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1、桂林电子科技大学职业技术学院毕业设计（论文） 论数控机床常见故障的诊断维修方法与防范措施学院（系）：桂林电子科技大学 专 业： 数控专业 学 号： 学生姓名： 指导教师： 11 目 录摘 要.3第一章 绪论.4第二章 数控机床故障的诊断研究意义所在.4第三章 机床设备常见的故障.53.1.1 故障的分类.53.1.2出现故障时的记录.53.1.3数控机床故障诊断常用的方法.53.1.4数控机床故障常用的维修方法.6第四章 对数控机床预见性故障的防范措施.64.1.1数控机床的抗干扰措施.64.1.2数控机床的点检7第五章 结论.9参考文献.10致 谢.11摘 要随着国内数控机床的迅速发展,数控
2、机床逐步出现故障高发时段。数控机床的身价从几十万元到上千万元，一般都是企业中关键产品关键工序的关键设备，一旦故障停机，其影响和损失往往很大。因而对数控系统这样原理复杂、结构精密的装置进行维修就显得十分必要了。为了使数控维修工作适应现代化制造业的发展,提高数控设备维修质量,那么规范数控维修行业,已经迫在眉睫。本文通过阐述对机床常见故障产生、故障分类及故障诊断方法、防范措施进行介绍说明，对从事机床设备研究人员将会提供很大的参考价值。论文主要研究了机床常见故障产生、故障分类及故障诊断方法、防范措施。研究结果表明：通过认真推敲透彻分析数控机床常见故障诊断以及维修方法之后，从而可以掌握提高数控设备维修质
3、量的方法，使得机床可以正常工作，为企业带来效益！ 本文的特色在于：论文内容有现实意义。关键词：数控机床；故障诊断维修；防范措施 第一章 绪论随着我国机械加工的快速发展,国内的数控机床也越来越多。由于数控机床的先进性和故障的不稳定性,大部分故障都是以综合故障形式出现,所以数控机床的维修难度较大,并且数控机床维修工作的不规范,使得数控维修工作处于一种混乱状态,为了规范数控维修工作,提高数控机床的利用价值,本文提出机床常见故障诊断维修方法以及防范措施。第二章 数控机床故障的诊断研究意义所在故障诊断始于机械设备故障诊断,主要指制造设备和制造过程的状态监测与故障诊断。制造设备主要指加工机床、夹具、量具和
4、刀具;制造过程指制造工艺过程、工艺参数。机械设备运行时的状态监测与故障诊断包含两方面内容:一是对设备的运行状态进行监测;二是在发现异常情况后对设备的故障进行分析、诊断。 设备故障诊断是随设备管理和设备维修发展起来的。欧洲各国在欧洲维修团体联盟(FENMS)推动下,主要以英国倡导的设备综合工程学为指导;美国以后勤学为指导;日本吸收二者特点,提出了全员生产维修(TPM)的观点。 美国自1961年开始执行阿波罗计划后,出现一系列因设备故障造成的事故,导致1967年在美国宇航局(NASA)倡导下,由美国海军研究室(ONR)主持成立了美国机械故障预防小组(MFPG),并积极从事技术诊断的开发。美国诊断技
5、术在航空、航天、军事、核能等尖端部门仍处于世界领先地位。 英国在上世纪60-70年代,以机器保健和状态监测协会(MHMG&CMA)为最先开始研究故障诊断技术,在摩擦磨损、汽车和飞机发电机监测和诊断方面具领先地位。 日本的新日铁自1971年开发诊断技术,1976年达到实用化。日本诊断技术在钢铁、化工和铁路等部门处领先地位。 我国在故障诊断技术方面起步较晚,1979年才初步接触设备诊断技术,近年来得到迅速发展。目前国内对装备的故障诊断技术,尤其是板级故障诊断技术的研究有了较大的进展。经过二十多年的研究与发展,我国的故障诊断技术己广泛应用于军工、化工、工业制造等领域,如数控机床、汽车、发电、船舶、飞
6、机、卫星、核反应堆等。第三章机床设备常见的故障3.1 机床故障产生的必然性 故障是指设备或系统因自身原因而丧失规定功能的现象。尽管我们对机床电气设备采取了日常维护、保养及定期检验、检修等有效措施，但仍不能保证机床电气设备长期正常运行，而永远不出现故障，因此必须及时查找并迅速排除故障。3.1.1 故障的分类 数控车床是一种技术含量高且较复杂的机电一体化设备，其故障发生的原因一般都比较复杂，给数控车床的故障诊断与排除带来不少困难。为了便于故障分析和处理，按性质产生原因，可以分为元件自身故障、自然故障以及人为故障三大类。 元件自身故障：这包括主机故障和电气故障、系统故障和随机故障、显示故障和无显示故
7、障等。 自然故障：机床在运行过程中，其设备常受到许多不利因素的影响，如电器动作过程中的机械振动和过电流的热效应将加速电器元件的绝缘老化变质、长期动作的自然磨损、周围环境的温度和湿度的影响、有害介质的侵蚀等因素。 人为故障：机床在工作过程中，由于操作人员的操作不当，安装不合理或者其它外力破坏而造成的故障，也会造成机床事故。当故障有明显的外表特征时容易被发现，如电动机、电器的显著发热、冒烟、散发出焦臭味或火花等。3.1.2出现故障时的记录数控机床发生故障时,对于操作人员应首先停止机床,保护现场,并对故障进行尽可能详细的记录,并及时通知维修人员。 （1）发生故障的机床型号,采用的控制系统型号,系统的
8、软件版本号。 （2）故障的现象,发生故障的部位,以及发生故障时机床与控制系统的现象。 （3）发生故障时系统所处的操作方式。 （4）若故障在自动方式下发生,则应记录发生故障时的加工程序号,出现故障的程序段号,加工时采用的刀具号等。 （5）若发生加工精度超差或轮廓误差过大等故障,应记录被加工工件号,并保留不合格工件。 （6）在发生故障时,若系统有报警显示,则记录系统的报警显示情况与报警号。 （7）记录发生故障时,各坐标轴的位置跟随误差的值。 （8）记录发生故障时,各坐标轴的移动速度、移动方向,主轴转速、转向等。 （9）若为加工零件时发生的故障,则应记录加工同类工件时发生故障的概率情况。 （10）检
9、查故障是否与“进给速度”、“换刀方式”或是“螺纹切削”等特殊动作有关。 （11）故障的规律性记录。 （12）故障时的外界条件记录。3.1.3数控机床故障诊断常用的方法故障诊断是否到位,直接影响着排除故障的快慢,同时也起到预防故障的发生与扩大的作用。首先维修人员应遵循以下两条原则: (1)充分调查故障现场。这是维修人员取得维修第一手材料的一个重要手段。 (2)认真分析故障的原因。分析故障时,维修人员不应局限于 CNC部分,而是要对机床强电、机械、液压、气动等方面都作详细的检查,并进行综合判断,达到确珍和最终排除故障的目的。 1)直观法。2)系统自诊断法。3)参数检查法。4)功能程序测试法。5)部
10、件交换法。6)测量比较法。7)原理分析法。8)敲击法。9)局部升温法。10)转移法。 除了以上介绍的故障检测方法外,还有插拔法、电压拉偏法、敲击法等等,这些检查方法各有特点,维修人员可以根据不同的现象对故障进行综合分析,缩小故障范围,排除故障。3.1.4数控机床故障常用的维修方法在数控机床维修中,维修方法的选择到位不到位直接影响着机床维修的质量,在维修过程中经常使用的维修方法有以下几种: (1)初始化复位法。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来清除故障,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,清除前应注意作好数据拷贝记录,若初
11、始化后故障仍无法排除,则进行硬件诊断。 (2)参数更改,程序更正法。系统参数是确定系统功能的依据,参数设定错误就可能造成系统的故障或某功能无效。有时由于用户程序错误亦可造成故障停机,对此可以采用系统搜索功能进行检查,改正所有错误,以确保其正常运行。 (3)调节、最佳化调整法。调节是一种最简单易行的办法。通过对电位计的调节,修正系统故障。 (4)备件替换法。用好的备件替换诊断出坏的线路板,并做相应的初始化启动,使机床迅速投入正常运转,然后将坏板修理或返修,这是目前最常用的排故办法。 (5)改善电源质量法。目前一般采用稳压电源,来改善电源波动。对于高频干扰可以采用电容滤波法,通过这些预防性措施来减
12、少电源板的故障。 (6)维修信息跟踪法。一些大的制造公司根据实际工作中由于设计缺陷造成的偶然故障,不断修改和完善系统软件或硬件。这些修改以维修信息的形式不断提供给维修人员 (7)修复法。对数控机床的故障进行恢复性修复、调整、复位行程开关、修复脱焊、断线、修复机械故障等。第四章 对数控机床预见性故障的防范措施4.1.1数控机床的抗干扰措施机床数控系统中既包含高电压、大电流的强电设备，又包含低电压、小电流的控制与信号处理设备，即弱电设备。强电设备产生的强烈电磁干扰对弱电设备的正常工作构成极大的威胁。此外，系统所处生产现场的电磁环境较恶劣，系统外各种动力负载的干扰、供电系统的干扰、大气中电磁波的干扰
13、等都会对系统内的弱电设备产生严重影响，由于弱电设备是控制强电的设备，所以，一旦弱电设备受到干扰，最终将导致整个系统的瘫痪。通常从以下几个方面采取措施来提高数控系统的扰干扰能力。减少供电线路和信号线路的干扰可采取以下措施（1）数控机床远离具有中、高频电源的设备。（2）数控机床不要和大功率且频繁起停的设备用同一供电干线供电。（3）对于电网电压较长时间的欠电压、过电压和电压波动的场合安装交流稳压器。（4）采用电源滤波器。电源滤波器的作用是双向的，它不仅可以阻止电网中的噪声进入设备，也可以抑制设备所产生的噪声污染电网。（5）采用带屏蔽层的隔离变压器。隔离变压器是一种应用相当广泛的电源抗干扰设备，它最基
14、本的作用是实现电路与电路之间的电气隔离，解决设备与设备之间产生的干扰。（6）模拟信号传输线的配线应尽可能短，并使用屏蔽线。（7）光电编码器、手摇脉冲发生器、光栅尺等的输出信号在接收电路端并联电容，抑制高频干扰。光电编码器电缆的屏蔽层双端接地。（8）电动机驱动电缆屏蔽层双端接地。（9）动力线和信号线分开走线。（10）控制信号线采用屏蔽双绞线。减少机床电气控制系统中的干扰可采取以下措施（1）在电源输入部分加压敏电阻保护（浪涌吸收器），对线路中的瞬变、尖蜂等噪声进行抑制。（2）感性负载加装吸收电路，抑制瞬态噪声。系统中的感性负载如继电器、接触器、电磁阎、电动机等在关断时会产生强烈的脉冲噪声，影响其他
15、电路的正常工作，必须在感性负载处加装吸收电路，抑制瞬态噪声。直流电感元件（直流继电器线圈）并联续流二掇管。交流接触器、电磁阀、继电器的线圈并联RC阻容吸收器。三相交流电动机的电枢绕组之间并联RC阻容吸收器。（3）保证良好的“接地”。“接地”是数控机床安装中一项关键的抗干扰技术。数控系统和电气柜中的控制设备必须按照使用说明书的要求进行“接地”，否则电网中的许多干扰因素都会通过“地线”对机床的运行产生干扰。4.1.2数控机床的点检由于数控机床集机、电、液、气等技术为一体，所以对它的维护要有科学的管理，有目的地制定出相应的规章制度。对维护过程中发现的故障隐患应及时清除，避免停机待修，从而延长设备平均
16、无故障时间，增加机床的利用率。开展点检是数控机床维护的有效办法。以点检为基础的设备维修，是日本在引进美国的预防维修制的基础上发展起来的一种点检管理制度。点检就是按有关维护文件的规定，对设备进行定点、定时的检查和维护。其优点是可以把出现的故障和性能的劣化消灭在萌芽状态，防止过修或欠修，缺点是定期点检工作量大。这种在设备运行阶段以点检为核心的现代维修管理体系，能达到降低故障率和维修费用，提高维修效率的目的。数控机床的点检，是开展状态监测和故障诊断工作的基础，主要包括下列内容：（1）定点：首先耍确定一台数控机床有多少个维护点，科学地分析这台设备，找准可能发生故障的部位。只要把这些维护点“看住”，有了
17、故障就会及时发现。（2）定标：对每个维护点要逐个制订标准，例如间隙、温度、压力、流量、松紧度等等，都要有明确的数量标准，只要不超过规定标准就不算故障。（3）定期：多长时间检查一次，要定出检查周期。有的点可能每班要检查几次，有的点可能一个或几个月检查一次，要根据具体情况确定。（4）定项：每个维护点检查哪些项目也要有明确规定。每个点可能检查一项，也可能检查几项。（5）定人：由谁进行检查，是操作者、维修人员还是技术人员，应根据检查部位和技术精度要求，落实到人。（6）定法：怎样检查也要有规定，是人工观察还是用仪器测量，是采用普通仪器还是精密仪器。（7）检查：检查的环境、步骤要有规定，是在生产运行中检查
18、还是停机检查，是解体检查还是不解体检查。（8）记录：检查要详细做记录，并按规定格式填写清楚。要填写检查数据及其与规定标准的差值、判定印象、处理意见，检查者要签名并注明检查时间。（9）处理：检查中间能处理和调整的要及时处理和调整，并将处理结果记人处理记录。没有能力或没有条件处理的，要及时报告有关人员，安排处理。但任何人、任何时间处理都要填写处理记录。（10）分析：检查记录和处理记录都要定期进行系统分析，找出薄弱“维护点”，即故障率高的点或损失大的环节，提出意见，交设计人员进行改进设计。数控机床的点检可分为日常点检和专职点捡二个层次。日常点检负责对机床的一般部件进行点检，处理和检查机床在运行过程中
19、出现的故障，由机床操作人员进行。专职点检负责对机床的关键部位和重要部件按周期进行重点点检和设备状态监测与故阵诊断，制定点检计划，做好诊断记录分析维修结果，提出改善设备维护管理的建议，由专职维修人员进行。数控机床的点检作为一项工作制度，必须认真执行并持之以桓，才能保证机床的正常运行。从点检的要求和内容上看，点检可分为专职点检、日常点检和生产点检三个层次，数控机床点检维修过程示意图。专职点检负责对机床的关键部位和重要部位按周期进行重点点检和备状态监测与故障诊断定点检计划，做好诊断记录，分析维修结果，提出改善设备维护管理的建议。日常点检负责对机床的一般部位进行点检，处理和检查机床在运行过程中出现的故
20、障。生产点检负责对生产运行中的数控机床进行点检，并负责润滑、紧固等工作。点检作为一项工作制度必须认真执行并持之以恒，这样才能保证数控机床的正常运行。第五章 结论由于现代机械制造业的飞速发展，机械设备在生产中占有重要的地位，由于数控机床的安全性和工作可靠性对于生产单位的效益直接产生很大的影响，因此上述对机床电气设备常见故障的分析，具有一定的参考价值.详细记录从故障的发生、分析判断到排除全过程中出现的各种问题，采取的各种措施，涉及到的相关电路图、相关参数和相关软件，其间错误分析和排故方法也应记录并记录其无效的原因。从而提高重复性故障的维修速度,提高维修者的理论水平和维修能力,有利于分析设备的故障率
21、及可维修性,改进操作规程,提高机床寿命和利用率,并能充分实现资源共享。使其具有可利用性、可持续发展性,为规范数控维修行业奠定坚实的基础。参考文献1沈兵,历承兆.数控系统诊断与维修手册.北京机械工业出版社, 2009. 2杨中力.数控机床故障诊断与维修.天津:天津理工大学出版社, 2008. 3孙伟.数控设备故障诊断与维修技术.北京国防工业出版社, 2008. 4包云霞如何提高数控机床的精度J数控天地，2005，（7）5付芩数控机床的调试及故障排除J中国设备工程，2010，（11）6冀敏数控机床维修与排故J技术与创新管理，2008，（1）致 谢在本论文的撰写过程中，从论文选题到搜集资料，从开题报
22、告、写初稿到反复修改，期间经历了发愁不知如何着手、急躁、彷徨，到最终完成论文的那种喜悦心情。如今，伴随着这篇毕业论文的最终成稿，复杂的心情烟消云散，自己甚至还有一点成就感。钟海雄老师他作为我的指导老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。在钟海雄老师身上我不仅学到了许多的专业知识，更感受到他工作中的兢兢业业，生活中的平易近人。此外，钟老师严谨的治学态度和忘我的工作精神值得我去学习。正是由于他在百忙之中多次审阅全文，对细节进行修改，并为本文的撰写提供了许多中肯而且宝贵的意见，本文才得以成型。在此向钟老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。随着毕业论文的完成，意味着我即将告别这所学校，即将告别我的学生时代。心中有太多太多的不舍。但人应该向前看，迎接下一个程途。很感谢这三年来在我的成长道路上扶持过我，指点过我的人。感谢所有在大学期间传授我知识的老师。同时我想特别感谢赵鲁燕老师，她给了我很多帮助。赵老师在我眼里是个很有耐心很乐于帮助学生解决问题的老师，她平易近人，教学认真严谨。此外还要感谢我的家人以及我的同学们，是他们给了我关怀，帮助，给了我力量。同时还再次感谢我的指导老师钟海雄老师。 现在已经是踏入社会。这就要求自己得多一份责任和承担。我知道要面对的抉择和困难会很多，但是不管前途多么的未知和艰难，我会毫无畏惧地前行！我相信我自己！ 2012年 03月 20 日