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数控机床维修诊断论文

1绪论

21世纪的机床--并联机床VARGUS：

螺纹加工专家电阻焊简介模具选材原则选购好的机床我有6招重机制造业成组并行工程应用滚动轴承标准:

滚动轴承残磁技术条件ugnx设计应用的质量管理通风机的分类及应用领域企业中产品结构是如何在信息系统中实现的？

钛合金在加工中心精加工的工艺分析基于精密测量的复杂零件的快速反求TRUMPF携冲床新品亮相CIMT2007非金属矿超细深加工技术发展现状及趋势切削加工新概念液氮冷却在切磨削加工中的应用国内外机床发展趋势设计新型工业控制系统方法探讨美国开发新型金刚石刀具材料驱动式刀具技术已改变CNC车床加工本质简介[标签:

tag]摘要：

介绍数控机床电气系统常见典型故障的维修方法、原因分析及预防。

数控机床能适应不同零件的自动加工，当改变加工零件时，只需改变数控程序，而不用凸轮、靠模、样板、或钻镗模等专用工艺装备。

具有生产效率和加工精度高，加工质量稳定的特点。

而经济型数控机床因.

2数控机床一般的故障诊断分析

2.1数控机床故障的分类

2.1.1常见故障按产生原因分为机械故障和电气故障两类。

所以，维修中首先要判断是机械故障还是电气故障，先检查电气系统看程序能否正常运行，功能键是否正常，有无报警现象等，再检查是否有缺相、过流、欠压或运动异常等现象。

根据上述情况，则可初步判断故障原因在机械方面还是在电气方面。

2.2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。

2.3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。

2.4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。

2.5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。

2.6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。

2.7数控机床故障诊断实例

　　由于数控机床的驱动部分是强弱电一体的，是最容易发生问题的。

因此将驱动部分作简单介绍：

驱动部分包括主轴驱动器和伺服驱动器，有电源模块和驱动模块两部分组成，电源模块是将三相交流电有变压器升压为高压直流，而驱动部分实际上是个逆变换，将高压支流转换为三相交流，并驱动伺服电机，完成个伺服轴的运动和主轴的运转。

因此这部分最容易出故障。

以CJK6136数控机床和802S数控系统的故障现象为例，主要分析一下控制电路与机械传动接口的故障维修。

如在数控机床在加工过程中，主轴有时能回参考点有时不能。

在数控操作面板上，主轴转速显示时有时无，主轴运转正常。

分析出现的故障原因得该机床采用变频调速，其转速信号是有编码器提供，所以可排除编码器损坏的可能，否则根本就无法传递转速信号了。

只能是编码器与其连接单元出现问题。

两方面考虑，一是可能和数控系统连接的ECU连接松动，二是可能可和主轴的机械连接出现问题。

由此可以着手解决问题了。

首先检查编码器与ECU的连接。

若不存在问题，就卸下编码器检查主传动与编码器的连接键是否脱离键槽，结果发现就是这个问题。

修复并重新安装就解决了问题。

数控机床故障产生的原因是多种多样的，有机械问题、数控系统的问题、传感元件的问题、驱动元件的问题、强电部分的问题、线路连接的问题等。

在检修过程中，要分析故障产生的可能原因和范围，然后逐步排除，直到找出故障点，切勿盲目的乱动，否则，不但不能解决问题。

还可能使故障范围进一步扩大。

总之，在面对数控机床故障和维修问题时，首先要防患于未燃，不能在数控机床出现问题后才去解决问题，要做好日常的维护工作和了解机床本身的结构和工作原理，这样才能做到有的放矢。

3典型故障的诊断与排除方法

3.1常规检查法

3.1.1报警处理:

数控系统发生故障时，一般在操作面板上给出故障信号和相应的信息。

通常系统的操作手册或调整手册中都有详细的报警内容和处理方法。

同时可以利用操作面板或编程器根据电路图和PLC程序，查出相应的信号状态，按逻辑关系找出故障点进行处理。

3.1.2无报警或无法报警的故障处理:

当系统无法运行，停机或系统没有报警但工作不正常时，需要根据故障发生前后的系统状态信息，运用已掌握的理论基础，进行分析，做出正确的判断。

这种利用可编程控制器进行PLC中断状态分析，其中断原因以中断堆栈的方式记忆。

例如：

一台SCHIESSVMG67轴五连动数控机床，采用西门子840D系统其可编程控制器S7300在运行中产生中断故障，利用系统诊断中断堆栈的方法可以十分迅速的找到故障原因，通过SIMATICManager访问这一功能，选择菜单功能PLC->Diagnostic/setting->ModuleInformation->DiagnosticBuffer，可打开诊断缓冲器，诊断缓冲器中按先后顺序存储着所有可用于系统诊断的事件。

选中了一个事件后，在“DtailsonEvent"信息框中可以看到关于该事件的详细说明：

事件（ID）代号和事件号、块类型和号码，根据事件，如导致该事件的指令的相对STL行地址。

单击〖HelponEvent〗按钮，可打开事件帮助信息窗口。

单击〖OpenBlock〗按钮，可在线打开CPU中出现中断的块，如利用这种方法在实际维修工作中是十分迅速有效的。

维修人员应当充分熟悉系统的自诊断功能的一些特殊处理方法。

这样就会少走弯路，较快排除故障。

3.2初始化法

一般情况下，由于瞬时故障引起的系统报警，可用硬件复位或开关系统电源依次清除故障;若系统工作存贮区由于掉电、拔插线路板或电池欠压造成混乱，则必须对系统进行初始化清除。

例如：

一台德国PFH100KW-6米数控龙门铣镗床采用西门子840C数控系统，由于系统工作存贮区混乱，开关后只定在一个初始化界面，系统根本无法进入，一般性复位无效，必须对系统进行初始化清除，就采用了初始化复位法，进入〖startup〗菜单->利用〖generalresetmodeinformationonstartup〗->选择〖endgenresetmode〗进行这种特殊的复位法之后，系统才能重启进行正常操作，故障解除。

3.3参数修正法

在数控机床维修中，有时要利用某些参数来调整机床，有些参数要根据机床的运行状态进行必要的修正，这种方法与机械维修相配合是十分有效的。

例如：

一台法国Forestφ250数控落地镗采用NUM1060系统爬行严重，虽进行了X轴导轨的大修但此方向立柱的运行仍无法满足加工要求，原因是前导轨已经严重研伤，在机械调节能力有限的基础上试着进行参数更改，将P21Servo-systemloopgaincoefficient伺服系统的位置环增益系数逐渐修调，NUM机床参数的设置步骤及操作方法介绍如下：

3.3.1上电后按软键Fll-SELECTTHEUTILITY

3.3.2选择0项ACCESSTOUTILITYPROGRAMMES

3.3.3选择第5项SETUPDATA

3.3.4这时出现画面WARNINGMACHINECONTROLWILLBESTOPPEDWHENCHANGINGPARAMETESOK?

（Y/N），键人Y字母

3.3.5出现画面MACHINESETUPDATA0DISPLAY1CHANGE……，如果更改请键入1

3.3.6出现PARAMETER?

如果更改参数P21则键入P21

3.3.7出现该参数后将光标移到字按#键入参数值回车即可

3.3.8按键CTRLXOff系统复位退出参数设定即可

4数控机床的维护

数控系统是数控机床的核心部件，因此，数控机床的维护主要是数控系统的维护。

数控系统经过一段较长时间的使用，电子元器件性能要老化甚至损坏，有些机械部件更是如此，为了尽量地延长元器件的寿命和零部件的磨损周期，防止各种故障，特别是恶性事故的发生，就必须对数控系统进行日常的维护。

概括起来，要注意以下几个方面。

1）.制订数控系统日常维护的规章制度

根据各种部件特点，确定各自保养条例。

如明文规定哪些地方需要天天清理（如CNC系统的输入／输出单元——光电阅读机的清洁，检查机械结构部分是否润滑良好等），哪些部件要定期检查或更换（如直流伺服电动机电刷和换向器应每月检查一次）。

2）.应尽量少开数控柜和强电柜的门

因为在机加工车间的空气中一般都含有油雾、灰尘甚至金属粉末。

一旦它们落在数控系统内的印制线路或电器件上，容易引起元器件间绝缘电阻下降，甚至导致元器件及印制线路的损坏。

有的用户在夏天为了使数控系统超负荷长期工作，打开数控柜的门来散热，这是种绝不可取的方法，最终会导致数控系统的加速损坏。

正确的方法是降低数控系统的外部环境温度。

因此，应该有一种严格的规定，除非进行必要的调整和维修，不允许随便开启柜门，更不允许在使用时敞开柜门。

3）.定时清扫数控柜的散热通风系统

应每天检查数控系统柜上各个冷却风扇工作是否正常，应视工作环境状况，每半年或每季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象。

如果过滤网上灰尘积聚过多，需及时清理，否则将会引起数控系统柜内温度高（一般不允许超过55℃），造成过热报警或数控系统工作不可靠。

4）.经常监视数控系统用的电网电压

FANUC公司生产的数控系统，允许电网电压在额定值的85%～110%的范围内波动。

如果超出此范围，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损坏。

5）.定期更换存储器用电池

FANUC公司所生产的数控系统内的存储器有两种：

（1）不需电池保持的磁泡存储器。

（2）需要用电池保持的CMOSRAM器件，为了在数控系统不通电期间能保持存储的内容，内部设有可充电电池维持电路，在数控系统通电时，由+5V电源经一个二极管向CMOSRAM供电，并对可充电电池进行充电；当数控系统切断电源时，则改为由电池供电来维持CMOSRAM内的信息，在一般情况下，即使电池尚未失效，也应每年更换一次电池，以便确保系统能正常工作。

另外，一定要注意，电池的更换应在数控系统供电状态下进行。

6）.数控系统长期不用时的维护

为提高数控系统的利用率和减少数控系统的故障，数控机床应满负荷使用，而不要长期闲置不用，由于某种原因，造成数控系统长期闲置不用时，为了避免数控系统损坏，需注意以下两点：

（1）要经常给数控系统通电，特别是在环境湿度较大的梅雨季节更应如此，在机床锁住不动的情况下（即伺服电动机不转时），让数控系统空运行。

利用电器元件本身的发热来驱散数控系统内的潮气，保证电子器件性能稳定可靠，实践证明，在空气湿度较大的地区，经常通电是降低故障率的一个有效措施。

（2）数控机床采用直流进给伺服驱动和直流主轴伺服驱动的，应将电刷从直流电动机中取出，以免由于化学腐蚀作用，使换向器表面腐蚀，造成换向性能变坏，甚至使整台电动机损坏。

5.数控机床的维护保养

1数控系统的维护

（1）严格遵守操作规程和日常维护制度

数控设备操作人员要严格遵守操作规程和日常维护制度，操作人员的技术业务素质的优劣是影响故障发生频率的重要因素。

当机床发生故障时，操作者要注意保留现场，并向维修人员如实说明出现故障前后的情况，以利于分析、诊断出故障的原因，及时排除。

（2）防止灰尘污物进入数控装置内部

在机加工车间的空气中一般都会有油雾、灰尘甚至金属粉末，一旦它们落在数控系统内的电路板或电子器件上，容易引起元器件间绝缘电阻下降，甚至导致元器件及电路板损坏。

有的用户在夏天为了使数控系统能超负荷长期工作，采取打开数控柜的门来散热，这是一种极不可取的方法，其最终将导致数控系统的加速损坏，应该尽量减少打开数控柜和强电柜门。

（3）防止系统过热

应该检查数控柜上的各个冷却风扇工作是否正常。

每半年或每季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象，若过滤网上灰尘积聚过多，不及时清理，会引起数控柜内温度过高。

（4）数控系统的输入/输出装置的定期维护

80年代以前生产的数控机床，大多带有光电式纸带阅读机，如果读带部分被污染，将导致读入信息出错。

为此，必须按规定对光电阅读机进行维护。

（5）直流电动机电刷的定期检查和更换

直流电动机电刷的过度磨损，会影响电动机的性能，甚至造成电动机损坏。

为此，应对电动机电刷进行定期检查和更换。

数控车床、数控铣床、加工中心等，应每年检查一次。

（6）定期检查和更换存储用电池

一般数控系统内对CMOSRAM存储器件设有可充电电池维护电路，以保证系统不通电期间能保持其存储器的内容。

在一般情况下，即使尚未失效，也应每年更换一次，以确保系统正常工作。

电池的更换应在数控系统供电状态下进行，以防更换时RAM内信息丢失。

（7）备用电路板的维护

备用的印制电路板长期不用时，应定期装到数控系统中通电运行一段时间，以防损坏。

2机械部件的维护

（1）主传动链的维护

定期调整主轴驱动带的松紧程度，防止因带打滑造成的丢转现象；检查主轴润滑的恒温油箱、调节温度范围，及时补充油量，并清洗过滤器；主轴中刀具夹紧装置长时间使用后，会产生间隙，影响刀具的夹紧，需及时调整液压缸活塞的位移量。

（2）滚珠丝杠螺纹副的维护

定期检查、调整丝杠螺纹副的轴向间隙，保证反向传动精度和轴向刚度；定期检查丝杠与床身的连接是否有松动；丝杠防护装置有损坏要及时更换，以防灰尘或切屑进入。

（3）刀库及换刀机械手的维护

严禁把超重、超长的刀具装入刀库，以避免机械手换刀时掉刀或刀具与工件、夹具发生碰撞；经常检查刀库的回零位置是否正确，检查机床主轴回换刀点位置是否到位，并及时调整；开机时，应使刀库和机械手空运行，检查各部分工作是否正常，特别是各行程开关和电磁阀能否正常动作；检查刀具在机械手上锁紧是否可靠，发现不正常应及时处理。

3液压、气压系统维护

定期对各润滑、液压、气压系统的过滤器或分滤网进行清洗或更换；定期对液压系统进行油质化验检查、添加和更换液压油；定期对气压系统分水滤气器放水。

4机床精度的维护

定期进行机床水平和机械精度检查并校正。

机械精度的校正方法有软硬两种。

其软方法主要是通过系统参数补偿，如丝杠反向间隙补偿、各坐标定位精度定点补偿、机床回参考点位置校正等；硬方法一般要在机床大修时进行，如进行导轨修刮、滚珠丝杠螺母副预紧调整反向间隙等。

六结论

本文对数控车床故障进行了分析与排除方法，阐述了一些维护维修的方法。

数控机床作为一种高精度自动化设备，其能否安全可靠运行，在很大程度上取决于机床的正确使用和日常维护，为了保证机床长期安全平稳运行，降低维修费用，及时发现和消除隐患，从而提高企业的经济效益。

数控机床的维护与保养通过日常工作中的典型故障着重提出以下几种实用的诊断、维修及保养方法供大家参考。

致谢

本文是在尊敬的导师王的精心指导下完成的，导师高尚的品德，渊博的学识，严谨的学风和高度的责任心深深地影响着学生。

导师的教诲是学生宝贵的精神财富，并将使学生受益终生。

在此，谨向尊敬的导师表示真诚的感谢和崇高的敬意！

在课题的研究过程中，黄河科技大学工学院的各位领导和老师对论文的完成给予了很大支持和帮助，在此表示由衷的感谢！

最后，作者还要深深地感谢默默支持本人完成学业的父母及亲友，感谢他们为我所做出的无私奉献和巨大支持！

谨向所有在本文的完成中给予作者关怀和帮助而在此无法一一提及的老师、同学和朋友致以诚挚的谢意！

参考文献

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机械工业出版社.2006.

[2]管士昌.数控机床维修保养中的几个问题.设备管理与维修1990

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[3]崔洪才.浅谈数控机床的维护.设备管理与维修[J]2001.No9.