機電一體化畢業(yè)論文數(shù)控機床故障分析與維修維護技術

1、江西工業(yè)工程職業(yè)技術學院畢 業(yè) 論 文 題 目 數(shù)控機床故障分析與維修維護技術 學生姓名 系 部 機電工程系 學 號 2009xxxx 專業(yè)名稱 機電一體化 班 級 機電09x 指導教師 xxx 江西工業(yè)工程職業(yè)技術學院數(shù)控機床故障分析與維修維護技術【摘 要】全文共分三章節(jié)，主要介紹了數(shù)控機床基本知識，數(shù)控機床故障與維修的基本知識，數(shù)控機床故障規(guī)律，故障診斷的一般步驟及方法，包括直觀檢查法，儀器檢查法，信號和報警指示分析法，參數(shù)調整法，接著講述數(shù)控機床的常見故障，包括機械故障、伺服系統(tǒng)故障、PLC等電氣故機械零件的修理方法，機床電氣設備維修與故障故障排除，數(shù)控機床故障診斷與維修內容。并將傳統(tǒng)設

2、備維修技術與現(xiàn)代維修新技術，新工藝相結合，最后通過實例具體介紹數(shù)控機床故障產生后分析處理的過程，可以熟悉數(shù)控機床的各個部分和機械設備中機、液、電裝置故障診斷與維修的基本思路方法和技術，以及必要的基本理論加加實踐，提高工作效率。關鍵詞：數(shù)控機床，維護，故障處理、診斷前 言數(shù)控機床是一種高效的自動化機床，它綜合了計算機技術、自動化技術、何服驅動技術、氣動與液壓傳動技術、精密測量與檢測技術、精密機械設計與制造技術等各個領域的新技術成果，是一門新興的工業(yè)控制技術。數(shù)控機床以其高精度、高效率、高柔性所帶來的巨大效益引起了世界各國科技界和工業(yè)界的廣泛重視。但是，隨著社會的進步和科技的發(fā)展，數(shù)控機床正朝著大

3、型化、自動化、高精度化方向發(fā)展，生產系統(tǒng)的規(guī)模變得越來越大，設備的結構也變得越來越復雜。數(shù)控機床是集高、精、尖技術于一體，集機、電、光、液于一身的高技術產物。具有加工精度高、加工質量穩(wěn)定可靠、生產效率高、適應性強、靈活性好等眾多優(yōu)點，在各個行業(yè)受到廣泛歡迎，在使用方面，也是越來越受到重視。但由于它是集強、弱電于一體，數(shù)字技術控制機械制造的一體化設備，一旦系統(tǒng)的某些部分出現(xiàn)故障，就勢必使機床停機，影響生產，所以如何正確維護設備和出現(xiàn)故障時能及時搶修就是保障生產正常進行的關鍵系統(tǒng)可靠性是指數(shù)控系統(tǒng)在規(guī)定的條件和規(guī)定的時間內完成規(guī)定功能的能力。故障是指系統(tǒng)在規(guī)定的條件和規(guī)定的時間內失去了規(guī)定的功能。

4、數(shù)控機床是個很復雜的大系統(tǒng)，它涉及光、機、電、液、氣等很多技術，發(fā)生故障是難免的。數(shù)控機床的維修在工廠中越來越重要，數(shù)控系統(tǒng)種類繁多和故障復雜也給數(shù)控維修帶來很大困難，根據(jù)對數(shù)控維修的一些經驗，現(xiàn)總結一些數(shù)控機床故障處理的方法和步驟，供維修人員參考。為了充分發(fā)揮數(shù)控機床的效益，減少故障的發(fā)生，重要的一環(huán)是做好預防性的維修。數(shù)控機床故障的診斷是數(shù)控機床維修的關鍵。一般來說，隨著故障類型的不同，采取的故障診斷的方法也就不同。論文將從數(shù)控機床簡單介紹、故障診斷的內容、原則、方法等方面入手來簡要闡述一下數(shù)控機床故障的診斷、排除方法以及數(shù)控機床日常的維護。目 錄第一章 數(shù)控簡介 . 11.1數(shù)控機床的基

5、本概念 . . 11.2數(shù)控機床的組成 . 11.3數(shù)控機床機械結構特點與結構組成 . 3 數(shù)控機床機械結構的特點. 3 數(shù)控機床機械結構的組成 . 3第二章 數(shù)控機床故障與維修的基本知識 . 42.1 故障的基本概念 . 42.2 故障的分類 . 42.3 數(shù)控機床產生的故障規(guī)律 . 52.4 數(shù)控系統(tǒng)的可靠性 . 62.5數(shù)控機床維修的特點 . 7第三章 數(shù)控機床常見故障診斷與維修 . 73.1 數(shù)控機床系統(tǒng)的故障診斷 . 7 初步判別 . 7 報警處理 . 7 3.2 電氣故障的常用診斷方法 . 8 3.2.1 直觀檢查法 . 8 3.2.2 儀器檢查法 . 8 3.2.3信號和報警指示

6、分析法 . 8 3.2.4 參數(shù)調整法 . 8 3.3 常見電氣故障維修和排除 . 9 3.3.1 電源 . 9 3.3.2 數(shù)控系統(tǒng)位置環(huán)故障 . 9 3.3.3 機床坐標找不到零點 . 9 3.3.4 機床動態(tài)異常 . 9 3.3.5 偶發(fā)性停機故障 . 9 3.4 常見伺服系統(tǒng)故障及診斷 . 10 伺服系統(tǒng)故障及診斷 . 10 3.5 數(shù)控機床PLC故障診斷方法 . 11 3.6 數(shù)控機床常見故障診斷及維修實例 . 13 3.7 數(shù)控機床日常維護 . 13電源的維護與保養(yǎng) . 14 電氣部分的維護保養(yǎng) . 14 結論 . 15 致謝 . 16 參考文獻 . 17第一章 數(shù)控簡介數(shù)控（英文

7、名字：Numerical Control 簡稱:NC）技術是指用數(shù)字、文字和符號組成的數(shù)字指令來實現(xiàn)一臺或多臺機械設備動作控制的技術。數(shù)控一般是采用通用或專用計算機實現(xiàn)數(shù)字程序控制，因此數(shù)控也稱為計算機數(shù)控(Computerized Numerical Control )，簡稱CNC，國外一般都稱為CNC數(shù)控實訓室，很少再用NC這個概念了。 它所控制的通常是位置、角度、速度等機械量和與機械能量流向有關的開關量。數(shù)控的產生依賴于數(shù)據(jù)載體和二進制形式數(shù)據(jù)運算的出現(xiàn)。1908年，穿孔的金屬薄片互換式數(shù)據(jù)載體問世；19世紀末，以紙為數(shù)據(jù)載體并具有輔助功能的控制系統(tǒng)被發(fā)明；1938年，香農在美國麻省理工

8、學院進行了數(shù)據(jù)快速運算和傳輸，奠定了現(xiàn)代計算機，包括計算機數(shù)字控制系統(tǒng)的基礎。數(shù)控技術是與機床控制密切結合發(fā)展起來的。1952年，第一臺數(shù)控機床問世，成為世界機械工業(yè)史上一件劃時代的事件，推動了自動化的發(fā)展。 現(xiàn)在，數(shù)控技術也叫計算機數(shù)控技術（CNC，Computerized Numerical Control），目前它是采用計算機實現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術。這種技術用計算機按事先存貯的控制程序來執(zhí)行對設備的運動軌跡和外設的操作時序邏輯控制功能。由于采用計算機替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置，使輸入操作指令的存貯、處理、運算、邏輯判斷等各種控制機能的實現(xiàn)，均可通過計算機軟件來完成，處理生成的微

9、觀指令傳送給伺服驅動裝置驅動電機或液壓執(zhí)行元件帶動設備運行。1.1數(shù)控機床的基本概念數(shù)控又稱數(shù)字控制（Numerical Control），簡稱NC。數(shù)控機床就是將加工過程所需的各種操作(如主軸變速,松夾工件,進刀與退刀,自動關停冷卻液等)和步驟以及工件的形狀尺寸用數(shù)字化的代碼表示通過控制介質將數(shù)字信息進行處理與運算，發(fā)出各種控制信號，控制機床的伺服系統(tǒng)或其他驅動元件，從而使機床自動加工出所需的工件。數(shù)控技術的基本概念:數(shù)字控制機床(Numerical Control Machine Tools)簡稱數(shù)控機床，這是一種將數(shù)字計算技術應用于機床的控制技術。它把機械加工過程中的各種控制信息用代碼化

10、的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經運算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數(shù)控機床較好地解決了復雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機床，代表了現(xiàn)代機床控制技術的發(fā)展方向，是一種典型的機電一體化產品。1.2 數(shù)控機床的組成數(shù)控機床通常由以下幾個部分組成：控 制 介 質輸 入 裝 置數(shù) 控 裝 置驅 動 裝 置輔助控制裝置機 床 本 體檢 測 裝 置1.控制介質控制介質以指令的形式記載各種加工信息，如零件加工的工藝過程、工藝參數(shù)和刀具運動等，將這些信息輸入到數(shù)控裝置，控制數(shù)控機床對零件切削加工。2.輸

11、入裝置輸入裝置的作用是將程序載體（信息載體）上的數(shù)控代碼傳遞并存入數(shù)控系統(tǒng)內。根據(jù)控制存儲介質的不同，輸入裝置可以是光電閱讀機、磁帶機或軟盤驅動器等。數(shù)控機床加工程序也可通過鍵盤用手工方式直接輸入數(shù)控系統(tǒng)；數(shù)控加工程序還可由編程計算機用RS232C或采用網絡通信方式傳送到數(shù)控系統(tǒng)中。3.數(shù)控裝置數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心。數(shù)控裝置從內部存儲器中取出或接受輸入裝置送來的一段或幾段數(shù)控加工程序，經過數(shù)控裝置的邏輯電路或系統(tǒng)軟件進行編譯、運算和邏輯處理后，輸出各種控制信息和指令，控制機床各部分的工作，使其進行規(guī)定的有序運動和動作4.驅動裝置和位置檢測裝置驅動裝置接受來自數(shù)控裝置的指令信息，經功率放大后

12、，嚴格按照指令信息的要求驅動機床移動部件，以加工出符合圖樣要求的零件。因此，它的伺服精度和動態(tài)響應性能是影響數(shù)控機床加工精度、表面質量和生產率的重要因素之一。驅動裝置包括控制器（含功率放大器）和執(zhí)行機構兩大部分。目前大都采用直流或交流伺服電動機作為執(zhí)行機構。位置檢測裝置將數(shù)控機床各坐標軸的實際位移量檢測出來，經反饋系統(tǒng)輸入到機床的數(shù)控裝置之后，數(shù)控裝置將反饋回來的實際位移量值與設定值進行比較，控制驅動裝置按照指令設定值運動。5.輔助控制裝置輔助控制裝置的主要作用是接收數(shù)控裝置輸出的開關量指令信號，經過編譯、邏輯判別和運動，再經功率放大后驅動相應的電器，帶動機床的機械、液壓、氣動等輔助裝置完成指

13、令規(guī)定的開關量動作。這些控制包括主軸運動部件的變速、換向和啟停指令，刀具的選擇和交換指令，冷卻、潤滑裝置的啟動停止，工件和機床部件的松開、夾緊，分度工作臺轉位分度等開關輔助動作。由于可編程邏輯控制器（PLC）具有響應快，性能可靠，易于使用、編程和修改程序并可直接啟動機床開關等特點，現(xiàn)已廣泛用作數(shù)控機床的輔助控制裝置。6.機床主體機床本體是加工運動的實際機械部件，主要包括：主運動部件，進給運動部件（如工作臺、刀架）和支撐部件（如床身、立柱等），還有冷卻潤滑、轉位部件。如夾緊、換刀機械手等輔助裝置。1.3.數(shù)控機床機械結構特點與結構組成 數(shù)控機床機械結構的特點數(shù)控機床是機電一體化產品的典型代表，盡

14、管它的機械結構與普通機床的結構有許多相似之處，但并不是簡單地在普通機床上配備數(shù)控系統(tǒng)即可，它與普通機床相比，結構上進行了改進，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1）主傳動裝置多采用無級變速或分段無級變速方式，可利用程序控制主軸的變向和變速，主傳動具有較寬的調速范圍。有些數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)已開始采用結構緊湊、性能優(yōu)異的電主軸。2）進給傳動裝置中廣泛采用無間隙滾珠絲杠傳動和無間隙齒輪傳動，利用貼塑導軌或靜壓導軌來減少運動副的摩擦力，提高傳動精度。有些數(shù)控機床的進給部件直接使用直線電機驅動，從而實現(xiàn)了高速、高靈敏度伺服驅動。3）床身、立柱、橫梁等主要支承件采用合理的截面形狀，且采取一些補償變形的措施，使其具

15、有較高的結構剛度。4）加工中心備有刀庫和自動換刀裝置，可進行多工序、多面加工，大大提高了生產率。數(shù)控機床機械結構的組成數(shù)控機床的機械結構主要由以下幾個部分組成：1）主傳動系統(tǒng)它包括動力源、傳動件及主運動執(zhí)行件主軸等，其功用是將驅動裝置的運動及動力傳 給執(zhí)行件，以實現(xiàn)主切削運動。2）進給傳動系統(tǒng)它包括動力源、傳動件及進給運動執(zhí)行件工作臺（刀架）等，其功用是將伺服驅動裝置的運動與動力傳給執(zhí)行件，以實現(xiàn)進給切削運動。3)基礎支承件它是指床身、立柱、導軌、滑座、工作臺等，它支承機床的各主要部件，并使它們在靜止或運動中保持相對正確的位置。4)輔助裝置指數(shù)控機床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機床的運行

16、，如冷卻、排屑、潤滑、照明、監(jiān)測等。它包括液壓和氣動裝置、排屑裝置、交換工作臺、數(shù)控轉臺和數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測裝置等。第二章 數(shù)控機床故障與維修的基本知識2.1 故障的基本概念和診斷故障指整機或部件在規(guī)定的時間和使用條件下不能完成規(guī)定的功能，或各項技術經濟指標偏離了它的正常狀況，但在某種情況下尚能維持一時間工作，若不能得到妥善處理將導致事故，如電動機功率降低，傳動系統(tǒng)失去平衡噪聲增大，工作機構能力下降，潤滑油的消耗增加等。故障診斷是在數(shù)控機床運行中，根據(jù)設備的故障現(xiàn)象，在掌握數(shù)控系統(tǒng)各部分工作原理的前提下，對現(xiàn)行的狀態(tài)進行分析，并輔以必要檢測手段，查明故障的部位和原因。提出有效的維

17、修對策2.2 故障的分類1）從故障的起因分類關聯(lián)性故障和系統(tǒng)的設計、結構或性能等缺陷有關而造成（分固有性和隨機性）。非關聯(lián)性故障和系統(tǒng)本身結構與制造無關的故障。2）從故障發(fā)生的狀態(tài)分類突然故障發(fā)生前無故障征兆，使用不當。漸變故障發(fā)生前有故障征兆，逐漸嚴重。3)按故障發(fā)生的性質分類軟件故障程序編制錯誤、參數(shù)設置不正確、機床操作失誤等引起。硬件故障電子元器件、潤滑系統(tǒng)、限位機構、換刀系統(tǒng)、機床本體等硬件損壞造成。干擾故障由于系統(tǒng)工藝、線路設計、電源地線配置不當?shù)纫约肮ぷ鳝h(huán)境的惡劣變化而產生。4）按故障的嚴重程度分類危險性故障數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障時，機床安全保護系統(tǒng)在需要動作時，因故障失去保護動作，造成

18、人身或設備事故。安全性故障機床安全保護系統(tǒng)在不需要動作時發(fā)生動作，引起機床不能起動。5）按故障發(fā)生時間分類（1）早發(fā)性故障：這類故障是由于設備在設計、制造、裝備、安裝、調試、等方面存在問題而引起的。（2）突發(fā)性故障：主要是由各種不利因素和外界影響共同作用的結果，其發(fā)生特點是具有偶然性，一般與機床使用時間無關，因而是難以預測的。但它一般容易排除，因此通常不影響機床的壽命。 （3）漸進性故障：主要是由產品參數(shù)的劣化過程（磨損、腐蝕、疲勞、老化）逐漸發(fā)展而形成的。其特點是發(fā)生的概率與使用時間有關，且只是在產品的有效壽命的后期才表現(xiàn)出來。漸進性故障一經發(fā)生，就標志著產品壽命的終結。因而它往往是機械進行

19、大修的標志。由于這種故障是逐漸發(fā)展的，因此，通常是可以進行預測的。（4）復合性故障：這類故障包括上述故障特征，其故障發(fā)生時間不定。設備工作能力耗損過程的速度與其耗損的性能有關。2.3 數(shù)控機床產生的故障規(guī)律與一般設備相同，數(shù)控機床的故障率隨時間變化的規(guī)律可用下圖的浴盆曲線(也稱失效率瞌線)表示。整個使用壽命期，根據(jù)數(shù)控機床的故障頻率大致分為三個階段，即早期故障期、偶發(fā)故障期和耗損故障期。1早期故障期這個時期數(shù)控機床故障率高，但隨著使用時間的增加迅速下降。這段時間的長短，隨產品、系統(tǒng)的設計與制造質量而異，約為10個月。數(shù)控機床使用初期之所以故障頻繁，原因大致如下：(1)機械部分機床雖然在出廠前進

20、行過磨合，但時間較短，而且主要是對主軸和導軌進行磨合。由于零件的加工表面存在著微觀的和宏觀的幾何形狀偏差，部件的裝配可能存在誤差，因而，在機床使用初期會產生較大的磨合磨損，使設備相對運動部件之間產生較大的問隙，導致故障的發(fā)生。(2)電氣部分數(shù)控機床的控制系統(tǒng)使用了大量的電子元器件，這些元器件雖然在制造廠經過了嚴格的篩選和整機考機處理，但在實際運行時，由于電路的發(fā)熱，交變負荷、浪涌電流及反電勢的沖擊，性能較差的某些元器件經不住考驗，因電流沖擊或電壓擊穿而失效，或特性曲線發(fā)生變化，從而導致整個系統(tǒng)不能正常工作。(3)液壓部分由于出廠后運輸及安裝階段的時問較長，使得液壓系統(tǒng)中某些部位長時間無油，氣缸

21、中潤滑油干涸，而油霧潤滑又不可能立即起作用，造成油缸或氣缸可能產生銹蝕。此外，新安裝的空氣管道若清洗不于凈，一些雜物和水分也可能進入系統(tǒng)，造成液壓、氣動部分的初期故障。除此之外，還有元件、材料等原因會造成早期故障，這個時期一般在保修期以內。因此，數(shù)控機床購回后，應盡快使用，使早期故障盡量地顯示在保修期內。2偶發(fā)故障期數(shù)控機床在經歷了初期的各種老化、磨合和調整后，開始進入相對穩(wěn)定的偶發(fā)故障期，即正常運行期。正常運行期約為710年。在這個階段，故障率低而且相對穩(wěn)定，近似常數(shù)。偶發(fā)故障是由于偶然因素引起的。3耗損故障期耗損故障期出現(xiàn)在數(shù)控機床使用的后期，其特點是故障率隨著運行時間的增加而升高。出現(xiàn)這

22、種現(xiàn)象的基本原因是數(shù)控機床的零部件及電子元器件經過長時間的運行，由于疲勞、磨損、老化等原因，使用壽命已接近完結，從而處于頻發(fā)故障狀態(tài)。數(shù)控機床故障率曲線變化的3個階段，真實地反映了從磨合、調試、正常工作到大修或報廢的故障率變化規(guī)律，加強數(shù)控機床的日常管理與維護保養(yǎng)，可以延長偶發(fā)故障期。準確地找出拐點，可避免過剩修理或修理范圍擴大，以獲得最佳的投資效益。2.4 數(shù)控系統(tǒng)的可靠性數(shù)控機床除了具有高精度、高效率和高技術的要求外，還應該具有高可靠性。系統(tǒng)可靠性是指數(shù)控系統(tǒng)在規(guī)定的條件和規(guī)定的時間內完成規(guī)定功能的能力，故障是指系統(tǒng)在規(guī)定的條件和規(guī)定的時間內失去了規(guī)定的功能。數(shù)控機床是復雜的大系統(tǒng)，它涉及

23、光、機、電、液等很多技術，發(fā)生故障是難免的。機械銹蝕、機械磨損、機械失效，電子元器件老化、插件接觸不良、電流電壓波動、溫度變化、干擾、噪聲，軟件丟失或本身有隱患、灰塵，操作失誤等都可導致數(shù)控機床出故障。衡量的指標有：MTBF平均無故障時間MTTR排除故障的修理時間平均有效度AA=MTBF/（MTBF+MTTR）2.5 數(shù)控機床維修的特點1）數(shù)控機床是高投入、高精度、高效率的自動化設備；2）一些重要設備處于關鍵的崗位和工序，因故障停機時，影響產量和質量；3）數(shù)控機床在電氣控制系統(tǒng)和機械結構比普通機床復雜，故障檢測和診斷有一定的難度。第三章 數(shù)控機床常見故障診斷與維修 3.1 數(shù)控機床系統(tǒng)的故障診

24、斷數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷一般有故障檢測、故障判斷、隔離及故障定位三個階段。第一個階段的故障檢測是對數(shù)控系統(tǒng)進行測試，判斷是否存在故障；第二階段是判斷故障性質，并分離出故障部件或模塊；第三階段是將故障定位到可以更換的模塊或印制線路板上，以縮短修理時間。 初步判別通常在資料較全時，可通過資料分析判斷故障所在，或采取接口信號法，根據(jù)故障現(xiàn)象判別可能發(fā)生故障的部位，而后再按照故障與這一部位的具體特點，逐個部位檢查，初步判別。 報警處理a系統(tǒng)報警的處理：數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障時，一般在顯示屏或操作面板上給出故障報警信號和相應的信息。通常系統(tǒng)的操作手冊中都有詳細的報警信號、報警內容和處理方法。由于系統(tǒng)的報警設置單一

25、、齊全，維修時可根據(jù)每一報警后面給出的信息與處理辦法自行處理；b機床報警和操作信息的處理：機床制造廠根據(jù)機床的電氣特點，應用PLC程序，將一些能反映機床接口電氣控制方面的故障或操作信息以特定 3.2 電氣故障的常用診斷方法 直觀檢查法 直觀檢查法是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的檢查。（1）詢問向故障現(xiàn)場人員仔細詢問故障產生的過程、故障表象及故障后果，并且在整個分析判定過程中可能要多次詢問。（2）目視總體查看機床各部分工作狀態(tài)是否處于正常狀態(tài)(例如各坐標軸位置、主軸狀態(tài)、刀庫、機械手位置等)，各電控裝置(如數(shù)控系統(tǒng)、溫控裝置、潤滑裝置等)有無報警指示，局部查看有無保險燒煅，元器件燒焦、開

26、裂、電線電纜脫落，各操作元件位置正確和否等等。 儀器檢查法 使用常規(guī)電工儀表，對各組交、直流電源電壓，對相關直流及脈沖信號等進行測量，從中找尋可能的故障。例如用萬用表檢查各電源情況，及對某些電路板上設置的相關信號狀態(tài)測量點的測量，用示波器觀察相關的脈動信號的幅值、相位甚至有無，用PLC 編程器查找PLC 程序中的故障部位及原因等 信號和報警指示分析法 （1） 硬件報警指示這控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)在內的各電子、電器裝置上的各種狀態(tài)和故障指示燈，結合指示燈狀能說明便可獲知指示內容及故障原因和排除方法。（2）軟件報警指示如前所述的系統(tǒng)軟件、PLC 程序和加工程序中的故障通常都設有報警顯示，依據(jù)顯示的報警號

27、對照相應的診斷說明手冊便可獲知可能的故障原因及故障排除方法。 參數(shù)調整法 數(shù)控系統(tǒng)、PLC 及伺服驅動系統(tǒng)都設置許多可修改的參數(shù)以適應不同機床、不同工作狀態(tài)的要求。這些參數(shù)不僅能使各電氣系統(tǒng)和具體機床相匹配，而且更是使機床各項功能達到最佳化所必需的。因此，任何參數(shù)的變化(尤其是模擬量參數(shù))甚至丟失都是不答應的；而隨機床的長期運行所引起的機械或電氣性能的變化會打破最初的匹配狀態(tài)和最佳化狀態(tài)。此類故障多指故障分類一節(jié)中后一類故障，需要重新調整相關的一個或多個參數(shù)方可排除。3.3常見電氣故障維修和排除電氣故障的分析過程也就是故障的排除過程，因此電氣故障的一些常用排除方法在上一節(jié)的分析方法中已綜合介紹

28、過了，本節(jié)則列舉幾個常見電氣故障做一簡要介紹，供維修者參考。 電源電源是維修系統(tǒng)乃至整個機床正常工作的能量來源，它的失效或者故障輕者會丟數(shù)據(jù)、造成停機。重者會毀壞系統(tǒng)局部甚至全部。西方國家由于電力充足，電網質量高，因此其電氣系統(tǒng)的電源設計考慮較少，這對于我國有較大波動和高次諧波的電力供電網來說就顯不足，再加上某些人為的因素，難免出現(xiàn)由電源而引起的故障。 數(shù)控系統(tǒng)位置環(huán)故障（1）位置環(huán)報警?？赡苁俏恢脺y量回路開路；測量元件損壞；位置控制建立的接口信號不存在等。（2）坐標軸在沒有指令的情況下產生運動?？赡苁瞧七^大；位置環(huán)或速度環(huán)接成正反饋；反饋接線開路；測量元件損壞。 機床坐標找不到零點可能是零

29、方向在遠離零點；編碼器損壞或接線開路；光柵零點標記移位；回零減速開關失靈。 機床動態(tài)異常 機床動態(tài)特性變差，工件加工質量下降，甚至在一定速度下機床發(fā)生振動。這其中有很大一種可能是機械傳動系統(tǒng)間隙過大甚至磨損嚴重或者導軌潤滑不充分甚至磨損造成的；于電氣控制系統(tǒng)來說則可能是速度環(huán)、位置環(huán)和相關參數(shù)已不在最佳匹配狀態(tài)，應在機械故障基本排除后重新進行最佳化調整。 偶發(fā)性停機故障這里有兩種可能的情況摘要：一種情況是如前所述的相關軟件設計中的新問題造成在某些特定的操作和功能運行組合下的停機故障，一般情況下機床斷電后重新通電便會消失；另一種情況是由環(huán)境條件引起的，如強力干擾(電網或周邊設備)、溫度過高、濕度

30、過大等。這種環(huán)境因素往往被人們所忽視，例如南方地區(qū)將機床置于普通廠房甚至靠近敞開的大門四周，電柜長時間開門運行，四周有大量產生粉塵、金屬屑或水霧的設備等等。這些因素不僅會造成故障，嚴重的還會損壞系統(tǒng)和機床，務必注重改善。 3.4伺服系統(tǒng)的故障診斷在自動控制系統(tǒng)中，把輸出量能夠以一定準確度跟隨輸入量的變化而變化的系統(tǒng)稱為伺服系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)主要是控制機床的進給運動和主軸轉速。伺服系統(tǒng)是一種反饋控制系統(tǒng);它以指令脈沖為輸入給定值，與輸出量進行比較，利用比較后產生的偏差值對系統(tǒng)進行自動調節(jié)，以消除偏差，使被調量跟蹤給定值。伺服系統(tǒng)故障及診斷數(shù)控機床進給伺服系統(tǒng)的作用是:根據(jù)CNC發(fā)出的動作指令，迅速、

31、準確地完成在各坐標軸的方向，與主軸驅動相配合，實現(xiàn)對工件的高精度加工。因此，進給伺服系統(tǒng)的性能是影響數(shù)控機床整體性能的重要因素，做好進給伺服系統(tǒng)的維護保養(yǎng)，及時發(fā)現(xiàn)故障、排除故障是十分必要的。機床進給伺服系統(tǒng)的常見故障有進給運動超程；伺服運動定位精度超差；進給運動過載、爬行、竄動；機床振動；伺服電機不轉；坐標軸漂移等。各類報警中的典型故障如下：1、超 程當進給運動超過由軟件設定的軟限位或者硬限位開關位置時，就會發(fā)生超程報警，一般會在數(shù)控系統(tǒng)的顯示器上顯示報警內容，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的說明書及電氣原理圖，即可排除，解除報警。注意：如果機床的某個軸未行使至終端位置而發(fā)生超程報警，通常是由于機床在行駛過程

32、中限位開關線斷或限位開關被東西卡住。2、過 載通常當進給運動的負載過大，頻繁正、反向運動以及傳動鏈潤滑不良或斜鐵有研傷，電機動力線接地等原因時，均會引起伺服電機電流大，電機溫度過高或電機過載報警。有時機床運行的過程中驅動控制單元、驅動元件、電機本身故障也會引起過載報警。一般會在數(shù)控系統(tǒng)的顯示器上顯示伺服電動機過載、過熱或過流等報警信息。同時，在強電柜中的進給驅動單元上、指示燈或數(shù)碼管會提示驅動單元過載、過電流等信息。3、爬行發(fā)生在起動加速段或低速進給時，一般是由于進給傳動鏈的潤滑狀態(tài)不良、伺服系統(tǒng)增益低及外加負載過大等因素所致。尤其要注意的是：伺服電動機和滾珠絲杠聯(lián)接用的聯(lián)軸器，由于聯(lián)接松動或

33、聯(lián)軸器本身的缺陷，如裂紋等，造成滾珠絲杠與伺服電動機的轉動不同步，從而使進給運動忽快忽慢，產生爬行現(xiàn)象。4、振動在進給（尤其是低速）時，機床某軸出現(xiàn)振動現(xiàn)象通常是由于測速信號不穩(wěn)定，如測速裝置故障、測速反饋信號干擾等；速度控制信號不穩(wěn)定或受到干擾；接線端子接觸不良，如螺釘松動等。當振動發(fā)生在由正方向運動與反向運動的換向瞬間時，一般是由于進給傳動鏈的反向間隙或伺服系統(tǒng)增益過大所致。機床以高速運行時，可能產生振動，這時就會出現(xiàn)過流報警。機床振動問題一般屬于速度問題，所以就應去查找速度環(huán)；而機床速度的整個調節(jié)過程是由速度調節(jié)器來完成的，即凡是與速度有關的問題，應該去查找速度調節(jié)器，因此振動問題應查找

34、速度調節(jié)器。主要從給定信號、反饋信號及速度調節(jié)器本身這三方面去查找故障。5、伺服電動機不轉 數(shù)控系統(tǒng)至進給驅動單元除了速度控制信號外，還有使能控制信號，一般為DC+24V直流電壓。伺服電動機不轉，常用的診斷方法有：檢查數(shù)控系統(tǒng)是否有速度控制信號輸出；檢查使能信號是否接通。通過數(shù)控系統(tǒng)的顯示器觀察I/O狀態(tài)，分析機床的PLC梯形圖（或流程圖）以確定進給軸的起動條件，如潤滑、冷卻等是否滿足；對帶電磁制動的伺服電動機，應檢查電磁制動是否釋放；檢查進給驅動單元故障，伺服電動機是否故障。6、位置誤差當伺服軸動動超過位置允差范圍時，數(shù)控系統(tǒng)就會產生位置誤差過大的報警，包括跟隨誤差、輪廓誤差和定位誤差等。主

35、要原因有：系統(tǒng)設定的允許范圍??；伺服系統(tǒng)增益設置不當；位置檢測裝置有污染或調整不當；進給傳動鏈累積誤差過大：主軸箱垂直運動時平衡裝置（如平衡液壓缸等）不穩(wěn)。7、漂移漂移是指當給定指令值為零時，坐標軸仍移動。通過數(shù)控系統(tǒng)誤差補償和驅動單元的零速調整來消。8、機械傳動部件的間隙與松動在數(shù)控機床的進給傳動鏈中，常常由于傳動元件的鍵槽與鍵之間的間隙使傳動受到破壞，因此，除了在設計時慎重選擇鍵聯(lián)結機構外，對加工和裝配必須進行嚴查。在裝配滾珠絲杠時應當檢查軸承的預緊情況，以防止?jié)L珠絲杠的軸向竄動，因為游隙也是產生明顯傳動間隙的另一個原因。3.5 數(shù)控機床PLC故障診斷方法數(shù)控機床是典型的機電一體化系統(tǒng)。P

36、LC工程現(xiàn)場界面涉及光、機、電、氣、液等復雜的輸入輸出信令，加之PLC對于信號的邏輯處理具有的抽象運算特征，使得工業(yè)現(xiàn)場故障處理工作通常是相當?shù)膹碗s困難，PLC機電系統(tǒng)現(xiàn)場故障往往使得缺少工程經驗的設備管理者們束手無策，較長時間的故障處理處理可以大幅度降低產能，嚴重影響生產。本文以就事論事的方式平鋪直敘具體的機電工程現(xiàn)場故障處理案例，保留住故障處理經驗中最珍貴的分析判斷過程。（1）根據(jù)報警信號診斷故障數(shù)控系統(tǒng)的故障報警信息，為用戶提供排除故障的信息。（2）根據(jù)動作順序診斷故障數(shù)控機床上刀具及托盤等裝置的自動交換動作，都是按一定的順序來完成因此，觀察機械裝置的運動過程，比較故障和正常時的情況，就

37、可發(fā)現(xiàn)疑點，診斷出故障原因。（3）根據(jù)控制對象的工作原理診斷故障數(shù)控機床的PLC程序是按照控制對象的工作原理設計的，通過對控制對象工作原理的分析，結合PLC的I/O狀態(tài)是診斷故障很有效的方法。（4）根據(jù)PLC的I/O狀態(tài)診斷故障在數(shù)控機床中，輸入/輸出信號的傳遞，一般要通過PLC的I/O接口來實現(xiàn)，因此一些故障會在PLC的I/O接口通道上反映出來。數(shù)控機床的這個特點為故障診斷提供了方便。如果不是數(shù)控系統(tǒng)硬件故障，可以不必查看梯形圖和有關電路圖，通過查詢PLC的I/O通常狀態(tài)和故障狀態(tài)來進行診斷。另外一種簡單實用的方法，就是將數(shù)控機床的輸入/輸出狀態(tài)列表，通過比較通常狀態(tài)和故障狀態(tài)，就能迅速診斷

38、出故障部位。（5）通過PLC梯形圖診斷故障根據(jù)PLC的梯形圖來分析和診斷故障是解決數(shù)控機床外圍故障的基本方法。如果采用這種方法診斷機床故障，首先應該查清機床的工作原理、動作順序和連鎖關系，然后利用CNC系統(tǒng)的自診斷功能或通過機外編程器，根據(jù)PLC梯形圖查看相關的輸入、輸出及標志的狀態(tài)，以確定故障原因。（6）動態(tài)跟蹤梯形圖診斷故障有些PLC發(fā)生故障時，查看輸入/輸出及標志狀態(tài)均為正常，此時必須通過PLC動態(tài)跟蹤，實時跟蹤輸入/輸出及標志狀態(tài)的瞬間變化。根據(jù)PLC動作原理作出診斷。綜上所述，PLC故障診斷的要點是:要了解數(shù)控機床各部分檢測開關的安裝位置。如加工中心的刀庫，機械手和回轉工作臺，數(shù)控車

39、床的旋轉刀架和尾架，機床的氣、液壓系統(tǒng)中的限位開關，接近開關和壓力開關等，要清楚檢測開關作為PLC輸入信號的標志。要了解執(zhí)行機構的動作順序。如液壓缸、氣缸的電磁換向閥等，要清楚對應的PLC輸出信號標志。要了解各種條件標志。如啟動、停止、限位、夾緊和放松等標志信號借助編程器跟蹤梯形圖的動態(tài)變化，分析故障的原因，根據(jù)機床的工作原理作出正確的診斷。3.6數(shù)控機床常見故障診斷及維修實例1.主軸出現(xiàn)噪聲的故障維修故障現(xiàn)象：主軸噪聲較大，主軸無載荷情況下，負載表指示超過40%。分析診斷：首先檢查主軸參數(shù)設定，包括放大器型號、電動機型號及伺服增益等，在確認無誤后，則將檢查重點放在機械側。發(fā)現(xiàn)主軸軸承損壞，經

40、更換軸承后，在脫開機械側的情況下檢查主軸電動機旋轉情況，發(fā)現(xiàn)負載表指示已正常但仍有噪聲。隨后，講主軸參數(shù)00號設定為1，即讓主軸驅動系統(tǒng)開環(huán)運行，結果噪聲消失，說明速度檢測元件有問題。經檢查發(fā)現(xiàn)安裝不正，調整位置之后再運行主軸電動機，噪聲消失，機床能正常工作。2一加工中心使用FANUC 18系統(tǒng)，停機后再啟動有時會出現(xiàn)準備不足報警 首先，檢查了急停和超程信號，系統(tǒng)啟動和伺服，均沒有問題，調出梯形圖對相關的信號進行檢查，發(fā)現(xiàn)主軸準備信號時有時無，查到這個信號來源于主軸冷卻部分，檢查其冷卻接線與電器元件，發(fā)現(xiàn)主軸“準備好”的信號線虛接，重接后故障排除。3.一立式加工中心，開機后屏幕無顯示 故障分析

41、：該加工中心使用進口數(shù)控系統(tǒng)，造成屏幕無顯示的原因有很多，經對故障進行了檢查，后確認系統(tǒng)提供的外部電源是正確的，但主板上的電壓不正常，時有時無，可以確認是因主板故障造成，因此進行了更換，更換主板后系統(tǒng)有顯示，由于主板更換后參數(shù)需要重新設置，按系統(tǒng)參數(shù)設置步驟，對照機床附帶的參數(shù)表進行了設置調整后機床正常。屏幕上無顯示的故障原因很多，首先必須找出原因排除，如還有其他故障，根據(jù)機床的報警和其他故障信息作出處3.7 數(shù)控機床日常維護數(shù)控機床具有很強的自診斷功能, 因此維護工作并非十分困難,以下主要針對這種現(xiàn)象及初次使用數(shù)控機床的用戶介紹一些處理故障的方法。1.機床電氣柜的散熱通風門上熱交換器或軸流風

42、扇對控制柜的內外進行空氣循環(huán)。（少開柜門）2.帶閱讀機的定期維護對光電頭、紙帶壓板定期進行防污處理3.支持電池的定期更換在機床斷電期間，有電池供電保持存儲在COMS器件內的機床數(shù)據(jù)4.檢測反饋元件的維護光電編碼器、接近開關、行程開關與撞塊、光柵等元件的檢查和維護5.備用電路板的定期通電備用電路板應定期裝到CNC系統(tǒng)上通電運行，長期停用的數(shù)控機床也要經常通電，利用電器元件本身的發(fā)熱來驅散電氣柜內的潮氣。保證電器元件性能的穩(wěn)定可靠。電源的維護與保養(yǎng)保養(yǎng)內容1）電壓值是否正常，有否偏相；2）電氣連接是否良；3）開關是否有效；4）電器、接觸器是否正常工作；5）熱繼電器、電弧抑制器等保護器件是否有效；6

43、）電氣柜防塵濾網、冷卻風扇是否正常；7）二極管保護直流電感元件在斷電時，在線圈著將產生較大的感應電動勢并聯(lián)的二極管可減少對控制電路 電氣部分的維護保養(yǎng)為降低機床故障率，提升數(shù)控機床工作效率，要求我們對數(shù)控機床做好日常維護和定期保養(yǎng)。電氣部分包括動力電源輸入線路、繼電器、接觸器、控制電路等及部分。具體檢查可按如下步驟進行：檢查三相電源的電壓值是否正常，有無偏向，如果輸入的電壓超出允許范圍則進行相應調整。檢查所有電氣連接是否良好；檢查各類開關是否有效，可借助于數(shù)控系統(tǒng)CRT顯示的診斷畫面及可編程控制器、輸入輸出模塊上的LED指示燈檢查確認，若不良應更換；檢查各繼電器、接觸器是否工作正常，觸電是否完好，可利用數(shù)控編程語言編輯一個功能測試程序，通過運行該程序確認各控制器件是否完好有限；檢查熱繼電器、電弧抑制器等保護期間是否有效，等等。結 論數(shù)控機床由于其加工精度高、加工質量穩(wěn)定, 加工柔性好、自動化程度高, 能直接加工一般機床加工不了的復雜曲線和曲面, 在機械制造領域中的應用越來越普遍。隨著生產力的發(fā)展，科學技術進步