數(shù)控機(jī)床故障分析及維修畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文主要研究數(shù)控機(jī)床故障分析及維修的相關(guān)內(nèi)容。從數(shù)控機(jī)床故障診斷的基礎(chǔ)內(nèi)容談起，介紹數(shù)控機(jī)床故障規(guī)律，故障診斷的一般步驟及方法。接著講述數(shù)控機(jī)床的常見(jiàn)故障，包括機(jī)械故障、伺服系統(tǒng)故障、PLC等電氣故障。最后通過(guò)實(shí)例具體介紹數(shù)控機(jī)床故障產(chǎn)生后分析處理的過(guò)程。從而得知，數(shù)控機(jī)床維修是一門復(fù)雜的技術(shù)，要熟悉數(shù)控機(jī)床的各個(gè)部分，理論加實(shí)

2、踐，提高工作效率。</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床、故障、診斷、維修</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　緒論…………………………………………………………………………………3</p><p>　　第1章、數(shù)控機(jī)床的原理…………………………………………………………4</p>&

3、lt;p>　　1.1數(shù)控機(jī)床的組成………………………………………………………………4</p><p>　　第2章、數(shù)控機(jī)床故障診斷………………………………………………………5</p><p>　　2.1數(shù)控機(jī)床的故障規(guī)律…………………………………………………………5</p><p>　　2.2數(shù)控機(jī)床故障診斷的一般步驟………………………………………………6&l

4、t;/p><p>　　2.3數(shù)控機(jī)床的常用檢修方法……………………………………………………7</p><p>　　第3章、數(shù)控機(jī)床常見(jiàn)故障診斷與維修………………………………………13</p><p>　　3.1數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)故障診斷與維修………………………………………13</p><p>　　3.2常見(jiàn)伺服系統(tǒng)故障及診斷………………………………

5、…………………19</p><p>　　3.3數(shù)控機(jī)床PLC故障診斷方法………………………………………………22</p><p>　　參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………24</p><p>　　致謝………………………………………………………………………………25</p><p><b>　　緒論<

6、/b></p><p>　　數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代機(jī)械制造工業(yè)的重要技術(shù)裝備，也是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)裝備。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床在我國(guó)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但由于數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)及其復(fù)雜，又因大部分具有技術(shù)專利，不提供關(guān)鍵的圖樣和資料，所以數(shù)控機(jī)床的維修成為了一個(gè)難題。論文將涉及數(shù)控機(jī)床簡(jiǎn)單介紹、故障現(xiàn)象描述或給出典型實(shí)例、故障的成因的分析和論證、故障診斷過(guò)程及消除故障的措施等內(nèi)容。本論文將參考相關(guān)資料，根據(jù)

7、自己的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行編寫。</p><p>　　數(shù)控機(jī)床的工作原理：</p><p><b>　　數(shù)控機(jī)床的組成</b></p><p>　　數(shù)控機(jī)床由控制介質(zhì)、輸入輸出設(shè)備、計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)及機(jī)床本體組成。</p><p><b>　　（1）控制介質(zhì)</b></p><p

8、>　　控制介質(zhì)又稱信息載體，是人與數(shù)控機(jī)床之間聯(lián)系的中間媒介物質(zhì)，反映了數(shù)控加工中的全部信息。常用的有RAM,ROM,存儲(chǔ)卡等。</p><p>　?。?）輸入、輸出裝置</p><p>　　是CNC系統(tǒng)與外部設(shè)備進(jìn)行交互的裝置。交互的信息通常是零件加工程序。即將編制好的記錄在控制介質(zhì)上的零件加工程序輸入CNC系統(tǒng)或?qū)⒄{(diào)試好了的零件加工程序通過(guò)輸出設(shè)備存放或記錄在相應(yīng)的控制介質(zhì)上。&

9、lt;/p><p><b>　?。?）數(shù)控裝置</b></p><p>　　CNC裝置是數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工的核心，主要由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、位置控制板、PLC接口板，通訊接口板、特殊功能模塊以及相應(yīng)的控制軟件等組成。</p><p>　　作用：根據(jù)輸入的零件加工程序進(jìn)行相應(yīng)的處理（如運(yùn)動(dòng)軌跡處理、機(jī)床輸入輸出處理等），然后輸出控制命令到相應(yīng)的執(zhí)行部件(伺

10、服單元、驅(qū)動(dòng)裝置和PLC等)，所有這些工作是由CNC裝置內(nèi)硬件和軟件協(xié)調(diào)配合，合理組織，使整個(gè)系統(tǒng)有條不紊地進(jìn)行工作的。</p><p><b>　?。?）伺服系統(tǒng)</b></p><p>　　它是數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床本體之間的電傳動(dòng)聯(lián)系環(huán)節(jié)，主要由伺服電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)以及位置檢測(cè)反饋裝置組成。伺服電機(jī)是系統(tǒng)的執(zhí)行元件，驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)則是伺服電機(jī)的動(dòng)力源。數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指

11、令信號(hào)與位置反饋信號(hào)比較后作為位移指令，再經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功率放大后，帶動(dòng)機(jī)床移動(dòng)部件作精確定位或按照規(guī)定的軌跡和進(jìn)給速度運(yùn)動(dòng)，使機(jī)床加工出符合圖樣要求的零件。</p><p><b>　　（5）機(jī)床本體</b></p><p>　　機(jī)床本體指的是數(shù)控機(jī)床機(jī)械機(jī)構(gòu)實(shí)體，包括床身、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。由于數(shù)控機(jī)床是高精度和高生產(chǎn)率的自動(dòng)化機(jī)床，它與傳統(tǒng)的普通機(jī)床相比

12、，應(yīng)具有更好的剛性和抗振性，相對(duì)運(yùn)動(dòng)摩擦系數(shù)要小，傳動(dòng)部件之間的間隙要小，而且傳動(dòng)和變速系統(tǒng)要便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。 </p><p>　　第2章、數(shù)控機(jī)床故障診斷</p><p>　　數(shù)控機(jī)床是個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，一臺(tái)數(shù)控機(jī)床既有機(jī)械裝置、液壓系統(tǒng)，又有電氣控制部分和軟件程序等。組成數(shù)控機(jī)床的這些部分，由于種種原因，不可避免地會(huì)發(fā)生不同程度、不同類型的故障，導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床不能正常工作。這些原因大致

13、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(dòng)、溫度變化、液壓壓力和流量的波動(dòng)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(cuò)誤的操作也會(huì)引起數(shù)控機(jī)床不能正常工作。數(shù)控機(jī)床維修的關(guān)鍵是故障的診斷，即故障源的查找和故障定位。一般講根據(jù)不同的故障類型，采用不同的故障診斷方法。</p><p>　　2.1 數(shù)控機(jī)床的故障規(guī)律</p>

14、<p>　　與一般設(shè)備相同，數(shù)控機(jī)床的故障率隨時(shí)間變化的規(guī)律可用圖1所示的浴盆曲線表示。在整個(gè)使用壽命期，根據(jù)數(shù)控機(jī)床的故障頻度大致分為 3 個(gè)階段，即早期故障期、偶發(fā)故障期和耗損故障期。</p><p>　?。?）早期故障期：早期故障期的特點(diǎn)是故障發(fā)生的頻率高，但隨著使用時(shí)間的增加迅速下降。</p><p>　?。?）偶發(fā)故障期：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(kāi)

15、始進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定的正常運(yùn)行期。在這個(gè)階段，故障率低而且相對(duì)穩(wěn)定，近似常數(shù)。偶發(fā)故障是由于偶然因素引起的。</p><p>　　（3）耗損故障期：耗損故障期出現(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。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的基本原因是由于數(shù)控機(jī)床的零部件及電子元器</p><p>　　經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，由于疲勞、磨損、老化等原因，壽命已接近衰竭，從而處于頻發(fā)故障狀態(tài)。</p&

16、gt;<p>　　2.2 數(shù)控機(jī)床故障診斷的一般步驟</p><p>　　無(wú)論是處于哪一個(gè)故障期，數(shù)控機(jī)床故障診斷的一般步驟都是相同的。當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障時(shí)，除非出現(xiàn)危險(xiǎn)及數(shù)控機(jī)床或人身安全的緊急情況，一般不要關(guān)斷電源，要盡可能地保持機(jī)床原來(lái)的狀態(tài)不變，并對(duì)出現(xiàn)的一些信號(hào)和現(xiàn)象做好記錄，這主要包括：</p><p>　?。?）故障現(xiàn)象的詳細(xì)記錄。</p>&

17、lt;p>　?。?）故障發(fā)生的操作方式及內(nèi)容。</p><p>　?。?）故障號(hào)及故障指示燈的顯示內(nèi)容。</p><p>　?。?）故障發(fā)生時(shí)機(jī)床各部分的狀態(tài)與位置。</p><p>　　有無(wú)其他偶然因素，如突然停電、外線電壓波動(dòng)較大、打雷、某部位進(jìn)水等。數(shù)控機(jī)床一旦發(fā)生故障，首先要沉著冷靜，根據(jù)故障情況進(jìn)行全面的分析，確定查找故障源的方法和手段，然后有計(jì)劃、

18、有目的地一步步仔細(xì)檢查，切不可急于動(dòng)手，憑著看到的部分現(xiàn)象和主觀臆斷亂查一通。</p><p>　　故障診斷一般按下列步驟進(jìn)行： </p><p>　　(1)詳細(xì)了解故障情況。例如，當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生顫振、振動(dòng)或超調(diào)現(xiàn)象時(shí)，要弄清楚是發(fā)生在全部軸還是某一軸；如果是某一軸，是全程還是某一位置；是一運(yùn)動(dòng)就發(fā)生還是僅在快速、進(jìn)給狀態(tài)某速度、加速或減速的某個(gè)狀態(tài)下發(fā)生。為了進(jìn)一步了解故障情況，要對(duì)數(shù)控

19、機(jī)床進(jìn)行初步檢查，并著重檢查熒光屏上的顯示內(nèi)容，控制柜中的故障指示燈、狀態(tài)指示燈等。當(dāng)故障情況允許時(shí)，最好開(kāi)機(jī)試驗(yàn)，詳細(xì)觀察故障情況。 </p><p>　　(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。對(duì)故障現(xiàn)象進(jìn)行全面了解后，下一步可根據(jù)故障現(xiàn)象分析故障可能存在的位置。有些故障與其他部分聯(lián)系較少，容易確定查找的方向，而有些故障原因很多，難以用簡(jiǎn)單的方法確定出故障源的查找方向，這就要仔細(xì)查閱

20、數(shù)控機(jī)床的相關(guān)資料，弄清與故障有關(guān)的各種因素，確定若干個(gè)查找方向，并逐一進(jìn)行查找。 </p><p>　　(3)由表及里進(jìn)行故障源查找。故障查找一般是從易到難、從外圍到內(nèi)部逐步進(jìn)行。所謂難易，包括技術(shù)上的復(fù)雜程度和拆卸裝配方面的難易程度。技術(shù)上的復(fù)雜程度是指判斷其是否有故障存在的難易程度。在故障診斷的過(guò)程中，首先應(yīng)該檢查可直接接近或經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的拆卸即可進(jìn)行檢查的那些部位，然后檢查需要進(jìn)行大量的拆卸工作之后才能接近和

21、進(jìn)行檢查的那些部位。</p><p>　　2.3 數(shù)控機(jī)床的常用檢修方法</p><p>　　數(shù)控機(jī)床是涉及多個(gè)應(yīng)用學(xué)科的十分復(fù)雜的系統(tǒng)，加之?dāng)?shù)控系統(tǒng)和機(jī)床本身的種類繁多，功能各異，不可能找出一種適合各種數(shù)控機(jī)床、各類故障的通用診斷方法。這里僅對(duì)一些常用的一般性方法作以介紹，這些方法互相聯(lián)系，在實(shí)際的故障診斷中，對(duì)這些方法要綜合運(yùn)用。</p><p>　?。?）

22、根據(jù)報(bào)警號(hào)進(jìn)行故障診斷</p><p>　　計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)大都具有很強(qiáng)的自診斷功能。當(dāng)機(jī)床發(fā)生故障時(shí)，可對(duì)整個(gè)機(jī)床包括數(shù)控系統(tǒng)自身進(jìn)行全面的檢查和診斷，并將診斷到的故障或錯(cuò)誤以報(bào)警號(hào)或錯(cuò)誤代碼的形式顯示在CRT上。</p><p>　　報(bào)警號(hào)(錯(cuò)誤代碼)一般包括下列幾方面的故障(或錯(cuò)誤)信息：</p><p>　　1）程序編制錯(cuò)誤或操作錯(cuò)誤；</p>

23、<p>　　2）存儲(chǔ)器工作不正常；</p><p><b>　　3）伺服系統(tǒng)故障；</b></p><p>　　4）可編程控制器故障；</p><p><b>　　5）連接故障；</b></p><p>　　6）溫度、壓力、液位等不正常；</p><p>　　7）行

24、程開(kāi)關(guān)(或接近開(kāi)關(guān))狀態(tài)不正確。</p><p>　　利用報(bào)警號(hào)進(jìn)行故障診斷是數(shù)控機(jī)床故障診斷的主要方法之一。如果機(jī)床發(fā)生了故障，且有報(bào)警號(hào)顯示于CRT上，首先就要根據(jù)報(bào)警號(hào)的內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的分析與診斷。當(dāng)然，報(bào)警號(hào)多數(shù)情況下并不能直接指出故障源之所在，而是指出了一種現(xiàn)象，維修人員就可以根據(jù)所指出的現(xiàn)象進(jìn)行分析，縮小檢查的范圍，有目的地進(jìn)行某個(gè)方面的檢查。</p><p>　　（2）根據(jù)控制

25、系統(tǒng)LED燈或數(shù)碼管的指示進(jìn)行故障診斷</p><p>　　控制系統(tǒng)的LED(發(fā)光二極管)或數(shù)碼管指示是另一種自診斷指示方法。如果和故障報(bào)警號(hào)同時(shí)報(bào)警，綜合二者的報(bào)警內(nèi)容，可更加明確地指示出故障的位置。在CRT上的報(bào)警號(hào)未出現(xiàn)或CRT不亮?xí)r，LED或數(shù)碼管指示就是唯一的報(bào)警內(nèi)容了。</p><p>　　例如，F(xiàn)ANUC10，11系統(tǒng)的主電路板上有一個(gè)七段LED數(shù)碼管，在電源接通后，系統(tǒng)首先

26、進(jìn)行自檢，這時(shí)數(shù)碼管的顯示不斷改變，最后顯示“1”而停止，說(shuō)明系統(tǒng)正常。如果停止于其他數(shù)字或符號(hào)上，則說(shuō)明系統(tǒng)有故障，且每一個(gè)符號(hào)表示相應(yīng)的故障內(nèi)容，維修人員就可根據(jù)顯示的內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的檢查和處理。</p><p>　?。?）根據(jù)PC狀態(tài)或梯形圖進(jìn)行故障診斷</p><p>　　現(xiàn)在的數(shù)控機(jī)床上幾乎毫無(wú)例外地使用了PC控制器，只不過(guò)有的與NC系統(tǒng)合并起來(lái)，統(tǒng)稱為NC部分。但在大多數(shù)數(shù)控機(jī)床

27、上，二者還是相互獨(dú)立的，二者通過(guò)接口相聯(lián)系。無(wú)論其形式如何，PC控制器的作用卻是相同的，主要進(jìn)行開(kāi)關(guān)量的管理與控制?？刂茖?duì)象一般是換刀系統(tǒng)，工作臺(tái)板轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，液壓、潤(rùn)滑、冷卻系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)具有大量的開(kāi)關(guān)量測(cè)量反饋元件，發(fā)生故障的概率較大。特別是在偶發(fā)故障期，NC部分及各電路板的故障較少，上述各部分發(fā)生的故障可能會(huì)成為主要的診斷維修目標(biāo)。因此，對(duì)這部分內(nèi)容要熟悉。首先要熟悉各測(cè)量反饋元件的位置、作用及發(fā)生故障時(shí)的現(xiàn)象與后果。對(duì)PC控制器

28、本身也要有所了解，特別是梯形圖或邏輯圖要盡量弄明白。這樣，一旦發(fā)生故障，可幫助你從更深的層次認(rèn)識(shí)故障的實(shí)質(zhì)。</p><p>　　PC控制器輸入輸出狀態(tài)的確定方法是每一個(gè)維修人員所必須掌握的。因?yàn)楫?dāng)進(jìn)行故障診斷時(shí)經(jīng)常須要確定一個(gè)傳感元件是什么狀態(tài)以及PC的某個(gè)輸出為什么狀態(tài)。用傳統(tǒng)的方法進(jìn)行測(cè)量非常麻煩，甚至難以做到。一般數(shù)控機(jī)床都能夠從CRT上或LED指示燈上非常方便地確定其輸入輸出狀態(tài)。</p>

29、<p>　　例如，DIALOG 4系統(tǒng)是用PC控制器的輸入輸出板上的LED指示燈表示其輸入輸出狀態(tài)的。燈亮為1，燈熄為0，可十分方便地確定出PC控制器的輸入輸出狀態(tài)。</p><p>　　（4）根據(jù)機(jī)床參數(shù)進(jìn)行故障診斷</p><p>　　機(jī)床參數(shù)也稱為機(jī)床常數(shù)，是通用的數(shù)控系統(tǒng)與具體的機(jī)床相匹配時(shí)所確定的一組數(shù)據(jù)，它實(shí)際上是NC程序中未定的數(shù)據(jù)或可選擇的方式。機(jī)床參數(shù)通常存于

30、RAM中，由廠家根據(jù)所配機(jī)床的具體情況進(jìn)行設(shè)定，部分參數(shù)還要通過(guò)調(diào)試來(lái)確定。機(jī)床參數(shù)大都隨機(jī)床以參數(shù)表或參數(shù)紙帶的形式提供給用戶。由于某種原因，如誤操作、參數(shù)紙帶不良等，存于RAM中的機(jī)床參數(shù)可能發(fā)生改變甚至丟失而引起機(jī)床故障。在維修過(guò)程中，有時(shí)也要利用某些機(jī)床參數(shù)對(duì)機(jī)床進(jìn)行調(diào)整，還有的參數(shù)須要根據(jù)機(jī)床的運(yùn)行情況及狀態(tài)進(jìn)行必要的修正。因此，維修人員對(duì)機(jī)床參數(shù)應(yīng)盡可能地熟悉，理解其含義，只有在理解的基礎(chǔ)上才能很好地利用它，才能正確地進(jìn)行修

31、正而不致產(chǎn)生錯(cuò)誤。</p><p>　?。?）用診斷程序進(jìn)行故障診斷</p><p>　　絕大部分?jǐn)?shù)控系統(tǒng)都有診斷程序。所謂診斷程序就是對(duì)數(shù)控機(jī)床各部分包括數(shù)控系統(tǒng)本身進(jìn)行狀態(tài)或故障檢測(cè)的軟件，當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障時(shí)，可利用該程序診斷出故障源所在范圍或具體位置。</p><p>　　診斷程序一般分為三套，即啟動(dòng)診斷、在線診斷或稱后臺(tái)診斷和離線診斷。啟動(dòng)診斷指從每次通電

32、開(kāi)始至進(jìn)入正常的運(yùn)行準(zhǔn)備狀態(tài)止，CNC內(nèi)部診斷程序自動(dòng)執(zhí)行的診斷，一般情況下數(shù)秒之內(nèi)即告完成，其目的是確認(rèn)系統(tǒng)的主要硬件可否正常工作。主要檢查的硬件包括：CPU、存儲(chǔ)器、I/O單元等印刷板或模塊；CRT/MDI單元、閱讀機(jī)、軟盤單元等裝置或外設(shè)。若被檢測(cè)內(nèi)容正常，則CRT顯示表明系統(tǒng)已進(jìn)入正常運(yùn)行的基本畫面(一般是位置顯示畫面)。否則，將顯示報(bào)警信息。在線診斷是指在系統(tǒng)通過(guò)啟動(dòng)診斷進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后由內(nèi)部診斷程序?qū)NC及與之相連接的外設(shè)、

33、各伺服單元和伺服電機(jī)等進(jìn)行的自動(dòng)檢測(cè)和診斷。只要系統(tǒng)不斷電，在線診斷也就不會(huì)停止，在線診斷的診斷范圍大，顯示信息的內(nèi)容也很多。一臺(tái)帶有刀庫(kù)和臺(tái)板轉(zhuǎn)換的加工中心報(bào)警內(nèi)容有五六百條。離線診斷是利用專用的檢測(cè)診斷程序進(jìn)行的旨在最終查明故障原因，精確確定故障部位的高層次診斷，離線診斷的程序存儲(chǔ)及使用方法一般不相同</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及CNC技術(shù)的成熟與完善，更高層次的診斷技術(shù)已經(jīng)出現(xiàn)。其中最引人注目的

34、是“自修復(fù)”、“專家診斷系統(tǒng)”和通信診斷系統(tǒng)，這些新技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，無(wú)疑會(huì)給數(shù)控維修特別是故障診斷提供更有效的方法與手段。</p><p><b>　?。?）其他診斷方法</b></p><p>　　1）備板置換法（替代法）</p><p>　　用同功能的備用板替換被懷疑有故障的模板。（故障被排除或范圍縮?。?lt;/p><p

35、>　　注意：斷電狀態(tài)下/選擇開(kāi)關(guān)/跨線一致，只改變模板。</p><p>　　2）將功能相同的模板或單元相互交換，</p><p>　　觀察故障的轉(zhuǎn)移情況，就能快速判斷故障的部位。</p><p><b>　　3）敲擊法</b></p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)是由各種電路板組成，電路板上、接插件等處有虛焊或接口槽接觸

36、不良都會(huì)引起故障?？捎媒^緣物輕輕敲打疑點(diǎn)處，若出現(xiàn)，則敲擊處很可能就是故障部位。</p><p><b>　　4）升溫法</b></p><p>　　設(shè)備運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間或環(huán)境溫度較高時(shí)，機(jī)床就會(huì)出現(xiàn)故障，可用電吹風(fēng)、紅外燈照射可疑的元件或組件。確定故障點(diǎn)。</p><p><b>　　5）功能程序測(cè)試法</b></p&

37、gt;<p>　　當(dāng)數(shù)控機(jī)床加工造成廢品而無(wú)法確定是編程、操作不當(dāng)還是數(shù)控系統(tǒng)故障時(shí)，或是閑置時(shí)間較長(zhǎng)的數(shù)控機(jī)床重新投入使用時(shí)。將G、M、S、T、F功能的全部指令編寫一個(gè)試驗(yàn)程序并運(yùn)行在這臺(tái)機(jī)床，可快速判斷哪個(gè)功能不良或喪失。</p><p><b>　　6）隔離法</b></p><p>　　隔離法是將某些控制回路斷開(kāi)，從而達(dá)到縮小查找故障區(qū)域的目的。

38、例：某加工中心，在JOG方式下，進(jìn)給平穩(wěn)，但自動(dòng)則不正常。首先要確定是NC故障還是伺服系統(tǒng)故障，先斷開(kāi)伺服速度給定信號(hào)，用電池電壓作信號(hào)，故障依舊。說(shuō)明NC系統(tǒng)沒(méi)有問(wèn)題。進(jìn)一步檢查是Y軸夾緊裝置出故障。</p><p><b>　　7）測(cè)量比較法</b></p><p>　　為了檢測(cè)方便，在模板或單元上設(shè)有檢測(cè)端子，用萬(wàn)用表、示波器等儀器對(duì)這些端子的電平或波形進(jìn)行測(cè)試

39、，將測(cè)試值與正常值進(jìn)行比較，可以分析和判斷故障的原因和及故障的部位。各種故障診斷方法各有特點(diǎn)，要根據(jù)故障現(xiàn)象的特點(diǎn)靈活的組合應(yīng)用。</p><p>　　第3章、數(shù)控機(jī)床常見(jiàn)故障診斷與維修</p><p>　　3.1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)故障診斷與維修</p><p>　?。?）主軸部件的常見(jiàn)故障及其診斷維修</p><p>　　（2）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)

40、系統(tǒng)（滾珠絲杠螺母副）的故障診斷</p><p>　　a、滾珠絲杠在運(yùn)轉(zhuǎn)中轉(zhuǎn)矩過(guò)大。</p><p>　　1）二滑板配合壓板過(guò)緊或研損。</p><p>　　2）滾珠絲杠螺母反向器壞，滾珠絲杠卡死或軸端螺母預(yù)緊力過(guò)大。</p><p><b>　　3）絲杠研損。</b></p><p>　　4）伺

41、服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠聯(lián)接不同軸。</p><p><b>　　5）無(wú)潤(rùn)滑油。</b></p><p>　　6）超程開(kāi)關(guān)失靈造成機(jī)械故障。</p><p>　　7）伺服電動(dòng)機(jī)過(guò)熱報(bào)警。</p><p>　　b、絲杠螺母潤(rùn)滑不良。</p><p>　　1）分油器是否分油。</p><

42、p><b>　　2）油管是否堵塞。</b></p><p>　　c、滾珠絲杠副噪聲。</p><p>　　1） 滾珠絲杠軸承壓蓋壓合不良。</p><p>　　2）滾珠絲杠潤(rùn)滑不良。</p><p><b>　　3）滾珠破損。</b></p><p>　　4） 電動(dòng)機(jī)與

43、滾珠絲杠聯(lián)軸器松動(dòng)。</p><p>　　（3）刀架、刀庫(kù)及換刀裝置故障診斷。</p><p>　　轉(zhuǎn)塔刀架沒(méi)有抬起動(dòng)作。</p><p>　　1）控制系統(tǒng)是否有T指令輸出信號(hào)。</p><p>　　2）抬起電磁鐵斷線或抬起閥桿卡死。。</p><p><b>　　3）壓力不夠。</b></

44、p><p>　　4）抬起液壓缸研損或密封損壞。</p><p>　　5）與轉(zhuǎn)塔抬起聯(lián)接的機(jī)械部分研損。</p><p>　　轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)位速度緩慢或不轉(zhuǎn)位。</p><p>　　是否有轉(zhuǎn)位信號(hào)輸出。</p><p>　　轉(zhuǎn)位電磁閥斷線或閥桿卡死。</p><p><b>　　3）壓力不夠。<

45、;/b></p><p>　　4）轉(zhuǎn)位速度節(jié)流閥是否卡死。</p><p>　　5）凸輪軸壓蓋過(guò)緊。</p><p>　　6）抬起液壓缸體與轉(zhuǎn)塔平面產(chǎn)生摩擦、研損。</p><p>　　7）安裝附具不配套。</p><p><b>　　轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)位時(shí)碰牙</b></p><p

46、>　　抬起速度或抬起延時(shí)時(shí)間短。</p><p><b>　　轉(zhuǎn)塔不正位。</b></p><p>　　轉(zhuǎn)位盤上的撞塊與選位開(kāi)關(guān)松動(dòng)，使轉(zhuǎn)塔到位時(shí)傳輸信號(hào)超期或滯后。</p><p>　　上下聯(lián)接盤與中心軸花鍵間隙過(guò)大產(chǎn)生位移偏差大，落下時(shí)易碰牙頂，引起不到位。</p><p>　　轉(zhuǎn)位凸輪與轉(zhuǎn)位盤間隙過(guò)大。<

47、;/p><p><b>　　凸輪在軸上竄動(dòng)。</b></p><p>　　轉(zhuǎn)位凸輪軸的軸向預(yù)緊力過(guò)大或有機(jī)械干涉。</p><p><b>　　轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)位不停。</b></p><p>　　兩計(jì)數(shù)開(kāi)關(guān)不同時(shí)計(jì)數(shù)或復(fù)置開(kāi)關(guān)損壞。</p><p>　　轉(zhuǎn)塔上的24V電源斷線。</

48、p><p>　　轉(zhuǎn)塔刀重復(fù)定位精度差</p><p><b>　　液壓夾緊力不足。</b></p><p>　　上下牙盤受沖擊，定位松動(dòng)。</p><p>　　上下牙盤間有污物或滾針脫落在牙盤中間。</p><p>　　轉(zhuǎn)塔落下夾緊時(shí)有機(jī)械干涉（如夾鐵屑）。</p><p>　

49、　夾緊液壓缸拉毛或研損。</p><p>　　轉(zhuǎn)塔座落在二層滑板之上，由于壓板和楔鐵配合不牢產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)偏大。</p><p><b>　　刀具不能夾緊</b></p><p><b>　　風(fēng)泵氣壓不足。</b></p><p><b>　　增壓漏氣。</b></p>

50、<p>　　刀具卡緊液壓缸漏油。</p><p>　　刀具松卡彈簧上的螺絲母松動(dòng)。</p><p><b>　　刀具夾緊后不能松開(kāi)</b></p><p>　　1）松鎖刀的彈簧壓力過(guò)緊。</p><p><b>　　刀套不能夾緊刀具</b></p><p>　　1

51、）檢查刀套上的調(diào)節(jié)螺母。</p><p><b>　　機(jī)械手換刀速度過(guò)快</b></p><p>　　1）氣壓太高或節(jié)流閥開(kāi)口過(guò)大。</p><p><b>　　換刀時(shí)找不到刀</b></p><p>　　1）刀位編碼用組合行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)等元件損壞、接觸不好或靈敏度降低。</p>

52、<p>　?。?）液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)故障診斷</p><p>　　液壓泵不供油或油量不足。</p><p><b>　　壓力調(diào)節(jié)彈簧過(guò)松。</b></p><p>　　流量調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)不當(dāng)，定子偏心方向相反。</p><p><b>　　液壓泵轉(zhuǎn)向相反。</b></p><

53、p>　　油的粘度過(guò)高，使葉片運(yùn)動(dòng)不靈活。</p><p>　　液壓泵轉(zhuǎn)速太低，葉片不能甩出。</p><p>　　油量不足，吸油管露出油面吸入空氣。</p><p><b>　　吸油管堵塞。</b></p><p><b>　　進(jìn)油口漏氣。</b></p><p>　　

54、葉片在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)卡死。</p><p>　　b、液壓泵有異常噪聲或壓力下降。</p><p>　　油量不足，濾油器露出油面。</p><p><b>　　吸油管吸入空氣。</b></p><p>　　回油管高出油面，空氣進(jìn)入油池。</p><p>　　進(jìn)油口濾油器容量不足。</p>&

55、lt;p><b>　　濾油器局部堵塞。</b></p><p>　　液壓泵轉(zhuǎn)速過(guò)高或液壓泵裝反。</p><p>　　液壓泵與電動(dòng)機(jī)聯(lián)接同軸度差。</p><p>　　定子和葉片磨損，軸承和軸損壞。</p><p><b>　　泵與其他機(jī)械共振。</b></p><p>

56、;　　c、液壓泵發(fā)熱、油溫過(guò)高</p><p>　　液壓泵工作壓力超載。</p><p>　　吸油管和系統(tǒng)回油管距離太近。</p><p><b>　　油箱油量不足。</b></p><p>　　摩擦引起機(jī)械損失，泄漏引起容積損失。</p><p><b>　　壓力過(guò)高。</b&g

57、t;</p><p>　　d、系統(tǒng)及工作壓力低，運(yùn)動(dòng)部件爬行</p><p><b>　　泄漏</b></p><p>　　e、尾座頂不緊或不運(yùn)動(dòng)</p><p><b>　　壓力不足。</b></p><p>　　液壓缸活塞拉毛或研損。</p><p&g

58、t;<b>　　密封圈損壞。</b></p><p><b>　　液壓閥斷線或卡死。</b></p><p><b>　　套筒研損。</b></p><p><b>　　f、導(dǎo)軌潤(rùn)滑不良</b></p><p><b>　　分油器堵塞。</

59、b></p><p><b>　　油管破裂或滲漏。</b></p><p><b>　　沒(méi)有氣體動(dòng)力源。</b></p><p><b>　　油路堵塞。</b></p><p>　　g、滾珠絲杠潤(rùn)滑不良</p><p><b>　　分油管

60、是否分油。</b></p><p><b>　　油管是否堵塞。</b></p><p>　　3.2 常見(jiàn)伺服系統(tǒng)故障及診斷</p><p>　　（1）伺服超差:機(jī)床的實(shí)際進(jìn)給值與指令值之差超過(guò)限定的允許值。.</p><p>　　檢查CNC控制系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)放大模塊之間,CNC控制系統(tǒng)與位置。</p>

61、;<p>　　檢測(cè)器之間,驅(qū)動(dòng)放大器與伺服電機(jī)之間的邊線是否正確、可靠。</p><p>　　檢查位置檢測(cè)器的信號(hào)及相關(guān)的D/A轉(zhuǎn)換電路是否有問(wèn)題。</p><p>　　檢查驅(qū)動(dòng)放大器電壓是否有問(wèn)題。</p><p>　　檢查電動(dòng)機(jī)軸與傳動(dòng)機(jī)械間是否配合良好，是否有松動(dòng)或間隙存在。</p><p>　　檢查位置環(huán)增益是否符合要求

62、，若不符合要求對(duì)有關(guān)的電位器應(yīng)予以調(diào)整。</p><p>　?。?）機(jī)床停止時(shí)，有關(guān)進(jìn)給軸振動(dòng)</p><p>　　檢查高頻脈動(dòng)信號(hào)并觀察其波形及振幅，若不符合應(yīng)調(diào)節(jié)有關(guān)電位器。</p><p>　　檢查伺服放大器速度環(huán)的補(bǔ)償功能，若不符合應(yīng)調(diào)節(jié)補(bǔ)償用電位器。</p><p>　　檢查位置檢測(cè)用編碼盤的軸、聯(lián)軸節(jié)、齒輪系是否嚙合良好。<

63、/p><p>　?。?）機(jī)床運(yùn)行時(shí)聲音不好，有擺動(dòng)現(xiàn)象。</p><p>　　檢查測(cè)速發(fā)電機(jī)換向器表面是否光滑、清潔，電刷與換向器間是否接觸良好。</p><p>　　檢查伺服放大器速度環(huán)的補(bǔ)償功能，若不符合應(yīng)調(diào)節(jié)補(bǔ)償用電位器。</p><p>　　檢查伺服放大器位置環(huán)增益是否符合要求，若不符合要求對(duì)有關(guān)的電位器應(yīng)予以調(diào)整。</p>

64、<p>　　檢查位置檢測(cè)器與聯(lián)軸節(jié)間的裝配是否有松動(dòng)。</p><p>　　檢查由位置檢測(cè)器來(lái)的反饋信號(hào)的波形及D/A轉(zhuǎn)換后的波形幅度。</p><p><b>　?。?）飛車現(xiàn)象</b></p><p>　　位置傳感器或速度傳感器的信號(hào)反相，或者是電樞線接反了，即整個(gè)系統(tǒng)不是負(fù)反饋而變成正反饋了。</p><p

65、>　　速度指令給的不正確。</p><p>　　位置傳感器或速度傳感器的反饋信號(hào)沒(méi)有接或者是有接線斷開(kāi)。</p><p>　　CNC控制系統(tǒng)或伺服控制板有故障電源板有故障而引起的邏輯混亂。</p><p>　?。?）所有的軸均不運(yùn)動(dòng)</p><p>　　用戶保護(hù)性鎖緊如急停\制動(dòng),或有關(guān)運(yùn)動(dòng)的相應(yīng)開(kāi)關(guān)位置不正確。</p>

66、<p><b>　　主電源熔絲斷。</b></p><p>　　由于過(guò)載保護(hù)用斷路器動(dòng)作或監(jiān)控用繼電器的觸點(diǎn)未接觸好。</p><p><b>　?。?）電動(dòng)機(jī)過(guò)熱</b></p><p>　　滑板運(yùn)行時(shí)摩擦力或阻力太大。</p><p>　　熱保護(hù)繼電器脫扣,電流設(shè)定錯(cuò)誤。</p&

67、gt;<p>　　勵(lì)磁電流太低或永磁式電動(dòng)機(jī)失磁時(shí),為獲得所需力矩也可引起電樞電流增高而使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱。</p><p><b>　　切削條件惡劣。</b></p><p>　　運(yùn)動(dòng)夾緊/制動(dòng)裝置沒(méi)充分釋放。</p><p>　　齒輪傳動(dòng)系損壞或傳感器有問(wèn)題。</p><p>　　電機(jī)本身內(nèi)部匝間短路而引起的

68、過(guò)熱。</p><p>　　帶風(fēng)扇冷卻的電動(dòng)機(jī),風(fēng)扇壞。</p><p>　?。?）機(jī)床定位精度不準(zhǔn)</p><p>　　滑板運(yùn)行時(shí)阻力太大。</p><p>　　位置環(huán)的增益或速度環(huán)的低頻增益太低。</p><p>　　機(jī)械傳動(dòng)部分有反向間隙。</p><p>　　位置環(huán)或速度環(huán)的零點(diǎn)平衡調(diào)整

69、不合理。</p><p>　　接地\屏蔽不好或電纜布線不合理。</p><p>　?。?）零件加工表面粗糙</p><p>　　檢查測(cè)速發(fā)電機(jī)換向器的表面光滑狀況及電刷的磨合狀況。</p><p>　　檢查高頻脈沖波形的振幅、頻率、及濾波形狀。</p><p>　　檢查切削條件是否合理，刀尖是否損壞。</p>

70、;<p>　　檢查機(jī)械傳動(dòng)的反向間隙。</p><p>　　檢查位置檢測(cè)信號(hào)的振幅。</p><p>　　檢查機(jī)床的振動(dòng)狀況如機(jī)床水平狀態(tài)、地基、主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)有否振動(dòng)等。</p><p>　　3.3 數(shù)控機(jī)床PLC故障診斷的方法</p><p>　?。?）根據(jù)報(bào)警信號(hào)診斷故障</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)

71、的故障報(bào)警信息，為用戶提供排除故障的信息。</p><p>　?。?）根據(jù)動(dòng)作順序診斷故障</p><p>　　數(shù)控機(jī)床上刀具及托盤等裝置的自動(dòng)交換動(dòng)作，都是按一定的順序來(lái)完成因此，觀察機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，比較故障和正常時(shí)的情況，就可發(fā)現(xiàn)疑點(diǎn)，診斷出故障原因。</p><p>　　（3）根據(jù)控制對(duì)象的工作原理診斷故障</p><p>　　數(shù)控

72、機(jī)床的PLC程序是按照控制對(duì)象的工作原理設(shè)計(jì)的，通過(guò)對(duì)控制對(duì)象工作原理的分析，結(jié)合PLC的I/O狀態(tài)是診斷故障很有效的方法。</p><p>　?。?）根據(jù)PLC的I/O狀態(tài)診斷故障</p><p>　　在數(shù)控機(jī)床中，輸入/輸出信號(hào)的傳遞，一般要通過(guò)PLC的I/O接口來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此一些故障會(huì)在PLC的I/O接口通道上反映出來(lái)。數(shù)控機(jī)床的這個(gè)特點(diǎn)為故障診斷提供了方便。如果不是數(shù)控系統(tǒng)硬件故障，

73、可以不必查看梯形圖和有關(guān)電路圖，通過(guò)查詢PLC的I/O通常狀態(tài)和故障狀態(tài)來(lái)進(jìn)行診斷。</p><p>　　另外一種簡(jiǎn)單實(shí)用的方法，就是將數(shù)控機(jī)床的輸入/輸出狀態(tài)列表，通過(guò)比較通常狀態(tài)和故障狀態(tài)，就能迅速診斷出故障部位。</p><p>　?。?）通過(guò)PLC梯形圖診斷故障</p><p>　　根據(jù)PLC的梯形圖來(lái)分析和診斷故障是解決數(shù)控機(jī)床外圍故障的基本方法。如果采用

74、這種方法診斷機(jī)床故障，首先應(yīng)該查清機(jī)床的工作原理、動(dòng)作順序和連鎖關(guān)系，然后利用CNC系統(tǒng)的自診斷功能或通過(guò)機(jī)外編程器，根據(jù)PLC梯形圖查看相關(guān)的輸入、輸出及標(biāo)志的狀態(tài)，以確定故障原因。</p><p>　?。?）動(dòng)態(tài)跟蹤梯形圖診斷故障</p><p>　　有些PLC發(fā)生故障時(shí)，查看輸入/輸出及標(biāo)志狀態(tài)均為正常，此時(shí)必須通過(guò)PLC動(dòng)態(tài)跟蹤，實(shí)時(shí)跟蹤輸入/輸出及標(biāo)志狀態(tài)的瞬間變化。根據(jù)PLC動(dòng)

75、作原理作出診斷。</p><p>　　綜上所述，PLC故障診斷的要點(diǎn)是:要了解數(shù)控機(jī)床各部分檢測(cè)開(kāi)關(guān)的安裝位置。如加工中心的刀庫(kù)，機(jī)械手和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，數(shù)控車床的旋轉(zhuǎn)刀架和尾架，機(jī)床的氣、液壓系統(tǒng)中的限位開(kāi)關(guān)，接近開(kāi)關(guān)和壓力開(kāi)關(guān)等，要清楚檢測(cè)開(kāi)關(guān)作為PLC輸入信號(hào)的標(biāo)志。要了解執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順序。如液壓缸、氣缸的電磁換向閥等，要清楚對(duì)應(yīng)的PLC輸出信號(hào)標(biāo)志。要了解各種條件標(biāo)志。如啟動(dòng)、停止、限位、夾緊和放松等標(biāo)志信

76、號(hào)借助編程器跟蹤梯形圖的動(dòng)態(tài)變化，分析故障的原因，根據(jù)機(jī)床的工作原理作出正確的診斷。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.蔣洪平，數(shù)控設(shè)備故障診斷與維修，北京：北京理工大學(xué)出版社，2006.8</p><p>　　2.嚴(yán)峻，數(shù)控機(jī)床常見(jiàn)故障快速處理86問(wèn)，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.4</p>

77、<p>　　3.鄭小年，楊克沖，數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修，武漢：華中科技大學(xué)出版社，2005.9</p><p>　　4.王潤(rùn)孝，秦現(xiàn)生，機(jī)床數(shù)控原理與系統(tǒng)，第2版，西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，1997.6</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　從論文選題到論文截稿，我的論文指導(dǎo)老師和同學(xué)們一直在無(wú)私地指導(dǎo)幫助我