時間：2022-11-25 15:35:37
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發表網為您精選了8篇數控機床故障診斷論文，愿這些內容能夠啟迪您的思維，激發您的創作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
1數控機床的故障診斷技術
①數控系統自診斷。開機自診斷數控系統在通電開機后，都要運行開機自診斷程序，對系統中關鍵的硬件和控制軟件進行檢測，并將檢測結果在CRT上顯示出來。運行自診斷運行自診斷是數控系統正常工作時，運行內部診斷程序，對系統本身、PLC、位置伺服單元以及與數控裝置相連的其他外部裝置進行自動測試、檢查，并顯示有關狀態信息和故障信息。
②在線診斷和離線診斷。在線診斷是指通過數控系統的控制程序，在系統處于正常運行狀態下，實時自動地對數控裝置、PLC控制器、伺服系統、PLC的輸入輸出和其他外部裝置進行自檢，并顯示狀態信息、故障信息。脫機診斷當數控系統出現故障時，需要停機進行檢查，這就是脫機診斷。脫機診斷的目的是修復系統的錯誤和定位故障，將故障定位在最小的范圍。
遠程診斷實現遠程診斷的數控系統，必須具備計算機網絡功能。因此，遠程診斷是近幾年發展起來的一種新型的診斷技術。數控機床利用數控系統的網絡功能通過互聯網連接到機床制造廠家，數控機床出現故障后，通過機床廠家的專業人員遠程診斷，快速確診故障。
2數控機床故障的實用診斷方法
①診斷常用的儀器、儀表及工具萬用表－可測電阻、交、直流電壓、電流。
相序表－可檢測直流驅動裝置輸入電流的相序。轉速表－可測量伺服電動機的轉速，是檢查伺服調速系統的重要依據。鉗形電流表－可不斷線檢測電流。測振儀－是振動檢測中最常用、最基本的儀器。短路追蹤儀－可檢測電氣維修中經常碰到的短路故障現象。邏輯測試筆－可測量數字電路的脈沖、電平。IC測試儀－用于數控系統集成電路元件的檢測和篩選。工具－彈頭鉤形扳手、拉錐度平鍵工具、彈性手錘、拉卸工具等。
②診斷用技術資料主要有：數控機床電氣說明書，電氣控制原理圖，電氣連接圖，參數表，PLC程序，編程手冊，數控系統安裝與維修手冊，伺服驅動系統使用說明書等。數控機床的技術資料非常重要，必須參照機床實物認真仔細地閱讀。一旦機床發生故障，在進行分析的同時查閱相關資料。
③故障處理。故障軟故障－由調整、參數設置或操作不當引起硬故障－由數控機床（控制、檢測、驅動、液氣、機械裝置）的硬件失效引起。
故障處理對策除非出現影響設備或人身安全的緊急情況，不要立即切斷機床的電源，應保持故障現場。從機床外觀、CRT顯示的內容、主板或驅動裝置報警燈等方面進行檢查。可按系統復位鍵，觀察系統的變化，報警是否消失。如消失，說明是隨機性故障或是由操作錯誤引起的。如不能消失，把可能引起該故障的原因羅列出來，進行綜合分析、判斷，必要時進行一些檢測或試驗，達到確診故障的目的。
④數控系統故障診斷方法。直觀法（望聞問切）：問－機床的故障現象、加工狀況等看－CRT報警信息、報警指示燈、電容器等元件變形煙熏燒焦、保護器脫扣等聽－異常聲響聞－電氣元件焦糊味及其它異味摸－發熱、振動、接觸不良等。參數檢查法：參數通常是存放在RAM中，有時電池電壓不足、系統長期不通電或外部干擾都會使參數丟失或混亂，應根據故障特征，檢查和校對有關參數。隔離法：一些故障，難以區分是數控部分，還是伺服系統或機械部分造成的，常采用隔離法。同類對調法用同功能的備用板替換被懷疑有故障的模板，或將功能相同的模板或單元相互交換。功能程序測試法：將G、M、S、T、功能的全部指令編寫一些小程序，在診斷故障時運行這些程序，即可判斷功能的缺失。
⑤故障診斷應遵循的原則。第一，先外部后內部數控機床的檢修要求維修人員掌握先外部后內部的原則，由外向內逐一進行檢查排除。第二，先機械后電氣首先檢查機械是否正常，行程開關是否靈活，氣動液壓部分是否正常等，在故障檢修之前，首先注意排除機械的故障。第三，先靜后動維修人員本身要做到先靜后動。首先詢問機床操作人員故障發生的過程及狀態，查閱機床說明書、圖紙資料，進行分析后，才可動手查找和處理故障。
數控機床是現代化企業進行生產的一種重要物質基礎，是完成生產過程的重要技術手段，強化管理是關鍵，“防”與“治”的結合是解決數控機床“使用難、維修難”的唯一途徑。
參考文獻：
關鍵詞：數控機床；故障診斷；檢測
1數控機床的故障診斷技術
①數控系統自診斷。開機自診斷數控系統在通電開機后，都要運行開機自診斷程序，對系統中關鍵的硬件和控制軟件進行檢測，并將檢測結果在CRT上顯示出來。運行自診斷運行自診斷是數控系統正常工作時，運行內部診斷程序，對系統本身、PLC、位置伺服單元以及與數控裝置相連的其他外部裝置進行自動測試、檢查，并顯示有關狀態信息和故障信息。
②在線診斷和離線診斷。在線診斷是指通過數控系統的控制程序，在系統處于正常運行狀態下，實時自動地對數控裝置、PLC控制器、伺服系統、PLC的輸入輸出和其他外部裝置進行自檢，并顯示狀態信息、故障信息。脫機診斷當數控系統出現故障時，需要停機進行檢查，這就是脫機診斷。脫機診斷的目的是修復系統的錯誤和定位故障，將故障定位在最小的范圍。
遠程診斷實現遠程診斷的數控系統，必須具備計算機網絡功能。因此，遠程診斷是近幾年發展起來的一種新型的診斷技術。數控機床利用數控系統的網絡功能通過互聯網連接到機床制造廠家，數控機床出現故障后，通過機床廠家的專業人員遠程診斷，快速確診故障。
2數控機床故障的實用診斷方法
①診斷常用的儀器、儀表及工具萬用表－可測電阻、交、直流電壓、電流。
相序表－可檢測直流驅動裝置輸入電流的相序。轉速表－可測量伺服電動機的轉速，是檢查伺服調速系統的重要依據。鉗形電流表－可不斷線檢測電流。測振儀－是振動檢測中最常用、最基本的儀器。短路追蹤儀－可檢測電氣維修中經常碰到的短路故障現象。邏輯測試筆－可測量數字電路的脈沖、電平。IC測試儀－用于數控系統集成電路元件的檢測和篩選。工具－彈頭鉤形扳手、拉錐度平鍵工具、彈性手錘、拉卸工具等。
②診斷用技術資料主要有：數控機床電氣說明書，電氣控制原理圖，電氣連接圖，參數表，PLC程序，編程手冊，數控系統安裝與維修手冊，伺服驅動系統使用說明書等。數控機床的技術資料非常重要，必須參照機床實物認真仔細地閱讀。一旦機床發生故障，在進行分析的同時查閱相關資料。
③故障處理。故障軟故障－由調整、參數設置或操作不當引起硬故障－由數控機床（控制、檢測、驅動、液氣、機械裝置）的硬件失效引起。
故障處理對策除非出現影響設備或人身安全的緊急情況，不要立即切斷機床的電源，應保持故障現場。從機床外觀、CRT顯示的內容、主板或驅動裝置報警燈等方面進行檢查。可按系統復位鍵，觀察系統的變化，報警是否消失。如消失，說明是隨機性故障或是由操作錯誤引起的。如不能消失，把可能引起該故障的原因羅列出來，進行綜合分析、判斷，必要時進行一些檢測或試驗，達到確診故障的目的。
④數控系統故障診斷方法。直觀法（望聞問切）：問－機床的故障現象、加工狀況等看－CRT報警信息、報警指示燈、電容器等元件變形煙熏燒焦、保護器脫扣等聽－異常聲響聞－電氣元件焦糊味及其它異味摸－發熱、振動、接觸不良等。參數檢查法：參數通常是存放在RAM中，有時電池電壓不足、系統長期不通電或外部干擾都會使參數丟失或混亂，應根據故障特征，檢查和校對有關參數。隔離法：一些故障，難以區分是數控部分，還是伺服系統或機械部分造成的，常采用隔離法。同類對調法用同功能的備用板替換被懷疑有故障的模板，或將功能相同的模板或單元相互交換。功能程序測試法：將G、M、S、T、功能的全部指令編寫一些小程序，在診斷故障時運行這些程序，即可判斷功能的缺失。
關鍵詞：數控機床故障維修
由于數控機床具有先進性、復雜性和高智能化的特點，特別是近幾年數控系統不斷更新換代，數控機床被廣泛應用于機械制造業，給傳統制造業帶來巨大的變化，使制造業成為工業化的領頭軍。數控機床是一種典型而復雜的機電一體化產品，種類繁多，形式多樣，通常是集機械、電氣、液壓、氣動等于一體的加工設備，其中任何一部分出現故障，都可能使機床停機，從而造成生產停頓，給企業的正常生產帶來較大的影響。因此，提高數控機床維修人員的素質和能力，就顯得十分重要。本文介紹了數控機床故障診斷與維修的一些原則和常用方法。
一、故障診斷的一般原則
數控機床主要由主機CNC裝置、PMC可編程控制器、主軸驅動單元、進給伺服驅動單元、顯示裝置、操作面板、輔助控制裝置、通信裝置等組成。故障原因不外乎是操作錯誤、參數錯誤、外界環境及電源造成的故障、線路故障、器件損壞等。通常的故障診斷原則有：（1）先靜后動。先在機床斷電的靜止狀態下，通過觀察測量，分析確定為非破壞性故障后，方可給機床送電。論文參考網。在工作狀態下，進行動態的的觀察、檢驗和測試，查找故障點。而對破壞性故障，必須先排除危險后，方可送電。（2）先機后電。一般來說，機械故障較易察覺，而數控系統故障的診斷難度較大，先排除機械性故障，往往可以達到事半功倍的效果。（3）先外后內。根據機床故障原因調查統計，80％以上來自于外部原因，只有不到20％是內部原因引起的。因此維修人員應由外向內進行排查，盡量避免隨意啟封、拆卸，否則可能會擴大故障，使機床精度減弱，降低性能。（4）先簡后繁。當出現多種故障互相交織掩蓋，一時無從下手時，應先解決容易的問題，后解決難度較大的問題。如果是功能性的故障，就應先從執行元件入手，看看氣缸、電磁閥、電機、接觸器等，是否存在卡滯等性能下降現象；然后是傳感器、行程開關等輸入信號元件；再次是電氣接頭、插件、活動的電線電纜等部位。這些外部元件受環境因素影響較大，比如磕碰、腐蝕、積塵等。還有元件本身的不良和機械磨損等原因，都決定了它們常是故障的根源。通常，簡單問題解決后，難度大的問題也就變得容易了。
二、故障診斷與完善方法
2.1常規檢測法是通過觀察或借助簡單的工具確定機床故障的方法。這種方法應先弄清楚故障的癥狀，有何特征及伴隨情況，將故障范圍縮小到一個模塊或一塊印刷電路板。它可以簡單地歸納為4個字：“問，看，嗅，摸”。問，就是調查情況，在診斷故障前，修理人員詢問操作手故障發生前的機床運轉情況，產生在哪道程序及時間，操作方式是否得當等；看，就是觀察，仔細檢查有無保險絲燒斷，元器件有無燒焦或開裂等情況；嗅，就是從機床散發出的某些特殊氣味來判斷，如某些元件燒焦的氣味；摸，就是用手觸試可能產生故障的溫度、振動情況，以及元器件有無松動等。
2.2測量比較診斷法數控機床的生產廠家為了調整、維修機床的便利，在印刷電路板上往往設計了多個檢測用的端子。用戶也可利用這些端子，將懷疑有故障的印刷電路板同正常電路板進行比較。通過測量這些端子的電壓與波形，可以分析故障的具體部位與原因。維修人員如果能在機床正常狀態時，留心記錄這些印刷電路板的測量端子，或一些關鍵部位的電壓值和波形，在機床出現故障時，查找故障部位及原因將會更加方便。
2.3自診斷法現代數控系統具有很強的自診斷能力，當數控系統一旦出現故障，借助系統的診斷功能，可以迅速、準確地查明原因，并確定故障部位。
三、舉例說明常見非機械故障和排除方法
3.1北京第一機床廠生產的XK5040數控立銑，數控系統為FANUC-3MA1.故障現象驅動Z軸時就產生31號報警。2.檢查分析查維修手冊，31號報警為誤差寄存器的內容大于規定值。論文參考網。根據31號報警指示，將31號機床參數的內容由2000改為5000，與X、Y軸的機床參數相同，然后用手輪驅動Z軸，31號報警消除，但又產生了32號報警為：Z軸誤差寄存器的內容超過±32767式數模交換器的命令值超出了-8192～+8191的范圍。將參數改為3333后，32號報警消除，31號報警又出現。反復修改機床參數，故障均不能排除。為診斷Z軸位置控制單元是否出現了故障，將800，801，802診斷號調出，實現800在-1與-2之間變化，801在+1與-1之間變化，802卻為0，沒有任何變化，這說明Z軸、Y軸的位置信號控制進行交換，即用Y軸控制信號去控制Z軸，用Z軸去控制Y軸，Y軸就產生31號報警（實際是Z軸報警）。論文參考網。同時，診斷號8012為“0”，802有了變化。通過這樣交換，再次說明Z軸位置控制單元有問題，這樣就將故障定位在Z軸伺服電動機上。打開Z軸伺服電動機，發現位置編碼器與電動機之間的十字聯絡塊脫落，致使電動機在工作中無反饋信號而產生上述故障報警。3.故障處理將十字聯絡塊與伺服電動機位置編碼器重新連接好，故障排除。
3.2一臺加工中心配量FANUC-6M1.故障現象機床在自動方式中出現416號報警。2.故障分析按下列順序檢查：脈沖編碼器未出現不良；各連接器均牢固連接；X軸卯制線路板未出現異常；用萬用表測量電動機連接線，也未發現問題。在重新啟動機床，回零之后，用自動方式運轉，機床正常但1H后又出現416號報警，再次按上述順序復查一遍，發現反饋信號有一根已斷，換按備用線后，機床正常，報警不再出現。
四、結論
因此，對維修人員來說，熟悉系統的自診斷功能是十分重要。包括開機自診斷和運行自診斷。開機自診斷，就是數控系統通電后，系統自診斷軟件會對系統最關鍵的硬件和控制軟件檢查，如CPU、RAM、ROM等芯片，I／O口及監控軟件。如果正常，將進人正常操作界面，如檢測不通過，即在液晶上顯示報警信息或報警號，指出哪個部分發生了故障，將故障原因定位在一定的范圍內，然后通過維修手冊找出造成故障的真正原因，根據書上的說明進行排除；運行自診斷，
參考文獻：
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[3] 薛福連. 數控機床故障診斷及處理[J]. 設備管理與維修, 2010, (04) :23
[4] 馮華勇. 數控機床的電氣維修與故障的排除[J]四川工程職業技術學院學報, 2007, (06) .
【關鍵詞】數控機床故障診斷與維護；課程改革；行動導向教學法
一、引言
《數控機床故障診斷與維護》課程作為數控設備應用與維護專業的專業核心課，是一門實踐性、應用性、針對性很強的課程，而現有國內大部分職業院校的教學模式仍沒有走出學科體系的框架，教學內容以大量的理論為主，少量的實驗為輔；教學形式以教師講解為主，學生練習為輔。這樣一種學科體系式的教學模式，導致教學內容與企業實際脫節，學生學習積極性無法調動，學生實踐時間少，學生進入企業后處理實際問題的能力差，影響學生的培養質量，教學效果不夠理想，急需對課程教學模式進行改革[1]。
20世紀80年代以來，在世界職業教育領域中出現的一種新的思潮——行動導向。這是將德國社會教育學家梅騰斯的“關鍵能力”培養這一職業教育理想轉化為具體的教育教學實踐，其體現形式為行動導向教學[2]。“行動導向”教學法代表了當今世界上的一種先進的職業教學理念。80年代以來，“行為導向”一詞頻頻出現在職教文獻，特別是歐美職教教學論著作中，一時成為追求和提高職業教學質量、改革教學的代名詞。我國的許多職業技術學校引進這種教學模式，使教學改革獲得重大突破。行動引導型教學法給學校注入了新的血液，將使學校教學煥發出前所未有的生機[3]。行動導向教學由一系列教學技術組成，是在培養技能人才方面有著獨特優勢的教學方法。行動導向教學法倡導通過行動、工作任務來學習，恰恰突出了《數控機床故障診斷與維護》課程教學的特征，符合數控機床故障診斷與維護學習的一般規律。
二、“行動導向”教學法的內涵
“行動導向”教學理論基礎是行動導向學習理論和建構主義學習理論，它與傳統的教學理念不同，行動導向的學習強調人的主觀能動作用，認為知識不是通過教師傳授得到，而是學習者在一定的情境，利用必要的學習資料，通過建構主義的方式獲得的。“行動導向”教學的核心在于把職業活動過程或工作過程與學習過程統一起來，其目的在于促進學生職業能力的發展，是一種能力本位的教學觀[2]。
“行動導向”教學是根據完成某一職業工作活動所需要的行動及產生和維持行動所需要的環境條件以及從業者的內在調節機制來設計、實施和評價職業教育的教學活動。具體說來，“行動導向”教學主要是通過有目的、系統化地組織學習者在實際或模擬的專業環境中，參與設計、實施、檢查和評價職業活動的過程，通過學習者發現、探討和解決職業活動中出現的問題，體驗及反思學習行動的過程，并最終獲得完成相關職業活動所需要的知識和能力。它倡導通過行動來學習和為了行動而學習，在教學過程中注重發揮學生的主體作用和教師的主導作用，注重對學生分析問題、解決問題能力的培養。
行動導向教學法的主要特點如下[4]：一是以能力培養為目標，通過任務的完成過程培養學生的職業能力；二是以任務為導向、以能力為基礎來確定教學內容；三是以過程為導向來設計教學過程，一改以往講授為主的教學過程，成為一個由資迅、計劃、決策、實施、檢查、評估6個環節組成的完整的“行為過程”；四是以學生為主體，教師引導學生自主學習，將傳統分數激勵轉變為工作質量控制和過程評價。
行動導向教學法的一般教學形式。行動導向教學法的關鍵是每個教學環節的可操作性、可行動性，教師要事先根據學生特點、教學內容，設計可由學生直接參與的教學環節，即以行動為導向的行動環節。行動導向教學法一般有以下教學形式[5]：
（1）六步教學法，由收集資訊、計劃準備、共同決策、實施、檢查、評估等六個行動環節組成；一般適用于高年級的專業課教學。
（2）四步教學法，由獲取信息、制訂計劃、實施計劃、評估計劃等四個行動環節組成，一般適用于低年級的專業課教學和理論課教學。
（3）項目教學法，突出完成一件工作的完整性和獨立性，項目可大可小，大的項目除了上述行動環節，還增加了項目論證、分析決策、組織分工、管理等更多的行動環節。
（4）分組教學法，突出團隊合作、討論、意見歸納、匯報演講、辯論等行動環節。
（5）角色扮演教學法，直接按現實崗位的要求，完成角色的行動任務。
在此處我們將主要采用“六步教學法”，研究“行動導向”教學法在《數控機床故障診斷與維護》課程教學中的應用。
三、基于“行動導向”教學法的《數控機床故障診斷與維護》課程體系構建
數控維修技術培養滿足現代企業生產一線需要、從事數控機床故障診斷與維護、掌握現代科學知識的新型勞動者，它要求學生必須具備一定的思維素質能力、實踐動手能力、技術創新設計能力、理論應用能力。知識是能力形成的首要基礎，特別是數控技術是融合了多種學科的知識和理念，更需要有一個全面、合理的知識結構作為基礎，所以必須改進教學方法使學生及時、全面地了解數控技術的基本學科結構，提高實際動手能力[6]。
（一）制訂教學目標
《數控機床故障診斷與維護》課程是數控技術專業（專科）一門重要的專業方向課。該課程的教學目的，是使學生掌握數控機床的一般維修技術，通過維修實踐環節，掌握數控機床的機械部分、電氣控制系統的控制方法和調試維修技術，從而培養學生分析問題與解決問題的綜合能力，培養學生較強的動手能力，為學生畢業后從事相關工作打上堅實的基礎。
（二）課程基本要求
課程基本要求：1）了解職業崗位對數控維修從業人員的基本要求，掌握數控機床的日常維護與保養方法；2）掌握典型數控系統的硬件連接、參數設置及調試方法、數據備份，熟悉常用操作界面，并能正確使用以診斷故障原因；3）掌握典型伺服系統的安裝調試方法、硬件連接、速度環和位置環參數調整等，并熟悉伺服系統常見故障及排除方法；4）掌握數控機床刀庫、冷卻和等輔助系統的控制方法，并能夠對相關故障進行診斷和排除；5）掌握數控機床機械結構的特點，能夠對機械系統的常見故障進行診斷和排除；6）了解數控機床的驗收和精度檢驗方法，熟悉精度補償方法。
四、基于工作過程的《數控機床故障診斷與維修》課程教學實施
對《數控機床故障診斷與維護》課程實施行動導向教學模式改革，首先要解決課程內容的取向和序化問題。我們以FANUC 0i-TD系統的數控車床為對象，以具體的工作任務為載體，以技能訓練為核心，以相關知識為基礎，將教、學、做有機結合。參照數控機床裝調維修工國家職業資格標準，將機床電氣控制、PMC、數控系統、傳感器檢測技術、伺服控制系統、主軸控制系統、刀架控制系統和機械調整部分等相關知識進行了整合，構建學習情境[7]。表1為教學實施項目卡。
表1 項目卡報告
評語 教師簽字： 日期： 成 績
學 時 6
姓 名 學 號 班 級 組 別
項目
編號 項目名稱 FANUC 0i-TD數控系統的數控車床的主軸控制系統
課程
名稱 數控機床故障診斷與維修 材 料 校本教材
《數控機床故障診斷與維護》
1.項目內容：
2.實訓裝置：
3.實訓步驟：
4.實訓結果：
5.小組討論（或學習感受）：
6.小組評價：
完整的行動教學程序在《數控機床故障診斷與維修》課程教學中，可遵循“資訊、計劃、決策、實施、檢查、評價”的完整行動過程，根據故障排查的一般步驟，設計出適合該課程的行動導向教學程序[8]。
1.勘察。學生廣泛收集故障信息，例如，查看故障現場、詢問機床操作者，通過教師設計好的工作單，查看故障記錄及開機觀察等。
2.計劃。搜集相關信息，學習相應知識，對故障信息進行分析，與小組成員共同討論學習計劃、故障排除計劃。在該階段，以學生為主體，教師事先找出難點，對難點進行提示，在此過程中，教師應及時了解各組的進展并對學生提供必要的幫助。
3.診斷。合理運用維修工具，進行故障的定位，探查可能的原因，做出判斷，教師指導學生注意安全用電及工具的使用方法。
4.維修。合理運用維修工具，解決發現的故障，教師指出維修的注意事項，確保維修正確、順利進行。
5.試機。調試機床，確保完成全部維修工作，機床能正常運轉，全部工作完成后，要按照“5S”要求清理現場
6.評價。評價主要由成果評定、學生自評、小組互評、教師評價組成。成果評定由教師根據學生故障排除的準確程度和效率，以小組為單位進行評價。學生自評部分要求學生本著實事求是的精神，從項目完成情況、知識掌握情況、工具使用情況、安全操作等方面進行自我評價。小組互評部分主要由小組成員從溝通能力、協作能力、工作態度等方面對小組其他成員進行評價。最后，教師根據以上各項評價，對學生的學習做出整體的、最終的評價。
五、結論與分析
筆者在《數控機床故障診斷與維護》課程教學過程中研究性的使用了“行動導向”教學法，教學效果良好。隨著數控技術的發展，社會上對數控技術專業畢業的學生在理論和實踐方面的要求在不斷提高，《數控機床故障診斷與維護》課程的教學思路和方式也在不斷發展，實踐和理論教學環節的聯系也越來越強。“行動導向”教學法按照職業教育的規律和職業崗位的要求，始終把“教”“學”“做”聯結在一起，“寓教于做”。這種教學理念是一次教育理念和教學模式的革命。它具有許多傳統教學所不及的優點，比較適合《數控機床故障診斷與維護》課程的教學。
但是教學內容、學生的學習需要和教學條件決定了教師采用何種教學方法。傳統教學法在傳授知識文化方面效果非常好，而行動導向教學法更擅長傳授技術文化。如何使它們優勢互補，揚長避短，是我們教育工作者值得長期思考和研究的課題。實現行動導向教學和傳統教學法的優勢互補，關鍵在于教師。教師的教學觀須深入把握教材，分析學生的知識水平，科學、合理、適度地采用各種教學方法，滿足學生的學習需求，才能真正實現兩種教學方法的“優勢互補”[11]。
參考文獻：
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[論文摘要]數控機床故障的診斷是數控機床維修的關鍵。一般來說，隨著故障類型的不同，采取的故障診斷的方法也就不同。本文從數控機床故障診斷的內容、原則、方法等方面入手來簡要闡述一下數控機床故障的診斷方法。
系統可靠性是指數控系統在規定的條件和規定的時間內完成規定功能的能力。故障是指系統在規定的條件和規定的時間內失去了規定的功能。數控機床是個很復雜的大系統，它涉及光、機、電、液、氣等很多技術，發生故障是難免的。機械磨損、機械銹蝕、機械失效、插件接觸不良、電子元器件老化、電流電壓波動、溫度變化、干擾、噪聲、軟件丟失或本身有隱患、灰塵、操作失誤等都可導致數控機床出故障。
一、數控機床故障診斷內容
故障診斷的內容：
1） 動作診斷：監視機床各動作部分，判定動作不良的部位。診斷部位是ATC、APC和機床主軸。2） 狀態診斷：當機床電機帶動負載時，觀察運行狀態。3） 點檢診斷：定期點檢液壓元件、氣動元件和強電柜。4） 操作診斷：監視操作錯誤和程序錯誤。5） 數控系統故障自診斷：不同的數控系統雖然在結構和性能上有所區別，但隨著微電子技術的發展，在故障診斷上有它的共性。
二、數控機床故障診斷原則
在故障診斷時應掌握以下原則：
（1）先外部后內部 數控機床是集機械、液壓、電氣為一體的機床，故其故障的發生也會由這三者綜合反映出來。維修人員應先由外向內逐一進行排查，盡量避免隨意地啟封、拆卸，否則會擴大故障，使機床大傷元氣，喪失精度，降低性能。
（2）先機械后電氣一般來說，機械故障較易發覺，而數控系統故障的診斷則難度較大些。在故障檢修之前，首先注意排除機械性的故障，往往可達到事半功倍的效果。
（3）先靜后動先在機床斷電的靜止狀態，通過了解、觀察測試、分析確認為非破壞性故障后，方可給機床通電。在運行工況下，進行動態的觀察、檢驗和測試，查找故障。而對破壞性故障，必須先排除危險后，方可通電。
（4）先簡單后復雜當出現多種故障互相交織掩蓋，一時無從下手時，應先解決容易的問題，后解決難度較大的問題。往往簡單問題解決后，難度大的問題也可能變得容易。
三、數控機床故障診斷的方法
1.直觀檢查法它是維修人員最先使用的方法。在故障診斷時，首先要詢問，向故障現場人員仔細詢問故障產生的過程、故障表象及故障后果，并且在整個分析、判斷過程中可能要多次詢問；其次是仔細檢查，根據故障診斷原則由外向內逐一進行觀察檢查。總體查看機床各部分工作狀態是否處于正常狀態(例如各坐標軸位置、主軸狀態、刀庫、機械手位置等)，各電控裝置(如數控系統、溫控裝置、裝置等)有無報警指示，局部特別要注意觀察電路板的元器件及線路是否有燒傷、裂痕等現象、電路板上是否有短路、斷路，芯片接觸不良等現象，對于已維修過的電路板，更要注意有無缺件、錯件及斷線等情況；再次是觸摸，在整機斷電條件下可以通過觸摸各主要電路板的安裝狀況、各插頭座的插接狀況、 各功率及信號導線(如伺服與電機接觸器接線)的聯接狀況等來發現可能出現故障的原因。
2.儀器檢查法使用常規電工儀表，對各組交、直流電源電壓，對相關直流及脈沖信號等進行測量，從中找尋可能的故障。例如：用萬用表檢查各電源情況，以及對某些電路板上設置的相關信號狀態測量點的測量，用示波器觀察相關的脈動信號的幅值、相位甚至有、無，用PLC 編程器查找PLC程序中的故障部位及原因等等。
3.功能程序測試法 功能程序測試法是將數控系統的G、M、S、T、F功能用編程法編成一個功能試驗程序，并存儲在相應的介質上。在故障診斷時運行這個程序，可快速判定故障發生的可能起因。功能程序測試法常應用于以下場合：
1）機床加工造成廢品而一時無法確定是編程操作不當、還是由于數控系統故障引起的。
2）數控系統出現隨機性故障。一時難以區別是外來干擾，還是系統穩定性差時。
3）閑置時間較長的數控機床在投入使用前或對數控機床進行定期檢修時。
4.信號與報警指示分析法
1）硬件報警指示這是指包括伺服系統、數控系統在內的各電子、電器裝置上的各種狀態和故障指示燈，結合指示燈狀態和相應的功能說明便可獲知指示內容及故障原因與排除方法。
2）軟件報警指示如前所述的系統軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設有報警顯示，依據顯示的報警號對照相應的診斷說明手冊便可獲知可能的故障原因及故障排除方法。
5.接口狀態檢查法現代數控系統多將PLC集成于其中，而CNC與PLC之間則以一系列接口信號形式相互通訊聯接。有些故障是與接口信號錯誤或丟失相關的，這些接口信號有的可以在相應的接口板和輸入/輸出板上有指示燈顯示，有的可以通過簡單操作在CRT屏幕上顯示，而所有的接口信號都可以用PLC編程器調出。這種檢查方法要求維修人員既要熟悉本機床的接口信號，又要熟悉PLC編程器的應用。
6.參數檢查法 數控系統、PLC及伺服驅動系統都設置許多可修改的參數以適應不同機床、不同工作狀態的要求。這些參數不僅能使各電氣系統與具體機床相匹配，而且更是使機床各項功能達到最佳化所必需的。因此，任何參數的變化(尤其是模擬量參數)甚至丟失都是不允許的；而隨機床的長期運行所引起的機械或電氣性能的變化會打破最初的匹配狀態和最佳化狀態。此類故障需要重新調整相關的一個或多個參數方可排除。這種方法對維修人員的要求是很高的，不僅要對具體系統主要參數十分了解，既知曉其地址熟悉其作用，而且要有較豐富的電氣調試經驗。
7.試探交換法即在分析出故障大致起因的情況下，維修人員可以利用備用的印刷電路板、集成電路芯片或元器件替換有疑點的部分，從而把故障范圍縮小到印刷線路板或芯片一級。采用此法之前應注意以下幾點：
1）更換任何備件都必須在斷電情況下進行。
2）許多印制電路板上都有一些開關或短路棒的設定以匹配實際需要，因此在更換備件板上一定要記錄下原有的開關位置和設定狀態，并將新板作好同樣的設定，否則會產生報警而不能工作。
3）某些印制電路板的更換還需在更換后進行某些特定操作以完成其中軟件與參數的建立。這一點需要仔細閱讀相應電路板的使用說明。
4）有些印制電路板是不能輕易拔出的，例如含有工作存儲器的板，或者備用電池板，它會丟失有用的參數或者程序。必須更換時也必須遵照有關說明操作。
鑒于以上條件，在拔出舊板更換新板之前一定要先仔細閱讀相關資料，弄懂要求和操作步驟 之后再動手，以免造成更大的故障。
8.測量比較法CNC系統生產廠在設計印刷線路板時，為了調整和維修方便，在印刷線路板上設計了一些檢測量端子。維修人員通過檢測這些測量端子的電壓或波形，可檢查有關電路的工作狀態是否正常。但利用檢測端子進行測量之前，應先熟悉這些檢測端子的作用及有關部分的電路或邏輯關系。
9.特殊處理法 當今的數控系統已進入PC級、開放化的發展階段，其中軟件含量越來越豐富，有系統軟件、機床制造者軟件、甚至還有使用自己的軟件，由于軟件邏輯的設計中不可避免的一些問題，會使得有些故障狀態無從分析，例如死機現象。對于這種故障現象則可以采取特殊手段來處理，比如整機斷電，稍作停頓后再開機，有時則可能將故障消除。維修人員可以在自己的長期實踐中摸索其規律。
參考文獻：
關鍵詞：冷光線 故障排查 記憶理解 電路
中圖分類號：H05B33/00 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）10（b）-0050-02
1 引言
1.1 研究的目的和意義
隨著社會的發展數控機床在機械加工部門的應用越來越廣泛。進入21世紀，隨著數控技術的飛速發展，數控設備已遍布全世界，不僅工業發達國家已廣泛采用，就是發展中國家也大量使用。我國自改革開放以來也引進了不少先進的設備，這些設備的特點是以大規模集成電路為主的數控設備，這些設備功能強，生產效率高，但是復雜，它涉及機械、電器、液壓、氣動、光學與計算機技術等許多領域，尤其在故障診斷、狀態監測方面涉及數字測試技術與計算機網絡技術。因此，它的維修在理論上、方法上、手段上與普通的設備相比都有很大的區別，給維修工作帶來很大的困難。目前，由于企業缺乏數控設備維修這方面的專業人才，數控機床的維修工作很大程度只能依賴外部的力量。一旦數控設備出現故障，哪怕是很小的問題都得停機等待維修，給企業正常的生產帶來很大的影響，越來越多的企業用戶希望能夠依靠自身的力量來解決數控設備的故障問題，因此，提高設備維修技術人員的素質和能力，就顯得尤為重要。
數控機床，最容易出現短路、虛接等電路問題。目前針對這類問題的判斷方式是根據報警現象確定出現問題的大致位置，然后通過測量局部電壓通過逐步排除法確定故障位置，這樣的故障診斷方式費時耗力，對數控機床中經常出現的急停按鈕故障、液壓電動機互鎖引起的急停故障、立臥轉換互鎖引起的急停故障、起動條件不滿足引起的急停故障、機床超極限保護引起的急停故障、垂直進給軸超極限保護引起的急停故障、PLC故障引起的急停故障、電纜連接不良引起的急停故障、自動換刀過程中停電引起的急停故障。對于上述諸多故障問題，通過排查法確定故障位置需要耗費大量的時間，維修效率低下；且在出現電路連接故障時，難于準確斷定故障所在線路位置。
在數控機床維修教學中講解數控機床維修時，目前只能通過電路圖講解其控制流程，不便學生理解內部電氣控制方式，給教學也帶來較大的困擾，如何快速排查故障并便于理解已成為數控維修方面的首要解決的難題。
1.2 研究的主要內容
經過數控機床維修中深入研究，驚喜的發現將傳統上應用于背光顯示、廣告燈、儀器面板、照明標志等領域的EL冷光技術應用于數控機床的維修和故障位置診斷具有理想的效果，無需對數控機床的電路結構進行復雜改進即可實現故障位置的快速、可視化診斷。
具體地說，通過如下技術方案實現的。
EL冷光技術在數控維修中的應用，將EL冷光線接入到數控機床的控制線路或作為數控機床的主線路。
由于EL冷光線具有電致發光特性，當交流電壓加在發光粉所處的兩個平板電極時，電場使得（ZnS）粒子產生激發式躍遷，從而在每一個充放循環中發光，當它含有不同的激活劑時，可發出不同顏色的光。在將EL冷光線接入到數控機床后，電路存在連接故障的位置或者電氣元件所連接的EL冷光線不會發光，即可確定相應位置或電氣元件為故障位置。
2 傳統數控機床電路分析及故障排查難點分析
對于傳統回路判斷故障時，無論是電壓法判斷還是電阻法判斷最基本的均是要逐條線路排查，并逐一檢查相關電路之間的關系，以確定故障點位置，這種排查方式費時費力還不能準確確定故障點位置。
例如機床出現SV0433故障報警時，機床出現報警必定會因為報警急停，在排查這類故障時，報警信息顯示變頻器DC LINK電壓低，直接現象為伺服無法上電，而維修手冊中僅僅顯示DC LINK電壓下降而且沒有解決方法，這類報警分析其故障原因有多處線路音響，想要準確判斷必須測量伺服電源電壓，MCC自檢回路電壓及相關前置電氣線路中是否出現短路或斷路情況，基礎測量電壓點位在23處，并要逐一排查。
如果機床僅僅出現EMG報警而不出現任何報警信息提示則排查所要測量的點位更多。為了解決這樣的難題方便故障排查及教學中學生理解，這里提出引用冷光線技術進入接線以便更為方便的排查故障。
3 EL冷光線技術工藝與研究現狀
3.1 EL冷光線技術發展現狀
目前EL冷光線技術主要應用于以下幾方面。
論文摘要:文章對數控機床的爬行與振動故障原因作了簡單分析，指出一些診斷排故的方法和策略
數控機床是集機、電、液、氣、光等為一體的自動化機床，經各部分的執行功能，最后共同完成機械執行機構的移動、轉動、夾緊、松開、變速和換刀等各種動作，實現切削加工任務。工作時，各項功能相互結合，發生故障時也混在一起，故障現象和原因并非簡單一一對應。一種故障現象可能有幾種不同的原因，大部分故障以綜合形式出現，數控機床的爬行與振動就是一個明顯的例子。
數控機床進給伺服系統所驅動的移動部件在低速運行時，出現移動部件開始不能啟動，啟動后又突然作加速運動，而后又停頓，繼而又作加速運動，如此周而復始，這種移動部件忽停忽跳，忽快忽慢的運動現象，稱為爬行；而當其高速運行時，移動部件又出現明顯的振動。這一故障現象就是典型的進給系統的爬行與振動故障。
造成這類故障的原因有多種可能，可能是因為機械部分出現了故障所導致，也可能是進給系統電氣部分出現了問題，還可能是機械部分與電氣部分的綜合故障所造成，甚至可能因編程有誤也會產生爬行故障。
一、分析機械部分原因與對策
因為數控機床低速運行時的爬行現象往往取決于機械傳動部分的特性，高速時的振動又通常與進給傳動鏈中運動副的預緊力有關，由此數控機床的爬行與振動故障可能會在機械部分。
如果在機械部分，首先應該檢查導軌副。因為移動部件所受的摩擦阻力主要是來自導軌副，如果導軌副的動、靜摩擦系數大，且其差值也大，將容易造成爬行。盡管數控機床的導軌副廣泛采用了滾動導軌、靜壓導軌或塑料導軌，如果導軌間隙調整不好，仍會造成爬行或振動。對于靜壓導軌副應著重檢查靜壓是否到位，對于塑料導軌可檢查有否雜質或異物阻礙導軌副運動，對于滾動導軌則應檢查預緊措施是否良好。關注導軌副的也有助于分析爬行問題，導軌副狀態不好，導軌的油不足夠，致使溜板爬行。這時，添加油，且采用具有防爬作用的導軌油是一種非常有效的措施。這種導軌油中有極性添加劑，能在導軌表面形成一層不易破裂的油膜，從而改善導軌的摩擦特性防止爬行。
其次，要檢查進給傳動鏈。因為在進給系統中，伺服驅動裝置到移動部件之間必定要經過由齒輪、絲杠螺母副或其他傳動副所組成的傳動鏈。定位精度下降、反向間隙增大也會使工作臺在進給運動中出現爬行。通過調整軸承、絲杠螺母副和絲杠本身的預緊力，調整松動環節，調整補償環節，都可有效地提高這一傳動鏈的扭轉和拉壓剛度（即提高其傳動剛度），對于提高運動精度，消除爬行非常有益；另外傳動鏈太長，傳動軸直徑偏小，支承座的剛度不夠也是引起爬行的因素。因此，在檢查時也要考慮這些方面是否有缺陷，逐個排查。
二、分析進給伺服系統原因與對策
如果故障原因在進給伺服系統，則需分別檢查伺服系統中各有關環節。數控機床的爬行與振動問題屬于速度問題，與進給速度密切相關，所以也就離不開分析進給伺服系統的速度環，檢查速度調節器故障一是給定信號，二是反饋信號，三是速度調節器自身故障。根據故障特點（如振動周期與進給速度是否成比例變化）檢查電動機或測速發電機表面是否光整；還可檢查系統插補精度是否太差，檢查速度環增益是否太高；與位置控制有關的系統參數設定有無錯誤；伺服單元的短路棒或電位器設定是否正確；增益電位器調整有無偏差以及速度控制單元的線路是否良好，應對這些環節逐項檢查、分類排除。
三、其它因素
有時故障既不是機械部分的原因，又不是進給伺服系統的原因，有可能是其它原因如編程誤差。如FANUC6M系統數控機床在一次切削加工時出現過載爬行。經過仔細核查，發現電動機故障引起過載，更換電動機過載消除，可爬行還是存在。先從機床著手尋找故障原因，結果核實傳動鏈沒問題，又查進給伺服系統確認無故障，隨后對加工程序進行檢查，發現工件曲線的加工，采用細微分段圓弧逼近來實現，而在編程中用了G61指令，也即每加工一段就要進行一次到位停止檢查，從而使機床出現爬行現象，將G61改為G64指令連續切削，爬行消除。
如果故障既有機械部分的原因，又有進給伺服系統的原因，很難分辨出引起這一故障的主要矛盾，這是制約我們迅速查出故障原因的重要因素。面對這種情況，要進行多方面的檢測，運用機械、電氣、液壓等方面的綜合知識，采取綜合分析判斷，排除故障。
數控機床是技術密集和知識密集的設備，故障現象是多樣的，其表現形式也沒有簡單的規律可遵循，這就要求維修的技術人員要有電子技術、計算機技術、電氣自動化技術、檢測技術、機械理論與實踐技術、液壓與氣動等較全面的綜合技術知識，還要求具有綜合分析和解決問題的能力。
參考文獻：
論文摘要：現代數控機床集合了電子計算機、伺服系統、自動控制系統、精密測量系統及新型機構等先進技術，能夠加工形狀復雜、精密、小批量零件，并且具有加工精度高、生產效率高、適應性強等特點。隨著我國制造業的快速發展，數控機床在機械制造業已得到廣泛應用，且對數控機床的精度要求也越來越高。如何檢測數控機床的精度，正成為各行業用戶在驗收與維護數控機床時非常關注的問題。
機床的精度主要包括機床的幾何精度、機床的定位精度和機床的切削精度。現根據我在日常工作中所積累的經驗，就這些精度的檢測項目、檢測方法及注意事項進行綜合的說明。
1 數控機床的幾何精度
數控機床的幾何精度反映機床的關鍵機械零部件（如床身、溜板、立柱、主軸箱等）的幾何形狀誤差及其組裝后的幾何形狀誤差，包括工作臺面的平面度、各坐標方向上移動的相互垂直度、工作臺面X、Y坐標方向上移動的平行度、主軸孔的徑向圓跳動、主軸軸向的竄動、主軸箱沿z坐標軸心線方向移動時的主軸線平行度、主軸在z軸坐標方向移動的直線度和主軸回轉軸心線對工作臺面的垂直度等。
常用檢測工具有精密水平尺、精密方箱、千分表或測微表、直角儀、平尺、高精度主軸芯棒及千分表桿磁力座等。
1.1 檢測方法：
數控機床的幾何精度的檢測方法與普通機床的類似，檢測要求較普通機床的要高。
1.2 檢測時的注意事項：
（1） 檢測時，機床的基座應已完全固化。（2） 檢測時要盡量減小檢測工具與檢測方法的誤差。（3） 應按照相關的國家標準，先接通機床電源對機床進行預熱，并讓沿機床各坐標軸往復運動數次，使主軸以中速運行數分鐘后再進行。（4） 數控機床幾何精度一般比普通機床高。普通機床用的檢具、量具，往往因自身精度低，滿足不了檢測要求。且所用檢測工具的精度等級要比被測的幾何精度高一級。（5） 幾何精度必須在機床精調試后一次完成，不得調一項測一項，因為有些幾何精度是相互聯系與影響的。（6） 對大型數控機床還應實施負荷試驗，以檢驗機床是否達到設計承載能力；在負荷狀態下各機構是否正常工作；機床的工作平穩性、準確性、可靠性是否達標。
另外，在負荷試驗前后，均應檢驗機床的幾何精度。有關工作精度的試驗應于負荷試驗后完成。
2 數控機床的定位精度
數控機床的定位精度，是指所測機床運動部件在數控系統控制下運動時所能達到的位置精度。該精度與機床的幾何精度一樣，會對機床切削精度產生重要影響，特別會影響到孔隙加工時的孔距誤差。
目前通常采用的數控機床位置精度標準是ISO230-2標準和國標GB10931-89。
測量直線運動的檢測工具有：標準長度刻線尺、成組塊規、測微儀、光學讀數顯微鏡及雙頻激光干涉儀等。標準長度測量以雙頻激光干涉儀的測量結果為準。回轉運動檢測工具有360齒精密分度的標準轉臺或角度多面體、高精度圓光柵和平行光管等。目前通用的檢測儀為雙頻激光干涉儀。
2.1 檢測方法（用雙頻激光干涉儀時）
（1）安裝與調節雙頻激光干涉儀。
（2）預熱激光儀，然后輸入測量參數。
（3）在機床處于運動狀態下對機床的定位精度進行測量。
（4）輸出數據處理結果。
2.2 檢測時的注意事項：
（1）儀器在使用前應精確校正。
（2）螺距誤差補償，應在機床幾何精度調整結束后再進行，以減少幾何精度對定位精度的影響。
（3）進行螺距誤差補償時應使用高精度的檢測儀器（如激光干涉儀），以便先測量再補償，補償后還應再測量，并應按相應的分析標準（VDI3441、JIS6330或GB10931-89）對測量數據進行分析，直到達到機床的定位精度要求。
（4）機床的螺距誤差補償方式包括線性軸補償和旋轉軸補償這兩種方式，可對直線軸和旋轉工作臺的定位精度分別補償。
3 切削精度
檢查機床切削精度的檢查，是在切削加工條件下對機床幾何精度和定位精度的綜合檢查，包括單項加工精度檢查和所加工的鑄鐵試樣的精度檢查（硬質合金刀具按標準切削用量切削）。檢查項目一般包括：鏜孔尺寸精度及表面粗糙度、鏜孔的形狀及孔距精度、端銑刀銑平面的精度、側面銑刀銑側面的直線精度、側面銑刀銑側面的圓度精度、旋轉軸轉900側面銑刀銑削的直角精度、兩軸聯動精度等。
參考文獻
［1］何龍著.數控設備調試與維護［M］.重慶：西南交通大學出版社，2006，（8）.
