數(shù)控機床故障診斷與維修3

數(shù)控機床

故障診斷與維修緒論一、數(shù)控機床的組成數(shù)控機床由數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動裝置、檢測反饋裝置和機床本體四大部分組成，再加上程序的輸入/輸出設備、可編程控制器、電源等輔助部分。1.數(shù)控裝置(數(shù)控系統(tǒng)的核心)由硬件和軟件部分組成，接受輸入代碼經(jīng)緩存、譯碼、運算插補）等轉變成控制指令，實現(xiàn)直接或通過PLC對伺服驅(qū)動裝置的控制。

一、數(shù)控機床的組成2.伺服驅(qū)動裝置是數(shù)控裝置和機床主機之間的聯(lián)接環(huán)節(jié)，接受數(shù)控裝置的生成的進給信號，經(jīng)放大驅(qū)動主機的執(zhí)行機構，實現(xiàn)機床運動。3.檢測反饋裝置是通過檢測元件將執(zhí)行元件（電機、刀架）或工作臺的速度和位移檢測出來，反饋給數(shù)控裝置構成閉環(huán)或半閉環(huán)系統(tǒng)。4.機床本體是數(shù)控機床的機械結構件（床身箱體、立柱、導軌、工作臺、主軸和進給機構等。二、數(shù)控機床故障診斷

1.故障的基本概念故障—數(shù)控機床全部或部分喪失原有的功能。故障診斷—在數(shù)控機床運行中，根據(jù)設備的故障現(xiàn)象，在掌握數(shù)控系統(tǒng)各部分工作原理的前提下，對現(xiàn)行的狀態(tài)進行分析，并輔以必要檢測手段，查明故障的部位和原因。提出有效的維修對策。二、數(shù)控機床故障診斷

2.故障的分類1）從故障的起因分類關聯(lián)性故障—和系統(tǒng)的設計、結構或性能等缺陷有關而造成（分固有性和隨機性）。非關聯(lián)性故障—和系統(tǒng)本身結構與制造無關的故障。2）從故障發(fā)生的狀態(tài)分類突然故障—發(fā)生前無故障征兆，使用不當。漸變故障—發(fā)生前有故障征兆，逐漸嚴重。3）按故障發(fā)生的性質(zhì)分類軟件故障—程序編制錯誤、參數(shù)設置不正確、機床操作失誤等引起。硬件故障—電子元器件、潤滑系統(tǒng)、限位機構、換刀系統(tǒng)、機床本體等硬件損壞造成。干擾故障—由于系統(tǒng)工藝、線路設計、電源地線配置不當?shù)纫约肮ぷ鳝h(huán)境的惡劣變化而產(chǎn)生。

4）按故障的嚴重程度分類危險性故障—數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障時，機床安全保護系統(tǒng)在需要動作時，因故障失去保護動作，造成人身或設備事故。安全性故障—機床安全保護系統(tǒng)在不需要動作時發(fā)生動作，引起機床不能起動。

3.數(shù)控系統(tǒng)的可靠性數(shù)控機床除了具有高精度、高效率和高技術的要求外，還應該具有高可靠性。衡量的指標有：MTBF—平均無故障時間MTTR—排除故障的修理時間平均有效度A：A=MTBF/（MTBF+MTTR）數(shù)控設備使用壽命—故障頻率曲線4.數(shù)控機床維修的特點1）數(shù)控機床是高投入、高精度、高效率的自動化設備；2）一些重要設備處于關鍵的崗位和工序，因故障停機時，影響產(chǎn)量和質(zhì)量；3）數(shù)控機床在電氣控制系統(tǒng)和機械結構比普通機床復雜，故障檢測和診斷有一定的難度。四、數(shù)數(shù)控診診斷技技術的的發(fā)展展1.通通訊診診斷(遠程程、海海外診診斷））用戶機機床的的通訊訊口通通過電電話線線和維維修中心的的專用用通訊訊診斷斷計算算機相相連。。計算機機發(fā)診診斷程程序用用戶測測試數(shù)數(shù)據(jù)計算機機診斷斷結果果和處處理方方法用用戶特點：：實用用簡便便；有一定定的局局限性性四、數(shù)數(shù)控診診斷技技術的的發(fā)展展2.自自修修復系系統(tǒng)當診斷斷軟件件發(fā)現(xiàn)現(xiàn)數(shù)控控機床床在運運行中中某一模塊塊有故故障時時，系系統(tǒng)在在CRT上上顯示示的同同時，自自動尋尋找備備用模模塊并并接上上。特點：：實用用但成成本比比較高高，而而且只只適合總線線結構構的CNC系統(tǒng)統(tǒng)。四、數(shù)數(shù)控診診斷技技術的的發(fā)展展3.人人工工智能能專家家故障障診斷斷系統(tǒng)統(tǒng)4.人人工工神經(jīng)經(jīng)元網(wǎng)網(wǎng)絡(ANN)診斷斷ANN具有有聯(lián)想想、容容錯、、記憶憶、自自適應應、自學習習和處處理復復雜多多模式式故障障等特特點。。這種方法法將被被診斷斷的系系統(tǒng)的的癥狀狀作為為網(wǎng)絡絡的輸入，，將按按一定定數(shù)學學模型型所求求得的的故障障原因作為為網(wǎng)絡絡的輸輸出，，并且且神經(jīng)經(jīng)網(wǎng)絡絡將經(jīng)經(jīng)過學習所所得到到的知知識以以分布布的方方式隱隱存在在網(wǎng)絡上，，每個個輸出出神經(jīng)經(jīng)元對對應著著一個個故障障原因。五、課課程的的基本本要求求與特特點熟悉數(shù)數(shù)控機機床各各組成成部分分的工工作原原理與與結構構確立數(shù)數(shù)控機機床故故障診診斷的的基本本思路路與實實施診診斷的的步驟驟及注注意事事項掌握常常用測測試儀儀器的的使用用方法法通過理理論和和實訓訓環(huán)節(jié)節(jié)的教教學，，能實實施對對數(shù)控控機床床的故故障分分析和和診斷斷。課程涉涉及內(nèi)內(nèi)容廣廣，故故障檢檢測、、分析析難度度高第一章章數(shù)數(shù)控機機床維維護及及故障障診斷斷第一節(jié)節(jié)數(shù)控機機床的的驗收收與精精度檢檢測第二節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)控機機床的的維護護第三節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)控機機床的的故障障處理理第四節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)控系系統(tǒng)故故障診診斷的的方法法第五節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)控機機床的的抗干干擾第一節(jié)節(jié)數(shù)數(shù)控機機床的的驗收收與精精度檢檢測一、數(shù)數(shù)控機機床的的驗收收1.機機床性性能主軸性性能手動操操作——高、、中、、低三三擋轉轉速連連續(xù)進進行五次次正、、反轉轉的起起動、、停止止，檢檢驗其其動作的的靈活活性和和可靠靠性。。觀察察功率率、轉轉速、主軸的準準停及機床的的振動情況。。一、數(shù)控機床床的驗收一）、機床性性能進給性能通過回原點、、手動操作和和手動數(shù)據(jù)輸輸入方式操作作，檢驗正、、反向的低、、中、高速的進給運動動的起動、停停止、點動等等動作的平穩(wěn)穩(wěn)性和可靠性性。并檢查回回原點的準確確性和可靠性性，軟、硬限限位是否確實實可靠。一、數(shù)控機床床的驗收一）、機床性性能自動換刀性能能通過手動和M06指令自自動運行，檢檢驗換刀的可可靠性、靈活活性和平穩(wěn)性性并測定換刀刀時間是否符符合要求。機床噪聲主軸箱、冷卻卻風扇、液壓壓油泵等噪聲聲小于85分分貝。一、數(shù)控機床床的驗收二）、數(shù)控功功能指令功能—指指令的功能實實現(xiàn)及準確性性操作功能—檢檢驗回原點、、執(zhí)行程序、、進給倍率、、急停等功能能的準確性CRT顯示功功能—檢驗位位置、程序、、各種菜單顯顯示功能三）、連續(xù)空空載運行進行8—16小時的空載載自動連續(xù)運運行一、數(shù)控機床床的驗收四）、驗收檢檢查項目數(shù)控系統(tǒng)外觀觀檢查（各部部分破損、碰碰傷）控制柜元器件件的緊固檢查查（接插件、、接線端子、、元器件的固固定）輸入電源電壓壓、相序的確確認檢查直流輸出出電壓（24V、5V）確認數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)與機床側的的接口確認數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)各參數(shù)的設設定（最佳性性能）二、精度檢驗驗1.幾何精度度檢驗（靜態(tài)態(tài)精度檢驗））是綜合反映機機床關鍵零部部件經(jīng)組裝后后的綜合幾何形狀誤誤差。有各坐坐標軸的相互互垂直度、臺面的平平行度、主軸軸的軸向和徑徑向跳動等檢驗項目目。2.定位精度度檢驗是測量機床各各坐標軸在數(shù)數(shù)控系統(tǒng)控制制下所能達到的位置置精度。有直線運動定定位精度、直直線運動重復復定位精度、直線運運動的原點復復歸精度、直直線運動失動量、回回轉工作臺的的定位精度、、回轉工作臺的重復復分度精度、、數(shù)控回轉工工作臺的失動量、回回轉工作臺的的原點復歸精精度等。3.切削精精度檢驗（（對數(shù)控車車床）外圓車削（（直徑、圓圓度）端面車削（（平面度））螺紋車削（（螺距積累累誤差）等等第二節(jié)數(shù)數(shù)控機床的的維護一、點檢點檢—按有關維維護文件的的規(guī)定，對對數(shù)控機床床進行定點點、定時的的檢查和維維護點檢要求和和內(nèi)容專職點檢——重點設備備、部位（（設備部門門）日常點檢——一般設備備的檢查及及維護（車車間）生產(chǎn)點檢——開機前檢檢查、潤滑滑、日常清清潔、緊固等工作作（操作者者）二、數(shù)控系系統(tǒng)的日常常維護機床電氣柜柜的散熱通通風門上熱交換換器或軸流流風扇對控控制柜的內(nèi)內(nèi)外進行空氣循循環(huán)。（少少開柜門））紙帶閱讀機機的定期維維護對光電頭、、紙帶壓板板定期進行行防污處理理支持電池的的定期更換換在機床斷電電期間，有有電池供電電保持存儲儲在COMS器器件內(nèi)的機機床數(shù)據(jù)二、數(shù)控系系統(tǒng)的日常常維護檢測反饋元元件的維護護光電編碼器器、接近開開關、行程程開關與撞撞塊、光柵等元件件的檢查和和維護備用電路板板的定期通通電備用電路板板應定期裝裝到CNC系統(tǒng)上通通電運行，長期停停用的數(shù)控控機床也要要經(jīng)常通電電，利用電器元元件本身的的發(fā)熱來驅(qū)驅(qū)散電氣柜柜內(nèi)的潮氣。保保證電器元元件性能的的穩(wěn)定可靠靠。三、診斷常常用的儀器器儀表及工工具1.儀器儀儀表萬用表—可可測電阻、、交、直流流電壓、電電流指針式：有有測量過程程數(shù)字式：直直接讀數(shù)相序表—可可檢查直流流驅(qū)動裝置置輸入電流流的相序雙蹤示波器器—檢查信信號波形鉗形電流表表—不斷線線檢測電流流三、診斷常常用的儀器器儀表及工工具脈沖發(fā)生筆筆與邏輯測測試筆對芯片或功功能電路板板的輸入注注入邏輯電電平脈沖，，用邏輯測測試筆檢測測輸出電平平，以判別別其功能正正常與否。。機械故障診診斷儀對機械故障障進行檢測測、分析與與診斷。2.工具具“+”、““一”螺絲刀、、鉗子、鑷鑷子、烙鐵鐵等四、診斷用用技術資料料數(shù)控機床生生產(chǎn)廠家必必須向用戶戶提供安裝裝、使用與維修修有關的技技術資料，，主要有：：數(shù)控機床電電氣使用說說明書數(shù)控機床電電氣原理圖圖數(shù)控機床電電氣連接圖圖數(shù)控機床結結構簡圖數(shù)控機床參參數(shù)表數(shù)控機床PLC控制制程序四、診斷用用技術資料料數(shù)控系統(tǒng)操操作手冊數(shù)控系統(tǒng)編編程手冊數(shù)控系統(tǒng)安安裝與維修修手冊伺服驅(qū)動系系統(tǒng)使用說說明書數(shù)控機車的的技術資料料對故障分分析與診斷斷非常重要，，必須認真真仔細地閱閱讀，并對對照機床實實物，做到到心中有數(shù)數(shù)。一旦機機床發(fā)生故障，，再進行分分析的同時時查閱資料料。第三節(jié)故故障處理理一、故障軟故障—由由調(diào)整、參參數(shù)設置或或操作不當當引起（在在使用初期期發(fā)生較多多，不熟悉悉）硬故障—由由數(shù)控機床床（控制、、檢測、驅(qū)驅(qū)動、液氣氣、機械裝裝置）的硬硬件失效引引起二、故障處處理對策除非出現(xiàn)影影響設備或或人身安全全的緊急情情況，不要要立即切斷斷機床的電電源。應保保持故障現(xiàn)現(xiàn)場。從機床外觀觀、CRT顯示的內(nèi)內(nèi)容、主板板或驅(qū)動裝置置報警燈等等方面進行行檢查?？煽砂聪到y(tǒng)復位鍵鍵，觀察系系統(tǒng)的變化化，報警是是否消失。如消消失，說明明是隨機性性故障或是是由操作錯誤引引起的。如不能消失失，把可能能引起該故故障的原因羅列出來來，進行綜綜合分析、、判斷，必必要時進行一些些檢測或試試驗，達到到確診故障障的目的。復位后，故故障不能消消失，可從從以下幾方方面進行調(diào)查：：1.檢查機機床的運行行狀態(tài)機床故障時時的運行方方式CRT顯示示的內(nèi)容（（報警信號號和報警號號）驅(qū)動裝置、、變頻器等等顯示的報報警指示故障時軸的的定位誤差差刀具軌跡是是否正常輔助機能的的運行狀態(tài)態(tài)2.檢查加加工程序及及操作情況況是否為新編編制的加工工程序刀具補償指指令及補償償量是否正正確故障是否與與換刀有關關故障是否與與進給速度度有關操作者的情情況（新手手）3.檢查系系統(tǒng)的輸入入電壓輸入電壓的的波動，電電壓值是否否在正常范范圍附近有否使使用大電流流的裝置4.檢查環(huán)環(huán)境狀態(tài)CNC周圍圍的溫度狀狀況控制柜熱交交換器、軸軸流風扇工工作情況系統(tǒng)周圍的的振動情況況附近有否高高頻干擾源源5.檢查機機床狀況熔絲是否已已熔斷故障前是否否修理過機機床或設置置過參數(shù)機床是否已已調(diào)整好在運行過程程中是否改改變過工作作方式機床是否正正處于急停停、鎖住狀狀態(tài)速度倍率開開關是否設設為零進給保持按按鈕是否被被按下間隙補償量量是否合適適機床各信號號電纜有否否破損信號線和電電源線是否否分開走線線屏蔽線接地地是否正確確第三節(jié)數(shù)數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)故障診斷斷方法一、診斷步步驟和要求求故障檢測（（確定有否否故障）1.故障診診斷故故障判判斷（確定定故障性質(zhì)質(zhì)）故障定位（（確定故障障部位）2.故障診診斷要求：：故障檢測方方法簡便有有效使用的診斷斷儀器少而而實用故障診斷的的所需的時時間盡可能能短二、常用故故障診斷方方法1.直觀法法（望聞問問切）問—機床的的故障現(xiàn)象象、加工狀狀況等看—熔絲斷斷否、元器器件煙熏燒燒焦、電容容器膨脹變變形、開裂裂、保護器器脫扣、觸觸點火花、、CRT報報警信息、、報警指示示燈等聽—異常聲聲響（鐵芯芯、欠壓、、振動等））聞—電氣元元件焦糊味味及其它異異味摸—發(fā)熱、、振動、接接觸不良等等二、常用故故障診斷方方法2.CNC系統(tǒng)的自自診斷功能能開機自診斷斷—系統(tǒng)內(nèi)內(nèi)部自診斷斷程序通電電后動執(zhí)行行對CPU、存儲器器、總線和和I/O等等模塊及功功能板、CRT、軟軟盤等外圍圍設備進行行功能測試試，確定主主要硬件能能正常工作作。例運行中的故故障信息提提示—發(fā)生生故障在CRT上報報警信息，，查閱維修修手冊確定定故障原因因及排除方方法。（不不唯一，信信息豐富則則準確）FANUC107E系統(tǒng)統(tǒng)的數(shù)控機機床，開機機后CRT顯顯示：FS107E13991SROMTEST：ENDRAMTEST未未通過過測試故障可能：：參數(shù)丟失失、支持電電池失效或接觸不良良等二、常用故故障診斷方方法3.數(shù)據(jù)和和狀態(tài)檢查查CNC系統(tǒng)統(tǒng)的自診斷斷不但能在在CRT上上顯示故障報警信息息，而且還還能以多頁頁“診斷地地址”和“診斷數(shù)數(shù)據(jù)”的形形式提供機機床參數(shù)和和狀態(tài)信息接口檢查參數(shù)檢查接口檢查——系統(tǒng)與機機床、系統(tǒng)統(tǒng)與PLC、機床與與PLC的的輸入/輸輸出信號，，接口診斷斷功能可將將所有開關關量信號的的狀態(tài)顯示示在CRT上，，“1”表表示通，““0”表示示斷。利用狀態(tài)顯顯示可以檢檢查數(shù)控系系統(tǒng)是否將將信號輸出出到機床側側，機床側側的開關信信號是否已已輸入到系系統(tǒng)，從而而確定故障障是在機床床測還是在在系統(tǒng)側。。例：接口檢查二、常用故故障診斷方方法參數(shù)檢查數(shù)控機床的的機床參數(shù)數(shù)是經(jīng)一系系列的試驗驗和調(diào)整而獲得得的重要參參數(shù)，是機機床正常運運行的保證。包包括有增益益、加速度度、輪廓監(jiān)監(jiān)控及各種補償償值等。當當機床長期期閑置不用用或受到外部干干擾會使數(shù)數(shù)據(jù)丟失或或發(fā)生數(shù)據(jù)據(jù)混亂，機床將將不能正常常工作?？烧{(diào)出機床床參數(shù)進行行檢查、修修改或傳送送。二、常用故故障診斷方方法4.報警指指示燈顯示示故障除CRT軟軟報警外，，還有許多多“硬件””報警指示燈，分布布在電源、、主軸驅(qū)動動、伺服驅(qū)驅(qū)動I/O裝置置上，由此此可判斷故故障的原因因。5.備板置置換法（替替代法）用同功能的的備用板替替換被懷疑疑有故障的的模板。（故障障被排除或或范圍縮小?。┳⒁猓簲嚯婋姞顟B(tài)下/選擇開關關、跨線一一致二、常用故故障診斷方方法六、將功能能相同的模模板或單元元相互交換換，觀察故障的的轉移情況況，就能快快速判斷故故障的部位。系統(tǒng)X驅(qū)動Y驅(qū)動X電機Y電機二、常用故故障診斷方方法七、敲擊法法數(shù)控系統(tǒng)是是由各種電電路板組成成，電路板板上、接插件等處處有虛焊或或接口槽接接觸不良都都會引起故障。?？捎媒^緣緣物輕輕敲敲打疑點處處，若出現(xiàn)，則則敲擊處很很可能就是是故障部位位。八、升溫法法設備運行較較長時間或或環(huán)境溫度度較高時，，機床就會出現(xiàn)現(xiàn)故障，可可用電吹風風、紅外燈燈照射可疑的元元件或組件件。確定故故障點。二、常用故故障診斷方方法九.功能程程序測試法法當數(shù)控機床床加工造成成廢品而無無法確定是是編程、操作不不當還是數(shù)數(shù)控系統(tǒng)故故障時，或或是閑置時間較較長的數(shù)控控機床重新新投入使用用時。將G、M、、S、T、、F功能的的全部指令令編寫一個個試驗程序并并運行在這這臺機床，，可快速判判斷哪個功能不不良或喪失失。二、常用故故障診斷方方法十、隔離法法隔離法是將將某些控制制回路斷開開，從而達達到縮小查找故故障區(qū)域的的目的。例：某加工工中心，在在JOG方方式下，進進給平穩(wěn)，但自動動則不正常常。首先要要確定是NC故障還是伺服服系統(tǒng)故障障，先斷開開伺服速度度給定信號，用用電池電壓壓作信號，，故障依舊舊。說明NC系系統(tǒng)沒有問問題。進一一步檢查是是Y軸夾緊裝置出出故障。二、常用故故障診斷方方法十一、測量量比較法為了檢測方方便，在模模板或單元元上設有檢檢測端子，用萬萬用表、示示波器等儀儀器對這些些端子的電平或或波形進行行測試，將將測試值與與正常值進行比比較，可以以分析和判判斷故障的的原因和及故障障的部位。。各種故障診診斷方法各各有特點，，要根據(jù)故故障現(xiàn)象的特點點靈活的組組合應用。。第四節(jié)電電源的維維護與保養(yǎng)養(yǎng)1.電源的的組成：三相輸入線線路、熔斷斷器、電源源開關、電電源變壓器、控控制變壓器器、斷路器器、各種繼繼電器、接觸器器等。2.通過電電源配置提提供給數(shù)控控機床所需需要的各種電源，，以滿足不不同負載的的要求。一般有：380V、、220V、200V、24V以及5V等。第四節(jié)電電源的維維護與保養(yǎng)養(yǎng)2.維護保保養(yǎng)內(nèi)容三相電源的的電壓值是是否正常，，有否偏相相所有電氣連連接是否良良好各類開關是是否有效各繼電器、、接觸器是是否正常工工作檢驗熱繼電電器、電弧弧抑制器等等保護器件件是否有效效檢查電氣柜柜防塵濾網(wǎng)網(wǎng)、冷卻風風扇是否正正常第五節(jié)數(shù)數(shù)控機床床的抗干擾擾一、電磁波波干擾電火花、中中、高頻電電加熱設備備的電源都都會產(chǎn)生強烈的的電磁波波，通過過空間傳傳播被附附近的數(shù)數(shù)控系統(tǒng)所所接受，，如果能能量足夠夠就會干干擾數(shù)控控機床的正正常工作作。（遠遠離這些些設備））二、供電電線路干干擾輸入電壓壓過壓或或欠壓引引起電源源報警而而停機電源波形形畸變*引起錯錯誤信息息會導致致CPU停止運運行第五節(jié)數(shù)數(shù)控控機床的的抗干擾擾三、信號號傳輸干干擾數(shù)控信號號在傳遞遞過程中中受到外外界的干干擾串模干擾擾—干擾擾電壓疊疊加在有有用信號號上，由絕緣不不良、漏漏電阻及及供電線線路等引引入。共模干擾擾—干擾擾電壓對對二根或或以上信信號線的的干擾大大小相等等、相位位相同。。裝置的的共模抑制制比較高高，影響響不大。。當不平平衡時，一部部分轉為為串模。。四、抗干干擾措施施1.減少少供電線線路的干干擾數(shù)控機床床遠離具具有中、、高