隨著電子技術(shù)和自動化技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的應用越來越廣泛，以微處理器為基礎(chǔ)，以大規(guī)模集成電路為標志的數(shù)控設(shè)備，已在我國批量生產(chǎn)、大量引進和推廣應用，它們給機械制造業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了條件，并帶來很大的效益。但同時，由于它們的先進性、復雜性和智能化高的特點，在維修理論、技術(shù)和手段上都發(fā)生了飛躍的變化。

　　數(shù)控維修技術(shù)不僅是保障正常運行的前提，對數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和完善也起到了巨大的推動作用，因此，目前它已經(jīng)成為一門專門的學科。

　　另外任何一臺數(shù)控設(shè)備都是一種過程控制設(shè)備，這就要求它在實時控制的每一時刻都準確無誤地工作。任何部分的故障與失效，都會使機床停機，從而造成生產(chǎn)停頓。因而對數(shù)控系統(tǒng)這樣原理復雜、結(jié)構(gòu)精密的裝置進行維修就顯得十分必要了。尤其對引進的CNC機床，大多花費了幾十萬到上千萬美元。在許多行業(yè)中，這些設(shè)備均處于關(guān)鍵的工作崗位，若在出現(xiàn)故障后不及時維修排除故障，就會造成較大的經(jīng)濟損失。

　　我們現(xiàn)有的維修狀況和水平，與國外進口設(shè)備的設(shè)計與制造技術(shù)水平還存在很大的差距。造成差距的原因在于：人員素質(zhì)較差，缺乏數(shù)字測試分析手段，數(shù)域和數(shù)域與頻域綜合方面的測試分析技術(shù)等有待提高等等。

　　下面我們從現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的基本構(gòu)成入手，探討數(shù)控系統(tǒng)的診斷與維修。

        1　數(shù)控系統(tǒng)的構(gòu)成與特點

　　目前世界上的數(shù)控系統(tǒng)種類繁多，形式各異，組成結(jié)構(gòu)上都有各自的特點。這些結(jié)構(gòu)特點來源于系統(tǒng)初始設(shè)計的基本要求和工程設(shè)計的思路。例如對點位控制系統(tǒng)和連續(xù)軌跡控制系統(tǒng)就有截然不同的要求。對于T系統(tǒng)和M系統(tǒng)，同樣也有很大的區(qū)別，前者適用于回轉(zhuǎn)體零件加工，后者適合于異形非回轉(zhuǎn)體的零件加工。對于不同的生產(chǎn)廠家來說，基于歷史發(fā)展因素以及各自因地而異的復雜因素的影響，在設(shè)計思想上也可能各有千秋。例如，美國Dynapath系統(tǒng)采用小板結(jié)構(gòu)，便于板子更換和靈活結(jié)合，而日本FANUC系統(tǒng)則趨向大板結(jié)構(gòu)，使之有利于系統(tǒng)工作的可*性，促使系統(tǒng)的平均無故障率不斷提高。然而無論哪種系統(tǒng)，它們的基本原理和構(gòu)成是十分相似的。一般整個數(shù)控系統(tǒng)由三大部分組成，即控制系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)和位置測量系統(tǒng)。控制系統(tǒng)按加工工件程序進行插補運算，發(fā)出控制指令到伺服驅(qū)動系統(tǒng)；伺服驅(qū)動系統(tǒng)將控制指令放大，由伺服電機驅(qū)動機械按要求運動；測量系統(tǒng)檢測機械的運動位置或速度，并反饋到控制系統(tǒng)，來修正控制指令。這三部分有機結(jié)合，組成完整的閉環(huán)控制的數(shù)控系統(tǒng)。

　　控制系統(tǒng)主要由總線、CPU、電源、存貯器、操作面板和顯示屏、位控單元、可編程序控制器邏輯控制單元以及數(shù)據(jù)輸入/輸出接口等組成。比較新一代的數(shù)控系統(tǒng)還包括一個通訊單元，它可完成CNC、PLC的內(nèi)部數(shù)據(jù)通訊和外部高次網(wǎng)絡的連接。伺服驅(qū)動系統(tǒng)主要包括伺服驅(qū)動裝置和電機。位置測量系統(tǒng)主要是采用長光柵或圓光柵的增量式位移編碼器。

　　數(shù)控系統(tǒng)的主要特點是：可*性要求高：因為一旦數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障，即造成巨大經(jīng)濟損失；有較高的環(huán)境適應能力，因為數(shù)控系統(tǒng)一般為工業(yè)控制機，其工作環(huán)境為車間環(huán)境，要求它具有在震動，高溫，潮濕以及各種工業(yè)干擾源的環(huán)境條件下工作的能力；接口電路復雜，數(shù)控系統(tǒng)要與各種數(shù)控設(shè)備及外部設(shè)備相配套，要隨時處理生產(chǎn)過程中的各種情況，適應設(shè)備的各種工藝要求，因而接口電路復雜，而且工作頻繁。

        2　現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)維修工作的基本條件

        2.1　維修工作人員的基本條件

　　維修工作開展得好壞首先取決于人員條件。維修工作人員必須具備以下要求：
　　（1）高度的責任心與良好的職業(yè)道德；
　　（2）知識面廣，掌握計算機技術(shù)、模擬與數(shù)字電路基礎(chǔ)、自動控制與電機拖動、檢測技術(shù)及機械加工工藝方面的基礎(chǔ)知識與一定的外語水平；
　　（3）經(jīng)過良好的技術(shù)培訓，掌握有關(guān)數(shù)控、驅(qū)動及PLC的工作原理，懂得CNC編程和編程語言；
　　（4）熟悉結(jié)構(gòu)，具有實驗技能和較強的動手操作能力；
　　（5）掌握各種常用（尤其是現(xiàn)場）的測試儀器、儀表和各種工具。

        2.2　在維修手段方面應具備的條件

　　（1）準備好常用備品、配件；
　　（2）隨時可以得到微電子元器件的實際支援或供應；
　　（3）必要的維修工具、儀器、儀表、接線、微機。比較好有小型編程系統(tǒng)或編程器，用以支援設(shè)備調(diào)試；
　　（4）完整資料、手冊、線路圖、維修說明書（包括CNC操作說明書）以及接口、調(diào)整與診斷、驅(qū)動說明書，PLC說明書（包括PLC用戶程序單），元器件表格等。

        2.3　維修前的準備

　　接到用戶的直接要求后，應盡可能直接與用戶聯(lián)系，以便盡快地獲取現(xiàn)場信息、現(xiàn)場情況及故障信息。如數(shù)控機床的進給與主軸驅(qū)動型號、報警指示或故障現(xiàn)象、用戶現(xiàn)場有無備件等。據(jù)此預先分析可能出現(xiàn)的故障原因與部位，而后在出發(fā)到現(xiàn)場之前，準備好有關(guān)的技術(shù)資料與維修服務工具、儀器備件等，做到有備而去。

        3　現(xiàn)場維修

　　現(xiàn)場維修是對數(shù)控機床出現(xiàn)的故障（主要是數(shù)控部分）進行診斷，找出故障部位，以相應的正常備件更換，使機床恢復正常運行。這過程的關(guān)鍵是診斷，即對系統(tǒng)或外圍線路進行檢測，確定有無故障，并對故障定位指出故障的確切位置。從整機定位到插線板，在某些場合下甚至定位到元器件。這是整個維修工作的主要部分。

        3.1　數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷

　　（1）初步判別　通常在資料較全時，可通過資料分析判斷故障所在，或采取接口信號法根據(jù)故障現(xiàn)象判別可能發(fā)生故障的部位，而后再按照故障與這一部位的具體特點，逐個部位檢查，初步判別。在實際應用中，可能用一種方法即可查到故障并排除，有時需要多種方法并用。對各種判別故障點的方法的掌握程度主要取決于對故障設(shè)備原理與結(jié)構(gòu)掌握的深度。
　　（2）報警處理　①系統(tǒng)報警的處理：數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障時，一般在顯示屏或操作面板上給出故障信號和相應的信息。通常系統(tǒng)的操作手冊或調(diào)整手冊中都有詳細的報警號，報警內(nèi)容和處理方法。由于系統(tǒng)的報警設(shè)置單一、齊全、嚴密、明確、維修人員可根據(jù)每一警報后面給出的信息與處理辦法自行處理。②機床報警和操作信息的處理：機床制造廠根據(jù)機床的電氣特點，應用PLC程序，將一些能反映機床接口電氣控制方面的故障或操作信息以特定的標志，通過顯示器給出，并可通過特定鍵，看到更詳盡的報警說明。這類報警可以根據(jù)機床廠提供的排除故障手冊進行處理，也可以利用操作面板或編程器根據(jù)電路圖和PLC程序，查出相應的信號狀態(tài)，按邏輯關(guān)系找出故障點進行處理。
　　（3）無報警或無法報警的故障處理　當系統(tǒng)的PLC無法運行，系統(tǒng)已停機或系統(tǒng)沒有報警但工作不正常時，需要根據(jù)故障發(fā)生前后的系統(tǒng)狀態(tài)信息，運用已掌握的理論基礎(chǔ)，進行分析，做出正確的判斷。下面闡述這種故障診斷和排除辦法。

　　故障診斷方法

　　常規(guī)檢查法

　　目測　目測故障板，仔細檢查有無保險絲燒斷，元器件燒焦，煙熏，開裂現(xiàn)象，有無異物斷路現(xiàn)象。以此可判斷板內(nèi)有無過流，過壓，短路等問題。
　　手摸　用手摸并輕搖元器件，尤其是阻容，半導體器件有無松動之感，以此可檢查出一些斷腳，虛焊等問題。
　　通電　首先用萬用表檢查各種電源之間有無斷路，如無即可接入相應的電源，目測有無冒煙，打火等現(xiàn)象，手摸元器件有無異常發(fā)熱，以此可發(fā)現(xiàn)一些較為明顯的故障，而縮小檢修范圍。

　　例如：在哈爾濱某工廠排除故障時，機床的數(shù)控系統(tǒng)和PLC運行正常，但機床的液壓系統(tǒng)無法啟動，用編程器檢查PLC程序運行正常，各所需信號狀態(tài)均滿足開機條件。進一步檢查中發(fā)現(xiàn)，PLC信號狀態(tài)與圖紙和設(shè)備上的標記不一致，停機拔出電路板檢查，發(fā)現(xiàn)PLC兩塊輸出板編址不對，與另兩塊位置搞錯，經(jīng)交換后，機床正常運轉(zhuǎn)。對于發(fā)生這個故障的機床所采用的SIMATIC S5