大學(xué)設(shè)計數(shù)控機(jī)床故障診斷

1、張家界航空工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計題目： 數(shù)控銑床主運動調(diào)試與維修系別：數(shù)控工程系專業(yè)： 數(shù)控設(shè)備應(yīng)用與維護(hù)姓名： 吳棒杰學(xué)號：08352108指導(dǎo)老師： 夏羅生摘要電子技術(shù)地發(fā)展以及國內(nèi)數(shù)控裝置地發(fā)展使得數(shù)控裝置地價格走低 ,特別是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車系統(tǒng)地價格已經(jīng)是到達(dá)了它地最低點 .經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床在中國地機(jī)械加工行業(yè)中得到了迅速普及 ,使得我國機(jī)械加工水平無論在加工質(zhì)量方面還是在加工效率方面也得到了迅速提高 .但是隨著機(jī)床使用時間地延長 ,數(shù)控機(jī)床會出現(xiàn)這樣或那樣地故障 ,本文就以經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床地常見故障為例 ,談了一些解決地辦法 .【關(guān)鍵詞】 數(shù)控車床 霍爾開關(guān) 繼電器 伺服驅(qū)目錄前言1 故障

2、1.151.261.371.472 診斷2.182.1.182.1.282.282.2.1-82.2.282.2.392.2.492.2.5102.3103 維護(hù)3.1123.2123.3131415 16淺談數(shù)控機(jī)床故障診斷與維護(hù)換刀裝置故障數(shù)控車換刀一般地過程是 :換刀電機(jī)接到換刀信號后 ,通過蝸輪蝸桿減速帶動刀架旋轉(zhuǎn) ,由霍爾元件發(fā)出刀位信號 ,數(shù)控系統(tǒng)再利用這個信號與目標(biāo)值進(jìn)行比較以判斷刀具是否到位 .刀換到位后 ,電機(jī)反轉(zhuǎn)縮緊刀架 .在我維修數(shù)控車地過程中遇到了以下幾個故障現(xiàn)象一臺四刀位數(shù)控車床 , 發(fā)生一號刀位找不到 , 其它刀位能正常換刀地故障現(xiàn)象故障分析 :由于只有一號刀找不到

3、刀位 ,可以排除機(jī)械傳動方面地問題 ,確定就是電氣方面地故障 .可能是該刀位地霍爾元件及其周圍線路出現(xiàn)問題 ,導(dǎo)致該刀位信號不能輸送給 PLC. 對照電路圖利用萬用表檢查后發(fā)現(xiàn) :1 號刀位霍爾元件地 24V 供電正常 ,GND 線路為正常 ,T1 信號線正常 .因此可以斷定是霍爾元件損壞導(dǎo)致該刀位信號不能發(fā)出.解決辦法 :更換新地霍爾元件后故障排除,一號刀正常找到 .一臺六刀位數(shù)控車床 , 換刀時所有刀位都找不到, 刀架旋轉(zhuǎn)數(shù)周后停止 , 并且數(shù)控系統(tǒng)顯示換刀報警: 換刀超時或沒有信號輸入.故障分析查找 :對于該故障 ,仍可以排除機(jī)械故障 ,歸咎于電氣故障所致 .產(chǎn)生該故障地電氣原因有以下幾

4、種 :1. 磁性元件脫落。 2.六個霍爾元件同時全部損壞。 3.霍爾元件地供電和信號線路開路導(dǎo)致無電壓信號輸出 .其中以第三種原因可能性最大 .因此找來電路圖 ,利用萬用表對霍爾元件地電氣線路地供電線路進(jìn)行檢查 .結(jié)果發(fā)現(xiàn) :刀架檢測線路端子排上地 24V 供電電壓為 0V,其它線路均正常 . 以該線為線索沿線查找 ,發(fā)現(xiàn)從電氣柜引出地 24V 線頭脫落 ,接上后仍無反應(yīng) .由此判斷應(yīng)該是該線斷線造成故障 .解決辦法 :利用同規(guī)格導(dǎo)線替代斷線后,故障排除 .一臺配有 FANUC-0imate系統(tǒng)大連機(jī)床廠地六刀位車床 , 選刀正常但是當(dāng)所選刀位到位之后不能正常鎖緊 . 系統(tǒng)報警 : 換刀超時

5、.故障分析查找 :刀架選刀正常 ,正轉(zhuǎn)正常 ,就是不能反向鎖緊 .說明蝸輪蝸桿傳動正常 ,初步定為電氣線路問題 .在機(jī)床刀架控制電氣原理圖上 ,發(fā)現(xiàn)刀具反向鎖緊到位信號是由一個位置開關(guān)來控制發(fā)出地 ,是不是該開關(guān)即周圍線路存在問題呢 ?為了確認(rèn)這個故障原因 ,打開刀架地頂蓋和側(cè)蓋 ,利用萬用表參照電路圖檢查線路 ,發(fā)現(xiàn)線路未有開路和短路 ,通過用手按動刀架反向鎖緊位置開關(guān) ,觀察梯形圖顯示有信號輸入 ,至此排除電氣線路問題 .推斷可能是擋塊運動不到位 ,位置微動開關(guān)未動作 .于是重新?lián)Q刀一次來觀察一下 ,結(jié)果發(fā)現(xiàn) :果然擋塊未運動到位 .于是把擋塊螺栓擰緊 ,試換刀一次正常 .再換一次刀 ,原

6、故障又出現(xiàn)了 ,同時發(fā)現(xiàn)蝸桿端地軸套打滑并且爬升現(xiàn)象 .難道是它造成了電機(jī)反轉(zhuǎn)鎖緊時位置開關(guān)地?fù)鯄K不能到位 ?于是把該軸套進(jìn)行了軸向定位處理 ,將刀架頂蓋裝好 .結(jié)果刀架鎖緊正常了 .解決辦法 :對軸套進(jìn)行軸向定位故障解決 . 1.2 、穩(wěn)壓電源故障機(jī)床在運行時機(jī)床照明燈突然不亮 ,機(jī)床操作面板燈也不亮 ,系統(tǒng)電源正常 , 同時系統(tǒng)急停報警 ,和主軸無信號警 .關(guān)機(jī)后重新上電故障依舊 .故障分析檢查 :經(jīng)詢問當(dāng)時操作人員 ,沒有違規(guī)操作 ,排除人為原因 ,也可以排除機(jī)械原因 ,應(yīng)該是電氣故障引起 .該機(jī)床地電器原理圖顯示 ,這些失電區(qū)域都和 24V 有關(guān) ,并且該機(jī)床擁有兩個穩(wěn)壓電源 ,一個是

7、 I/O 接口電源 ,另一個為系統(tǒng)電源 .失電區(qū)域都與 I/O 接口有關(guān) ,于是打開電氣柜觀察發(fā)現(xiàn) I/O 接口穩(wěn)壓電源指示燈未能點亮 ,說明該電源未能正常工作或損壞 .由穩(wěn)壓電源地工作原理知道 ,穩(wěn)壓電源有電流短路和過載保護(hù)地功能 ,當(dāng)電源短路或過載時自動關(guān)斷電源輸出 ,以保護(hù)電源電路不被損壞 .于是試著把電源地輸出負(fù)載線路拆下來 ,結(jié)果發(fā)現(xiàn)重新上電后電源指示燈亮了 .這說明電源本身沒有損壞.通過分析得知該電源為I/O 接口電源 ,負(fù)載不大 ,也不會出現(xiàn)過載現(xiàn)象 ,應(yīng)該是輸出回路中有短路故障 .沿著輸出線號進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)有一根 24V+ 輸出線接頭從絕緣膠布中露出并接觸到機(jī)床床體 .原因很明顯

8、 :由于該線與機(jī)床發(fā)生對地短路 ,造成該穩(wěn)壓電源處于自我保護(hù)狀態(tài) ,使得操作面板和一些 I/O 接口繼電器供電停止 ,導(dǎo)致發(fā)生以上故障 .至于變頻器報警可能 24V 信號不能到位發(fā)出報警 .解決辦法 :用絕緣膠布把接頭處重新包好 ,重新上電開機(jī)所有故障解決 ,報警解除照明燈也亮了 .1.3、系統(tǒng)程序鎖故障一臺數(shù)控車 ,配有 FANUC-0i-mate 系統(tǒng) ,無法輸入對刀值等參數(shù) ,不能編輯程序 ,并伴有報警 .故障分析檢查 :對此現(xiàn)象首先想到了程序保護(hù)開關(guān) ,通過對比正常地系統(tǒng)發(fā)現(xiàn) : 與系統(tǒng)鎖住時現(xiàn)象一樣 .所以懷疑系統(tǒng)鎖開關(guān)壞了 ,但經(jīng)過短接 ,仍不能解決問題 . 通過觀察故障系統(tǒng)地梯形

9、圖發(fā)現(xiàn) X56 輸入點無信號輸入 ,說明這條輸入線路斷路 . 沿著這條線號利用萬用表檢查 ,發(fā)現(xiàn)在操作面板后面選軸開關(guān)接頭處線頭脫落 ,導(dǎo)致線路無法輸入信號,使 PLC 邏輯關(guān)系不正確,才出現(xiàn)以上故障.解決辦法 : 用烙鐵焊錫把脫落地線頭重新焊接好 ,報警解除 ,參數(shù)輸入正常 ,故障消失 .1.4 、結(jié)束語以上維修案例 ,可作為類似故障地排除參考 .一般地 ,對于任何故障 ,首先是根據(jù)現(xiàn)象 ,根據(jù)原理來判斷故障點 ,分析每一個可能性 ,如一個開關(guān) ,一個線接頭 ,一個螺釘都會是都會是故障原因 ,參照之前地操作、維修歷史進(jìn)行分析 ,能有利于縮小查找范圍 ,有利于提高維修地效率 .2、診斷2.1

10、數(shù)控機(jī)床地故障診斷技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)自診斷開機(jī)自診斷數(shù)控系統(tǒng)在通電開機(jī)后 , 都要運行開機(jī)自診斷程序 , 對系統(tǒng)中關(guān)鍵地硬件和控制軟件進(jìn)行檢測 , 并將檢測結(jié)果在 CRT 上顯示出來 . 運行自診斷運行自診斷是數(shù)控系統(tǒng)正常工作時 , 運行內(nèi)部診斷程序 , 對系統(tǒng)本身、 PLC、位置伺服單元以及與數(shù)控裝置相連地其他外部裝置進(jìn)行自動測試、檢查 , 并顯示有關(guān)狀態(tài)信息和故障信息 .在線診斷和離線診斷在線診斷是指通過數(shù)控系統(tǒng)地控制程序, 在系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)下, 實時自動地對數(shù)控裝置、 PLC控制器、伺服系統(tǒng)、 PLC地輸入輸出和其他外部裝置進(jìn)行自檢 , 并顯示狀態(tài)信息、故障信息 . 脫機(jī)診斷當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)出

11、現(xiàn)故障時 , 需要停機(jī)進(jìn)行檢查 , 這就是脫機(jī)診斷 . 脫機(jī)診斷地目地是修復(fù)系統(tǒng)地錯誤和定位故障 , 將故障定位在最小地范圍 .遠(yuǎn)程診斷實現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷地數(shù)控系統(tǒng) , 必須具備計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能 . 因此 , 遠(yuǎn)程診斷是近幾年發(fā)展起來地一種新型地診斷技術(shù) . 數(shù)控機(jī)床利用數(shù)控系統(tǒng)地網(wǎng)絡(luò)功能通過互聯(lián)網(wǎng)連接到機(jī)床制造廠家 , 數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障后 , 通過機(jī)床廠家地專業(yè)人員遠(yuǎn)程診斷 , 快速確診故障 .2.2 數(shù)控機(jī)床故障地實用診斷方法診斷常用地儀器、儀表及工具萬用表- 可測電阻、交、直流電壓、電流相序表 - 可檢測直流驅(qū)動裝置輸入電流地相序. 轉(zhuǎn)速表 - 可測量伺服電動機(jī)地轉(zhuǎn)速 , 是檢查伺服調(diào)速系統(tǒng)地重

12、要依據(jù) . 鉗形電流表 - 可不斷線檢測電流 . 測振儀 - 是振動檢測中最常用、最基本地儀器 . 短路追蹤儀 - 可檢測電氣維修中經(jīng)常碰到地短路故障現(xiàn)象 . 邏輯測試筆 - 可測量數(shù)字電路地脈沖、電平 .IC 測試儀 - 用于數(shù)控系統(tǒng)集成電路元件地檢測和篩選 . 工具 - 彈頭鉤形扳手、拉錐度平鍵工具、彈性手錘、拉卸工具等 .診斷用技術(shù)資料主要有：數(shù)控機(jī)床電氣說明書 , 電氣控制原理圖 , 電氣連接圖 , 參數(shù)表 , PLC 程序 , 編程手冊 , 數(shù)控系統(tǒng)安裝與維修手冊 , 伺服驅(qū)動系統(tǒng)使用說明書等 . 數(shù)控機(jī)床地技術(shù)資料非常重要 , 必須參照機(jī)床實物認(rèn)真仔細(xì)地閱讀 . 一旦機(jī)床發(fā)生故障

13、, 在進(jìn)行分析地同時查閱相關(guān)資料 .故障處理故障軟故障 - 由調(diào)整、參數(shù)設(shè)置或操作不當(dāng)引起硬故障 - 由數(shù)控機(jī)床 ( 控制、檢測、驅(qū)動、液氣、機(jī)械裝置 ) 地硬件失效引起 . 故障處理對策除非出現(xiàn)影響設(shè)備或人身安全地緊急情況 , 不要立即切斷機(jī)床地電源 , 應(yīng)保持故障現(xiàn)場 . 從機(jī)床外觀、 CRT 顯示地內(nèi)容、主板或驅(qū)動裝置報警燈等方面進(jìn)行檢查 . 可按系統(tǒng)復(fù)位鍵 , 觀察系統(tǒng)地變化 , 報警是否消失 . 如消失 , 說明是隨機(jī)性故障或是由操作錯誤引起地 . 如不能消失 , 把可能引起該故障地原因羅列出來 , 進(jìn)行綜合分析、判斷 , 必要時進(jìn)行一些檢測或?qū)嶒?, 達(dá)到確診故障地目地 .數(shù)控系統(tǒng)

14、故障診斷方法直觀法 ( 望聞問切 ) ：問 - 機(jī)床地故障現(xiàn)象、加工狀況等看-CRT 報警信息、報警指示燈、電容器等元件變形煙熏燒焦、保護(hù)器脫扣等聽 - 異常聲響聞 - 電氣元件焦糊味及其它異味摸 - 發(fā)熱、振動、接觸不良等 . 參數(shù)檢查法：參數(shù)通常是存放在 RAM中, 有時電池電壓不足、系統(tǒng)長期不通電或外部干擾都會使參數(shù)丟失或混亂 , 應(yīng)根據(jù)故障特征 , 檢查和校對有關(guān)參數(shù). 隔離法：一些故障 , 難以區(qū)分是數(shù)控部分 , 還是伺服系統(tǒng)或機(jī)械部分造成地, 常采用隔離法 . 同類對調(diào)法用同功能地備用板替換被懷疑有故障地模板 , 或?qū)⒐δ芟嗤啬０寤騿卧嗷ソ粨Q . 功能程序測試法：將 G、M、S

15、、 T、功能地全部指令編寫一些小程序 , 在診斷故障時運行這些程序 , 即可判斷功能地缺失 .故障診斷應(yīng)遵循地原則第一 , 先外部后內(nèi)部數(shù)控機(jī)床地檢修要求維修人員掌握先外部后內(nèi)部地原則,由外向內(nèi)逐一進(jìn)行檢查排除.第二 , 先機(jī)械后電氣首先檢查機(jī)械是否正常, 行程開關(guān)是否靈活 , 氣動液壓部分是否正常等 , 在故障檢修之前 , 首先注意排除機(jī)械地故障.第三 , 先靜后動維修人員本身要做到先靜后動 . 首先詢問機(jī)床操作人員故障發(fā)生地過程及狀態(tài) , 查閱機(jī)床說明書、圖紙資料 , 進(jìn)行分析后 , 才可動手查找和處理故障 . 數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代化企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)地一種重要物質(zhì)基礎(chǔ), 是完成生產(chǎn)過程地重要技術(shù)手段

16、 , 強化管理是關(guān)鍵 , “防”與“治”地結(jié)合是解決數(shù)控機(jī)床“使用難、維修難”地唯一途徑.2.3 數(shù)控機(jī)床故障地類型與特點數(shù)控機(jī)床地故障是指機(jī)床不能完成預(yù)定功能地事件或狀態(tài)稱為故障 , 即喪失完成規(guī)定地功能 , 按故障引起地結(jié)果可分為致命性故障和非致命性故障 , 前者會使產(chǎn)品不能完成規(guī)定任務(wù)可導(dǎo)致人或物地重大損失 , 最終使任務(wù)失??；后者不影響任務(wù)完成 , 但會導(dǎo)致非計劃地維修 . 按故障地統(tǒng)計特性又可分為獨立故障和從屬故障 . 前者是指不是由于另一產(chǎn)品故障引起地故障 , 后者是由另一產(chǎn)品故障引起地故障 . 按照數(shù)控機(jī)床故障頻率地高低又可分為早期故障、偶然故障和耗損故障 .如圖所示 , 早期故

17、障是指機(jī)床使用初期 , 由于設(shè)計或生產(chǎn)等原因引起地故障 , 在這段時間內(nèi) , 機(jī)械處于磨合階段 , 機(jī)械零件或電子元器件經(jīng)受不了初期地考驗而損壞 . 所以故障發(fā)生地頻率相對來講要高一些 . 偶然故障是指機(jī)床投入使用一段時間后 , 產(chǎn)品地故障率降到較低地水平 , 但基本上處于平衡狀態(tài) , 此時 , 可以認(rèn)為故障率為常數(shù) , 這個時期 , 機(jī)床地故障主要是由偶然因素引起地偶然故障 , 是機(jī)床地主要使用期 , 一般為 710 年. 耗損故障是通過事前檢測或監(jiān)測可預(yù)測到地故障 , 是由于機(jī)床地規(guī)定隨時間增加而逐漸衰退引起地 , 耗損故障可以通過預(yù)防維修 , 防止故障發(fā)生 , 延長使用壽命 , 或在將到

18、耗損期前及時更新以保證機(jī)床地使用壽命 .數(shù)控機(jī)床故障地特點：數(shù)控機(jī)床一般由數(shù)控系統(tǒng), 包含伺服電動機(jī)和檢測反饋裝置地伺服系統(tǒng)、強電控制柜、機(jī)床本體和各類輔助裝置組成.控制介質(zhì)數(shù)伺服系統(tǒng)機(jī)控系統(tǒng)輔助裝置床反饋裝置數(shù)控機(jī)床地復(fù)雜性使其故障具有復(fù)雜性和特殊性, 引起數(shù)控機(jī)床故障地因素有很多 , 不能只看故障地現(xiàn)象 , 要透過現(xiàn)象去檢查引起故障地綜合因素 , 找到引起故障地根源 , 采取合理地方法給予排除 .3、維護(hù)3.1 、主傳動鏈地維護(hù)1) 熟悉數(shù)控機(jī)床主傳動鏈地結(jié)構(gòu)、性能參數(shù) ,嚴(yán)禁超性能使用2) 主傳動鏈出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象時 ,應(yīng)立即停機(jī)排除故障 .3) 操作者應(yīng)注意觀察主軸箱溫度 ,檢查主軸恒溫

19、郵箱 ,調(diào)節(jié)溫度范圍使油量充足 .4) 使用帶傳動地主軸系統(tǒng) ,需定期觀察調(diào)整驅(qū)動皮帶地松緊程度 ,防止因皮帶打滑造成地丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象 .5) 對由液壓系統(tǒng)平衡主軸箱重量地平衡系統(tǒng) ,需定期觀察液壓系統(tǒng)地壓力表 ,當(dāng)油壓低于要求值時 ,要進(jìn)行補油 .6) 使用液壓拔叉變速地主傳動系統(tǒng) ,必須在主軸停車后變速 .7) 使用嚙合式電磁離合器變速地主傳動系統(tǒng) ,必須在主軸停車后變速 .8) 注意保持主軸與刀柄連接部位及刀柄地清潔 ,防止對主軸地機(jī)械碰撞 .9) 每年對主軸潤滑恒溫郵箱中地潤滑油更換一次 ,并清洗過濾器 .10) 每年清理潤滑油池底一次 ,并更換液壓泵濾油器 .11) 每天檢查主軸潤滑恒溫油

20、箱 ,使其油量充足 ,工作正常 .12) 防止各種雜質(zhì)進(jìn)入潤滑油箱 ,保持油液清潔 .13) 經(jīng)常檢查軸端及各處密封情況 ,防止?jié)櫥鸵旱匦孤?.14) 刀具夾緊裝置長時間使用后 ,會使活塞桿和拉桿地間隙加大 ,造成拉桿位移量減少 ,使碟形彈簧地張閉伸縮量不夠 ,影響刀具地夾緊 ,故需要及時調(diào)整液壓缸活塞地位移量 .15) 經(jīng)常檢查壓縮空氣氣壓 ,并調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)要求值 .足夠地氣壓才能使主軸錐孔中地切屑和灰塵清理徹底 .3.2 刀庫及換刀裝置地維護(hù)加工中心刀庫及自動換刀裝置地故障表現(xiàn)有：刀庫運動故障、定位誤差過大、機(jī)械手夾持刀柄不穩(wěn)和機(jī)械手運動誤差過大等.這些故障最后都造成換刀動作卡位 ,整機(jī)停止工作 ,機(jī)械維護(hù)修人員對此要有足夠地重視.刀庫與換刀機(jī)械手地維護(hù)要點嚴(yán)禁把超重、超長地刀具裝入刀庫, 防止在機(jī)械手換刀時掉刀或刀具與工件、夾具等發(fā)生碰撞 .采用順序選刀方式時必須注意刀具放置在刀庫上地順序要正確.采用其他選刀方式時也要注意所換刀具號是否與所卸刀具一致,防止因換錯刀而