数控铣床故障排查与处理实例分享

要本着先外围后内部、先机械后电气、先简单后复杂、先静后动、先公用后专用、先查软件后查硬件的原则检查故障。

例8-26

故障现象：一进口数控铣床系统，机床送电，CRT无显示，查NC电源+24V、+15V、-15V、+5V无输出。

维修过程及分析：此现象可以确定是电源方面出了问题，所以可以根据电气原理图逐步从电源的输入端进行检查，当检查到电噪声滤波器时发现性能不良，后面的整流、振荡电路均正常，拆开噪声滤波器外壳发现里面烧焦，更换噪声滤波器后，系统故障排除。当遇到无法修复的电源时，可采用市面上出售的开关电源，但是一定要保证电压等级、容量一定要符合要求。

对这种故障的排除首先是使屏幕正常工作，有时也会是显示部分的原因。但在许多时候可能并存着多种故障。

例8-27

故障现象：一台配套FAGOR 8025MG型号为XK50381的数控机床，机床频繁出现进给轴报警，但停机断电半小时后开机又正常。

维修过程及分析：根据故障现象，判断电气接触有问题。查供电及控制线路，CNC到PLC、X轴伺服单元电缆接触良好，X轴伺服到X轴电动机电缆正常；测电动机亦无断路、短路及发热现象，故确认电气无异常。再查机械传动，用手拧X轴丝杠轻松、灵活，则判断机械没问题。当测量一控制变压器进线为380V电压时发现只有290V，且不稳定。跟踪查到电柜总空气开关，测开关进线电压正常，开关出线有两线线压偏低且波动较大，机床各轴停下时，电压又上升至380V左右。停电后拆下总空气开关，发现有一触点烧蚀。机床不加工时，电流小，空气开关不良触点压降小，看上去供电正常；机床切削加工时，总电流大，不良触点压降相应增大，造成伺服单元电源不正常而报警停机。

例8-28

故障现象：一台汉川714数控铣床，配备西门子802S系统，开机屏幕花屏，且进不去系统，停留在开机检测画面。

维修过程及分析：

1）开机屏幕花屏，怀疑是屏幕坏。换一台屏幕后花屏消失，出现从侧面看显示正常，正面几乎看不到显示的内容，是屏幕太亮所致。点右边扩展按键，再点诊断，找到屏幕显示，调整显示亮度，屏幕恢复正常。

2）开机进不去系统，仔细观察后边ENC，发现ERR报警灯亮，且开机后屏幕停留在系统自检画面，遂应重新刷新系统。关机状态下将ENC后的旋转波段开关拨至3，开机启动系统，系统可以正常进入，然后关机将波段开关重新拨至0，开机系统正常。

例8-29

故障现象：一数控铣床系统，工作后系统经常死机，停电后经常丢失机床参数和程序。

维修过程及分析：经分析和诊断，出现该故障的原因一般有如下几点：

1）电池不良；

2）系统存储器出错；

3）软件本身不稳定。

根据如上分析，逐条进行检查：首先用万用表直接测量系统断电存储用电池，发现电池没有问题；测量主板上的电池电压，发现时有时无，进一步检查发现当用手按着主板一侧测量时电压正确，松开手时电压不正确，因此初步诊断为接触不良所致。拆下该主板，仔细检查发现该主板已经弯曲变形，校正后重新试验，故障排除。

例8-30

故障现象：机床由西门子S5的PLC控制，且输入、输出部分采用ET200来控制（图8-3）。故障的表现为，在机床运转中输出点Q72.0会出现突然掉电现象，同时PLC的BF（bus fault）灯亮，ET200处出现IM fault灯亮。

图8-3 PLC接线图

维修过程及分析：首先查找外部线路问题，由于ET200处出现IM fault灯亮，所以首先查找了ET200处的I/O模块。在更换I/O模块时发现，连接线缆有部分破损现象，更换后IM fault灯熄灭，但输出点Q72.0仍然出现不固定的断电故障。在进行PLC联机测试时发现M11.5断续出现断电现象的原因是K2100有断电现象，而输入点I33.0对应K2100，由于已经更换了输入输出模块，所以只能通过变更输入点来进行解决，在将输入点改变后，故障消除。改变输入点时，应注意此输入点在其他功能模块中的引用，应全部变更。

例8-31

故障现象：一台专用数控铣床，NC系统采用西门子的SINUMERIK SYSTEM 3，在批量加工中NC系统显示2号报警“LIMIT SWITCH”。

维修过程及分析：这种故障是因为Y轴行程超出软件设定的极限值，检查程序数值并无变化，经仔细观察故障现象，当出现故障时，CRT上显示的Y轴坐标确定达到软件极限，仔细研究发现是补偿值输入变大引起的，适当调整软件限位设置后，故障被排除。这个故障就是软件限位设置不当造成的。

例8-32

故障现象：一台采用西门子SINUMERIK 810的数控机床，每次开机系统都进入AUTOMATIC状态，不能进行任何操作，系统出现死机状态。

维修过程及分析：经强制启动后，系统恢复正常工作。这个故障就是因操作人员操作失误或其他原因使NC系统处于死循环状态。

例8-33

故障现象：FANUC 18M数控铣床开机出现以下报警：

1002 SPINDLE DRIVER ALARM

401 SERVO报警X轴VRDY OFF

Y轴VRDY OFF

Z轴VRDY OFF

751第一主轴 报警信号检测AL-01

配电柜中主轴驱动LED显示报警号01。

维修过程及分析：仔细观察，发现X/Y/Z轴伺服共用一个变压器提供的220V电源，而该电源通过一个接触器控制，该接触器线圈是有伺服引出的MCC继电器控制，在开机时，该接触器会吸合两次，每次吸合一秒时间，好像是因为电流大发生保护又断开一样。怀疑是由于主轴伺服报警引起的其他报警。查维修手册发现，产生该751报警的原因为主轴过热。而导致主轴电机过热的原因如下：

1）风扇不转；

2）电机长时间大负载；

3）电机内部温度控制开关断开（FANUC主轴电机内部温度开关状态为常闭，当主轴温度过高才断开）。考虑到报警开机即出现，首先应该查风扇，检测风扇无故障，转动方向与机壳标示一致。又测量温度开关，也是常闭状态，当检测到主轴伺服与温控开关连线时发现伺服端（JY2）时通时断，而单根线一致导通，怀疑是电机端连接端子接触不良，将导线直接连接后开机一切正常，报警消失。

例8-34

故障现象：数控铣床X轴、Z轴回零正常，Y轴回零即超程。

仔细观察该机床回零过程，回零时相撞到减速开关，速度减慢并保持进给，当减速挡块离开减速开关后，回零完成。但Y轴无减速过程，查看PMC地址状态，即使当Y轴已经行驶到减速挡块位置时，∗DECY也无变化，即一直为0。查看行程开关与挡块位置不在一条直线，调整挡块位置，使其与行程开关对直后回零正常。

例8-35

故障现象：数控铣床无松刀动作。

维修过程及分析：检测PMC状态，系统能检测到松刀按钮动作，但控制松刀继电器的还有一个条件没有满足，根据说明书确认为机床工作方式的手动方式。将波段开关选在手动方式，该开关亮，即导通。按松刀按键继电器吸合，出现松刀动作。但当连续按松刀按钮，出现1007 SPINDLE CLAMP LS报警，为主轴夹具故障。同时继电器吸合，但气缸无动作。怀疑是气压不足所致，等待4秒后该报警消失，再按松刀按钮，气缸动作。检测气缸气管，发现有漏气现象，更换气管后报警消失。

例8-36

故障现象：数控铣床换过X轴轴承后，开机各轴执行回零动作，X轴出现501号报警，显示X轴回零超程。

维修过程及分析：查看参数，发现1320号参数为各轴正方向行程极限1坐标值，1321号参数为各轴负方向行程极限1坐标值。

考虑到X轴回零时是朝负方向移动，所以应该更改1321号值。查看原值为-4999可能是太小，改为-10000，故障依旧。求助fanuc，得知按住P+CAN键开机，可消除此次超程报警，执行后果然X轴可以正常回零，以后也没有再出现超程报警。

例8-37

故障现象：一数控龙门铣床，采用TOSNUC600M数控系统和DSR一83型直流主轴调速单元，出现如图8-4的报警。

维修过程及分析：PC4-00号报警为主轴单元故障。当主轴调速单元出故障后，将故障信号送至PLC，再由PLC将此信息送至NC装置，从而在CRT上显示相应的报警号。在PLC到NC的信号中，地址为E3F6输出口发送主轴故障信号，只要通过PLC梯形图监控画面，可方便地查出该信号的产生原因。调用如图8-4所示的有关部分梯形图，当发生故障时有关触点和继电器的监控状态为：51X、X085，T010、E3F6等吸合，R010断开。从中不难分析出是由于主轴调速单元送来的51X主电机过热信号触点闭合，导致X085、T010吸合，R010断电，其常闭触点闭合，使E3F6输出继电器通电，从而产主PC4-00号报警。主电机的过热原因往往是由于机床主轴铣头切削深度过大或切削速度过快，导致主电机工作电流超过限定值。但是检查主轴铣头切削正常，电机工作电流也未超过。手摸电机外壳，温升异常。从而判断可能是主电机强迫风冷不良所造成，检查风冷电机及风道，风道内积满尘埃。打开风道盖，清除内部尘埃后故障消除。

图8-4 PC4-00报警有关梯形图

例8-38

故障现象：北京第一机床厂生产的XK5040数控立铣，数控系统为FANUC-3MA，驱动Z轴时就产生31号报警。

维修过程及分析：查维修手册，31号报警为误差寄存器的内容大于规定值。根据31号报警指示，将31号机床参数的内容由2000改为5000，与X、Y轴的机床参数相同，然后用手轮驱动Z轴，31号报警消除，但又产生了32号报警。查维修手册知，32号报警为Z轴误差寄存器的内容超过了± 32767或数模变换器的命令值超出了-8192～+8191的范围。将参数改为3333后，32号报警消除，31号报警又出现。反复修改机床参数，故障均不能排除。为了诊断Z轴位置控制单元是否出了故障，将800、801、802诊断号调出，发现800在-1与-2间变化，801在+1与-1间变化，802却为0，没有任何变化，这说明Z轴位置控制单元出现了故障。为了准确定位控制单元故障，将Z轴与Y轴的位置信号进行变换，即用Y轴控制信号去控制Z轴，用Z轴控制信号去控制Y轴，Y轴就发生31号报警（实际是Z轴报警），同时，诊断号801也变为“0”，802有了变化。通过这样交换，再一次证明Z轴位置控制单元有问题。

交换Z轴、Y轴伺服驱动系统，仍不能排除故障。交换伺服驱动控制信号及位置控制信号，Z信号能驱动Y轴，Y信号不能驱动Z轴。这样就将故障定点在Z轴伺服电机上，打开Z轴伺服电机，发现位置编码器与电机之间的十字联接块脱落，位置编码器上的螺丝断致使电机在工作中无反馈信号而产生上述故障报警。将十字联接块与伺服电机、位置编码器重新联接好，故障排除。

例8-39

故障现象：配TOSNUC-600M系统的MPA-45120型数控龙门铣床在运行中突然紧急停止，CRT屏幕上出现NC8-018报警号，指示伺服马达电流过大。

维修过程及分析：检查X、Y、Z、W伺服单元，发现X轴伺服驱动电路板上LED指示故障信号。断电后对该驱动箱进行检查。通常，该主回路中功率驱动晶体管模块GTR击穿可能性较大。用静态电阻测量法逐一检查各GTR模块，发现GTR2模块中的一个功率晶体管已被击穿。该模块型号为MG200H2CK1，内部电路图，如图8-5所示。当用MF64型万用表 × 100欧姆挡测量时，B1-C1结正向电阻1K，反向电阻∞，B1-E1结正反向都为0.4K，B2-C2结与B2-E2结正反向电阻值皆为0，可见该晶体已击穿。调换GTR2模块后，伺服驱动系统恢复正常。

图8-5 GTR内部电路图(www.xing528.com)

例8-40

故障现象：FANUC-7CM系统的XK715F型数控立铣床，其旋转工作台（B轴）低速时转动正常，中、高速时出现抖动。

维修过程及分析：采用隔离法将电机从转盘上拆下后再运转，仍有抖动现象。再将位置环脱开，外加VCMD给定信号给速度单元，再运转，还是抖动。可见故障在电机或速度单元上。先打开电机，发现大量冷却油进入内部。经洗刷电机内部后再装好，运转时电机不再抖动。

例8-41

故障现象：某铣床在回零时，有减速过程，但是找不到零点。

维修过程及分析：机床轴回零时有减速过程，说明减速信号已经到达系统，证明减速开关及其相关电器没有问题，问题可能出在了编码器上，用示波器测量编码器的波形，的确找不到零脉冲，可以确定是编码器出现了问题。

将编码器拆开，观察里面是否有灰尘或者油污，将编码器擦拭干净，再次用示波器测量，如发现零脉冲，则问题解决，否则可以更换编码器或进行修理。

此类问题较多，如全闭环中使用的光栅尺，如果长时间不进行清洗，光栅尺的零点标记被灰尘或者油污遮住，就有可能出现类似的问题。

例8-42

故障现象：某铣床在回零时，Y轴回零不成功，报超程错误。

维修过程及分析：首先观察轴回零的状态，选择回零方式，让X轴先回零，结果能够正确回零，再选Y轴回零，观察到Y轴在回零时，压到减速开关后Y轴并不进行减速动作，而是越过减速开关，直至压到限位开关机床超程，直接将限位开关按下后，观察机床PLC的输入状态，发现Y轴的减速信号并没有到达系统，可以初步判断有可能是机床的减速开关或者时Y轴的回零输入线路出现了问题，然后用万用表进行逐步测量，最终确定为减速开关的焊接点出现了脱落。用烙铁将脱落的线头焊接好，故障即排除。

例8-43

故障现象：一台普通的数控铣床，开机回零，X轴正常，Y轴回零不成功。

维修过程及分析：机床轴回零时有减速过程，说明减速信号已经到达系统，证明减速开关及其相关电器没有问题，问题可能出在了编码器上，用示波器测量编码器的波形，但是零脉冲正常，可以确定编码器没有问题，问题可能出现在了接受零脉冲反馈信号的线路板上。

解决办法：更换线路板。有的系统可能每个轴的检测线路板是分开的，可以将X、Y两轴的板子进行互换，确认问题的所在，然后更换板子，有的系统可能把检测的板子与NC板集成了一块，则可以直接更换整个板子。

例8-44

故障现象：配西门子SINUMERIK 810系统的数控铣床有时回不了参考点。用X轴置回参考点方式，启动刀架向X参考点移动，碰到减速开关之后，X轴反向移动，找不到参考点。

维修过程及分析：为了证实X位置编码器是否有零位脉冲发至数控系统，暂时修改810T系统MD2001和MD4000参数值，将X轴设成S轴，再观察主轴伺服数据显示画面，在X轴转动时其实际旋转值是否从零逐渐变大。经观察，其值不变，总为零。从而判定X轴编码器有故障。调换一个2500脉冲/转的编码器（原为2000脉冲/转），并将机床参数MD3640从8000改为10000后，X轴回参考点，不可靠故障解决。

例8-45

故障现象：FANUC-9数控系统的立式铣床在自动加工某一曲线零件时出现爬行现象，工件表面粗糙度极差。

维修过程及分析：在运行测试程序时，直线、圆弧插补时皆无爬行，由此确定原因在编程方面。对加工程序仔细检查后发现该加工曲线由众多小段圆弧组成，而编程时又使用了正确定位检查G61指令之故。将程序中的G61取消，改用G64后，爬行现象消除。

例8-46

故障现象：某配套SIEMENS 802C的数控铣床，执行某零件加工程序时出现12180号报警。

维修过程及分析：报警显示通道1段N60算术变量R1未定义。切换至编辑状态，找到N60句：，，，，N60 R1=R2--5，，，，

仔细分析N60句，发现R1赋值错误，将程序修改为：“N60 R1=R2-（-R3）”。按复位键消除报警，重新启动程序，工作正常。

例8-47

故障现象：某配套SIEMENS 802C的数控铣床，执行零件加工程序时出现14011号报警。

维修过程及分析：14011号报警的含义为“调用的程序不存在，或者没有供执行”。检查零件加工程序段并没有发现明显的错误，但程序中使用M98指令调用了子程序，程序如下：N20 M98 P0010；

于是，检查子程序，但发现找不到该子程序。从正在运行的零件程序中（主程序或子程序）调用所要调用的程序，但是它在NC存储器中不存在，因此产生此报警。

消除方法：正确修改零件程序，并检查：

1）在调用的程序中检查子程序名称是否正确无误。

2）检查被调用程序的名称是否正确无误。

3）检查程序是否已经传送到NC存储器。

按复位键消除报警，修改程序，重新启动零件程序，故障消除。

例8-48

故障现象：某配套SIEMENS 802C系统的数控铣床，执行某零件加工程序时出现14910号报警。

维修过程及分析：编程者用张角编程圆弧时编程了一个负的张角，或者编程了一个大于或等于360 °的张角，而允许的张角编程的数值范围是0.0001～359.9999度。N20X50.0Y35.0AR=720。

消除方法：修改零件程序，写入合适的张角角度。用复位键删除报警；重新启动零件加工程序。

例8-49

故障现象：一台数控铣床发生打刀事故，按急停按钮后，换上新刀，但工作台不旋转。

维修过程及分析：通过PLC梯形图分析，发现其换刀过程不正确，计算机认为换刀过程没有结束，不能进行其他操作，按正确程序重新换刀后，机床恢复正常。

例8-50

故障现象：一台配套FANUC 0MC系统，型号为XH754的数控机床，刀库在换刀过程中不停转动。

维修过程及分析：拿螺钉旋具将刀库伸缩电磁阀手动钮拧到刀库伸出位置，保证刀库一直处于伸出状态，复位，手动将刀库当前刀取下，停机断电，用扳手拧刀库齿轮箱方头轴，让空刀爪转到主轴位置，对正后再用螺钉旋具将电磁阀手动钮关掉，让刀库回位。再查刀库回零开关和刀库电动机电缆正常，重新开机回零正常，MDI方式下换刀正常。怀疑系干扰所致，将接地线处理后，故障再未出现。

例8-51

故障现象：一台配套FANUC 0MC系统，型号为XH754的数控机床，在换刀过程中，主轴上移至刀爪时，刀库刀爪有错动，拔插刀时，有明显声响，似乎卡滞。

维修过程及分析：主轴上移至刀爪时，刀库刀爪有错动，说明刀库零点可能偏移，或是由于刀库传动存在间隙，或者刀库上刀具重量不平衡而偏向一边。因为插拔刀别劲，估计是刀库零点偏移；将刀库刀具全部卸下将主轴手摇至Y轴第二参考点附近，用塞尺测刀库刀爪与主轴传动键之间间隙，证实偏移；用手推拉刀库，也不能利用间隙使其回正；调整参数7508直至刀库刀爪与主轴传动键之间间隙基本相等。开机后执行换刀正常。

例8-52

故障现象：一台配套FANUC 0MC系统，型号为XH754的数控机床，换刀过程中刀库旋转时突遇停电，刀库停在随机位置。

维修过程及分析：刀库停在随机位置，会影响开机刀库回零。故障发生后尽快用螺钉旋具打开刀库伸缩电磁阀手动钮让刀库伸出，用扳手拧刀库齿轮箱方头轴，将刀库转到与主轴正对，同时手动取下当前刀爪上的刀具，再将刀库电磁阀手动钮关掉，让刀库退回。经以上处理，来电后，正常回零恢复正常。

例8-53

故障现象：一台配套FANUC 0MC系统，型号为XH754的数控机床，换刀过程中，刀时有卡滞，同时声响大。

维修过程及分析：观察刀库无偏移错动，故怀疑主轴定向有问题，主轴定向偏移会影响换刀。将磁性表吸在工作台上，将百分表头压在主轴传动键上平面，用手摇脉冲发生器，移动X轴，看两键是否等高。通过调整参数6531，将两键调平；再换刀，故障排除。

例8-54

故障现象：一台配套FANUC 0MC系统，型号为XH754的数控机床，换刀过程快结束，主轴换刀后从换刀位置下移时，机床显示1001 “spindle alarm 408ser-voalarm（serialerr）”报警。

维修过程及分析：现场观察，主轴处于非定向状态，可以断定换刀过程中，定向偏移，卡住；而根据报警号分析，说明主轴试图恢复到定向位置，但因卡住而报警关机。手动操作电磁阀分别将主轴刀具松开，刀库伸出，手工将刀爪上的刀卸下，再手动将主轴夹紧，刀库退回；开机，报警消除。为查找原因，检查刀库刀爪与主轴相对位置，发现刀库刀爪偏左，主轴换刀后下移时刀爪右指刮擦刀柄，造成主轴顺时针转动偏离定向，而主轴默认定向为M19，恢复定向旋转方向与偏离方向一致，更加大了这一偏离，因而偏离很多造成卡死；而主轴上移时，刀爪右指刮擦使刀柄逆转，而M19定向为正转正好将其消除，不存在这一问题。调整刀库回零位置参数7508，使刀爪与主轴对齐后，故障消除。

例8-55

故障现象：FANUC-9数控系统的立式铣床在自动加工某一曲线零件时出现爬行现象，零件表面粗糙度极差。

维修过程及分析：在运行测试程序时，直线、圆弧插补皆无爬行，由此确定原因在编程方面。对加工程序仔细检查后发现该加工曲线由众多小段圆弧组成，而编程时又使用了正确定位检查G61指令之故。将程序中的G61取消，改用G64后，爬行现象消除。

例8-56

故障现象：XK713加工过程中X轴出现跟踪误差过大报警。

维修过程及分析：该机床采用闭环控制系统，伺服电动机与丝杠采用直联的连接方式。在检查系统控制参数无误后，拆开电动机防护罩，在电动机伺服带电的情况下，用手拧动丝杠，发现丝杠与电动机有相对位移，可以判断是由于电动机与丝杠连接的胀紧套松动所致，紧定紧固螺钉后，故障消除。