数控机床故障诊断及维护的目的是什么有效度的意义是什么.docx

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数控机床故障诊断及维护的目的是什么有效度的意义是什么

1-1数控机床故障诊断及维护的目的是什么,有效度的意义是什么？

目的：

保证机床能够充分发挥出生产效率高、加工精度好和质量稳定的优越性，有效地提高电控元器件的使用寿命，延长机械零部件的磨损周期，避免产生或及时消除事故隐患，使机床保持良好的运行状况。

有效度

，其中MTBF为平均无故障时间，MTTR为平均修复时间。

有效度是一个小于1的正数。

数控机床故障的平均修复时间越短,则其数值就越接近1,那么数控机床的使用性能就越好。

1-2什么是故障？

数控机床常见故障有哪些，如何对故障进行诊断？

数控机床故障通常是指数控机床整机或零部件在规定的时间和使用条件下不能完成规定的功能，即各项技术经济指标偏离了它的正常状况，但在某种情况下尚能维持一段时间工作，若不能得到妥善处理将导致事故的发生。

常见故障：

按故障部件分包括主机故障、电气故障；按故障性质分包括系统性故障、随机性故障；按有无报警分包括有显示故障、无报警显示故障；按破坏性分包括破坏性故障、非破坏性故障；按故障发生的原因分包括数控机床自身故障、数控机床外部引起的故障；按故障发生部位分包括软故障、硬故障：

按故障发生时间分包括早期故障、偶然故障、耗损故障；按故障范围分包括局部故障、分布式故障：

按故障过程分包括突然故障、渐变故障。

故障诊断流程：

开始——故障现场调查——故障信息整理、分析——故障诊断与排除——经验总结、记录——结束。

故障信息整理、分析有

（1）简单故障的分析。

包括①契合法②差异法③气和差异并用法④共变法⑤剩余法。

（2）复杂原因的分析。

包括①统计识别法②函数识别法③逻辑识别法④模糊识别法⑤灰色识别法。

故障诊断与排除在对故障信息分析之后，要从众多原因中确定出引起故障的可能的主要原因，然后对这些主要原因进行排除。

经验总结、记录故障排除后，尚需从技术与管理两方面分析故障产生的深层原因，采取适当措施避免故障再次发生。

必要时可根据现场条件使用成熟技术对设备进行改造与改进。

最后对此次维修的故障现象、原因分析、解决过程、更换元件、遗留问题等要做好记录。

1-3故障现场调查应注意哪些问题，维修的原则是什么？

注意问题：

（1）．首先，要调查事故现场a.要向操作者调查，详细询问出现故障的全过程，查看故障记录单，了解发生过什么现象，曾采取过什么措施等b.要对现场做细致的勘察。

（2）在确认系统通电无危险的情况下，方可通电，观察系统有何异常，CRT显示的内容等。

原则：

先外部后内部。

数控机床是机械、液压、电气一体化的设备，故其故障的发生必然要从机械、液压、电气这三部分综合反映出来。

先机械后电气。

机械故障较易觉察，而数控系统故障的诊断则难度要大些。

从实际经验来看，数控机床的故障中有很大部分是由于机械部分失灵引起的。

先静后动。

维修人员本身要做到先静后动，不可盲目动手，应先询问机床操作人员故障发生的过程及状态，阅读机床说明书、图样资料，方可动手查找和处理故障。

先公用后专用。

功能性的问题往往影响全局，而人专用性问题只影响局部。

先简单后复杂。

当出现多种故障相互交织掩盖，一时无从下手时，应先解决容易的问题，后解决难度较大的问题。

先一般后特殊。

在排除某一故障时，要先考虑最常见的可能原因，然后再分析很少发生的特殊原因。

1-4什么数控系统的自诊断，如何分类并简述其重要性？

数控系统自诊断技术——在硬件模块、功能部件上各状态测试点（在系统设计制造时设置的）和相应诊断软件的支持下，利用数控系统中计算机的运算处理能力，实时监测系统的运行状态，并在预知系统故障或系统性能、系统运行品质劣化动向时，及时自动发出报警信息的技术。

主要分为两类：

硬件报警功能和软件报警功能。

其中软件报警功能又包括启动诊断、在线诊断和离线诊断。

数控系统是技术密集型的产品，要想迅速而准确地查明原因并确定故障部位，不借助于自诊断技术是非常困难的，有时甚至是不可能的，自诊断能力的强弱已成为评价当今CNC系统性能的一项重要指标，自诊断方法是当前维修中最常用也是最有效的方法。

1-5举例说明PLC故障可引起的现象，如何根据其现象去判断和排除这类故障？

某配SIEMENS数控系统的机床显示某号报警，其内容是进给禁止。

引起报警的各种因素以输入信号I和标志信号F出现在PLC程序中。

报警号标志F130.1、伺服准备好F122.7、进给启动I5.2、润滑准备好标志F122.0,其梯形图如右。

通过操作面板DIAGNOSIS软键，在CRT上PLC状态菜单中观察IB、FB输入及标志字状态位，发现FB122状态值为11000000，其中F122.0不为“1”说明由于润滑没有准备好导致进给停止。

润滑准备好的条件有：

1）润滑启动；2）润滑油箱和油位监控；3）润滑油的油压监控。

根据上面的方法就可继续查出这三个信号的状态，再根据电路图纸，采取启动润滑、加注润滑油和调节润滑系统的调节阀等措施以消除报警。

2-4主轴为何需要“准停”，如何实现“准停”？

由于刀具装在主轴上，切削时切削转矩不可能仅靠锥孔的摩擦力来传递，而是通过在主轴上的端面键和刀柄上的键槽来传递的，因此在每一次自动换刀时，都必须使刀柄上的键槽对准主轴的端面键才能顺利换刀，这种要求主轴停止时具有准确定位的功能称为准停。

主轴准停装置有机械方式和电气定位方式两种。

电气定位方式通常有两种，一种是用主轴上的光电脉冲发生器上的同步脉冲信号；另一种是磁力传感器检测定向。

2-8试述滚珠丝杠螺母副轴向间隙调整和预紧的基本原理，常用的有哪几种结构形式？

双螺母滚珠丝杠螺母副消除间隙消除间隙的方法是：

利用两个螺母的相对轴向位移，使两个滚珠螺母中的滚珠分别贴紧在螺旋滚道的两个相反的侧面上。

常用的双螺母丝杠消除间隙的方法如下：

1）垫片调隙式

2）螺纹调隙式

3）齿差调隙式

2-10试述磁传感器准停的结构和工作原理。

磁力传感器检测定向方式，在主轴上安装一个磁发体与主轴一起旋转，在距离磁发体旋转外轨迹1~2mm处固定一个磁传感器，它通过放大器并与主轴控制单元相连接，当主轴需要定向时，便可停止在调整好的位置上，此种方式结构简单，而磁发体的线速度可达到3500m/min以上。

由于没有接触，因而没有机械磨损，而且定位精度可以满足一般换刀要求，所以应用广泛。

2-20数控机床运行中主轴发热的原因是什么？

如何排除此类故障？

①主轴轴承预紧力过大。

排除方法：

调整预紧力

②轴承研伤或损伤。

排除方法：

更换新轴承

③润滑油脏或由杂质。

排除方法：

清洗主轴箱，重新换油

④轴承润滑油脂耗尽或润滑油脂过多。

排除方法：

涂抹润滑脂，每个轴承3mL；

⑤负载过大。

排除方法：

降低负载

2-24导轨副的维护主要包括哪些内容？

（1）间隙调整①压板调整间隙；②镶条调整间隙；③压板镶条调整间隙。

（2）滚动导轨的预紧①采用过盈配合预加载荷大于外载荷，预紧力产生过盈量为2~3μm；②调整法利用螺钉、斜块或偏心轮调整进行预紧。

（3）导轨的润滑①润滑方法人工定期加油或用油杯供油用于润滑辅助导轨及运动速度低、工作不频繁的滚动导轨；采用润滑泵，以压力油强制润滑用于对速度较高的导轨②对润滑油的要求在工作温度变化时，润滑油黏度变化要小，要有良好的润滑性能和足够的油膜刚度，油中杂质尽量少且不浸蚀机件。

（4）导轨的防护

3-5数控系统常见故障有哪些？

答案：

常见故障有空气断路器、继电器脱扣，继电器跳闸，熔丝熔断，印刷线路板上有元件破损、断裂、过热，连接导线断裂、划伤，插接件脱落，恶劣环境下工作的元件失效或老化，易损部位的元器件损坏，定期保养得元器件因未及时清洗润滑而出现的故障，电源电压不正常引起的故障

3-6什么是数控自我诊断功能？

答案：

CNC装置中设置了各种诊断程序，可以防止故障的发生或扩大。

在故障出现后，可以迅速查明故障类型及部位，减小故障停机时间。

不同的CNC的装置设置的诊断程序不同，可以包含在系统程序中，在系统运行过程中进行检查和诊断，也可以作为服务性程序，在系统运行前或在故障停机后进行诊断，查找故障部位。

有的CNC装置可以进行远程通信诊断。

3-18：

数控机床PLC的输入开关量有哪些形式？

答案：

开关量：

1）键盘上的功能键，控制PLC的执行；

2）反馈给PLC的开关量，如行程开关。

3-19:

数控机床PLC有哪些控制对象？

答案：

PLC在数控机床中主要实现M,S,T等辅助功能。

PLC完成的M功能是很广泛的。

根据不同的M代码，可空股指株洲的正反转及停止，主轴论想的变速，冷却液的开、关，卡盘的夹紧和松开，以及在自动换刀装置机械手取刀、归刀等运动。

PLC给CNC装置的信号，主要有机床各坐标标准点信号，M、S、T功能的应答信号等。

PLC向机床传递的信号，主要是控制机床执行件的执行信号，如电磁铁、接触器、继电器的动作信号以及确保机床各运动部件状态的信号及故障指示。

4-2伺服系统有哪些常见故障，如何维修伺服系统故障？

答：

伺服系统的故障主要包括主轴驱动系统故障、进给驱动系统故障和位置检测装置故障。

其中主轴驱动系统故障包括直流主轴驱动系统和交流主轴驱动系统故障；进给驱动系统故障包括直流进给驱动系统、交流进给驱动系统和步进电机进给驱动系统。

可以通过故障诊断来维修伺服系统故障。

4-6数控机床进给伺服系统常见故障有哪些，如何排除？

答：

1）超程：

根据数控系统说明书，即可排除故障，解除超程报警

2）过载：

保证进给运动的负载不能过大，不能频繁正、反向运动以及要保证进给传动链的润滑可排除过载故障

3）窜动：

要保证测速信号、速度信号的稳定和接线端子的良好接触可排除窜动故障

4）爬行：

保证进给传动链的良好润滑状态、不能让副词系统增益过低和外加负载过大等可排除爬行故障

5）振动：

根据分析机床周期是否与进给速度有关来用具体的方法来排除振动故障

6）伺服电机不转。

7）位置误差：

保证伺服轴运动不要超过位置允差的范围可排除位置误差故障

8）漂移：

通过漂移补偿和驱动单元上的零速调整来消除。

9）回参考点故障。

4-7交流进给驱动系统常见故障有哪些，并说明故障原因。

常见故障有：

⑴伺服使能，故障原因有①使能条件没有满足；②+24V没有加到使能端；

⑵伺服电机低速时速度不稳定，负载惯量大及伺服电机振动原因是驱动装置设定有误

⑶欠电压原因有①电源电压太低②电源容量不够③整流器件损坏

⑷过电压原因有①电源电压过高，整流器直流母线电压超过规定值②内装或外接的再生制动电阻接线断开或破损③减速时间过小，在降速过程中引起过电压

⑸过电流原因有①驱动装置输出U、V、W之间短路②伺服电机过载③功率开关晶体管损坏④加速过快

⑹伺服电机过热原因有①伺服电机的环境温度超过了规定值②伺服电机过载③编码器内的热保护器故障

7过载原因有①有负载过大②加减速时间设定过小③负载有冲击现象④编码器故障，编码器反馈脉冲与电机转角不成比例变化，有跳跃

⑻编码器原因是编码器电缆破损或短路，引起编码器与驱动装置之间的通信错误。

4-8步进电机驱动系统常见故障有哪些，并说明故障原因及排除方法。

步进电机驱动常见故障分为驱动器故障和数控系统故障两大类

其中驱动器故障的现象有1.电机尖叫后不转造成此种故障的原因可能是①输入脉冲频率太高引起堵转排除方法是降低输入脉冲频率；②输入脉冲的突跳频率太高排除方法是降低输入脉冲的突跳频率；③输入脉冲的升速曲线不够理想引起堵转排除方法是调整输入脉冲的升速曲线

2.电机旋转时噪音特大造成此种故障的原因是电机低频旋转时有进二退一现象，电机高速上不去排除方法是检查相序

数控系统故障的现象有1.步进电机失步造成此种故障的原因是升降频曲线设置不合适，或速度设置过高排除方法是修改升降频曲线，降低速度；

2.显示时有时无或抖动通常是由于干扰造成排除方法是使系统正确接地。

7-1数控机床的安装调试有哪些内容？

数控机床的安装包括①机床就位前的准备。

在数控机床到达之前，机床生产厂家会提供机床基础图，还有机床大小，需要空间大小的图纸，用户必须按照图纸安排好机床的安装位置保证机床操作维修的方便，并做好机床地基，如果机床是用地脚螺栓安装的，还要在地基上打好预留孔；②机床就位。

机床到达后，首先检查机床各个包装箱是否完整，有无损坏，拆开机床包装箱后，首先要按照机床装箱单清点各包装箱里的物品，如机床零部件、电缆、附件、备件、夹具、刀具及各种随机工具等，看看是否齐全。

③通电前的准备。

首先要组装机床，接着去除起吊用的零件，清洁各个部件的外表，根据说明书连接机床的各个部件，再安装排屑器、主轴冷却装置、冷却水冷却装置、液压泵站、回转工作台等，并且把这些部件的电缆、气管、油管连接好；④试机。

试机以前必须注意拆除机床上为了运输安全而安装的一些固定块，机床通电试车可以是各部件全面通电，或各部件分别通电，然后再做总供电试验。

数控机床的调试包括机床①各动作的调试。

数控机床的工作是有很多个动作组成，每个动作互相独立，只是在切削工件时通过运行加工程序而互相关联，当任何一个动作执行错误都会影响工件的加工，甚至造成生产事故，所以机床的动作调试是非常重要的。

②整机联调。

机床的各个独立的动作调试完毕以后，还要将所有的动作同时或连续运行一次，主要检测各动作之间的关系是否正确。

7-2什么是数控机床的静态精度检测？

有哪些内容？

有什么特点？

机床的几何精度检测也称为静态精度检测，它能综合反映出该机床的关键零部件和其组装后的几何形状误差。

包括两大类，一类是机床个大部件，如床身、立柱、溜板、主轴箱等，运动的直线度、平行度、垂直度的精度要求；另一类是参与切削运动的主要部件，如主轴的自身回转精度、各坐标轴直线运动的精度要求。

这些几何精度综合反映了该机床的机械坐标系的几何精度和进行切削运动的主轴部件在机械坐标系中的几何精度。

7-3数控机床的定位精度有哪些内容？

各有什么特点？

（1）直线运动定位精度直线运动定位精度的检测一般是在空载条件下进行。

对其检测应以激光检测为准

（2）直线运动重复定位精度是反映坐标轴运动稳定性的基本指标机床运动精度的稳定性决定着加工零件质量的稳定性和误差的一致性

（3）直线运动轴机械原点的返回精度目的是检测坐标轴的原点复归精度和检测原点复归的稳定性

（4）直线运动失动量测定坐标轴的直线运动失动量是进给轴传动链上驱动元件的反向死区以及机械传动副的反向间隙和弹性变形等误差的综合反映。

（5）回转运动定位精度

（6）回转运动重复定位精度

（7）回转轴原点返回精度

（8）回转运动失动量测定

7-4什么是数控机床的动态精度检测？

有什么特点？

数控机床的切削精度检测又称为动态精度检测，是对机床几何精度和定位精度在切削加工条件下地一次综合考核。

切削精度检验分单项加工精度检验和加工一个标准的综合性试件的精度检测。

对数控车床常以车削一个包含圆柱面、锥面、球面、倒角和割槽等多种形状的棒料试件作为综合车削试件精度检测的对象，数控车床的切削精度检验的检测对象还有螺纹加工试件。

7-5数控机床保养有哪些内容？

数控机床的保养包括

（1）日常对机床的预防性保养。

包括做好日常关于机床和交接班的记录，还包括规定每天工作完毕就清洁打扫机床，给机床的外露金属面涂油防止氧化等。

（2）每个工作日的保养。

包括开机时的检查、关机时的操作、清洁卫生等。

（3）定期的维护；

（4）机床备件的保养。

不同的备件有不同的保存保养方式。

所有的备件都必须定期检查，检查是否生锈、是否有灰尘进入使备件变得肮脏，如果有问题必须除锈重新上油，重新包装，另外精密线路板包装袋中的干燥剂也要检查是否失效而需要更换。