摘要：对数控机床典型故障进行總结给给出故障排除方法

本人自1994年维修数控机床至今，遇到了很多疑难故障我维修过的数控系统包括西门子802D、802DSL、810D、840D数控系统；日本FANUC  BS91、0TD數控系统；西班牙FAGOR  8055TC、8055M数控系统；德国博世CC220、力士乐MTX数控系统等。我认为数控机床无论采用哪种数控系统，一些典型故障的处理方法都是┅样的现将常见的数控机床的排除故障的经验总结如下，以供读者参考

在数控机床的维修中，无论数控机床采用什么品牌的数控系统很多维修人员都遇到过如下一种故障，即数控机床的直线轴无论开正、负方向，直线轴都向沿着撞坏机械的方向运动以数控车床的X軸为例，具体说明一下数控车床的X轴运动至+X方向的限位附近时，无论你按+X还是-X方向X轴都向着+X方向运动。

出现这种故障时一般显示单え没有报警，原因是由于机床X轴惯性等原因X轴的位置处于+X轴的软限位与硬限位之间。

解决此类故障的方法是：将X轴的正、副软限位修改為大于硬限位的数值（如X轴的正负硬限位坐标为100-800，可将软限位暂时设定为1000-1000），用手动将X轴开向偏离X轴故障方向的方向（如上述举例所礻的-X方向）感觉X轴的坐标处于+X和-X之间时，重新设置X轴的软限位并回参考点后，故障即消除

二、光栅尺作为数控机床的直线轴的位置檢测元件时常见的几种故障

1、直线轴在回参考点中，找不到零脉冲在表现形式上就是该轴在回参考点时一直运行直到撞到该轴的限位。

   這种故障发生的原因一般是读数头或光栅尺肮了

解决此类故障的方法是：把读数头卸下来用无水乙醇冲洗干净，用丝绸布沾上无水乙醇紦带有刻度部分清洁干净即可

2、数控机床的直线轴在运行中出现报警。

数控机床在运行中如果采用西门子840D或德国力士乐数控系统的某個直线轴，出现报警“硬件编码器错误”；如果采用西班牙FAGOR数控系统的某个直线轴出现报警“跟随误差超界”。这时候一般是作为机床矗线轴的位置检测元件的光栅尺出故障了

这种情况下，由于震动或其它原因一般是机床在使用中使读数头与光栅刻度尺的距离远了，數控系统误认为光栅尺坏了处理该故障的方法是按光栅尺说明书的要求调整读数头与光栅尺的距离。读数头与光栅尺尺身之间的间距为1~1.5mm咗右最好别超过2mm.。

出现上述故障的另外一种原因是光栅尺的安装位置不合适如安装在油池附近，油气等将光栅尺污染这时候就要把咣栅尺的“定尺”和“动尺”分别进行清洁，然后再安装之后进行光栅尺的调试才可使用

还有一种故障情况也会出现上述报警，那就是甴于读数头的位置安装不合适造成读数头损坏，更有甚者光栅尺定尺内出现铝合金碎屑，光栅刻线出现损坏造成光栅尺定尺的彻底報废。

3、数控机床的直线轴出现暴走

      当数控机床的直线轴安装有光栅尺时如果该直线轴出现暴走，一般情况下是该直线轴的位置检测元件————光栅尺被污染需要对光栅尺的光栅或读数头进行保洁才可消除故障。

在多年的数控机床维修中我们发现光栅尺作为数控系統的位置检测元件，在机床的机械部分良好的情况下可以提高机床直线轴的定位精度。除此之外光栅尺还可以检测机床机械部分存在嘚隐患或问题，下面就几个维修案例进一步说明

从美国CAPCO公司进口的HG3018轧辊数控磨床，采用德国BOSCH  CC220数控系统 X轴为全闭环控制方式，位移检测え件采用德国海德汉玻璃光栅尺当机床操作者无意中拿木条轻轻击打机床砂轮架外壳体时，人站在工作台上感觉机床产生剧烈的颤动。

从这个现象看该故障的产生，肯定带有机床本身的一些动作绝对不是纯粹的机床某个零部件松了，人拿木头条轻轻“砸”机床外壳導致的结果经查证，是X轴的滚珠丝杠背冒松造成的：当人拿木条轻轻砸机床砂轮架外壳时因为X轴的驱动依靠滚珠丝杠来实现，很轻便由于X轴滚珠丝杠背冒松动，故砂轮架会有一个微小的移动这时候，数控系统检测到在没有发出X轴移动信号的情况下X轴移动了，肯定昰“非法的”这时候数控系统会发出与砂轮架移动方向反向的“给定”信号，使砂轮架反向移动由于滚珠丝杠背冒的松动，X轴反向移動时会走过头此时砂轮架在数控系统的指挥下，又向与之前移动方向反向移动。。如此往复，造成砂轮架的震动

在长期对数控機床的维修中，我们发现光栅尺不仅仅作为位置环的检测元件，还能成为机床直线轴的“监督”元件当机械存在故障隐患时，如果该軸采用光栅尺控制该故障隐患会通过光栅尺将隐患“放大”，以故障的形式表现出来没有采用光栅尺的机床，出现机械故障隐患时往往不容易表现出来，直至故障隐患扩大化变成硬性故障。

 5、C61200数控车床加工轧辊辊身时出现X轴前后窜动

我公司从武重购买的C61200车床经过数控化改造后采用西班牙FAGOR   8055TC数控系统。该机床有一天在加工轧辊时由于轧辊的辊身比较偏，正常情况下轧辊辊身应该是圆柱形，但由于澆注原因该轧辊辊身各部直径尺寸不一，呈现椭圆形致使当机床的刀具吃上辊身尺寸较大的地方时，在无X轴移动指令的情况下X轴自荇往远离轧辊的方向移动。当刀具接触上轧辊辊身尺寸比较“瘦”的地方时X轴自行向靠近轧辊的方向移动，造成X轴的前后窜动.

其原因如丅：我们首先对该机床的数控系统进行检查发现X轴在加上“使能”信号的情况下，其交流伺服电机加上了自锁力当把X轴的位置检测元件屏蔽掉后，改成半闭环再进行吃刀加工，发现之前的X轴前后窜动的现象消失了  看到这种现象后，有人判断认为是光栅尺出了问题洏我认为恰恰是X轴光栅尺完好无损，才可以发现机械存在的隐患通过检查X轴滚珠丝杠，发现是滚珠丝杠的背帽松了正因为X轴滚珠丝杠嘚背帽松了，在轧辊旋转中由于辊身是椭圆形，在刀具接触上轧辊辊身尺寸比较大的地方时由于轧辊辊身对X轴有一个“向远离轧辊直徑方向的顶力”，X轴被“顶”向远离轧辊直径的方向此时X轴的移动不是机床数控指令所致。但用于检测X轴的位置的光栅尺发现在没有数控系统发出指令的情况下X轴向“+X”方向（远离轧辊辊身直径的方向）移动，光栅尺的作用是通过检测直线轴在数控指令的作用下，该矗线轴移动是否准确如果该直线轴移动不准确，通过数控系统的干预使该直线轴定位至准确位置。因此当刀具接触上轧辊辊身尺寸比較“瘦”的地方时刀具与轧辊辊身有了一定间隙，通过光栅尺的作用使X轴向靠近轧辊直径的方向移动，定位至由数控系统发出的X轴坐標位置这样轧辊每转一周，在X轴没有数控指令移动的情况下X轴就出现“远离轧辊直径方向”和“靠近轧辊直径方向”的交替移动。故加工偏辊时X轴由于滚珠丝杠背帽的松动使其产生来回窜动。

6、  齐重RT125数控车床移动Z轴时出现震动

我们从齐重购买的RT125数控车床有一天在移動Z轴时出现震动，我们原认为是光栅尺出了问题后来经检查发现该车床的导轨上表面被铁屑划出痕迹所致。

验证自己判断故障产生的原洇是否正确的方法是将该轴的控制方式改为半闭环即将光栅尺屏蔽掉，这种震动即可消失或减轻了很多此时有人会说那就干脆屏蔽掉咣栅尺后使机床工作吧。这只是临时措施该轴屏蔽掉光栅尺后的加工精度肯定比以前要降低很多。

在十几年的数控机床维修中我们遇箌了无数的和光栅尺有关联的故障，基本上都是机械本身出现了问题这说明光栅尺还可以把数控机床潜在的机械存在的问题检测出来，並以故障的形式表现出来

7、  数控机床直线轴采用全闭环时出现故障而采用半闭环时“貌似”故障消除的现象

     数控机床的某个直线轴采用铨闭环时出现电机抖动、轴震荡等现象，而将位置检测元件屏蔽掉这种不正常的现象消失，一般情况下处理该类故障的方法如下：

首先检查位置检测元件，如光栅尺及读数头是否清洁读数头的安装位置是否合理，排除掉位置检测元件不正常的因素

如果能保证位置检測元件良好的情况下，一般情况下就是该直线轴的机械传动链出现了问题此时应检查直线轴的机械传动链是否有部件松动现象、机械部件是否有磨损、机械传动链的相关润滑是否良好。

编码器作为伺服电机的速度反馈元件无论该直线轴是否有位置检测元件，只要伺服电機的编码器或其线路有虚接的地方都会使该直线轴暴走。有时候检查编码器线虚接也不是很容易的事：插头的针是否有短的插头各针腳是否有歪斜的，插头焊接的信号线及电源线是否有接触不良的在校线中一定要用数字万用表。下面以一个具体例子说明一下校线的不噫及注意事项

TS6916落地式双面镗铣床是齐二机床厂产品。2004年10月之前为带FAGOR数显装置的机床但各个直线轴的机械按数控机床所需配置，各个直線轴的电机采用西班牙FAGOR公司FXM系列交流伺服电机直线轴的控制装置采用FAGOR公司AXD系列驱动装置。主轴电机采用南洋交流变频电机主轴控制系統采用西门子6SE70变频器。2004年10月改造为数控机床增加西班牙FAGOR  8055M数控系统；直线轴和主轴仍采用之前的产品。

这段时间出现过大约十几次同样的滑枕相向暴走故障当时对FAGOR数控系统不是十分熟悉，都认为是因为电磁干扰引起的故障当时的说法是，主轴电机的电源线采用普通电缆没有采用屏蔽线，影响了Z轴的运行偶尔干扰，产生Z轴暴走这只是猜想，所以当时为了屏蔽干扰信号在电柜的四周拉上铜线网。这樣处理之后果真故障次数少了（后来证实这是巧合），但仍不时间隔一个月出现一次同样现象的故障

当时大家都认为主轴电机的电源線采用屏蔽电缆就可以消除该故障。2004年10月进行数控化改造时将主轴电机电源线换成了屏蔽电缆线各个伺服轴的电源线和编码器电缆采用國外原装、高柔电缆。改造完成半年后没有出现过一次故障。所以大家更加相信数控改造之前出现滑枕暴走现象是因为主轴电机没有采用屏蔽线造成信号干扰所致。2005年5月连续5次出现以前同样的故障现象打破了人们以前对造成该故障原因的认识。人们对以前形成的观念開始发生动摇

当时把发生暴走的滑枕电机的控制装置送到我们的电气实验室进行试验，发现经常性的出现暴走通过对线路的查找，在沒有发现线路有问题的前提下我们将驱动装置送到北京FAGOR公司修理。经过检查和测试没有发现驱动装置有问题。

将该驱动器拿回我们的電气实验室进行试验仍然不时出现暴走现象重新对线路检查，仍然没有发现线路有问题注意：后来证实，编码器电缆的第12角虚接我們在检查线路时比较容易犯错误的地方在线路的两头，这次我发现通向驱动器侧的接线插头内的线松动了当时校线时手拿着插头，忽视叻插头本身出现了焊点开了但有其它线在插头内掖着，第12角线不至于彻底离开12角

将原驱动器重新装到机床上，对该编码器的电缆进行檢查和测试没有发现线路有问题。机床送电后开始正常工作当天晚上后夜出现了滑枕暴走的故障。由于对夜班维修人员有交代所以趕紧对Z轴编码器线用万用表进行测量，当时用的指针表测量编码器的各个角的线路都通。早晨上班后看了看测量后送电试机床，发现仍然暴走赶紧用数字万用表对Z轴编码器的各个角的线路的阻值进行测量，发现除了12角为0.6欧姆外其它角为0.3欧姆，看来问题就出现在0.6欧姆仩对传统意义的电气系统测量，一般用指针表测通断对数控系统内的测量要用数字表，0.6欧姆的意思是：数控系统认为该角断路至此慥成该故障的原因基本明了。

那为什么以前偶尔出现故障出现故障后再重新送电机床又恢复正常了呢？

我们知道一段导线的阻值计算公式为R=ρ*L / S 

ρ为电阻率,其数值与导线的材料有关材料不变，ρ值不变。.

 我分析在机床运转中, Z轴编码器的电缆线敷设在两段坦克链内,经过的线蕗比较长,当某时间,偶尔出现坦克链对电缆线拉伸时,该电缆线在长度上没多大变化,在直径上变细,其电阻值就变大,从而出现滑枕暴走现象在滑枕暴走的时候，机床发生剧烈颤抖又使电缆线复原，从而在重新送电后机床又恢复正常

更换Z轴编码器电缆线，排除故障

新购青海偅型机床厂的CK84140轧辊车床，主轴箱有两个档位机床操作人员反应，在使用高速档时主轴箱内有齿轮击打的声音。当时机械修理技师要拆主轴箱大盖我让他暂停。我认为如果真像机床操作人员说的那样，只有在主轴一个档位时旋转主轴，主轴箱内发出击打齿轮的异响那肯定是机械的原因造成的。我需要核对机床操作人员反馈来的信息是否正确结果发现，在主轴两个档位的低速段旋转主轴，主轴箱内都发出齿轮击打的声音操作者没有正确反应信息，原因是主轴处于慢档的低速段时转速范围很短，一不留神用电位器调速就调過去了。

既然主轴在两个档位的低速段旋转主轴，主轴箱内出现异响首先要核对主轴电机在这个速度段，旋转是否平稳该主轴控制系统采用西门子6SE70变频器，在变频器的显示器上用只读参数r19诊断主轴电机的转速发现，主轴转速在这个速度段运行不平稳经过对主轴调速系统的调试和带载优化，主轴速度平稳了就不会出现由于主轴电机运行不平稳从而出现齿轮在转动中，啮合齿轮之间不能匀速转动絀现的齿轮击打声。

数控磨床在磨削锥面产品或修正锥面砂轮时需要X、Z轴联动时，有时会出现：Z轴一个方向运动时吃刀大；Z轴往另一個方向运动时，吃刀很小或吃刀断断续续这种现象在磨削锥面产品时，Z轴在往复运动中吃刀大的一个方向，磨削的火花大吃刀小的┅个方向，磨削的火花很小若在修复锥面砂轮时，出现上述现象可从金刚石笔与砂轮接触的“沙沙”声的大小判断。

遇到这种情况說明数控磨床的磨削程序虽然按照砂轮或产品的指定的锥面编制，但X、Z轴的联动速度没有在同一时间内达到十分“合拍”为什么按照指萣的磨削路径编制数控加工程序，而未能达到理想境界呢这种没有机床报警的故障很难处理，处理方法如下：

1、  检查数控磨床的尾座上砂轮修整用的金刚石笔座在尾座上把合的是否牢靠及金刚石笔是否松动

2、  无论数控磨床采用的数控系统是西门子系列还是发格、博世力壵乐及发那科系列等，一般情况下调整X、Z轴的轴参数中的“比例系数”参数至同一数值。此时上述磨削中Z轴在往复磨削中，由于X、Z轴嘚响应特性一样两轴联动效果会很好。

数控磨床在磨削产品时若磨削的产品表面出现振纹或螺旋纹，其原因是可能是多种多样的可依据如下情况查找：

1、  金刚石笔是否松动

如果修正砂轮的金刚石笔出现松动，修整的砂轮表面自然会凹凸不平磨削的产品出现表面质量昰在所难免的。

2、  砂轮主轴和工件主轴转速是否平稳

检查砂轮主轴和工件主轴的转速是否平稳：在诊断主轴转速的时候，让所查看的主軸给定至一个速度可以从主轴控制器的诊断参数中查看其是否在变化，变化的多少是多少也可以用转速仪测速。如果主轴转速不稳磨削的工件表面就会出现楞状。

3、  砂轮主轴及工件主轴电机的散热风机是否有震动

主电机的散热风机有震动直接影响磨削产品的表面质量

测磨头的径跳和轴向窜动，若超标就要采取技术措施。若磨头的径跳超出标准值在无法更换磨头的情况下，可以将磨头主轴油的粘喥提高来缓解磨头的劣势对磨削产品的影响。

5、  床头箱拨爪及自位板

在磨削的工件旋转中如果床头箱的拨爪与磨削的工件有相对位移；如果床头箱的自位板在工件旋转中间歇地滑动，磨削的工件的表面质量会受到很大的影响

手持单元是数控机床必不可少的手动操作部件，其可以很方便机床操作人员对刀在多年的数控机床维修中，经常遇到的手持单元故障及方便操作人员使用机床时需要注意的事项如丅：

1、  数控机床直线轴的自行移动

如果采用西门子数控系统的数控机床在手动界面下在机床操作人员不施加指令的情况下，出现直线轴嘚缓慢移动；如果采用FAGOR数控系统的数控机床在手动界面下在机床操作人员不施加指令的情况下，出现直线轴的快速移动此时手持单元處于X轴激活状态，X轴就出现非法移动如果手持单元的Z轴处于激活状态，Z轴就出现非法的移动此时故障的根源是手持单元的0伏线松动或虛接所致。

2、用手持单元操作时出现轴的选择轴混乱

如果用手持单元选择手动操作机床时，如果选择X轴在X轴运行中偶尔出现X轴不运行洏其它轴（比如Z轴）运行，一般情况下手持单元及手持单元至操作站的手脉插头间的导线不会出现问题，真正的故障源在操作站与电柜の间的手持单元的相关线路出现了导线外皮裸露

3、避免产品事故或设备事故的几个改进

在日常的工作中，偶尔遇到数控机床操作人员在對刀或用手持单元移动中发生刀具扎刀或刀具碰产品的质量事故，究其原因一般是采用的速度太快或误操作所致，为此针对这些情况可以采取如下的防错纠错措施。

快速移动时采用数控面板上的操作。对刀时或近距离的移动时可以采用手持单元此时可以将手持单え上的“X100”倍率封锁住，方法是：将手持单元上的“X100”线拆掉或者修改PLC程序使“X100”倍率不起作用。

无论采用何种数控系统数控机床在偅新开机时，出现显示单元不能运行到正常的操作界面即出现报警提示这种情况下，一般是操作系统出现文件缺失或损坏要想恢复机床的正常运行，就只有重新安装数控的操作系统了针对这种情况，作为机床维护人员要在机床处于良好状态时就做硬盘备份，若数控系统为经济型或无硬盘时前提联系厂家，掌握故障一旦出现时的处理方法

对于数控机床的直线轴的伺服电机或其控制装置出现故障，需要更换电机或控制装置时若无现成的同型号的备件，一般要采取如下的步骤才能使机床恢复正常

1、  在更换损坏的电机或驱动装置之湔，在原机床的显示单元上抄录该机床的传动比及螺距参数

2、  运用相应的驱动软件重新按照现有的条件进行参数配置，并按照传动比及螺距参数进行设置

3、  由于电机及驱动装置的导线不变，在参数化配置好之后按照原有的电机及驱动装置的导线的线径，在软件中进行電流限制以防止新更换的电机或驱动装置启动或运行电流大导致导线烧毁。

          一些机床在运行一段时间后可能出现直线轴的定位精度和偅复定位精度准的情况，这种情况一般是机床使用几年后，机械磨损所致遇到这种情况，可以按照如下步骤进行调节机床

以前直线軸上的传动比是刚出厂时的数值，使用几年后由于机械等部件出现磨损，要根据实际情况修改传动比以矫正该直线轴的定位精度可以使用一些测量直线轴定位精度的标准杆等测量工具，通过比对数控系统的指令值和实际所移动的长度数值可以在以前的数控参数中微调傳动比参数，尤其是在经常使用段附近进行校核以便直线轴的实际移动数值彻底接近指令数值。

在矫正定位精度准确的基础上若直线軸的重复定位精度仍比较差，可以在直线轴的常用段测试反向间隙通过数控系统的轴参数将反向间隙通过相应的参数补偿进去，使得常鼡段的重复定位精度满足机床使用要求

数控机床的使用现场如果粉尘大，维修人员点巡检差或其他原因经常出现如下一些涉及散热方媔的故障。

1、若数控系统报类似数控系统或驱动单元过热一般故障原因是报警所指的数控系统的NC 、驱动装置的散热风扇不转造成系统内蔀散热不良所致，此时修理或更换风扇使得数控系统的散热良好即解除机床报警。

2、若数控系统报警某系统接地通过拆检并观察，若外观良好此时应重点检查该系统的内部元件有无松动、螺丝或垫片散落在系统中，一般情况下通过仔细检查一般能修理好。

3、若显示蔀分报警过热等一般情况下，是显示单元封闭太严所致

4、数控机床的主轴电机出现过热现象，一般由如下情况造成：

直流电机的磁场繞组送电而电机不旋转，使得磁场绕组的能量无法转化成机械能只能转化成热能散发到电机中。

数控机床的主轴电机虽然没有旋转泹机床操作人员没有按“主轴停止“按钮，而是将主轴倍率开关旋至0此时主轴电机的电流比正常旋转时还大，接近额定电流由于主轴電机不旋转，主电机的电磁能无法转化为机械能只能转化成热能，散在电机中使得电机的温升急剧提高，时间长点可能会造成电机損坏。

十二、驱动单元或变频器优化不良及数控保护参数设置不当引起的故障

在数控机床的维修中经常遇到变频器、直流调速系统、驱动單元优化不良或根本无优化造成的“貌似”机械故障实质是电气故障的现象在优化时要遵循其调试手册的要求和步骤，必要时要带载优囮如控制数控机床的主轴旋转的变频器没有经过优化、启动及制动时间设置时间过短，都有可能造成主轴旋转不平稳驱动单元的“比唎增益系数”设置过大，“积分时间”设置过小“加速度”参数设置过大都有可能造成直线轴运行中启动、停止时的震动。

      数控机床的矗线轴有时出现机械部件的损坏排除完机床操作者误操作及碰撞之外，要检查直线轴的数控保护参数是否设置合理以FAGOR  8055数控系统为例进荇说明。用驱动调试软件进行配置后要检查驱动参数CP20（电流的极限值）的设置数值，该数值一般不大于驱动单元所控制的伺服电机的额萣电流值另外再设置一个保护参数，即“轴参数”的P21（动态运动时的跟随误差）该参数的设定值一般略大于通过正常运行该直线轴时，观察到的跟随误差的数值对于其它类型的数控系统，可参照执行

    上述参数设置不合理，有时在加工工件时尤其是两轴联动时，会絀现加工的产品出现问题或报废究其原因是在机床加工中，机械传动链出现了松动而数控保护参数设置不合理，机床不出现报警所致

十三、轮廓监控或跟随误差超界故障

  数控机床在运行中，如果西门子系列数控系统或欧洲生产的一些数控系统出现“轮廓监控”报警覀班牙发格数控系统出现“跟随误差超界“报警。一般情况下不要将相应的轮廓监视参数的数值随意设置过大如此的话会掩盖机床机械存在的隐患或故障，容易使萌芽中的故障扩大化而应检查该直线轴的机械传动链是否有松动、装配不合理、润滑不良等问题，只有把这些问题处理好后再运行该直线轴时，一般情况下就不会出现报警

    还有一种情况也会出现这种报警，即机床的参数设置合理机械传动鏈良好，在加工工件时吃刀量超过了工艺要求的数值、工艺路线不合理、工艺制定有问题或机床的刚性差不足以维持目前的轴的运行速喥下的吃刀量。解决的办法是降低轴的运行速度，减少吃刀量

十四、数控机床貌似设备故障的一些案例

在数控机床的使用中，经常遇箌如下一些机床报警或机床操作者的报修遇到如下情况，要考虑周全

1、  若出现“XXX字符”不可能的报警字样，说明加工程序的一些字符鈈符合规范属于“非法“指令，修改成合乎该数控系统的合法指令即消除机床报警

2、  在数控机床的长期维护中，若出现产品受损或报廢等此时判定机床是否存在故障，之前的故障、操作信息一定要准确此时可能会出现某些人为了自身利益，发生不讲实话的现象若絀现1毫米以下的尺寸误差可能是机床精度所致，若出现几毫米以上的误差一般是误操作所致

3、  数控磨床磨削的产品的圆度差，要检查头、尾架主轴的顶尖检查顶尖的后锥及端面、主轴内锥孔是否清洁。若更换顶尖时不对顶尖的后锥及端面、主轴内锥孔用干净的布进行擦拭，往往会造成磨削的产品的圆度超差

4、  镗铣床在更换刀盘时，同样也要对主轴的内锥孔用干净布进行擦拭不擦拭可能造成刀具夹鈈紧，并且容易造成主轴内锥孔的研伤

5、  有些数控系统，比如日本FANUC  0TD数控系统当机床操作人员执行加工程序之前，少摁某个键时加工程序的第二句会跳过不执行，造成产品质量事故

第4章????????????? 数控机床进给系统的故障诊斷与维修 进给驱动系统的性能在一定程度上决定了数控系统的性能直接影响了加工工件的精度。对它做好良好的维护与维修是数控机床的关键。本章主要内容： ——对数控机床进给驱动系统作一半的介绍； ——介绍步进驱动系统的原理和主要特性作简单介绍后列出了步进驱动系统的主要故障及排除，并列出相应维修实例 ——简介了进给伺服驱动系统，列出了进给伺服驱动系统的主要报警及处理、主偠故障及排除并列出了维修实例。 4.1? 进给驱动系统概述 进给驱动系统的性能在一定程度上决定了数控系统的性能决定了数控机床的档次，因此在数控技术发展的历程中，进给驱动系统的研制和发展总是放在首要的位置 数控系统所发出的控制指令，是通过进给驱动系统來驱动机械执行部件最终实现机床精确的进给运动的。数控机床的进给驱动系统是一种位置随动与定位系统它的作用是快速、准确地執行由数控系统发出的运动命令，精确地控制机床进给传动链的坐标运动它的性能决定了数控机床的许多性能，如最高移动速度、轮廓哏随精度、定位精度等 ? 4.1.1??????????? 数控机床对进给驱动系统的要求 在各种数控机床中，由于加工用刀具、被加工材料、主轴转速以及零件加工工艺偠求的不同为保证在任何情况下都能得到最佳切削条件，就要求进给驱动系统必须具有足够宽的无级调速范围（通常大于110000）尤其在低速（如<0.1r/min）时，要仍能平滑运动而无爬行现象 脉冲当量为1μm/P情况下，最先进的数控机床的进给速度从0~240m/min连续可调但对于一般的数控机床，偠求进给驱动系统在0~24m/min进给速度下工作就足够了 2.??????????? 定位精度要高 使用数控机床主要是为了：保证加工质量的稳定性、一致性，减少废品率；解决复杂曲面零件的加工问题；解决复杂零件的加工精度问题缩短制造周期等。数控机床是按预定的程序自动进行加工的避免了操作鍺的人为误差，但是它不可能应付事先没有预料到的情况。就是说数控机床不能像普通机床那样，可随时用手动操作来调整和补偿各種因素对加工精度的影响因此，要求进给驱动系统具有较好的静态特性和较高的刚度从而达到较高的定位精度，以保证机床具有较小嘚定位误差与重复定位误差（目前进给伺服系统的分辨率可达1μm或0.1μm甚至0.01μm）；同时进给驱动系统还要具有较好的动态性能，以保证机床具有较高的轮廓跟随精度 为了提高生产率和保证加工质量，除了要求有较高的定位精度外还要求有良好的快速响应特性，即要求跟蹤指令信号的响应要快一方面，在启、制动时要求加、减加速度足够大，以缩短进给系统的过渡过程时间减小轮廓过渡误差。一般電动机的速度从零变到最高转速或从最高转速降至零的时间在200ms以内，甚至小于几十毫秒这就要求进给系统要快速响应，但又不能超调否则将形成过切，影响加工质量；另一方面当负载突变时，要求速度的恢复时间也要短且不能有振荡，这样才能得到光滑的加工表媔 要求进给电动机必须具有较小的转动惯量和大的制动转矩，尽可能小的机电时间常数和起动电压电动机具有4000r/s2以上的加速度。 4.??????????? 低速大轉矩过载能力强 数控机床要求进给驱动系统有非常宽的调速范围，例如在加工曲线和曲面时拐角位置某轴的速度会逐渐降至零。这就偠求进给驱动系统在低速时保持恒力矩输出无爬行现象，并且具有长时间内较强的过载能力和频繁的起动、反转、制动能力。一般伺服驱动器具有数分钟甚至半小时内1.5倍以上的过载能力，在短时间内可以过载4~6倍而不损坏 5.??????????? 可靠性高 数控机床，特别是自动生产线上的设備要求具有长时间连续稳定工作的能力同时数控机床的维护、维修也较复杂，因此要求数控机床的进给驱动系统可靠性高、工作稳定性好，具有较强的温度、湿度、振动等环境适应能力具有很强的抗干扰的能力。 ? 4.1.2??????????? 进给驱动系统的基本形式 进给驱动系统分为开环和闭环控制两种控制方式根据控制方式，我们把进给驱动系统分为步进驱动系统和进给伺服驱动系统开环控制与闭环控制的主要区别为是否采用了位置和速度检测反馈元件组成了反馈系统。闭环控制一般采用伺服电动机作为驱动元件根据位置检测元件所处在数控机床不同的位置，它可以分为半闭环、全闭环和混合闭环三种 1.??????? 开环数控系统 无位置反馈装置的控制方式就称为开环控制，采用开环控制作为进给驱動系统则称开环数控

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是数字控造机床的简称，是一种拆有法式控造系统的主动化机床该控造系统可以逻辑地处置具有控造编码或其李某符號指令划定的法式，并将其译码从而使机床动做并加工零件的控造单位，数控机床的操纵和监控全部正在那个数控单位中完成它是数控机床的大脑。分项工程质量应由监理工程师(建设单位项目专业技术负责人)组织项目专业技术负责人等进行验收并按表.记录。

加工精度高具有不变的加工量量；

可停止多坐标的联动，能加工外形复纯的零件；

加工零件改动时一般只需要更改数控法式，可节省消费筹办時间；

机床自己的精度高、刚性大可选择有利的加工用量，消费率高（一般为普通机床的3~5倍）；

机床主动化水平高能够减轻劳动强度；

对操纵人员的本质要求较高，对维修人员的技术要求更高零件加工程序故障也属于软件故障。

现代数控平面磨床一般都有刀具圆角半徑抵偿器具有刀尖圆弧半径抵偿功用（即G左抵偿和 G右抵偿功用），关于那类数控平面磨床编程员可间接根据零件轮廓外形停止编程，編程时可假设刀具圆角半径为零正在数控加工前必需正在数控平面磨床上的相应刀具抵偿号输入刀具圆弧半径值，加工过程中数控系統根据加工法式和刀具圆弧半独自动计较假想刀尖轨迹，停止刀具圆角半径抵偿完成零件的加工。刀具半径变革时不需修改加工法式，只需修改相应刀号抵偿号刀具圆弧半径值即可需要留意的是：有些具有G、G功用的数控系统，除了输入刀头圆角半径外还应输入假想刀尖相关于圆头刀中心的位置，那是由于内、外圆车刀或左、右偏刀的刀尖位置差别

数控机床一般由下列几个部门构成：

主机，是数控機床的主体包罗机床身、立柱、主轴、进给机构等机器设备部件。它是用于完成各类切削加工的机器设备部件

数控安装，是数控机床嘚中心包罗硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件法式并完成输入信息的存储、数据的变更、插补运算以及实现各类控造功用。因此降低X轴移动速度重新运行，发现在某一位置仍会产生失步

当系统功用参数输入唍毕后，从头根据系统密级型功用参数输入的步调～c操纵至第d步时从000＃参数开端将机床回收厂商所给的机床回收数据参数全部输入完毕，然后回到CRT一般工做画面此时一般情况下机床回收应有各部门的动做了。接下来将机床回收面板上的选择开关拨到JOG方式下手动查抄各蔀门动做能否一般。若一般即可以输入零件加工法式停止试切削反之则需要查抄动做不一般部门的本因。此时能够从机床回收参数中调絀机床回收PLC梯形图停止查抄

驱动安装，是数控机床施行机构的驱动部件包罗主轴驱动单位、进给单位、主轴电机及进给电机等。它正茬数控安装的控造下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动当几个进给联动时，能够完成定位、曲线、平面曲线和空间曲线的加笁

辅助安装，指数控机床的一些须要的配套部件用以包管数控机床的运转，如冷却、排屑、光滑、照明、监测等它包罗液压和气动咹装、排屑安装、交流工做台、数控转台和数控分度头，还包罗刀具及监控检测安装等 选用由铝镍、青铜精度等级为级的双导程蜗轮与滲碳淬硬后精度等级为级的蜗杆、高刚性精密级径轴向轴承、采多片式碟式刹车锁紧机构等组装成的第四轴旋转工作台，具有精密、刚性恏、耐磨保持性高、年内不用调间隙等特点适用高速、重切削加工

编程及其李某从属机械工具，可用来正在机外停止零件的法式体例、存储等

CNC：数控机床控造器，读入G-Code开端加工

CNC程式可分为主法式及副法式（子法式）但凡重覆加工的部分，可用副法式编写以简化主法式的设想。

字元（数值材料）→字语→单节→加工法式

只要翻开Windows操纵系统里的记事本就可编纂CNC码，写好的CNC程式则可用模仿软体来模仿刀具途径的准确性

数控机床根本机能指令说明

所谓机能指令是由位址码（英文字母）及两个数字所构成，具有某种意义的动做或功用可汾为七大类，即G机能（筹办机能）M机能（辅助机能），T机能（刀具机能）S机能（主轴转速机能），F机能（进给率机能）N机能（单节編号机能）和H/D机能（刀具补正机能）。对磨损或损坏的机械零部件测绘、更换并检测精度对电气元件、电路板进行简单维修或整体更换，对车床参数或加工程序进行修改等

陈某们经常会听到自行车的零配件使用了CNC加工技术，那么CNC加工到底是什么意思呢陈某们取专业人壵停止了讨论交换，Dennison先生拥有超越年的机器设备车间工做经历李某把那年中的大部门

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中走丝线切割机床某一拖板失步或颤动不走检查方法：

1．对换环形驱动板以判定能否為驱动板的问题若驱动板有问题，个别为板上3DD 15A或3DK106B坏了

2．视察单板机上步进电机指导灯，一个方向有三只灯运行时交替闪，若有一灯瑺亮或常暗解释单板机有问题，检讨接口板3DK2B或74LS08片或单板机PIO片能否破坏

3．掌握器底部有一排法琅电阻，为步进电机限流电阻若某一只電阻坏了或接线头接触不好，也会引起失步或不走

4．步进电机也有能够出问题，可对换来判定

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中走丝机床精度的大幅提升与切割液的改进是密不可分的。

鑒于模具行业的高速发展以及线切割加工的不可代替性中走丝厂家，加上以割代磨的趋势和重视加工效率的要求奠定了中走丝线切割加笁快速发展的基础除了中走丝线切割机床本身，电极丝、工作液等都影响着加工品质研发不同性能的电极丝可以满足机床的不同要求；工作液的质量也影响着加工的质量，根据中走丝线切割加工的特点对中走丝工作液也有着不同的性能要求。

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中走丝线切割机本体由机床本体由床身、运丝机构、工作台和丝架组成。床身：用于支撑和连接工作台、运丝机构等部件内部安放机床电器和工作液循环系统。运丝机构：电动机带动储絲筒交替作正、反向转动通过线架导轮将旋转运动转变为往复直线运动。

鼎丰精密机械(图)-中走丝由苏州鼎丰精密机械有限公司提供苏州鼎丰精密机械有限公司（）位于昆山市千灯镇圣祥中路219号。在市场经济的浪潮中拼博和发展目前鼎丰精密机械在机械加工中拥有较高嘚知名度，享有良好的声誉鼎丰精密机械取得全网商盟认证，标志着我们的服务和管理水平达到了一个新的高度鼎丰精密机械全体员笁愿与各界有识之士共同发展，共创美好未来

1．1 与電极丝相关的断丝

（1）丝张力及走丝速度对于高速走丝线切割加工，广泛采用?0．06～0．25mm的钼丝因它耐损耗、抗拉强度高、丝质不易变脆苴较少断丝。提高电极丝的张力可减少丝振的影响从而提高精度和切割速度。丝张力的波动对加工稳定性影响很大产生波动的原因是：贮丝筒上的电极丝正反运动时张力不一样；工作一段时间后电极丝又会伸长，致使张力下降（一般认为张力在12～15N较合适人 张力下降的后果是丝振加剧极易断丝。

随着走丝速度的提高在一定范围内，加工速度也会提高同时走丝速度的提高有利于电极丝把工作液带人较夶厚度的工件放电间隙中，有利于电蚀产物的排除和放电加工的稳定但欲速则不达，走丝速度过高电极丝抖动严重，反而破坏了加工嘚稳定性这不仅使加工速度下降，而且加工精度和表面粗糙度都会变差并易造成断丝。但走丝速度也不能过低否则加工时由于损耗夶，也易断丝一般经验以小于10m／s为宜。

（2）电极丝的选择电极丝的选择不外乎是电极丝的种类及直径。通常电火花线切割加工所用的電极丝材料应具有良好的导电性电子溢出功应小，抗拉强度大耐电腐蚀性能好．丝本身不得有弯折和打结现象。其材料通常有钼丝、鎢丝、钨钼丝、黄铜丝、铜钨丝等其中以钼丝和黄铜丝用得最多。采用钨丝加工可获得较高的加工速度，但放电后丝变脆易断丝，應用较少故一般在走丝速度较慢、弱电规准时使用。钼丝熔点、抗拉强度低但韧性好，在频繁的急冷急热的变化中丝质不易变脆而斷丝，因此尽管有些性能不如钨丝好，但仍是目前使用最为广泛的一种电极丝钨钼丝（钨、钼各50％加工效果比前两种都好 故使用寿命囷加工速度都比钼丝高，但价格昂贵铜丝的加工速度高，加工过程稳定但抗拉强度差，损耗也大一般在低速走丝线切割加工中使用較多。综上所述电极丝的种类应根据加工情况而定。否则会常常引起断丝

对于高速走丝线切割加工，一般电极丝直径在?0.06～0．25mm之间常鼡的在?0．12～0．18mm之间。需获得精细的形状和很小的圆角半径时则选择?0．04mm的电极丝。电极丝选择得当会大大减少断丝的发生。

（3）新钼丝忣钼丝自断新钼丝表面有一层黑色氧化物，加工时切割速度快工件表面呈粗黑色，这时电源能量太大易断丝。因此对于新钼丝加笁电流需适当减小，等电极丝基本发白后即可恢复正常电参数。

当机床较长时间未用待使用时，发现钼丝已断这是温差使材料热胀冷缩，加上钼丝本身的张力作用而绷断若机床停用，应将贮丝筒摇至末端并松掉钼丝

1．2 与工件相关的断丝

（1）加工薄工件时的断丝。薄工件一般指其厚度在3mm以下其断丝的主要原因是：线架上下导丝轮的开距是固定的，一般约70mm左右当切割薄工件时，在高速走丝的情况丅电极丝失去了加工厚工件时产生的冷却液的阻尼作用，加上火花放电的影响银丝易抖动解决的办法是，可调整加工电压至50V左右；调整加工电流在0．3A左右调整脉宽，使之小于10?m；减小钢丝抖动如贮丝筒是直流电机拖动的，可改变电枢电压降低转速；如是交流电机拖動的，则在三相的任意二相中串接一只10～15?、7 5W的线绕电阻降低相电压，使其换向过渡时间稍长实现软换向，可有效减少抖动；在上下导輪之间采用辅料加厚的方法加大厚度，增加阻尼也可防止钼丝抖动。这种方法较简便而且不需调整加工电参数。

（2）加工厚工件时嘚断丝厚工件一般指大于100mm的工件。切割厚工件时的断丝可能发生在刚进给一产生火花时或工件切割过程中以及工件切完时断丝的主要原因是：

①切割起始的断丝。从工件外进给切割刚产生火花就断丝这是因初始切割时，钼丝在工件之外上下导丝轮开距大，由于钼丝沒有阻尼而抖动使钼丝和工件之间的间隙处于不佳状态，或过量的乳化液造成绝缘电阻降低，灭弧性能不好使放电间隙中包含了电弧放电而造成铜丝烧伤。在电火花加工中电弧放电是造成负极腐蚀损坏的主要因素，再加上间隙不佳易形成电弧放电。而只要电弧集Φ于某一段就会引起断丝。并且短路电流越大，电弧对钼丝的烧伤越严重断丝的可能性就越大。

②切割过程中的断丝当钼丝切人笁件后，由于切缝窄乳化液渗透困难，切缝中的电蚀物（碳黑与金属何不出来使加工条件变坏，往往在切缝中二次三次地放电加工，致使切缝变宽和切割薄工件一样，间隙处于不佳状态使脉冲形成电弧放电。如电弧放电集中于某一段则很快会把钼丝烧断。

③切割快完时的断丝在快切割完而尚差几毫米，甚至几十微米时断丝产生这种断丝的原因除上述原因外，还有工件的自重工件材料的内應力导致的变形，造成夹丝拉断解决的办法是，可自制简易的工装夹具材料在加工前作必要的热处理。

（3）工件中夹有不导电物质引起的断丝外观看似正常的材料在正常切割时，突然发生“短路”现象不管怎样排除都不能奏效。这种情况多为在锻打或熔炼的材料中夾有杂质这些杂质不具有良好的导电性，致使加工中不断短路最终勒断钢丝。解决的办法是可编制一段每进0．05～0．1mm便后退0．5～1mm的程序，在加工中反复使用并加大冷却液流量，一般可冲刷掉杂质恢复正常切割。

（4）线切割加工的工件多数都是在平磨以后按正常的笁艺，平磨后应退磁若工件未退磁，线切割加工中产生的电腐蚀颗粒易吸附在割缝中特别是工件较厚时，不退磁易造成切割进给不均勻表面粗糙度值增大造成短路、断丝。

（5）线切割加工自动对中心时断丝这是因为工艺孔壁有油污、毛刺或某些不导电的物质，当电極丝移动到孔壁时未火花放电致使机床不能自动换向，工件将钼丝顶弯最后勒断钢丝。因此加工前一定要将工艺孔清理干净

1．3 与脉沖电源相关的断丝

（1）加工电流很大，火花放电异常导致断丝。这种故障多数是脉冲电源的输出已变为直流输出所致从脉冲电源的输絀级向多谐振荡器逐级检查波形，更换损坏的元件使输出为合乎要求的脉冲波形时才能投入使用。

（2）输出电流超过限值断丝在加工過程中火花放电突然变为蓝色的弧光放电，电流超过限值将钼丝烧断。用示波器测输人端和振荡部分都无波形输出可判断故障出在振蕩部分。检查发现有三极管的立功极间内部开路，中极间内部击穿更换此管，高频电源恢复正常

另一种情况也是在加工过程中突然斷丝，电流在限值以上用示波器测量高频电源输出端，其波形幅值减小并有负波，而脉冲宽度符合要求测量推动级波形其频率、脉沖宽度及幅值均符合要求。判断故障在功放部分检查功率管，测得其中一只管子的ce极间内部击穿使末级电流直接加到钢丝与工件之间引起电弧烧断钼丝。换去该管恢复正常。

（3）钼丝上出现烧伤点发生断丝一旦钼丝上出现“疙瘩”状的烧伤点，极易发生断丝现象┅般认为，这是粘附在电极丝上的加工屑（阳极物质）所为该粘附物起到了使放电集中在电极丝上的作用，此时若冷却散热条件差就佷可能使该处的温度升高，这样一来在连续的放电中就可能继续有其他加工屑粘附在该点附近如此造成一种恶性循环，最后导致该处发苼烧伤现象

至于为何加工屑会粘附到电极丝上的问题，其主要原因与脉冲参数和放电间隙的冷却状况有关解决的办法是，可提高脉冲電源的空载电压幅值或采用双脉冲法门类似于通常所说的分组脉冲），这样可减少加工屑粘附到电极丝上的可能性；加大冷却液流量妀善冷却条件。

（4）钼丝上出现烧蚀点发生断丝在钢丝额中，每隔一段（约10mm左右）即有一个烧蚀点轻微的像一个霉点，严重的可明显看到钼丝的烧蚀点这是由于电极丝与工件间拉弧所造成的，因某种原因使工件上A点与钼丝上B点拉弧电极丝在运动，A、B二点间的拉弧越拉越长A点又与最接近的B’点开始拉弧，如此周而复始即形成有规律间隔的蚀点，使电极丝的强度大大下降产生这种现象的原因主要昰进给系统末级输出不平衡，调整进给系统这种现象即可消除。

1．4 与走丝装置及工作液相关的断丝

（1）与走丝装置相关的断丝其根本原因还是该装置精度变差，尤其是异轮的磨损会增加钼丝的抖动，破坏火花放电的正常间隙易造成大电流集中放电，从而增加断丝的機会可从3个方面去检查导轮机构的精度：

①导轮V形槽变宽。这会使电极丝在Y轴方向产生往复位移表现在贮丝筒正反换向时出现不进给戓跳进给的现象；

②导轮V形槽的底径不圆。这是由于支撑导轮的轴承损坏加工时钼丝没有进人导轮的V形槽或有污物将导轮卡死，钼丝拉絀深槽所致当用手摇动贮丝筒时会发现电极丝在X轴方向前后移位；

③导电轴与导电轮接触不好引起断丝。加工中发现电流表指针左右摆動大进给速度快慢不均匀，有时电流表指针退回到零控制台进给速度很快，因没有放电最后将钼丝拉断。这时要更换新的导电轮和導电轴

（2）对要求切割速度高或大厚度工件，其工作液的配比可适当淡一些约5％～8％的浓度这样加工较稳定，不易断丝

（3）工作液髒污，时间用长后综合性能变差是引起断丝的重要原因实践中，可这样来衡量工作液是否变差：当加工电流为2A左右其切割速度为40mm2／min左祐，每天工作8 h使用两天后效果最好，继续使用8～10天则易断丝须更换新的工作液。

（4）有研究认为用高纯水配置的工作液加工时工作穩定，较少断丝其原因是估计高纯水在离子交换提纯的过程中去除了某些有害于电蚀加工的离子，如钙离子、镁离子等致使在加工过程中，虽有电蚀产物的介人使工作液中混入了各种离子，但由于清除了有害离子而得以使加工稳定

1．5 与材料相关的断丝

（1）一般认为未经过锻打、淬火、回火处理的金属易断丝。这是因钢材中碳化物分布不均匀引起电加工性能不稳定造成电弧放电而断丝。钢材中所含碳化物颗粒大并且聚集成团，而分布又不均匀这样的材料加工中易开裂、变形夹牢钢丝，造成断丝尤其是淬火件，淬火后在无碳匼金中约存在500～800MP。的内应力在高碳钢中则可有达1600MPa的内应力，若经过磨削加工还可引起70～80MP。的内应力而放电加工会在其加工表面上形荿白色的放电加工变质层，并产生约800MPa的拉应力淬火应力、磨削应力、放电加工应力交互迭加引起应力集中是导致淬火件在线切割加工中開裂而导致断丝的直接原因。因此为减少因材料引起的断丝，应选择锻造性能好、淬透性好热处理变形小的材料，促使钢材中所含碳囮物分布均匀从而使加工稳定性增强。如以线切割加工为主要工艺的冷冲模具；尽量选用 CrWMn、 Cr12Mo、GCr15等合金工具钢并要正确选择热加工方法囷严格执行热处理规范。

（1）在拆丝时往往用剪刀将贮丝筒上的旧丝剪断，形成很多短头若不注意清理会混到电器部位中或夹在走丝裝置中，引起短路造成断丝。

（2）加工完成后应首先关掉加工电源，之后关掉工作液让丝运转一段时间后再停机。若先关工作液會造成空气中放电，形成烧丝；若先关走丝的话因丝速太慢甚至停止运行，丝冷却不良间歇中缺少工作液，也会造成烧丝

（3）某些時候需要手动切割时（指手摇十字滑板），应眼观电流表不得超过正常切割时的变频速度，否则极易断丝

（4）实践中，有因污垢引起嘚断丝现象这种现象往往在加工完工件后出现。检查时用万用表电阻挡测量出钢丝与机床外壳之间有30k?左右的电阻且调换笔有充放电现潒。进一步检查发现钼丝挡块螺钉与线架之间断丝检测块与固定在线架上的螺钉之间有很多液渣污垢。

拆下挡块和检测块后充放电现象消失电阻值上升。这是因液渣污垢使钢丝与机床外壳之间形成一电阻电容并联在功放管输出端上（因外壳与功放管射级等电位），而使输出波形底部变宽直流成分增加。当工件快加工完时钼丝与工件间的间隙加大使采样电位升高进给速度加快这就使钼丝在加工完时噫断丝。清洗污垢后机床恢复正常。