數(shù)控機床的維護與故障排除畢業(yè)設(shè)計(論文)業(yè)務(wù)總結(jié)

金肯職業(yè)技術(shù)學(xué)院

畢業(yè)設(shè)計（論文）業(yè)務(wù)總結(jié)

系別機械與汽車工程系專業(yè)機械制造與自動化年級班級姓名學(xué)號

二○一三年四月

畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：數(shù)控機床的維護與故障排除畢業(yè)設(shè)計（論文）業(yè)務(wù)總結(jié)：（學(xué)生填寫畢業(yè)設(shè)計（論文）主要內(nèi)容，總結(jié)畢業(yè)設(shè)計（論文）個人收獲、體會）通過畢業(yè)設(shè)計，使我又重新回顧了一次以前所學(xué)過的課程，并將其運用，使自己無論在理論知識上還是在生產(chǎn)實踐上，都有了很大的收獲與更深刻的了解，同時也得到了很好的鞏固。本次的論文工作可以概括為以下幾個方面：⑴查閱資料了解數(shù)控機床的現(xiàn)狀和它在各行各業(yè)所發(fā)揮的作用，從中知道了數(shù)控機床維護的重要性。⑵通過翻閱資料和論證確定了數(shù)控機床的維護與故障排除的大體思路，并對數(shù)控機床可能出現(xiàn)故障的部位進行了解。⑶對數(shù)控機床需要維護的部位進行論證，并撰寫了維護的大體方法和注意事項;故障診斷方面進行了故障的分析和故障排除方法的撰寫。最終通過這幾個月的努力終于完成了任務(wù)，這次畢業(yè)論文的制作過程是我的一次再學(xué)習(xí)，再提高的過程，在論文中我充分地運用了大學(xué)期間所學(xué)到的知識。我不會忘記這難忘的幾個月的時間，畢業(yè)論文的制作給了我難忘的回憶。這段旅程看似荊棘密布，實則蘊藏著無盡的寶藏。我從資料的收集中，掌握了數(shù)控機床的大體結(jié)構(gòu)和重要部件的維護，并對數(shù)控機床故障的分析和排除方法有了一定的了解。在整個過程中，我學(xué)到了新知識增長了見識。在今后我仍然要不斷地充實自己，爭取在所學(xué)領(lǐng)域有所作為。腳踏實地，認真嚴(yán)謹，實事求是的學(xué)習(xí)態(tài)度，不怕困難、堅持不懈、吃苦耐勞的精神是我在這次設(shè)計中最大的收益。我想這是一次意志的磨練，是對我實際能力的一次提升，也會對我未來的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。在此要感謝我的導(dǎo)師和專業(yè)老師，是你們的細心指導(dǎo)和關(guān)懷，使我能夠順利的完成畢業(yè)論文。在我的學(xué)業(yè)和論文的研究工作中無不傾注著老師們辛勤的汗水和心血。老師的嚴(yán)謹治學(xué)態(tài)度、淵博的知識、無私的奉獻精神使我深受啟迪。從尊敬的導(dǎo)師身上，我不僅學(xué)到了扎實、寬廣的專業(yè)知識，也學(xué)到了做人的道理。在此我要向我的導(dǎo)師致以最衷心的感謝和深深的敬意。（該頁不夠可附頁）指導(dǎo)教師評語：（指導(dǎo)教師或?qū)嵙?xí)單位對學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）的業(yè)務(wù)、工作、學(xué)習(xí)態(tài)度等評價）簽名：年月日答辯小組評語：（答辯小組根據(jù)學(xué)生論文及答辯情況評定學(xué)生成績）答辯小組組長簽名：年月日系意見：（系最終評定該生畢業(yè)設(shè)計（論文）成績）系主任簽名：系蓋章年月日注：畢業(yè)設(shè)計（論文）成績以優(yōu)秀、良好、中等、及格和不及格五級記分。該業(yè)務(wù)總結(jié)進入學(xué)生業(yè)務(wù)檔案。

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201*屆畢業(yè)生畢業(yè)論文

數(shù)控機床故障的診斷和維修

院系：專業(yè)：姓名：學(xué)號：提交日期：

目錄

一、摘要二、內(nèi)容

一、數(shù)控機床故障診斷及維護的意義和要求二、數(shù)控機床故障的分類與特點三、數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的故障診斷四、伺服系統(tǒng)的故障診斷

五、數(shù)控機床電氣控制的故障診斷六、數(shù)控機床故障診斷及維護的基本要求七、數(shù)控機床故障診斷及維護實例

三、總結(jié)

數(shù)控機床故障的診斷和維修

[一]摘要

數(shù)控機床是機電一體化緊密結(jié)合的典范，是一個龐大的系統(tǒng)，涉及機、電、液、氣、電子、光等各項技術(shù)，在運行使用中不可避免地要產(chǎn)生各種故障，關(guān)鍵的問題是如何迅速診斷，確定故障部位，并及時排除解決，保證正常使用，提高生產(chǎn)效率。

[二]內(nèi)容

一、數(shù)控機床故障診斷及維護的意義和要求

1數(shù)控機床的故障診斷技術(shù)

①數(shù)控系統(tǒng)自診斷。開機自診斷數(shù)控系統(tǒng)在通電開機后，都要運行開機自診斷程序，對系統(tǒng)中關(guān)鍵的硬件和控制軟件進行檢測，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)控裝置相連的其他外部裝置進行自動測試、檢查，并顯示有關(guān)狀態(tài)信息和故障信息。

②在線診斷和離線診斷。在線診斷是指通過數(shù)控系統(tǒng)的控制程序，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的輸入輸出和其他外部裝置進行自檢，并顯示狀態(tài)信息、故障信息。脫機診斷當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，需要停機進行檢查，這就是脫機診斷。脫機診斷的目的是修復(fù)系統(tǒng)的錯誤和定位故障，將故障定位在最小的范圍。

遠程診斷實現(xiàn)遠程診斷的數(shù)控系統(tǒng)，必須具備計算機網(wǎng)絡(luò)功能。因此，遠程診斷是近幾年發(fā)展起來的一種新型的診斷技術(shù)。數(shù)控機床利用數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能通過互聯(lián)網(wǎng)連接到機床制造廠家，數(shù)控機床出現(xiàn)故障后，通過機床廠家的專業(yè)人員遠程診斷，快速確診故障。2數(shù)控機床故障的實用診斷方法

①診斷常用的儀器、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)動裝置輸入電流的相序。轉(zhuǎn)速表-可測量伺服電動機的轉(zhuǎn)速，是檢查伺服調(diào)速系統(tǒng)的重要依據(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、最基本的儀器。短路追蹤儀-可檢測電氣維修中經(jīng)常碰到的短路故障現(xiàn)象。邏輯測試筆-可測量數(shù)字電路的脈沖、電平。IC測試儀-用于數(shù)控系統(tǒng)集成電路元件的檢測和篩選。工具-彈頭鉤形扳手、拉錐度平鍵工具、彈性手錘、拉卸工具等。

②診斷用技術(shù)資料主要有：數(shù)控機床電氣說明書，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)控機床的技術(shù)資料非常重要，必須參照機床實物認真仔細地閱讀。一旦機床發(fā)生故障，在進行分析的同時查閱相關(guān)資料。

③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)控機床(控制、檢測、驅(qū)動、液氣、機械裝置)的硬件失效引起。故障處理對策除非出現(xiàn)影響設(shè)備或人身安全的緊急情況，不要立即切斷機床的電源，應(yīng)保持故障現(xiàn)場。從機床外觀、CRT顯示的內(nèi)容、主板或驅(qū)動裝置報警燈等方面進行檢查�？砂聪到y(tǒng)復(fù)位鍵，觀察系統(tǒng)的變化，報警是否消失。如消

失，說明是隨機性故障或是由操作錯誤引起的。如不能消失，把可能引起該故障的原因羅列出來，進行綜合分析、判斷，必要時進行一些檢測或試驗，達到確診故障的目的。

④數(shù)控系統(tǒng)故障診斷方法。直觀法(望聞問切)：問-機床的故障現(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)或機械部分造成的，常采用隔離法。同類對調(diào)法用同功能的備用板替換被懷疑有故障的模板，或?qū)⒐δ芟嗤�的模板或單元相互交換。功能程序測試法：將G、M、S、T、功能的全部指令編寫一些小程序，在診斷故障時運行這些程序，即可判斷功能的缺失。

⑤故障診斷應(yīng)遵循的原則。第一，先外部后內(nèi)部數(shù)控機床的檢修要求維修人員掌握先外部后內(nèi)部的原則，由外向內(nèi)逐一進行檢查排除。第二，先機械后電氣首先檢查機械是否正常，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，首先注意排除機械的故障。第三，先靜后動維修人員本身要做到先靜后動。首先詢問機床操作人員故障發(fā)生的過程及狀態(tài)，查閱機床說明書、圖紙資料，進行分析后，才可動手查找和處理故障。二、數(shù)控機床故障的分類與特點三、數(shù)控機床的故障與故障分類四、數(shù)控機床全部或部分喪失了規(guī)定的功能的現(xiàn)象稱為數(shù)控機床的故障。五、數(shù)控機床是機電一體化的產(chǎn)物，技術(shù)先進、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。數(shù)控機床的故障也是多種多樣、各不相同，故障原因一般都比較復(fù)雜，這給數(shù)控機床的故障診斷和維修帶來不少困難。為了便于機床的故障分析和診斷，本節(jié)按故障的性質(zhì)、故障產(chǎn)生的原因和故障發(fā)生的部位等因素大致把數(shù)控機床的故障劃分為以下幾類。六、1、按數(shù)控機床發(fā)生的故障性質(zhì)分類七、（1）系統(tǒng)性故障八、這類故障是指只要滿足一定的條件，機床或者數(shù)控系統(tǒng)就必然出現(xiàn)的故障。例如電網(wǎng)電壓過高或者過低，系統(tǒng)就會產(chǎn)生電壓過高報警或者過低報警；切削量過大時，就會產(chǎn)生過載報警等。九、例如一臺采用SINUMERIK810系統(tǒng)的數(shù)控機床在加工過程中，系統(tǒng)有時自動斷電關(guān)機，重新啟動后，還可以正常工作。根據(jù)系統(tǒng)工作原理和故障現(xiàn)象懷疑故障原因是系統(tǒng)供電電壓波動，測量系統(tǒng)電源模塊上的24V輸人電源，發(fā)現(xiàn)為22.3V左右，當(dāng)機床加工時，這個電壓還向下波動，特別是切削量大時，電壓下降就大，有時接近21V，這時系統(tǒng)自動斷電關(guān)機，為了解決這個問題，更換容量大的24V電源變壓器將這個故障徹底消除。十、（2）隨機故障

十一、這類故障是指在同樣條件下，只偶爾出現(xiàn)一次或者二次的故障。要想人為地再現(xiàn)同樣的故障則是不容易的，有時很長時間也很難再遇到一次。這類故障的分析和診斷是比較困難的。一般情況下，這類故障往往與機械結(jié)構(gòu)的松動、錯位，數(shù)控系統(tǒng)中部分元件工作特性的漂移、機床電氣元件可靠性下降有關(guān)。十二、例如一臺數(shù)控溝槽磨床，在加工過程中偶爾出現(xiàn)問題，磨溝槽的位置發(fā)生變化，造成廢品。分析這臺機床的工作原理，在磨削加工時首先測量臂向下擺動到工件的卡緊位置，然后工件開始移動，當(dāng)工件的基準(zhǔn)端面接觸到測量頭

時，數(shù)控裝置記錄下此時的位置數(shù)據(jù)，然后測量臂抬起，加工程序繼續(xù)運行。數(shù)控裝置根據(jù)端面的位置數(shù)據(jù)，在距端面一定距離的位置磨削溝槽，所以溝槽位置不準(zhǔn)與測量的準(zhǔn)確與否有非常大的關(guān)系。因為不經(jīng)常發(fā)生，所以很難觀察到故障現(xiàn)象。因此根據(jù)機床工作原理，對測量頭進行檢查并沒有發(fā)現(xiàn)問題；對測量臂的轉(zhuǎn)動檢查時發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)軸有些緊，可能測量臂有時沒有精確到位，使測量產(chǎn)生誤差。將旋轉(zhuǎn)軸拆開檢查發(fā)現(xiàn)已嚴(yán)重磨損，制作新備件，更換上后再也沒有發(fā)生這個故障。

十三、2、按故障類型分類

十四、按照機床故障的類型區(qū)分，故障可分為機械故障和電氣故障。十五、（1）機械故障

十六、這類故障主要發(fā)生在機床主機部分，還可以分為機械部件故障、液壓系統(tǒng)故障、氣動系統(tǒng)故障和潤滑系統(tǒng)故障等。

十七、例如一臺采用SINUMERIK810系統(tǒng)的數(shù)控淬火機床開機回參考點、走X軸時，出現(xiàn)報警1680“SERVOENABLETRAV．AXISX"，手動走X軸也出現(xiàn)這個報警，檢查伺服裝置，發(fā)現(xiàn)有過載報警指示。根據(jù)西門子說明書產(chǎn)生這個故障的原因可能是機械負載過大、伺服控制電源出現(xiàn)問題、伺服電動機出現(xiàn)故障等。本著先機械后電氣的原則，首先檢測X軸滑臺，手動盤動X軸滑臺，發(fā)現(xiàn)非常沉，盤不動，說明機械部分出現(xiàn)了問題。將X軸滾珠絲杠拆下檢查，發(fā)現(xiàn)滾珠絲杠已銹蝕，原來是滑臺密封不好，淬火液進人滾珠絲杠，造成滾珠絲杠的銹蝕，更換新的滾珠絲杠，故障消除。十八、（2）電氣故障

十九、電氣故障是指電氣控制系統(tǒng)出現(xiàn)的故障，主要包括數(shù)控裝置、PLC控制器、伺服單元、CRT顯示器、電源模塊、機床控制元件以及檢測開關(guān)的故障等。這部分的故障是數(shù)控機床的常見故障，應(yīng)該引起足夠的重視。二十、3、按數(shù)控機床發(fā)生的故障后有無報警顯示分類

二十一、按故障產(chǎn)生后有無報警顯示，可分為有報警顯示故障和無報警顯示故障兩類。

二十二、（1）有報警顯示故障

二十三、這類故障又可以分為硬件報警顯示和軟件報警顯示兩種。二十四、1)硬件報警顯示的故障。硬件報警顯示通常是指各單元裝置上的指示燈的報警指示。在數(shù)控系統(tǒng)中有許多用以指示故障部位的指示燈，如控制系統(tǒng)操作面板、CPU主板、伺服控制單元等部位，一旦數(shù)控系統(tǒng)的這些指示燈指示故障狀態(tài)后，根據(jù)相應(yīng)部位上的指示燈的報警含義，均可以大致判斷故障發(fā)生的部位和性質(zhì)，這無疑會給故障分析與診斷帶來極大好處。因此維修人員在日常維護和故障維修時應(yīng)注意檢查這些指示燈的狀態(tài)是否正常。二十五、2)軟件報警顯示的故障。軟件報警顯示通常是指數(shù)控系統(tǒng)顯示器上顯示出的報警號和報警信息。由于數(shù)控系統(tǒng)具有自診斷功能，一旦檢查出故障，即按故障的級別進行處理，同時在顯示器上顯示報警號和報警信息。

二十六、軟件報警又可分為NC報警和PLC報警，前者為數(shù)控部分的故障報警，可通過報警號，在《數(shù)控系統(tǒng)維修手冊》上找到這個報警的原因與怎樣處理方面的內(nèi)容，從而確定可能產(chǎn)生故障的原因；后者的PLC報警的報警信息來自機床制造廠家編制的報警文本，大多屬于機床側(cè)的故障報警，遇到這類故障，可根據(jù)報警信息，或者PLC用戶程序確診故障。二十七、（2）無報警顯示的故障

二十八、這類故障發(fā)生時沒有任何硬件及軟件報警顯示，因此分析診斷起來比較困難。對于沒有報警的故障，通常要具體問題具體分析。遇到這類問題，要根據(jù)故障現(xiàn)象、機床工作原理、數(shù)控系統(tǒng)工作原理、PLC梯形圖以及維修經(jīng)驗來分析診斷故障。

二十九、例如一臺數(shù)控淬火機床經(jīng)常自動斷電關(guān)機，停一會再開還可以工作。分析機床的工作原理，產(chǎn)生這個故障的原因一般都是系統(tǒng)保護功能起作用，所以首先檢查系統(tǒng)的供電電壓為24V，沒有間題；在檢查系統(tǒng)的冷卻裝置時，發(fā)現(xiàn)冷卻風(fēng)扇過濾網(wǎng)堵塞，出故障時恰好是夏季，系統(tǒng)因為溫度過高而自動停機，更換過濾網(wǎng)，機床恢復(fù)正常使用。

三十、又如一臺采用德國SINUMERIK810系統(tǒng)的數(shù)控溝槽磨床，在自動磨削完工件、修整砂輪時，帶動砂輪的Z軸向上運動，停下后砂輪修整器并沒有修整砂輪，而是停止了自動循環(huán)，但屏幕上沒有報警指示。根據(jù)機床的工作原理，在修整砂輪時，應(yīng)該噴射冷卻液，冷卻砂輪修整器，但多次觀察發(fā)生故障的過程，卻發(fā)現(xiàn)沒有切削液噴射。切削液電磁閥控制原理圖所示，在出現(xiàn)故障時利用數(shù)控系統(tǒng)的PLC狀態(tài)顯示功能，觀察控制切削液噴射電磁閥的輸出Q4.5，其狀態(tài)為“1”，沒有問題，根據(jù)電氣原理圖它是通過直流繼電器K45來控制電磁閥的，檢查直流繼電器K45也沒有問題，接著檢查電磁閥，發(fā)現(xiàn)電磁閥的線圈上有電壓，說明問題是出在電磁閥上，更換電磁閥，機床故障消除。三十一、4、按故障發(fā)生部位分類

三十二、按機床故障發(fā)生的部位可把故障分為如下幾類：三十三、（1）數(shù)控裝置部分的故障

三十四、數(shù)控裝置部分的故障又可以分為軟件故障和硬件故障。三十五、1)軟件故障。有些機床故障是由于加工程序編制出現(xiàn)錯誤造成的，有些故障是由于機床數(shù)據(jù)設(shè)置不當(dāng)引起的，這類故障屬于軟件故障。只要將故障原因找到并修改后，這類故障就會排除。

三十六、2）硬件故障。有些機床故障是因為控制系統(tǒng)硬件出現(xiàn)問題，這類故障必須更換損壞的器件或者維修后才能排除故障。

三十七、例如一臺數(shù)控沖床出現(xiàn)故障，屏幕沒有顯示，檢查機床控制系統(tǒng)的電源模塊的24V輸人電源，沒有問題，NC-ON信號也正常，但在電源模塊上沒有5V電壓，說明電源模塊損壞，維修后，機床恢復(fù)正常使用。三十八、（2）PLC部分的故障

三十九、PLC部分的故障也分為軟件和硬件故障兩種。

四十、1)軟件故障。由于PLC用戶程序編制有問題，在數(shù)控機床運行時滿足一定的條件即可發(fā)生故障。另外，PLC用戶程序編制的不好，經(jīng)常會出現(xiàn)一些無報警的機床側(cè)故障，所以PLC用戶程序要編制的盡量完善。

三、數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的故障診斷

所謂機械故障，就是指機械系統(tǒng)（零件、組件、部件、整臺設(shè)備和設(shè)備組合）因偏離其設(shè)計狀態(tài)而喪失部分或全部功能的現(xiàn)象。如機床的運動不穩(wěn)（爬行或振動）、軸承噪音過大、機械手夾持刀柄不穩(wěn)定等現(xiàn)象都是機械故障的表現(xiàn)形式。1數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)的基本組成

（１）主傳動系統(tǒng)，其功用是實現(xiàn)主運動。（２）進給系統(tǒng)，其功用是實現(xiàn)進給運動。（３）機床基礎(chǔ)件（又稱機床大件），通常指床身、底座、立柱、滑座和

工作臺等，它們是整臺機床的基礎(chǔ)和框架，其功用是支承機床本身的其它零部件，并保證這些零部件在工作時或者固定在基礎(chǔ)件上，或者在它的導(dǎo)軌上運動。（４）實現(xiàn)某些部件動作和輔助功能的系統(tǒng)和裝置，如液壓、氣動、潤滑、冷卻、防護和排屑等裝置。

（５）刀庫、刀架和自動換刀裝置。

（６）自動托盤交換裝置，如雙工位托盤自動交換裝置。

（７）實現(xiàn)工件回轉(zhuǎn)、分度定位的裝置和附件，如回轉(zhuǎn)工作臺。（８）特殊功能裝置，如刀具破損檢測、精度檢測和監(jiān)控裝置等。2數(shù)控機床的機械故障的分類

數(shù)控機床的機械故障主要包括機械結(jié)構(gòu)、潤滑、冷卻、排屑、液壓、氣動和防護等裝置的故障。常見的主要故障有：因安裝、調(diào)試和操作使用不當(dāng)?shù)仍�因引起的機械傳動故障與導(dǎo)軌運動摩擦過大的故障。故障表現(xiàn)為傳動噪音大、加工精度差、運行阻力大。例如，軸向傳動鏈的撓性聯(lián)軸器松動、齒輪絲桿與軸承缺油、導(dǎo)軌塞鐵調(diào)整不當(dāng)、導(dǎo)軌潤滑不良、支撐軸承徑向或軸向移動以及參數(shù)設(shè)置不當(dāng)?shù)仍�因均可造成以上故障。尤其�?yīng)引起重視的是，機床各部位標(biāo)明的注油點（注油孔）須定時、定量的加注潤滑油（劑），這是機床各傳動鏈正常運行的保證。另外，液壓、潤滑與氣動系統(tǒng)的故障主要是管路堵塞和密封不良，例如液壓骨架油封因長時間使用造成與之配合零件軸徑方向磨損，研出溝槽，漏油、密封失效。因此，數(shù)控機床更應(yīng)加強污染控制和根除三漏（漏油、漏氣、漏夜）現(xiàn)象的發(fā)生。

四、數(shù)控機床電氣控制的故障診斷

數(shù)控機床是機電一體化的產(chǎn)物，技術(shù)先進、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。按照功能結(jié)構(gòu)分為機械部分和電氣部分，其中電氣部分包括電源、數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)和一些電纜、接頭、開關(guān)等。其故障也是多種多樣、各不相同，故障原因一般都比較復(fù)雜，這就給數(shù)控機床的故障診斷和維修帶來不少困難，下面就數(shù)控機床常見電氣故障做一簡單介紹。一、電源故障

電源是整個機床正常工作的能量來源，我們常用的數(shù)控和伺服系統(tǒng)，如西門子系統(tǒng)、海德漢系統(tǒng)等是由德國等西方國家設(shè)計制造的，由于他們國家的電力充足，電網(wǎng)質(zhì)量高，因此其電氣系統(tǒng)的電源設(shè)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(wǎng)來說就略顯不足，再加上某些人為的因素，難免出現(xiàn)由電源而引起的故障。輕者會造成數(shù)據(jù)丟失、系統(tǒng)死機，重者會毀壞系統(tǒng)局部甚至全部。

例如一臺德國產(chǎn)DMU60P加工中心在加工時由于廠房改造，旁邊有一臺大功率焊機突然開始焊接，造成該設(shè)備死機，重啟后系統(tǒng)提示“硬盤系統(tǒng)文件丟失”，系統(tǒng)無法正常啟動，只好更換硬盤并重新安裝系統(tǒng)。又如一臺進口數(shù)控車床（西門子810D系統(tǒng)），開機后出現(xiàn)報警“NC/PLC無法連接”，經(jīng)檢查，系統(tǒng)NCU單元指示燈和數(shù)碼管均沒有顯示，而與之供電的電源模塊輸入電壓用萬用表測量正常，打開電源模塊后發(fā)現(xiàn)，模塊內(nèi)部主接觸器常閉的輔助觸點燒黑，接觸電阻過大，達到100多kΩ，造成上電后內(nèi)部5V和24V電源電路無法啟動，無法給NCU單元供電，更換此接觸器后，系統(tǒng)啟動恢復(fù)正常，分析其原因，可能是在開關(guān)機時，電網(wǎng)電壓沖擊過大造成的。

為了避免上述案例的發(fā)生，我們在給數(shù)控機床供電時應(yīng)盡量做到以下幾點：

（1）提供獨立的配電箱而不與其他設(shè)備串用；（2）在資金允許的情況下，應(yīng)盡量配備三相交流穩(wěn)壓裝置；（3）電源始端有良好的接地；（4）進入數(shù)控機床的三相電源應(yīng)采用三相五線制，中線(N)與接地(PE)嚴(yán)格分開。二、數(shù)控系統(tǒng)位置環(huán)故障

1．位置環(huán)報警。大多數(shù)情況下，若正在運動的軸實際位置誤差超過機床參數(shù)所設(shè)定的允許值，則產(chǎn)生輪廓誤差監(jiān)控報警；若機床坐標(biāo)軸定位使得實際位置與給定的位置之差超過機床參數(shù)設(shè)定的允許值，則產(chǎn)生靜態(tài)誤差監(jiān)控報警；若測量裝置有故障，則產(chǎn)生測量裝置監(jiān)控報警。位置環(huán)報警一般是由于位置測量元件，如光柵尺、編碼器被污染或被損壞引起的，也有的是由于電纜破損或接頭接觸不良所致。

2．坐標(biāo)軸在沒有指令的情況下產(chǎn)生運動，可能是漂移過大；位置或速度環(huán)接成正反饋；反饋回路開路；編碼器安裝不當(dāng)引起的。三、機床開機返回不了參考點

數(shù)控機床開機后返回不了參考點的故障一般有以下三種情況：第一種是由于是由于參考點開關(guān)出現(xiàn)問題，導(dǎo)致PLC沒有產(chǎn)生減速信號；第二種情況使編碼器或者光柵尺的零點脈沖出了問題；第三種情況是機床數(shù)控系統(tǒng)的測量模塊出現(xiàn)問題，沒有接收到零點脈沖。四、機床的動態(tài)性能變差機床在加工時，有時候會出現(xiàn)工件質(zhì)量變差，甚至在一定速度下運動會有抖動，這其中有很大一種可能是由于機床長時間使用，機械傳動系統(tǒng)間隙過大甚至磨損嚴(yán)重，或者導(dǎo)軌潤滑不充分甚至磨損造成的；對于電氣控制系統(tǒng)來說則可能是速度環(huán)、位置環(huán)和相關(guān)參數(shù)已不在最佳匹配狀態(tài)，應(yīng)在機械故障基本排除后重新進行最佳化調(diào)整。

例如一臺國產(chǎn)龍門加工中心，采用的是西門子840D系統(tǒng)，使用幾年后X軸在高速進給時振動嚴(yán)重，通過清洗光柵、檢查機械傳動后沒有發(fā)現(xiàn)問題，于是認為系統(tǒng)參數(shù)應(yīng)該適當(dāng)調(diào)整，通過降低伺服增益參數(shù)32200的值，振動現(xiàn)象消除。五、偶發(fā)性停機故障

偶發(fā)性故障一般有兩種情況：一種情況是機床廠家設(shè)計上有缺陷，在某些特定的操作與功能運行相組合所造成的停機故障，對于這種故障，一般機床斷電重啟后便會消失；另一種情況是由環(huán)境條件引起的，如電網(wǎng)干擾、溫度、濕度等。例如一些私營企業(yè)將數(shù)控機床放置于普通廠房，電氣柜門長期開門運行，附近又有大量的粉塵和金屬碎末，這些因素不僅僅會造成機床故障，嚴(yán)重的還會將機床系統(tǒng)和伺服驅(qū)動部分損壞，應(yīng)務(wù)必改善。

以上是數(shù)控機床在使用中會經(jīng)常遇見的幾類故障，在實際的故障診斷與維修中，還應(yīng)該具體情況具體對待，根據(jù)故障發(fā)生時機床的狀態(tài)、操作方式進項調(diào)查與分析，多和操作者進行交流，從中找出故障點，排除故障。

五、數(shù)控機床故障診斷及維護的基本要求

1、日常維護和保養(yǎng)

1>機械部分的維護與保養(yǎng)

數(shù)控機床機械部分的維護與保養(yǎng)主要包括：機床主軸部件、進給傳動機構(gòu)、導(dǎo)軌等的維護與保養(yǎng)。

(1)主軸部件的維護與保養(yǎng)

主軸部件是數(shù)控機床機械部分中的重要組成部件，主要由主軸、軸承、主軸

準(zhǔn)停裝置、自動夾緊和切屑清除裝置組成。數(shù)控機床主軸部件的潤滑、冷卻與密封是機床使用和維護過程中值得重視的幾個問題。

首先，良好的潤滑效果，可以降低軸承的工作溫度和延長使用壽命。第二，主軸部件的冷卻主要是以減少軸承發(fā)熱，有效控制熱源為主。

第三，主軸部件的密封則不僅要防止灰塵、屑末和切削液進入主軸部件，還要防止?jié)櫥�油的泄漏�?/p>

(2)進給傳動機構(gòu)的維護與保養(yǎng)

進給傳動機構(gòu)的機電部件主要有：伺服電動機及檢測元件、減速機構(gòu)、滾珠絲杠螺母副、絲杠軸承、運動部件（工作臺、主軸箱、立柱等）。這里主要對滾珠絲杠螺母副的維護與保養(yǎng)問題加以說明。

滾珠絲杠螺母副除了對本身單一方向的進給運動精度有要求外，對軸向間隙也有嚴(yán)格的要求，以保證反向傳動精度。因此，在操作使用中要注意由于絲杠螺母副的磨損而導(dǎo)致的軸向間隙采用調(diào)整方法加以消除。

雙螺母墊片式消隙此種形式結(jié)構(gòu)簡單可靠、剛度好，應(yīng)用最為廣泛，在雙螺母間加墊片的形式可由專業(yè)生產(chǎn)廠根據(jù)用戶要求事先調(diào)整好預(yù)緊力，使用時裝卸非常方便。

雙螺母螺紋式消隙這種結(jié)構(gòu)調(diào)整方便，且可在使用過程中，隨時調(diào)整，但預(yù)緊力大小不能準(zhǔn)確控制。

齒差式消隙調(diào)整時，先取下內(nèi)齒圈，讓兩個螺母相對于套筒同方向都轉(zhuǎn)動一個齒，然后再插入內(nèi)齒圈，則兩個螺母便產(chǎn)生相對角位移。(3)機床導(dǎo)軌的維護與保養(yǎng)

機床導(dǎo)軌的維護與保養(yǎng)主要是導(dǎo)軌的潤滑和導(dǎo)軌的防護。導(dǎo)軌潤滑的目的是減少摩擦阻力和摩擦磨損，以避免低速爬行和降低高溫時的溫升。因此導(dǎo)軌的潤滑很重要。對于滑動導(dǎo)軌，采用潤滑油潤滑；而滾動導(dǎo)軌，則潤滑油或者潤滑脂均可。

導(dǎo)軌的防護在操作使用中要注意防止切屑、磨粒或者切削液散落在導(dǎo)軌面上，否則會引起導(dǎo)軌的磨損加劇、擦傷和銹蝕。為此，要注意導(dǎo)軌防護裝置的日常檢查，以保證導(dǎo)軌的防護。(4)回轉(zhuǎn)工作臺的維護與保養(yǎng)

數(shù)控機床的圓周進給運動一般由回轉(zhuǎn)工作臺來實現(xiàn)，對于加工中心，回轉(zhuǎn)工作臺已成為一個不可缺少的部件。因此，在操作使用中要注意嚴(yán)格按照回轉(zhuǎn)工作臺的使用說明書要求和操作規(guī)程正確操作使用。特別注意回轉(zhuǎn)工作臺傳動機構(gòu)和導(dǎo)軌的潤滑。

(5)輔助裝置的維護與保養(yǎng)

數(shù)控機床的輔助裝置的維護與保養(yǎng)主要包括：數(shù)控分度頭、自動換刀裝置、液壓氣壓系統(tǒng)的維護與保養(yǎng)。1.數(shù)控分度頭的維護與保養(yǎng)

數(shù)控分度頭是數(shù)控銑床和加工中心等的常用附件，其作用是按照CNC裝置的指令作回轉(zhuǎn)分度或者連續(xù)回轉(zhuǎn)進給運動，使數(shù)控機床能夠完成指定的加工精度，因此，在操作使用中要注意嚴(yán)格按照數(shù)控分度頭的使用說明書要求和操作規(guī)程正確操作使用。

2.自動換刀裝置的維護與保養(yǎng)

自動換刀裝置是加工中心區(qū)別于其它數(shù)控機床的特征結(jié)構(gòu)。它具有根據(jù)加工工藝要求自動更換所需刀具的功能，以幫助數(shù)控機床節(jié)省輔助時間，并滿足在一

次安裝中完成多工序、工步加工要求。因此，在操作使用中要注意經(jīng)常檢查自動換刀裝置各組成部分的機械結(jié)構(gòu)的運轉(zhuǎn)是否正常工作、是否有異�，F(xiàn)象；檢查潤滑是否良好等，并且要注意換刀可靠性和安全性檢查。3.液壓系統(tǒng)的維護與保養(yǎng)

(1)定期對油箱內(nèi)的油進行檢查、過濾、更換;(2)檢查冷卻器和加熱器的工作性能，控制油溫;(3)定期檢查更換密封件，防止液壓系統(tǒng)泄漏;

(4)定期檢查清洗或更換液壓件、濾芯、定期檢查清洗油箱和管路;

(5)嚴(yán)格執(zhí)行日常點檢制度，檢查系統(tǒng)的泄漏、噪聲、振動、壓力、溫度等是否正常。

4.氣壓系統(tǒng)的維護與保養(yǎng)

(1)選用合適的過濾器，清除壓縮空氣中的雜質(zhì)和水分;

(2)檢查系統(tǒng)中油霧器的供油量，保證空氣中有適量的潤滑油來潤滑氣動元件，防止生銹、磨損造成空氣泄漏和元件動作失靈;

(3)保持氣動系統(tǒng)的密封性，定期檢查更換密封件;(4)注意調(diào)節(jié)工作壓力;

(5)定期檢查清洗或更換氣動元件、濾芯。(6)數(shù)控裝置的日常維護與保養(yǎng)

數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床電氣控制系統(tǒng)的核心。每臺機床數(shù)控系統(tǒng)在運行一定時間后，某些元器件難免出現(xiàn)一些損壞或者故障。為了盡可能地延長元器件的使用壽命，防止各種故障，特別是惡性事故的發(fā)生，就必須對對數(shù)控系統(tǒng)進行日常的維護與保養(yǎng)。主要包括：數(shù)控系統(tǒng)的使用檢查和數(shù)控系統(tǒng)的日常維護。CNC系統(tǒng)的日常維護主要包括以下幾方面：

1.嚴(yán)格制訂并且執(zhí)行CNC系統(tǒng)的日常維護的規(guī)章制度

根據(jù)不同數(shù)控機床的性能特點，嚴(yán)格制訂其CNC系統(tǒng)的日常維護的規(guī)章制度，并且在使用和操作中要嚴(yán)格執(zhí)行。

2.應(yīng)盡量少開數(shù)控柜門和強電柜的門

因為，在機械加工車間的空氣中往往含有油霧、塵埃，它們一旦落入數(shù)控系統(tǒng)的印刷線路板或者電氣元件上，則易引起元器件的絕緣電阻下降，甚至導(dǎo)致線路板或者電氣元件的損壞。所以，在工作中應(yīng)盡量少開數(shù)控柜門和強電柜的門。

3.定時清理數(shù)控裝置的散熱通風(fēng)系統(tǒng)，以防止數(shù)控裝置過熱散熱通風(fēng)系統(tǒng)是防止數(shù)控裝置過熱的重要裝置。為此，應(yīng)每天檢查數(shù)控柜上各個冷卻風(fēng)扇運轉(zhuǎn)是否正常，每半年或者一季度檢查一次風(fēng)道過濾器是否有堵塞現(xiàn)象，如果有則應(yīng)及時清理。

4.注意CNC系統(tǒng)的輸入/輸出裝置的定期維護例如CNC系統(tǒng)的輸入裝置中磁頭的清洗。5.定期檢查和更換直流電機電刷

在20世紀(jì)80年代生產(chǎn)的數(shù)控機床，大多數(shù)采用直流伺服電機，這就存在電刷的磨損問題，為此對于直流伺服電機需要定期檢查和更換直流電機電刷。

6.經(jīng)常監(jiān)視CNC裝置用的電網(wǎng)電壓

CNC系統(tǒng)對工作電網(wǎng)電壓有嚴(yán)格的要求。例如FANUC公司生產(chǎn)的CNC系統(tǒng)，允許電網(wǎng)電壓在額定值的85％～110％的范圍內(nèi)波動，否則會造成CNC系統(tǒng)不能正常工作，甚至?xí)�引起CNC系統(tǒng)內(nèi)部電子元件的損壞。為此要經(jīng)常檢測電網(wǎng)電壓，并控制在定額值內(nèi)。

2、故障處理

在檢測和排除故障時應(yīng)掌握以下原則：(1)先外部后內(nèi)部(2)先機械后電氣(3)先靜后動(4)先公用后專用(5)先簡單后復(fù)雜(6)先一般后特殊

3、數(shù)控機床故障診斷及維修的一般方法(1)常規(guī)檢查法(2)參數(shù)檢查法(3)功能程序測試法(4)升降溫法(5)敲擊法(6)拉偏電源法(7)交換法(8)備板置換法(9)隔離法

(10)系統(tǒng)更新重置法(11)對比法

(12)原理分析法

4、常用的維修工具及儀器

(1)常用維修工具：電烙鐵、吸錫器、螺絲刀、六角扳手

(2)常用維修儀器：萬用表、示波器、邏輯分析儀、邏輯測試筆和脈沖信號筆、短路追蹤儀、激光干涉儀、IC測試儀、特征代碼分析儀及球桿儀。

六、數(shù)控機床故障診斷及維護實例

例1：配套某系統(tǒng)的數(shù)控車床，在工件運行中，被加工零件的Z軸尺寸逐漸變小，而且每次的變化量與機床的切削力有關(guān)，當(dāng)切削力增加時，變化量也會隨之變大。

分析與處理過程：根據(jù)故障現(xiàn)象分析，產(chǎn)生故障的原因應(yīng)在伺服與滾珠絲杠之間的機械連接上。由于本機床采用的是聯(lián)軸器直接連接的結(jié)構(gòu)形式，當(dāng)伺服與滾珠絲杠之間的彈性聯(lián)軸器未能縮緊時，絲杠與之間將產(chǎn)生相對滑移，造成Z軸進給尺寸逐漸變小。

解決聯(lián)軸器不能正�？s緊的方法是壓緊錐形套，增加摩擦力。如果聯(lián)軸器與絲杠、之間配合不良，依靠聯(lián)軸器本身的縮緊螺釘無法保證鎖緊時，通常的解決方法是將每組錐形彈性套種的其中一個開一條0.5mm左右的縫，以增加錐形彈性套的收縮量，這樣可以解決聯(lián)軸器與絲杠、之間配合不良引起的松動。

例4：實際移動量與理論值不符的故障維修

故障現(xiàn)象：某數(shù)控車床，用戶在加工過程中，發(fā)現(xiàn)X、Z軸的實際移動尺寸與理論值不符。

分析與處理過程：由于本機床X、Z軸工作正常，故障僅是移動的實際值與理論值不符，因此可以判定機床系統(tǒng)、驅(qū)動器等部件均無故障，引起問題的原因在于機械傳動系統(tǒng)參數(shù)與控制系統(tǒng)的參數(shù)匹配不當(dāng)。

機械傳動系統(tǒng)與控制系統(tǒng)匹配的參數(shù)在不同的系統(tǒng)中有所不同，通常有電子齒輪比、指令倍乘系數(shù)、檢測被乘系數(shù)、編碼器脈沖數(shù)、絲杠螺距等。以上參數(shù)必須統(tǒng)一設(shè)定，才能保證系統(tǒng)的指令值與實際移動之相符。

在本機床中，通過檢查系統(tǒng)設(shè)定參數(shù)發(fā)現(xiàn)，X、Z軸伺服的編碼器脈沖數(shù)與系統(tǒng)設(shè)定不一致。在機床上，X、Z軸的的型號相同，但內(nèi)裝式編碼器分別為每轉(zhuǎn)201*脈沖與2500脈沖，而系統(tǒng)的設(shè)定值正好與此相反。

據(jù)了解，故障原因是用戶在進行機床大修時，曾經(jīng)拆下X、Z軸伺服進行清理，但安裝時未注意到編碼器的區(qū)別，從而引起了以上問題。對X、Z進行交換后，機床恢復(fù)正常工作。

例5：測量系統(tǒng)故障的維修

故障現(xiàn)象：某臥式加工中心，當(dāng)X軸運動到某一位置時，液壓自動斷開，且出現(xiàn)報警提示：Y軸測量系統(tǒng)故障。斷電再通電，機床可以恢復(fù)正常工作，但X軸運動到某一位置附近，均可能出現(xiàn)同一故障。

分析與處理過程：該機床為進口臥式加工中心，配套SIEMENS6RA系列直流伺服驅(qū)動。由于X軸移動時出現(xiàn)Y軸報警，為了驗證系統(tǒng)的正確性，拔下了X軸測量反饋電纜試驗，系統(tǒng)出現(xiàn)X軸測量系統(tǒng)故障報警，因此，可以排除系統(tǒng)誤報警的原因。

檢查X軸在出現(xiàn)報警的位置及附近，發(fā)現(xiàn)它對Y軸測量系統(tǒng)（光柵）并無干涉與影響，且僅移動Y軸亦無報警，Y軸工作正常。再檢查Y軸電纜插頭，光柵讀數(shù)頭和光柵尺狀況，均未發(fā)現(xiàn)異�，F(xiàn)象。

考慮到該設(shè)備屬大型加工中心，電纜較多，電柜與機床之間的電纜長度較長，且所有電纜均固定在電纜架上，隨機床來回移動。根據(jù)上述分析，初步判斷由于電纜的彎曲，導(dǎo)致局部斷線的可能性較大。

維修時有意將X軸運動到出現(xiàn)故障點位置，人為移動電纜線，仔細測量Y軸上每一根反饋信號線的連接情況，最終發(fā)現(xiàn)其中一根信號線在電纜不斷移動的過程中，偶爾出現(xiàn)開路現(xiàn)象；利用電纜內(nèi)的備用線替代斷線后，機床恢復(fù)正常。

例6：驅(qū)動器未準(zhǔn)備好的故障維修

故障現(xiàn)象：一臺配套SIEMENS6RA26**系列直流伺服驅(qū)動系統(tǒng)的臥式加工中心，在加工過程中突然停機，開機后面板上的“驅(qū)動故障”指示燈亮，機床無法正常起動。

分析與處理過程：根據(jù)面板上的“驅(qū)動故障”指示燈亮的現(xiàn)象，結(jié)合機床電器原理圖與系統(tǒng)PLC程序分析，確認機床的故障原因為Y軸驅(qū)動器未準(zhǔn)備好。檢查電柜內(nèi)驅(qū)動器，測量6RA26**驅(qū)動器主電路電源輸入，只有V向有電壓，進一步按機床電器原理圖對照檢查，發(fā)現(xiàn)6RA26**驅(qū)動器進線快速熔斷器的U、W相熔斷。用萬用表測量驅(qū)動器主回路進線斷1U、1W，確認驅(qū)動器主回路內(nèi)部存在短路。

由于6RA26**驅(qū)動器主回路進線直接與晶閘管相連，因此可以確認故障原因是由于晶閘管損壞引起的。

逐一測量主回路晶閘管V1~V6,確認V1、V2不良（已短路）；更換同規(guī)格備件后，機床恢復(fù)正常。

由于測量主回路其他部分均無故障，換上晶閘管模塊后，機床恢復(fù)正常工作，分析原因可能是瞬間電壓波動或負載波動引起的偶然故障。

例9：自動工作偶然出現(xiàn)劇烈震動的故障維修

故障現(xiàn)象：一臺配套FAGOR8030系統(tǒng)、SIEMENS6SC610交流伺服驅(qū)動的立

式加工中心，在自動工作時，偶然出現(xiàn)X軸的劇烈振動。

分析與處理過程：機床在出現(xiàn)故障時，關(guān)機后在開機，機床即可以恢復(fù)正常；且在故障時檢查，系統(tǒng)、驅(qū)動器都無報警；而且振動在加工過程中只是偶然出現(xiàn)。

在振動時檢查系統(tǒng)的位置跟隨誤差顯示，發(fā)現(xiàn)此值在0~0.1mm范圍內(nèi)振動，可以基本確認數(shù)控系統(tǒng)的位置檢測部分以及位置測量系統(tǒng)均無故障。

由于故障的偶然性，而且當(dāng)故障發(fā)生時只要通過關(guān)機，即可恢復(fù)正常工作，這給故障的診斷增加了困難。為了確認故障部位，維修時將X、Y周的驅(qū)動器模塊、伺服分別作了互換處理，但故障現(xiàn)象不變。因此，初步確定故障是由于伺服與驅(qū)動器間的連接電纜不良引起的。

[三]總結(jié)

數(shù)控機床是現(xiàn)代化企業(yè)進行生產(chǎn)的一種重要物質(zhì)基礎(chǔ)，是完成生產(chǎn)過程的重要技術(shù)手段，強化管理是關(guān)鍵，“防”與“治”的結(jié)合是解決數(shù)控機床“使用難、維修難”的唯一途徑。

參考文獻：

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