數(shù)控機床故障診斷及其維修

數(shù)控機床

故障診斷與維修第一章緒論一、數(shù)控機床的組成數(shù)控機床由數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動裝置、檢測反饋裝置和機床本體四大部分組成，再加上程序的輸入/輸出設(shè)備、可編程控制器、電源等輔助部分。1.數(shù)控裝置(數(shù)控系統(tǒng)的核心)由硬件和軟件部分組成，接受輸入代碼經(jīng)緩存、譯碼、運算插補）等轉(zhuǎn)變成控制指令，實現(xiàn)直接或通過PLC對伺服驅(qū)動裝置的控制。

一、數(shù)控機床的組成

2.伺服驅(qū)動裝置是數(shù)控裝置和機床主機之間的聯(lián)接環(huán)節(jié)，接受數(shù)控裝置的生成的進給信號，經(jīng)放大驅(qū)動主機的執(zhí)行機構(gòu)，實現(xiàn)機床運動。3.檢測反饋裝置是通過檢測元件將執(zhí)行元件（電機、刀架）或工作臺的速度和位移檢測出來，反饋給數(shù)控裝置構(gòu)成閉環(huán)或半閉環(huán)系統(tǒng)。4.機床本體是數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)件（床身箱體、立柱、導軌、工作臺、主軸和進給機構(gòu)等。二、數(shù)控機床故障診斷

1.故障的基本概念故障—數(shù)控機床全部或部分喪失原有的功能。故障診斷—在數(shù)控機床運行中，根據(jù)設(shè)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。提出有效的維修對策。二、數(shù)控機床故障診斷

2.故障的分類1）從故障的起因分類關(guān)聯(lián)性故障—和系統(tǒng)的設(shè)計、結(jié)構(gòu)或性能等缺陷有關(guān)而造成（分固有性和隨機性）。非關(guān)聯(lián)性故障—和系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)與制造無關(guān)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(zhì)分類軟件故障—程序編制錯誤、參數(shù)設(shè)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(gòu)、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(shè)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(chǎn)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，造成人身或設(shè)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。

3.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(shù)的要求外，還應(yīng)該具有高可靠性。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A：A=MTBF/（MTBF+MTTR）數(shù)控設(shè)備使用壽命—故障頻率曲線4.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(shè)備；2）一些重要設(shè)備處于關(guān)鍵的崗位和工序，因故障停機時，影響產(chǎn)量和質(zhì)量；3）數(shù)控機床在電氣控制系統(tǒng)和機械結(jié)構(gòu)比普通機床復雜，故障檢測和診斷有一定的難度。四、數(shù)數(shù)控診診斷技技術(shù)的的發(fā)展展1.通通訊診診斷(遠程程、海海外診診斷））用戶機機床的的通訊訊口通通過電電話線線和維維修中心的的專用用通訊訊診斷斷計算算機相相連。。計算機機發(fā)診診斷程程序用用戶測測試數(shù)數(shù)據(jù)計算機機診斷斷結(jié)果果和處處理方方法用用戶特點：：實用用簡便便；有一定定的局局限性性四、數(shù)數(shù)控診診斷技技術(shù)的的發(fā)展展2.自自修修復系系統(tǒng)當診斷斷軟件件發(fā)現(xiàn)現(xiàn)數(shù)控控機床床在運運行中中某一模塊塊有故故障時時，系系統(tǒng)在在CRT上顯示示的同同時，自自動尋尋找備備用模模塊并并接上上。特點：：實用用但成成本比比較高高，而而且只只適合總線線結(jié)構(gòu)構(gòu)的CNC系統(tǒng)。。四、數(shù)數(shù)控診診斷技技術(shù)的的發(fā)展展3.人人工工智能能專家家故障障診斷斷系統(tǒng)統(tǒng)4.人人工工神經(jīng)經(jīng)元網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)診斷ANN具有聯(lián)聯(lián)想、、容錯錯、記記憶、、自適適應(yīng)、、自學習習和處處理復復雜多多模式式故障障等特特點。。這種方法法將被被診斷斷的系系統(tǒng)的的癥狀狀作為為網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的輸入，，將按按一定定數(shù)學學模型型所求求得的的故障障原因作為為網(wǎng)絡(luò)絡(luò)的輸輸出，，并且且神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)將經(jīng)經(jīng)過學習所所得到到的知知識以以分布布的方方式隱隱存在在網(wǎng)絡(luò)上，，每個個輸出出神經(jīng)經(jīng)元對對應(yīng)著著一個個故障障原因。五、課課程的的基本本要求求與特特點熟悉數(shù)數(shù)控機機床各各組成成部分分的工工作原原理與與結(jié)構(gòu)構(gòu)確立數(shù)數(shù)控機機床故故障診診斷的的基本本思路路與實實施診診斷的的步驟驟及注注意事事項掌握常常用測測試儀儀器的的使用用方法法通過理理論和和實訓訓環(huán)節(jié)節(jié)的教教學，，能實實施對對數(shù)控控機床床的故故障分分析和和診斷斷。課程涉涉及內(nèi)內(nèi)容廣廣，故故障檢檢測、、分析析難度度高第二章章數(shù)數(shù)控機機床維維護及及故障障診斷斷第一節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)控機機床的的驗收收與精精度檢檢測第二節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)控機機床的的維護護第三節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)控機機床的的故障障處理理第四節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)故故障診診斷的的方法法第五節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)控機機床的的抗干干擾第一節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)控機機床的的驗收收與精精度檢檢測一、數(shù)數(shù)控機機床的的驗收收1.機機床性性能主軸性性能手動操操作——高、、中、、低三三擋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速連連續(xù)進進行五次次正、、反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的起起動、、停止止，檢檢驗其其動作的的靈活活性和和可靠靠性。。觀察察功率率、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、主主軸的的準停停及機機床的的振動動情況況。一、數(shù)數(shù)控機機床的的驗收收一）、、機床床性能能進給性性能通過回回原點點、手手動操操作和和手動動數(shù)據(jù)據(jù)輸入入方式式操作作，檢檢驗正正、反反向的的低、、中、、高速的進進給運運動的的起動動、停停止、、點動動等動動作的的平穩(wěn)穩(wěn)性和和可靠靠性。。并檢檢查回回原點點的準準確性性和可可靠性性，軟軟、硬硬限位位是否否確實實可靠。。一、數(shù)數(shù)控機機床的的驗收收一）、、機床床性能能自動換換刀性性能通過手手動和和M06指令自自動運運行，，檢驗驗換刀刀的可可靠性性、靈靈活性性和平平穩(wěn)性性并測測定換換刀時時間是是否符符合要要求。。機床噪噪聲主軸箱箱、冷冷卻風風扇、、液壓壓油泵泵等噪噪聲小小于85分分貝。。一、數(shù)數(shù)控機機床的的驗收收二）、、數(shù)控控功能能指令功功能——指令令的功功能實實現(xiàn)及及準確確性操作功功能——檢驗驗回原原點、、執(zhí)行行程序序、進進給倍倍率、、急停停等功功能的的準確確性CRT顯示功功能——檢驗驗位置置、程程序、、各種種菜單單顯示示功能能三）、、連續(xù)續(xù)空載載運行行進行8—16小小時的的空載載自動動連續(xù)續(xù)運行行一、數(shù)數(shù)控機機床的的驗收收四）、、驗收收檢查查項目目數(shù)控系系統(tǒng)外外觀檢檢查（（各部部分破破損、、碰傷傷）控制柜柜元器器件的的緊固固檢查查（接接插件件、接接線端端子、、元器器件的的固定定）輸入電電源電電壓、、相序序的確確認檢查直直流輸輸出電電壓（（24V、、5V）確認數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)與與機床床側(cè)的的接口口確認數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)各各參數(shù)數(shù)的設(shè)設(shè)定（（最佳佳性能能）二、精精度檢檢驗1.幾幾何精精度檢檢驗（（靜態(tài)態(tài)精度度檢驗驗）是綜合合反映映機床床關(guān)鍵鍵零部部件經(jīng)經(jīng)組裝裝后的的綜合幾何何形狀狀誤差差。有有各坐坐標軸軸的相相互垂垂直度、臺臺面的的平行行度、、主軸軸的軸軸向和和徑向向跳動等檢檢驗項項目。。2.定定位精精度檢檢驗是測量量機床床各坐坐標軸軸在數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)控控制下下所能達到到的位位置精精度。。有直線線運動動定位位精度度、直直線運運動重重復定定位精度、、直線線運動動的原原點復復歸精精度、、直線線運動失動動量、、回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)工作作臺的的定位位精度度、回回轉(zhuǎn)工作臺臺的重重復分分度精精度、、數(shù)控控回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)工作作臺的失動動量、、回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)工作作臺的的原點點復歸歸精度度等。。3.切切削精精度檢檢驗（（對數(shù)數(shù)控車車床））外圓車車削（（直徑徑、圓圓度））端面車車削（（平面面度））螺紋車車削（（螺距距積累累誤差差）等等第二節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)控機機床的的維護護一、點點檢點檢——按有有關(guān)維維護文文件的的規(guī)定定，對對數(shù)控控機床床進行行定點點、定定時的的檢查查和維維護點檢要要求和和內(nèi)容容專職點點檢——重點點設(shè)備備、部部位（（設(shè)備備部門門）日常點點檢——一般般設(shè)備備的檢檢查及及維護護（車車間））生產(chǎn)點點檢——開機機前檢檢查、、潤滑滑、日日常清清潔、、緊固等等工作作（操操作者者）二、數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)的的日常常維護護機床電電氣柜柜的散散熱通通風門上熱熱交換換器或或軸流流風扇扇對控控制柜柜的內(nèi)內(nèi)外進行空空氣循循環(huán)。。（少少開柜柜門））紙帶閱閱讀機機的定定期維維護對光電電頭、、紙帶帶壓板板定期期進行行防污污處理理支持電電池的的定期期更換換在機床床斷電電期間間，有有電池池供電電保持持存儲儲在COMS器件內(nèi)內(nèi)的機機床數(shù)數(shù)據(jù)二、數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)的的日常常維護護檢測反反饋元元件的的維護護光電編編碼器器、接接近開開關(guān)、、行程程開關(guān)關(guān)與撞撞塊、、光柵等等元件件的檢檢查和和維護護備用電電路板板的定定期通通電備用電電路板板應(yīng)定定期裝裝到CNC系統(tǒng)上上通電電運行，長長期停停用的的數(shù)控控機床床也要要經(jīng)常常通電電，利用電電器元元件本本身的的發(fā)熱熱來驅(qū)驅(qū)散電電氣柜柜內(nèi)的潮氣氣。保保證電電器元元件性性能的的穩(wěn)定定可靠靠。三、診診斷常常用的的儀器器儀表表及工工具1.儀儀器儀儀表萬用表表—可可測電電阻、、交、、直流流電壓壓、電電流指針式式：有有測量量過程程數(shù)字式式：直直接讀讀數(shù)相序表表—可可檢查查直流流驅(qū)動動裝置置輸入入電流流的相序雙蹤示示波器器—檢檢查信信號波波形鉗形電電流表表—不不斷線線檢測測電流流三、診診斷常常用的的儀器器儀表表及工工具脈沖發(fā)發(fā)生筆筆與邏邏輯測測試筆筆對芯片片或功功能電電路板板的輸輸入注注入邏邏輯電電平脈脈沖，，用邏邏輯測測試筆筆檢測測輸出出電平平，以以判別別其功功能正正常與與否。。機械故故障診診斷儀儀對機械械故障障進行行檢測測、分分析與與診斷斷。2.工工具具“+””、““一”螺絲絲刀、、鉗子子、鑷鑷子、、烙鐵鐵等四、診診斷用用技術(shù)術(shù)資料料數(shù)控機機床生生產(chǎn)廠廠家必必須向向用戶戶提供供安裝裝、使用與與維修修有關(guān)關(guān)的技技術(shù)資資料，，主要要有：：數(shù)控機機床電電氣使使用說說明書書數(shù)控機機床電電氣原原理圖圖數(shù)控機機床電電氣連連接圖圖數(shù)控機機床結(jié)結(jié)構(gòu)簡簡圖數(shù)控機機床參參數(shù)表表數(shù)控機機床PLC控制程程序四、診診斷用用技術(shù)術(shù)資料料數(shù)控系系統(tǒng)操操作手手冊數(shù)控系系統(tǒng)編編程手手冊數(shù)控系系統(tǒng)安安裝與與維修修手冊冊伺服服驅(qū)驅(qū)動動系系統(tǒng)統(tǒng)使使用用說說明明書書數(shù)控控機機車車的的技技術(shù)術(shù)資資料料對對故故障障分分析析與與診診斷斷非常常重重要要，，必必須須認認真真仔仔細細地地閱閱讀讀，，并并對對照照機機床床實實物物，，做做到到心心中中有有數(shù)數(shù)。。一一旦旦機機床床發(fā)生生故故障障，，再再進進行行分分析析的的同同時時查查閱閱資資料料。。第三節(jié)故故障處理一、故障軟故障—由調(diào)調(diào)整、參數(shù)設(shè)設(shè)置或操作不不當引起（在在使用初期發(fā)發(fā)生較多，不不熟悉）硬故障—由數(shù)數(shù)控機床（控控制、檢測、、驅(qū)動、液氣氣、機械裝置置）的硬件失失效引起二、故障處理理對策除非出現(xiàn)影響響設(shè)備或人身身安全的緊急急情況，不要要立即切斷機機床的電源。。應(yīng)保持故障障現(xiàn)場。從機床外觀、、CRT顯示的內(nèi)容、、主板或驅(qū)動裝置報報警燈等方面面進行檢查。。可按系統(tǒng)復位鍵，，觀察系統(tǒng)的的變化，報警警是否消失。如消失失，說明是隨隨機性故障或或是由操作錯誤引起起的。如不能消失，，把可能引起起該故障的原原因羅列出來，，進行綜合分分析、判斷，，必要時進行一些檢檢測或試驗，，達到確診故故障的目的。復位后，故障障不能消失，，可從以下幾幾方面進行調(diào)查：1.檢查機床床的運行狀態(tài)態(tài)機床故障時的的運行方式CRT顯示的內(nèi)容（（報警信號和和報警號）驅(qū)動裝置、變變頻器等顯示示的報警指示示故障時軸的定定位誤差刀具軌跡是否否正常輔助機能的運運行狀態(tài)2.檢查加工工程序及操作作情況是否為新編制制的加工程序序刀具補償指令令及補償量是是否正確故障是否與換換刀有關(guān)故障是否與進進給速度有關(guān)關(guān)操作者的情況況（新手）3.檢查系統(tǒng)統(tǒng)的輸入電壓壓輸入電壓的波波動，電壓值值是否在正常常范圍附近有否使用用大電流的裝裝置4.檢查環(huán)境境狀態(tài)CNC周圍的溫度狀狀況控制柜熱交換換器、軸流風風扇工作情況況系統(tǒng)周圍的振振動情況附近有否高頻頻干擾源5.檢查機床床狀況熔絲是否已熔熔斷故障前是否修修理過機床或或設(shè)置過參數(shù)數(shù)機床是否已調(diào)調(diào)整好在運行過程中中是否改變過過工作方式機床是否正處處于急停、鎖鎖住狀態(tài)速度倍率開關(guān)關(guān)是否設(shè)為零零進給保持按鈕鈕是否被按下下間隙補償量是是否合適機床各信號電電纜有否破損損信號線和電源源線是否分開開走線屏蔽線接地是是否正確第三節(jié)數(shù)數(shù)控系統(tǒng)故障障診斷方法一、診斷步驟驟和要求故障檢測（確確定有否故障障）1.故障診斷斷故故障判斷（確確定故障性質(zhì)質(zhì)）故障定位（確確定故障部位位）2.故障診斷斷要求：故障檢測方法法簡便有效使用的診斷儀儀器少而實用用故障診斷的所所需的時間盡盡可能短二、常用故障障診斷方法1.直觀法（（望聞問切））問—機床的故故障現(xiàn)象、加加工狀況等看—CRT報警信息、報報警指示燈、、熔絲斷否、、元器件煙熏熏燒焦、電容容器膨脹變形形、開裂、保保護器脫扣、、觸點火花等等聽—異常聲響響（鐵芯、欠欠壓、振動等等）聞—電氣元件件焦糊味及其其它異味摸—發(fā)熱、振振動、接觸不不良等二、常用故障障診斷方法2.C系統(tǒng)的自診斷斷功能開機自診斷——系統(tǒng)內(nèi)部自自診斷程序通通電后動執(zhí)行行對CPU、存儲器、總線線和I/O等模塊及功能能板、CRT、軟盤等外圍設(shè)設(shè)備進行功能能測試，確定定主要硬件能能正常工作。。例運行中的故障障信息提示——發(fā)生故障在在CRT上報警信息，，查閱維修手手冊確定故障障原因及排除除方法。（不不唯一，信息息豐富則準確確）FANUC10TE系統(tǒng)的數(shù)控機機床，開機后CRT顯示：FS107E1399BROMTEST：：ENDRAMTEST未通過測試故障可能：參參數(shù)丟失、支支持電池失效效或接觸不良等等二、常用故障障診斷方法3.數(shù)據(jù)和狀狀態(tài)檢查CNC系統(tǒng)的自診斷斷不但能在CRT上顯示故障報警信息，，而且還能以以多頁“診斷斷地址”和“診斷數(shù)據(jù)據(jù)”的形式提提供機床參數(shù)數(shù)和狀態(tài)信息接口檢查參數(shù)檢查接口檢查—系系統(tǒng)與機床、、系統(tǒng)與PLC、機床與PLC的輸入/輸出出信號，接口口診斷功能可可將所有開關(guān)關(guān)量信號的狀狀態(tài)顯示在CRT上，“1”表表示通，“0”表示斷。。利用狀態(tài)顯示示可以檢查數(shù)數(shù)控系統(tǒng)是否否將信號輸出出到機床側(cè)，，機床側(cè)的開開關(guān)信號是否否已輸入到系系統(tǒng)，從而確確定故障是在在機床測還是是在系統(tǒng)側(cè)。。例：NCP400L數(shù)控車床接口口狀態(tài)接口檢查38C0H00110010二、常用故障障診斷方法參數(shù)檢查數(shù)控機床的機機床參數(shù)是經(jīng)經(jīng)一系列的試試驗和調(diào)整而獲得的的重要參數(shù)，，是機床正常常運行的保證。包括括有增益、加加速度、輪廓廓監(jiān)控及各種補償值值等。當機床床長期閑置不不用或受到外部干擾擾會使數(shù)據(jù)丟丟失或發(fā)生數(shù)數(shù)據(jù)混亂，機床將不不能正常工作作?？烧{(diào)出機床參參數(shù)進行檢查查、修改或傳傳送。二、常用故障障診斷方法4.報警指示示燈顯示故障障除CRT軟報警外，還還有許多“硬硬件”報警指指示燈，分布在在電源、主軸軸驅(qū)動、伺服服驅(qū)動I/O裝置上，由此此可判斷故障障的原因。5.備板置換換法（替代法法）用同功能的備備用板替換被被懷疑有故障障的模板。（故障被被排除或范圍圍縮?。┳⒁猓簲嚯姞顮顟B(tài)下/選擇擇開關(guān)/跨線線一致二、常用故障障診斷方法六、將功能相相同的模板或或單元相互交交換，觀察故障的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移情況，就就能快速判斷斷故障的部位。系統(tǒng)X驅(qū)動Y驅(qū)動X電機Y電機二、常用故障障診斷方法七、敲擊法數(shù)控系統(tǒng)是由由各種電路板板組成，電路路板上、接插件等處有有虛焊或接口口槽接觸不良良都會引起故障?？煽捎媒^緣物輕輕輕敲打疑點點處，若出現(xiàn)，則敲敲擊處很可能能就是故障部部位。八、升溫法設(shè)備運行較長長時間或環(huán)境境溫度較高時時，機床就會出現(xiàn)故故障，可用電電吹風、紅外外燈照射可疑的元件件或組件。確確定故障點。。二、常用故障障診斷方法九.功能程序序測試法當數(shù)控機床加加工造成廢品品而無法確定定是編程、操作不當當還是數(shù)控系系統(tǒng)故障時，，或是閑置時間較長長的數(shù)控機床床重新投入使使用時。將G、M、S、、T、F功能的全部指指令編寫一個個試驗程序并運運行在這臺機機床，可快速速判斷哪個功能不良良或喪失。二、常用故障障診斷方法十、隔離法隔離法是將某某些控制回路路斷開，從而而達到縮小查找故障障區(qū)域的目的的。例：某加工中中心，在JOG方式下，進給給平穩(wěn)，但自動則則不正常。首首先要確定是是NC故障還是伺服系系統(tǒng)故障，先先斷開伺服速速度給定信號，用電電池電壓作信信號，故障依依舊。說明NC系統(tǒng)沒有問題題。進一步檢檢查是Y軸夾緊裝置出故故障。二、常用故障障診斷方法十一、測量比比較法為了檢測方便便，在模板或或單元上設(shè)有有檢測端子，用萬用用表、示波器器等儀器對這這些端子的電平或波波形進行測試試，將測試值值與正常值進行比較較，可以分析析和判斷故障障的原因和及故障的的部位。各種故障診斷斷方法各有特特點，要根據(jù)據(jù)故障現(xiàn)象的特點靈靈活的組合應(yīng)應(yīng)用。第四節(jié)電電源的維護與與保養(yǎng)1.電源的組組成：三相輸入線路路、熔斷器、、電源開關(guān)、、電源變壓器、控制制變壓器、斷斷路器、各種種繼電器、接觸器等等。2.通過電源源配置提供給給數(shù)控機床所所需要的各種電源，以以滿足不同負負載的要求。。一般有：380V、220V、200V、24V以及5V等。第四節(jié)電電源的維護與與保養(yǎng)2.維護保養(yǎng)養(yǎng)內(nèi)容三相電源的電電壓值是否正正常，有否偏偏相所有電氣連接接是否良好各類開關(guān)是否否有效各繼電器、接接觸器是否正正常工作檢驗熱繼電器器、電弧抑制制器等保護器器件是否有效效檢查電氣柜防防塵濾網(wǎng)、冷冷卻風扇是否否正常第五節(jié)數(shù)數(shù)控機床的抗抗干擾一、電磁波干干擾電火花、中、、高頻電加熱熱設(shè)備的電源源都會產(chǎn)生強烈的電磁磁波，通過空空間傳播被附附近的數(shù)控系統(tǒng)所接受受，如果能量量足夠就會干干擾數(shù)控機床的正常工工作。（遠離離這些設(shè)備））二、供電線路路干擾輸入電壓過壓壓或欠壓引起起電源報警而而停機電源波形畸變變*引起錯誤誤信息會導致致CPU停止運行第五節(jié)數(shù)數(shù)控機床的抗抗干擾三、信號傳輸輸干擾數(shù)控信號在傳傳遞過程中受受到外界的干干擾串模干擾—干干擾電壓疊加加在有用信號號上，由絕緣不良、、漏電阻及供供電線路等引引入。共模干擾—干干擾電壓對二二根或以上信信號線的干擾擾大小相等、、相位相同。。裝置的共模抑制比較較高，影響不不大。當不平平衡時，一部分轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)為串模。四、抗干擾措措施1.減少供電電線路的干擾擾數(shù)控機床遠離離具有中、高高頻電源的設(shè)設(shè)備數(shù)控機床不要要和大功率且且頻繁起、停停的設(shè)備在同同一供電干線線上在電源電壓波波動較大的地地區(qū)，加穩(wěn)壓壓電源動力線和信號號線分開走線線信號線采用屏屏蔽線或雙絞絞線控制線和電源源線相交時，，要采用直角角相交四、抗干擾措措施2.減少機床床控制中的干干擾壓敏電阻保護護（浪涌吸收收器）—可對對線路中的瞬瞬變、尖蜂等等噪聲進行保保護阻容保護—交交流接觸器和和電機頻繁起起停時，因電電磁感應(yīng)會在在機床電路中中產(chǎn)生浪涌或或尖蜂，可抑抑制、吸收干干擾噪聲續(xù)流二極管保保護—直流電電感元件在斷斷電時，在線線圈著將產(chǎn)生生較大的感應(yīng)應(yīng)電動勢并聯(lián)聯(lián)的二極管可可減少對控制制電路的干擾擾四、抗干擾措措施3.屏蔽技術(shù)術(shù)（電磁、靜靜電屏蔽）信號線采用屏屏蔽線（銅質(zhì)質(zhì)網(wǎng)狀）、穿穿在鐵質(zhì)蛇皮皮管或鐵管中中關(guān)鍵元件或組組件采用金屬屬容器屏蔽4.保證“接接地”良好“接地”是數(shù)數(shù)控機床安裝裝中一項關(guān)鍵鍵的抗干擾技術(shù)措施。。電網(wǎng)的許多多干擾都市通通過“接地”對機床起起作用的。信號地—用來來提供電信號號的基準電壓壓（0V）框架地—是以以安全性及防防止外來噪聲聲和內(nèi)部噪聲聲為目的的地地線系統(tǒng)。它它是裝置的面面板、單元的的外殼、操作作板及各裝置置間接口的屏屏蔽線系統(tǒng)地—是將將框架地和大大地相連接接地要可靠（（接地電阻應(yīng)應(yīng)小于10歐歐姆）接地線要粗（（應(yīng)大于電源源線的截面積積）數(shù)控機床的地地線系統(tǒng)第三章數(shù)數(shù)控機床機械械結(jié)構(gòu)故障診診斷第一節(jié)數(shù)數(shù)控機床機械械故障診斷方方法第二節(jié)主主軸部件第三節(jié)滾滾珠絲杠螺母母副第四節(jié)導導軌副第五節(jié)刀刀庫及換刀裝裝置第六節(jié)液液壓與氣壓傳傳動系統(tǒng)第三章數(shù)數(shù)控機床機械械結(jié)構(gòu)故障診診斷一、故障與故故障診斷數(shù)控機床在機機械結(jié)構(gòu)上和和普通機床不不同點在于傳動動鏈縮短，傳傳動部件的精精度高，機械維護的面面更廣。主軸軸、進給軸、、導軌和絲杠、刀庫庫和換刀裝置置、液壓和氣氣動等。熟悉機械故障障的特征，掌掌握數(shù)控機床床機械故障的診診斷的方法和和手段。還要要注意數(shù)控機床機電電之間的內(nèi)在在聯(lián)系。第一節(jié)數(shù)數(shù)控機床機械械故障診斷方方法1.機械故故障的原因機床在運行過過程中，機械械零部件受到到力、熱、摩擦以及及磨損等諸多多因素的作用用，使其領(lǐng)部部件偏離或喪喪失原有的功功能。2.機械故故障診斷機床運行狀態(tài)態(tài)的識別、運運行狀態(tài)的信信號獲取、特特征參數(shù)的分分析，故障性性質(zhì)的判斷和和故障部位的的確定。第一節(jié)數(shù)數(shù)控機床機械械故障診斷方方法二、機械故故障診斷的方方法實用診斷技術(shù)術(shù)（問、聽、、看、聞、摸摸、查）振動、噪聲測測試(幅值大大小、頻率結(jié)結(jié)構(gòu)）油液分析（磨磨粒成分、型型貌、數(shù)量））溫度測試（表表面溫度及變變化規(guī)律）超聲、X射線探傷（機機件內(nèi)部缺陷陷）專家診斷系統(tǒng)統(tǒng)（專家的經(jīng)經(jīng)驗、數(shù)據(jù)））第一節(jié)數(shù)數(shù)控機床機械械故障診斷方方法1.實用診斷斷技術(shù)問—操作者（（漸/突發(fā)、、故障現(xiàn)象、、加工件的情情況、傳動系系統(tǒng)的運動和和動力、潤滑滑、保養(yǎng)和檢檢修情況）看—機床的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速變化、工工件的表面粗粗糙度和振紋紋、顏色傷痕痕等明顯癥狀狀聽—機床運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)聲（強弱、、頻率高低等等）聞—潤滑油脂脂氧化蒸發(fā)油油煙氣焦糊氣氣第一節(jié)數(shù)數(shù)控機床機械械故障診斷方方法1.實用診斷斷技術(shù)觸—用手感來來判別機床的的故障（溫升升、振動、、傷痕和波紋紋、爬行、松松緊）實用診斷技術(shù)術(shù)在機械故障障的診斷中具具有實用簡便便、快速有效效的特點，但但診斷效果的的好壞在很大大程度上要憑憑借維修技術(shù)術(shù)人員的經(jīng)驗驗，而且有一一定的局限性性，對一些疑疑難故障難以以奏效。二、機械故障障診斷的方法法2.機械振振動檢測診斷斷法以機床振動作作為信息源，，在機床運行行過程中獲取取信號，對信信號作各種處處理和分析，，通過某些特特征量的變化化來判別有無無故障、根據(jù)據(jù)由以往診斷斷經(jīng)驗形成的的一些判據(jù)來來確定故障的的性質(zhì)并綜合合一些其他依依據(jù)來進一步步確定故障的的部位。具有實用可靠靠、判斷準確確的特點2.機械振振動檢測診斷斷法診斷過程1）閱被診斷斷設(shè)備的技術(shù)術(shù)資料，分析析傳動關(guān)系、、計算傳動件件的特征值；；2）獲取信號號、信號調(diào)理理與處理；3）信號分析析、故障判斷斷（部位、性性質(zhì)）。故障振動信號號分類1）平穩(wěn)性故故障信號2）沖擊性故故障信號2.機械振振動檢測診斷斷法1）平穩(wěn)性故故障信號—機械結(jié)構(gòu)在正正弦周期性力信號號、復雜周期期性力信號和和準周期性力信號（（軸彎曲、偏偏心、滾子失失圓等漸變性故障））作用下產(chǎn)生生的響應(yīng)信號號。特點：響應(yīng)信信號的頻率成成分與激勵信信號的頻率成分相相同。頻譜為為有限根譜線線，而且能量集中在在故障的特征征頻率及其倍倍頻上。2.機械振振動檢測診斷斷法2）沖擊性故故障信號機械結(jié)構(gòu)在周周期性沖擊力力作用下的脈脈沖響應(yīng)，他與沖擊擊信號本身有有很大的不同同。特點：信號能能量短時間釋釋放，其頻譜譜為無窮根譜線，間間隔等于脈沖沖發(fā)生的頻率率。能量集中于基頻頻。2.機械振振動檢測診斷斷法信號分析方法法1)時域分析析法（直觀））了解信號的幅幅值和時間的的關(guān)系，確定定振動的程度度，設(shè)備是否否有故障及嚴嚴重程度。不不能確定故障障部位（特征征量的統(tǒng)計分分析、相關(guān)分分析等、均值值、有效值、、均方根值、、方差等）。。2.機械振振動檢測診斷斷法信號分析方方法2)頻域分分析法(了了解信號的頻率率結(jié)構(gòu)，尋尋找故障源源)幅值譜分析析--應(yīng)用用傅里葉變變換、傅里里葉傅里葉葉積分將時時域信號變變?yōu)轭l域信信號。功率譜分析析--在頻頻域中對信信號能量或或功率分布布情況的描描述。濾波譜---分析平平穩(wěn)性故障障信號解調(diào)譜---分析沖沖擊性故障障信號2.機械械振動檢測測診斷法測試儀器系系統(tǒng)2.機械械振動檢測測診斷法診斷實例1）了解設(shè)設(shè)備的運行行狀態(tài)：設(shè)設(shè)備在運行行中有什么么異常情況況，不同速速度檔位有有什么區(qū)別別。2）得到設(shè)設(shè)備的有關(guān)關(guān)資料：設(shè)設(shè)備的傳動動系統(tǒng)圖、、軸承分布布圖等技術(shù)術(shù)資料，并并對其進行行分析。3）計算傳傳動鏈和傳傳動件的特特征頻率：：計算傳動動鏈，計算算各傳動件件的特征頻頻率系數(shù)。對設(shè)備進行診診斷測試1）放置測測振、測速速傳感器（（位置、信信號要求）（一般般選振動或或噪聲較大大的部位））；2）連接儀儀器系統(tǒng)；；3）開動被被測設(shè)備；；4）調(diào)節(jié)測測速電平、、顯示主軸軸轉(zhuǎn)速并記記錄；5）從較高高頻段開始始測試，逐逐漸到較低低頻段，并調(diào)節(jié)放大大器的增益益，使信號號處于最佳佳狀態(tài)；6）記錄、、打印測試試結(jié)果。傳動鏈Ⅰ30/60ⅡⅡ27/30ⅢⅢ27/57ⅣⅣ特征系數(shù)4.69140.2.3563.332.157．1.0特征頻率3.58107.41.7948.321.6143.50.763故障診斷分分析1）由主軸軸轉(zhuǎn)頻計算算各傳動件件的特征頻頻率；2）對照計計算值和測測試結(jié)果，，由前述機機械故障診斷知識識進行分析析，判斷故故障的部位位和故障性質(zhì)。。得出診斷斷結(jié)果。第二節(jié)主主軸部件件主軸部件的的性能要求求高回轉(zhuǎn)精度度、足夠的的功率輸出出、剛度、、抗振性、、溫升以及及自動變速速、準停和和自動換刀刀等要求。。主軸部件的的結(jié)構(gòu)成組高精度度軸承（滾滾動/靜壓壓/磁力/陶瓷）及及其配置、、軸承間隙隙調(diào)整和潤潤滑密封以以及滿足工工件的自動動裝夾要求求第二節(jié)主主軸部件件主軸的維護護特點1.主軸潤潤滑減少摩擦、、帶走熱量量，（磨損損和熱變形形）-循環(huán)潤滑方方式：液壓壓泵供油強強力潤滑和和油脂潤滑-油氣潤滑滑方式：定定時定量把把油霧送進進軸承空隙中-噴注潤滑滑方式：較較大流量的的恒溫油噴噴注到主軸軸承承（大容量量恒溫油箱箱）第二節(jié)主主軸部件件2.防泄露露主軸故障診診斷故障現(xiàn)象故故障原原因1.主軸發(fā)發(fā)熱軸軸承損傷或或不清潔、、軸承油脂耗盡或油油脂過多、、軸承間隙過小2.主軸強強力電電機與主軸軸傳動的皮皮帶過松、、切削停轉(zhuǎn)皮皮帶表表面有油、、離合器松松3.潤滑油油泄漏潤潤滑油過量量、密封件件損傷或失效、管件件損壞主軸故障診診斷故障現(xiàn)象故故障原原因4.主軸噪聲缺缺少潤潤滑、皮帶帶輪動平衡衡（振動）不不佳、帶輪輪過緊、齒齒輪磨損或嚙合間間隙過大、、軸承損壞5.主軸沒沒有或油油泵轉(zhuǎn)向不不正確、油油管或潤滑不足濾濾油油器堵塞、、油壓不足足第二節(jié)主主軸部件件主軸故障診診斷故障現(xiàn)象故故障原原因6.刀具不能蝶蝶形彈簧位位移量太小小、刀夾緊具具松夾夾彈簧上螺螺母松動7.刀具夾緊后后刀刀具松松夾彈簧壓壓合過緊、、不能松開液液壓壓缸壓力和和行程不夠夠第三節(jié)滾滾珠絲杠杠螺母副滾珠絲杠螺螺母副的維維護1.軸向間間隙的調(diào)整整保證反向傳傳動精度和和軸向剛度度（墊片調(diào)調(diào)隙式、螺螺紋調(diào)隙式式、齒差調(diào)調(diào)隙式）2.支承軸軸承的定期期檢查定期檢查絲絲杠支承與與床身的連連接是否有有松動以及及軸承是否否損壞第三節(jié)滾滾珠絲杠杠螺母副滾珠絲杠螺螺母副的維維護3.滾珠絲絲杠副的潤潤滑潤滑劑（油油/脂）可可提高耐磨磨性和傳動動效率（工作前前/半年））4.滾珠絲絲杠的防護護防止硬質(zhì)灰灰塵或切屑屑污物的進進入，可采采用防護罩罩或防護套套管等滾珠絲杠螺螺母副的故故障診斷故障現(xiàn)象故故障原因因1.噪聲大大絲絲杠支承軸承損損壞或壓蓋蓋壓合不好、聯(lián)軸軸器松動、、潤滑不良良或絲杠副滾滾珠有破損損2.絲杠杠運動軸軸向向預緊太大大、絲杠或或螺母軸不不靈活線線與導軌軌不平行、、絲杠彎曲曲第四節(jié)導導軌副導軌副的維維護1.間隙調(diào)調(diào)整—保證證導軌面之之間合理的的間隙，小摩擦力大大、磨損，，大運動失失去準確性性和平穩(wěn)性、失去去導向精度度）2.滾動導導軌的預緊緊—提高剛剛度、消除除間隙3.導軌的的潤滑—降降低摩擦系系數(shù)、減少少磨損、防止導軌面面銹蝕。潤滑方式：：人工加油油油杯供油油、壓力油油潤滑潤滑油：粘粘度變化小小、潤滑性性好、油膜膜剛度第四節(jié)導導軌副4.導軌的的防護防止切屑、、磨?；蚶淅鋮s液散落落在導軌上上而引起磨損、、擦傷、和和銹蝕，導導軌面上應(yīng)應(yīng)有可靠的防護護裝置。常常用的有刮刮板式、卷卷簾式和疊層式式防護罩。。需要經(jīng)常常進行清理理和保養(yǎng)。導軌故障診診斷3.導軌故故障診斷故障現(xiàn)象故故障原因因1.導軌研研傷地地基與與床身水平平有變化使使局部載荷過大、、長期短工工件加工局局部磨損嚴重重、導軌潤潤滑不良、、導軌材質(zhì)不不佳、刮研研不符和要要求、導軌維維護不良落落入贓物3.導軌故故障診斷故障現(xiàn)象故故障原因因2.移動部件導導軌面研傷傷、導軌壓壓板研傷、、鑲條與導軌軌間隙太小小3.加工面在導導軌直直線度超差差、工作臺臺塞接刀處不平平鐵松松動或塞鐵鐵彎度過大大、機床水平度差差使導軌發(fā)發(fā)生彎曲第五節(jié)刀刀庫及換換刀裝置刀庫與換刀刀機械手的的維護要點點1.嚴禁把超重重、超長的的刀具裝入入刀庫，防防止機械手換刀刀時掉刀或或發(fā)生碰撞撞2.不管什么方方式選刀時時，刀具號號要和刀庫庫上所需刀具一一致3.手動方式放放往刀庫上上裝刀時，，要確保裝裝到位、裝牢靠靠。刀座上上的鎖緊也也要可靠第五節(jié)刀刀庫及換換刀裝置刀庫與換刀刀機械手的的維護要點點4.經(jīng)常檢查刀刀庫的回零零位置是否否正確，主主軸回換刀點位位置到位，，及時調(diào)整整5.要保持持刀具刀柄柄和刀套的的清潔6.開機時時，應(yīng)先使使刀庫和機機械手空運運行，檢查各部分工工作是否正正常（行程程開關(guān)、電電磁閥、液壓系系統(tǒng)的壓力力等）第五節(jié)刀刀庫及換換刀裝置刀庫與換刀刀機械手的的故障診斷斷故障主要表表現(xiàn)在：刀刀庫運動故故障、定位位誤差過大大、機械手手夾持刀柄柄不穩(wěn)定和和機械手運運動誤差過過大等故障現(xiàn)象故故障原因1.刀庫刀套不不刀刀套上上的調(diào)整螺螺母位置不不對能卡緊刀具具2.刀庫不不能旋轉(zhuǎn)電電機和蝸蝸桿軸聯(lián)軸軸器松動第五節(jié)刀刀庫及換換刀裝置刀庫與換刀刀機械手的的故障診斷斷故障現(xiàn)象故故障原因3.刀具從機械械刀刀具超重、、機械手卡卡緊銷損手中脫落壞壞或或沒有彈出出來4.刀具交換時時換換刀時主軸軸沒有回到到換刀點掉刀5.換刀速度過過氣氣壓太高或或太低和節(jié)節(jié)流閥開快或過慢口口太太大或太小小第六節(jié)液液壓與氣氣壓傳動系系統(tǒng)一、液壓傳傳動系統(tǒng)1.驅(qū)動對對象液壓卡盤靜壓導軌液壓撥叉變變速液壓液液壓缸主軸箱的液液壓平衡液壓驅(qū)動機機械手和主主軸上松刀刀液壓缸等等第六節(jié)液液壓與氣氣壓傳動系系統(tǒng)一、液壓傳傳動系統(tǒng)2.液壓系系統(tǒng)的維護護要點控制油液污污染，保持持油液清潔潔（80%故障）控制液壓系系統(tǒng)中油液液的溫升（（效率、壓壓力、速度、動作作可靠、泄泄漏、氧化化）控制液壓系系統(tǒng)的泄漏漏（提高液液壓元件零零部件的加加工精度、、元件和管管道的安裝裝質(zhì)量以及及提高密封封件的質(zhì)量量和定期更更換。第六節(jié)液液壓與氣氣壓傳動系系統(tǒng)2.液壓系系統(tǒng)的維護護要點防止液壓系系統(tǒng)振動和和噪聲（螺螺釘松動、、管接頭松松脫而引起起泄漏）嚴格執(zhí)行日日常點檢制制度（液壓壓故障有隱隱蔽性、可可變性和難難于判斷性性的特點））嚴格執(zhí)行定定期緊固、、清洗、過過濾和更換換制度（防防止松動、、污染、堵堵塞、磨損損等情況的的發(fā)生）第六節(jié)液液壓與氣氣壓傳動系系統(tǒng)3.液壓系系統(tǒng)的點檢檢元件和管接接頭是否有有泄漏液壓泵和液液壓馬達運運轉(zhuǎn)時有否否異常噪聲聲液壓缸移動動時是否正正常平穩(wěn)液壓系統(tǒng)的的各點壓力力是否正常常和穩(wěn)定油液的溫度度是否在允允許范圍內(nèi)內(nèi)電氣控制及及換向閥工工作是否靈靈敏可靠油箱內(nèi)油量量是否在標標線范圍內(nèi)內(nèi)第六節(jié)液液壓與氣氣壓傳動系系統(tǒng)3.液壓系系統(tǒng)的點檢檢定期對油箱箱內(nèi)的油液液進行檢驗驗、過濾、、更換。定期檢查和和緊固重要要部位的螺螺釘和接頭頭定期檢查、、更換密封封件定期檢查、、清洗或更更換濾芯和和液壓元件件定期檢查清清洗油箱和和管道第六節(jié)液液壓與氣氣壓傳動系系統(tǒng)二、氣動系系統(tǒng)1.驅(qū)動對對象數(shù)控機床主主軸錐孔的的吹氣和開開關(guān)防護門門主軸的松刀刀實現(xiàn)機械手手的動例：某加工工中心氣動動原理圖第六節(jié)液液壓與氣氣壓傳動系系統(tǒng)二、氣動系系統(tǒng)2.氣動系系統(tǒng)維護的的要點保證供給潔潔凈的壓縮縮空氣（水水分、油分分、粉塵）保證空氣中中含有適量量的潤滑油油（使氣動動控制和執(zhí)執(zhí)行元件適適度的潤滑滑）采用壓縮空空氣調(diào)理裝裝置第六節(jié)液液壓與氣氣壓傳動系系統(tǒng)2.氣動系系統(tǒng)維護的的要點保持氣動系系統(tǒng)的密封封性—漏氣氣將增加能能量的消耗耗、導致供供氣壓力下下降甚至氣氣動元件工工作失常，，使用儀表表或肥皂水水撿漏保證氣動元元件中運動動零件的靈靈敏度—使使用油霧分分離器分離離油霧保證氣動裝裝置具有合合適的工作作壓力和運運動速度第六節(jié)液液壓與氣氣壓傳動系系統(tǒng)3.氣動系系統(tǒng)的點檢檢與定檢管路系統(tǒng)點點檢—主要要內(nèi)容是對對冷凝水和和潤滑油的的管理，還還要檢查供供氣壓力是是否正常、、有無漏氣氣等氣動元件的的定檢—主主要內(nèi)容是是徹底處理理系統(tǒng)的漏漏氣現(xiàn)象（（更換密封封元件、處處理管接頭頭或聯(lián)接螺螺釘松動，，定期檢查查測量儀表表、安全閥閥和壓力繼繼電器等））第四章伺伺服系統(tǒng)統(tǒng)故障診斷斷第一節(jié)主主軸驅(qū)動動系統(tǒng)主軸驅(qū)動系系統(tǒng)、故障障形式、故故障診斷第二節(jié)進進給伺服服系統(tǒng)進給驅(qū)動系系統(tǒng)、伺服服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)構(gòu)形式、故故障診斷第三節(jié)位位置檢測測裝置檢測裝置的的維護、位置檢測的的故障診斷斷第四章伺伺服系統(tǒng)統(tǒng)故障診斷斷伺服：工作作臺（電機機）的運動動速度和距距離完全按按CNC的指令行動動，準確無無誤摩擦力（切切削力、潤潤滑、溫度度和設(shè)備））控制辦法：：三環(huán)結(jié)構(gòu)構(gòu)位置環(huán)（外外環(huán)）：輸輸入信號為為CNC的指令和位位置檢測器器反饋的位位置信號速度環(huán)（中中環(huán)）：輸輸入信號為為位置環(huán)的的輸出和測測速發(fā)電機機經(jīng)反饋網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)處理信信號第四章伺伺服系統(tǒng)統(tǒng)故障診斷斷電流環(huán)（內(nèi)內(nèi)環(huán)）：輸輸入信號為為速度環(huán)的的輸出信號號和經(jīng)電流流互感器得得到的電流流信號在三環(huán)系統(tǒng)統(tǒng)中，位置置環(huán)的輸出出是速度環(huán)環(huán)的輸入；；速度環(huán)的的輸出是電電流環(huán)的輸輸入；電流流環(huán)的輸出出直接控制制功率變換換單元，這這三個環(huán)的的反饋信號號都是負反反饋第四章伺伺服系統(tǒng)統(tǒng)故障診斷斷第一節(jié)主主軸驅(qū)動動系統(tǒng)一般主軸要要求：速度度大范圍連連續(xù)可調(diào)、、恒功率范范圍寬伺服主軸要要求：有進進給控制和和位置控制制主軸變速形形式：電動動機帶齒輪輪換檔（降降速、增大大傳動比、、增大主軸軸轉(zhuǎn)矩）；；電動機通通過同步齒齒帶或皮帶帶驅(qū)動主軸軸（恒功率率、機械傳傳動簡單））第四章伺伺服系統(tǒng)統(tǒng)故障診斷斷一、常用主主軸驅(qū)動系系統(tǒng)介紹FANUC公司主軸驅(qū)驅(qū)動系統(tǒng)主要采用交交流主軸驅(qū)驅(qū)動系統(tǒng)，，有S、H、、P三個系列（（1.5~371.5~223.7~37kW）主要特點：：1）采用微微處理控制制技術(shù)2）主回路路采用晶體體管PWM逆變器3）具有主主軸定向控控制、數(shù)字字和模擬輸輸入第四章伺伺服系統(tǒng)故障障診斷一、常用主軸軸驅(qū)動系統(tǒng)介介紹SIEMENS公司主軸驅(qū)動動系統(tǒng)直流主軸電動動機：有1GG5、1GF5、1GL5和1GH5四個系列及配配套的6RA24、6RA27系列驅(qū)動裝置置（晶閘管））交流主軸電動動機：有1PH5和1PH6兩個系列（3~100kW）及配套的6SC650、、6SC611A系列的主軸驅(qū)驅(qū)動模塊第四章伺伺服系統(tǒng)故障障診斷二、主軸伺服服系統(tǒng)的故障障形式及診斷斷方法主軸伺服系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)生故障時時，有三種表表現(xiàn)形式：在CRT或操作面板上上顯示報警內(nèi)內(nèi)容或報警信信息在主軸驅(qū)動裝裝置上用報警警燈或數(shù)碼管管顯示故障無任何故障報報警信息第四章伺伺服系統(tǒng)故障障診斷主軸伺服系統(tǒng)統(tǒng)常見故障有有：外界干擾：屏屏蔽和接地措措施不良時，，主軸轉(zhuǎn)速或或反饋信號受受電磁干擾，，使主軸驅(qū)動動出現(xiàn)隨機和和無規(guī)律的波波動。判別方方法，使主軸軸轉(zhuǎn)速指令為為零再看主軸軸狀態(tài)過載：切削用用量過大，頻頻繁正、反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)等均可引起起過載報警。。具體表現(xiàn)為為電動機過熱熱、主軸驅(qū)動動裝置顯示過過電流報警等等主軸伺服系統(tǒng)統(tǒng)常見故障有有：主軸定位抖動動主軸準停用于于刀具交換、、精鏜退刀及及齒輪換檔等等場合，有三三種實現(xiàn)形式式：1）機械準停?？刂疲╒形槽和定位液液壓缸）2）磁性傳感感器的電氣準準停控制（（圖）3）編碼器型型的準?？刂浦疲释＝嵌榷瓤扇我猓┥鲜鰷释＞?jīng)減速，減減速或增益等等參數(shù)設(shè)置不不當；限位開開關(guān)失靈；磁磁性傳感器間間隙變化或失失靈都會引起起定位抖動磁性傳感器主主軸準停裝置置1.磁性傳感感器2.發(fā)磁體3.主軸4.支架5.主軸箱主軸伺服系統(tǒng)統(tǒng)常見故障有有：主軸轉(zhuǎn)速與進進給不匹配:當進行螺紋紋切削或用每每轉(zhuǎn)進給指令令切削時，會會出現(xiàn)停止進進給、主軸仍仍然運轉(zhuǎn)的故故障。主軸有有一個每轉(zhuǎn)一一個脈沖的反反饋信號，一一般為主軸編編碼器有問題題。可查CRT報警、I/O編碼器狀態(tài)或或用每分鐘進進給指令代替替轉(zhuǎn)速偏離指令令值：主軸實實際轉(zhuǎn)速超過過所規(guī)定的范范圍時要考慮慮，電機過載載、CNC輸出沒有達到到與轉(zhuǎn)速指令令對應(yīng)值、測測速裝置有故故障、主軸驅(qū)驅(qū)動裝置故障障主軸伺服系統(tǒng)統(tǒng)常見故障有有：主軸異常噪聲聲及振動：電電氣驅(qū)動（在在減速過程中中發(fā)生、振動動周期與轉(zhuǎn)速速無關(guān)）；主主軸機械（恒恒轉(zhuǎn)速自由停停車、振動周周期與轉(zhuǎn)速有有關(guān)）主軸電動機不不轉(zhuǎn)：CNC是否有速度信信號輸出；使使能信號是否否接通、CTR觀察I/O狀態(tài)、分析PLC梯形圖以確定定主軸的啟動動條件（潤滑滑、冷卻）；；主軸驅(qū)動故故障；主軸電電機故障第四章伺伺服系統(tǒng)故障障診斷三、主軸直流流驅(qū)動的故障障診斷1.控制電路路控制回路采用用電流反饋和和速度反饋的的雙閉環(huán)調(diào)速速系統(tǒng)，內(nèi)環(huán)環(huán)是電流環(huán)，，外環(huán)是速度度環(huán)。調(diào)速特點是速速度環(huán)的輸出出是電流環(huán)的的輸入，可以以根據(jù)速度指指令電壓和轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速反饋電壓壓的差值及時時控制電動機機的轉(zhuǎn)矩。在在速度差值大大時，轉(zhuǎn)矩大大，速度變化化快，轉(zhuǎn)速盡盡快達到給定定值，當轉(zhuǎn)速速接近給定值值時，轉(zhuǎn)矩自自動減小，避避免超調(diào)第四章伺伺服系統(tǒng)故障障診斷三、主軸直流流驅(qū)動的故障障診斷2.主電路數(shù)控機床直流流主軸電動機機由于功率較較大，切要求求正、反轉(zhuǎn)及及停止迅速，，驅(qū)動裝置采采用三相橋式式反并聯(lián)邏輯輯無環(huán)流可逆逆變調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)，在制動時時，除了縮短短制動時間，，還能將主軸軸旋轉(zhuǎn)的機械械能轉(zhuǎn)變成電電能送回電網(wǎng)網(wǎng)。還利用邏邏輯電路，使使一組晶閘管管工作時，另另一組的觸發(fā)發(fā)脈沖被封鎖鎖，切斷兩組組之間流通的的電流例：某加工中中心采用直流流主軸電動機機、邏輯無環(huán)可逆調(diào)速系系統(tǒng)。當用M03指令起動時有有“咔、咔””的沖擊聲，電電動機換向片片上有輕微的的火花，起動動后無明顯的異異?，F(xiàn)象；用用M05指令使主軸停停止時，換向片上出現(xiàn)現(xiàn)強烈的火花花，同時伴有有“叭、叭””的放電聲，隨即即交流回路的的保險絲熔斷斷?；鸹ǖ膹姀娏页潭群碗妱觿訖C的轉(zhuǎn)速成成正比。但若若用急停方式式停止主軸，換換向片上沒有有任何火花。。分析診斷：急急停（電阻能能耗制動）；；正常停機（回饋制動））。在任何時時候不允許正正、反兩組同同時工作，有火火花說明逆變變電路有故障障。例：某加工中中心主軸在運運轉(zhuǎn)時抖動，，主軸箱噪聲聲增大，影響加加工質(zhì)量。經(jīng)經(jīng)檢查主軸箱箱和直流主軸軸電動機正常，把把檢查轉(zhuǎn)到主主軸電機的控控制系統(tǒng)。測得的速度指指令信號正常常，而速度反反饋信號出現(xiàn)現(xiàn)不應(yīng)有的脈沖沖信號，問題題出在速度檢檢測元件上，，經(jīng)檢查，測速發(fā)發(fā)電機碳刷完完好，但換向向器因碳粉堵堵塞，而造成一繞組組斷路，使測測得的反饋信信號出現(xiàn)規(guī)律律性的脈沖，導致致速度調(diào)節(jié)系系統(tǒng)調(diào)節(jié)不平平穩(wěn)，使驅(qū)動動系統(tǒng)輸出的電流流忽大忽小，，從而造成電電動機軸的抖抖動。用酒精清洗換換向器，徹底底消除碳粉，，即可排除故故障第四章伺伺服系統(tǒng)故障障診斷四、主軸交流流驅(qū)動的故障障診斷（一）6SC650系列主軸交流流驅(qū)動系統(tǒng)1.驅(qū)動裝置置的組成（原原理圖）1.驅(qū)動裝置置的組成（主主軸驅(qū)動系統(tǒng)統(tǒng)）第四章伺伺服系統(tǒng)故障障診斷2.故障診斷斷故障代碼當當交流主主軸驅(qū)動變頻頻器在運行中中發(fā)生故障，，變頻器面板板上的數(shù)碼管管會以代碼的的形式提示故故障的類型。。輔助診斷除除故障代代碼外，在控控制和I/O模塊還有測試試插座，作為為輔助診斷的的手段通過測測試，可進一一步判斷變頻頻器是否缺相相以及過電流流等故障變頻器的操作作和顯示面板板I/O模塊上的測試試插座1—接線端端子2—I/O模塊3—電流測測試插孔測電機相電流流測直流回路電電流測電機總電流流6SC650系列變頻器部部分代碼表故障代碼故故障名名稱故故障原因F11轉(zhuǎn)速控制開環(huán)環(huán)1編編碼器電纜纜未接好；無實際轉(zhuǎn)速值值……;4電機缺相相工作；等F12過電流1變變頻器有短短路故障……;5轉(zhuǎn)矩設(shè)定定值過高；等等F14電動機過熱1電動動機過載2電動機電電流過大；等等（二）主軸通用變頻器第二節(jié)進進給伺服系統(tǒng)統(tǒng)任務(wù)完成成CNC對各坐標軸的的位置控制組成進給給驅(qū)動、位置置檢測及機械械傳動裝置工作過程程程序指令經(jīng)經(jīng)插補運算得得位置指令同時將檢測到到的實際位置置信號反饋數(shù)數(shù)控系統(tǒng)構(gòu)成成半或閉環(huán)控控制系統(tǒng)，是是外環(huán)為位置置環(huán)內(nèi)環(huán)為速速度環(huán)的控制制系統(tǒng)位置檢測光光柵、光電電編碼器、感感應(yīng)同步器、、旋轉(zhuǎn)變壓器和和磁柵等速度監(jiān)測測測速發(fā)電機機和光電編碼碼器等第二節(jié)進進給伺服系統(tǒng)統(tǒng)一、常見進給給驅(qū)動系統(tǒng)1.直流進給給驅(qū)動系統(tǒng)FANUC公司直流進給給驅(qū)動系統(tǒng)小慣量L、中慣量M系列直流伺服服電動機采用PWM速度控制單元元大慣量H系列直流伺服服電動機，采采用晶閘管速度控制單單元均有過速、過過流、過載等等多種保護功功能第二節(jié)進進給伺服系統(tǒng)統(tǒng)一、常見進給給驅(qū)動系統(tǒng)1.直流進給給驅(qū)動系統(tǒng)SIEMENS公司直流進給給驅(qū)動系統(tǒng)1HU系列多種規(guī)格格的永磁式直直流伺服電動動機，與電機機配套的速度度控制單元有有6RA20（晶體管PWM控制）和6RA26（晶閘管控制））兩個系列。。也均有過速速、過流、過過載等多種保保護功能第二節(jié)進進給伺服系統(tǒng)統(tǒng)一、常見進給給驅(qū)動系統(tǒng)2.交流進給給驅(qū)動系統(tǒng)FANUC公司交流進給給驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動裝置：晶晶體管PWM控制的系列交流驅(qū)驅(qū)動單元電動機：S、L、SP和T系列永磁式三三相交流同步步電動機第二節(jié)進進給伺服系統(tǒng)統(tǒng)SIEMENS公司交流進給給驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動裝置：晶晶體管PWM控制的6SC610和6SC611A系列交流進給給驅(qū)動模塊，，還有用于數(shù)數(shù)字伺服驅(qū)動動的611D系列電動機：1FT5和1FT6系列永磁式三三相交流同步步電動機3.步進驅(qū)動動系統(tǒng)802S數(shù)控系統(tǒng)配STEPDRIVE步進驅(qū)動裝置及IMP5五相步進電動動機第二節(jié)進進給伺服系統(tǒng)統(tǒng)二、伺服系統(tǒng)統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式伺服系統(tǒng)不同同的結(jié)構(gòu)形式式，主要體現(xiàn)現(xiàn)在檢測信號號的反饋形式式上，以帶編編碼器的伺服服電動機為例例：方式1—轉(zhuǎn)速速反饋與位置置反饋信號處處理分離方式2—編碼碼器同時作為為轉(zhuǎn)速和位置置檢測，處理理均在數(shù)控系系統(tǒng)中完成方式3—編碼碼器方式同上上，處理方式式不同方式4—數(shù)字字式伺服系統(tǒng)統(tǒng)方式一方式二方式三方式四第二節(jié)進進給伺服系統(tǒng)統(tǒng)三、進給伺服服系統(tǒng)的故障障形式及診斷斷方法故障出現(xiàn)后的的表現(xiàn)方式：：CRT、驅(qū)動單元、無無1.常見故故障超程—進給運運動超過軟限限位或硬限位位，CRT過載—進給運運動的負載過過大、頻繁正正反轉(zhuǎn)以及傳傳動鏈潤滑不不良等引起，，CRT及伺服驅(qū)動單單元都會有報報警信息竄動—測速信信號或速度控控制信號不穩(wěn)穩(wěn)定、接線接接觸不良等引引起三、進給伺服服系統(tǒng)的故障障形式及診斷斷方法常見故障：爬行—發(fā)生在在起動加速段段或低速進給給時，一般是是由于進給傳傳動鏈的潤滑滑不良、伺服服系統(tǒng)增益過過低及負載過過大、聯(lián)軸器器松動等引起起振動—與進給給速度有關(guān)，，速度環(huán)增益益太高或速度度反饋有故障障；與速度無無關(guān)，位置環(huán)環(huán)增益太高或或位置反饋有有故障；在加加速過程中產(chǎn)產(chǎn)生，減速時時間設(shè)定過小小三、進給伺服服系統(tǒng)的故障障形式及診斷斷方法常見故障：伺服電動機不不轉(zhuǎn)—數(shù)控系系統(tǒng)速度信號號是否輸出；；使能信號是是否接通；冷冷卻潤滑條件件是否滿足；；電磁制動是是否釋放；驅(qū)驅(qū)動單元故障障；伺服電動動機故障位置誤差—系系統(tǒng)設(shè)置的允允差過小；伺伺服增益設(shè)置置不當；位置置檢測裝置有有污染；進給給傳動鏈累積積誤差過大；；主軸箱垂直直運動時平衡衡裝置不穩(wěn)三、進給伺服服系統(tǒng)的故障障形式及診斷斷方法漂移—當指令令值為零時，，坐標軸仍移移動從而造成成位置誤差。。通過漂移補補償和驅(qū)動單單元上的零速速調(diào)整來消除除回參考點故障障—有找不到到和找不準參參考點兩種故故障，前者主主要是回參考考點減速開關(guān)關(guān)產(chǎn)生的信號號或零標志脈脈沖信號失效效所致，可用用示波器檢測測信號；后者者是參考點開開關(guān)擋快位置置設(shè)置不當引引起，只要重重新調(diào)整即可可三、進給伺服服系統(tǒng)的故障障形式及診斷斷方法2.故障定定位模塊交換法X和Y的驅(qū)動單元一樣，當一一軸發(fā)生故障時，，用另一軸代替看看故障的轉(zhuǎn)移情況況三、進給伺服服系統(tǒng)的故障障形式及診斷斷方法2.故障定位位為確定是否伺伺服單元和伺服服電動機故障，，可以脫開位置置環(huán)，檢查速度度環(huán)。有干電電池和變阻器組成成直流回路四、進給驅(qū)動動的故障診斷斷驅(qū)動結(jié)構(gòu)—模塊式四、進給驅(qū)動動的故障診斷斷驅(qū)動結(jié)構(gòu)—單元式四、進給驅(qū)動動的故障診斷斷驅(qū)動方式—直直流PWM和晶閘管驅(qū)動動方式、交流變頻控制制方式、步進進電機驅(qū)動方方式1.直流進進給驅(qū)動PWM調(diào)速是利用脈脈寬調(diào)制器對對大功率晶體體管的開關(guān)時時間進行控制制。將速度控控制信號轉(zhuǎn)換換成一定頻率率的電壓，加加到直流伺服服電機電樞的的兩端，通過過對方波寬度度的控制改變變電樞兩端的的平均電壓，，從而達到控控制電樞電流流，進而控制制伺服電動機機轉(zhuǎn)速的目四、進給驅(qū)動動的故障診斷斷1.直流進給給驅(qū)動—晶閘閘管調(diào)速是利利用速度調(diào)節(jié)器對晶閘管管的導通角進進行控制，通通過改變導通角的大大小來改變電電樞兩端的電電壓，從而達到調(diào)速速的目的2.交流進給給驅(qū)動—因采采用交流同步步電動機，驅(qū)動裝置實質(zhì)質(zhì)上是一個電電子換向的直直流電動機驅(qū)動裝置置PWM驅(qū)動控制線路路簡圖FANUC系統(tǒng)進給驅(qū)動動故障表示方方式：1.CRT有報警顯示的的故障報警號400~457伺伺服系統(tǒng)錯誤誤報警報警號702~704過過熱報警機床切削條件件差及機床摩摩擦力矩增大大，引起主回回路中的過載載繼電器動作作切削時伺服電電機電流太大大或變壓器本本身故障，引引起變壓器熱熱控開關(guān)動作作伺服電機電樞樞內(nèi)部短路或或絕緣不良等等，引起變壓壓器熱控開關(guān)關(guān)動作FANUC系統(tǒng)進給驅(qū)動動故障表示方方式：2.報警指示示燈指示的報報警（7個燈燈）BRK—無熔絲斷路器器切斷報警HVAL—過電壓報警HCAL—過電流報警（（伴有401號報警）OVC—過載報警（401或702報警）LVAL—欠壓報警TGLS—速度反饋信號號斷線報警DCAL—放電報警FANUC系統(tǒng)進給驅(qū)動動故障表示方方式：3.無報警顯顯示的故障機床失控速速度反饋饋信號為正反反饋信號機床振動與與位置有有關(guān)的系統(tǒng)參參數(shù)設(shè)定錯誤誤檢測裝置有故故障（隨進給給速度）定位精度低傳傳動鏈鏈誤差大；伺伺服增益太低低電動機運行噪噪聲過大換換向器的表表面粗糙度過過低、油液灰灰塵等侵入電電刷或換向器器、電動機軸軸