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1、 毕业论文（设计）题目华中数控车床常见故障诊断与维修学生 郝学儒 学号 11021717 班 级 110217 专 业 数控设备应用与维护 分 院 工程技术分院 指导教师 王锐 2013年 11 月 30 日23 / 26目 录摘要1第1章数控车床维修基础21.1 数控车床维修的基本要求21.2 故障的分析方法41.3 维修的基本步骤5第2章华中系统的诊断与维修82.1 CNC系统的主要故障82.2.CNC系统软件故障纤细与其成因92.3.CNC硬件故障现象与其成因92.4 CNC系统的自诊断10第3章华中数控机床常见故障诊断与维修实例113.1 数控机床出现急停故障113.1.1机床一直处于
2、急停状态，不能复位123.1.2在自动运行的过程中，报跟踪误差过大引起的急停故障123.1.3伺服单元报警引起的急停123.1.4主轴单元报警引起的急停133.2 机床回参考点（回零）故障133.2.1参考点编码器类故障分析与维修133.2.2回零重复性差或参考位置偏差143.2.3参考点位置偏差一个栅格（参考点发生整螺距偏移）153.2.4回参考点时，出现超程报警153.2.5回参考点过程中出现“软超程”报警163.3 刀架故障163.3.1刀架抬起不转动故障173.3.2刀架旋转不止故障183.3.3刀架定位不准故障183.3.4刀架转动不到位故障193.4 数控机床PLC故障诊断的方法1
3、9第4章设计小结21参考文献22致23摘要系统可靠性是指数控系统在规定的条件和规定的时间完成规定功能的能力，故障是指系统在规定的条件和规定的时间失去了规定的功能。数控机床是复杂的大系统，它涉与光、机、电、液等很多技术，发生故障是难免的。机械锈蚀、机械磨损、机械失效，电子元器件老化、插件接触不良、电流电压波动、温度变化、干扰、噪声，软件丢失或本身有隐患、灰尘，操作失误等都可导致数控机床出故障。为了便于维修，现将各系统的结构简介和维修如下。关键词: 数控机床故障诊断 ，影响，分析故障，排除故障第1章 数控车床维修基础1.1 数控车床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
4、密侧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：具有较广的知识面由于数控机床通常是集机械、电气、液压、气动等干一体的加工设备，组成机床的各部分之间具有密切的联系，其中任何一部分发生障均会影响其他部分的正常工作。数控机床维修的第一步是要根据故障现象，尽快判别故障的真正原因与故障部位，这一点即是维修人员必须具备的素质，但同时又对维修人员提出了很高的要求，它要求数控机床维修人员不仅仅掌握机械、电气两个专业的基础知识和基础理论，而且还应该熟
5、悉机床的结构与计思想，熟悉数控机床的性能，只有这样，才能迅速找出故障原因，判断故障所在，此外，维修对为了对某些电路与零件进行现场测绘，作为维修人员还应当具备一定的工程制图能力。善于思考数控机床的结构复杂，各部分之间的联系紧密。故障涉与面广。而且在有些场合故障所反映出的现象不一定是产生故障的根本原因。作为维修人员必须从机床的故障现象通过分析故障产生的过程，针对各种可能产生的原因由表与里，透过现象看本质，迅速找出发生故障的根本原因井予以排除。重视急结积累数控机床的维修速度在很大程度上要依靠平时经验的积累，维修人员遇到过的问题、解决过的战障越多，其维修经验也就越丰富。数控机床虽然种类繁多，系统各异，
6、但其基本的工作过程与原理却是和同的善于学习，作为数控机床维修人员不仅要注重分析与积累，还应当勤于学习，善于学习。数控机床，尤其是数控系统，其说明书容通常都较多，有操作、编程、连接、安装调试、维修手册、功能说明、PLC编程等。具备外语基础与专业外语基础虽然目前国生产数控机床的厂家已经日益增多，但数控机床的关键部分数控系统还主要依靠进口，其配套的说明书、资料往往使用原文资料数控系统的报警文本显示亦以外文居多。为了能迅速根据系统的提示与机床说明书中所提供信息，确认故障原因，加快维修进程，作为一个维修人员，最好能具备专业外语的阅读能力，提高外语水平，以便分析、处理问题。能熟练操作机床和使用维修仪器数控
7、机床的维修离不开实际操作，特别是在维修过程中维修人员通常要进入一般操作者无法进行的特殊操作方式如：进行机床参数的设定与调整通过计算机以与软件联机调试利用PLC 编程器监控等。此外，为了分析判断故障原因维修过程中往往还需要编制相应的加工程序，对机床进行必要的运行试验与工件的试切削。因此，从某种意义上说，一个高水平的维修人员，其操作机床的水平应比操作人员更高，运用编程指令的能力应比编程人员更强。具有较强的动手能力，动手是维修人员必须具备的素质。但是，对于维修数控机床这样约精密、关键设备，动手必须有明确的目的、完整的思路、细致的操作。动手前应仔细思考、观察，找准入手点动手过程中更要做好记录，尤其是对
8、于电气元件的安装位置、导线号、机床参数、调整值等都必须做好明显的标记，以便恢复。维修完成后，应做好“收尾”工作，如：将机床、系统的罩壳、紧固件安装到位；将电线、电缆整理整齐等。在系统维修时应特别注意：数控系统中的某些模决是需要电池保持参教的，对于这些板于和模块切忌随使插拔；更不可以在不了解元器得州乍用的情况下随意调换数控系统、伺服驱动等部件中的器件、设定端子：任意调整电位器，任意改变设呈未敬：以避免产生更严重的后果。2技术资料的要求技术资料是维修的指南，它在维修工作中起着至关重要的作用借助于技术资料可以大大提高维修工作的效率与维修的准确胜。一般来说，对于重大的数控机床故障维修在理想状态下，应具
9、备以下技术资料：数控机床使用说明书它是由机床生产厂家编制井随机床提供的随机资料。机床使用说明书通常包括以与维修有关的容：1）机床的操作过程和步骤2）机床主要机械传动系统与主要部件的结构原理示意图。3）机床的液压、气动、润滑系统图4）机床安装和调整的方法与步骤5）机床电气控制原理图6）机床使用的特殊功能与其说明等。3工具的要求维修机床需要所需要的相应的工具，一般工具，特殊工具等。1.2 故障的分析方法1.按故障发生的部位分类主机故障，数控机床的主机通常指组成数控机床的机械、润滑、冷却、排屑、液压、气动与防护等部分。主机常见的故障主要有：因机械部件安装、调试、操作使用不当等原因引起的机械传动故障。
10、2）因导轨、主轴等运动部件的干涉、摩擦过大等原因引起的故障3）因机械零件的损坏、联结不良等原因引起的故障，等等主机故障主要表现为传动噪声大，加工精度差、运行阻力大、机械部件动作不进行、机械部件损坏等等。润滑不良、液压、气动系统的管路堵塞和密封不良，是主机发生故障的常见原因。数控机床的定期维护、保养控制和根除“三漏”现象发生是减少主机部分故障的重要措施电气控制系统故障，从所使用的元器件类型上根据通常习惯，电气控制系统故障通常分为“弱电”故障和“强电”故障两大类，“弱电”部分是指控制系统中以电子元器件、集成电路为主的控制部分。数控机床的弱电部分包括CNC、PLC、MDI/C RT以与伺服驱动单元、
11、输为输出单元等。“弱电”故障又有硬件故障与软件故障之分硬件故障是指上述各部分的集成电路芯片、分立电子元件、接插件以与外部连接组件等发生的故障。软件故障是指在硬件正常情况下所出现的动作出锗、数据丢失等故障，常见的有加工程序出错，系统程序和参数的改变或丢失，计算机运算出错等。“强电”部分是指控制系统中的主回路或高压、大功率回路中的继电器、接触器、开关、熔断器、电源变压器、电动机、电磁铁、行程开关等电气元器件与其所组成的控制电路。这部分的故障虽然维修、诊断较为方便，但由于它处于高压、大电流工作状态，发生故障的几率要高于“弱电”部分必须引起维修人员的足够的重视。2.按故障的性质分类确定性故障确定性故障
12、是指控制系统主机中的硬件损坏或只要满足一定的条件，数控机床必然会发生的故障。这一类故障现象在数控机床上最为常见，但由于它具有一定的规律，因此也给维修带来了方便确定性故障具有不可恢复性，故障一旦发生，如不对其进行维修处理，机床不会自动恢复正常但只要找出发生故障的根本原因，维修完成后机床立即可以恢复正常。正确的使用与精心维护是杜绝或避免故障发生的重要措施。随机性故障随机性故障是指数控机床在工作过程中偶然发生的故障此类故障的发生原因较隐蔽，很难找出其规律性，故常称之为“软故障”，随机性故障的原因分析与故障诊断比较困难，一般而言，故障的发生往往与部件的安装质量、参数的设定、元器件的品质、软件设计不完善
13、、工作环境的影响等诸多因素有关随机性故障有可恢复性，故障发生后，通过重新开机等措施，机床通常可恢复正常，但在运行过程中，又可能发生同样的故障。3按故障的指示形式分类有报带显示的故障数控机床的故障显示可分为指示灯显示与显示器显示两种情况：1）指示灯显示报警指示灯显示报警是指通过控制系统各单元上的状态指示灯（一般由LED发光管或小型指示灯组成）显示的报警根据数控系统的状态指示灯，即使在显示器故障时，仍可大致分析判断出故障发生的部位与性质，因此在维修、排除故障过程中应认真检杳这些状态指示灯的状态。2）显示器显示报警显示器显示报警是指可以通过CNC显示器显示出报警号和报警信息的报警。由于数控系统一般都
14、具有较强的自诊断功能，如果系统的诊断软件以与显示电路工作正常，一旦系统出现故障，可以在显示器上以报警号与文本的形式显示故障信息。数控系统能进行显示的报警少则几十种，多则上千种，它是故障诊断的重要信息。1.3 维修的基本步骤数控机床发生故障时，操作人员应首先停止机床，保护现场，然后对故障进行尽可能详细的记录，并与时通知维修人员。故障的记录可为维修人员排除故障提供第一手材料，应尽可能详细。记录容最好包括下述几个方面：故障发生时的情况记录1）发生故障的机床型号，采用的控制系统型号，系统的软件版本号2）故障的现象，发生故障的部位，以与发生故障时机床与控制系统的现象，如：是否有异常声音、烟、味等。3）发
15、生故障时系统所处的操作方式，如：AUTO（自动方式）、MDI（手动数据输入方式）、EDIT（编辑）、HANDLE（手轮方式）、JOG（手动方式）等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，加工时采用的刀其号等。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。通过诊断画面，记录机床故障时所处的工作状态。如：系统是否在执行M、S、T等。功能？系统是否进入暂停状态或是急停状态？系统坐标轴是否处于“互锁”状态？进给倍率是否为0%？等等7）记录发生故障时，各坐标
16、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。故障发生的频繁程度记录1）故障发生的时例与周期，如：机床是否一直存在故障？若为随机故障则一天发生几次？是否频繁发生？2）故障发生时的环境情况，如：是否总是在用电高峰期发生？故障发生时数控机未旁边的其他机械设备下作是否正常？3）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。4）检查故障是否与“进给速度”、“换刀方式”或是“螺纹切削”等特殊动作有关故障的规律性记录1）在不危与人身安全和设备安全的情况下，是否可以重演故障现象？2）检查故障是否与机床的外界因素有关？3）如果故障是在执行某固定程序
17、段时出现，可利用MDI 方式单独执行该程序段，检查是否还存在同样故障？4）若机床故障与机床动作有关，在可能的情况下，应检查在手动情况下执行该动作是否也有同样的故障？5）机床是否发生过同样的故障？周围的数控机床是否也发生同一故障？等等故障时的外界条件记录1）发生故障时的周围环境温度是否超过允许温度？是否有局部的高温存在？2）故障发生时，周围是否有强烈的振动源存在？3）故障发生时，系统是否受到的直射？4）检查故障发生时电气柜是否有切削液、润滑油、水的进入？5）故障发生时，输入电压是否超过了系统允许的波动围？6）故障发生时，车间或线路上是否有使用大电流的装置正在进行起、制动？7）故障发生时，机床附近
18、是否存在吊车、高频机械、焊接机或电加工机床等强电磁干扰源？8）故障发生时，附近是否正在安装成修理、调试机床？是否正在修理、调试电气和数控装置？总之维修时应记录、检查机床的原始数据 。用户最好根据本厂的实际清况，编制一份故障维修记录表，在系统出现故障时，操作者可以根据表的要求与时填入各种原始材料，供维修时参考。第2章 华中系统的诊断与维修2.1 CNC系统的主要故障（1）以CNC系统为研究对象，可按故障成因进行分类（即按CNC系统因与外因分类方法）可以分为以下几种：按/外因的故障分类有非关联性故障（外因造成）和关联性故障（因造成）非关联性故障（外因造成）：运输、安装、调试不当，工作地环境不良，非
19、器件本身断线、虚焊、异物 、短 路、接触不良等的硬件性故障电网电压不稳/突然停电/干扰突发性的欠压/过压/过流/热损耗等关联性故障（因造成）固有性、重演性故障在一定条件下必然发生、易找出规律来排除随机性、偶发性的故障需反复实验才能找出、难找，显然，操作员与维修员的工作失误，必然引发故障。“人为”因素，除了损坏性动作外，一般造成的故障是“软件故障”。所以，如果我们把人与机器视为“统一体”，那么把他们的失误造成故障的成因也可看作是数控系统的因。“电磁干扰”，表面上是外因，但是外因是通过因而起作用的。所以，分析时需要寻找数控系统的防干扰措施不完备而“未御敌于门外”的原因。（2）数控机床故障按发生性质
20、分类分成主机故障和电气故障。主机故障主要是发生于机床本体部分（机床侧）的机械故障。电气故障分成强电故障与弱电故障。强电故障，主要是指发生于机床侧的电器器件与其组成电路故障。弱电故障是数控机床故障诊断的主要难点，存在于CNC装置系统，可以分成硬件故障与软件故障。数控机床的主要故障类型是电气故障，主要是系统因所致。据统计：约30%的故障来自于机床低压电器。占有较高故障率的故障来自于：检测元件与其电路、浮躁的I/O电路、印刷电路板与其元器件约占5%的“不明故障”是起因于被干扰的数字信号（或存储的数据与参数）约10%的故障起因于监控程序、管理程序以与微程序等造成的软件故障新程序或机床调试阶段，操作工失
21、误造成不少“软件”故障在实际应用中，经常将涉与操作失误、电磁干扰造成数据或参数混乱，归于“软件”故障。所以，以后分析中也常将故障分成“硬性故障”和“软性故障”。实际工作中，硬性故障泛指所有的低压电器、电子元器件与其连接与线路故障。2.2.CNC系统软件故障纤细与其成因CNC系统的常见软件故障现象与其原因简单可归纳为以下几点A：一种故障现象可以有不同的成因。（例如键盘故障，参数设置与开关都存在问题可能。）B：同中成因可以导致不同的故障现象。C：有些故障现象表现表面是软件故障，而究其成因是，却有可能是硬件故障或干扰、人为因素造成。所以查阅维修档案与现场调查对于诊断分析十分重要的。2.3.CNC硬件
22、故障现象与其成因通常为了方便起见，将电器件故障与硬件故障混合在一起，通称为硬件故障。所以在后面的分析中的“硬件故障”，是指CNC系统中电器与电子器件/线缆/线路板与其接插件/电气装置等故障。有些故障现象表现为硬件不工作或工作不正常，而实际涉与的成因却可能是软性的或参数设置问题。例如，有的是控制开关位置不错置的操作失误。控制开关不动作可能是在参数设置为“0”状态，而有的开关位置正常（例如急停、机床锁住与进给保持开关）可能在数设置中为“1”状态等。又如，伺服轴电机的高频振动就与电流环增益参数设置有关。再如，超程与不能回零可能是由于软超程参数与参照点设置不当引起的。同样，参数设置的失匹，可以造成机床
23、的许多控制性故障。也就是说，故障机理中的软与硬经常是“纠缠”在一起，给诊断工作与故障定位带来困难。因此，“先软后硬”，先检查参数设置与相对硬件的实时状态，将有助于判别软件故障还是硬件故障。其实，“据理析象”就是基于分析、归纳与总结故障现象所有可能怜惜到的一切成因（故障机理）。器件故障包括：低压电器故障、传感器故障、总线装置故障、接口装置故障、直流电源故障、控制器故障、调节器故障、伺服放大故障等。器件故障的成因，可以归为两类：一类是，器件功能丧失引起的功能故障（或称“硬性故障”）。一般采用静态检查，容易查出。其中又可以分成可恢复性的和不可恢复性的。器件本身硬性损坏，就是一种不可恢复的故障，必须换
24、件。而接触性、移位性、污染性、干扰性（例如散热不良或电磁干扰）以与接线错误等造成的故障就是可以恢复的。另一类是，器件的性能故障（或称“软性故障”）。即器件的性能参数变化以致部分功能丧失。一般需要动态检查，比较难查。例如传感器的松动、振动与噪声、温升、动态误差大、加工质量差等。2.4 CNC系统的自诊断自诊断功能是数控系统的重要特点。数控系统的自诊断技术，是指系统在运行中，在基本不拆卸的情况下，即可掌握系统运行的状态信息，查明故障部位与原因，或预知系统劣化动向，并给出对策的技术。目前，CNC系统自诊断技术包括如下几种类型：状态诊断：机床在负载情况下主轴与进给轴的运动状态。动作诊断：诊断机床主轴、
25、自动换刀（ATC）装置、工作台自动交换装置（APCC）的各个动作与动作的不良部位。点检诊断：定时、循环式点检关键低压电器、伺服接口、液压与气动元件等的状态。操作诊断：监视程序错误（奇偶校验等）、输入数据，以与操作错误等。系统诊断：诊断CNC装置本身的关键元器件与线路板等的状态。第3章 华中数控机床常见故障诊断与维修实例3.1 数控机床出现急停故障用于当数控系统或数控机床出现紧急情况，需要使数控机床立即停止运动或切断动力装置（如伺服驱动器等）的主电源；当数控系统出现自动报警信息后，须按下急停按钮。带查看报警信息并排除故障后，再松开急停按钮，使系统复位并回复正常。3.1.1机床一直处于急停状态，不
26、能复位分析与处理：1、电气方面的原因a、急停回路短路b、限位开关的损坏c、急停按钮损坏措施：1.检查超程限位开关的常闭触点，更换开关或按钮；2.检查急停按钮的常闭触点,若未装手持单元或手持单元上无急停按钮,XS8 接口中的4 和17 脚应短接2、系统参数设置错误，使系统信号不能正常输入输出或复位条件不能不能满足引起的急停故障；PLC软件未向系统发送复位信息。检查KA中间继电器；检查PLC程序。措施：检查PLC 程序3、PLC中规定的系统复位所需要完成的信息为满足要求。如伺服动力电源是否准备好；检查电源模块；检查电源模块连接线；检查伺服动力电源空气开关。4、PLC程序编写错误3.1.2在自动运行
27、的过程中，报跟踪误差过大引起的急停故障分析与处理：1、负载过大如负载过大，或者夹具夹偏造成的摩擦力或阻力过大，从而造成加在伺服电动机的扭矩过大，使电动机造成了丢步形成了跟踪误差过大。2、编码器的反馈出现问题如：编码器的电缆是否出现了松动，或者用示波器检查编码器所反馈回来的脉冲是否正常。3、伺服驱动系统强电电压不稳或者电源缺相引起。3.1.3伺服单元报警引起的急停分析与处理：伺服单元如果报警或者出现故障，PLC检测到后可以使整个系统处在急停状态，直到将伺服部分的故障排除，系统才可以复位，如果是因为伺服驱动器报警而引起的急停，有些系统可以通过急停对整个系统进行复位，包括伺服驱动器，可以消除一般报警
28、。3.1.4主轴单元报警引起的急停分析与处理：主轴单元如果报警或者出现故障，PLC检测到后可以使整个系统处在急停状态，直到将主轴部分故障排除，系统才可以复位，如果是因为主轴驱动器报警而出现的急停，有些系统可以通过急停对整个系统进行复位，包括伺服驱动器，可以消除一般的报警。常见原因：a、主轴空开跳闸b、主轴单元报警或主轴驱动器出错3.2 机床回参考点（回零）故障3.2.1参考点编码器类故障分析与维修按机床检测元件检测原点信号方式的不同，返回机床参考点的方法有两种，栅点法和磁开关法。在栅点法中，检测器随着电机一转信同时产生一个栅点或一个零位脉冲，在机械本体上安装一个减速挡块与一个减速开关，当减速撞
29、块压下减速开关时，即释放开关后，数控系统检测到的第一个栅点或信号即为原点。在磁开关中，在机械本体上安装磁铁与磁感应原电开关，当磁感应开关或接近开关检测到原点信号后，伺服电机立即停止运行，该停止点被认为原点。回参考点动作如下：1、在手动方式，选择“回参考点”操作方式2、按对应轴的方向键3、坐标轴以机床参数设定的“回参考点快移”速度Vc向参考点移动4、当“参考点减速”挡块压上后（压上减速开关），参考点减速信号（*DEC）生效，电机减速5、图a方式减速到零后，机床参数设定的“参考点减速”速度Vm反向运行；图b方式则减速到机床参数设定的“参考点搜索速度”Vm继续向前运行6、越过参考点减速挡块后，*DE
30、C信号恢复，坐标轴继续以搜索速度运行7、在参考点减速挡块放开后，位置检测装置的第一个“零脉冲”到达后开始记数，当到达机床参数设置的“参考点偏移量”后，坐标轴停止运动，回参考点运动结束3.2.2回零重复性差或参考位置偏差1、滚珠丝杆间隙增大（修磨滚珠丝杆螺母调整垫片，重调间隙）2、回零轴轴承座润滑不良，轴承磨损或损坏（加润滑脂，更换轴承）3、电机与机床的连接松动或不正确（如：联轴节松动）4、回零减速开关或挡块变动，引起重复性不稳5、回零减速开关或挡块变动，引起参考点位置偏差6、位置编码器的供电电压太低（供电电压不能低于4.8伏，采用多芯绞束方法给编码器供电，减小线路降压）7、位置编码器编码不良8
31、、电动机输入代码错误，电动机矩力小9、回参考点计数器容量设置错误（重新计算并设置参考点计数器的容量）10、相应轴的伺服参数不对11、伺服控制板或伺服接口模块不良（更换）12、机械刚接通电源时，没有执行返回参考点13、干扰引起a、检查位置编码器反馈信号线是否屏蔽（需采用屏蔽双绞线，并两端接地），坐标轴控制电缆应采用双绞屏蔽电缆b、位置编码器的反馈信号线与电机的动力线应分开走线c、电机、伺服驱动器外壳需通过电柜接地d、坐标轴控制电缆与其他强电电缆尽量远离且不要平行布置，坐标轴控制电缆屏蔽可靠接地，坐标轴控制电缆尽量不要缠绕3.2.3参考点位置偏差一个栅格（参考点发生整螺距偏移）分析与处理：用诊断功
32、能监视减速信号，并记下参考点位置与减速信号起作用的那点位置。这两点之间的距离应该等于大约电机转一圈时机床所走的距离一半，调整参考点减速挡块位置或将电机旋转一个角度（180左右），使得挡块放开点与“零脉冲”位置相差在半个螺距左右，机床即可以恢复正常工作1、减速挡块位置不正确2、减速挡块太短3、坐标轴回零(回参考点)开关信号与进给电机编码器Z 脉冲位置太近措施：调整坐标轴回零(回参考点)开关位置4、回零开关不良a、在一栅格，*DECX发生变化，则*DECX电气开关性能不良，需更换或处理b、在一栅格，*DECX信号不发生变化，则挡块安装不正确3.2.4回参考点时，出现超程报警1、运行中挡块松动或参考
33、点开关损坏、松动，无减速信号，造成超程。检查连线、开关、卡线端子、挡块等2、回参考点快移速度设得太高，减速动作未能完成时超程，修改回参考点快移速度3、在开机时，若工作已在参考点减速区4、回参考点时，压上减速挡块后，以参考点搜索速度向前运动并超程a、位置反馈信号的1转信号没有输出b、位置编码器不良c、位置编码器的供电电压偏低，要求一般不能低于4.8 Vd、伺服控制部分和伺服接口部分不良5、回参考点时，压上减速挡块后，以参考点搜索速度反方向运行，并出现反方向的超程（图a回零方式），原因同上6、回参考点时，机床向相反的方向慢速运行，直至超程报警（图a回零方式），当机床回参考点时，减速开关闭合系统会将
34、轴向相反运动a、减速开关被压下或压坏b、减速开关被短路c、减速开关进油、进水3.2.5回参考点过程中出现“软超程”报警此类故障一般是由于参数设定不当造成的，可以通过重新设定参数进行解决，处理方法如下：a、将机床运行到正常位置，进行手动回参考点，并利用手动方式压上“回参考点减速”开关，进行回参考点，验证回参考点动作的正确性b、在回参考点动作确认正确后，通过MDI/CRT面板，修改软件纤维参数c、再次执行正常的手动回参考点操作，机床到达参考点定位停止d、恢复软件限位参数e、再次执行正常的手动回参考点操作，机床动作正常，报警解除3.3 刀架故障一般数控机床的换刀动作流程大概一样，都可以简化为：T代码
35、输入T代码选通点动换刀键下换刀指令，刀架运行灯亮锁销松开，刀架弹起刀架电机正传到位，核对刀位并发讯、停止正转刀架电机反转，精位电机停转，刀架落下卡紧刀位压紧发讯刀位压紧，定位销锁定，完成发讯刀架运行灯熄灭，换刀结束图 换刀流程图如果换刀过程中出现故障，如找不到刀位、换刀时间过长（超过延时设定时间），未压紧等故障，一般系统会在主画面上显示刀架报警，并在诊断画面相应的诊断位上以状态字来显示“换刀系统故障”。3.3.1刀架抬起不转动故障分析与处理：根据刀架动作程序化特点，动作停止在刀架电机正转不能进行。可能是部件与其连接电缆与接口时。测电机相电压与一样的电阻是否完好，再检查刀架电机风扇装置，电风扇是
36、否污染严重，蜗杆磨损严重，蜗杆轴承是否损坏，进行维修更换。刀架动作控制中，PLC指令往往是在前一指令下达经过一定延时后发出下一个指令的。如：设定的延时时间小于相关器件动作过程所需时间，就会出现：换刀程序中断停机故障，并显示刀架系统故障报警，相关原因如下：1、机械阻力大的器件动作时间过长，诸如：电磁闸/电磁开关的弹簧失效；传动环节的松动，磨损，损坏与润滑不良；液压过低，相关期间动作慢等；2、传感器污染、性能下降与位移；3、信号线缆与接头接触不良；4、延时时间设定太小，即不到位故障3.3.2刀架旋转不止故障刀架旋转不止是刀架失控现象，往往与信号线或电源线断线、刀位定位开关失效或松动、定位开关接线错
37、误/断/短路有关。对于车削加工中，是按照指令脉冲刀架，刀号编码器输出实际刀号脉冲给PLC，由PLC进行刀号识别与核对正确，才发出到位信号的。所以当出现“找不到刀”或“乱刀”现象，还可能是刀库编码器乱码、松动位移的故障。维修处理：1、检查模块的电源是否正常，通常的刀架刀位信号模块应该为DC24V, 接线极性是否正确2、检查PLC参数设置是否和系统输入一一对应3、需更换刀架刀位信号模块3.3.3刀架定位不准故障刀架越位，容易出现打刀现象或加工尺寸的失控。一般多与刀架机械故障相关。如：定位销锈住不灵活 、刀位定位开关失效或松动、定位开关接线不良、传动环节严重磨损或折断、定位齿盘上有铁屑，或者刀具伸出
38、过长。另外，与定位相关的插补设置有误。1、刀架刀位信号模块的电源不正确2、无刀架反转输出3、刀架反转继电器或接触器坏4、参数设置错5、机械松动或机械坏6、硬件板卡损坏维修处理：1、检查模块的电源是否正常，通常的刀架刀位信号模块应该为DC24V2、.检查输出端口，检查开关量输出电缆，.检查电路3、检查PMC 用户参数P02至P05, 根据具体情况调整，检查PLC参数设置4、检查电机与刀架联接的部分定位销子是否有松动，需更换刀架5、需更换系统或送厂维修3.3.4刀架转动不到位故障刀架转动不到位故障与“定位不准”成因类似。还与刀架伺服电机本身故障、接线不良或屏蔽接地不良有关。全面检查后该刀架电器控制
39、部分正常属机械故障经过更换掉断裂的弹簧定位反靠销后安装好刀架重新试车故障得到排除。3.4 数控机床PLC故障诊断的方法1根据报警信号诊断故障：数控系统的故障报警信息，为用户提供排除故障的信息。2根据动作顺序诊断故障：数控机床上刀具与托盘等装置的自动交换动作，都是按一定的顺序来完成因此，观察机械装置的运动过程，比较故障和正常时的情况，就可发现疑点，诊断出故障原因。3根据控制对象的工作原理诊断故障：数控机床的PLC程序是按照控制对象的工作原理设计的，通过对控制对象工作原理的分析，结合PLC的I/O状态是诊断故障很有效的方法。4根据PLC的I/O状态诊断故障：在数控机床中，输入/输出信号的传递，一般
40、要通过PLC的I/O接口来实现，因此一些故障会在PLC的I/O接口通道上反映出来。数控机床的这个特点为故障诊断提供了方便。如果不是数控系统硬件故障，可以不必查看梯形图和有关电路图，通过查询PLC的I/O通常状态和故障状态来进行诊断。另外一种简单实用的方法，就是将数控机床的输入/输出状态列表，通过比较通常状态和故障状态，就能迅速诊断出故障部位。5通过PLC梯形图诊断故障：根据PLC的梯形图来分析和诊断故障是解决数控机床外围故障的基本方法。如果采用这种方法诊断机床故障，首先应该查清机床的工作原理、动作顺序和连锁关系，然后利用CNC系统的自诊断功能或通过机外编程器，根据PLC梯形图查看相关的输入、输
41、出与标志的状态，以确定故障原因。6动态跟踪梯形图诊断故障:有些PLC发生故障时，查看输入/输出与标志状态均为正常，此时必须通过PLC动态跟踪，实时跟踪输入/输出与标志状态的瞬间变化。根据PLC动作原理作出诊断。综上所述，PLC故障诊断的要点是:要了解数控机床各部分检测开关的安装位置。如加工中心的刀库，机械手和回转工作台，数控车床的旋转刀架和尾架，机床的气、液压系统中的限位开关，接近开关和压力开关等，要清楚检测开关作为PLC输入信号的标志。要了解执行机构的动作顺序。如液压缸、气缸的电磁换向阀等，要清楚对应的PLC输出信号标志。要了解各种条件标志。如启动、停止、限位、夹紧和放松等标志信号借助编程器
42、跟踪梯形图的动态变化，分析故障的原因，根据机床的工作原理作出正确的诊断。第4章 设计小结本文从数控机床故障的产生论述到华中数控机床几个常见故障的分析诊断与维修。可以清楚地知道数控机床是技术含金量很高的设备，在使用过程中要严格遵照使用要求。设备出现问题后，要与时冷静地进行故障诊断，寻找合适的方法解决问题。机床修理人员要注重实践，在实践中不断提高自己的水平，要多问、多阅读、多观察、多思考、多实践、多讨论交流、多总结。只有当自身的水平提高了，数控机床的修理过程才能更迅速，才能更好地提高工作效率，多创效益。参考文献1中国机床工具工业协会行业发展部.CIMT2001巡礼J.世界制造技术与装备市场，2001(3)：18-20. 2梁训王宣,周延佑.机床技术发展的新动向J.世界制造技术与装备市场，2001(3)：21-28. 3中国机床工具工业协会数控系统分会.CIMT2001巡礼J.世界制造技术与装备市场，2001(5)：13-17. 4学桐，冬茹，何文立，等距世纪数控机床技术发展战略研究M.：国家机械工业局，2000. 致在短暂的学习和生活中，我有幸认识了许多很好的老师和同学，他们给予了我很大的帮助和关心，在此仅向他们表示诚挚的感。我要特别感老师对我的帮助和指导,让我的论文能够顺利完成，本人经验不足，在各方面都有欠缺和不足的地方，希望老师能够与时指出，予以纠正，本人将不胜感激。