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摘要 ：随着我国工业实力的不断增强，数控机床的应 用范围也在不断扩大， 对企业的发展起到了重要的促进作 用。然而，由于数控机床所使用的相关零部件具有高精度 和复杂的结构，在实际使用中，如果出现故障，将会导致 机床停机和无法正常生产，从而造成巨大的经济损失。因 此，积极开展数控机床设备的故障诊断与维修工作，成为 确保机床正常运转的重要手段。本文在分析了数控机床结 构特点与维修现状的基础上， 阐述了数控机床常见故障类 型，并提出了相应的故障诊断和维修策略，旨在提高机床 的可靠性， 确保设备正常运行。
数控机床是一种将机械技术、电子技术和自动检测技 术相结合的数控系统， 通过数字信息自动控制机床的运动 和加工过程，采用计算机控制、传感器、液压、气压等技 术与加工过程相结合的自动化设备。它具有高精度、高效 率、高适应性等特点，适用于多品种、中小批量复杂零件 的加工。作为现代制造技术的重要组成部分，数控机床已 广泛应用于机械制造行业， 并为我国机械制造业的发展奠 定了基础。然而，随着新材料、新技术的不断涌现，对数 控机床的需求也在不断提高，使其朝着高速、高精度、高 工序集约化方向发展。但是，随之而来的是数控机床技术 的不断提高和高智能程度的增强， 这使企业获得了极大的 利益，但同时也使其难以进行故障诊断和维护。由于数控 设备种类繁多， 对维护技术人员的综合分析能力提出了更 高的要求。因此，提高数控设备的故障诊断和维修效率， 减少停机时间，保证生产的正常进行，是当前的一个重要 课题。
1 数控机床结构特征及维修现状
随着各行业的不断发展，数控机床的种类也日益繁 多，其设计理念和应用方法也各有不同。尽管存在客观差 异，但在技术基本原则上却基本一致。数控机床主要由控 制系统、伺服系统和位置系统三个部分组成。控制系统将 所有数据输入到伺服系统中， 由计算机芯片进行分析和计 算，从而控制机器的运行。而位置系统则通过探测装置运行情况并将相关数据传递给控制系统， 通过检测和修正信 息以确保机床的平稳运行。因此，数控机床具有采用软件 进行自动加工的特点，既能够大大降低人力成本，又能够 有效地保证大规模生产的质量和精确性， 从而增强企业在 市场上的竞争能力。
1.1 机床故障诊断和维修重要性
在使用过程中，如果出现一个零部件故障，设备就会 立刻停止工作，可能会造成关键部件的损坏，对企业的正 常生产产生不利影响，也会带来经济损失。因此，机床故 障诊断和维修非常重要。但是目前的维修诊断技术因其复 杂性和技术更新而难以适应现代发展需求， 必须对相关维 护技术进行改造。在日常生活中，要注意对机床的保养， 及时进行维修， 降低故障造成的损失。
1.2 机床维修过程中所存在的问题
机床维修过程中存在许多问题。操作环境、温度和湿 度的变化会影响设备的运行故障， 特别是在潮湿的环境下 容易引起电路板和电器的短路。复杂的电磁环境和机械装 置引起的振动也会影响设备的正常工作， 对维护工作造成 一定难度。在制造过程中，粉尘和粉体的浓度太高会影响 到一些高精密零件。人为因素也是机床维修过程中的一 个问题，操作时由于线路的连接不当，可能造成设备因电 压过高或过低而烧毁，甚至导致生命伤亡。企业购买低档 劣质产品是安全问题的一个重要原因。在日常工作中，未 做好电器防护工作，在高速运行时，未采取有效的散热措 施，如果长期以往，就会因为高温而产生故障。维护人员 自身的防护意识较差，在使用过程中未按规定进行作业， 易使高精度仪器受损， 危及检修人员的人身安全。
2 数控机床常见故障分析
2.1 数控机床运动系统典型故障分析
在数控机床加工中，滚珠丝杆的工作性能较差。滚珠 螺杆的低灵敏度问题主要是因为零件负载过大， 致使螺杆 与导轨无法达到平行的位置。为了解决数控机床滚珠螺杆 在工作中的工作性能不佳， 应对其轴向间隙进行适当的调 节， 以增加其承载力， 实现螺杆与导向件的平行。
另外，在数控加工中，滚珠螺杆也会引起噪音。这种 故障较为普遍，需要经常检修，并对螺杆位置进行定期润 滑。如果发现有损坏，则需要及时更换，并调整轴承罩等 部位， 确保对轴承截面压实。
2.2 数控机床主轴运转典型故障分析
数控机床主轴在运行过程中出现故障较多，其中最常 见的原因就是由于设计和制造的精度不达标。由于数控机 床是一种高精度机器，在设计和制造过程中，如果精度达 不到要求，就会对机床的主轴造成连续冲击 ;同时，零件 的装配精度也不能保证， 这直接影响了其装配的可靠性和 后期的工作效率。因此，为了有效避免此类问题，必须加 强对导轨和数控机床的检测，并及时发现误差，对造成误 差的原因进行分析，并根据故障的原因，制订相应的修理 措施。
另一种常见的主轴运行故障是切削振动。这些故障主 要是由于数控机床在运行中存在问题，例如轴承间隙过 大、轴承紧密性不合格、数控机床的立柱、主轴箱和床身 的松脱，以及主轴箱和轴承装配不满足安装规范要求等。 对上述问题，要结合实际进行定期检修。为了有效地控制 主轴箱的噪音，必须确保主轴箱的噪音在 75dB 以内。如 果主轴箱的噪音超过这个界限，则可以认为是故障，必须 进行处理。造成这种故障的主要原因是由于主轴零件的平 衡性不能满足要求， 从而造成了传动系统的同步性和运行 时的稳定性不足。这种问题的解决方法是及时更换变速箱 并调整设备间隙， 或者及时更换新的轴承。
2.3 数控机床导轨运转典型故障分析
在数控机床的运行过程中，导轨的不平整和零件缺陷 是常见的故障。为了确保设备的正常运行，必须及时解决 这些问题。对于导轨不平整的情况，需要进行容差调整， 对于性能和品质与运行标准要求一致的零件， 需要替换以 保证使用效果最佳。此外，如果导轨研伤不能及时处理， 就会对数控机床造成更大的损伤， 影响机床床身和基础的 稳定性，并增加工件的冲击载荷。因此，定期维护、检修 和润滑十分重要。
3 数控机床常见的故障诊断
3.1 数控机床故障诊断原则
(1)先静后动。在出现故障时，技术人员首先应该询 问以前的操作人员，看看是否由于操作不当引起的。其 次，在维修过程中必须切断电源，保证安全，然后进行详 细分析。
(2)先外后内。由于数控机床是一种高精度技术产品，维修人员必须仔细检查外部零件的结构，确定没有问题 后，再仔细检查内部零件的结构。只有先从外部到内部进 行检查， 才能提高维修效率。
(3)先机械后电气。在检测故障时，由硬件问题引起 的故障相对较容易发现和解决。但如果是系统出现问题， 诊断难度会相应增加。当确定是系统出现故障时，首先检 查机器部件的工作状态， 观察机械部分运转流畅度及有无 异常现象，其次请专业技术人员来解决故障，对于一些特 殊故障， 还需要寻求厂家的帮助。
(4)先简后繁。如果有多个问题同时出现，技术人员 可能会不知道从何处入手。在这种情况下，应该先解决比 较简单的故障，而将难度较大的故障放在后面。逐一解决 问题可以帮助技术人员理清思路， 同时也能让人们对此装 置的故障有一个更直观的了解，从而使问题的求解更容 易、更快捷。
3.2 数控机床常见故障诊断方法
故障诊断技术是通过探测数控机床故障，找到故障位 置和零件，并对常见故障进行分析。同时，通过预测损坏 的发展趋势，采用适当的方法降低故障产生的影响。故障 诊断、故障类型确认和损伤程度评估相结合，逐步将智能 技术和信号处理技术相结合， 从而发展出基于计算机辅助 诊断技术的现代智能测试技术。
3.2.1 数控机床无损探伤故障检测方法
数控机床无损探伤故障检测方法是一种利用非破坏 性检测技术，在正常工作条件下对设备进行全面的检测， 以达到精确的定位，并形成完整的测试资料。该技术环境 对机床运行的稳定性有较高要求， 因此在检测时应保证机 床内部元器件安全稳定运行， 并排除其他危险源的干扰。
3.2.2 数控机床油样分析故障检测方法
数控机床油样分析故障检测方法是一种利用机床的 油样进行故障诊断的方法。数控机床必须定期更换润滑 油、液压油等，以确保机床的工作状态。在机床运行中， 润滑油和液压油的使用频率较高， 因此也能反映出设备的 运行状况。正确地了解油品和液压油对设备的影响情况， 并根据油样分析得到有价值的资料，以确定设备的故障。 通过对油样外观、液压油、机油等零件的磨损或提取油样 品中的杂质等进行故障诊断和分析， 识别出机床存在的问 题，并对其进行修理或替换。
3.2.3 数控机床机械振动故障检测方法
数控机床机械振动故障检测方法是一种常用的故障 诊断技术。该方法要求检验者对机床自身的运行状况有全 面的认识，首先，要了解机床有无出现异常故障，机床的运转档位相应的速度有没有明显的改变。其次，要依据轴 承布置图和设备传动系统图等设备图纸， 对数控机床的质 量控制进行分析， 以确保设备和零件的质量达到设计规范 的要求。最后，在使用数控机床的机械振动诊断中，应参 照相关仪器的信号状态和所处测试位置， 对以进行速度测 试及振动测试。在进行高频试验时，应按先高后低的顺序 进行，并设置提高放大设备的增益数值，以确保信号的放 大率满足检测需要。
4 数控机床故障维修策略及维护保养
4.1 采用多种方法对故障进行修理
①常规检修，这是一种最常见的检查方式，也是所有 维护保养的必备手段。需要由维护人员自己的眼睛、鼻 子、手、耳朵等多个感官， 对特定的气味、烟雾、火光观察、 判断，从而确定故障的具体位置。同时，故障观察活动也 需要查阅相关资料，是建立在丰富检修经验以及理论知 识、技术基础之上才能够完成的。②推理逻辑，根据数控 机床内部元件的构成原则，结合故障现象、显示参数、电 压状态等因素，利用维护人员自身的逻辑思维，对故障原 因进行推理和分析。从而使问题更加清晰。③零件置换， 在确定了故障的大概位置之后，对有可疑点的模板、元器 件、电路板进行检查，然后启动机器检查出现的问题。如 果没有问题，那就说明问题出在了被替换的零件上。如果 出现故障转移、放大等情况，那就是故障还没有出现在元 件上，必须要想办法解决。④信号灯报警，几乎所有的数 控机床都具备自检系统，并配备了专用的指示灯和警报 器。当出现故障时，自检系统会首先接收到故障信息，并 将其转换成指示灯、警报，作为故障的提示。检修时，在 仔细研读数控机床使用说明书中的自检功能后， 根据灯的 闪烁频率、颜色、声音大小、音调等， 进行故障判断。
3.2 重点维护关键部件
数控机床的结构非常复杂，内部有许多微小的焊点、 线路板和元器件。如果在拆卸过程中出现摩擦或位置不当 的问题，可能会导致更严重的故障。因此，对关键部件的 维护必须做到细心、小心、耐心。例如，在使用电焊铁进 行线路焊接时，应该调整使用方法和姿势，并将其放置在 远离线路板的地方，以避免误触到其他普通元件。更换电 路板时，应详细记录原来的安装位置、线路连接情况和相 关资料，并将拆卸的螺丝和元器件放置在专用的地方，以 确保后期的准确安装。在拆卸零件时要仔细考虑，要以正确的判断为依据，不要盲目地拆装。同时，在拆卸某些特 殊材料部件时，应采用专用的吸力器，避免强行拆卸，以 免损坏元器件。有些维护人员在对数控机床进行故障检修 时，往往会采取切断电源的方式。然而，由于数控机床中 的线路板大多是多层孔板和双面金属孔板， 与其他线路板 相比，线路板上的线路要更加密集、细小。一旦被切断， 就很难进行焊接。因此，在维护时，维护人员不到万不得 已，不能随便切断电路板上的印制线。
3.3 与机床操作人员交流询问
除了数控加工技术人员，机床操作人员对机床也有 一定的了解，他们每天都要和机床打交道，并对其进行控 制。因此，尽管数控机床操作员不知道如何修理机器，也 不知道机器的内部结构，但是他们同样具有发言权。机床 操作人员可以从机床微小的变化中察觉机器的故障。因 此，在维护工作中，维护人员必须与操作人员进行沟通和 询问。通过与操作人员交谈， 掌握故障发生的时间、现象、 状态，并在检查出故障的原因后，将交流的内容作为故障 诊断、定位和检测的重要依据。
3.4 加强数控机床的日常维护与保养
对数控机床进行预防性维护是必不可少的。只有合理 地利用数控机床，才能减少设备故障，延长其寿命。根据 可靠的资料，三分之一的故障是由人为造成的。日常维修 工作通常由操作员来完成，因此应加强维修意识，强化操 作技能，提高职业素质，尽量在最短的时间内掌握机器的 工作状态，严格执行使用程序和维修规程，以保证设备在 工作状态。
4 结语
综上所述，由于数控机床结构的复杂性，导致其故障 原因非常多。但是，数控机床的工作机理大体上是一致 的，只要掌握了数控机床故障检修的基本原理，就能科学 有效地发现故障并解决故障。因此，对数控机床的故障诊 断和维护工作， 必须对数控机床的设备和零件进行定期的 检查，严格按照故障诊断标准查找故障的原因，并根据故 障的具体情况进行维修。另外，对数控机床的故障诊断与 维护工作也要加强自己的专业技术， 多积累一些故障检修 的经验， 全面保证数控机床安全、可靠地工作。
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