毕业设计数控车床故障诊断与维修Word格式.docx

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浅谈数控机床故障诊断与维修

摘要

数控机床是复杂的大系统，由于它是集高、精、尖技术于一体，集机、电、光、液于一身的高技术产物，涉及很多技术，具有加工精度高、加工质量稳定可靠、生产效率高、适应性强、灵活性好等众多优点，在各个行业受到广泛欢迎，在使用方面，也是越来越受到重视。

但由于它是集强、弱电于一体，数字技术控制机械制造的一体化设备，一旦系统的某些部分出现故障，如机械锈蚀、机械磨损、机械失效、电子元器件老化、插件接触不良、电流电压波动、温度变化、干扰、噪声，软件丢失或本身有隐患、灰尘，操作失误等均可导致数控机床出故障，势必使机床停机，影响生产，所以如何正确维护设备和出现故障时能及时抢修成为保障生产正常进行的关键。

关键词：

数控机床；

故障；

诊断；

维修

摘要……………………………………………………………第3页

关键词…………………………………………………………第3页

正文……………………………………………………………第5页

一、数控机床的维护…………………………………………第5页

二、维修工作的基本条件……………………………………第6页

三、数控机床一般的故障诊断分析…………………………第9页

四、数控机床维修与排故技术………………………………第10页

五、数控机床故障诊断实例…………………………………第19页

结论……………………………………………………………第20页

致谢……………………………………………………………第20页

参考文献………………………………………………………第20页

数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程控制的技术。

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，更使制造业成为工业化的象征。

因此，要保证数控机床的正常使用，掌握必要的故障分析、诊断方法是十分重要的。

故障是指系统在规定的条件和规定的时间内失去了规定的功能。

数控机床系统故障的调查、分析与诊断的过程也就是故障的排除过程，一旦查明了原因，故障也就几乎等于排除了。

我国从事数控机床电气设计、应用与维修技术工作的工程技术人员数以万计，然而由于此项技术的复杂性、多样性和多变性以及一些客观环境因素的制约，在数控机床电气维修技术方面还没有形成一套成熟的、完整的理论体系。

当今控制理论与自动化技术的高速发展，尤其是微电子技术和计算机技术的日新月异，使得数控技术也在同步飞速发展，数控系统结构形式上的PC基、开放化和性能上的多样化、复杂化、高智能化不仅给其应用从观念到实践带来了巨大变化，也在其维修理论、技术和手段上带来了很大的变化。

一、数控机床的维护

　　对于数控机床来说，合理的日常维护措施，可以有效的预防和降低数控机床的故障发生几率。

　　首先，针对每一台机床的具体性能和加工对象制定操作规程建立工作、故障、维修档案是很重要的。

包括保养内容以及功能器件和元件的保养周期。

　　其次，在一般的工作车间的空气中都含有油雾、灰尘甚至金属粉末之类的污染物，一旦他们落在数控系统内的印制线路或电子器件上，很容易引起元器件之间绝缘电阻下降，甚至倒是元器件及印制线路受到损坏。

所以除非是需要进行必要的调整及维修，一般情况下不允许随便开启柜门，更不允许在使用过程中敞开柜门。

　　另外，对数控系统的电网电压要实行时时监控，一旦发现超出正常的工作电压，就会造成系统不能正常工作，甚至会引起数控系统内部电子部件的损坏。

所以配电系统在设备不具备自动检测保护的情况下要有专人负责监视，以及尽量的改善配电系统的稳定作业。

　　当然很重要的一点是数控机床采用直流进给伺服驱动和直流主轴伺服驱动的，要注意将电刷从直流电动机中取出来，以免由于化学腐蚀作用，是换向器表面腐蚀，造成换向性能受损，致使整台电动机损坏。

这是非常严重也容易引起的故障[1]。

二、维修工作的基本条件

数控机床的身价从几十万元到上千万元，一般都是企业中关键产品关键工序的关键设备，一旦故障停机，其影响和损失往往很大。

但是，人们对这样的设备往往更多地是看重其效能，而不仅对合理地使用不够重视，更对其保养及维修工作关注太少，日常不注意对保养与维修工作条件的创造和投入，故障出现临时抱佛脚的现象很是普遍。

因此，为了充分发挥数控机床的效益，我们一定要重视维修工作，创造出良好的维修条件。

由于数控机床日常出现的多为电气故障，所以电气维修更为重要。

1、人员条件

数控机床电气维修工作的快速性、优质性关键取决于电气维修人员的素质条件。

（1）首先要有高度的责任心和良好的职业道德。

（2）知识面要广。

要学习并基本掌握有关数控机床电气控制的各学科知识，如计算机技术、模拟与数字电路技术、自动控制与拖动理论、控制技术、加工工艺以及机械传动技术，当然还包括上节所讲的基本数控知识。

（3）应经过良好的技术培训。

数控技术基础理论的学习，尤其是针对具体数控机床的技术培训，首先是参加相关的培训班和机床安装现场的实际培训，然后向有经验的维修人员学习，而更重要且更长时间的是自学。

（4）勇于实践。

要积极投入数控机床的维修与操作的工作中去，在不断的实践中提高分析能力和动手能力。

（5）掌握科学的方法。

要做好维修工作光有热情是不够的，还必须在长期的学习和实践中总结提高，从中提炼出分析问题、解决问题的科学的方法。

（6）学习并掌握各种电气维修中常用的仪器、仪表和工具。

（7）掌握一门外语，特别是英语。

起码应做到能看懂技术资料。

2、物质条件

（1）准备好通用的和某台数控机床专用的电气备件。

（2）非必要的常备电器元件应做到采购渠道快速畅通。

（3）必要的维修工具、仪器仪表等，最好配有笔记本电脑并装有必要的维修软件。

（4）每台数控机床所配有的完整的技术图样和资料。

（5）数控机床使用、维修技术档案材料。

3、关于预防性维护

预防性维护的目的是为了降低故障率，其工作内容主要包括下列几方面的工作。

（1）人员安排

为每台数控机床分配专门的操作人员、工艺人员和维修人员，所有人员都要不断地努力提高自己的业务技术水平。

（2）建规建档

针对每台机床的具体性能和加工对象制定操作规章，建立工作与维修档案，管理者要经常检查、总结、改进。

（3）日常保养

对每台数控机床都应建立日常维护保养计划，包括保养内容（如坐标轴传动系统的润滑、磨损情况，主轴润滑等，油、水气路，各项温度控制，平衡系统，冷却系统，传动带的松紧，继电器、接触器触头清洁，各插头、接线端是否松动，电气柜通风状况等等）及各功能部件和元气件的保养周期（每日、每月、半年或不定期）。

（4）提高利用率

数控机床如果较长时间闲置不用，当需要使用时，首先机床的各运动环节会由于油脂凝固、灰尘甚至生锈而影响其静、动态传动性能，降低机床精度，油路系统的堵塞更是一大烦事；

从电气方面来看，由于一台数控机床的整个电气控制系统硬件是由数以万计的电子元器件组成的，他们的性能和寿命具有很大离散性，从宏观来看分三个阶段：

在一年之内基本上处于所谓“磨合”阶段。

在该阶段故障率呈下降趋势，如果在这期间不断开动机床则会较快完成“磨合”任务，而且也可充分利用一年的维修期；

第二阶段为有效寿命阶段，也就是充分发挥效能的阶段。

在合理使用和良好的日常维护保养的条件下，机床正常运转至少可在五年以上；

第三阶段为系统寿命衰老阶段，电器硬件故障会逐渐增多，数控系统的使用寿命平均在8～10年左右[2]。

因此，在没有加工任务的一段时间内，最好较低速度下空运行机床，至少也要经常给数控系统通电，甚至每天都应通电。

三、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。

近年来随着技术的发展，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

随着现代技术的发展，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。

四、数控机床维修与排故技术

1、常见电气故障分类

数控机床的电气故障可按故障的性质、表象、原因或后果等分类。

（1）以故障发生的部位，分为硬件故障和软件故障。

硬件故障是指电子、电器件、印制电路板、电线电缆、接插件等的不正常状态甚至损坏，这是需要修理甚至更换才可排除的故障。

而软件故障一般是指PLC逻辑控制程序中产生的故障，需要输入或修改某些数据甚至修改PLC程序方可排除的故障。

零件加工程序故障也属于软件故障。

最严重的软件故障则是数控系统软件的缺损甚至丢失，这就只有与生产厂商或其服务机构联系解决了[3]。

（2）以故障出现时有无指示，分为有诊断指示故障和无诊断指示故障。

当今的数控系统都设计有完美的自诊断程序，时实监控整个系统的软、硬件性能，一旦发现故障则会立即报警或者还有简要文字说明在屏幕上显示出来，结合系统配备的诊断手册不仅可以找到故障发生的原因、部位，而且还有排除的方法提示。

机床制造者也会针对具体机床设计有相关的故障指示及诊断说明书。

上述这两部分有诊断指示的故障加上各电气装置上的各类指示灯使得绝大多数电气故障的排除较为容易。

无诊断指示的故障一部分是上述两种诊断程序的不完整性所致（如开关不闭合、接插松动等）。

这类故障则要依靠对产生故障前的工作过程和故障现象及后果，并依靠维修人员对机床的熟悉程度和技术水平加以分析、排除。

（3）以故障出现时有无破坏性，分为破坏性故障和非破坏性故障。

对于破坏性故障，损坏工件甚至机床的故障，维修时不允许重演，这时只能根据产生故障时的现象进行相应的检查、分析来排除之，技术难度较高且有一定风险。

如果可能会损坏工件，则可卸下工件，试着重现故障过程，但应十分小心。

（4）以故障出现的或然性，分为系统性故障和随机性故障。

系统性故障是指只要满足一定的条件则一定会产生的确定的故障；

而随机性故障是指在相同的条件下偶尔发生的故障，这类故障的分析较为困难，通常多与机床机械结构的局部松动错位、部分电气工件特性漂移或可靠性降低、电气装置内部温度过高有关。

此类故障的分析需经反复试验、综合判断才可能排除。

（5）以机床的运动品质特性来衡量，则是机床运动特性下降的故障。

在这种情况