1．控机床故障诊断与维修的概念

       数控机床(Numerically controlled Machine Too1)采用了计算机数控(computerized Numerical contro1)系统，因此也称为计算机数控机床或CNC机床。数控机床综合应用了计算机、自动控制、精密测量、现代机械制造和数据通信等多种技术，是机械加工领域中典型的机电一体化设备，适于多品种，中小批量的复杂零件的加工。

       要保持数控机床的完好率，就要求对数控机床的可靠性、可维修性和可用性提出更高的标准，衡量可靠性的主要指标是平均故障间隙时间MTBF，MTBF就是数控机床在使用过程中发生了N次故障，每次故障修复后又投入使用，测其每次故障前工作持续时间为t1，t2……tN0，其平均故障间隙时间MTBF=T／N。(T为t1，t2……tN0之和)。可维修性的衡量指标是平均修复时间(MTTR)。MTTR是规定的条件下和规定的时间内，机床在任一规定的维修级别上，修复性维修总时间与在该级别上被修复产品的故障总数之比。简单地说就是排除故障所需实际直接维修时间的平均值，MTTR＝(Σti)／n(ti为第i次修复时间，n修复次数)，可用性是在要求的外部资源得到保证的前提下机床在规定的条件下和规定的时刻或时间区间内处于可执行规定的功能状态的能力。它是产品可靠性、维修性和维修保障的综合反映。可靠性是从延长其正常工作时间来提高产品可用性，而维修性则是从缩短因维修的停机时间来提高可用性。

       近几年国产数控系统MTBF大都超过10000h，但国际上先进企业数控系统MTBF已达80000h，虽然我国机床工业取得了较大进步，每年的产量达到了千台以上，但我国的机床大都水平较低且有缺门。一些用户对数控机床的故障还不能及时做出正确的判断和准确地排出故障，生产厂家的售后服务又不能及时地到现场服务。目前，国内各行业中的数控系统开动率平均仅达到25％左右。

2．数控机床故障的类型与特点

      数控机床的故障是指机床不能完成预定功能的事件或状态称为故障，即丧失完成规定的功能，按故障引起的结果可分为致命性故障和非致命性故障，前者会使产品不能完成规定任务可导致人或物的重大损失，最终使任务失败；后者不影响任务完成，但会导致非计划的维修。按故障的统计特性又可分为独立故障和从属故障。前者是指不是由于另一产品故障引起的故障，后者是由另一产品故障引起的故障。按照数控机床故障频率的高低又可分为早期故障、偶然故障和耗损故障。

       如图所示，早期故障是指机床使用初期，由于设计或生产等原因引起的故障，在这段时间内，机械处于磨合阶段，机械零件或电子元器件经受不了初期的考验而损坏。所以故障发生的频率相对来讲要高一些。偶然故障是指机床投入使用一段时间后，产品的故障率降到较低的水平，但基本上处于平衡状态，此时，可以认为故障率为常数，这个时期，机床的故障主要是由偶然因素引起的偶然故障，是机床的主要使用期，一般为7～10年。耗损故障是

       通过事前检测或监测可预测到的故障，是由于机床的规定随时间增加而逐渐衰退引起的，耗损故障可以通过预防维修，防止故障发生，延长使用寿命，或在将到耗损期前及时更新以保证机床的使用寿命。

       控机床故障的特点：数控机床一般由数控系统，包含伺服电动机和检测反馈装置的伺服系统、强电控制柜、机床本体和各类辅助装置组成。

       数控机床的复杂性使其故障具有复杂性和特殊性，引起数控机床故障的因素有很多，不能只看故障的现象，要透过现象去检查引起故障的综合因素，找到引起故障的根源，采取合理的方法给予排除。

3．数控机床故障诊断及排除方法

       数控机床故障诊断一般包括故障检测、故障判定及隔离和故障定位。诊断方法一般采用复位法、交换备件法、功能自诊断法、振动敲击法和原理分析法。

       3.1 复位法：因瞬时故障引起的报警，可用硬件复位来排除故障，若系统工作区因电压不稳或屏幕乱码、混乱、则系统必须进行初始化清除。清除前应对数据、程序等进行拷贝复制。

       3.2 交换备件法：以备用电路板替换被诊断有故障的电路板并进行初始化开机，使机床迅速进行运转，这是目前最常用的排出故障的方法。

       3.3 功能自诊断法：利用机床的自诊断功能，根据CRT显示的报警信息，可判断出故障的大致原因。

       3.4 振动敲击法：数控系统的故障时有时无。原因多是电子元器件的虚焊或接触不良引起的，用绝缘物轻轻敲打疑点处，故障可能会重现。

       3.5 原理分析法：根据数控系统的组成结构，从逻辑上分析各点的电压及相关参数，然后用万用表、示波器、信号发生器、逻辑笔等对其测量，分析和比较，从而对故障进行定位。

 
4．数控机床故障管理

       机床可靠性是用故障出现的频率加以度量的，对机床可靠性的分析、评价和改进都离不开故障信息。建立故障报告、分析和纠正措施系统的目的是保证故障信息的正确性、完整性，并及时利用故障信息进行分析、改进、以实现产品的可靠性增长。

       故障报告：机床任何功能级在规定的检验和运行期间发生的故障均应向规定级别的管理部门报告。故障报告应以故障卡片、文件等书面形式进行，以便审查和存档。故障报告系统可充分利用已有的信息管理系统，以避免不必要的重复。故障报告工作要及时、正确。故障报告应具有良好的可追踪性。

       故障分析：故障发生后，负责检验和运行的现场负责人，应及时通知有关人员进行现场调查，对故障进行核实并进行工程分析和统计分析，以便有针对性采取纠正措施。

       故障纠正：纠正措施要经过分析、计算和必要的试验验证，证明是可行的并且有效的，方可付诸实施。故障纠正活动完成后，应编写故障分析和纠正报告， 汇集故障分析和纠正过程形成的各种数据和资料，对故障件应妥善保管，以便进一步研究分析。