由于數控機床采用了計算機控制技術，機械結構與普通機床相比大為簡化，機械系統出現故障的機會大為減少，其常見的機械故障主要有以下幾類：
1、進給傳動鏈故障。由于數控機床的導軌普遍采用了滾動摩擦副，所以進給傳動鏈故障主要是由運動質量下降造成的，如機械部件未運動到規定位置、運行中斷、定位精度下降、反向間隙增大、機械爬行、軸承噪聲變大（一般在撞車后出現）等，這部分故障可以通過調節各運動副預緊力，調整松動環節，提高運動精度以及調整補償環節等方法進行解決。
2、主軸部件故障。由于使用可調速電機，數控機床主軸箱結構比較簡單，容易出現故障的是刀柄自動拉緊裝置、自動調速裝置等。
3、自動換刀裝置（ATC）故障。具有自動換刀裝置的加工中心機床50%以上的故障與自動換刀裝置有關，主要表現在：刀庫運動故障、定位誤差過大、機械手夾持刀柄不穩定、機械手運動誤差較大等。故障嚴重時，造成換刀動作卡住、機床被迫停止工作。
4、用于檢測各軸運動位置的行程開關壓合故障。在數控機床上，為了保證自動化工作的可靠性，采用了大量檢測運動位置的行程開關。機床經過長期運行，運動部件運動特性發生變化，行程開關壓合裝置的可靠性及行程開關本身品質特性的改變對整機的故障產生及故障排除帶來較大影響。
5、配套附件的故障。數控機床上冷卻裝置、排屑器、導軌防護罩、冷卻液防護罩、主軸冷卻恒溫油箱、液壓油箱等的可靠性不高，也會造成故障而影響正常運行。
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