数控机床的使用故障诊断及其维护doc 20页.docx
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数控机床的使用故障诊断及其维护doc20页
数控机床的使用、故障诊断及其维护（doc20页）
一、摘要
二、英文摘要
三、正文
1、数控机床的使用
1.1了解所使用数控机床的结构和工艺范围
1.2确定加工的典型工件
1.3确定机床的规格和加工精度
1.4考虑选择合适的主轴电机功率并注意机床的刚性
1.5考虑数控系统与所需机床相匹配
1.6制定配套的操作规程，并严格遵守
2、数控机床一般的故障诊断分析
2.1检查
2.2系统自诊断
2.3功能程序测试法
2.4接口信号检查
2.5诊断备件替换法
摘要
近年来，随着数控加工技术的迅猛发展，数控机床在机械制造企业得到了广泛的使用，其选择、使用与维护工作也就显得越来越重要。
数控机床是在机械自动化生产中一种装置。
现代生产过程中被广泛的应用到自动生产线中。
本文简要介绍了数控机床的基本使用方法、一些常见的故障判断及其正确的维修方法、日常保养的相关注意事项以避免防止盲目保养对机床造成破坏，引出一系列措施、方法，详细讲解了上述相关内容，更深一层地了解它和使用它，也才能真正发挥数控机床在现代机械制造企业中的作用，就这些问题提出了一些自己的观点。
关键词：
数控机床，使用维护，保养方法
Abstract（英文摘要）
Abstract:
Inrecentyears,withtherapiddevelopmentofCNCmachiningtechnology,CNCmachinetoolmanufacturersinthemachineryhasbeenwidelyused,theirselection,useandmaintenancealsobecomeincreasinglyimportant.
CNCmachinetoolisadeviceintheautomatedproductionmachinery.Modernproductionprocesseshavebeenwidelyappliedtoautomaticproductionline.
ThispaperintroducesthebasicuseofNCmachinetools,somecommonfailuresandcorrectrepairmethodtojudgethedailymaintenanceofthepointsofattentioninordertoavoidpreventblindmaintenanceonmachinetooldamage,leadstoaseriesofmeasuresmethod,explainedindetailaboverelevantcontent,adeeperunderstandingofitanduseit,andcanreallyplayaCNCmachineinmodernmachinerymanufacturingenterprisesintheroleofsomeoftheseissuestheirviews.
Keywords:
CNCmachinetools,Maintenance,Maintenance
数控机床的使用、故障诊断与维护
数控加工技术是否广泛应用和是否拥有大量的数控机床，则是现代机械制造企业的制造能力和水平的重要标志之一。
近年来，随着数控加工技术的迅猛发展，数控机床在各个机械制造企业得到了广泛的使用，这给企业的生产加工带来了良好的经济效益。
然而，要真正发挥数控机床在现代机械制造企业中的作用，要保持数控机床持续、稳定的加工性能，则其使用与维护是不可忽视的，是非常重要的工作。
这往往又是许多企业较薄弱的环节。
为此，我们应当在数控机床的使用与维护方面做好以下几方面的工作，
1数控机床的使用
怎样才能做到正确、合理地使用数控机床？
我想我们应做好以下几方面：
图1-1
1要了解所使用数控机床的结构和工艺范围
要用好数控机床则首先要了解它的结构和工艺范围。
由于数控机床是集电子技术、计算机技术、信息检测技术、自动控制技术、精密机械制造技术等于一体的、高效的机械加工设备。
所以，数控机床主要适用于单件、中小批量生产，尤其适用于形状比较复杂、精度要求较高的零件的加工，以及产品更新频繁、生产周期要求短的零件加工。
2确定所要加工的典型工件
数控机床并不是万能机床，在了解了它的结构和工艺范围后，需要具体确定所要加工的典型工件。
在确定典型工件时，一方面要依据所加工产品的所有零件的结构和形状特征；另一方面则需要依据现有数控机床的结构和技术性能参数，最终确定哪些零件的哪些工序需要数控机床来完成，并将零件归类成组。
一般来讲，加工内外回转体工件表面和自由曲线形成的回转体表面，可以选择数控车床来完成；加工箱体类零件可选用卧室加工中心或者数控镗铣床；加工板类零件可选用立式加工中心或者数控铣床。
3确定机床的规格和加工精度
数控机床的规格应根据所确定的典型工件的总体尺寸进行选择。
一般情况下，工件的轮廓尺寸应在机床的加工空间范围之内。
机床的精度等级则应根据典型加工零件重要表面的精度和表面粗糙度等要求来确定。
图1-2
4考虑选择合适的主轴电机功率并注意机床的刚性
使用数控机床时，除了考虑机床的规格和精度外，还要考虑选择合适的主轴电机功率和刚性问题。
主轴电机功率反映了数控机床的切削能力和效率；机床在切削时的刚性也是反映机床的切削能力和效率的重要因素。
图1-3
5考虑数控系统与所需机床相匹配
数控系统是数控机床的核心，数控系统应与所需机床相匹配，根据数控机床的类型、设计指标、性能选择数控系统。
数控系统的种类不要太多，这是因为：
（1）需要更多的维修配件，增加库存资金；
（2）增加维修人员和技术人员的复杂度。
选择数控机床附件时应全面配置，长远综合考虑，切勿因小失大。
6制定配套的操作规程，并严格遵守
正确的操作规程既是保证操作人员安全的重要措施之一，也是保证设备安全、产品质量等的重要措施，所以，必须制定并严格遵守操作规程，以确保机床的安全正常运行。
数控机床的通用操作规程归纳如下：
（1）实行定人、定机、定岗的“三定”制度，凭操作证上岗。
多人操作大型数控设备时，则须配备主操作工专门负责组织指挥。
（2）操作前，操作者首先要熟悉所使用设备的主要技术性能、结构、保养内容和完好标准；并且检查设备是否完好，加好润滑油，按照规定时间开动机床低速空运转。
（3）工作中要精力集中，正确操作，并注意观察加工过程；如果有异常现象或者发生故障，则要及时停车，要注意保留现场，待维修人员来后如实说明故障前后的情况，并参与共同分析问题，尽早排除故障。
（4）工作后做好设备的保养和整理好工作现场。
文明生产，注意环保。
不同的数控机床其具体的操作规程也不相同。
2.数控机床一般的故障诊断分析
1检查
在设备无法正常工作的情况下，首先要判断故障出现的具体位置和产生的原因，我们可以目测故障板，仔细检查有无由于电流过大造成的保险丝熔断，元器件的烧焦烟熏，有无杂物断路现象，造成板子的过流、过压、短路。
观察阻容、半导体器件的管脚有无断脚、虚焊等，以此可发现一些较为明显的故障，缩小检修范围，判断故障产生的原因。
2系统自诊断
数控系统的自诊断功能随时监视数控系统的工作状态。
一旦发生异常情况，立即在CRT上显示报警信息或用发光二级管指示故障的大致起因，这是维修中最有效的一种方法。
近年来随着技术的，兴起了新的接口诊断技术，JTAG边界扫描，该规范提供了有效地检测引线间隔致密的电路板上零件的能力，进一步完善了系统的自我诊断能力。
3功能程序测试法
功能程序测试法就是将数控系统的常用功能和特殊功能用手工编程或自动变成的方法，编制成一个功能测试程序，送人数控系统，然后让数控系统运行这个测试程序，借以检查机床执行这些功能的准确定和可靠性，进而判断出故障发生的可能原因。
4接口信号检查
通过用可编程序控制器在线检查机床控制系统的接回信号，并与接口手册正确信号相对比，也可以查出相应的故障点。
5诊断备件替换法
随着技术的发展，电路的集成规模越来越大技术也越来越复杂，按常规方法，很难把故障定位到一个很小的区域，而一旦系统发生故障，为了缩短停机时间，在没有诊断备件的情况下可以采用相同或相容的模块对故障模块进行替换检查，对于现代数控的维修，越来越多的情况采用这种方法进行诊断，然后用备件替换损坏模块，使系统正常工作，尽最大可能缩短故障停机时间。
上述诊断方法，在实际应用时并无严格的界限，可能用一种方法就能排除故障，也可能需要多种方法同时进行。
最主要的是根据诊断的结果间接或直接的找到问题的关键，或维修或替换尽快的恢复生产。
3数控机床的维修
1、按数控机床发生的故障性质分类
（1）系统性故障
这类故障是指只要满足一定的条件，机床或者数控系统就必然出现的故障。
例如电网电压过高或者过低，系统就会产生电压过高报警或者过低报警；切削量过大时，就会产生过载报警等。
例如一台采用SINUMERIK810
系统的数控机床在加工过程中，系统有时自动断电关机，重新启动后，还可以正常工作。
根据系统工作原理和故障现象怀疑故障原因是系统供电电压波动，测量系统电源模块上的24V输人电源，发现为22.3V左右，当机床加工时，这个电压还向下波动，特别是切削量大时，电压下降就大，有时接近21V，这时系统自动断电关机，为了解决这个问题，更换容量大的24V电源变压器将这个故障彻底消除。
（2）随机故障
这类故障是指在同样条件下，只偶尔出现一次或者二次的故障。
要想人为地再现同样的故障则是不容易的，有时很长时间也很难再遇到一次。
这类故障的分析和诊断是比较困难的。
一般情况下，这类故障往往与机械结构的松动、错位，数控系统中部分元件工作特性的漂移、机床电气元件可靠性下降有关。
例如一台数控沟槽磨床，在加工过程中偶尔出现问题，磨沟槽的位置发生变化，造成废品。
分析这台机床的工作原理，在磨削加工时首先测量臂向下摆动到工件的卡紧位置，然后工件开始移动，当工件的基准端面接触到测量头时，数控装置记录下此时的位置数据，然后测量臂抬起，加工程序继续运行。
数控装置根据端面的位置数据，在距端面一定距离的位置磨削沟槽，所以沟槽位置不准与测量的准确与否有非常大的关系。
因为不经常发生，所以很难观察到故障现象。
因此根据机床工作原理，对测量头进行检查并没有发现问题；对测量臂的转动检查时发现旋转轴有些紧，可能测量臂有时没有精确到位，使测量产生误差。
将旋转轴拆开检查发现已严重磨损，制作新备件，更换上后再也没有发生这个故障。
2、按故障类型分类
按照机床故障的类型区分，故障可分为机械故障和电气故障。
（1）机械故障
这类故障主要发生在机床主机部分，还可以分为机械部件故障、液压系统故障、气动系统故障和润滑系统故障等。
例如一台采用SINUMERIK810系统的数控淬火机床开机回参考点、走X轴时，出现报警1680“SERVOENABLETRAV．AXISX"，手动走X轴也出现这个报警，检查伺服装置，发现有过载报警指示。
根据西门子说明书产生这个故障的原因可能是机械负载过大、伺服控制电源出现问题、伺服电动机出现故障等。
本着先机械后电气的原则，首先检测X轴滑台，手动盘动X轴滑台，发现非常沉，盘不动，说明机械部分出现了问题。
将X轴滚珠丝杠拆下检查，发现滚珠丝杠已锈蚀，原来是滑台密封不好，淬火液进人滚珠丝杠，造成滚珠丝杠的锈蚀，更换新的滚珠丝杠，故障消除。
（2）电气故障
电气故障是指电气控制系统出现的故障，主要包括数控装置、PLC控制器、伺服单元、CRT显示器、电源模块、机床控制元件以及检测开关的故障等。
这部分的故障是数控机床的常见故障，应该引起足够的重视。
3、按数控机床发生的故障后有无报警显示分类
按故障产生后有无报警显示，可分为有报警显示故障和无报警显示故障两类。
（1）有报警显示故障
这类故障又可以分为硬件报警显示和软件报警显示两种。
1）硬件报警显示的故障。
硬件报警显示通常是指各单元装置上的指示灯的报警指示。
在数控系统中有许多用以指示故障部位的指示灯，如控制系统操作面板、CPU主板、伺服控制单元等部位，一旦数控系统的这些指示灯指示故障状态后，根据相应部位上的指示灯的报警含义，均可以大致判断故障发生的部位和性质，这无疑会给故障分析与诊断带来极大好处。
因此维修人员在日常维护和故障维修时应注意检查这些指示灯的状态是否正常。
2）软件报警显示的故障。
软件报警显示通常是指数控系统显示器上显示出的报警号和报警信息。
由于数控系统具有自诊断功能，一旦检查出故障，即按故障的级别进行处理，同时在显示器上显示报警号和报警信息。
软件报警又可分为NC报警和PLC报警，前者为数控部分的故障报警，可通过报警号，在《数控系统维修手册》上找到这个报警的原因与怎样处理方面的内容，从而确定可能产生故障的原因；后者的PLC报警的报警信息来自机床制造厂家编制的报警文本，大多属于机床侧的故障报警，遇到这类故障，可根据报警信息，或者PLC用户程序确诊故障。
（2）无报警显示的故障
这类故障发生时没有任何硬件及软件报警显示，因此分析诊断起来比较困难。
对于没有报警的故障，通常要具体问题具体分析。
遇到这类问题，要根据故障现象、机床工作原理、数控系统工作原理、PLC梯形图以及维修经验来分析诊断故障。
例如一台数控淬火机床经常自动断电关机，停一会再开还可以工作。
分析机床的工作原理，产生这个故障的原因一般都是系统保护功能起作用，所以首先检查系统的供电电压为24V，没有间题；在检查系统的冷却装置时，发现冷却风扇过滤网堵塞，出故障时恰好是夏季，系统因为温度过高而自动停机，更换过滤网，机床恢复正常使用。
又如一台采用德国SINUMERIK810系统的数控沟槽磨床，在自动磨削完工件、修整砂轮时，带动砂轮的Z轴向上运动，停下后砂轮修整器并没有修整砂轮，而是停止了自动循环，但屏幕上没有报警指示。
根据机床的工作原理，在修整砂轮时，应该喷射冷却液，冷却砂轮修整器，但多次观察发生故障的过程，却发现没有切削液喷射。
切削液电磁阀控制原理图如图所示，在出现故障时利用数控系统的PLC状态显示功能，观察控制切削液喷射电磁阀的输出Q4.5，其状态为“1”，没有问题，根据电气原理图它是通过直流继电器K45来控制电磁阀的，检查直流继电器K45也没有问题，接着检查电磁阀，发现电磁阀的线圈上有电压，说明问题是出在电磁阀上，更换电磁阀，机床故障消除。
4、按故障发生部位分类
按机床故障发生的部位可把故障分为如下几类：
（1）数控装置部分的故障
数控装置部分的故障又可以分为软件故障和硬件故障。
1）软件故障。
有些机床故障是由于加工程序编制出现错误造成的，有些故障是由于机床数据设置不当引起的，这类故障属于软件故障。
只要将故障原因找到并修改后，这类故障就会排除。
2）硬件故障。
有些机床故障是因为控制系统硬件出现问题，这类故障必须更换损坏的器件或者维修后才能排除故障。
例如一台数控冲床出现故障，屏幕没有显示，检查机床控制系统的电源模块的24V输人电源，没有问题，NC-ON信号也正常，但在电源模块上没有5V电压，说明电源模块损坏，维修后，机床恢复正常使用。
（2）PLC部分的故障
PLC部分的故障也分为软件和硬件故障两种。
1）软件故障。
由于PLC用户程序编制有问题，在数控机床运行时满足一定的条件即可发生故障。
另外，PLC用户程序编制的不好，经常会出现一些无报警的机床侧故障，所以PLC用户程序要编制的尽量完善。
2）硬件故障。
由于PLC输人输出模块出现问题而引起的故障属于硬件故障。
有时个别输入输出口出现故障，可以通过修改PLC程序，使用备用接口替代出现故障的接口，从而排除故障。
例如一台采用德国SIEMENS810系统的数控磨床，自动加工不能连续进行，磨削完一个工件后，主轴砂轮不退回修整，自动循环中止。
分析机床的工作原理，机床的工作状态是通过机床操作面板上的钮子开关设定的，钮子开关接人PLC的输人E7.0，利用数控系统的PLC状态显示功能，检查其状态，但不管怎样拨动钮子开关，其状态一直为“0”，不发生变化，而检查开关没有发现问题，将该开关的连接线连接到PLC的备用输人接口E3.0上，这时观察这个状态的变化，正常跟随钮子开关的变化，没有问题，由此证明PLC的输人接接口E7.0损坏，因为手头没有备件，将钮子开关接到PLC的E3.0的输人接口上，然后通过编程器将PLC程序中的所有E7.0都改成E3.0，这时机床恢复了正常使用。
（3）伺服系统故障
伺服系统的故障一般都是由于伺服控制单元、伺服电动机、测速装置、编码器等出现问题引起的。
例如：
一台数控车床使用FANUC0iTC系统，系统出现417报警，报警信息为“SERVOALARM：
2－THAXISPARAMETERINCORRECT”,检查伺服系统参数设置发现，参数NO:
2023被人修改成为负值。
（该参数为电机一转的速度反馈脉冲数）。
修改此参数，系统报警解除。
（4）机床主体部分的故障
这类故障大多数是由于外部原因造成的，机械装置不到位、液压系统出现问题、检查开关损坏、驱动装置出现问题。
机床主轴、导轨、丝杠、轴承、刀库等由于种种原因，会出现丧失精度、爬行、过载等问题。
这些问题往往会造成数控系统的报警。
因此，数控系统的故障判断是一个综合问题。
5、按故障发生的破坏程度分类
按故障发生时的破坏程度分为破坏性故障和非破坏性故障。
（1）破坏性故障
这类故障出现会对操作者或设备造成伤害或损害，如超程运行、飞车、部件碰撞等。
发生破坏性故障后，
例如，一台数控车床在正常加工的情况下，刀具撞到工件，造成重大的损失，经过仔细的分析，发现返回参考点错误，认真地分析发现行程开关（档块）位置与电子栅格位置重合，（偶而）造成Z方向进给多出一个电子栅格，从而造成刀具工件相撞的破坏性故障。
移动行程开关位置，从问题得到圆满解决。
（2）非破坏性故障
数控机床的绝多数故障属于这类故障，出现故障时对机床和操作人不会造成任何伤害，所以诊断这类故障时，可以再现故障，并可以仔细观察故障现象，通过故障现象对故障进行分析和诊断。
4数控机床的保养
图4-1
数控机床能否达到加工精度高、产品质量稳定、提高生产效率的目标,这不仅取决于机床本身的精度和性能，在很大程度上也与操作者在生产中能否正确地对数控机床进行维护保养和使用密切相关。
为此，我们必须重视和加强对数控机床的日常维护和保养，具体做到：
1要提高操作人员的综合素质
因为数控机床是典型的机电一体化产品，其操作使用比普通机床的难度要大得多，因此对操作人员提出：
应掌握数控机床的结构、加工的基本工艺及其加工设备的基本知识；熟悉机床的性能和特点；具有独立使用和操作数控机床的能力；能够排除数控机床使用过程中出现的简单故障；并有强烈的责任心和爱岗敬业精神等要求。
2要为数控机床创造一个良好的使用环境
使用数控机床应为其创造一个良好的使用环境。
一方面要保持比较恒定的温度和湿度，提高电网电压的稳定性；另一方面应配备数控系统编程、操作和维修的专门人员，并且这些人员应熟悉所用数控机床的机械、数控系统、强电设备、液压、气压等部分及使用环境、加工条件等，并能按机床和系统使用说明书要求正确使用数控机床。
3建立规范的管理体制，制定严格的规章制度
使用数控机床应建立健全规范的管理体制，制定严格的规章制度，抓好数控设备的基础管理和技术管理工作。
为此要做到：
设备安装调试后要进行精度、数控功能、嗓声检查，并要求厂家提供配套的使用手册和其它技术资料。
机床验收后应制定相关数控机床的操作使用规程，使操作人员能按规程正确操作。
5做好数控机床的日常维护
图5-1
数控机床的日常维护工作主要由操作人员和维修人员共同来完成。
操作人员每天要注意主轴轴承润滑及油箱油量与温升的检查，注意机床导轨和其它重要部位的润滑；每周进行一次机床清扫，特别是机床主要部位铁屑的清扫；每半个月或一个月进行一次彻底的大清扫和清洁，特别是电气柜散热通风系统中过滤网的定期清洗，保持机床良好的清洁状态。
维修人员则每天进行机床巡检，重点关注机床的电柜风扇、指示灯、机械、液压、润滑等关键部位是否正常工作，数控系统的电网电压波动是否在±10%范围内；此外，要注意检查电缆线的移动接头和拐弯处是否出现接触不良或短路等故障。
总之，数控机床的使用、维护与保养是一项较复杂的系统工程。
我们只有在实际使用操作过程中不断地探索、学习和总结，才能更深一层地了解它和使用它，也才能真正发挥数控机床在现代机械制造企业中的作用。
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专业相关英文资料
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