数控机床的故障诊断维修及维护.docx
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数控机床的故障诊断维修及维护
目录
1绪论……………………………………………………………………………1
1.1数控机床的定义……………………………………………………………1
1.2数控机床的发展和特点……………………………………………………2
1.3数控机床的组成与工作原理………………………………………………2
2数控机床故障诊断及维修………………………………………………4
2.1数控机床维修基础…………………………………………………………9
2.2数控机床常见机械故障诊断及维修……………………………………9
2.3伺服系统常见故障诊断及维修…………………………………………14
3数控机床的维护……………………………………………………………22
3.1数控机床维护的内容及特点………………………………………………22
3.2电源维护……………………………………………………………………24
3.3数控机床的护干扰…………………………………………………………24
总结…………………………………………………………………………28
致谢…………………………………………………………………………29
参考文献…………………………………………………………………………30
绪论
1．1数控机床的定义
数控技术，简称数控（NumericalControl-NC），是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。
由于现代数控都采用了计算机进行控制。
为了对机械运动及加工过程进行数字化信息控制，必须具备相应的硬件和软件。
用来实现数字化信息控制的硬件和软件的整体称为数控系统（NumericalControl-NCSystem），数控系统的核心是数控装置（NumericalConteoller）。
采用数控技术进行控制的机床，称为数控机床（NC机床）。
它是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计等先进技术的典型机电一体化产品，是现代制造技术的基础。
1.2数控机床的发展和特点
制造业是一个国家国民经济的支柱产业，它一方面创造价值，生产物质财富，另一方面为国民经济各个部门提供装备，其现代化程度决定了国家其他行业的发展步伐。
1.2.1、数控机床的发展
数控机床的产生给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国民经济的一些重要行业（IT、汽车、轻工等）的发展起着越来越重要的作用。
机械制造业对数控机床的要求越来越高，数控机床的变化和发展也越来越快，当前世界上数控机床的发展呈现如下趋势。
（1）高速、高精度化
（2）高可靠性
（3）机床功能复合化
（4）智能化、网络化、柔性化
1.2.2、数控机床的特点
数控机床使用了计算机信息处理、自动控制等先进的工业技术，使得数控机床在现代制造业中具有常规机床无法比拟的优势。
（1）对加工对象的适应性强
（2）加工精度高
（3）生产效率高
（4）操作者劳动强度低
（5）经济效益好
（6）便于生产管理的现代化
1．3数控机床的组成与工作原理
1.3.1数控机床组成
数控系统是所有数控设备的核心。
数控系统的主要控制对象是坐标轴的位移（包括移动速度、方向、位置等），其控制信息主要来源于数控加工或运动控制程序。
因此，作为数控系统的最基本组成应包括：
程序的输入/输出装置、数控装置、伺服驱动这三部分。
它一般由加工程序、输入装置、CNC单元、伺服系统、位置反馈系统和机床本体组成。
如图1.2所示
图1.2数控机床的组成
1.3.2数控机床的工作原理
在传统的金属切削机床上，加工零件时需要操作者根据图样的要求，通过不断改变刀具的运动轨迹和运动速度等参数，使刀具对工件进行切削加工，最终加工出合格零件。
数控机床的加工，其实质是应用了“微分”原理。
其工作原理与过程可以简要描述如下（见图1.3）：
1）数控装置根据加工程序要求的刀具轨迹，将轨迹按机床对应的坐标轴，以最小移动量（脉冲当量）进行微分（图1.3中的ΔX,ΔY）并计算出各坐标轴需要移动的脉冲数。
2）通过数控装置的“插补”软件或“插补”运算器，把要求的轨迹用以“最小移动单位”为单位的等效折线进行拟合，并找出最接近理论轨迹的拟合折线。
3）数控装置根据拟合折线的轨迹，给相应的坐标轴连续不断地分配进给脉冲，井通过伺服驱动使机床坐标轴按分配的脉冲运动。
图1.3数控加工原理
2．数控机床故障诊断及维修
2．1数控机床维修基础
2.1.1维修的基本要求
数控机床是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计等先进技术的典型机电一体化产品，其控制系统复杂、价格昂贵，因此它对维修人员素质、维修资料的准备、维修仪器的使用等方面提出了比普通机床更高的要求，这些要求主要包括以下几个方面。
1.人员素质的要求
（1）具有较广的知识面。
（2）善于思考。
（3）重视总结积累。
（4）善于学习。
（5）具备外语基础与专业外语基础。
（6）能熟练操作机床和使用维修仪器。
（7）具有较强的动手能力。
2.技术资料的要求
（1）数控机床使用说明书。
（2）数控系统的操作、编程说明书（或使用手册）。
（3）PLC程序清单它是机床厂根据机床的具体控制要求设计、编制的机床控制软件。
（4）机床参数清单。
（5）数控系统的连接说明、功能说明。
（6）伺服驱动系统、主轴驱动系统的使用说明书。
（7）PLC使用与编程说明它是机床中所使用的外置或内置式PLC的使用、编程说明书。
（8）机床主要配套功能部件的说明书与资料。
（9）维修记录。
3.工具及备件的要求
合格的维修工具是进行数控机床维修的必备条件，数控机床是精密设备，它对各方面的要求较普通机床高，不同的故障，所需要的维修工具亦不尽相同。
作为常用的工具，主要有以下几类。
常用仪表类，常用工具类，常用的备件。
4.工作环境
良好的工作环境是提高数控机床可靠性的必要条件，数控机床的环境要求是综合性的。
（1）数控机床需要有稳定的机床基础，否则数控机床的精度无法保证。
（2）由于数控机床本身所使用的电子元器件有工作温度的限制，电子元器件的工作温度一般要求40℃-45℃以下，室温达到35℃时，使用中的数控机床计算机数控（CNC）装置内和电气柜内的温度可以达到40℃左右，其内部的元器件很可能不能正常工作。
（3）数控机床的工作车间要保持空气流通和干净，灰尘、油雾和金属粉末会使得元器件之间的绝缘电阻下降或短跑，造成元器件损坏。
（4）潮湿的环境会使印制电路板、元器件、接插件、床身、电气柜、机床、防护罩锈蚀，造成接触不良、控制失灵和机床的机械精度降低。
（5）电网供电要满足数控机床正常运行所需总容量的要求，电压波动不能超过±10%，否则要损坏电子元器件。
（6）为了安全和减少干扰，数控机床要有接地线。
接地点要要靠，应该与车间接地网相连或者单独制作接地装置，接地电阻要小于4~7Ω。
（7）数控机床的CNC装置、伺服驱动系统的抗干扰能力是有限度的，强电磁干扰会导致数控系统失控，所以数控机床要远离焊机、大型吊车和产生强电磁干扰的设备。
5.维修前的准备
尽快地获取现场信息、现场情况和故障信息。
如数控机床的进给与主轴驱动型号、报警指示或故障现象、现场无备件等。
6.预防性维护
顾名思义，所谓预防性维修，就是要注意把有可能造成设备故障和出了故障后难以解决的因素排除在故障发生之前。
预防性维护的目的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）从维修角度看数控设备的造型
在设备的造型调研中，除了设备的可用性参数外，其可维修性参数应包括：
设备的先进性、可靠性和可维修性技术指标。
2）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。
3）正确地使用设备
针对每台机床的具体性能和加工对象制定操作规程，建立工作档案和维修档案，管理者要经常检查、总结和改进。
4）坚持设备运行中的巡回检查
根据数控设备的先进性、复杂性和智能化高的特点，使得它的维护、保养工作比普通设备复杂且要求高得多。
5）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（如坐标轴轴传动系统的润滑、磨损情况、主轴润滑、油路、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、接线端是否松动和电气柜通风状况等等）及各功能部件和元器件的保养周期（每日、每月、半年或不定期）。
6）提高利用率
数控机床的如果较长时间闲置不用，当需要使用时，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组成“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2阶段为有效寿命阶段，也就是充分发挥效能的阶段。
因此，在没有加工任务的一段时间内，最好在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。
2.1.2故障诊断的方法
1.常见故障的分类
数控机床的故障表现各种各样，为了便于分析和处理，按故障部件、故障性质及故障原因等做如下分类（见表1.1数控机床常见故障分类）
表1.1数控机床常见故障分类
序号
故障分类的条件
具体分类
序号
故障分类的条件
具体分类
1
故障部件
主机故障；电气故障
6
发生部件
软故障；硬故障
2
故障性质
系统性故障；随机性故障
7
发生时间
早期故障；偶然故障；耗损故障
3
有无报警
有报警显示故障；无报警显示故障
8
故障范围
局部故障；分布式故障
4
破坏性
破坏性故障；非破坏性故障
9
故障过程
突然故障；渐变故障
5
发生的原因
机床自身故障；机床外部引起的故障
2.故障诊断的基本方法
数控机床发生故障时，为了进行故障诊断，找出产生故障的根本原因，维修人员应遵循以下两条原则：
1）充分调查故障现场。
2）认真分析故障的原因。
对于数控机床发生的大多数故障，总体上说可采用下述几种方法来进行故障诊断：
（1）直观法这是一种最基本、最简单的方法。
（2）系统自诊断法
（3）参数检查法
（4）功能测试法
（5）部件交换法
（6）测量比较法
（7）原理分析法
3.数控诊断技术的发展
1）通讯诊断（远程、海外诊断）
2）自修复系统
3）人工智能与专家系统
4）神经网络诊断
5）多传感器信息融合技术
6）智能化集成诊断
2.1.3故障诊断流程
数控机床是由机、电、液、气相结合的复杂设备，尽管故障原因各不相同，但在故障发生后，大体的思路步骤是相同。
如图2.1所示为数控机床故障分析一般流程。
图2.1数控故障分析的一般流程
1.故障现场调查
当数控系统出现报警，发生故障时，维修人员不要急于动手处理，首先要调查事故现场。
这是维修人员取得第一手材料的一个重要手段。
2.故障信息的整理和分析
在收集故障相关信息之后，对当时的故障及其现场情况，进行整理、分析，对可能的原因分类确定出最可能的故障原因。
（1）故障的分析
对于一些简单的故障，原因不是很多时，可采用形式逻辑推理的方法，分析、确定和排除故障。
形式逻辑推理方法，就是把故障诊断过程看成一个观察、假设、验证、修正假设、再验证……直至找到故障真正的过程。
a.契合法（求同法）
应用契合法时要注意发掘各种场合中所隐蔽的共同情况，它很可能是被研究现象的真正原因（或结果
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