一、硬件故障

（一）硬件故障类型

硬件故障主要涉及电子、电器件、印制电路板、电线电缆、接插件等出现的不正常状态或损坏情况。在数控系统中，“硬件故障” 涵盖电器与电子器件、线缆 / 电路板及其接插件 / 电气装置等故障。

（二）硬件故障的成因

1. 按器件故障的成因

硬性故障

器件功能完全丧失引发功能故障，通过静态检查较易发现。这种故障分为可恢复性和不可恢复性。例如，器件本身硬性损坏属于不可恢复故障，只能更换器件来解决。而像接触不良、位置偏移、受到污染、受到干扰（如散热不佳或电磁干扰）以及接线错误等原因导致的故障是可以修复的。

举例来说，如果一个电子元件因为长时间的电磁干扰，内部电路出现短路，导致功能丧失，这就是硬性故障。通过检查其连接线路、周围的电磁环境等静态因素，能够找出问题所在。

软性故障

器件性能出现故障，即其性能参数改变，导致部分功能丧失。这种故障一般需要动态检查，查找难度较大。例如，传感器出现松动、存在振动与噪声、温度升高、动态误差变大、加工质量差等情况。

比如，一个传感器在工作过程中，由于长期受到振动，其内部的一些精密部件发生了微小的位移，使得它的性能参数发生变化。此时，它仍然能够工作，但测量精度下降，这就是软性故障。要发现这种故障，可能需要在设备运行过程中，对传感器的输出信号进行动态监测。

2. 按发生部位

硬件故障可以发生在多个部位，包括显示器故障、低压电器故障、传感器故障、总线装置故障、接口装置故障、电源故障、控制器故障、调节器故障、伺服放大器故障等。

3. 不同条件下的硬件故障实例

长期闲置的机床：接插件接头、熔丝卡座、接地点、接触器或继电器等触点、电池接口等部位容易发生氧化与腐蚀，从而引发功能性故障。这是因为在闲置过程中，这些金属部件与空气中的氧气、水分等发生化学反应，导致接触不良或者电气性能下降。

老机床：容易出现拖动弯曲电缆的疲劳折断以及含有弹簧的元器件（常见于低压电器中）弹性失效的情况。例如，机床中的一些弹簧式继电器，由于长期的伸缩动作，弹簧的弹性逐渐减弱，最终无法正常工作。

机械手：其传感器、位置开关、编码器、测速发电机等部件容易发生松动移位。这是由于机械手在频繁的操作过程中，受到各种力的作用，导致这些部件的固定装置松动。

存储器等部件：存储器电池、光电池、光电阅读器的读带、芯片与集成电路易出现老化寿命问题，直流电机电刷也容易磨损。这些部件在长时间的使用后，其材料性能会逐渐下降，从而引发故障。

传感器和低压控制电器：传感器 (光栅 / 光电头 / 电机整流子 / 编码器）、低压控制电器可能会受到污染；过滤器与风道堵塞以及伺服驱动单元大功率器件失效会造成温升等问题，这些情况既可能导致功能性故障，也可能引发性能故障。

新机床或刚维修的机床：容易出现接线错误等软性故障。这是因为在安装或者维修过程中，操作人员可能会出现疏忽，导致线路连接不正确。

二、由软件故障引起的硬件故障

（一）概述

在机床实际运行中，部分硬件故障是由软件故障引发的。在这种情况下，只要解决软件问题，硬件故障通常就会消失。因此，当机床数控系统硬件出现故障时，需要综合考虑各种因素。有些故障现象看似是硬件不工作或者工作不正常，但实际原因可能是软件问题或者参数设置不当。

（二）软件故障导致硬件故障的现象

1. 无信号输出

不动作

故障现象：显示器不显示、数控系统不能启动、数控机床不能运行。这可能是因为控制软件出现错误，导致无法正常启动相关硬件设备，或者是参数设置使得某些设备的启动信号无法正常输出。

不能启动

故障现象：轴不动、程序中断、故障停机、刀架不转、刀架不回落、工作台不回落、机械手不能抓刀。例如，程序中断可能是由于软件中的指令错误或者参数不匹配，使得硬件无法按照正常的流程继续运行。

无反应

故障现象：键盘输入后无相应动作。这可能是软件没有正确识别键盘输入信号，或者是相关的参数设置阻止了对键盘输入的响应。

2. 输出不正常

失控

故障现象：飞车、超程、超差、不能回零、刀架转而不停。以飞车现象为例，可能是由于速度控制软件出现问题，或者是电流环增益等参数设置不当，导致电机失去控制，硬件设备出现异常行为。

异常

故障现象：显示器混乱 / 不稳、轴运行不稳、频繁停机 / 偶尔停机、振动与噪声加工质量差 (如表面振纹）、欠压 / 过压、讨流 / 过热 / 过载。比如，轴运行不稳可能是因为控制轴运动的软件算法出现错误，或者是与轴运动相关的参数设置不准确，导致硬件在运行过程中无法保持稳定状态。这种软件和硬件相互关联的故障情况，给故障诊断和定位带来了很大的困难。在实际处理故障时，遵循 “先软后硬” 的原则，先检查参数设置和相对硬件的实时状态，有助于判断是软件故障还是硬件故障。同时，“据理析象”，即对故障现象进行全面的分析、归纳和总结，考虑所有可能的成因，是解决这类复杂故障的关键。