數(shù)控機床故障診斷

1、 數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)加工中心坐標(biāo)軸爬行故障加工中心坐標(biāo)軸爬行故障 運動部件進給時不是連續(xù)的勻速運動，而是時走時停，這種運動部件進給時不是連續(xù)的勻速運動，而是時走時停，這種 現(xiàn)象稱為爬行。爬行多發(fā)生在低速進給運動，速度有時為現(xiàn)象稱為爬行。爬行多發(fā)生在低速進給運動，速度有時為 0.05mm/min，微小位移達，微小位移達0.001mm/次。在機械傳動方面，次。在機械傳動方面，產(chǎn)生爬產(chǎn)生爬 行的主要原因是由摩擦系數(shù)隨相對運動速度不同而造成的，為避免行的主要原因是由摩擦系數(shù)隨相對運動速度不同而造成的，為避免 爬行現(xiàn)象的出現(xiàn)，可同時采取幾項措施，包括：采用滾動導(dǎo)軌、塑爬行現(xiàn)象的

2、出現(xiàn)，可同時采取幾項措施，包括：采用滾動導(dǎo)軌、塑 料導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌等；在電氣控制方面，若電氣參數(shù)（如增益等）、料導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌等；在電氣控制方面，若電氣參數(shù)（如增益等）、 垂直軸的平衡、電磁制動器、位置檢測、速度檢測等調(diào)整不當(dāng)、污垂直軸的平衡、電磁制動器、位置檢測、速度檢測等調(diào)整不當(dāng)、污 染等都會引起爬行現(xiàn)象。染等都會引起爬行現(xiàn)象。 速度速度 位移位移 爬行爬行 現(xiàn)象現(xiàn)象 數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng) 診斷流程圖診斷流程圖 加工中心坐標(biāo)軸爬行故障加工中心坐標(biāo)軸爬行故障 數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng) 主軸箱主軸箱 立柱立柱 平衡平衡 油缸油缸 伺服電機伺服電機 電

3、磁制動器電磁制動器 Y 機殼機殼 制動盤制動盤 銜鐵銜鐵 電磁鐵心電磁鐵心 勵磁線圈勵磁線圈 電機轉(zhuǎn)子電機轉(zhuǎn)子 彈簧彈簧 參考參考P44 圖圖3-11 平衡油缸和平衡油缸和電磁制動器電磁制動器 加工中心坐標(biāo)軸爬行故障加工中心坐標(biāo)軸爬行故障 蓄能器蓄能器 主軸箱主軸箱 平衡平衡 鏈條鏈條 立柱立柱 平衡鏈條平衡鏈條 數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng) 外加電壓參考法外加電壓參考法 9 65 14 56 DC+24V -10+10V SIMODRIVE611A驅(qū)動裝置驅(qū)動裝置 閉環(huán)控制閉環(huán)控制 插入單元插入單元 功率模塊功率模塊 電位器電位器 干電池干電池 使能信號短接使能信號短接 參考

4、參考P223 圖圖4-29 -X331接線端子接線端子 加工中心坐標(biāo)軸爬行故障加工中心坐標(biāo)軸爬行故障 數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)進給傳動鏈故障進給傳動鏈故障 故障部位故障部位 X Y Z W 參考參考P226 圖圖10-6 立柱立柱 工作臺（沿床身前后運動）工作臺（沿床身前后運動） 橫梁（沿立柱上下運動）橫梁（沿立柱上下運動） 主軸箱（沿橫梁左右運動）主軸箱（沿橫梁左右運動） 主軸頭及刀主軸頭及刀 具交換裝置具交換裝置 主軸頭主軸頭 及刀庫及刀庫 數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)進給傳動鏈故障進給傳動鏈故障 故障部位故障部位 1同步齒形帶同步齒形帶 2帶輪帶輪 3

5、Y軸伺服電機軸伺服電機 4光電編碼器光電編碼器 5橫梁橫梁 6主軸箱主軸箱 反向間隙反向間隙 軸向竄動軸向竄動 聯(lián)接聯(lián)接 松動松動 編碼器損壞編碼器損壞伺服電機故障伺服電機故障 數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)進給傳動鏈故障進給傳動鏈故障 故障診斷故障診斷 1.反向間隙診斷反向間隙診斷 YY 主軸主軸 千分表千分表 工作方式開關(guān)工作方式開關(guān) 手動增量點動手動增量點動 INC10m 找正千分表，找正千分表，Y向點動向點動10次，次，Y 向累積移動向累積移動50m，再，再Y向點動向點動10次，次， 觀察千分表指針是否歸零，以此判斷觀察千分表指針是否歸零，以此判斷Y 軸是否存在反向間隙。

6、軸是否存在反向間隙。 參考參考P226 圖圖10-8a 數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)進給傳動鏈故障進給傳動鏈故障 故障診斷故障診斷 2.軸向竄動診斷軸向竄動診斷 Y軸滾珠絲杠軸滾珠絲杠 滾珠滾珠 千分表千分表 JOG手動連續(xù)手動連續(xù) Y Y 工作方式開關(guān)工作方式開關(guān) 找正千分表，在找正千分表，在JOG方式下，主軸方式下，主軸 箱沿箱沿Y軸正、反向連續(xù)運動，觀察千分軸正、反向連續(xù)運動，觀察千分 表表針有無明顯擺動，以此判斷絲杠在表表針有無明顯擺動，以此判斷絲杠在 Y軸是否存在竄動。軸是否存在竄動。 參考參考P226 圖圖10-8b 數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)進給

7、傳動鏈故障進給傳動鏈故障 故障診斷故障診斷 3.聯(lián)結(jié)松動聯(lián)結(jié)松動 伺服電機與同步齒形伺服電機與同步齒形 帶輪的聯(lián)結(jié)有松動，造帶輪的聯(lián)結(jié)有松動，造 成伺服電機旋轉(zhuǎn)時同步成伺服電機旋轉(zhuǎn)時同步 帶輪出現(xiàn)忽緊忽松的現(xiàn)帶輪出現(xiàn)忽緊忽松的現(xiàn) 象。象。 同步帶輪同步帶輪 電機軸電機軸 緊固螺母緊固螺母 伺服電機伺服電機 數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)進給傳動鏈故障進給傳動鏈故障 故障分析故障分析 伺服伺服 驅(qū)動驅(qū)動 數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng) 光電編碼器光電編碼器 Y軸伺服電機上的光電編碼軸伺服電機上的光電編碼 器在器在Y軸傳動鏈之外，通過同軸傳動鏈之外，通過同 步齒形帶的傳動比和絲杠螺距步齒形帶的傳動

8、比和絲杠螺距 間接測量出間接測量出Y軸的直線位移量，軸的直線位移量， 組成半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。組成半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。 若傳動鏈中某個部位出現(xiàn)若傳動鏈中某個部位出現(xiàn) 問題，編碼器是測量不出來的，問題，編碼器是測量不出來的， 數(shù)控系統(tǒng)認(rèn)為運動狀態(tài)是好的，數(shù)控系統(tǒng)認(rèn)為運動狀態(tài)是好的， 不產(chǎn)生報警。因此，當(dāng)同步帶不產(chǎn)生報警。因此，當(dāng)同步帶 輪聯(lián)結(jié)出現(xiàn)松動時，造成輪聯(lián)結(jié)出現(xiàn)松動時，造成Y軸軸 運動出現(xiàn)隨機性的抖動，表現(xiàn)運動出現(xiàn)隨機性的抖動，表現(xiàn) 為為Y軸方向尺寸無規(guī)律的超差，軸方向尺寸無規(guī)律的超差， 但但編碼器不能直接測量出編碼器不能直接測量出這個這個 由傳動鏈問題造成的尺寸誤差，由傳動鏈問題造成的尺寸誤差，

9、 也就不能對也就不能對Y軸進行精確的位軸進行精確的位 置控制。置控制。 數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)加工中心換刀故障加工中心換刀故障 （緊刀）（緊刀） （松刀）（松刀） 因為主軸軸線與刀庫刀因為主軸軸線與刀庫刀 位點軸線中心距大于換刀臂位點軸線中心距大于換刀臂 的回轉(zhuǎn)直徑，因此，換刀臂的回轉(zhuǎn)直徑，因此，換刀臂 分別在刀庫和主軸處進行拔分別在刀庫和主軸處進行拔 刀和插刀的動作。刀和插刀的動作。 刀庫、換刀臂和主軸之間的關(guān)系刀庫、換刀臂和主軸之間的關(guān)系 參考參考P227-228 圖圖10-10 數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)加工中心換刀故障加工中心換刀故障 換刀臂運動

10、軌跡換刀臂運動軌跡 復(fù)位（換刀開復(fù)位（換刀開 始、結(jié)束點）始、結(jié)束點） 刀庫抓刀刀庫抓刀 （新）（新） 刀庫選刀完刀庫選刀完 成，新刀具成，新刀具 到換刀點到換刀點 刀庫拔刀刀庫拔刀 （新）（新） 復(fù)位復(fù)位 主軸抓刀主軸抓刀 （舊）（舊） 主軸準(zhǔn)停，主軸準(zhǔn)停， 抓刀后松刀抓刀后松刀 主軸拔刀主軸拔刀 （舊）（舊） 主軸插刀主軸插刀 （新）（新） 換刀臂旋換刀臂旋 轉(zhuǎn)，新舊轉(zhuǎn)，新舊 刀具交換刀具交換 插刀后插刀后 緊刀緊刀 復(fù)位復(fù)位 刀 庫 旋刀 庫 旋 轉(zhuǎn) ， 舊轉(zhuǎn) ， 舊 刀 位 到刀 位 到 換刀點換刀點 刀庫插刀刀庫插刀 （舊）（舊） 刀庫軸線刀庫軸線 換刀臂軸線換刀臂軸線 主軸軸線主軸

11、軸線 換刀平面換刀平面 數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)伺服過載故障伺服過載故障 故障顯示故障顯示 400號伺服報警：號伺服報警：X軸過載軸過載 診斷數(shù)據(jù)位診斷數(shù)據(jù)位720.1727.1 為為“1”，“過載報警過載報警”確確 認(rèn)認(rèn) 數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)伺服過載故障伺服過載故障 故障診斷流程故障診斷流程 系列伺服放大單元系列伺服放大單元 數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)伺服過載故障伺服過載故障 過載原因過載原因 1.外部因素外部因素 l環(huán)境溫度高，散熱不好。環(huán)境溫度高，散熱不好。 l電網(wǎng)電壓低或缺相，造成整流電壓電網(wǎng)電壓低或缺相，造成整流電壓 降低

12、，電流增大。降低，電流增大。 l切削條件苛刻，負載增大。切削條件苛刻，負載增大。 2.內(nèi)部因素內(nèi)部因素 l伺服電機退磁，在轉(zhuǎn)矩不變的情況伺服電機退磁，在轉(zhuǎn)矩不變的情況 下，磁場強度降低，造成電流增大。下，磁場強度降低，造成電流增大。 l伺服電機內(nèi)熱敏電阻靈敏度降低，伺服電機內(nèi)熱敏電阻靈敏度降低， 造成過熱誤報警。造成過熱誤報警。 l驅(qū)動裝置主電路整流或逆變端管子驅(qū)動裝置主電路整流或逆變端管子 短路，造成電流增大。短路，造成電流增大。 PTC熱敏電阻屬于臨界溫度型。當(dāng)溫度上升到熱敏電阻屬于臨界溫度型。當(dāng)溫度上升到 某臨界點時，其電阻值突然下降，可用于過載保護某臨界點時，其電阻值突然下降，可用于過

13、載保護 電路。電路。 熱敏電阻是一種新型的半熱敏電阻是一種新型的半 導(dǎo)體測溫元件，有正溫度系數(shù)導(dǎo)體測溫元件，有正溫度系數(shù) 熱敏電阻（熱敏電阻（PTC）和負溫度系）和負溫度系 數(shù)熱敏電阻（數(shù)熱敏電阻（NTC）兩大類。）兩大類。 前者是電阻值隨溫度升高而增前者是電阻值隨溫度升高而增 大；后者是電阻值隨溫度升高大；后者是電阻值隨溫度升高 而減小。熱敏電阻的測量范圍而減小。熱敏電阻的測量范圍 為為50300 C。 數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)機床數(shù)據(jù)機床數(shù)據(jù) 故障報警故障報警 CRT顯示顯示1160報警：報警：“Contour monitoring” 輪廓監(jiān)控輪廓監(jiān)控 “0”為第一軸，

14、設(shè)定為為第一軸，設(shè)定為X軸軸 第第116號報警號報警 查報警手冊，對查報警手冊，對116 報警的說明（報警的說明（ “ ”為軸號，可表示為為軸號，可表示為0、1、2、3） 參考參考P219-220 表表10-1 數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)機床數(shù)據(jù)機床數(shù)據(jù) 故障所涉及的機床數(shù)據(jù)故障所涉及的機床數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)號數(shù)據(jù)號 含含 義義 允許值允許值 標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值 MD332 輪廓監(jiān)控允差帶輪廓監(jiān)控允差帶032000 1000 MD336 輪廓監(jiān)控生效速度輪廓監(jiān)控生效速度124000 0 MD156 伺服使能切斷延遲時間伺服使能切斷延遲時間016000 200 m125 10001 1251

15、000 1000 125*332MD V ）（ 輪廓監(jiān)控允差帶 K 數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)機床數(shù)據(jù)機床數(shù)據(jù) 輪廓監(jiān)控允差帶輪廓監(jiān)控允差帶 在穩(wěn)速階段，跟隨誤差在穩(wěn)速階段，跟隨誤差E是穩(wěn)定的，輪廓無偏差。但是，由于負載是穩(wěn)定的，輪廓無偏差。但是，由于負載 擾動等因素造成進給速度波動。在輪廓控制過程中，微小的跟隨誤差波擾動等因素造成進給速度波動。在輪廓控制過程中，微小的跟隨誤差波 動還是允許的。當(dāng)實際輪廓誤差大于動還是允許的。當(dāng)實際輪廓誤差大于MD332 設(shè)定值時，就要產(chǎn)生設(shè)定值時，就要產(chǎn)生116 報報 警。警。 數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機床控制技術(shù)與系統(tǒng) 故障處理故障處理

16、 機床數(shù)據(jù)機床數(shù)據(jù) 1）增大）增大MD332 的設(shè)定值，使允差帶大于輪廓偏差。但是，如果的設(shè)定值，使允差帶大于輪廓偏差。但是，如果 實際輪廓偏差已經(jīng)很大了，片面地用增大允差帶的的方法來消除報警實際輪廓偏差已經(jīng)很大了，片面地用增大允差帶的的方法來消除報警 是不合適的。是不合適的。 2）在保持）在保持MD332 設(shè)定值不變的情況下，減小位置增益設(shè)定值不變的情況下，減小位置增益KV可以增可以增 大允差帶，使實際輪廓偏差在大允差帶，使實際輪廓偏差在允差帶內(nèi)。允差帶內(nèi)。如設(shè)如設(shè)MD332 為為1000，KV由由1 改為改為0.7，則允差帶由原來的，則允差帶由原來的125m增大為增大為160m。但減小。但減小KV值會影響值會影響 系統(tǒng)的快速響應(yīng)性。系統(tǒng)的快速響應(yīng)性。 3）增大速度環(huán)