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1、数控机床使用及维修四第1页，共37页，编辑于2022年，星期六一、设备平均有效度关于设备的可靠性和稳定性，国际上通用的指标为平均有效度(A)，并由下式来定义：式中，MTBF两次故障间隔的时间，即平均无故障时间；MTTR排除故障的修复时间。显然，正确的操作、完善的设备管理与维护，可减少停机时间，即增大了MTBF；高效的诊断故障与修复设备则是减小了MTTR。于是设备的平均有效度A越大，表明设备利用率高，企业的效益就增大。第2页，共37页，编辑于2022年，星期六一、设备平均有效度1.增大MTBF措施1）电源电压正常，远离干扰源、振动源2）温度、湿度适宜，通风良好，避免灰尘、烟雾进入机床（电控柜门不
2、要常打开）3）正确使用、操作（开关机、装夹、换刀对刀、编程、校验等）4）好的保养、维护（清洁、润滑（油量、油质）、冷却风扇及通风装置（检查、清洁）、松动情况、数控机床不易长期封存）第3页，共37页，编辑于2022年，星期六一、设备平均有效度2.减小MTTR措施1）资料2）维修工具3）备件4）提高维修人员、操作人员故障诊断能力（自学、培训）5）管理（RCM、TPM）第4页，共37页，编辑于2022年，星期六二、数控机床维修的基本要求1.必要的技术资料1）数控机床编程、操作说明书2）机床手册机：安装与调整、传动系统及主要部件、润滑与冷却系统、液压气动、自动换刀装置、数控转台、排屑器等电：主要元器件
3、明细、机床电气控制原理图等3）数控系统方面的资料接口与连接、参数意义与设定、报警清单等4）PLC的资料梯形图、I/O地址及意义、报警信息等5）伺服单元的资料伺服驱动器、主轴驱动器使用说明书6）维修记录第5页，共37页，编辑于2022年，星期六二、数控机床维修的基本要求2.必要的维修器具与备件1)常用测量仪器、仪表如万用表、示波器、相序表、长度测量工具等。2)常用维修器具如电烙铁、旋具类工具、钳类工具、扳手类工具等。3)常用备件配置数控系统的备件要根据实际情况来处理。通常一些易损的电气元器件，如各种规格的熔断器、保险丝、开关、电刷，还有易出故障的大功率模块和印刷电路板等，均是应当配备的。第6页，
4、共37页，编辑于2022年，星期六三、故障分类 1.按发生故障的部件分主机故障和电气故障主机故障又称机床本体故障，主要包括机械、润滑、冷却、排屑、液压、气动、防护装置。第7页，共37页，编辑于2022年，星期六三、故障分类2.按性质分系统性故障和随机性故障3.按有无报警显示分有报警显示（硬件报警和软件报警）和无报警显示（如某轴运动中突然停止、某轴运动时快时慢）4.按原因分数控机床自身故障和外部故障大多为自身故障，外部故障有：供电电压、环境（温度、湿度、粉尘等）、外来振动和干扰、人为因素（操作或维护不当）等。第8页，共37页，编辑于2022年，星期六四、数控机床故障排除思路与步骤 1.思路掌握信
5、息、寻找特征；查看故障记录、维修档案、技术资料、询问操作人员故障全过程、现场亲自观察。据理析象、判断类型；罗列成因、确定步骤；罗列所有可能原因（CNC、机械、强电、液压、气动等），综合判断、分析，确定步骤。合理测试、故障定位；运用故障排除原则，高效、准确的定位。排除故障、恢复设备。恢复设备、现场，整理相关资料，做好修后档案工作。第9页，共37页，编辑于2022年，星期六四、数控机床故障排除思路与步骤2.步骤1）诊断与维修前的准备工作2）现场工作3）修后档案工作第10页，共37页，编辑于2022年，星期六五、故障排除应遵循的原则1.先静后动(或先方案后操作)2.先软后硬3.先外后内4.先机后电5
6、.先公后专6.先简后繁7.先一般后特殊8.先查输入后查负载 第11页，共37页，编辑于2022年，星期六六、故障诊断与排除的基本方法1.直观法(常规检查法)这是一种最基本的方法。问：机床的故障现象、加工状况等看：报警信息、报警指示灯、电子元器件、机械部分等听：异常声响(振动、撞击声等)触：发热、振动、接触不良等嗅：电器元件焦糊味及其他异味第12页，共37页，编辑于2022年，星期六六、故障诊断与排除的基本方法例例 WY203型自动换向数控组合机床，Z轴一启动就出现跟随误差过大而报警停机。故障分析故障分析 经检查发现位置控制环反馈元件光栅电缆由于运动中受力而拉伤断裂，造成丢失反馈信号所致。第13
7、页，共37页，编辑于2022年，星期六六、故障诊断与排除的基本方法2.系统自诊断法现代的数控系统已具备了较强的自诊断功能，能随时监视数控系统的硬件和软件的工作状况。一旦发现异常，立即在CRT上显示报警信息或用发光二极管指示出故障的大致起因。利用自诊断功能，也能显示出系统与主机之间接口信号的状态，可以检查数控系统是否将信号输出到机床侧，机床侧的开关信号是否已输入到数控系统，从而判断出故障发生在机床侧还是CNC侧，并指示出故障的大致部位。此方法是当前维修最有效的一种方法。第14页，共37页，编辑于2022年，星期六六、故障诊断与排除的基本方法1)软件报警CRT显示，CNC报警、PLC报警。2)硬件
8、报警伺服单元、主轴伺服、电源单元、操作面板等报警灯及数码管等。3)信号诊断的实时状态表(1通0断)PLC输入输出X、Y（PLC与MT信息交换）第15页，共37页，编辑于2022年，星期六六、故障诊断与排除的基本方法3.参数检查法在CRT上调用参数设置画面，利用检查参数来判断故障类型、诊断与排除故障的方法。参数是整个数控系统中很重要的一部分，如果参数出现了问题可以引起各种各样的问题，所以在维修调试的时候一定要注意检查参数：首先排除因为参数设置不合理而引起的故障，再从别的位置查找问题的根源。第16页，共37页，编辑于2022年，星期六六、故障诊断与排除的基本方法参数通常存放在磁泡存储器或需由电池保
9、持的CMOS RAM中，一旦电池不足或外界某种干扰等因素，会使个别参数丢失或变化，发生混乱，使机床无法正常工作。此时，通过核对、修正参数就能将故障排除。机床因长期闲置，工作时无缘无故地出现不正常现象或有故障而无报警时，就应根据故障特征，检查和校对有关参数。经过长期运行的数控机床，由于其机械传动部件磨损，电气元件性能变化等原因，也需对其有关参数进行调整。有些机床的故障往往就是由于未及时修改某些不适应的参数所致。第17页，共37页，编辑于2022年，星期六六、故障诊断与排除的基本方法例例 配置某系统的XK715型数控立铣床，开机后不久出现403伺服未准备好、420、421、422号(X、Y、Z各轴
10、超速)报警。故障分析故障分析 这种现象常与参数有关。检查参数后，发现数据混乱。将参数重新输入，上述报警消失。再对存储器重新分配后，机床恢复正常。第18页，共37页，编辑于2022年，星期六六、故障诊断与排除的基本方法4.功能测试法 常应用于：1)机床加工造成废品而一时无法确定是编程、操作不当，还是数控系统故障。2)数控系统出现随机性故障，一时难以区别是外来干扰，还是数控系统稳定性不好。如不能可靠执行各加工指令。3)闲置时间较长的数控机床再投入使用时，或对数控机床进行定期检修时。第19页，共37页，编辑于2022年，星期六六、故障诊断与排除的基本方法功能测试流程图如下第20页，共37页，编辑于2
11、022年，星期六六、故障诊断与排除的基本方法例例 在配备FANUC-7CM数控系统的加工中心加工中，出现零件尺寸相差甚大，数控系统又无报警时，可使用功能程序测试法，将功能测试代输人数控系统空运行。故障分析故障分析 当运行到含有G01、G02、G03、G41等指令的四角带圆弧的长方形典型程序时，发现机床运行轨迹与所要求的图形尺寸不符，从而确认机床刀补功能不良。该系统的刀补软件存放在EPROM芯片中，调换该集成电路后机床加工恢复正常。第21页，共37页，编辑于2022年，星期六六、故障诊断与排除的基本方法5.交换部件法和部件替换法 在大致确认了故障范围，并确认外部条件完全相符的情况下，利用装置上同
12、样的印制电路板、模块、集成电路芯片或元器件来替换有疑点部分的方法。它是电器修理中常用的一种方法，主要优点是简单和方便。当数控系统某轴运动不正常，常采用换轴法来确定故障部位。第22页，共37页，编辑于2022年，星期六六、故障诊断与排除的基本方法注意：1)必须断电后才能更换电路板或组件。2)有些电路板，例如PLC的I/O板上有地址开关，交换时要相应改变设置值。3)有的电路板上有跳线及桥接调整电阻、电容，应调整到与原板相同时方可交换。4)模块的输入、输出必须相同。以驱动器为例，互换时型号要相同，若不同，则要考虑接口、功能的影响，避免故障扩大。第23页，共37页，编辑于2022年，星期六六、故障诊断
13、与排除的基本方法另外：1)最好是相同规格的电子元件，最起码应技术参数相近；2)注意拆接线；3)注意反馈环路的连接；4)不要在拆卸中造成被拆件的损坏。第24页，共37页，编辑于2022年，星期六六、故障诊断与排除的基本方法例例 某数控车床，X轴不动（其机械部分正常），其他功能正常。故障分析故障分析 可以采用交换法。X轴不能动，故障可能发生在数控系统、驱动器或电动机。将X、Z两轴电动机驱动电缆交换，发现X轴运动正常，而Z轴不动，说明原X轴电动机正常，数控系统到驱动器之间信号也正常。由此判断原X轴驱动器损坏。后经更换相同型号驱动器，故障排除。第25页，共37页，编辑于2022年，星期六六、故障诊断与
14、排除的基本方法6.隔离法当某些故障(如轴抖动、爬行等)，因一时难以区分是数控部分，还是伺服系统或机械部分造成的，常采用隔离法来处理。隔离法将机电分离，数控系统与伺服系统分开，或将位置闭环分开做开环处理等。这样，将复杂的问题就化为简单的问题，就能较快地找出故障原因。第26页，共37页，编辑于2022年，星期六六、故障诊断与排除的基本方法例例 配置某系统的JCS-018立式加工中心，Z轴忽然出现异常振动声，马上停机，将Z轴电动机与丝杠分开，试车时仍然振动，可见振动不是由机械传动机构的原因所造成。为区分是伺服单元故障，还是电动机的故障，采用了Y轴伺服单元控制Z轴电动机的方法，还是振动，所以初步可判断
15、为Z轴电动机故障。更换后，故障排除。第27页，共37页，编辑于2022年，星期六六、故障诊断与排除的基本方法7.测量比较法(对比法)为了调整、维修的便利，在数控系统的印制电路板上，通常都设置有检测用的端子。维修人员利用这些检测端子，可以测量、比较正常的印制电路板和有故障的印制电路板之间的电压或波形的差异，进而分析、判断故障原因及故障所在位置。第28页，共37页，编辑于2022年，星期六六、故障诊断与排除的基本方法例例 某数控立铣床，Y轴移动时出现振动，快速时尤为明显，甚至伴有大的冲击，而其他轴皆运行正常。将故障轴Y与正常轴X进行对比，用示波器观察低速时X轴和Y轴测速发电机的输出电压波形。发现，
16、Y轴测速发电动机输出的电压纹波明显大于X轴。拆开Y轴测速发电机检查，发现其电枢被碳刷粉末污染。清除碳粉后再测其波形，纹波大为减小。移动Y轴，原抖动故障消除。第29页，共37页，编辑于2022年，星期六六、故障诊断与排除的基本方法8.原理分析法(逻辑线路追踪法)原理分析法是排除故障的最基本方法之一。当其他检查方法难以奏效时，可从电路的基本原理出发，一步一步进行检查，最终查出故障原因。第30页，共37页，编辑于2022年，星期六六、故障诊断与排除的基本方法9.独立单元法在分析工作中，经常利用独立单元的接口信号状态分析来判定它是否有故障，称之为“独立单元分析法”。当独立单元输出不正常时，先查其输入正
17、常与否。如果输入正常，则独立单元本身有故障。如果输入不正常，则向前追查前一个独立单元。第31页，共37页，编辑于2022年，星期六六、故障诊断与排除的基本方法10.接口信号分析法1)由系统工作原理，依据故障现象分析勾画系统框图，以便于故障大定位。2)查出与怀疑部分相关的I/O信号的意义与标志位(CRT上或维修手册上查)。3)获得与怀疑部分相关的I/O信号的标准逻辑状态(可从系统参数设置中或维修手册上查到，也可从电气图上分析出每个器件正常时输入与输出的逻辑状态)。第32页，共37页，编辑于2022年，星期六六、故障诊断与排除的基本方法4)获得有关I/O信号的实际逻辑状态，需要在主控板与显示器处于
18、正常的情况下，在调用的诊断画面上查到。5)状态对比，将有关I/O信号的实际逻辑状态与其标准逻辑状态对比，判断出故障器件。6)故障点测试，确定真正故障成因，排除故障。第33页，共37页，编辑于2022年，星期六六、故障诊断与排除的基本方法11.拔出插入法有的本身就只是接插件接触不良而引起的故障，经过重新插入后，问题就解决了。第34页，共37页，编辑于2022年，星期六六、故障诊断与排除的基本方法12.升降温法当设备运行时间比较长或者环境温度比较高时，机床容易出现故障。这时可人为地(例如可用电热器或红外灯直接照射)将可疑的元器件温度升高(应注意器件的温度参数)或降低，加速一些温度特性较差的元器件产
19、生“病症”或使“病症”消除来寻找故障原因。第35页，共37页，编辑于2022年，星期六六、故障诊断与排除的基本方法13.电源拉偏法电源拉偏法就是拉偏(升高或降低电压，但不能反极性)正常电源电压，制造异常状态，暴露故障或薄弱环节，便于查找故障。需三思而后行。第36页，共37页，编辑于2022年，星期六七、数控机床的日常维护与保养结合实际、总结归纳1.电源要求。电源电压波动必须在允许范围内(一般允许波动10%)，并保持相对稳定。2.数控机床的使用环境（温度、湿度等）。特别注意防止数控装置过热，应经常检查各冷却风扇是否正常。3.防止干扰和振动。4.防止尘埃进入数控装置内（电控柜门不能常打开）。5.数控机床不宜长期封存。6.遵守数控机床操作规程。7.保持清洁。8.查看、保证润滑良好（油质、油量）9.存储器用电池定期检查与更换。第37页，共37页，编辑于2022年，星期六