數控機床故障是指機床在規定的條件下失去了規定的功能。數控機床是一個複雜的係統，涉及光、機、電、液、氣等很多技術。機械磨損、機械鏽燭、插件接觸不良、電子元器件老化、電流電壓波動、溫度變化、幹擾、噪聲、軟件丟失或本身有隱患、灰塵以及操作失誤等都可導致數控機床出故障。
對數控機床故障診斷和維修主要分為機床電器櫃（也稱為強電櫃）的維修、數控裝置的維修、伺服放大器的維修、位置反饋裝置的維修、機床機械部分以及輔助裝置的維修等。
(1)機床電器櫃（也稱為強電櫃）的維修
電器櫃中是強電線路，裝有電源控製電路和保護電路。強電線路由電源變壓器、控製變壓器、各種斷路器、保護開關、接觸器、熔斷器等連接組成，為交流電動機(如液壓泵電動機、冷卻泵電動機等）、電磁鐵、離合器等供電。電源失效或產生故障，會使係統停機或毀壞整個係統。保護電路可以保證數控設備的正常運轉，要定期對它進行檢查和維修。
(2)數控裝置維修
數控裝置也稱CNC，屬於計算機產品，其硬件結構由塊板、卡通過接插件等連接，再連接外設成為係統級產品。維修應具備的資料：數控裝置內各電路板外部連接圖；數控裝置中各種參數的意義及其設定方法；自診斷功能和報警信息清單；數控裝置接口的分配及其含義等。通過上述資料，維修人員應掌握CNC原理框圖、結構布置、各電路板的作用，以及電路板上各發光管指示的意義；能通過麵板對係統進行各種操作，進行自診斷檢測，檢查和修改參數並能做出參數和係統程序的備份；能熟練地通過報警信息確定故障範圍，對係統供維修的檢測點進行測試等。
(3)伺服放大器的維修
伺服放大器是進給驅動和主軸驅動的連接電路，數控機床是否能達到設計標準，很大程度上取決於伺服驅動係統是否能夠正常工作。
(4)位置反饋裝置的維修
數控機床最終是以位置控製為目的，維護好位置反饋裝置直接影響到機床的運動和定位精度。
(5)機床機械部件及輔助裝置的維修
包括主軸箱的潤滑和冷卻，齒輪副、導軌副和絲杠螺母副的間隙調整和潤滑，軸承的預緊，液壓和氣動裝置的壓力和流量的調整等。各種機械故障通常可通過維護保養和調整解決。對於已磨損、損壞或者已失去功能的零部件，可通過修複或更換部件排除故障。
液壓係統的故障大多數是由於維護保養不當所致。液壓係統的日常維護保養內容一般在說明書上都有詳細的規定。當液壓係統更換液壓油品種時，要將係統中原有的油全部%掉並清洗係統，然後再加人新油，不要將不同牌號的油混合使用。
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