1．控機床故障診斷與維修的概念

      數控機床(Numerically controlled Machine Too1)采用了計算機數控(computerized Numerical contro1)系統(tǒng)，因此也稱為計算機數控機床或CNC機床。數控機床綜合應用了計算機、自動控制、精密測量、現代機械制造和數據通信等多種技術，是機械加工領域中典型的機電一體化設備，適于多品種，中小批量的復雜零件的加工。
      要保持數控機床的完好率，就要求對數控機床的可靠性、可維修性和可用性提出更高的標準，衡量可靠性的主要指標是平均故障間隙時間MTBF，MTBF就是數控機床在使用過程中發(fā)生了N次故障，每次故障修復后又投入使用，測其每次故障前工作持續(xù)時間為t1，t2……tN0，其平均故障間隙時間MTBF=T／N。(T為t1，t2……tN0之和)。可維修性的衡量指標是平均修復時間(MTTR)。MTTR是規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內，機床在任一規(guī)定的維修級別上，修復性維修總時間與在該級別上被修復產品的故障總數之比。簡單地說就是排除故障所需實際直接維修時間的平均值，MTTR＝(Σti)／n(ti為第i次修復時間，n修復次數)，可用性是在要求的外部資源得到保證的前提下機床在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時刻或時間區(qū)間內處于可執(zhí)行規(guī)定的功能狀態(tài)的能力。它是產品可靠性、維修性和維修保障的綜合反映。可靠性是從延長其正常工作時間來提高產品可用性，而維修性則是從縮短因維修的停機時間來提高可用性。
      近幾年國產數控系統(tǒng)MTBF大都超過lO000h，但國際上先進企業(yè)數控系統(tǒng)MTBF已達80000h，雖然我國機床工業(yè)取得了較大進步，每年的產量達到了千臺以上，但我國的機床大都水平較低且有缺門。一些用戶對數控機床的故障還不能及時做出正確的判斷和準確地排出故障，生產廠家的售后服務又不能及時地到現場服務。目前，國內各行業(yè)中的數控系統(tǒng)開動率平均僅達到25％左右。

      2．數控機床故障的類型與特點

      數控機床的故障是指機床不能完成預定功能的事件或狀態(tài)稱為故障，即喪失完成規(guī)定的功能，按故障引起的結果可分為致命性故障和非致命性故障，前者會使產品不能完成規(guī)定任務可導致人或物的重大損失，最終使任務失敗；后者不影響任務完成，但會導致非計劃的維修。按故障的統(tǒng)計特性又可分為獨立故障和從屬故障。前者是指不是由于另一產品故障引起的故障，后者是由另一產品故障引起的故障。按照數控機床故障頻率的高低又可分為早期故障、偶然故障和耗損故障。

      如圖所示，早期故障是指機床使用初期，由于設計或生產等原因引起的故障，在這段時間內，機械處于磨合階段，機械零件或電子元器件經受不了初期的考驗而損壞。所以故障發(fā)生的頻率相對來講要高一些。偶然故障是指機床投入使用一段時間后，產品的故障率降到較低的水平，但基本上處于平衡狀態(tài)，此時，可以認為故障率為常數，這個時期，機床的故障主要是由偶然因素引起的偶然故障，是機床的主要使用期，一般為7～10年。耗損故障是

通過事前檢測或監(jiān)測可預測到的故障，是由于機床的規(guī)定隨時間增加而逐漸衰退引起的，耗損故障可以通過預防維修，防止故障發(fā)生，延長使用壽命，或在將到耗損期前及時更新以保證機床的使用壽命。

      控機床故障的特點：數控機床一般由數控系統(tǒng)，包含伺服電動機和檢測反饋裝置的伺服系統(tǒng)、強電控制柜、機床本體和各類輔助裝置組成。

      數控機床的復雜性使其故障具有復雜性和特殊性，引起數控機床故障的因素有很多，不能只看故障的現象，要透過現象去檢查引起故障的綜合因素，找到引起故障的根源，采取合理的方法給予排除。

      3．數控機床故障診斷及排除方法

      數控機床故障診斷一般包括故障檢測、故障判定及隔離和故障定位。診斷方法一般采用復位法、交換備件法、功能自診斷法、振動敲擊法和原理分析法。

      3.1 復位法：因瞬時故障引起的報警，可用硬件復位來排除故障，若系統(tǒng)工作區(qū)因電壓不穩(wěn)或屏幕亂碼、混亂、則系統(tǒng)必須進行初始化清除。清除前應對數據、程序等進行拷貝復制。

      3.2 交換備件法：以備用電路板替換被診斷有故障的電路板并進行初始化開機，使機床迅速進行運轉，這是目前最常用的排出故障的方法。

      3.3 功能自診斷法：利用機床的自診斷功能，根據CRT顯示的報警信息，可判斷出故障的大致原因。

      3.4 振動敲擊法：數控系統(tǒng)的故障時有時無。原因多是電子元器件的虛焊或接觸不良引起的，用絕緣物輕輕敲打疑點處，故障可能會重現。

      3.5 原理分析法：根據數控系統(tǒng)的組成結構，從邏輯上分析各點的電壓及相關參數，然后用萬用表、示波器、信號發(fā)生器、邏輯筆等對其測量，分析和比較，從而對故障進行定位。

      4．數控機床故障管理

      機床可靠性是用故障出現的頻率加以度量的，對機床可靠性的分析、評價和改進都離不開故障信息。建立故障報告、分析和糾正措施系統(tǒng)的目的是保證故障信息的正確性、完整性，并及時利用故障信息進行分析、改進、以實現產品的可靠性增長。
      故障報告：機床任何功能級在規(guī)定的檢驗和運行期間發(fā)生的故障均應向規(guī)定級別的管理部門報告。故障報告應以故障卡片、文件等書面形式進行，以便審查和存檔。故障報告系統(tǒng)可充分利用已有的信息管理系統(tǒng)，以避免不必要的重復。故障報告工作要及時、正確。故障報告應具有良好的可追蹤性。
      故障分析：故障發(fā)生后，負責檢驗和運行的現場負責人，應及時通知有關人員進行現場調查，對故障進行核實并進行工程分析和統(tǒng)計分析，以便有針對性采取糾正措施。
      故障糾正：糾正措施要經過分析、計算和必要的試驗驗證，證明是可行的并且有效的，方可付諸實施。故障糾正活動完成后，應編寫故障分析和糾正報告， 匯集故障分析和糾正過程形成的各種數據和資料，對故障件應妥善保管，以便進一步研究分析。