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1、精选优质文档-倾情为你奉上数控系统课程设计 院 系 专 业 年 级 学生学号 学生姓名 总分评阅人复查人年 月 日CK6150/1000数控车床故障分析与排除目录设计目的科学技术的发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求，而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。数控机床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体，是高度机电一体化的典型产品。它本身又是机电一体化的重要组成部分，是现代机床技术水平的重要标志。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流
2、，是衡量机械制造工艺水平的重要指标，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用。因此，如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题。一、数控机床CK6150/1000的有关参数1.1数控车床CK6150/1000主要技术指标系统要求：华中世纪星HNC-22T 1.型号：CK6150/1000。2.床身上最大工件回转直径：500mm。3.拖板上最大工件回转直径：290mm。4.最大工件长度：1000mm。5.最大车削长度：850mm。6.主轴转速范围(变频)：44r/min2000r/mm。7.主轴通孔直径：52mm 8.主轴电机功率：7.5kW。9.进给快移速度：X向6m/m
3、in； Z向8m/min。10.进给电机扭矩(功率)：X向7Nm；Z向7Nm。11.定位精度(全程)：X向0.03；Z向0.04。12.重复定位精度：X向 0.012；Z向0.016。13.尾架套筒内孔锥度：莫氏5号。14.脉冲当量： 0.001mm15.最高加工精度：IT616.表面粗糙度： Ra1.617.刀架：（统一立式四工位刀架）刀杆截面尺寸：25mm25mm18.电柜散热方式：轴流风扇/热交换器19.机床运动部件带自动润滑装置20.系统带RS232通讯接口21.冷却泵电机功率：110W22.机床密封各处不得漏油23.床身宽度：390mm。24.整机噪声80db(A)。25.双开门全封
4、闭防护.附件配置:机床使用说明书、机床电器控制图、操作系统说明书、维修说明书一套、三爪卡盘、卡盘座（配正反转卡爪各一付）、机床配套地脚螺栓、防震垫铁）、死顶尖及顶尖变径套（与本机配套）各一付、配备与机床相应的维护扳手、螺丝刀、油枪、等一套用户采用六工位刀架，需另增加下列配件：端面夹持刀座:2付;钻头套筒(20, 25, 32各1付);外径刀座(含垫片):6付，镗孔夹持刀座:3付;镗孔刀套筒(8, 10, 12, 16, 20, 25, 32各2付)，随机配套工具箱：1个，与数控系统相匹配的DNC连接线每台一根。图1-1 CK6150/1000型数控车床二、数控机床故障诊断 数控机床是个复杂的系
5、统，一台数控机床既有机械装置、液压系统，又有电气控制部分和软件程序等。组成数控机床的这些部分，由于种种原因，不可避免地会发生不同程度、不同类型的故障，导致数控机床不能正常工作。这些原因大致包括：机械锈蚀、磨损和失效；元器件老化、损坏和失效；电气元件、接插件接触不良；环境变化，如电流或电压波动、温度变化、液压压力和流量的波动以及油污等；随机干扰和噪声；软件程序丢失或被破坏等。此外，错误的操作也会引起数控机床不能正常工作。数控机床维修的关键是故障的诊断，即故障源的查找和故障定位。一般讲根据不同的故障类型，采用不同的故障诊断方法。2.1数控机床故障诊断的一般步骤无论是处于哪一个故障期，数控机床故障诊
6、断的一般步骤都是相同的。当数控机床发生故障时，除非出现危险及数控机床或人身安全的紧急情况，一般不要关断电源，要尽可能地保持机床原来的状态不变，并对出现的一些信号和现象做好记录，这主要包括：故障现象的详细记录故障发生的操作方式及内容故障号及故障指示灯的显示内容故障发生时机床各部分的状态与位置有无其他偶然因素，如突然停电、外线电压波动较大、打雷、某部位进水等。数控机床一旦发生故障，首先要沉着冷静，根据故障情况进行全面的分析，确定查找故障源的方法和手段，然后有计划、有目的地一步步仔细检查，切不可急于动手，凭着看到的部分现象和主观臆断乱查一通。故障诊断一般按下列步骤进行。 (1)详细了解故障情况。例如
7、，当数控机床发生颤振、振动或超调现象时，要弄清楚是发生在全部轴还是某一轴；如果是某一轴，是全程还是某一位置；是一运动就发生还是仅在快速、进给状态某速度、加速或减速的某个状态下发生。为了进一步了解故障情况，要对数控机床进行初步检查，并着重检查荧光屏上的显示内容，控制柜中的故障指示灯、状态指示灯等。当故障情况允许时，最好开机试验，详细观察故障情况。 (2)根据故障情况进行分析，缩小范围，确定故障源查找的方向和手段。对故障现象进行全面了解后，下一步可根据故障现象分析故障可能存在的位置。有些故障与其他部分联系较少，容易确定查找的方向，而有些故障原因很多，难以用简单的方法确定出故障源的查找方向，这就要仔
8、细查阅数控机床的相关资料，弄清与故障有关的各种因素，确定若干个查找方向，并逐一进行查找。 (3)由表及里进行故障源查找。故障查找一般是从易到难、从外围到内部逐步进行。所谓难易，包括技术上的复杂程度和拆卸装配方面的难易程度。技术上的复杂程度是指判断其是否有故障存在的难易程度。在故障诊断的过程中，首先应该检查可直接接近或经过简单的拆卸即可进行检查的那些部位，然后检查需要进行大量的拆卸工作之后才能接近和进行检查的那些部位.2.2数控机床机械结构故障诊断与维修（1）主轴部件的常见故障及其诊断维修故障现象故障原因排除方法加工精度达不到要求机床在运输过程中受到冲击检查对机床精度有影响的各部位，特别是导轨副
9、安装不牢固、安装精度低或有变化重新安装调平、紧固切削振动大主轴箱和床身连接螺钉松动恢复精度后紧固连接螺钉轴承预紧力不够，游隙过大重新调整轴承游隙。但预紧力不宜过大，以免损坏轴承轴承预紧螺母松动，使主轴窜动紧固螺母，确保主轴精度合格轴承拉毛或损坏更换轴承主轴与箱体超差修理主轴或箱体，使其配合精度、位置精度达到要求主轴箱噪声大主轴部件动平衡不好重做动平衡齿轮啮合间隙不均匀或严重损伤调整间隙或更换齿轮轴承损坏或传动轴弯曲修复或更换轴承，校直传动轴传动带长度不一或过松调整或更换传动带，不能新旧混用齿轮精度差更换齿轮润滑不良调整润滑油量，保持主轴箱的清洁度齿轮和轴承损坏变挡压力过大，齿轮受冲击产生破损按
10、液压原理图，调整到适当的压力和流量变档机构损坏或固定销脱落修复或更换零件轴承预紧力过大或无润滑重新调整预紧力，并使之润滑充足主轴无变速电气变档信号是否输出维修人员检查处理压力是否足够检测并调整工作压力变档液压缸研损或卡死修去毛刺和研伤，清洗后重装变档电磁阀卡死检测并清洗电磁阀变档液压缸拨叉脱落修复或更换变档液压缸窜油或内泄更换密封圈变档复合开关失灵更换开关主轴不转动主轴转动指令是否输出维修人员处理检查保护开关没有压合或失灵检测压合保护开关或更换卡盘未夹紧工件调整或修理卡盘变挡复合开关损坏更换复合开关变档电磁阀体内泄漏更换电磁阀主轴发热主轴轴承预紧力过大调整预紧力轴承研伤或损坏更换轴承润滑油脏或
11、有杂质清洗主轴箱，更换新油表 2-1（2）进给运动系统（滚珠丝杠螺母副）的故障诊断a、滚珠丝杠在运转中转矩过大 二滑板配合压板过紧或研损 滚珠丝杠螺母反向器坏，滚珠丝杠卡死或轴端螺母预紧力过大 丝杠研损 伺服电动机与滚珠丝杠联接不同轴 无润滑油 超程开关失灵造成机械故障 伺服电动机过热报警b、丝杠螺母润滑不良 分油器是否分油 油管是否堵塞c、滚珠丝杠副噪声 滚珠丝杠轴承压盖压合不良 滚珠丝杠润滑不良 滚珠破损 电动机与滚珠丝杠联轴器松动（3）刀架、刀库及换刀装置故障诊断a、 转塔刀架没有抬起动作 控制系统是否有T指令输出信号 抬起电磁铁断线或抬起阀杆卡死 压力不够 抬起液压缸研损或密封损坏 与
12、转塔抬起联接的机械部分研损b、 转塔转位速度缓慢或不转位 是否有转位信号输出 转位电磁阀断线或阀杆卡死 压力不够 转位速度节流阀是否卡死 凸轮轴压盖过紧 抬起液压缸体与转塔平面产生摩擦、研损 安装附具不配套c、 转塔转位时碰牙，抬起速度或抬起延时时间短d、 转塔不正位 转位盘上的撞块与选位开关松动，使转塔到位时传输信号超期或滞后 上下联接盘与中心轴花键间隙过大产生位移偏差大，落下时易碰牙顶，引起不到位 转位凸轮与转位盘间隙过大 凸轮在轴上窜动 转位凸轮轴的轴向预紧力过大或有机械干涉e、 转塔转位不停 两计数开关不同时计数或复置开关损坏 转塔上的24V电源断线f、 转塔刀重复定位精度差 液压夹紧
13、力不足 上下牙盘受冲击，定位松动 上下牙盘间有污物或滚针脱落在牙盘中间 转塔落下夹紧时有机械干涉（如夹铁屑） 夹紧液压缸拉毛或研损 转塔座落在二层滑板之上，由于压板和楔铁配合不牢产生运动偏大g、 刀具不能夹紧 风泵气压不足 增压漏气 刀具卡紧液压缸漏油 刀具松卡弹簧上的螺丝母松动h、 刀具夹紧后不能松开松锁刀的弹簧压力过紧i、 刀套不能夹紧刀具检查刀套上的调节螺母j、 机械手换刀速度过快气压太高或节流阀开口过大k、 换刀时找不到刀刀位编码用组合行程开关、接近开关等元件损坏、接触不好或灵敏度降低（4）液压与气动系统故障诊断a、液压泵不供油或油量不足 压力调节弹簧过松 流量调节螺钉调节不当，定子偏
14、心方向相反 液压泵转向相反 油的粘度过高，使叶片运动不灵活 液压泵转速太低，叶片不能甩出 油量不足，吸油管露出油面吸入空气 吸油管堵塞 进油口漏气 叶片在转子槽内卡死b、液压泵有异常噪声或压力下降 油量不足，滤油器露出油面 吸油管吸入空气 回油管高出油面，空气进入油池 进油口滤油器容量不足 滤油器局部堵塞 液压泵转速过高或液压泵装反 液压泵与电动机联接同轴度差 定子和叶片磨损，轴承和轴损坏 泵与其他机械共振c、液压泵发热、油温过高 液压泵工作压力超载 吸油管和系统回油管距离太近 油箱油量不足 摩擦引起机械损失，泄漏引起容积损失 压力过高d、系统及工作压力低，运动部件爬行泄漏e、尾座顶不紧或不运
15、动 压力不足 液压缸活塞拉毛或研损 密封圈损坏 液压阀断线或卡死 套筒研损f、导轨润滑不良 分油器堵塞 油管破裂或渗漏 没有气体动力源 油路堵塞g、滚珠丝杠润滑不良 分油管是否分油 油管是否堵塞2.3刀架、刀库、换刀装置的故障维修实例故障现象：某加工中心采用凸轮机械手换刀，换刀过程中，动作中断，发出2035号报警，显示机械手伸出故障。分析诊断：根据报警内容，机床是因为无法执行下一步“从主轴和刀库中拔出刀具”，而使换刀过程中断并报警。机械手未能伸出完成从主轴和刀库中拔刀动作，产生故障的原因可能有： “松刀”感应开关失灵。在换刀过程中，各动作的完成信号均由感应开关发出，只有上一动作完成后才能进行下
16、一动作。第三步为“主轴松刀”，如果感应开关未发信号，则机械手“拔刀”就不会动作。检查两感应开关，信号正常。 “松刀”电磁阀失灵。主轴的“松刀”，是由电磁阀接通液压缸来完成的。如电磁阀失灵，则液压缸未进油，刀具就“松”不了。检查主轴的“松刀”电磁阀，动作均正常。 “松刀”液压缸因液压系统压力不够或漏油而不动作，或行程不到位。检查刀库松刀液压缸，动作正常。行程到位；打开主轴箱后罩，检查主轴松刀液压缸，发现已到达松刀位置，油压也正常，液压缸无漏油现象。 机械手系统有问题，建立不起“拔刀”条件。其原因可能是电动机控制电路有问题。检查电动机控制电路系统正常。 刀具是靠碟形弹簧通过拉杆和弹簧卡头将刀具柄尾
17、端的拉钉拉紧的。松刀时，液压缸的活塞杆顶压顶杆，顶杆通过空心螺钉推动拉杆，一方面使弹簧卡头松开刀具的拉钉，另一方面又顶动拉钉，使刀具右移而在主轴锥孔中变“松”。主轴系统不松刀的原因可能有以下几点： 刀具尾部拉钉的长度不够，致使液压缸虽已运动到位，而仍未将刀具顶松 拉杆尾部空心螺钉位置起了变化，使液压缸行程满足不了“松刀”的要求 顶杆出了问题，已变形或磨损 弹簧卡头出故障，不能张开 主轴装配调整时，刀具移动量调的太小，致使在使用过程中一些综合因素导致不能满足“松刀”条件处理方法：拆下“松刀”液压缸，检查发现这一故障系制造装配时，空心螺钉的伸出量调的太小，故“松刀”液压缸行程到位，而刀具在主轴锥孔
18、中“压出”不够，刀具无法取出。调整空心螺钉的“伸长量”，保证在主轴“松刀”液压缸行程到位后，刀柄在主轴锥孔中的压出量为0.4-0.5mm。经以上调整后，故障可排除。2.4换刀装置故障 数控车换刀一般的过程是:换刀电机接到换刀信号后,通过蜗轮蜗杆减速带动刀架旋转,由霍尔元件发出刀位信号,数控系统再利用这个信号与目标值进行比较以判断刀具是否到位。刀换到位后,电机反转缩紧刀架。以下几个典型实例。 一台四刀位数控车床,发生一号刀位找不到,其它刀位能正常换刀的故障现象 故障分析:由于只有一号刀找不到刀位,可以排除机械传动方面的问题,确定就是电气方面的故障。可能是该刀位的霍尔元件及其周围线路出现问题,导致
19、该刀位信号不能输送给PLC。对照电路图利用万用表检查后发现:1号刀位霍尔元件的24V供电正常,GND线路为正常,T1信号线正常。因此可以断定是霍尔元件损坏导致该刀位信号不能发出。 解决办法:更换新的霍尔元件后故障排除,一号刀正常找到。 一台六刀位数控车床,换刀时所有刀位都找不到,刀架旋转数周后停止,并且数控系统显示换刀报警:换刀超时或没有信号输入。 故障分析查找:对于该故障,仍可以排除机械故障,归咎于电气故障所致。产生该故障的电气原因有以下几种:1.磁性元件脱落;2.六个霍尔元件同时全部损坏;3.霍尔元件的供电和信号线路开路导致无电压信号输出。其中以第三种原因可能性最大。因此找来电路图,利用万
20、用表对霍尔元件的电气线路的供电线路进行检查。结果发现:刀架检测线路端子排上的24V供电电压为0V,其它线路均正常。以该线为线索沿线查找,发现从电气柜引出的24V线头脱落,接上后仍无反应。由此判断应该是该线断线造成故障。 解决办法:利用同规格导线替代断线后,故障排除。 一台配有FANUC-0imate系统大连机床厂的六刀位车床,选刀正常但是当所选刀位到位之后不能正常锁紧。系统报警:换刀超时。 故障分析查找:刀架选刀正常,正转正常,就是不能反向锁紧。说明蜗轮蜗杆传动正常,初步定为电气线路问题。在机床刀架控制电气原理图上,发现刀具反向锁紧到位信号是由一个位置开关来控制发出的,是不是该开关即周围线路存
21、在问题呢?为了确认这个故障原因,打开刀架的顶盖和侧盖,利用万用表参照电路图检查线路,发现线路未有开路和短路,通过用手按动刀架反向锁紧位置开关,观察梯形图显示有信号输入,至此排除电气线路问题。推断可能是挡块运动不到位,位置微动开关未动作。于是重新换刀一次来观察一下,结果发现:果然挡块未运动到位。于是把挡块螺栓拧紧,试换刀一次正常。再换一次刀,原故障又出现了,同时发现蜗杆端的轴套打滑并且爬升现象。难道是它造成了电机反转锁紧时位置开关的挡块不能到位?于是把该轴套进行了轴向定位处理,将刀架顶盖装好。结果刀架锁紧正常了。 解决办法:对轴套进行轴向定位故障解决。 2.5稳压电源故障 机床在运行时机床照明灯
22、突然不亮,机床操作面板灯也不亮,系统电源正常,同时系统急停报警,和主轴无信号警。关机后重新上电故障依旧。 故障分析检查:经询问当时操作人员,没有违规操作,排除人为原因,也可以排除机械原因,应该是电气故障引起。该机床的电器原理图显示,这些失电区域都和24V有关,并且该机床拥有两个稳压电源,一个是I/O接口电源,另一个为系统电源。失电区域都与I/O接口有关,于是打开电气柜观察发现I/O接口稳压电源指示灯未能点亮,说明该电源未能正常工作或损坏。由稳压电源的工作原理知道,稳压电源有电流短路和过载保护的功能,当电源短路或过载时自动关断电源输出,以保护电源电路不被损坏。于是试着把电源的输出负载线路拆下来,
23、结果发现重新上电后电源指示灯亮了。这说明电源本身没有损坏。通过分析得知该电源为I/O接口电源,负载不大,也不会出现过载现象,应该是输出回路中有短路故障。沿着输出线号进行检查发现有一根24V+输出线接头从绝缘胶布中露出并接触到机床床体。原因很明显:由于该线与机床发生对地短路,造成该稳压电源处于自我保护状态,使得操作面板和一些I/O接口继电器供电停止,导致发生以上故障。至于变频器报警可能24V信号不能到位发出报警。 解决办法:用绝缘胶布把接头处重新包好,重新上电开机所有故障解决,报警解除照明灯也亮了。2.6系统程序锁故障 一台数控车,配有FANUC-0i-mate系统,无法输入对刀值等参数,不能编
24、辑程序,并伴有报警。 故障分析检查:对此现象首先想到了程序保护开关,通过对比正常的系统发现:与系统锁住时现象一样。所以怀疑系统锁开关坏了,但经过短接,仍不能解决问题。通过观察故障系统的梯形图发现X56输入点无信号输入,说明这条输入线路断路。沿着这条线号利用万用表检查,发现在操作面板后面选轴开关接头处线头脱落,导致线路无法输入信号,使PLC逻辑关系不正确,才出现以上故障。 解决办法:用烙铁焊锡把脱落的线头重新焊接好,报警解除,参数输入正常,故障消失。-2.7常见数控机床主轴伺服系统故障及诊断a、伺服超差:机床的实际进给值与指令值之差超过限定的允许值. 检查CNC控制系统与驱动放大模块之间,CNC
25、控制系统与位置 检测器之间,驱动放大器与伺服电机之间的边线是否正确、可靠 检查位置检测器的信号及相关的D/A转换电路是否有问题 检查驱动放大器电压是否有问题 检查电动机轴与传动机械间是否配合良好，是否有松动或间隙存在 检查位置环增益是否符合要求，若不符合要求对有关的电位器应予以调整b、机床停止时，有关进给轴振动 检查高频脉动信号并观察其波形及振幅，若不符合应调节有关电位器 检查伺服放大器速度环的补偿功能，若不符合应调节补偿用电位器 检查位置检测用编码盘的轴、联轴节、齿轮系是否啮合良好c、机床运行时声音不好，有摆动现象 检查测速发电机换向器表面是否光滑、清洁，电刷与换向器间是否接触良好 检查伺服
26、放大器速度环的补偿功能，若不符合应调节补偿用电位器 检查伺服放大器位置环增益是否符合要求，若不符合要求对有关的电位器应予以调整 检查位置检测器与联轴节间的装配是否有松动 查由位置检测器来的反馈信号的波形及D/A转换后的波形幅度d、飞车现象 位置传感器或速度传感器的信号反相，或者是电枢线接反了，即整个系统不是负反馈而变成正反馈了 速度指令给的不正确 位置传感器或速度传感器的反馈信号没有接或者是有接线断开 CNC控制系统或伺服控制板有故障电源板有故障而引起的逻辑混乱e、所有的轴均不运动 用户保护性锁紧如急停制动,或有关运动的相应开关位置不正确 主电源熔丝断 由于过载保护用断路器动作或监控用继电器的
27、触点未接触好f、电动机过热 滑板运行时摩擦力或阻力太大 热保护继电器脱扣,电流设定错误 励磁电流太低或永磁式电动机失磁时,为获得所需力矩也可引起电枢电流增高而使电动机发热 切削条件恶劣 运动夹紧/制动装置没充分释放 齿轮传动系损坏或传感器有问题 电机本身内部匝间短路而引起的过热 带风扇冷却的电动机,风扇坏g、机床定位精度不准 滑板运行时阻力太大 位置环的增益或速度环的低频增益太低 机械传动部分有反向间隙 位置环或速度环的零点平衡调整不合理 接地屏蔽不好或电缆布线不合理h、零件加工表面粗糙 检查测速发电机换向器的表面光滑状况及电刷的磨合状况 检查高频脉冲波形的振幅、频率、及滤波形状 检查切削条件
28、是否合理，刀尖是否损坏 检查机械传动的反向间隙 检查位置检测信号的振幅 检查机床的振动状况如机床水平状态、地基、主轴旋转时有否振动等2.8在维修主回路采用错位选触无环流可逆调速驱动系统的数控车床中所遇到的部分故障及处理方法。实例：1. 故障现象：1.8m卧车在点动时，花盘来回摆动。 检查：测量驱动控制系统中的20V直流稳压电源的纹波为4V峰峰值，大大超过了规定的范围。 分析：在控制系统的放大电路中，高、低通滤波器可以滤掉，如：测速机反馈，电流反馈，电压反馈中的各次谐波干扰信号，但无法滤除系统本身直流电源电路中的谐波分量，因它存在于整个系统中，这些谐波进入放大器就会使放大器阻塞，使系统产生各种不
29、正常的现象。在点动状态下，因电机的转速较低，这些谐波已超过了点动时的电压值，造成了系统的振荡，使主轴花盘来回摆动，而且一旦去除谐波信号，故障马上消失。 处理：将电压板中的100MF和1000MF滤波电容换下焊上新电容，并测量纹波只有几个毫伏后将电源板安装好，开机试运行，故障消除。 2.故障现象：5m立车在运行加工中发出哐哐声后，烧保险。 检查：发现5FC5FG、5RG5RQ正反组全无脉冲输出(线路见图2)，测量结果，IC7反相器损坏，又发现1FG1FC输出波形较其他波形幅值低得多。 分析：5m立车主驱动直流电机的驱动电压由晶闸管全控桥反并联整流电路提供。12路触发脉冲中，有两路消失，另一路触发
30、脉冲的幅值较其它正常触发脉冲要短三分之一，当出现哐哐的齿轮撞击声时，误以为液压马达联轴节处出现了问题，但过了一会儿两路保险丝烧坏，实际上，在这次故障的前一段时间里已烧过两次保险，当时只认为是偶然的电网不稳造成，因换上保险丝后，故障就消除了。由于5m立车加工运行时的转速较低，虽然可控硅整流电路是桥式整流，但是线路中触发脉冲丢失和幅值小同时存在时，也会造成电流不连续，输出的电压不稳，从而使电机的转速不稳。一开始出现的哐哐声，实际就是转速不稳的表现。由于电流断续而引起的烧保险故障能发生在运行后停车和正常运行的任何时刻。 处理：将放大管T1(另一组触发电路中的放大管，功能如图2中的T7)及反相器IC7
31、换下，故障消除。 2.9机床PLC初始故障的诊断 机床PLC初始故障的诊断为了保护机床和维修方便，PLC有显示和检测机床故障的能力。一旦发生故障，维修人员就能根据机床的故障显示号去确定故障类别，予以排除。但在实际加工过程中，我们发现有时PLC同时显示几个故障，它们是由某一个故障引起的连锁故障，排除了初始的引发故障，其它故障报警就消失了。可是从机床PLC显示的所有报警故障中，维修人员并不知道哪个故障是初始引发故障，维修人员只能逐个故障去查，这就增加了维修难度。机床PLC初始故障诊断功能，通过PLC程序，准确判断出初始故障的报警号。维修中，首先排除初始故障，其它引发故障自行消失，这样就极大地方便了
32、机床的维修，提高了机床维修的快速性和准确性。 2 初始故障诊断原理设计的PLC程序不单单是把各个故障都能检测和显示出来，还能把最关键的初始故障自动判断出来。初始故障诊断原理：以3个故障为例，其中设置了3个故障检测位，分别为R500.0、R510.0、R520.0；3个初始故障检测位为R500.2、R510.2、R520.2；F149.1为系统复位信号。初始状态时，无报警出现，故障检测位都为“0”，初始故障检测位也都为“0”，复位信号F149.1为“0”。在3个故障中假设首先发生第二个故障。在程序扫描的第一个周期内，其对应的故障检测位R510.0变为“1”，R500.2、R520.2、F149.
33、1初始值为“0”，初始故障检测位R510.2变为“1”，通过自锁保持为“1”，直到故障被排除，系统复位信号发出后“1”状态才被解除。在程序扫描的第二个周期内，R510.2保持为“1”，实现了对R500.1、R520.1的封锁，即使此时另外某一个故障检测位为“1”，也不能导致其初始故障检测位变为“1”。通过此PLC程序的控制，就能从同时发生的众多故障里准确地判断出初始故障。在JCS018数控机床中，遇到了多个故障同时发生的问题，如换刀报警和液压报警同时出现。维修时，先检查液压控制部分，然后才能确认故障出在换刀过程中。检查后我们才知道换刀的动力由液压驱动来提供。PLC控制程序设计中，当遇到换刀故障
34、时，为防止更大的意外发生，在报警的同时也断开了液压控制，因此换刀故障发生时出现了两个报警信息。为遵循原机床的设计思路，而又能准确地发出报警信息，给JCS018数控机床增加了对初始故障的检查功能。按照前面的程序分析，换刀和液压故障检测位分别为R500.0和R510.0，初始故障可以从始故障检测位R500.2和R510.2读出。当该机床再发生类似故障时，就能很快地判断出初始故障。 2.10数控设备检测元件故障及维修 检测元件是数控机床伺服系统的重要组成部分，它起着检测各控制轴的位移和速度的作用，它把检测到的信号反馈回去，构成闭环系统。测量方式可分为直接测量和间接测量：直接测量就是对机床的直线位移采
35、用直线型检测元件测量，直接测量常用的检测元件一般包括：直线感应同步器、计量光栅、磁尺激光干涉仪。间接测量就是对机床的直线位移采用回转型检测元件测量，间接测量常用的检测元件一般包括：脉冲编码器、旋转变压器、圆感应同步器、圆光栅和圆磁栅。 当机床出现如下故障现象时，应考虑是否是由检测元件的故障引起的： 1. 机械振荡（加减速时）： 脉冲编码器出现故障，此时检查速度单元上的反馈线端子电压是否在某几点电压下降，如有下降表明脉冲编码器不良，更换编码器。 脉冲编码器十字联轴节可能损坏，导致轴转速与检测到的速度不同步，更换联轴节。 测速发电机出现故障，修复，更换测速机。 2. 机械暴走（飞车）： 在检查位置
36、控制单元和速度控制单元的情况下，应检查： 脉冲编码器接线是否错误，检查编码器接线是否为正反馈，A相和B相是否接反。 冲编码器联轴节是否损坏，更换联轴节。 检查测速发电机端子是否接反和励磁信号线是否接错。 3. 主轴不能定向或定向不到位： 在检查定向控制电路设置和调整，检查定向板，主轴控制印刷电路板调整的同时，应检查位置检测器（编码器）是否不良，此时测编码器输出波形。 4. 坐标轴振动进给： 在检查电动机线圈是否短路，机械进给丝杠同电机的连接是否良好，检查整个伺服系统是否稳定的情况下，检查脉冲编码是否良好、联轴节联接是否平稳可靠、测速机是否可靠。 检测元件是一种极其精密和容易受损的器件，一定要从
37、下面几个方面注意，进行正确的使用和维护保养。 不能受到强烈振动和摩擦以免损伤代码板，不能受到灰尘油污的污染，以免影响正常信号的输出。 工作环境周围温度不能超标，额定电源电压一定要满足，以便于集成电路片子的正常工作。 要保证反馈线电阻，电容的正常，保证正常信号的传输。 防止外部电源、噪声干扰，要保证屏蔽良好，以免影响反馈信号。 安装方式要正确，如编码器联接轴要同心对正，防止轴超出允许的载重量，以保证其性能的正常。 总之，在数控设备的故障中，检测元件的故障比例是比较高的，只要正确的使用并加强维护保养，对出现的问题进行深入分析，就一定能降低故障率，并能迅速解决故障，保证设备的正常运行。三、数控机床的
38、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。3.1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）。3.2应尽量少开数控柜和强电柜的门在机加工
39、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。3.3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
40、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。3.4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。3.5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CMOS RAM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CMOS RAM供电，并对可充电电池进行充电；当数控系统
41、切断电源时，则改为由电池供电来维持CMOS RAM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。3.6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
42、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。四、总结与体会进入21世纪，随着数控技术的飞速发展，数控设备已遍布全世界，不仅工业发达国家已广泛采用，就是发展中国家也大量使用。我国自改革开放以来也引进了不少先进的设备，这些设备的特点是以大规模集成电路为主的数控设备，这些设备功能强，生产效率高，但是复杂，它涉及机械、电器、液压、气动、光学、与计算机技术等许多领域，尤其在故障论断、状态检测方面涉及数字测试技术与计算机网
43、络技术。在数控机床维修中推广应用新技术、新工艺、新材料，做好数控的技术改造和局部改装设计管理工作，搞好数控机床维修用工、检、量具的管理，搞好数控设备维修的质量管理等工作。只有这样，才能做好数控机床的维修工作，保障数控机床的正常运行，从而保障企业生产的顺利运行。所以，无论是CNC系统，机床强电，还是机械、液压、气路等，只要有可能引起该故障的原因，都要尽可能全面地列出来，进行综合判断和筛选，然后通过必要的实验达到确诊和最终排除故障的目的。五、参考文献1 .蒋洪平， 数控设备故障诊断与维修，北京：北京理工大学出版社，2006.82 .严峻， 数控机床常见故障快速处理86问，北京：机械工业出版社，2009.43 田宏宇，数控机床与数控技术.北京.希望电子出版社.2006.94 海燕，数控机床机械维修. 北京.中国电力出版社.2008.65 易红，数控技术. 北京.机械工业出版社.2005.36 张建民，机电一体化系统设计.北京.高等教育出版社2008.37. 郑小年， 杨克冲，数控机床故障诊断与维修，武汉：华中科技大学出版社，2005.98.王润孝， 秦现生，机床数控原理与系统，第2版，西安：西北工业大学出版社，1997.6专心-专注-专业