數(shù)控機(jī)床保養(yǎng)與維修和數(shù)控機(jī)床編程及加工

第6章

數(shù)控機(jī)床的保養(yǎng)與維修本章內(nèi)容：

6.1概述6.2數(shù)控機(jī)床的保養(yǎng)6.3數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修6.4數(shù)控機(jī)床故障分析與維修實(shí)例

6.5小結(jié)6.6思考題與習(xí)題

本章教學(xué)要求：

本章讓學(xué)生了解關(guān)于數(shù)控機(jī)床保養(yǎng)、維護(hù)與故障修理的基本內(nèi)容，以及數(shù)控機(jī)床使用中的注意事項(xiàng)。重點(diǎn)掌握數(shù)控車床與加工中心的維護(hù)保養(yǎng)與故障診斷方法，熟悉機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)與伺服系統(tǒng)常見故障的處理方法，并通過對實(shí)際例子的學(xué)習(xí)掌握數(shù)控機(jī)床常見故障的診斷步驟與基本思路。

6.1概述

數(shù)控機(jī)床的維護(hù)工作應(yīng)該包括

1.設(shè)備管理

2.維護(hù)保養(yǎng)

3.故障修理1.數(shù)控機(jī)床的設(shè)備管理

設(shè)備管理是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，它根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展及經(jīng)營目標(biāo)，通過一系列技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、組織措施及科學(xué)方法來進(jìn)行。

主要包括設(shè)備選購、安裝、調(diào)試、驗(yàn)收、使用、維修以及改造更新，直至設(shè)備報(bào)廢等一系列管理工作。

具體包括：

（1）為正確使用數(shù)控機(jī)床建立了必要的各項(xiàng)規(guī)章制度

（2）根據(jù)數(shù)控機(jī)床的設(shè)備特點(diǎn)，制定各項(xiàng)操作、維修安全規(guī)程

（3）在設(shè)備保養(yǎng)上要求嚴(yán)格進(jìn)行記錄工作，對故障修復(fù)要認(rèn)真做好有關(guān)故障記錄與說明

（4）做好為設(shè)備保養(yǎng)和維修用的各類備品配件的采購、管理工作

（5）對電氣備用板要定期通電檢驗(yàn)，為維修添置必要的技術(shù)手冊、工作器具及測試儀器

2.數(shù)控機(jī)床的維護(hù)保養(yǎng)精心維護(hù)可使設(shè)備始終保持良好狀態(tài)，延緩劣化進(jìn)程，并及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消滅隱患于未然，從而確保系統(tǒng)安全運(yùn)行，保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此，機(jī)床的正確使用與維護(hù)，是貫徹設(shè)備管理以防為主的重要環(huán)節(jié)。3.數(shù)控機(jī)床的故障修理

做好數(shù)控機(jī)床的故障修理工作，使其發(fā)揮應(yīng)有的效率，不僅創(chuàng)造了實(shí)際價(jià)值，而且具有廣泛的社會效益。維修工作開展得好壞，首先取決于維修人員的素質(zhì)。維修人員在設(shè)備出現(xiàn)故障后，要能迅速找出故障并排除，其難度是相當(dāng)大的。此能力并非一日之功就能達(dá)到的，需要維修人員做長期的技術(shù)儲備。

4.數(shù)控機(jī)床維修安全規(guī)程維修前的準(zhǔn)備工作2)維修工作中的注意事項(xiàng)3)維修工作結(jié)束后的注意事項(xiàng)6.2數(shù)控機(jī)床的保養(yǎng)主要包括以下幾個(gè)方面：使機(jī)床保持良好的潤滑狀態(tài)(2)定期檢查液壓、氣壓系統(tǒng)(3)對直流電動機(jī)定期進(jìn)行電刷和換向器檢查、清洗和更換(4)適時(shí)對各坐標(biāo)軸進(jìn)行超程限位試驗(yàn)(5)定期檢查電氣部件。檢查各插頭、插座、電纜、各繼電器的觸點(diǎn)是否接觸良好，檢查各印制電路板是否干凈

(6)數(shù)控機(jī)床長期不用時(shí)的維護(hù)(7)定期更換存儲器用電池(8)備用印制電路板的維護(hù)(9)經(jīng)常監(jiān)視CNC裝置用的電網(wǎng)電壓(10)定期進(jìn)行機(jī)床水平和機(jī)械精度檢查并校正

數(shù)控車床的維護(hù)保養(yǎng)數(shù)控車床的維護(hù)保養(yǎng)見教材表6-1（1）每天檢查內(nèi)容：

切削液、液壓油、潤滑油；切屑槽；操作盤；CRT顯示屏；液壓裝置的壓力表；冷卻風(fēng)扇；刀具；主軸、滑板等。（2）每月檢查內(nèi)容：

主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)情況；滾珠絲杠；超程限位開關(guān)；刀架；導(dǎo)套內(nèi)孔；切削液槽；液壓裝置；潤滑油裝置。（3）每半年檢查內(nèi)容：

主軸；導(dǎo)套裝置；加工裝置；潤滑泵裝置浮子開關(guān)；直流電動機(jī)以及其他部位。加工中心的維護(hù)保養(yǎng)

加工中心的維護(hù)保養(yǎng)見教材表6-1（1）每天檢查內(nèi)容：

工作臺、機(jī)床表面；開關(guān)；導(dǎo)軌潤滑油箱；主軸潤滑恒溫油箱；刀具；機(jī)床液壓系統(tǒng)；壓縮空氣氣源壓力；氣源自動分水濾氣器，自動空氣干燥器；氣液轉(zhuǎn)換器和增壓器油面；導(dǎo)軌面；切削液；CNC輸入/輸出單元；各防護(hù)裝置；電氣柜各散熱通風(fēng)裝置。（2）不定期檢查內(nèi)容：

冷卻油箱、水箱；廢油池；排屑器

（3）每月檢查內(nèi)容：

電氣控制箱；工作臺及床身基準(zhǔn)；空氣濾網(wǎng)；液壓裝置、管路及接頭；各電磁閥及開關(guān)；過濾器；電纜及接線端子；連鎖裝置、時(shí)間繼電器、繼電器；數(shù)控裝置。

（4）每半年檢查內(nèi)容：

各電動機(jī)軸承；各進(jìn)給軸；所有電氣部件及繼電器；各伺服電動機(jī)；主軸驅(qū)動皮帶；各軸導(dǎo)軌上的鑲條、壓緊滾輪。

（5）每年檢查內(nèi)容：

檢查或更換電動機(jī)電刷；液壓油路；主軸潤滑恒溫油箱；潤滑油泵、過濾器；滾珠絲杠。數(shù)控系統(tǒng)的使用與維護(hù)（1）數(shù)控系統(tǒng)的正確使用各種數(shù)控系統(tǒng)在組成與結(jié)構(gòu)上都有各自的特點(diǎn)，操作人員在使用數(shù)控系統(tǒng)之前，應(yīng)仔細(xì)閱讀說明書中的有關(guān)內(nèi)容，熟悉數(shù)控系統(tǒng)的基本組成與結(jié)構(gòu)，了解所用數(shù)控系統(tǒng)的性能，熟練地掌握數(shù)控系統(tǒng)和操作面板上各個(gè)開關(guān)的作用，從而可避免一些因操作不當(dāng)引起的故障。具體包括通電前檢查與通電后檢查。（2）數(shù)控系統(tǒng)的日常維護(hù)

為了在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)能及時(shí)排除，應(yīng)在平時(shí)

做好維修前的一系列準(zhǔn)備工作，主要包括如下幾個(gè)

方面：

a、技術(shù)文件的準(zhǔn)備

b、制定有關(guān)的規(guī)章制度防止無關(guān)人員操作數(shù)控系統(tǒng)，以避免造成事故

c、準(zhǔn)備好維修用器具

d、必要的備件

6.3數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修6.3.1數(shù)控機(jī)床故障診斷概述

數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障的原因大致包括：機(jī)械銹蝕、磨損和失效；元器件老化、損壞和失效；電氣元件、接插件接觸不良；環(huán)境變化，如電流或電壓波動、溫度變化、液壓壓力和流量的波動以及油污等；隨機(jī)干擾和噪聲；軟件程序丟失或被破壞等。此外，錯誤的操作也會引起數(shù)控機(jī)床不能正常工作。

數(shù)控機(jī)床維修的基本概念系統(tǒng)可靠性與故障

系統(tǒng)可靠性是指系統(tǒng)在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。故障是指系統(tǒng)在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)喪失了規(guī)定的功能。2)平均故障間隔時(shí)間MTBF它是指數(shù)控機(jī)床在使用中兩次故障間隔的平均時(shí)間，即數(shù)控機(jī)床在壽命范圍內(nèi)總工作時(shí)間和總故障次數(shù)之比，即3)平均修復(fù)時(shí)間MTTR它是指數(shù)控機(jī)床從出現(xiàn)故障開始直至能正常使用所用的平均修復(fù)時(shí)間。4)有效度A這是從可靠度和可維修度方面對數(shù)控機(jī)床的正常工作概率進(jìn)行綜合評價(jià)的尺度，是一臺可維修的機(jī)床，在某一段時(shí)間內(nèi)，維持其性能的概率。數(shù)控機(jī)床的故障規(guī)律

1)初始運(yùn)行期初始運(yùn)行期的特點(diǎn)是故障發(fā)生的頻率高，系統(tǒng)的故障率為負(fù)指數(shù)曲線函數(shù)。

2)有效壽命期數(shù)控機(jī)床在經(jīng)歷了初期的各種老化、磨合和調(diào)整后，開始進(jìn)入相對穩(wěn)定的正常運(yùn)行期。在這個(gè)階段，故障率低而且相對穩(wěn)定，近似常數(shù)。3)衰老期衰老期出現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床使用的后期，其特點(diǎn)是故障率隨著運(yùn)行時(shí)間的增加而升高。圖6.1數(shù)控機(jī)床的故障曲線

數(shù)控機(jī)床故障診斷的一般步驟

故障診斷是指在系統(tǒng)運(yùn)行或基本不拆卸的情況下，即可掌握系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的信息，查明產(chǎn)生故障的部位和原因，或預(yù)知系統(tǒng)的異常和劣化的動向并采取必要對策的一門技術(shù)。（1）詳細(xì)了解故障情況。

（2）根據(jù)故障情況進(jìn)行分析，縮小范圍，確定故障源查找的方向和手段。（3）由表及里進(jìn)行故障源查找。

數(shù)控機(jī)床常用的故障診斷方法

數(shù)控機(jī)床常見故障分類數(shù)控機(jī)床的故障包括機(jī)械部分的故障、數(shù)控系統(tǒng)的故障、伺服與主軸驅(qū)動系統(tǒng)的故障以及輔助裝置的故障等。故障按其表現(xiàn)形式、性質(zhì)、起因等可作多種分類。常見的故障類型有以下幾種。(1)按與故障的相互關(guān)系可分為關(guān)聯(lián)性故障和非關(guān)聯(lián)性故障。(2)按診斷方式可分為有診斷顯示故障和無診斷顯示故障。(3)按故障破壞性可分為破壞性故障和非破壞性故障。(4)按故障起因可分為硬故障和軟故障。數(shù)控機(jī)床常用故障診斷方法現(xiàn)場故障處理

對故障現(xiàn)場應(yīng)做好如下記錄：故障的種類(2)故障出現(xiàn)情況(3)數(shù)控機(jī)床操作及運(yùn)轉(zhuǎn)情況(4)環(huán)境狀況(5)數(shù)控機(jī)床和系統(tǒng)之間的接線情況(6)有關(guān)穿孔紙帶的檢查(7)程序檢查故障診斷的原則

(1)仔細(xì)調(diào)查故障現(xiàn)場，掌握第一手材料。(2)認(rèn)真查找各種故障因素。(3)綜合分析，查清故障。故障診斷的一般方法(1)直觀檢查法(2)自診斷功能法(3)功能程序測試法(4)故障現(xiàn)象分析法(5)報(bào)警顯示分析法(6)換件診斷法(7)測量比較法(8)參數(shù)檢查法(9)敲擊法。(10)局部升溫法(11)原理分析法(12)接口信號法1)啟動診斷指CNC系統(tǒng)每次從通電開始至進(jìn)入正常的運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)為止，系統(tǒng)內(nèi)部診斷程序自動執(zhí)行的診斷。2)在線診斷指通過CNC系統(tǒng)的內(nèi)裝程序，在系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)對CNC系統(tǒng)本身及與CNC裝置相連的各個(gè)伺服單元、伺服電動機(jī)、主軸伺服單元和主軸電動機(jī)以及外部設(shè)備等進(jìn)行自動診斷、檢查。6.3.3數(shù)控系統(tǒng)故障診斷與維修數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)常見故障和處理3)離線診斷指CNC系統(tǒng)制造廠家或?qū)I(yè)維修中心，利用專用的診斷軟件和測試裝置在CNC系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，進(jìn)行停機(jī)(或脫機(jī))檢查，力求把故障定位到盡可能小的范圍內(nèi)。

(1)鍵盤故障。(2)數(shù)控系統(tǒng)電源接通后CRT無輝度或無任何畫面。(3)CRT無顯示。(4)CRT顯示器顯示無規(guī)律的亮斑、線條或不正確的符號。(5)數(shù)控系統(tǒng)一接通電源，CRT顯示器就出現(xiàn)“NOTREADY”顯示，過幾秒自動切斷電源，有時(shí)數(shù)控系統(tǒng)接通電源后顯示正常，但在運(yùn)行程序的中途突然在CRT顯示器上顯示“NOTREADY”，隨之電源被切斷。(6)當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)入用戶宏程序時(shí)出現(xiàn)超程報(bào)警或顯示“PROGRAMSTOP”，但數(shù)控系統(tǒng)一旦退出用戶宏程序運(yùn)行就恢復(fù)正常。(7)數(shù)控系統(tǒng)的MDI方式、MEMORY方式無效，但在CRT畫面上卻無報(bào)警。(8)數(shù)控機(jī)床不能正常地返回基準(zhǔn)點(diǎn)，且有報(bào)警產(chǎn)生。(9)手搖脈沖發(fā)生器(電手輪)不能工作。(10)一臺加工中心在攻螺紋或主軸電動機(jī)作高低速切換時(shí)，引起附近另一臺加工中心自動斷電。(11)加工中心的存儲器方式、手動數(shù)據(jù)輸入方式均無效，但CRT顯示器卻無報(bào)警發(fā)生。(12)SIEMENS公司SINUMERIK810系統(tǒng)常見故障如下：①CPU監(jiān)控報(bào)警。

②EPROM的自診斷報(bào)警。

③數(shù)據(jù)存儲器子模塊電池用盡報(bào)警。

④輪廓監(jiān)控報(bào)警。

⑤位置反饋回路硬件故障。6.3.4伺服系統(tǒng)故障診斷與維修進(jìn)給伺服系統(tǒng)的故障約占整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)故障的三分之一。故障報(bào)警現(xiàn)象有三種：一是利用軟件診斷程序在CRT上顯示報(bào)警信息；二是利用伺服系統(tǒng)上的硬件(如發(fā)光二極管、熔絲熔斷等)顯示報(bào)警；三是沒有任何報(bào)警指示。進(jìn)給伺服系統(tǒng)故障診斷與維修軟件報(bào)警形式(1)伺服進(jìn)給系統(tǒng)出錯報(bào)警(2)檢測出錯報(bào)警(3)過熱報(bào)警硬件報(bào)警形式(1)大電流報(bào)警(2)高電壓報(bào)警(3)電壓過低報(bào)警(4)速度反饋斷線報(bào)警(5)保護(hù)開關(guān)動作(6)過載報(bào)警(7)速度控制單元上的熔絲熔斷或斷路器跳閘無報(bào)警顯示的故障(1)直流伺服電動機(jī)不轉(zhuǎn)(2)數(shù)控機(jī)床失控(飛車現(xiàn)象)(3)數(shù)控機(jī)床振動(4)伺服超差(5)數(shù)控機(jī)床停止時(shí)，有關(guān)進(jìn)給軸振動(6)數(shù)控機(jī)床過沖(7)數(shù)控機(jī)床移動時(shí)噪聲過大(8)快速移動坐標(biāo)軸時(shí)數(shù)控時(shí)機(jī)床出現(xiàn)振動，有時(shí)還伴有大的沖擊(9)圓柱度超差主軸伺服系統(tǒng)常見故障的處理直流主軸伺服系統(tǒng)(1)主軸電動機(jī)振動或噪聲太大(2)主軸不轉(zhuǎn)(3)主軸速度不正常(4)發(fā)生過流報(bào)警(5)速度偏差過大(6)主軸定位時(shí)抖動(7)主軸停位不準(zhǔn)，換刀時(shí)甚至有掉刀現(xiàn)象交流主軸伺服系統(tǒng)(1)電動機(jī)過熱(2)主軸電動機(jī)不轉(zhuǎn)或達(dá)不到正常轉(zhuǎn)速(3)輸入電路的熔斷器熔斷(4)再生回路用的熔斷器熔斷(5)主軸電動機(jī)有異常噪聲和振動(6)主軸電動機(jī)轉(zhuǎn)速偏離指令值6.4數(shù)控機(jī)床故障分析與維修實(shí)例6.4.1數(shù)控車床故障分析與維修【例6.1】

一臺由德國引進(jìn)的專用數(shù)控磨床，由于電壓波動過大，波形幅值變化劇烈引起故障，無法啟動。使用動力線路限壓器使電壓穩(wěn)定，排除故障，啟動機(jī)床?！纠?.2】

數(shù)控系統(tǒng)有顯示，有背光，無報(bào)警，主軸高低速、正反轉(zhuǎn)、刀庫(刀架)功能無輸出。如圖所示，沒有輸出的原因有：8155內(nèi)部異常；2803和2023短路燒壞；無+24V工作電壓。系統(tǒng)內(nèi)部+24V供電電路有問題。為了防止通電瞬間S、M、T功能誤輸出，設(shè)計(jì)了一個(gè)保護(hù)電路，如圖所示。圖6.2S、M、T功能輸出電路圖6.3保護(hù)電路【例6.3】一數(shù)控滾齒機(jī)，初始故障為一檢測元件的供電變壓器斷線。更換變壓器后，伺服系統(tǒng)的供電模塊被損壞。再進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)兩個(gè)軸向光電編碼器已損壞。更換后全部手動正常。再自動運(yùn)行，全部正常。本例說明，維修人員除能夠依照原印制電路板作測繪外，還要具有較廣泛的線路知識，能夠推導(dǎo)電路中元器件的參數(shù)值。

【例6.4】某加工中心在自動或手動狀態(tài)下，換04號刀具時(shí)刀庫(刀架)旋轉(zhuǎn)不停，系統(tǒng)出現(xiàn)E37報(bào)警。系統(tǒng)E37報(bào)警解釋為：執(zhí)行T功能時(shí)無相應(yīng)的刀位信號返回。由于換刀是收發(fā)式控制，重點(diǎn)查找系統(tǒng)有無接收到刀具到位的反饋信號。該機(jī)床的刀庫(刀架)主要通過霍爾元件和磁鋼進(jìn)行反饋。當(dāng)磁鋼和霍爾元件靠近時(shí)，霍爾元件發(fā)出低電平反饋至系統(tǒng)。由此，可初步判斷應(yīng)該是以下原因造成該故障：霍爾元件失效，無到位信號輸出；反饋線斷路；系統(tǒng)接收電路有問題。

圖6.4換刀流程圖圖6.5磁鋼和霍爾元件布置圖

手動轉(zhuǎn)動刀庫(刀架)，使04號刀霍爾元件與磁鋼對應(yīng)，發(fā)現(xiàn)04號刀輸入顯示位置無變化，系統(tǒng)內(nèi)部接收電路異常。系統(tǒng)刀位反饋電路如圖所示。測量光耦合器521發(fā)現(xiàn)1、2腳正反相無窮大，由此可判定521失效，更換后工作正常。

圖6.6系統(tǒng)刀位反饋電路

【例6.5】一臺數(shù)控轉(zhuǎn)子銑床。機(jī)床X軸無指令而高速運(yùn)轉(zhuǎn)。經(jīng)分析后，認(rèn)為是正反饋造成此種故障。因?yàn)橄到y(tǒng)零點(diǎn)漂移，在反饋情況下，就會迅速累加，使電動機(jī)在最高轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)。將反饋線反接，機(jī)床X軸運(yùn)行恢復(fù)正常?！纠?.6】機(jī)床在自動加工時(shí)，突然主軸停，進(jìn)給停止，系統(tǒng)出現(xiàn)E74報(bào)警。E74報(bào)警，解釋為：系統(tǒng)檢測正向或負(fù)向限位輸入信號斷開。系統(tǒng)內(nèi)部超程接收電路和外部輸入電路如圖所示。據(jù)原理圖分析，造成以上故障有以下幾點(diǎn)原因：行程超；撞塊壓住行程開關(guān)；線斷；系統(tǒng)內(nèi)部接收電路有問題；行程開關(guān)常閉觸點(diǎn)斷開。圖6.7系統(tǒng)內(nèi)部超程接收電路和外部輸入電路

壓住取消限位按鈕，系統(tǒng)復(fù)位后報(bào)警消除。由此可斷定，系統(tǒng)內(nèi)部接收電路正常，應(yīng)該是外部異常。用萬用表測量X正向行程開關(guān)觸點(diǎn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)電阻無窮大，且開關(guān)常開，更換后，報(bào)警消除。

【例6.7】一臺數(shù)控鏜銑床，機(jī)床X軸有時(shí)不到位，一般需要幾分鐘，甚至長達(dá)幾小時(shí)才能到達(dá)給定位置，然后繼續(xù)執(zhí)行下一個(gè)程序段。檢查數(shù)控系統(tǒng)后卻發(fā)現(xiàn)有信號輸出。故障顯然發(fā)生在數(shù)控系統(tǒng)與伺服系統(tǒng)之間的連接線上。結(jié)果發(fā)現(xiàn)是連接不良造成上述故障現(xiàn)象?！纠?.8】系統(tǒng)無顯示，無背光，但機(jī)床強(qiáng)電通電正常。系統(tǒng)輸入電源是通過外部輸入380V經(jīng)隔離變壓器降為220V，供電電路如圖所示。引起系統(tǒng)無顯示、無背光的很大可能是開關(guān)電源沒有電壓輸出。用萬用表交流電壓擋測量隔離變壓器次級，發(fā)現(xiàn)有交流220V輸出，開關(guān)電源盒也有交流220V輸入，但沒有直流電壓輸出，所以可以斷定故障原因有以下兩個(gè)方面：一是開關(guān)電源盒內(nèi)開關(guān)電路停止工作；二是開關(guān)電源盒的負(fù)載，即系統(tǒng)內(nèi)部電路有短路。

斷開開關(guān)電源盒的負(fù)載后上電，開關(guān)電源盒即時(shí)有直流電壓輸出，開關(guān)電路正常工作。打開系統(tǒng)的機(jī)箱，聞到里面有燒焦氣味，發(fā)現(xiàn)功率輸出器件2803明顯有擊穿的痕跡。

圖6.8供電電路【例6.9】一臺CK6430數(shù)控機(jī)床配置GSK980T或GSK990M系統(tǒng)，運(yùn)行過程中突然停止工作，并且液晶顯示只有背光，沒有字符，而畫面沒有抖動現(xiàn)象。GSK980T或GSK990M系統(tǒng)液晶顯示器的背光電路如圖6.9所示。故障原因有以下兩方面：一是復(fù)位電路出問題，使系統(tǒng)處于復(fù)位狀態(tài)；二是時(shí)鐘電路停止工作，使系統(tǒng)處于休息狀態(tài)。復(fù)位電路如圖6.10所示，時(shí)鐘電路如圖6.11所示。圖6.9背光電路

圖6.10復(fù)位電路

圖6.11時(shí)鐘電路

【例6.10】某數(shù)控機(jī)床Z軸回機(jī)床原點(diǎn)時(shí)，行程到減速位置后系統(tǒng)并未減速，并超出行程限位，出現(xiàn)準(zhǔn)備未緒報(bào)警。

將系統(tǒng)輸出XS40減速輸入信號DECZ焊接線脫開，使之與外部分離，重新上電，手動使系統(tǒng)Z軸回機(jī)床原點(diǎn)，用短接線將DECZ與COM短接，進(jìn)給立即減速，并回原點(diǎn)正常。圖6.12回機(jī)床原點(diǎn)波形圖

圖6.13回機(jī)床原點(diǎn)電路圖【例6.11】某機(jī)床配置GSK928TA或GSK928M，自動運(yùn)行時(shí)常出現(xiàn)E34報(bào)警。系統(tǒng)出現(xiàn)E34報(bào)警解釋為刀庫(刀架)不到位。說明此故障與刀庫(刀架)的刀位信號有關(guān)，可判定是計(jì)算機(jī)收不到工位信號。此類故障的原因有：刀庫(刀架)故障，一般是發(fā)信盤的霍爾元件燒壞；刀庫(刀架)控制器內(nèi)部故障或其接口損壞；CNC系統(tǒng)內(nèi)部故障，接口電路部分的光耦合器較易損壞。復(fù)位后拆開刀庫(刀架)端蓋，檢查發(fā)現(xiàn)磁鋼離霍爾元件較遠(yuǎn)，懷疑霍爾元件因此感應(yīng)不到信號，將磁鋼位置調(diào)整，使之靠近霍爾元件到合理位置。圖6.14刀庫(刀架)控制器信號接口

用萬用表檢測Jl的1、2、3、4、10、11腳，11腳電壓為+24V，10腳電壓為0V，刀庫(刀架)控制器供電正常。同時(shí)不管刀庫(刀架)轉(zhuǎn)到何處，1、2、3、4腳一直為高電平(刀位信號為低電平有效)。再檢測J2，情況一樣。刀庫(刀架)反轉(zhuǎn)和刀具補(bǔ)償同時(shí)進(jìn)行，而執(zhí)行刀具補(bǔ)償時(shí)系統(tǒng)會檢測刀位信號

。

圖6.15系統(tǒng)檢測刀位信號【例6.12】

一臺采用FANUCIIM系統(tǒng)的數(shù)控插齒機(jī)，在自動循環(huán)工作中突然停止工作，CRT顯示器無顯示，主板上的七段顯示器顯示報(bào)警A。表明MDI/CRT單元的連接異常。一般處理辦法是檢查MDI/CRT的光纖電纜或連接器，否則問題出在主板上。但經(jīng)上述檢查，發(fā)現(xiàn)都不存在問題。再從CRT顯示器無顯示的角度來分析，認(rèn)為問題出在MDI/CRT的電源上。對MDI/CRT的電源板進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)+24V電源有短路現(xiàn)象。經(jīng)進(jìn)一步檢查，發(fā)現(xiàn)有一個(gè)電容1000F/35V短路，兩個(gè)晶體管Q15擊穿，熔絲F21、F22熔斷。更換上述三項(xiàng)之后，系統(tǒng)恢復(fù)正常。本例說明，排除故障時(shí)應(yīng)以提示作參考，再結(jié)合實(shí)際故障現(xiàn)象來分析，切不可受到提示的限制。【例

6.13】某臺日本生產(chǎn)的數(shù)控銑床有爬行現(xiàn)象。由于編程時(shí)采用了G61指令，即每加工一段就要進(jìn)行一次到位停止檢查，結(jié)果使機(jī)床出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。用G64(連續(xù)切削方式)指令代替G61之后，上述故障現(xiàn)象消失。

【例6.14】

某數(shù)控機(jī)床，配置GSK928TA或GSK928M＋DF3A系統(tǒng)，在加工工件時(shí)X軸有失步現(xiàn)象。用戶有兩臺相同配置的機(jī)床，更換另一臺CNC系統(tǒng)以后，故障排除，由此可以判定是CNC系統(tǒng)故障。CNC系統(tǒng)引起加工尺寸變化，失步問題無非是脈沖有丟失或參數(shù)設(shè)置不當(dāng)，甚至有可能是有外部干擾，從而引起輸出脈沖波形失真。GSK928系統(tǒng)脈沖輸出方式是：脈沖+符號，它是標(biāo)準(zhǔn)的矩形波，占空比是1∶1，如圖所示。

當(dāng)有干擾輸入或有脈沖丟失時(shí)，波形呈現(xiàn)不規(guī)則失真，如圖所示。

圖6.16矩形波

圖6.17不規(guī)則波

DF3A驅(qū)動器上有三個(gè)相序指示燈，如圖所示。通?？瓷厦娴南嘈蛑甘緹簦梢耘袛嘤袥]有脈沖丟失。程序自動運(yùn)行前，記下驅(qū)動器上的相序指示燈的狀態(tài)。程序運(yùn)行結(jié)束后，相序指示燈的狀態(tài)和運(yùn)行前不同，證明確實(shí)有脈沖丟失。

圖6.18相序指示燈【例6.15】

美國一家公司生產(chǎn)的數(shù)控磨床不能運(yùn)行，但CRT顯示器無任何報(bào)警顯示。這類故障產(chǎn)生的原因是多方面的。從大的方面來說，首先應(yīng)該區(qū)分故障是發(fā)生在機(jī)床側(cè)還是在數(shù)控系統(tǒng)側(cè)。利用自診斷功能檢查PLC和CNC系統(tǒng)之間的接口信號，結(jié)果發(fā)現(xiàn)診斷號No4.7(MLK)=1，說明機(jī)床鎖住信號已經(jīng)送入CNC系統(tǒng)內(nèi)，從而造成機(jī)床不能運(yùn)動。但實(shí)際上沒有機(jī)床鎖住信號送入。于是再查CNC裝置內(nèi)的連接單元，也未發(fā)現(xiàn)問題。最后查出是由于外界干擾引起磁泡存儲器內(nèi)的參數(shù)丟失或混亂而造成的。因此，將磁泡存儲器內(nèi)容全部清除，重新輸入數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)后，數(shù)控機(jī)床即恢復(fù)正常運(yùn)行。從本例可看出系統(tǒng)參數(shù)的重要性，用戶一定要把有關(guān)數(shù)控機(jī)床的各種文件包括數(shù)控參數(shù)、PLC參數(shù)、用戶宏程序等妥善保存。6.4.2伺服系統(tǒng)故障分析與維修【例6.16】

一臺配置有FANUC7CM系統(tǒng)的數(shù)控銑床，Y軸移動時(shí)機(jī)床發(fā)生振動，在快速移動時(shí)甚至伴有大的沖擊。用示波器測量故障軸Y軸和正常軸X軸的測速發(fā)電機(jī)的輸出電壓波形，進(jìn)行比較，兩軸波形不一致，Y軸有明顯的波動。拆開Y軸測速發(fā)電機(jī)，發(fā)現(xiàn)其電樞被電刷粉末污染。將其清理后，波形正常，故障排除?！纠?.17】

某數(shù)控機(jī)床配有GSK980T或GSK990M＋DF3A驅(qū)動器，系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)21號報(bào)警，有時(shí)候又正常。21號報(bào)警解釋為：X軸驅(qū)動器報(bào)警。系統(tǒng)與驅(qū)動連接是通過X軸和Z軸驅(qū)動器驅(qū)動X軸和Z軸步進(jìn)電動機(jī)進(jìn)給實(shí)現(xiàn)的。引起驅(qū)動器報(bào)警的原因如圖所示。圖6.19引起驅(qū)動器報(bào)警原因框圖

驅(qū)動器報(bào)警超溫過流通風(fēng)條件不好引起風(fēng)扇壞步進(jìn)電動機(jī)外部接插件驅(qū)動器內(nèi)部電動機(jī)進(jìn)水輸出插座壞線圈短路外部接插件電路有短路報(bào)警電路有問題,管子被擊穿【例6.18】

一臺CJK0630機(jī)床，配有GSK980T或GSK990M＋DF3A系統(tǒng)，當(dāng)Z軸進(jìn)給時(shí)，低速振動非常大，高速時(shí)按Z正方向進(jìn)給，有時(shí)向負(fù)方向運(yùn)行。造成低速振動一般是由以下兩個(gè)原因造成：一是驅(qū)動器缺相；二是機(jī)械傳動阻力大。Z軸高速進(jìn)給時(shí)，有時(shí)向負(fù)方向運(yùn)行，從這一點(diǎn)可以說明步進(jìn)電動機(jī)相序亂，極有可能是缺相。將X軸驅(qū)動器與Z軸驅(qū)動器互換。上電后，試機(jī)，發(fā)現(xiàn)Z軸進(jìn)給時(shí)正常，按X軸進(jìn)給時(shí)出現(xiàn)上述故障現(xiàn)象，證明是Z軸驅(qū)動器有故障。驅(qū)動器伴有報(bào)警現(xiàn)象，證明很有可能有功放管短路，引起驅(qū)動器過流報(bào)警。斷電后，用萬用表的電阻擋(大于100k擋)，測量驅(qū)動器電動機(jī)接口的插頭上的A+與A－、B+與B－、C+與C－之間的電阻值。然后，用萬用表正極對被測點(diǎn)的負(fù)極，萬用表負(fù)極對被測點(diǎn)的正極測量，發(fā)現(xiàn)A相阻值比B相、C相電阻小，證明A相功放管有損壞?！纠?.19】

某機(jī)床配置交流伺服DA98驅(qū)動，運(yùn)行中，X軸驅(qū)動器偶爾出現(xiàn)Err9報(bào)警。全數(shù)字式交流伺服驅(qū)動器是一個(gè)半閉環(huán)控制系統(tǒng)，原理框圖如圖所示。Err9報(bào)警解釋為：編碼器故障。造成Err9報(bào)警是由于以下幾個(gè)原因：編碼器接線錯誤；編碼器損壞；編碼器電纜不良；編碼器電纜過長，造成編碼器供電電壓偏低。用萬用表電阻擋檢查編碼器連線，沒有錯誤。反饋線長3m也屬于正常范圍。將伺服電動機(jī)上的電動機(jī)插頭和編碼器線插頭拔去。在電動機(jī)編碼器插頭上加直流5V，用示波器測量A相、B相、C相、U相、V相、W相，波形均正常，說明電動機(jī)無故障。用萬用表電阻擋檢查反饋線，發(fā)現(xiàn)抖動線時(shí)，其中有一根線有時(shí)通有時(shí)斷。于是更換編碼器反饋線，上電后正常運(yùn)行。【例6.20】

數(shù)控龍門銑床，當(dāng)X軸正常運(yùn)行時(shí)，因液壓泵突然關(guān)閉，使臺面運(yùn)行中斷，并顯示報(bào)警。按復(fù)位鍵之后可清除該故障，但重新啟動液壓泵，X軸仍不運(yùn)行，且持續(xù)十幾秒后液壓泵又自動關(guān)閉，熒光屏上再次顯示同樣的報(bào)警信息。發(fā)現(xiàn)晶閘管控制部分有輸入信號，但無輸出信號，從而判斷輸出接線端子松動引起上述故障?！纠?.21】

某數(shù)控機(jī)床配置DA98伺服系統(tǒng)，運(yùn)行中X軸驅(qū)動器出現(xiàn)Err12報(bào)警，偶爾出現(xiàn)X軸驅(qū)動器無現(xiàn)象。Err12報(bào)警解釋為：過電流。Err12報(bào)警由以下原因造成：驅(qū)動器U、V、W相線之間短路，接地不良，電動機(jī)絕緣損壞，驅(qū)動器內(nèi)部電路損壞。將X軸伺服電動機(jī)從驅(qū)動器上拆下來，檢查插頭和插座均沒有打火現(xiàn)象，但發(fā)現(xiàn)電動機(jī)上有切削液，故懷疑切削液進(jìn)入電動機(jī)，使電動機(jī)絕緣度降低。圖6.20DA98原理框圖輸入電源~220V三相整流軟啟動功率模塊輸出U、V、W電壓開關(guān)電源控制板電壓比較電路編碼器反饋脈沖輸入PLD1PLD2DSP緩沖器ROM輸入輸出鍵盤顯示造成驅(qū)動器出現(xiàn)12號報(bào)警的原因是電動機(jī)絕緣度降低和相線U虛焊，無顯示是因?yàn)殡妱訖C(jī)插頭打火形成的火花電磁干擾，及其相線虛焊引起相線電流突變形成的電磁干擾，從而引起主板內(nèi)DSP工作異常。

圖6.21絕緣電阻表測量故障示意圖U、V、W相線與地線之間的電阻為零，正常阻值應(yīng)大50MΩ。

絕緣電阻表【例6.22】

某數(shù)控機(jī)床配置交流伺服DA98驅(qū)動，車螺紋時(shí)，前面幾個(gè)螺距偏小，中間和后面正常。根據(jù)現(xiàn)象可知，螺紋的螺距并沒有亂，只是前面幾個(gè)偏小。由此可見，從編碼器反饋回系統(tǒng)的主軸每轉(zhuǎn)信號和轉(zhuǎn)速信號正常。加工螺紋時(shí)，Z軸啟動也有一個(gè)加速時(shí)間常數(shù)。一般是由以下原因造成：Z軸加速時(shí)間過長；驅(qū)動器響應(yīng)慢?，F(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)刀具離螺紋起點(diǎn)(Z軸方向)比較近，主軸轉(zhuǎn)速比較高，因客戶工藝需要，無法做出調(diào)整。調(diào)DA98參數(shù)，提高驅(qū)動器的響應(yīng)能力。將5號(速度比例增益)、8號(速度檢測低通)、9號(位置比例增益)調(diào)大，6號(速度積分常數(shù))數(shù)值調(diào)小以后加工正常，故障排除?！纠?.23】一臺數(shù)控銑床，空載運(yùn)行2h之后，主軸偶然發(fā)生停機(jī)，顯示AL-12或AL-2報(bào)警。引起本故障的原因可能是電動機(jī)速度偏離指令值和直流回路電流過大。但經(jīng)檢查上述原因都不存在。分析偶發(fā)停車現(xiàn)象，說明有些器件工作點(diǎn)處于臨界狀態(tài)，時(shí)而正常時(shí)而不正常，而這與器件的電源電壓有關(guān)。所以著重檢查直流電源電壓。發(fā)現(xiàn)＋5V，＋15V均正常，而＋24V在＋18V～＋20V之間偏低。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，交流輸入電壓為190V～200V，而電壓設(shè)定開關(guān)卻設(shè)定在220V。因此將電壓設(shè)定開關(guān)設(shè)定在200V之后系統(tǒng)即恢復(fù)正常。本章小結(jié)

數(shù)控機(jī)床是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，堅(jiān)持做好數(shù)控機(jī)床的日常保養(yǎng)和維修工作，可以有效地提高元器件的使用壽命，避免產(chǎn)生或及時(shí)消除事故隱患，使機(jī)床保持良好的運(yùn)行狀態(tài)。(1)數(shù)控機(jī)床的保養(yǎng)

主要包括數(shù)控機(jī)床日常保養(yǎng)的內(nèi)容和要求、數(shù)控車床的維護(hù)保養(yǎng)、加工中心的維護(hù)保養(yǎng)、數(shù)控系統(tǒng)的使用與維護(hù)等。為了使數(shù)控機(jī)床各部件保持良好狀態(tài)，除了發(fā)生故障應(yīng)及時(shí)修理外，堅(jiān)持經(jīng)常的保養(yǎng)是十分重要的。(2)數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修

主要包括數(shù)控機(jī)床維修的基本概念、故障規(guī)律、數(shù)控機(jī)床故障診斷的一般步驟、維修中的注意事項(xiàng)、數(shù)控機(jī)床常見故障分類、數(shù)控機(jī)床常用故障診斷方法、數(shù)控系統(tǒng)的故障診斷技術(shù)、數(shù)控系統(tǒng)常見故障的處理、進(jìn)給伺服系統(tǒng)故障診斷與維修和主軸伺服系統(tǒng)常見故障的處理等，并通過大量典型實(shí)例說明了數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修方法。數(shù)控機(jī)床編程及加工機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^數(shù)控機(jī)床的加工程序編制，掌握編程的方法及技巧；將在計(jì)算機(jī)上用OpenSoftCNC軟件模擬顯示加工過程校驗(yàn)程序，然后在數(shù)控機(jī)床上對工件進(jìn)行加工；結(jié)合機(jī)械加工工藝，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化編程，提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理數(shù)控編程的目的；數(shù)控編程的內(nèi)容；編程步驟。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的基本原理所謂編程，就是把零件的圖形尺寸、工藝過程、工藝參數(shù)、機(jī)床的運(yùn)動以及刀具位移等內(nèi)容，按照數(shù)控機(jī)床的編程格式和能識別的語言記錄在程序單上的全過程。這樣編制的程序還必須按規(guī)定把程序單制備成控制介質(zhì)如程序紙帶、磁帶等，變成數(shù)控系統(tǒng)能讀懂的信息，再送入數(shù)控機(jī)床，數(shù)控機(jī)床的CNC裝置對程序經(jīng)過處理之后，向機(jī)床各坐標(biāo)的伺服系統(tǒng)發(fā)出指令信息，驅(qū)動機(jī)床完成相應(yīng)的運(yùn)動。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的目的數(shù)控編程的基本原理①分析零件圖紙，確定加工工藝過程；②計(jì)算走刀軌跡，得出刀位數(shù)據(jù)；③編寫零件加工程序；④制作控制介質(zhì)；⑤校對程序及首件試加工。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的內(nèi)容數(shù)控編程的基本原理機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心數(shù)控編程的步驟零件圖紙分析零件圖紙制定工藝規(guī)程數(shù)學(xué)處理編寫程序文件制作控制介質(zhì)程序校驗(yàn)及試切數(shù)控機(jī)床OpenSoftCNC軟件介紹OpenSoftCNC軟件包括數(shù)控車床模擬仿真和數(shù)控銑床模擬仿真系統(tǒng)，由軟件+標(biāo)準(zhǔn)硬件系統(tǒng)構(gòu)成，不要求專用硬件或運(yùn)動控制卡，所有數(shù)控功能和邏輯控制功能均由軟件完成，操作界面由系統(tǒng)操作和機(jī)床控制兩大部分組成。機(jī)械工程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心OpenSoftCNC軟件介