗糙
度和振纹、颜色伤痕等明显症状
?听 — 机床运转声（强弱、频率高低等）
?闻 — 润滑油脂氧化蒸发油烟气焦糊气
第一节 数控机床机械故障诊断方法
1.实用诊断技术
?触 — 用手感来判别机床的故障（温升,
振动、伤痕和波纹、爬行、松紧）
实用诊断技术在机械故障的诊断中具有
实用简便、快速有效的特点，但诊断效
果的好坏在很大程度上要凭借维修技术
人员的经验，而且有一定的局限性，对
一些疑难故障难以奏效。
二、机械故障诊断的方法
2,机械振动检测诊断法
以机床振动作为信息源, 在机床运行过
程中获取信号, 对信号作各种处理和分
析, 通过某些特征量的变化来判别有无
故障, 根据由以往诊断经验形成的一些
判据来确定故障的性质并综合一些其他
依据来进一步确定故障的部位 。
具有实用可靠, 判断准确的特点
2,机械振动检测诊断法
?诊断过程
1） 阅被诊断设备的技术资料, 分析传动关系,
计算传动件的特征值；
2） 获取信号, 信号调理与处理；
3） 信号分析, 故障判断 （ 部位, 性质 ） 。
?故障振动信号分类
1） 平稳性故障信号
2） 冲击性故障信号
2,机械振动检测诊断法
1）平稳性故障信号 — 机械结构在正弦
周期性力信号、复杂周期性力信号和准周
期性力信号（轴弯曲、偏心、滚子失圆等
渐变性故障）作用下产生的响应信号。
特点：响应信号的频率成分与激励信号
的频率成分相同。频谱为有限根谱线，而
且能量集中在故障的特征频率及其倍频上。
2,机械振动检测诊断法
2） 冲击性故障信号
机械结构在周期性冲击力作用下的脉冲响
应, 他与冲击信号本身有很大的不同 。
特点：信号能量短时间释放，其频谱为无
穷根谱线，间隔等于脉冲发生的频率。能
量集中于基频。
2,机械振动检测诊断法
?信号分析方法
1)时域分析法 （ 直观 ）
了解信号的幅值和时间的关系, 确定振动
的程度, 设备是否有故障及严重程度 。 不
能确定故障部位 （ 特征量的统计分析, 相
关分析等, 均值, 有效值, 均方根值, 方
差等 ） 。
2,机械振动检测诊断法
?信号分析方法
2)频域分析法 (了解 信号的频率结构，寻
找故障源 )
幅值谱分析 --应用傅里叶变换、傅里叶
傅里叶积分将时域信号变为频域信号。
功率谱分析 --在频域中对信号能量或功
率分布情况的描述 。
滤波谱 ---分析平稳性故障信号
解调谱 ---分析冲击性故障信号
2,机械振动检测诊断法
?测试仪器系统
2,机械振动检测诊断法
?诊断实例
1） 了解设备的运行状态：设备在运行中有
什么异常情况, 不同速度档位有什么区别 。
2） 得到设备的有关资料：设备的传动系统
图, 轴承分布图等技术资料, 并对其进行分
析 。
3） 计算传动链和传动件的特征频率：计算
传动链, 计算各传动件的特征频率系数 。
对 设备进行诊断测试
1） 放置测振, 测速传感器 （ 位置, 信号要
求 ） （ 一般选振动或噪声较大的部位 ） ；
2） 连接仪器系统；
3） 开动被测设备；
4） 调节测速电平, 显示主轴转速并记录；
5） 从较高频段开始测试, 逐渐到较低频段,
并调节放大器的增益, 使信号处于最佳状
态；
6） 记录, 打印测试结果 。
传动链 Ⅰ 30/60 Ⅱ 27/30 Ⅲ 27/57 Ⅳ
特征系数 4.69 140,2.35 63.33 2.1 57,1.0
特征频率 3.58 107.4 1.79 48.32 1.61 43.5 0.763
? 故障诊断分析
1） 由主轴转频计算各传动件的特征频率；
2） 对照计算值和测试结果, 由前述机械故
障诊断知识进行分析, 判断故障的部位和
故障性质 。 得出诊断结果 。
第二节 主轴部件
?主轴部件的性能要求
高回转精度、足够的功率输出、刚度、
抗振性、温升以及自动变速、准停和自动
换刀等要求。
?主轴部件的结构
成组高精度轴承（滚动 /静压 /磁力 /陶瓷）
及其配置、轴承间隙调整和润滑密封以及
满足工件的自动装夹要求
第二节 主轴部件
?主轴的维护特点
1.主轴润滑
减少摩擦、带走热量，（磨损和热变形）
-循环润滑方式：液压泵供油强力润滑和
油脂润滑
-油气润滑方式：定时定量把油雾送进轴
承空隙中
-喷注润滑方式：较大流量的恒温油喷注
到主轴轴承（大容量恒温油箱）
第二节 主轴部件
2.防泄露
?主轴故障诊断
故障现象 故障原因
1.主轴发热 轴承损伤或不清洁、轴承油
脂耗尽或油脂过多、轴承间
隙过小
2.主轴强力 电机与主轴传动的皮带过松,
切削停转 皮带表面有油、离合器松
3.润滑油泄漏 润滑油过量、密封件损伤或
失效、管件损坏
?主轴故障诊断
故障现象 故障原因
4,主轴噪声 缺少润滑、皮带轮动平衡
（振动） 不佳、带轮过紧、齿轮磨
损或啮合间隙过大、轴
承
损坏
5.主轴没有或 油泵转向不正确、油管或
润滑不足 滤油器堵塞、油压不足
第二节 主轴部件
?主轴故障诊断
故障现象 故障原因
6,刀具不能 蝶形弹簧位移量太小、刀
夹紧 具松夹弹簧上螺母松动
7.刀具夹紧后 刀具松夹弹簧压合过紧,
不能松开 液压缸压力和行程不够
第三节 滚珠丝杠螺母副
?滚珠丝杠螺母副的维护
1.轴向间隙的调整
保证反向传动精度和轴向刚度（垫片调
隙式、螺纹调隙式、齿差调隙式）
2.支承轴承的定期检查
定期检查丝杠支承与床身的连接是否有
松动以及轴承是否损坏
第三节 滚珠丝杠螺母副
?滚珠丝杠螺母副的维护
3.滚珠丝杠副的润滑
润滑剂（油 /脂）可提高耐磨性和传动效
率（工作前 /半年）
4.滚珠丝杠的防护
防止硬质灰尘或切屑污物的进入，可采
用防护罩或防护套管等
滚珠丝杠螺母副的故障诊断
故障现象 故障原因
1.噪声大 丝杠 支承轴承损坏或压盖压合
不好、联轴器松动、润滑不
良
或丝杠副滚珠有破损
2,丝杠运动 轴向预紧太大、丝杠或螺母
轴不灵活 线与导轨不平行、丝杠弯曲
第四节 导轨副
?导轨副的维护
1.间隙调整 — 保证导轨面之间合理的间隙,
小摩擦力大、磨损，大运动失去准确性和平
稳性、失去导向精度）
2.滚动导轨的预紧 — 提高刚度、消除间隙
3.导轨的润滑 — 降低摩擦系数、减少磨损,
防止导轨面锈蚀。
润滑方式：人工加油油杯供油、压力油润滑
润滑油：粘度变化小、润滑性好、油膜刚度
第四节 导轨副
4.导轨的防护
防止切屑、磨粒或冷却液散落在导轨上而
引起磨损、擦伤、和锈蚀，导轨面上应有
可靠的防护装置。常用的有刮板式、卷帘
式和叠层式防护罩。需要经常进行清理和
保养。
?导轨故障诊断
3.导轨故障诊断
故障现象 故障原因
1.导轨研伤 地基与床身水平有变化使局部
载荷过大、长期短工件加工局
部磨损严重、导轨润滑不良,
导轨材质不佳、刮研不符和要
求、导轨维护不良落入赃物
3.导轨故障诊断
故障现象 故障原因
2.移动部件 导轨面研伤、导轨压板研伤,
镶条与导轨间隙太小
3.加工面在 导轨直线度超差、工作台塞
接刀处不平 铁松动或塞铁弯度过大、机
床水平度差使导轨发生弯曲
第五节 刀库及换刀装置
?刀库与换刀机械手的维护要点
1.严禁把超重、超长的刀具装入刀库，防止
机械手换刀时掉刀或发生碰撞
2.不管什么方式选刀时，刀具号要和刀库上
所需刀具一致
3.手动方式放往刀库上装刀时，要确保装到
位、装牢靠。刀座上的锁紧也要可靠
第五节 刀库及换刀装置
?刀库与换刀机械手的维护要点
4.经常检查刀库的回零位置是否正确，主
轴
回换刀点位置到位，及时调整
5.要保持刀具刀柄和刀套的清洁
6.开机时，应先使刀库和机械手空运行，
检
查各部分工作是否正常（行程开关、电
磁
阀、液压系统的压力等）
第五节 刀库及换刀装置
?刀库与换刀机械手的故障诊断
故障主要表现在：刀库运动故障、定位误
差过大、机械手夹持刀柄不稳定和机械手
运动误差过大等
故障现象 故障原因
1.刀库刀套不 刀套上的调整螺母位置不对
能卡紧刀具
2.刀库不能旋转 电机和蜗杆轴联轴器松动
第五节 刀库及换刀装置
?刀库与换刀机械手的故障诊断
故障现象 故障原因
3.刀具从机械 刀具超重、机械手卡紧销
损
手中脱落 坏或没有弹出来
4.刀具交换时 换刀时主轴没有回到换刀
点
掉刀
5.换刀速度过 气压太高或太低和节流阀
开
快或过慢 口太大或太小
第六节 液压与气压传动系统
一、液压传动系统
1.驱动对象
?液压卡盘
?静压导轨
?液压拨叉变速液压液压缸
?主轴箱的液压平衡
?液压驱动机械手和主轴上松刀液压缸等
第六节 液压与气压传动系统
一、液压传动系统
2.液压系统的维护要点
?控制油液污染，保持油液清洁（ 80%故障）
?控制液压系统中油液的温升（效率、压力,
速度、动作可靠、泄漏、氧化）
?控制液压系统的泄漏（提高液压元件零部
件的加工精度、元件和管道的安装质量以
及提高密封件的质量和定期更换。
第六节 液压与气压传动系统
2.液压系统的维护要点
?防止液压系统振动和噪声（螺钉松动、管
接头松脱而引起泄漏）
?严格执行日常点检制度（液压故障有隐蔽
性、可变性和难于判断性的特点）
?严格执行定期紧固、清洗、过滤和更换制
度（防止松动、污染、堵塞、磨损等情况
的发生）
第六节 液压与气压传动系统
3.液压系统的点检
?元件和管接头是否有泄漏
?液压泵和液压马达运转时有否异常噪声
?液压缸移动时是否正常平稳
?液压系统的各点压力是否正常和稳定
?油液的温度是否在允许范围内
?电气控制及换向阀工作是否灵敏可靠
?油箱内油量是否在标线范围内
第六节 液压与气压传动系统
3.液压系统的点检
?定期对油箱内的油液进行检验、过滤、
更换。
?定期检查和紧固重要部位的螺钉和接头
?定期检查、更换密封件
?定期检查、清洗或更换滤芯和液压元件
?定期检查清洗油箱和管道
第六节 液压与气压传动系统
二、气动系统
1.驱动对象
?数控机床主轴锥孔的吹气和开关防护门
?主轴的松刀
?实现机械手的动
例：某加工中心气动原理图
第六节 液压与气压传动系统
二、气动系统
2.气动系统维护的要点
?保证供给洁净的压缩空气（水分、油分,
粉尘）
?保证空气中含有适量的润滑油（使气动
控制和执行元件适度的润滑）
采用压缩空气调理装置
第六节 液压与气压传动系统
2.气动系统维护的要点
?保持气动系统的密封性 — 漏气将增加能
量的消耗、导致供气压力下降甚至气动
元件工作失常，使用仪表或肥皂水捡漏
?保证气动元件中运动零件的灵敏度 — 使
用油雾分离器分离油雾
?保证气动装置具有合适的工作压力和运
动速度
第六节 液压与气压传动系统
3.气动系统的点检与定检
?管路系统点检 — 主要内容是对冷凝水和
润滑油的管理，还要检查供气压力是否
正常、有无漏气等
?气动元件的定检 — 主要内容是彻底处理
系统的漏气现象（更换密封元件、处理
管接头或联接螺钉松动，定期检查测量
仪表、安全阀和压力继电器等）
第四章 伺服系统故障诊断
第一节 主轴驱动系统
主轴驱动系统、故障形式、故障诊断
第二节 进给伺服系统
进给驱动系统、伺服系统结构形式、故障诊断
第三节 位置检测装置
检测装置的维护,位置检测的故障诊断
第四章 伺服系统故障诊断
?伺服：工作台（电机）的运动速度和距
离完全按 CNC的指令行动，准确无误
摩擦力（切削力、润滑、温度和设备）
?控制办法：三环结构
?位置环（外环）：输入信号为 CNC的指
令和位置检测器反馈的位置信号
?速度环（中环）：输入信号为位置环的
输出和测速发电机经反馈网络处理信号
第四章 伺服系统故障诊断
?电流环（内环）：输入信号为速度环的
输出信号和经电流互感器得到的电流信
号
?在三环系统中，位置环的输出是速度环
的输入；速度环的输出是电流环的输入；
电流环的输出直接控制功率变换单元，
这三个环的反馈信号都是负反馈
第四章 伺服系统故障诊断
第一节 主轴驱动系统
?一般主轴要求：速度大范围连续可调、
恒功率范围宽
?伺服主轴要求：有进给控制和位置控制
?主轴变速形式：电动机带齿轮换档（降
速、增大传动比、增大主轴转矩）；电
动机通过同步齿带或皮带驱动主轴（恒
功率、机械传动简单）
第四章 伺服系统故障诊断
一、常用主轴驱动系统介绍
?FANUC公司主轴驱动系统
主要采用交流主轴驱动系统，有 S,H,
P三个系列（ 1.5~37 1.5~22 3.7~37 kW）
主要特点,
1）采用微处理控制技术
2）主回路采用晶体管 PWM逆变器
3）具有主轴定向控制、数字和模拟输入
第四章 伺服系统故障诊断
一、常用主轴驱动系统介绍
?SIEMENS公司主轴驱动系统
直流主轴电动机：有 1GG5,1GF5,1GL5
和 1GH5四个系列及配套的 6RA24、
6RA27系列驱动装置（晶闸管）
交流主轴电动机：有 1PH5和 1PH6两个系
列（ 3~100kW） 及配套的 6SC650、
6SC611A系列的主轴驱动模块
第四章 伺服系统故障诊断
二、主轴伺服系统的故障形式及诊断方法
主轴伺服系统发生故障时，有三种表现
形式,
?在 CRT或操作面板上显示报警内容或报
警信息
?在主轴驱动装置上用报警灯或数码管显
示故障
?无任何故障报警信息
第四章 伺服系统故障诊断
主轴伺服系统常见故障有,
?外界干扰：屏蔽和接地措施不良时，主
轴转速或反馈信号受电磁干扰，使主轴
驱动出现随机和无规律的波动。判别方
法，使主轴转速指令为零再看主轴状态
?过载：切削用量过大，频繁正、反转等
均可引起过载报警。具体表现为电动机
过热、主轴驱动装置显示过电流报警等
主轴伺服系统常见故障有,
?主轴定位抖动
主轴准停用于刀具交换、精镗退刀及齿轮换
档等场合，有三种实现形式,
1）机械准停控制（ V形槽和定位液压缸）
2）磁性传感器的电气准停控制 （图）
3）编码器型的准停控制（准停角度可任意）
上述准停均要经减速，减速或增益等参数设
置不当；限位开关失灵；磁性传感器间隙变
化或失灵都会引起定位抖动
磁性传感器主轴准停装置
1.磁性传感器
2.发磁体
3.主轴
4.支架
5.主轴箱
主轴伺服系统常见故障有,
?主轴转速与进给不匹配,当进行螺纹切削或用每
转进给指令切削时，会出现停止进给、主轴仍
然运转的故障。主轴有一个每转一个脉冲的反
馈信号，一般为主轴编码器有问题。可查 CRT
报警,I/O编码器状态或用每分钟进给指令代替
?转速偏离指令值：主轴实际转速超过所规定的
范围时要考虑，电机过载,CNC输出没有达到
与转速指令对应值、测速装置有故障、主轴驱
动装置故障
主轴伺服系统常见故障有,
?主轴异常噪声及振动：电气驱动（在减
速过程中发生、振动周期与转速无关）；
主轴机械（恒转速自由停车、振动周期
与转速有关）
?主轴电动机不转,CNC是否有速度信号
输出；使能信号是否接通,CTR观察 I/O
状态、分析 PLC梯形图以确定主轴的启
动条件（润滑、冷却）；主轴驱动故障；
主轴电机故障
第四章 伺服系统故障诊断
三、主轴直流驱动的故障诊断
1.控制电路
控制回路采用电流反馈和速度反馈的双闭环调
速系统，内环是电流环，外环是速度环。
调速特点是速度环的输出是电流环的输入，可
以根据速度指令电压和转速反馈电压的差值及
时控制电动机的转矩。在速度差值大时，转矩
大，速度变化快，转速尽快达到给定值，当转
速接近给定值时，转矩自动减小，避免超调
第四章 伺服系统故障诊断
三、主轴直流驱动的故障诊断
2.主电路
数控机床直流主轴电动机由于功率较大，
切要求正、反转及停止迅速，驱动装置采用
三相桥式反并联逻辑无环流可逆变调速系统，
在制动时，除了缩短制动时间，还能将主轴
旋转的机械能转变成电能送回电网。还利用
逻辑电路，使一组晶闸管工作时，另一组的
触发脉冲被封锁，切断两组之间流通的电流
例：某加工中心采用直流主轴电动机、逻辑无
环可逆调速系统。当用 M03指令起动时有, 咔、
咔,
的冲击声，电动机换向片上有轻微的火花，起动
后无明显的异常现象；用 M05指令使主轴停止时,
换向片上出现强烈的火花，同时伴有, 叭、叭,
的
放电声，随即交流回路的保险丝熔断。火花的强
烈程度和电动机的转速成正比。但若用急停方式
停止主轴，换向片上没有任何火花。
分析诊断：急停（电阻能耗制动）；正常停机
（回馈制动）。在任何时候不允许正、反两组同
时工作，有火花说明逆变电路有故障。
例：某加工中心主轴在运转时抖动，主轴箱噪声
增大，影响加工质量。经检查主轴箱和直流主轴电
动机正常，把检查转到主轴电机的控制系统。
测得的速度指令信号正常，而速度反馈信号出现
不应有的脉冲信号，问题出在速度检测元件上，经
检查，测速发电机碳刷完好，但换向器因碳粉堵塞,
而造成一绕组断路，使测得的反馈信号出现规律性
的脉冲，导致速度调节系统调节不平稳，使驱动系
统输出的电流忽大忽小，从而造成电动机轴的抖动。
用酒精清洗换向器，彻底消除碳粉，即可排除故障
第四章 伺服系统故障诊断
四、主轴交流驱动的故障诊断
（一） 6SC650系列主轴交流驱动系统
1.驱动装置的组成（原理图）
1.驱动装置的组成（主轴驱动系统）
第四章 伺服系统故障诊断
2.故障诊断
?故障代码 当交流主轴驱动变频器在运行
中发生故障,变频器面板 上的数码管会以
代码的形式提示故障的类型。
?辅助诊断 除故障代码外，在控制和 I/O
模块 还有测试插座，作为辅助诊断的手段
通过测试，可进一步判断变频器是否缺相
以及过电流等故障
变频器的操作和显示面板
I/O 模块上的测试插座
1 — 接线端子
2 — I/O模块
3 — 电流测试插孔
测电机相电流
测直流回路电流
测电机总电流
6SC650 系列变频器部分代码表
故障代码 故障名称 故障原因
F11 转速控制开环 1 编码器电缆未接好；
无实际转速值 …… ;
4 电机缺相工作；等
F12 过电流 1 变频器有短路故障
…… ;
5 转矩设定值过高；
等
F14 电动机过热 1 电动机过载
2 电动机电流过大；
等
（二）主轴
通用变频器
第二节 进给伺服系统
?任务 完成 CNC对各坐标轴的位置控制
?组成 进给驱动、位置检测及机械传动装
置
?工作过程 程序指令经插补运算得位置指
令
同时将检测到的实际位置信号反馈数控系
统构成半或闭环控制系统，是外环为位置
环内环为速度环的控制系统
?位置检测 光栅、光电编码器、感应同步
器,
旋转变压器和磁栅等
?速度监测 测速发电机和光电编码器等
第二节 进给伺服系统
一、常见进给驱动系统
1.直流进给驱动系统
?FANUC公司直流进给驱动系统
小惯量 L,中惯量 M系列直流伺服电动机
采用 PWM速度控制单元
大惯量 H系列直流伺服电动机，采用晶闸
管速度控制单元
均有过速、过流、过载等多种保护功能
第二节 进给伺服系统
一、常见进给驱动系统
1.直流进给驱动系统
?SIEMENS公司直流进给驱动系统
1HU系列多种规格的永磁式直流伺服电
动机，与电机配套的速度控制单元有
6RA20（ 晶体管 PWM控制）和 6RA26
（ 晶闸管控制）两个系列。也均有过速、
过流、过载等多种保护功能
第二节 进给伺服系统
一、常见进给驱动系统
2.交流进给驱动系统
?FANUC公司交流进给驱动系统
驱动装置：晶体管 PWM控制的 ?系列交
流驱动单元
电动机,S,L,SP和 T系列永磁式三相
交流同步电动机
第二节 进给伺服系统
? SIEMENS公司交流进给驱动系统
驱动装置：晶体管 PWM控制的 6SC610和
6SC611A系列交流进给驱动模块，还有用于
数字伺服驱动的 611D系列
电动机,1FT5和 1FT6系列永磁式三相交流同
步电动机
3.步进驱动系统
802S数控系统配 STEPDRIVE步进驱动装
置及 IMP5五相步进电动机
第二节 进给伺服系统
二、伺服系统结构形式
伺服系统不同的结构形式，主要体现在检
测信号的反馈形式上，以带编码器的伺服
电动机为例,
?方式 1— 转速反馈与位置反馈信号处理分
离
?方式 2— 编码器同时作为转速和位置检测，
处理均在数控系统中完成
?方式 3— 编码器方式同上，处理方式不同
?方式 4— 数字式伺服系统
?方式一
?方式二
?方式三
?方式四
第二节 进给伺服系统
三、进给伺服系统的故障形式及诊断方法
故障出现后的表现方式,CRT,驱动单元、无
1,常见故障
?超程 — 进给运动超过软限位或硬限位,CRT
?过载 — 进给运动的负载过大、频繁正反转以
及传动链润滑不良等引起,CRT及伺服驱动
单元都会有报警信息
?窜动 — 测速信号或速度控制信号不稳定、接
线接触不良等引起
三、进给伺服系统的故障形式及诊断方法
常见故障,
?爬行 — 发生在起动加速段或低速进给时，
一般是由于进给传动链的润滑不良、伺
服系统增益过低及负载过大、联轴器松
动等引起
?振动 — 与进给速度有关，速度环增益太
高或速度反馈有故障；与速度无关，位
置环增益太高或位置反馈有故障；在加
速过程中产生，减速时间设定过小
三、进给伺服系统的故障形式及诊断方法
常见故障,
?伺服电动机不转 — 数控系统速度信号是
否输出；使能信号是否接通；冷却润滑
条件是否满足；电磁制动是否释放；驱
动单元故障；伺服电动机故障
?位置误差 — 系统设置的允差过小；伺服
增益设置不当；位置检测装置有污染；
进给传动链累积误差过大；主轴箱垂直
运动时平衡装置不稳
三、进给伺服系统的故障形式及诊断方法
?漂移 — 当指令值为零时，坐标轴仍移动
从而造成位置误差。通过漂移补偿和驱
动单元上的零速调整来消除
?回参考点故障 — 有找不到和找不准参考
点两种故障，前者主要是回参考点减速
开关产生的信号或零标志脉冲信号失效
所致，可用示波器检测信号；后者是参
考点开关挡快位置设置不当引起，只要
重新调整即可
三、进给伺服系统的故障形式及诊断方法
2,故障定位
?模块交换法
X和 Y的驱动单
元一样，当一轴
发生故障时，用
另一轴代替看故
障的转移情况
三、进给伺服系统的故障形式及诊断方法
2.故障定位
为确定是否伺
服单元和伺服
电动机故障,
可以脱开位置
环，检查速度
环 。有干电池
和变阻器组成
直流回路
四、进给驱动的故障诊断
?驱动结构
— 模块式
四、进给驱动的故障诊断
?驱动结构
— 单元式
四、进给驱动的故障诊断
?驱动方式 — 直流 PWM和晶闸管驱动方式,
交流变频控制方式、步进电机驱动方式
1,直流进给驱动
PWM调速是利用脉宽调制器对大功率晶体
管的开关时间进行控制。将速度控制信号转
换成一定频率的电压，加到直流伺服电机电
枢的两端，通过对方波宽度的控制改变电枢
两端的平均电压，从而达到控制电枢电流，
进而控制伺服电动机转速的目
四、进给驱动的故障诊断
1.直流进给驱动 — 晶闸管调速是利用速度调
节器对晶闸管的导通角进行控制，通过改
变导通角的大小来改变电枢两端的电压,
从而达到调速的目的
2.交流进给驱动 — 因采用交流同步电动机,
驱动装置实质上是一个电子换向的直流电
动机驱动装置
PWM驱动控制线路简图
FANUC系统进给驱动故障表示方式,
1.CRT有报警显示的故障
报警号 400~457伺服系统错误报警
报警号 702~704过热报警
?机床切削条件差及机床摩擦力矩增大，
引起主回路中的过载继电器动作
?切削时伺服电机电流太大或变压器本身
故障，引起变压器热控开关动作
?伺服电机电枢内部短路或绝缘不良等，
引起变压器热控开关动作
FANUC系统进给驱动故障表示方式,
2.报警指示灯指示的报警（ 7个灯）
?BRK— 无熔丝断路器切断报警
?HVAL— 过电压报警
?HCAL— 过电流报警（伴有 401号报警）
?OVC— 过载报警（ 401或 702报警）
?LVAL— 欠压报警
?TGLS— 速度反馈信号断线报警
?DCAL— 放电报警
FANUC系统进给驱动故障表示方式,
3.无报警显示的故障
?机床失控 速度反馈信号为正反馈信号
?机床振动 与位置有关的系统参数设定错误
检测装置有故障（随进给速度）
?定位精度低 传动链误差大；伺服增益太低
?电动机运行噪声过大 换向器的表面粗糙度
过低、油液灰尘等侵入电刷或换向器、电动
机轴向窜动等
6SC610交流进给驱动系统
第三节 位置检测装置
?位置环是外环，其指令脉冲来自 NC经插
补运算（包含对伺服系统位置和速度的
要求）
?位置环是伺服系统中重要的一环，检测
元件的精度直接影响机床的位置精度
（闭环常用光栅，半闭环常用编码器）
?故障形式是在 CRT上显示报警号和信息
轮廓误差、静态误差监视报警和测量装
置监控报警
第三节 位置检测装置
一、位置检测装置的维护
1.光栅
?透射光栅与反射光栅
?光栅输出信号：二个相位和一个零标志
?维护注意点
防污（冷却液轻微结晶、水雾、通入低
压压缩空气、无水酒精轻檫）
防振（不能敲击避免光学元件损坏）
第三节 位置检测装置
一、位置检测装置的维护
2.光电脉冲编码器
?输出信号：二个相位和一个零标志
?维护注意点
防振和防污（内部松动和信号丢失）
联结松动（影响位置精度、进给运动的
不稳定、伺服电机的换向而引起振动）
第三节 位置检测装置
一、位置检测装置的维护
3.感应同步器
?组成：定尺和滑尺上面具有矩形绕组
?维护注意点
在安装时必须保持定尺和滑尺的相对平
行、不要损坏尺上耐切削液涂层和带绝
缘层的铝箔、滑尺接线要分清 SIN和
COS
绕组
第三节 位置检测装置
一、位置检测装置的维护
4.旋转变压器
?输出电压与转子的角位移有固定的函数关
系
?维护注意点
定子和转子阻值不同不要接错、碳刷磨损
要及时更换
1.电机轴
2.测速发电机
6.小齿轮
7.旋转变压器
8.安装板
10.大齿轮
11.防护罩
第三节 位置检测装置
一、位置检测装置的维护
5.磁栅尺
?组成：磁性标尺、磁头和检测电路
?维护注意点
不能 将磁性膜刮坏、不能用力和撞击磁
性标尺和磁头避免磁性减弱或磁场紊乱,
在接线时要分清磁头上激磁绕组和输出
绕组
第三节 位置检测装置
二、位置检测的故障诊断
SIEMENS数控位控模块与检测装置的 连接
1.输出信号 (有两种形式）
电压或电流正弦信号 /TTL电平信号
机床在运动过程中，从扫描单元输出三
组信号，两组增量信号和一组基准信号
第三节 位置检测装置
二、位置检测的故障诊断
2.EXE信号处理
?通道放大器
?整形电路
?报警电路
?细分电路
第三节 位置检测装置
二、位置检测的故障诊断
3.故障诊断
当出现位置环开环报警时，将 J2连接器脱
开，在 CNC系统的一侧，把 J2连接器上的 5V
线同报警线 ALM连在一起，合上数控电源,
根据报警是否再现，可迅速判断出故障的部
位是在测量装置还是在 CNC系统的接口板上。
在测量装置的话，可再测 J1连接器上有无信
号输入，可将故障定位在光栅或 EXE电路
例 一卧式加工中心，采用 SINUMERIK8
系统，带 EXE光栅测量装置。运行中出现
114号报警，同时伴有 113号报警。
分析,114号电缆断线或与地短路；信
号丢失
检查：外观检查和测量；（信号漏读）
检查信号源和传输系统（光源和光学系
统）
实际：灯泡表面呈毛玻璃状、指示光栅
表面也有一层雾状物
第五章 数控机床 I/O控制的故障
第一节 数控机床 PLC的功能
第二节 PLC输入 /输出元件
第三节 数控机床 PLC控制的
故障诊断
第五章 数控机床 I/O控制的故障
第一节 数控机床 PLC的功能
一,PLC与外部信息的交换
1.机床至 PLC— 机床侧的开关量信号通过
I/O单元至 PLC
2.PLC至机床 — PLC控制机床的信号通过
PLC的开关量输出接口送到机床侧
3.CNC至 PLC— 由 CNC直接送入到 PLC的
寄存器
4,PLC至 CNC
第五章 数控机床 I/O控制的故障
二、数控机床 PLC的功能
1.机床操作面板控制
2.机床外部开关输入信号控制
3.输出信号控制
4.伺服控制（ 主轴和伺服驱动装置的使能控制）
5.报警处理控制
6.软盘驱动装置控制
7.转换控制
第二节 PLC输入 /输出元件
一、输入元件
1.控制开关（按钮、可锁开关、急停开关
和转换开关等）
2.行程开关（直动、滚动、微动式）
3.接近开关（电感、电容、磁感应、光电、
霍尔式等）
4.压力开关（液压油在波纹管或橡皮膜的压
力）
5.温控开关（利用热敏元件）
第五章 数控机床 I/O控制的故障
第二节 PLC输入 /输出元件
失效形式：不能闭和或断开、接触不良、撞块
诊断检查：弹簧有否卡死、测量接触电阻、调整
检查方式：金属片接近开关，看开关输出
故障原因：开关坏、电源故障
第二节 PLC输入 /输出元件
二、输出元件
1.接触器 — 控制各种电动机
常见故障：线圈过热、噪声大、不能吸或断
维护要求：定期检查，可动部位灵活，固定
件无松动；保持触点清洁
2.继电器 — 工作原理相同，触头多，在电路
中起信号传递和转换作用，可实现多路控
制
第二节 PLC输入 /输出元件
二、输出元件
3.电磁阀 — 用于液压和气动系统中的电磁
控制，加接续流二极管，减少对系统的
干扰
4.PLC的开关
量输出
5.各种指示灯
第三节 数控机床 PLC控制的故障诊断
一,PLC故障的表现形式
?CNC报警直接找到故障的原因
?有 CNC故障显示，但不反映故障的真正原
因
?故障没有任何提示
对后两种情况，可利用系统的自诊断功能，
根据 PLC的梯形图和 I/O状态信息来分析和
判断故障的原因
例 配 SIEMENS系统的机床显示某报警号，
其内容是进给禁止。引起报警的各种因数
以输入信号 I和标志信号 F出现在 PLC程序
中。 （报警号标志 F130.1,伺服准备好 F122.7,
进给起动 I5.2,润滑准备好标志 F122.0,逻辑关系为,
通过操作面板
DIAGNOSIS
软键，在 CRT
上 PLC状态菜
单中观察 IB,
FB输入及标志
字状态位
F122.0不为 1
润滑没有准备
好导致进给停
止
二、数控机床 PLC故障诊断的方法
1.根据报警号诊断故障
2.根据动作顺序诊断故障
3.根据控制对象的工作原理诊断故障
4.根据 PLC的 I/O状态诊断故障
5.根据 PLC梯形图诊断故障
6.动态跟踪梯形图诊断故障
1.根据报警号诊断故障
例：配西门子 820数控系统的加工中心，产生 7035
号
报警，查阅报警信息为工作台分度盘不回落。
处理方法：针对故障的信息，调出 PLCI/O状态
与拷贝清单对照。
SQ28检测分度盘旋转到位，对应 PLC I/10.6,
SQ26检测分度盘旋转到位，对应 PLC I/10.0,工作
台
分度盘回落由 PLC/O Q4.7通过 KA32驱动电磁阀
YV06动作来完成（在 PLC状态中观察到 I10.0 Q4.7
均为 0,KA32 YV06均不动作）手动 YV06再观察工
作台分度盘是否回落，以确定故障部位。
2.根据动作顺序诊断故障
例：某立式加工中心自动
换刀控制示意图。故障现
象为换刀臂平移至 C时,
无拔刀动作。
1— 刀库 2— 刀具
3— 换刀臂升降油缸
4— 换刀臂 5— 主轴
6— 主轴油缸 7— 拉杆
3.根据控制对象的工作原理诊断故障
例 1,FANUC 0T系统数控车床的尾座套筒的 PLC输
入开关如图，踏开关使套筒顶紧工件时，系统报警
例 2：配备 FANUC 0T系统
的数控车床，产生刀架奇
偶报警，奇数位刀能定位,
而偶数位刀不能定位
刀架位置编码器有五根信
号线输入至 PLC,在刀架
的转换过程中，五根线根
据刀架的不同位置的变化
而进行不同的组合，当
#634恒为 1时，则刀架信号
将恒为奇熟。
4.根据 PLC的 I/O状态诊断故障
例：某数控机床出现防护门关不上，自动
加工不能进行的故障，而且无故障显示。
该防护门是由气缸来完成开关的，关闭防
护门是由 PLC输出 Q2.0控制电磁阀 YV2.0
来实现。检查 Q2.0的状态为, 1”,但电
磁阀
YV2.0却没有得电，由于 PLC输出 Q2.0是
通过中间继电器 KA2.0来控制 YV2.0的，检
查发现，中间继电器损坏引起故障。
第六章 MNC863T数控系统故障诊断
?概述
?系统构成
?总线结构形式
?组成
?连接关系
?数控系统故障诊断
第六章 MNC863T数控系统故障诊断
?概述
MNC863T是由航天数控集团设计开发的
数控系统，主要用于实现对高精度数控
车床的闭环、半闭环控制，并具有主轴
伺服控制功能。可配 SCS-02型直流伺服
单元，也配 ASCU-02型交流伺服单元为
驱动部件，并以脉冲编码器作为位置检
测元件。
?系统构成
系统结构及
连接关系
?总线结构形式
?组成（主机箱,
机床、操作面板,
CRT键盘、单元,
CNC电源）
?连接关系
?（右图）
第六章 MNC863T数控系统故障诊断
故障现象 1：系统电源不能启动
故障原因 诊断检查方法
1.AC220V未加 电源进线是否有 220V输入；配电
到 NC直流电 盘上、变压器上 220V输入输出是
源上 否正常
2.电柜开门断电 电柜开门断电接线是否正确或接
控制失灵 触不良
3.机床电源接通 检查电源接通按钮
按钮损坏
第六章 MNC863T数控系统故障诊断
故障现象 1：系统电源不能启动
故障原因 诊断检查方法
4.系统电源无直 检查直流电源输出，插座接触
流输出 是否良好
5.系统板 5V对地 用万用表 Ω挡测量 +5V对地电阻
短路或漏电 应为 30 Ω以上，如有短路，分
别拔下 X10板,X20板,X30
板,
确定是那块板有问题
第六章 MNC863T数控系统故障诊断
故障现象 2：启动后，系统运行不正常,CRT无显
示，伺服电磁接触器不吸合
故障原因 诊断检查方法
1.系统电源输 检查电源 +5V,+12V有无，若有,
出不正常 其输出幅度是否在正负 5%以内
2.系统 +5V对 用万用表 Ω挡测量 +5V对地电阻
短路或漏电 应为 30 Ω以上，安装螺钉。
3.系统电缆连 参照系统连接说明书，分别检查
X10
接不正确 板至 CRT,X20的 X21,X30的 X31,
及主板 X1,X2,X3,X4,X5是
否
插错
第六章 MNC863T数控系统故障诊断
故障现象 2：启动后，系统运行不正常,CRT无
显示，伺服电磁接触器不吸合
故障原因 诊断检查方法
4.系统主板的 系统报警灯处于, 常亮, 状态时,
系统报警灯 检查 AC220V是否过低，地线是
, 常亮, 否接触不良，否则可能是系统
电
路故障报警，如总线时钟,
EPROM,CPU等
第六章 MNC863T数控系统故障诊断
故障现象 3：启动后，系统运行不正常,CRT
无显示，伺服电磁接触器吸合
故障原因 诊断检查方法
1.CRT信号接触不良 检查 CRT信号线连接状态；
2.+12V电源故障 检查 +12V线连接状态；
3.X10板故障 X10板视频信号输出是否正
常
4.CRT故障 若 3正常，但 CRT无显示，则
CRT有故障
第六章 MNC863T数控系统故障诊断
故障现象 4：启动后，系统运行不正常,CRT有显
示，伺服电磁接触器吸合，系统不报警
故障原因 诊断检查方法
1.三块小板同 检查三块小板接插情况；
主板接触不良
2.主板有地址,检查 8259芯片有无中断输入、输
数据线故障或 出和 CPU有无中断回答
CPU的中断逻
辑部分有故障
第六章 MNC863T数控系统故障诊断
故障现象 5：启动后，系统运行不正常,CRT有显示,
伺服电磁接触器吸合，机床暴走并切断伺服后报警
故障原因 诊断检查方法
1.系统地线与 万用表电阻档检查系统与主机箱
伺服地线不通 外壳、主机柜的接地端子通否
2.伺服正反馈 伺服单元的红色报警灯是否亮
3.系统 X或 Z轴 根据连接说明书逐点检查反馈电缆
反馈线出现短 的焊接情况及对应关系是否正确
路或错接
故障原因 诊断检查方法
4.系统 X或 Z轴 根据连接说明书逐点检查给定电缆
给定电缆线中 的焊接情况及对应关系是否正确
VCMD断线
5.系统驱动通 用数字直流电压 mv挡测量伺服驱
道有故障 动装置上 VCMD与伺服地间的模拟
电压，以手摇方式观察 VCMD电压
值的变化情况
6.系统反馈通 用手动丝杠，观察 CRT上显示的位
置道有故障 坐标值有无相应变化
第六章 MNC863T数控系统故障诊断
故障现象 6：启动后，系统运行不正常,CRT有显示,
伺服电磁接触器吸合，机床运动速度单向不稳定,
有时出 21#报警，即伺服单元未准备好
故障原因 诊断检查方法
1.伺服单元 RV4 在加电状态下调整 RV4,直到机床
电位器调整不当 运动速度稳定为止
2.伺服单元电流 用交换法将 X和 Z轴进行交换，观
环电路故障 察故障转移情况
3.电机编码器 慢转电动机，看反馈脉冲是否均
匀
有故障
第六章 MNC863T数控系统故障诊断
故障现象 7：机床急停报警，报警号 09#
故障原因 诊断检查方法
1.急停按钮未释放 检查急停按钮状态
2.系统与操作面板 按连线表逐点检查连线的
连接故障 正确性
3.强电电缆线路故 同上
故障
4.系统 30板故障 急停输入点应为 +24V
5.系统 20板故障 更换 20板
第六章 MNC863T数控系统故障诊断
故障现象 8：程序错误报警，报警号 10#
故障原因 诊断检查方法
程序格式错误 检查报警时所显示的出错
程序段
故障现象 9：除法错误报警，报警号 08#
程序编辑错误 检查程序
（锥螺纹切削编程的锥度角 >90度
或半角 > 45 度）
第六章 MNC863T数控系统故障诊断
故障现象 10：限位报警，报警号 04号
故障原因 诊断检查方法
1.报警出现在 检查配电盘上 +24V输出、
检
系统刚上电时 查 20板,30板的 +24V及地
2.报警出现在 检查加工程序中坐标移动指
正在执行程序 令的最大行程范围
第六章 MNC863T数控系统故障诊断
故障现象 11：伺服单元过载报警，报警号 20#
故障原因 诊断检查方法
1.伺服电机安装 用手转动丝杆
过紧
2.电机过载 检查电机电枢电流是否过大
3.系统相应轴控 将系统主板 U171的 7,8及 9、
10
制或伺服电路故障 短接后再试仍报警则主板坏
4.伺服单元热保护 系统是否刚一加电就报此警
开关跳开
第六章 MNC863T数控系统故障诊断
故障现象 12：伺服单元未准备报警，报警号 21#
故障原因 诊断检查方法
1.伺服保护或 将系统主板 U171的 1,2及 3,4
短
伺服功率部分坏 接后加电再试（消除则伺服坏）
2.系统 X或 Z轴给 检查 X或 Z轴给定电缆的正确性
定电缆有断线
3.系统相应轴控 将系统主板 U171的 1,2及 3,4
制故障 短接后再试（仍报警主板坏）
4.伺服轴之一发 将系统主板 U171的 3,4短接，
报
生故障 警消失故障在 Z轴伺服上，否则
数控系统故障诊断小结
一、故障诊断原则
?先外部后内部
发生故障后，采用望、听、嗅、问、摸
等方法由外向内逐一进行检查（各类开
关、连接件、传感器接触不良、温度、
湿度、油雾和粉尘对元件及电路板的污
染和侵蚀等）
重视和检查这些部位可迅速排除较多故
障
数控系统故障诊断小结
一、故障诊断原则
?先机械后电气
机械故障易察觉，而数控系统故障诊断
难度相对较大，有些电气故障也是由机
械动作失灵而引起
?先静后动
不要盲目动手，问清故障发生的过程和
状态、观察机床现状、查明有关资料、
分析故障原因后再动手
数控系统故障诊断小结
一、故障诊断原则
?先公用后专用
公用性的问题往往影响全局，若几个进
给轴都不动，先检查电源,CNC,PLC
及液压等公用部位
?先简单后复杂
当多种故障互相交织，一时无从下手时，
先解决容易的问题，可能会得到一些启
发
数控系统故障诊断小结
一、故障诊断原则
?先一般后特殊
在排除某一故障时，要先考虑最常见的
可能原因，然后再分析很少发生的特殊
原因
例：一台 FANUC 0T数控车床 Z轴回零不
准，常常是由于降速挡块位置走动所造
成。一旦出现这一故障，应先检查挡块，
再检查编码器、位置控制等环节
数控系统故障诊断小结
二、故障诊断步骤
当数控机床发生故障时，一般不要关断
电源，对出现的信号和现象作好记录,
1.尤其注意以下的故障信息,
?CRT显示的报警号和报警提示及报警灯
?如无报警，了解系统处于何种工作状态？
系统的工作方式诊断结果
?当前程序段、执行何种指令和何种操作
数控系统故障诊断小结
一、故障诊断步骤
?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？
?以前是否发生过类似故障？现场有否现
象？故障是否重复发生？
?有无其它偶然因数，突然停电、电源电
压波动较大、打雷、某部位进水和外部
干扰等
数控系统故障诊断小结
一、故障诊断步骤
2.步骤
?详细了解故障情况
了解、观察、检测
?分析故障原因
根据故障现象罗列故障原因、分析、确
定查找方向和手段、缩小范围
?由表及里进行故障源查找
从易到难、从外围到内部
数控机床回参考点的故障诊断
?数控机床接通电源首先要做回零操作
?能否正确回参考点影响零件的加工质量
?各种补偿的基准
?回参考点方式
方式 1
数控机床回参考点的故障诊断
?回参考点方式
方式 2
数控机床回参考点的故障诊断
?回参考点方式
方式 3
数控机床回参考点的故障诊断
?回参考点方式
方式 4
数控机床回参考点的故障诊断
?回参考点的故障诊断
故障类型 1：找不到参考点
主要是回参考点减速开关产生的信
号或零标志信号失效。诊断时，先搞清
方式，再对照故障现象，先内后外和信
号追踪法查找故障部位。
外 — 机床外部的挡块和开关，查 PLC或
接口状态
内 — 零标志，示波器查信号
数控机床回参考点的故障诊断
?回参考点的故障诊断
故障类型 2：找不准参考点
主要是参考点开关挡块位置设置不
当引起，需重新调整即可。
例 1：某数控铣床采用方式一回参考点,Y
轴回完后比参考点位置超前约一个螺距
分析：动作正常，参考点开关挡块位置不
对
数控机床回参考点的故障诊断
?例 2：某数控铣床采用方式二回参考点，
X轴能进行回参考点操作，并以回参考点
速度向参考点接近，但找不到参考点，
而是一直以这一速度向前移动，直到碰
到限位开关而急停。
分析：回动作正常,CNC,伺服正常，一
个速度不变，参考点开关有问题,I/O口
状态观察，开关失效。
数控机床回参考点的故障诊断
?例 3：某数控铣床采用方式三回参考点，
X轴先正方向快速运动，碰到参考点开关
后能以慢速反向运动，但找不到参考点，
而是一直反向运动，直到碰到限位开关
而急停。
分析：减速正常，位置测量装置的零标志
脉冲信号不正常,I/O状态观察参考点开
关有否问题，正常则观察零标志脉冲信
号。正常则 CNC测量足见组件通道（用
交换法）
数控机床回参考点的故障诊断
?例 4：某数控铣床采用方式四回参考点，
Y轴先正方向快速运动，再反向微动，然
后再反向慢速移动，碰到限位开关而停。
分析,Y轴反向和减速均正常，说明 CNC
系统及参考点开关正常。示波器观察零
标志脉冲信号。若无，则零标志脉冲信
号丢失所致，正常则 CNC测量足见组件
通道（用交换法）
数控机床故障诊断流程图
?FANUC系统进给驱动故障表示方式,
2.报警指示灯指示的报警（ 7个灯）
?BRK— 无熔丝断路器切断报警
?HVAL— 过电压报警
?HCAL— 过电流报警（伴有 401号报警）
?OVC— 过载报警（ 401或 702报警）
?LVAL— 欠压报警
?TGLS— 速度反馈信号断线报警
?DCAL— 放电报警
