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1、第10章 数控机床的维护和常见故障处理 第10章 数控机床的维护和常见故障处理 10.1 数控机床的使用与维护保养数控机床的使用与维护保养 10.2 数控机床的常见故障及处理数控机床的常见故障及处理 10.3 数控机床常见机械故障数控机床常见机械故障 10.4 数控机床常见电气故障数控机床常见电气故障 习题与思考题习题与思考题 第10章 数控机床的维护和常见故障处理 10.1 数控机床的使用与维护保养数控机床的使用与维护保养 10.1.1 数控机床的使用要求数控机床的使用要求使用数控机床时必须注意满足以下要求：(1)对使用人员的要求。数控机床的使用人员必须具备初步的机、电、液基础知识和一定的机
2、械加工实践能力。一名合格的使用人员应具有熟练的操作技巧及快速理解程序的能力，还应该具备对常见故障的判断与处理技能。第10章 数控机床的维护和常见故障处理(2)机床位置环境要求。机床的位置应远离振源，避免阳光直射、热辐射、潮湿及气流的影响。数控机床的环境温度应低于30，相对湿度不超过80%。(3)电源的要求。数控机床对电源的电压有较高要求，电源的电压波动必须在允许范围内，并保持相对稳定(一般允许在电压额定值的85%110%范围内波动)。(4)按机床说明书使用机床。使用机床时，不允许随意改变制造厂设定的控制系统的参数，不允许随意提高液压系统的压力及更换机床附件等。第10章 数控机床的维护和常见故障
3、处理 10.1.2 数控机床安全操作规程数控机床安全操作规程在使用数控机床的过程中要严格遵守操作规程。数控机床的操作规程一般如下：(1)操作者必须熟悉机床的性能、结构、传动原理以及控制，严禁超性能使用。(2)使用机床前，应穿好工作服，戴好工作帽。(3)工作前，应按规定对机床进行检查，查明电气控制是否正常，各开关、手柄位置是否在规定位置上，润滑油路是否畅通，油质是否良好，并按规定加润滑剂。第10章 数控机床的维护和常见故障处理(4)开机时应先注意液压和气压系统的调整，检查总系统的工作压力必须在额定范围内，溢流阀、顺序阀、减压阀等调整压力正确。定期清理气压系统内的杂质和水液，保持清洁和干燥。(5)
4、开机时应低速运行35 min，查看各部分运转是否正常。(6)加工工件前，必须进行加工模拟或试运行，严格检查调整加工原点、刀具参数、加工参数及运动轨迹，并且要将工件清理干净，特别注意工件是否固定牢固，调节工具是否已经移开。第10章 数控机床的维护和常见故障处理(7)工作中发生不正常现象或故障时，应立即停机排除，或通知维修人员检修。(8)工作完毕后，应及时清扫机床，并将机床恢复到原始状态，各开关、手柄放于非工作位置上，切断电源，认真执行好交接班制度。(9)必须严格按照操作步骤操作机床，未经操作者同意，不允许其他人员私自开动机床。(10)按动按键时用力适度，不得用力拍打键盘、按键和显示屏。(11)禁
5、止敲打中心架、顶尖、刀架、导轨、主轴等部件。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 10.1.3 数控机床的维护保养数控机床的维护保养 1CNC系统的日常维护系统的日常维护CNC系统的日常维护除按说明书的规定进行外，还应注意以下几个方面：(1)确保数控柜、电器柜的散热通风系统正常；(2)定期检查和更换伺服电动机的电刷；(3)定期更换系统后备电池；(4)尽量少开电柜门；(5)长期闲置的CNC系统应定时给系统通电，在机床锁住不动的情况下进行空运行。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 表表10-1 数控机床数控机床CNC系统定期维护表系统定期维护表 第10章 数控机床的维护和常见故障处理 2.数
6、控机床机械系统的日常维护数控机床机械系统的日常维护与普通机床相似，只是保养的部位增多，保养要求较高。表10-2列出了数控机床机械系统定期维护的具体内容。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 表表10-2 数控机床机械系统定期维护表数控机床机械系统定期维护表 第10章 数控机床的维护和常见故障处理 表表10-2 数控机床机械系统定期维护表数控机床机械系统定期维护表 第10章 数控机床的维护和常见故障处理 10.2 数控机床的常见故障及处理数控机床的常见故障及处理 10.2.1 故障与可靠性故障与可靠性1故障 故障是指设备或系统因自身的原因而丧失规定功能的现象。故障的形式是多种多样的，但是故障具
7、有相同的规律即故障规律曲线，如图10-1所示。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 图10-1 故障规律曲线 第10章 数控机床的维护和常见故障处理 由图10-1可知，该曲线分为、三个区域。I区为初期运行区，此时系统的故障率呈负指数曲线函数，故障率较高，故障原因大多数是设计、制造和装配缺陷或初期使用操作不当造成的，我们通常叫它磨合期；区为系统的正常运行区，此时故障率趋近一条水平线，故障率低，故障原因一般是由操作和维护不良而造成的突发故障；区为系统的衰老区，此时故障率最大，主要原因是年久失修及磨损过度造成的。若加强维护，可以延长系统的正常运行区。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 2可靠性
8、可靠性是指在规定的条件下，数控机床维持无故障工作的能力。衡量可靠性的指标有如下三个：总工作时间(1)平均无故障时间(MTBF)：是指一台数控机床在使用中两次故障间隔的平均时间。它一般用总工作时间除以总故障次数来计算，即 第10章 数控机床的维护和常见故障处理(2)平均修复时间(MTFR)：是指数控机床从出现故障直至正常使用所用修复时间的平均值。显然，要求这段时间越短越好。(3)有效度(A)：是指一台可维修的数控机床，在某一段时间内，维持其性能的概率。它通常用平均无故障时间除以平均无故障时间与平均修复时间的和来计算，即 由此可见，有效度A是一个小于1的数，但越接近1越好。第10章 数控机床的维护
9、和常见故障处理 10.2.2 故障的分类故障的分类1系统性故障和随机性故障以故障出现的必然性和偶然性，将故障分为系统性故障和随机性故障。系统性故障是指机床或数控系统部分在一定的条件下必然出现的故障；随机性故障是指偶然出现的故障。一般随机性故障往往是由于机械结构的局部松动、错位，控制系统中的元器件出现工作特性飘移，机床电气元件可靠性下降等原因造成的。这类故障在同样的条件下只偶然出现一两次，需要反复试验和综合判断才能排除。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 2有诊断显示故障和无诊断显示故障以故障出现时有无自诊断显示，将故障分为有诊断显示故障和无诊断显示故障。目前数控机床配置的数控系统都有自诊断
10、功能，日本FANUC公司和德国SIEMENS公司的数控系统都具有几百条报警信号。有诊断显示的故障一般都与控制部分有关，可根据报警内容，较容易找到故障原因。有时一些故障虽有诊断显示，但却是由其他原因引起的。例如由刀库运动误差造成的换刀位置不到位，机械手取刀时中途卡死，故障报警显示却是机械手换刀位置开关未压合，这时应对刀库的定位误差进行调整，而不是调整机械手的位置开关。这类报警显示提供了分析造成故障原因的线索。无诊断显示的故障发生后，往往机床停在某一位置不能动，甚至手柄操作也失灵，维修人员只能根据出现故障前后的现象来分析判断，排除故障的难度较大。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 3破坏性故障
11、和非破坏性故障以故障有无破坏性将故障分为破坏性故障和非破坏性故障。对于破坏性故障如伺服系统失控造成撞车、短路等，维修难度大且有一定的危险，修后不允许重演这类现象；非破坏性故障可经多次反复试验直至排除，不会对机床造成损害。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 4机床运动特性故障这类故障发生后，机床照常运行，也没有任何报警显示，但加工出的工件不合格。针对这些故障，必须在检测仪器配合下，对机械、控制系统、伺服系统等采取综合措施。5硬件故障和软件故障以发生故障的部位分为硬件故障和软件故障。硬件故障只要通过更换某些元器件即可排除；而软件故障是因程序编制错误造成的，通过修改程序内容或修订机床参数即可排除
12、。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 10.2.3 故障诊断及处理的基本原则故障诊断及处理的基本原则1调查故障现场机床故障发生后，维修人员应首先向操作者了解机床在什么情况下出现故障，故障现象如何，操作者采取了什么措施。仔细观察数控装置的工作寄存器和缓冲工作寄存器中尚存的工作内容，了解已执行的程序内容及自诊断显示的报警内容，然后按数控系统的复位键，观察系统经清除复位后故障报警是否消失，如果消失多属于软件故障，否则是硬件故障。对于非破坏性故障，有条件时可重演故障，并仔细观察现象，以验证分析是否正确。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 2分析可能造成故障的因素数控机床出现的同一故障现象，其原
13、因可能是多种多样的，但通常都由机械、电气及控制系统等造成。要准确地判断故障出现的环节和造成故障的原因，必须罗列有关的因素。例如，行程开关工作不正常时，影响因素可能有以下几个方面：机械运动不到位，开关未压下；机械设计结构不合理，开关松动或挡块太短等；开关自身质量有问题；开关选型不当；防护措施不好，开关内进入了杂物，使动作失常。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 3确定产生故障的原因由于造成故障的因素很多，因此维修人员必须利用该机床的技术档案，根据自己的现场经验和判断能力以及机、电、液等综合技术知识，再采用必要的测试手段和仪器，确定可能的因素，然后通过必要的试验逐一寻找、确定故障源。4排除故障
14、当确定产生故障的原因之后就可以修理、调整有关的元件，使故障得以排除。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 10.2.4 故障诊断的基本方法故障诊断的基本方法1直观法直观法是一种最基本、最简单的故障诊断方法，但要求维修人员有丰富的经验和综合判断能力。维修者利用问、看、听、触、嗅的感官功能，注意发生故障时的各种光、声、味等异常现象，观察可能发生故障的每块印刷线路板的表面状况，以进一步缩小检查范围。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 例10-1 数控机床加工过程中，突然出现停机。打开数控柜检查发现Y轴电机主电路保险管烧坏，经仔细观察，检查与Y轴有关的部件，最后发现Y轴电机动力线外皮被硬物划伤，
15、损伤处碰到机床外壳上，造成短路烧断保险。更换Y轴电机动力线后，故障被排除，机床恢复正常。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 2系统自诊断法充分利用数控系统的自诊断功能，根据CRT上显示的报警信息及各模块上的发光二极管等器件的指示，可判断出故障的大致起因；进一步利用系统的自诊断功能，还能显示系统与各部件之间的接口信号状态，找出故障的大致部位。这种故障诊断方法即系统自诊断法，它是故障诊断过程中最常用、最有效的方法之一。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 例10-2 AX15Z数控车床，配置FANUC1 OTE-F系统，故障显示：FS10TE1399BROMTEST：ENDRAMTEST：C
16、RT的显示表明ROM测试通过，RAM测试未能通过。RAM测试未能通过，不一定是RAM故障，可能是RAM中参数丢失或电池接触不良引起的参数丢失。经检查故障原因是更换电池后电池接触不良，所以一开机就出现了上述故障现象。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 3参数检查法发生故障时，应及时核对系统参数，因为这些参数直接影响着机床的性能。由于受外界的干扰或不慎引起存储器内参数发生变化，从而产生故障。例如电池电量不足，数据丢失，机床无法工作，这时必须重新核对参数。又如三轴同时显示超程，这种现象通常不可能出现，多数是参数错误。另外，机床在长期使用后，由于机械运动部件磨损，电气元器件性能变化等原因，必须修改
17、某些参数以保证数控机床运行在合理有效的范围内。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 例10-3 G18CP4数控磨床，数控系统是FANUC 11M系统，故障现象是机床不能工作，CRT显示器无任何报警信息。检查机床各部分，发现CNC装置及CNC与各接口的连接单元都是好的，最后分析是由于外部干扰引起磁泡存储器内存储数据混乱而造成的。因此，对磁泡存储器存储内容进行了全部清除，重新按手册送入数控系统各种参数后，数控机床即恢复正常。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 4功能测试法所谓功能测试法，是指通过功能测试程序，检查机床的实际动作，判别故障的一种方法。功能测试可以用手工编程方法，将系统的功能(
18、如直线定位、圆弧插补、螺纹切削、固定循环、用户宏程序等)编制成一个功能测试程序，并通过运行测试程序，来检查机床执行这些功能的准确性和可靠性，进而判断出故障发生的原因。对于长期不用的数控机床或是机床第一次开机，不论动作是否正常，都应使用本方法进行一次检查，以判断机床的工作状况。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 例10-4 采用FANUC 6系统的一台数控铣床，在对工件进行曲线加工时出现爬行现象，用自编的功能测试程序，机床能顺利运行完成各种预定动作，说明机床数控系统工作正常。于是对所用曲线加工程序进行检查，发现在编程时采用了G61指令，即每加工一段就要进行1次到位停止检查，从而使机床出现爬行
19、现象。将G61指令改用G64(连续切削方式)指令代替之后，爬行现象就消除了。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 5部件置换法所谓部件置换法，是指在现场确定了故障的大致起因后，并确认外部条件完全正确的情况下，使用同样的印刷电路板、模块、集成电路芯片或元器件替换认为有故障的部分的方法。部件置换法是一种简单、易行、可靠的方法，也是维修过程中最常用的故障判别方法之一。必须注意：置换后，必须使被置换板参数与机床上原使用板的参数一致。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 例10-5 TH6350加工中心旋转工作台抬起后旋转不止，且无减速，无任何报警信号出现。分析这种故障，可能是由于旋转工件台的简易位
20、控器故障造成的。考虑到该加工中心的刀库的简易位控器与转台的基本一样，为进一步证实故障部位，于是采用交换法进行检查，交换刀库与转台的位控器，并按转台位控器的设定对刀库位控器进行了重新设定，交换后，刀库则出现旋转不止，而转台运行正常，证实了故障确实出在转台的位控器上。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 6原理分析法原理分析法是根据数控系统的组成及工作原理，从原理上分析各点的电平和参数，并利用万用表、示波器或逻辑分析仪等仪器对其进行测量、分析和比较，进而对故障进行系统检查的一种方法。运用这种方法，要求维修人员有较高的水平，对整个系统或各部分电路有清楚、深入的了解才能进行。对于具体的故障，也可以通
21、过测绘部分控制线路的方法，通过绘制原理图进行维修。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 例10-6 PNE710数控车床出现Y轴进给失控，无论是点动或是程序进给，导轨一旦移动起来就不能停下来，直到按下紧急停止按钮为止。根据数控系统位置控制的基本原理，可以确定故障出在Y轴的位置环上，并很可能是位置反馈信号丢失，这样，一旦数控装置给出进给量的指令位置，反馈的实际位置始终为零，位置误差始终不能消除，导致机床进给失控。拆下位置测量装置，对脉冲编码器进行检查，发现编码器里灯丝已断，导致无反馈输入信号，更换Y轴编码器后，故障被排除。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 10.3 数控机床常见机械故障数
22、控机床常见机械故障 1主传动系统故障 由于主轴采用了调速电动机，数控机床主轴箱内部结构比较简单。主轴箱可能出现故障的部位有自动拉紧刀柄装置、自动变挡装置及主轴运动精度保持状况等。主传动系统的常见故障及排除方法参见表10-3。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 表表10-3 主传动系统常见故障及排除方法主传动系统常见故障及排除方法 第10章 数控机床的维护和常见故障处理 表表10-3 主传动系统常见故障及排除方法主传动系统常见故障及排除方法 第10章 数控机床的维护和常见故障处理 例10-7 一台XH715D加工中心出现主轴噪声较大，主轴无载情况下，负载表指示超过40%。首先检查主轴参数设定
23、，包括放大器型号、电动机型号以及伺服增益等，对其确认无误后，则将检查重点放在机械侧。发现主轴轴承损坏，经更换轴承后，在脱开机械侧的情况下检查主轴电动机运转情况，发现负载表指示已正常但仍有噪声。随后，将主轴参数00号设定为1，即让主轴驱动系统开环运行，结果噪声消失，说明速度检测器件PLG有问题。经检查，发现PLG的安装不正确，调整位置之后再运行主轴电动机，噪声消失，机床能正常工作。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 2进给伺服系统故障数控机床普遍采用滚珠丝杠，所以进给传动链故障大部分是由于运动质量下降造成的。如机械部件定位精度下降、反向间隙过大、机械爬行及轴承噪音过大等，这些故障多与运动部件
24、预紧力调整、机械松动以及补偿环调整有关。滚珠丝杠副的常见故障及排除方法参见表10-4。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 表表10-4 滚珠丝杠副的常见故障及排除方法滚珠丝杠副的常见故障及排除方法 第10章 数控机床的维护和常见故障处理 例10-8 某加工中心运行时，工作台X轴方向位移过程中产生明显的机械抖动故障，故障发生时系统不报警。因故障发生时系统不报警，但故障明显，可排除系统软件参数与硬件控制电路的故障影响。由于故障发生在X轴方向，可采用交换法判断故障部位。经检查确定故障位置应在X轴伺服电动机与丝杠传动链一侧；为区别电动机故障，可拆卸电动机与滚珠丝杠之间的弹性联轴器，单独通电检查电动
25、机。检查结果表明，电动机运转时无振动现象，显然故障部位在机械部分。脱开弹性联轴器，用扳手转动滚珠丝杠进行手感检查。通过手感检查，感觉到这种抖动故障的存在，且丝杠的全行程范围均有这种异常现象。拆下滚珠丝杠检查，发现滚珠丝杠螺母在丝杠副上转动不畅，时有卡死现象，故而引起机械转动过程中的抖动现象。拆下滚珠丝杠螺母，发现螺母内的反向器处有赃物和小铁屑，因此钢球滚动不畅，时有卡死现象。经过认真清洗和修理，重新装好，故障被排除。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 3自动换刀装置故障自动换刀装置中的主要故障现象有：刀库运动故障、定位误差过大、机械手夹持刀柄不稳定及机械手运动误差过大等，造成换刀动作卡位，
26、整机停止工作。刀库及机械手常见故障见表10-5。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 表表10-5 刀库及机械手常见故障刀库及机械手常见故障 第10章 数控机床的维护和常见故障处理 表表10-5 刀库及机械手常见故障刀库及机械手常见故障 第10章 数控机床的维护和常见故障处理 例10-9 某配套FANUC 11系统的BX-110P加工中心，在JOG方式下，机械手在取送刀具时，不能缩爪。机床在JOG状态下加工工件时，机械手将刀具从主刀库中取出送入刀盒中，不能缩爪，但却不报警；将方式选择到ATC状态，手动操作都正常。经查看梯形图，原来是限位开关LS916没有压合；调整限位开关位置，机床恢复正常。
27、但过一段时间后，再次出现此故障，检查LS916并没有松动，但却没有压合，由此怀疑机械手的液压缸拉杆没有拉伸到位。经查发现液压缸拉杆顶端锁紧螺母的紧定螺钉松动，使液压缸伸缩的行程发生了变化。调整锁紧螺母并拧紧紧定螺钉后，此故障被排除。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 4回转工作台故障为扩大加工范围，通常在数控铣床、加工中心上安装有回转工作台。回转工作台的常见故障及排除方法见表10-6。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 表表10-6 回转工作台的常见故障及排除方法回转工作台的常见故障及排除方法 第10章 数控机床的维护和常见故障处理 表表10-6 回转工作台的常见故障及排除方法回转工作
28、台的常见故障及排除方法 第10章 数控机床的维护和常见故障处理 例10-10 某加工中心在使用过程中，回转工作台经常在分度后出现不能落入鼠牙定位盘内，机床停止执行下面的指令。经分析，回转工作台在分度后出现不能落入鼠牙定位盘内，发生顶齿现象，是因为工作台分度不准确所致。工作台分度不准确的原因可能有电气问题和机械问题，首先检查电动机和电气控制部分(因为此项检查较为容易)。检查电气部分正常，则问题出在机械部分，可能是伺服电动机至回转工作台传动链间隙过大或转动累计间隙过大所致。拆下传动箱，发现齿轮、蜗轮与轴键联接间隙过大，齿轮啮合间隙超差过多。经更换齿轮、重新组装，然后精调回转工作台定位块和伺服增益可
29、调电位器后，故障被排除。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 例10-11 一台数控机床，工作台不旋转，NC系统没有显示故障报警。根据工作台的动作原理，工作台旋转第一步应将工作台气动浮起，利用机外编程器，跟踪PLC梯图的动态变化，发现PLC这个信号并未发出，根据这个线索继续查看，最后发现反映二、三工位分度头起始位置检测开关、动作不同步，导致了工作台不旋转。进一步确认为三工位分度头产生机械错位，调整机械装置，使其与二工位同步，这样使故障消除。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 5导轨副故障影响机床正常运行和加工质量的主要环节是：导轨副间隙；滚动导轨副的预紧力；导轨的直线和平行度以及导轨的润
30、滑、防护装置等等。导轨副的常见故障及排除方法参见表10-7。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 表表10-7 导轨副的常见故障及排除方法导轨副的常见故障及排除方法 第10章 数控机床的维护和常见故障处理 例10-12 某加工中心运行时，工作台Y轴方向位移接近行程终端过程中丝杠反向间隙明显增大，机床定位精度不合格。故障部位明显在Y轴伺服电动机与丝杠传动链一侧；拆卸电动机与滚珠丝杠之间的弹性联轴器，用扳手转动滚珠丝杠进行手感检查。通过手感检查，发现工作台Y轴方向位移接近行程终端时，感觉到阻力明显增加。拆下工作台检查，发现Y轴导轨平行度严重超差，故而引起机械转动过程中阻力明显增加，滚珠丝杠弹性变
31、形，反向间隙增大，机床定位精度不合格。经过认真修理、调整后，重新装好，故障被排除。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 10.4 数控机床常见电气故障数控机床常见电气故障 1NC系统故障1)硬件故障有时由于NC系统出现硬件的损坏，使机床停机。对于这类故障的诊断，首先必须了解该数控系统的工作原理及各线路板的功能，然后根据故障现象进行分析，在有条件的情况下利用交换法准确定位故障点。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 例10-13 一台采用德国西门子SINUMERIK SYSTEM 3的数控机床，其PLC采用S5-130W/B，一次发生故障，通过NC系统PC功能输入的R参数，在加工中不起作用，
32、不能更改加工程序中R参数的数值。通过对NC系统工作原理及故障现象的分析，认为PLC的主板有问题，与另一台机床的主板对换后，进一步确定为PLC主板的问题。经专业厂家维修，故障被排除。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 2)软故障数控机床有些故障是由于NC系统机床参数引起的，有时因设置不当，有时因意外使参数发生变化或出现混乱，这类故障只要调整好参数，就会自然消失。还有些故障由于偶然原因使NC系统处于死循环状态，这类故障有时必须采取强行启动的方法恢复系统的使用。例10-14 一台采用日本发那科公司FANUC-OT系统的数控车床，每次开机都发生死机现象，任何正常操作都不起作用。后采取强制复位的方法
33、，将系统内存全部清除后，系统恢复正常，重新输入机床参数后，机床正常使用。这个故障就是由于机床参数混乱造成的。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 例10-15 一台采用西门子SINUMERIK 810的数控机床，一次出现问题，每次开机系统都进入AUTOMATIC状态，不能进行任何操作，系统出现死机状态。经强制启动后，系统恢复正常工作。这个故障就是因操作人员操作失误或其他原因使NC系统处于死循环状态。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 3)因其他原因引起的NC系统故障有时因供电电源出现问题或缓冲电池失效也会引起系统故障。例10-16 一台采用西门子SINUMERIK 810的数控机床，有时
34、在自动加工过程中，系统突然掉电，测量其24 V直流供电电源，发现只有22 V左右，电网电压向下波动时，引起这个电压降低，导致NC系统采取保护措施，自动断电。经分析确认为整流变压器匝间短路，造成容量不够。更换新的整流变压器后，故障被排除。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 表表10-8 NC系统常见故障系统常见故障 第10章 数控机床的维护和常见故障处理 第10章 数控机床的维护和常见故障处理 2伺服系统故障由于数控系统的控制核心是对机床的进给部分进行数字控制，而进给是由伺服单元控制伺服电机，带动滚珠丝杠来实现的，由旋转编码器做位置反馈元件，形成半闭环的位置控制系统。所以伺服系统在数控机床上
35、起的作用相当重要。这部分故障占数控机床故障的1/3以上。伺服系统的故障一般都是由伺服控制单元、伺服电机、测速电机、编码器等出现问题引起的。下面介绍几例。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 例10-17 一台采用SINUMERIK 810/T的数控车床，一次刀塔出现故障，转动不到位，刀塔转动时，出现6016号报警“SLIDE POWER PACK NO OPERATION”。根据工作原理和故障现象进行分析，刀塔转动是由伺服电机驱动的，电机一启动，伺服单元就产生过载报警，切断伺服电源，并反馈给NC系统，显示6016号报警。检查机械部分，更换伺服单元都没有解决问题。更换伺服电机后，故障被排除。第
36、10章 数控机床的维护和常见故障处理 例10-18 一台采用直流伺服系统的美国数控磨床，E轴运动时产生“E AXIS EXECESSFOLLOWING ERROR”报警。观察故障发生的过程，在启动E轴时，E轴开始运动，CRT上显示的E轴数值变化，当数值变到14时，突然跳变到471，因此确定反馈部分存在问题，更换位置反馈板后，故障被排除。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 例10-19 一台数控磨床，E轴修整器失控，E轴能回参考点，但自动修整或半自动修整时，运动速度极快，直到撞到极限开关。观察发生故障的过程，发现撞到极限开关时，其显示的坐标值远小于实际值，肯定是位置反馈的问题。但更换反馈板和
37、编码器都未能解决问题。后仔细研究发现，E轴修整器是由Z轴带动运动的，一般回参考点时，E轴都在Z轴的一侧，而修整时，E轴修整器被Z轴带到中间。为此做了这样的试验，将E轴修整器移到Z轴中间，然后回参考点，这时回参点也出现失控现象。因此断定可能由于E轴修整器经常往复运动，导致E轴反馈电缆折断，而接触不良。校验电线证实了上述的判断，找到断点，焊接并采取防护措施，使机床恢复工作。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 表表10-9 伺服系统常见故障伺服系统常见故障 第10章 数控机床的维护和常见故障处理 续表 第10章 数控机床的维护和常见故障处理 续表 第10章 数控机床的维护和常见故障处理 3外部故
38、障由于现代数控系统的可靠性越来越高，故障率越来越低，很少发生故障，因此大部分数控机床的电气故障都是非系统故障，是由外部原因引起的。对于这类故障的维修，首先应熟练掌握机床的工作原理和动作顺序；其次要熟练运用厂方提供的PLC梯图，利用NC系统的状态显示功能或用机外编程器监测PLC的运行状态，根据梯图的链锁关系，确定故障点。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 1)因操作、调整、处理不当引起的故障现代的数控设备都是机电一体化的产品，结构比较复杂，保护措施完善，自动化程度非常高。有些故障并不是硬件损坏引起的，而是由于操作、调整、处理不当引起的。这类故障在设备使用初期发生的频率较高，因为这时操作人员和
39、维护人员对设备都不特别熟悉。例10-20 一台数控铣床发生打刀事故，按急停按钮后，换上新刀，但工作台不旋转，通过PLC梯图分析，发现其换刀过程不正确，计算机认为换刀过程没有结束，不能进行其他操作。按正确的程序重新换刀后，机床恢复正常。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 例10-21 有几台数控机床，在刚投入使用的时候，有时出现意外情况，操作人员按急停按钮后，将系统断电重新启动，这时机床不回参考点，必须经过一番调整，有时得手工将轴盘到非干涉区。后来吸取教训，按急停按钮后，将操作方式变为手动，松开急停按钮，把机床恢复到正常位置，这时再操作或断电，就不会出现问题。第10章 数控机床的维护和常见故
40、障处理 2)由外部硬件损坏引起的故障这类故障是数控机床的常见故障，一般都是由于检测开关、液压系统、气动系统、电气执行元件、机械装置等出现问题引起的。有些故障会产生报警，通过报答信息，可查找故障原因。例10-22 一台数控磨床，数控系统采用西门子SINUMERIK SYSTEM 3，出现故障报警F31“SPINDLE COOLANT CIRCUIT”，指示主轴冷却系统有问题，而检查冷却系统并无问题。然后查阅PLC梯图，这个故障是由流量检测开关检测出来的，再检查这个开关，发现开关已损坏，更换新的开关后，故障消失。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 例10-23 一台采用西门子SINUMERIK
41、 810的数控淬火机床，一次出现故障报警6014“FAULT LEVEL HARDENING LIQUID”，机床不能工作。报警信息指示，淬火液面不够，检查液面已远远超出最低水平；检测液位开关，发现是液位开关出现了问题，更换新的开关后，故障被排除。有些故障虽有报警信息，但并不能反映故障的根本原因。这时要根据报警信息和故障现象来分析。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 例10-24 一台数控磨床，E轴在回参考点时，E轴旋转但没有找到参考点，而一直运动，直到压到极限开关，NC系统显示报警“”。根据故障现象分析，可能是零点开关有问题，经检查确认为无触点零点开关损坏，更换新的开关后，故障被排除。第
42、10章 数控机床的维护和常见故障处理 例10-25 一台专用的数控铣床，在零件批量加工过程中发生故障，每次都发生在零件已加工完毕，Z轴后移还没到位，这时出现故障，加工程序中断，主轴停转，并显示F97号报警“SPINDLE SPEED NOT OK STATION 2”，指示主轴有问题。检查主轴系统并无问题，而其他问题也会导致主轴停转，于是用机外编程器监视PLC梯图的运行状态，发现刀具液压卡紧压力检测开关，在出现故障时，瞬间断开，它的断开表示铣刀卡紧力不够，为安全起见，PLC使主轴停转。经检查发现液压压力不稳，调整液压系统，使之稳定，故障被排除。还有一些故障不产生故障报警，只是动作不能完成，这时
43、就要根据个人的维修经验以及机床的工作原理、PLC的运行状态来判断故障。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 例10-26 一台数控机床一次出现故障，负载门关不上，自动加工不能进行，而且无故障显示。这个负载门是由气缸来完成开关的，关闭负载门是通过PLC输出控制电磁阀来实现的。用NC系统的PC功能检查的状态，其状态为1，但电磁阀却没有得电。原来PLC输出通过中间继电器控制电磁阀，中间继电器损坏引起了这个故障，更换新的继电器后，故障被排除。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 例10-27 一台数控机床，工作台不旋转，NC系统没有显示故障报警。根据工作台的动作原理，工作台旋转第一步应将工作台气动浮起，利用机外编程器，跟踪PLC梯图的动态变化，发现PLC这个信号并未发出。根据这个线索继续查看，最后发现反映二、三工位分度头起始位置检测开关、动作不同步，导致了工作台不旋转。进一步确认为三工位分度头产生机械错位，调整机械装置，使其与二工位同步，故障被排除。第10章 数控机床的维护和常见故障处理 习题与思考题习题与思考题 10.1 数控机床的日常维护保养包括哪些方面的内容？10.2 绘图说明数控机床故障的发展规律。10.3 按故障的性质与产生原因可将故障分为哪几类？各有什么特点？10.4 故障诊断及处理的基本原则是什么？10.5 故障诊断的基本方法有哪些？