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1、案例二典型系系统故障障诊断与与排除本章教学学目标：1、认识识典型系系统的工工作；2、了解解典型系系统故障障原因；3、熟悉悉典型系系统的故故障诊断断与排除除方法。教学重点点、难点点：教学学时时：教学手段段：教学内容容：一、齿轮轮箱故障障诊断1.诊断断目的和和对象在机械设设备中，齿齿轮箱的的用量很很大，一一旦发生生故障，损损失严重重。齿轮运行行中的振振动现象象可反映映齿轮箱箱的运行行状态，故故采用振振动情号号进行分分析和诊诊断，将将记录下下来的齿齿轮箱振振动信号号进行FFFT(快速傅傅里叶变变换)分分析处理理。2.诊断断方法及及分析方法：在在现场用用振动计计和磁带带记录仪仪测试记记录了齿齿轮箱每每
2、根传动动轴轴承承座上的的振动信信号，表表1列出出三台齿齿轮箱振振动速度度均方根根值，测测试时11#齿轮轮箱检修修没有列列入 。分析(1) 在三级级传动的的齿轮装装置中，输输入与输输出两级级的啮合合作用力力都要由由中间级级来承担担，所以以啮合振振动最为为强烈。啮合振振动的幅幅值远高高于其它它两级。第二级级是设计计、制造造中应加加强的薄薄 弱环环节。但但由于没没有给予予足够的的重视，在在长期运运行中振振动过大大，使齿齿圈产生生疲劳断断裂，这这是近几几年发生生事故的的原因所所在。从从目前运运行的情情况看来来，原料料磨2#齿轮箱箱的第二二级齿轮轮传动状状 况不不佳，应应加强监监测，准准备必要要的备件件
3、。 (2) 从综合合评定的的角度曾曾，原料料磨2#齿轮箱箱振动值值高于22#和原原料密11#的齿齿轮箱振振动。用用ISOO大型机机器振动动强度评评价标准准衡 量量，巳超超过允许许值111. 22mms。且且原料磨磨2#齿齿轮箱箱箱体温度度高于其其它齿轮轮箱l00左右，应应及时进进行检修修。 (3)原原料磨11#齿轮轮箱在运运转中存存在着调调制现象象，图1154是撮撮动信号号的例频频谱，峰峰值出现现在例频频率800ms处处，调制制频繁ffM1100008002.5Hzz，恰等等于驱动动电机旋旋转频率率，也等等于齿轮轮箱第一一传动铀铀的旋转转频率。应检查查第一传传动轴的的零部件件的磨损损、松动动、
4、偏心心等状况况，也应应检测电电机的进进行振动动状况。这些工工作有待待今后进进一步测测试分析析，其它它两台齿齿轮箱振振动中没没有发现现调制现现象。诊断结论论:(1)齿齿轮箱运运行状态态监测与与故障诊诊断采用用FFTT谱分析析和倒频频谱分析析是有效效的。(2)三三级传动动的齿轮轮箱装置置中，应应提高第第二级传传动件的的设计和和制造要要求，以以避免过过大的二二级传动动啮合频频率振动动。二、数控控机床常常见故障障的处理理(一) 故障的的分类数控系统统故障分分类，按按照不同同的方法法有很多多种分类类形式。（1）按按照故障障性质：系统性性故障；随机性性故障；（2）按按照故障障类型：机械故故障；电电气故障障
5、；（3）按按照报警警提示：有报警警故障；无报警警故障；（4）按按照发生生部：数数控装置置故障；PLCC故障；伺服系统统故障；机床系系统故障障；（5）按按照破坏坏程度：破坏性性故障；非破坏坏性故障障；除去以上上的分类类方法，还还有以下下的一种种分类方方法：数控机床床故障：系统故故障；外围电电路故障障；机械故故障。软件故障障：1、基本本参数设设置不正正确导致致的故障障2、伺服服参数不不正确导导致的故故障3、主轴轴参数设设置不正正确导致致的故障障4、轴参参数设置置不正确确导致的的故障5、PLLC参数数设置不不正确导导致的故故障6、用户户参数设设置不正正确导致致的故障障7、功能能参数设设置不正正确导致
6、致的故障障在数控系系统中与与软件相相关的故故障，主主要是由由于参数数设置不不正确、参数不不匹配导导致的。参数按照照大类区区分可分分为：系系统参数数、机械械参数、用户参参数。硬件故障障：1、伺服服放大器器故障2、伺服服电机故故障3、检测测元件故故障在数控机机床中与与系统有有关的故故障主要要集中在在驱动部部分，当当然也包包括一些些板卡的的故障。这些也也是维修修人员能能够判断断的故障障。4、各种种系统板板卡的故故障外围电路路故障：1、继电电器、接接触器、接线端端子、熔熔断器2、线路路短路、断路3、外围围设备：冷却系系统、润润滑系统统 ；气路、油路；换刀系系统；安全门门、电器器柜、电电气互锁锁。在数控
7、机机床的故故障中、外围电电路故障障所占的比比例相当当大。并并且也是是一线维维护人员员，能够够现场判判读解决决的故障障。绝大大多数停停机事件件此类故故障引起起，因此此熟练掌掌握此类类故障的的判断、排除方方法和积积累相关关经验是是一线维维护人员员所必须须的。机械故障障：1、机械械元件损损坏。（1）导导致机床床不能够够正常运运行，时时常会出出现一些些报警。（2）会会出现异异响、异异动。2、机械械整体配配置、位位置不当当或者机机械有一一些磨耗耗。（1）导导致几何何精度丢丢失（2）导导致位置置精度丢丢失(二)数数控机床床的故障障诊断技技术故障的诊诊断包括括两方面面的内容容：诊和和断。诊：对是是客观状状态
8、作检检测或测测试。断：确定定故障的的性质、程度、类别、部位，并并指明故故障产生生的原因因，提供供相应的的处理对对策等。1.数控控系统自自诊断所谓故障障自诊断断技术，就就是在硬硬件模块块、功能能部件上上各状态态测试点点（在系系统设计计制造时时设置的的）和相相应诊断断软件的的支持下下，利用用数控系系统中计计算机的的运算处处理能力力，实时时监测系系统的运运行状态态，并在在预知系系统故障障或系统统性能、系统运运行品质质劣化动动向时，及及时自动动发出报报警信息息的技术术。 开机机自诊断断 运行行自诊断断 在线线诊断 离线线诊断 远远程诊断断2、如何何排除日日常故障障（1）故故障发生生时机床床的状态态。A
9、：在什什么时间间发生的的故障？ 包括括发生故故障的具具体时间间；发生生时机床床运行的的状态；发生故故障时外外部条件件如何，包包括天气气、供电电情况等等等；了了解故障障发生的的频次。B：故障障发生时时，进行行了几种种操作？ 机机床运行行在什么么模式；程序运运行情况况如何；各轴分分别处在在什么位位置；当当前正在在运行那那一个轴轴；机床床有没有有执行辅辅助功能能；能不不能够复复位消除除；如果果能够复复位消除除，会不不会执行行到相同同情况下下再出现现；如果果再次出出现，改改变加工工参数会会不会出出现等等等。C：故障障发生后后，机床床出现的的现象。 有无无报警；如果没没有报警警，机床床相关的的状态是是否
10、正确确。D：确认认外界有有无影响响机床的的其他因因素？ 电电磁干扰扰；电源源是否稳稳定；气气源是否否稳定等等等（2）根根据系统统的报警警信息以以及相关关资料进进行故障障诊断现在数控控系统都都具有强强大的故故障诊断断功能，并并能够针针对各类类故障提提供丰富富的报警警文本。对于很很多故障障，系统统都能够够诊断出出来，并并提供相相应的报报警信息息。数控控系统在在硬件上上还设置置了一些些装置，用用于系统统有故障障时指示示技术人人员方便便的诊断断故障。（3）充充分利用用数控机机床上，PPLC对对于外围围电路实实时状态态的监控控功能。结合PLLC和数数控机床床电气手手册，对对比PLLC的实实时输入入、输出
11、出状态以以及外围围电路的的控制逻逻辑，正正确判断断外围电电路的故故障。（4）利利用PLLC梯形形图反映映的控制制逻辑，跟跟踪那些些外围设设施出现现故障的的真正原原因。利利用梯形形图的监监控功能能，观察察那些相相关信号号是否处处于正确确的状态态。如果果有节点点处于不不正确的的状态，就就依据梯梯形图向向前向后后追踪，看看是什么么原因引引起前面面节点处处于哪一一种状态态。（5）对对于排除除数控机机床故障障最重要要的方法法，就是是掌握数数控系统统及数控控机床的的工作原原理，懂懂得如何何使用各各种各样样的检测测仪表、仪器，综综合分析析数控机机床出现现故障的的操作以以及外部部、内部部原因。进一步步通过各各
12、种实践践机会，进进一步掌掌握一些些排除故故障的手手法（如如：零件件互换、误差放放大等等等）。具具体到某某一个机机床，就就应该详详细阅读读其各类类说明书书，掌握握其机械械、电气气构造、组成以以及工作作原理，根根据故障障现象分分析可能能出现故故障的部部位、环环节，并并大胆的的动手验验证。在在机床出出现故障障时还要要，详细细调查该该机床的的“病历”“病史史”。 (三) FAANUCC 0ii系统常常见故障障1.系统统报警信信息(1)查查看方法法当机床出出现报警警时，系系统会自自动切换换到报警警画面，并并显示报报警信息息。报警信息息有两部部分组成成：报警警号；报报警信息息。在数控系系统上获获得的报报警
13、信息息分为两两种。一一种是系系统报警警，这一一部分报报警或由由系统故故障（软软件的硬硬件的）引引起或由由程序（格格式或内内容）引引起。这这一部分分报警号号、报警警信息由由系统厂厂商预设设。一种种是机床床报警（外外部报警警）这一一部分报报警内容容通常是是由外部部因素引引起（如如气压、各类外外部PLLC输入入信号错错误或缺缺失引起起）。这这一部分分报警号号、报警警信息由由机床生生产厂商商预设。2.故障障案例一一2.1机机床在运运行过程程中在出出现没有有任何报报警的情情况下停停止运行行。该机床是是一台四四轴四联联动的数数控机床床，机床床在运行行过程中中出现题题目所说说的意外外停止，并并且在反反复发生
14、生几次后后机床不不能够运运行加工工程序了了。经过和操操作人员员的反复复沟通，我我们按照照处理数数控机床床故障的的分析过过程，进进行分析析如下：（1）该该机床出出现故障障的时候候，是在在加工零零件过程程中，并并且是在在旋转第第四轴的的时候出出现。（2）在在出现该该故障初初期，停停止程序序运行，复复位后还还可以重重新启动动程序。（3）经经过几次次反复以以后，机机床不能能够启动动加工程程序。（4）关关闭系统统，重新新启动数数控机床床，对机机床各轴轴回原点点的操作作。三个个直线轴轴都能够够正确回回到原点点，但是是旋转轴轴不能够够回到原原点（第第四轴根根本就能能够移动动）分析：从从以上的的现象可可以看到
15、到，该机机床出现现这样的的故障极极有可能能是第四四轴出现现了某种种问题。出现了了第四轴轴不能够够旋转的的现象，很很可能是是第四轴轴刹车未未能松开开的原因因。该机机床所用用第四轴轴，采用用的是气气动刹车车。 （5）观观察外部部输入气气压正常常，证明明应该不不是外部部气压过过低引起起。其实实，如果果外部气气压过低低机床会会出现报报警的。（6）在在排除外外部气压压故障的的情况下下，我们们应该去去检查第第四轴刹刹车器是是否正常常。如果果检查第第四轴刹刹车器要要把第四四轴拆开开，这样样的话工工作量就就非常庞庞大。（7）检检查第四四轴刹车车器的信信号，观观察刹车车器的信信号是否否已经进进入到PPMC。通过
16、机机床电气气手册，查查询第四四轴刹车车松开到到位的信信号的地地址为XX3.44。（8）进进入系统统查看XX3.44的状态态（按照照FANNUC系系统进入入PMCC 的方方法）。系统键键、PMMC、PPMCDDGN、STAATUSS搜索XX3.44。执行行松开转转台的动动作，观观察X33.4有有无变化化，结果果是没有有变化。（9）上上面的步步骤证明明第四轴轴的刹车车松开信信号没有有到位。（10）造造成第四四轴刹车车信号没没有到位位的原因因有好几几个，需需要我们们进一步步去分析析排查。 a、刹车器器没有松松开； b、刹车器器松开了了，检测测开关没没有检测测到； c、检测元元件损坏坏； d、从检测测
17、元件到到接口的的电缆损损坏； e、PLCC故障； f、其他原原因。（11）打打开第四四轴外罩罩，执行行第四轴轴夹紧、放松动动作，发发现用于于检测的的接近开开关没有有亮。初初步怀疑疑是接近近开关有有问题，或或者是连连接线有有问题。（12）通通过前面面的初步步分析，判判断为接接近开关关或者线线缆出现现故障。为了进进一步证证实，我我们把一一个金属属工具靠靠近接近近开关，结结果发现现接近开开关的等等亮了。这一个个现象证证明接近近开关以以及相关关的线缆缆是完好好的。（13）再再次执行行转台松松紧动作作，观察察该结构构能否正正常运行行。通过过几次动动作发现现，每一一次夹紧紧放松机机构都能能够正常常运行，但
18、但是用于于检测的的接近开开关还是是不亮。（14）根根据接近近开关的的工作原原理，开开关和被被检测物物体的距距离是有有一定距距离要求求，如果果距离不不正确可可能会导导致开关关不能够够正常检检测。那那么有可可能是接接近开关关距离被被测部件件过远，于于是调整整接近开开关的距距离。将将距离缩缩小以后后，发现现接近开开关灯可可以亮了了。打开开机床，各各轴回原原点，运运行加工工程序，机机床能够够正常运运行。（15）安安装后第第四轴外外罩，机机床正常常运行。但是当当机床运运行了十十几分钟钟后，机机床再次次出现前前述故障障。（16）根根据前面面的分析析，我们们可以把把故障点点基本上上集中到到接近开开关和被被检
19、物上上。再次次打开外外壳，经经过仔细细检查，发发现联接接再刹车车器上，供供接近开开关检测测的一个个螺母，从从刹车器器上松开开了。将将这个螺螺母拧紧紧，并锁锁死。机机床再次次投入运运行没有有发生故故障。3.进给给驱动的的故障诊诊断(1)直直流进给给驱动晶闸管管调速是是利用速速度调节节器对晶晶闸管的的导通角角进行控控制，通通过改变变导通角角的大小小来改变变电枢两两端的电电压，从从而达到到调速的的目的(2)交交流进给给驱动因采用用交流同同步电动动机，驱驱动装置置实质上上是一个个电子换换向的直直流电动动机驱动动装置PWM驱驱动控制制线路简简图FANUUC系统统进给驱驱动故障障表示方方式：(1)CCRT
20、有有报警显显示的故故障报警号44004577伺服系系统错误误报警报警号77027044过热报报警机床切削削条件差差及机床床摩擦力力矩增大大，引起起主回路路中的过过载继电电器动作作切削时伺伺服电机机电流太太大或变变压器本本身故障障，引起起变压器器热控开开关动作作伺服电机机电枢内内部短路路或绝缘缘不良等等，引起起变压器器热控开开关动作作(2)报报警指示示灯指示示的报警警（7个个灯）BRK无熔丝丝断路器器切断报报警HVALL过电压压报警HCALL过电流流报警（伴伴有4001号报报警）OVC过载报报警（4401或或7022报警）LVALL欠压报报警TGLSS速度反反馈信号号断线报报警DCALL放电报报
21、警(3)无无报警显显示的故故障机床失控控：速度反反馈信号号为正反反馈信号号机床振动动：与位置置有关的的系统参参数设定定错误检测装置置有故障障（随进进给速度度）定位精度度低：传动链链误差大大；伺服服增益太太低电动机运运行噪声声过大：换向器器的表面面粗糙度度过低、油液灰灰尘等侵侵入电刷刷或换向向器、电电动机轴轴向窜动动等6SC6610交交流进给给驱动系系统三、万能能卧式铣铣床电气气控制故故障与维维修(以X661322铣床为为例)X61332铣床床的运动动要求：主轴能正正、反转转运动，主主轴变速速时，主主轴电动动机瞬时时冲动一一下，以以利于齿齿轮的啮啮合；主主轴能制制动停车车。工作台上上下、左左右、
22、前前后6个个方位均均可移动动，且可可实现手手动、自自动和快快速移动动。(一)电电气线路路分析1.主电电路分析析 该机床床有三台台电动机机M1、M2、M32.控制制电动机机的控制制(1)MM1的启启动 SSB5-KM11吸合-主触头头闭合，MM1启动动(2)主主轴电动动机的停停车制动动(3)主主轴的变变速冲动动控制2.工作作台进给给电动机机的控制制将电源开开关QSSl台上上，启动动主轴电电动机MMl，接接触器KKMl吸吸合并自自锁，进进给控制制电动机机M3启启动。(1)工工作台向向上、下下、左、右、前前、后运运动的控控制通路路分别是是: 向向上:66KMII 9 SAA3 3 100 SQQ2
23、2 155 SQQ1 2 133 SAA3 1 166 SQQ4 1 199 KMM3线圈圈 2OO KMM2 211向下:66 KMMl 9 SAA3 3 100 SQQ2 2 155 SQQ1 2 133 SAA3 1 166 SQQ3 1 KMMZ线圈圈 188 KMM3 211向左:99 SQQ5 2 111 SQQ4 2 122 SQQ3 2 133 SAA3 1 166 SQQ2 1 199 KMM3线圈圈20 KMMZ 211向右:99 SQQ5 2 SQQ4 2 SQQ3 2 SAA3 1 SQQ1 l KMM2线圈圈 KMM3 211工作台向向前、后后运动其其通路与与工作台台
24、上、下下运动相相同，只只是借助助机械联联锁机构构将垂直直传动丝丝杠的离离合器脱脱开，而而将横向向传动丝丝杠的离离合器YYC4接接通，从从而实现现工作台台的前、后运动动。(2)工工作台进进给变速速时的冲冲动控制制在改变工工作台进进给速度度时，为为了使齿齿轮易于于啮合，进进给电动动机M33需要瞬瞬间冲动动一下。其变速速冲动控控制通路路如下：6 KMll 9SA33一310SQ22一215SQ11一213SQ33一212SQ44一211SQ55一114KM22线圈118KM3321。(3)工工作台快快速移动动 其动作过过程是:按下快快速移动动按钮SSB3(或SBB4)，接接触器KKM4线线圈获电电吸
25、合，KKM4在在直流电电路中的的常闭触触点(1102一一1077)断开开，迸给给电磁离离合器YYC2脱脱离。KKM4在在直流电电路中的的常开触触点(1102一一1077)闭合合，快速速移动电电磁离合合器YCC3通电电，接通通快速移移动传动动链，工工作台按按指定方方向快速速移动。当松开开快速移移动按钮钮SB33(或SSB4)时，接接触器KKM4因因线圈断断电而释释放。快快速移动动电磁离离合器YYC3因因KM44的常开开触点(1022一1007)断断开脱离离，进给给电磁离离合器YYC2因因KM44的常闭闭触点(1022一1008)闭闭合而接接通进给给传动链链，工作作台以原原速度和和方向继继续移动动
26、。(二)常常见电气气控制故故障维修修(1)按按停止按按钮后主主轴不停停根据对主主轴电动动机控制制电路的的分析可可知，故故障的可可能原因因有:接触器KKM1主主触头故故障 如发生生熔焊等等，以致致无法分分断主轴轴电动机机的电源源。主轴制动动离合器器YC11线圈未未通电，其其可能原原因是常常开触点点1099一1110末闭闭合或离离合器YYC1故故障。(2)主主轴变速速时无冲冲动过程程发生此故故障有两两个原因因。第一一个原因因，也是是主要原原因行程程开关SSQ6的的常开触触头SQQ6一11闭合后后接触不不好;第第二个原原因是主主轴变速速手柄上上机械顶顶销末碰碰上主轴轴冲动行行程开关关SQ66。对这这
27、两个部部位检查查，确定定故障部部位修复复即可。(3)工工作台各各个方向向都不能能进给此故障发发生的主主要原因因主要是是接触器器主触头头接触不不良，电电动机接接线脱落落和绕组组断路等等。检查方法法:用万万用表先先检查控控制回路路电压是是否正常常;若正正常，可可扳动操操纵手柄柄至任一一运动方方向，观观察其相相关接触触器是否否吸合;若吸合合，则断断定控制制回路正正常;这这时着重重检查电电动机主主回路。(4)工工作台前前后进给给正常，但但左、石石不能进进给由于工作作台向前前、向后后进给正正常，证证明进给给电动机机M3主主回路和和接触器器KM22或KMM3及行行程开关关SQ11-2、SSQ2-2、SSQ
28、3-1、SSQ4-1的工工作都正正常，因因此最可可能的故故障原因因是3个个行程开开关的33副触头头SQ33-2、SSQ4-2、SSQ5-2，这这3副触触头只要要有一副副接触不不良或损损坏，就就会使工工作台向向左或向向右不能能迸给。检查方法法：用万万用表分分别测量量这3副副测头之之间的电电压，以以判断哪哪对触头头损坏。其中SSQ6是是变速瞬瞬间冲动动开关，它它常因变变速时手手柄扳动动过猛而而损坏。(5)工工作台不不能快速速进给发生这种种故障的的常见原原因是牵牵引电磁磁铁电路路不通，线线圈损坏坏或机械械卡死，检检查方法法:1.按下下“快速”按钮SSB3(SM)时，应应首先观观察接触触器KMM4与快快速电磁磁离合器器YC33是否吸吸合，若若KM44末能吸吸合，应应检查KKM4线线圈两端端是否有有电压，有有电压不不能吸合合，是接接触器线线圈损坏坏，更换换即可；无电压压则是SSB3(或SBB4)，KKM4等等的连线线有松脱脱或接触触不良，应应检查修修复。2.若接接触器KKM4吸吸合，快快速电磁磁离合器器仍未吸吸合，则则应检查查其接线线端是否否有电压压，若无无电压，是是接触器器KM44主触头头接触不不良或其其进出端端连线松松脱；有有电压不不能吸合合，则是是电磁离离合器线线圈损坏坏应检查查更换。