数控技术毕业论文文档.pdf

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1、 毕业设计（论文）浅谈数控机床的维修与维护 学院(系):机电工程系 专 业：数控技术专业 学 号：学生姓名：指导教师：目 录 摘 要.2 第一章 绪论.3 第二章 数控机床概述.4 2。1 数控机床的简介.4 2。2 数控机床的组成 4 2。3数控机床的特点 4 2.4数控机床的主要技术指标 5 2。5数控机床使用中应注意的事项 5 第三章 数控机床的故障诊断 6 3。1 数控机床的外部故障诊断方法 6 3。2 数控机床常见的故障诊断 6 3.3数控机床的故障排除方法 7 第四章 数控机床各部故障分析及维修 11 4。1数控机床主轴伺服系统故障检查及维修 11 4.2 数控 PLC初始故障的诊

2、断 11 4。3 数控设备检测元件故障及维修 11 4.4数控机床加工精度异常故障及维修 12 第五章 数控机床的保养及维护 13 5。1 数控机床的保养知识 13 5.2 数控机床系统的维护 13 5。3 机械部件的维护 14 第六章 结论 16 参考文献 17 致 谢 18 1 摘 要 机械制造业是国民经济的支柱产业,可以说，没有发达的制造业，就不可能有国家的真正繁荣和富强.而机械制造业的发展规模和水平，则是反映国民经济实力和科学技术水平的重要指标之一。制造自动化技术是先进制造技术的重要组成部分，其核心是数控技术.数控技术是综合应用计算机、自动化控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物。它

3、的出现及所带来得巨大效益，已引起了世界各国科技与工业界的普遍重视。数控维修技术不仅是保障数控机床正常运 行 的 前提，对 数控技术的发展和 完善也 起 到了巨大的 推 动 作 用,因此，它已经成 为 一 门专门 的学科.同时也表明，数控维修技术是制造业 竞争 和发展的 基础，也 是机械制造业技术水平的标 志.论文 主 要 研究 了 根据 数控机床的 特点，数控机床常 见 的 故 障及 诊断方法,数控机床的保 养知识 和 讲解 了数控 车 床的维修 方法 与 注意 的 事项。研究结果表明：数控 加 工 在当前 制造 行 业 中占据着主导地位，在 各 行 各业 中都 有 他 的出现，它的发展 将

4、带动制造业的 飞速 发展，同时也将影响社会 的发展进 程。因此，做好 数控设 备 的维 护 工 作,提 高数控设 备 的维修效 率，是现 代 制造业的-项 重要工 作 本 文的 特色在于:通过 分 析 数控机床的维修维 护，提 高了 加 工效 率，最终为企 业带来了效益.关键词：数控技术；数控机床;常 见故 障；诊断方法；维修 方法；2 第一章 绪论 数控技术是现代制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础,离开了数控技术，先进制造技术就成了无本之木。数控技术的广泛使用给机械制造业生产方式、生产结构、管理方式带来深刻的变化，它的关联效益和辐射能力更是难以估计。数控技术及数控装备已成为关系国家战

5、略和体现国家综合国力水平的重要基础性产业，其水平高低是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化,已经成为当今制造业的发展方向。随着电子技术和自动化技术的发展，数控技术的应用越来越广泛，以 微处 理 器 为基础,以大 规模 集成电 路 为标志的数控设备，已 在我 国 批 量生产、大量 引 进和 推 广应用，它 们 给机械制造业的发展 创 造了 条件，并 带来 很 大的效益。但同时，由于 它 们 的先进性、复杂 性和 智 能化高的 特点，在维修 理论、技术和 手段上都 发生了 飞跃 的变化。另外任何 一 台 数控设备 都 是一 种 过程控制设备，这 就要 求 它 在 实

6、 时 控制的 每 一 时 刻 都准确 无 误地 工 作.任何部分 的 故障与失 效,都会 使机床 停 机，从而 造成生产 停顿.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.尤 其 对引 进的 CNC 机床，大 多花费 了 几十万到上千万美元。在许多行 业 中，这些 设备 均处于 关 键 的工 作岗位，若在出 现 故障后不 及 时维修排除故障，就 会 造成 较 大的经 济损失。我们 现 有 的 维修状况 和水平，与 国 外 进 口 设备的设计 与 制造技术水平 还存在很 大的 差距。造成 差距 的 原因在于：人员素质较差,缺乏 数 字测试分析手段，

7、数 域 和数 域与频域 综合方 面 的 测试分析 技术 等有待提 高 等等.3 第二章 数控机床概述 2。1数控机床的简介 数控机床是一种技术含量很高的机、电、仪一体化的高效的自动化机床,综合了计算机技术、自动化技术、伺服驱动、精密测量和精密机械等各个领域的新的技术成果,是一门新兴的工业控制技术。数控技术是指用数字量及字符发出指令并实现自动化控制的技术，它已经成为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础技术。2。2 数控机床的组成 数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统，反馈装置和机床本体组成.2.3 数控技术的特点 1)具有高度柔性:控机床上加工零件,主要取决于加工程序，它与普通机床不

8、同，不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调整机床.因此,数控机床 适 用于零件 频繁 更换的 场 合。也就 是 适 合 单 件、小批 生产及新产 品 的 开 发，缩短 了生产 准备周期，节省 了大量工 艺 设 备 的 费 用。2）加工精度高:数控机床的加工精度，一般 可达到 0。005 0。1mm，数控机床是 按数字 信号形式 控制的，数控装置 每输 出一个 脉冲信号，则 机床 移 动 部 件 移 动一个 脉冲当 量(一般为 0。001mm)，而且 机床 进给传 动 链 的反 向间隙 与 丝杠螺距平均误差可 由数控装置进行补偿,因此，数控机床 定位 精度 比较 高。3)加工质量 稳定、可靠

9、:工同一 批 零件，在 同一机床，在相 同加工 条 件 下，使 用 相 同刀 具和加工程序，刀 具的 走刀轨迹完全相 同,零件的一 致 性 好,质量 稳定。4）生产 率 高：控机床 可 有效 地减少 零件的加工 时间 和 辅助时间，数控机床的主 轴转速 和 进给 量的 范围 大，允 许机床 进行 大 切削 量的 强力切削，数控机床 目前正进入 高 速 加工时代，数控机床 移 动 部 件的 快速移 动和 定位 及高 速切削 加工,减少 了 半 成 品 的工序 间周转时间，提 高了生产效 率。5)改善劳 动 条 件：控机床加工 前 经调整 好后，输入 程序并 启 动，机床 就能 自动 连续的 进行

10、 加工，直至 加工 结束。操作者 主要是程序的 输入、编辑、装 卸 零件、刀 具 准备、加工 状态 的 观 测，零件的 检验 等工 作,劳 动 强 度 极 大 降低，机床 操作者 的 劳 动 趋 于 智力型 工作。另外，机床一般是 封闭式 加工,即清洁，又安全.6）利 于生产 管理 现 代 化：控机床的加工，可预先 精 确估 计加工 时间，所使 用的 刀 具、夹具 可进行规范 化、现 代 化 管理。数控机床 使 用数字 信号 与 标准代码 为控制 信息，易 于实现加工 信息 的 标准 化，目前 已与计算机 辅助 设计与制造（CAD/CAM)有机 地结 合 起来，是现 4 代集成制造技术的基础.

11、2.4数控机床的主要技术指标 1.主要规格尺寸 主要尺寸有床身与刀架最大回转直径、最大车削长度、最大车削直径等；数控铣床主要有工作台、工作台 T型槽、工作台行程等规格尺寸。2.主轴系统 数控机床主轴采用直流或交流电动机驱动，具有较宽的调速范围和较高的 回转精度，主轴本身的刚度与抗震性比较好。现在数控机床主轴普遍达到 500010000r/min 甚至更高的转速，并且可以通过操作面板上的倍率开关直接改变转速，每挡间隔 5,其调节范围为 50%120%。3。进给系统 该 系统有进给速度范围、快 进速度范围、运 动 分辨 率(最 小移 动 增量)、定位 精度和 螺距 范围等主要技术 参 数。4.定位

12、 精度和 重复定位 精度 定位 精度 是指 数控机床工作台或其 他运 动 部件 的 实际运 动 位置 与 指令位置 的 一致 程度，其 不一致 的 差值即 为 定位误差。重复定位 精度 是指 在相同 的操作 方法 和 条件下，在 完 成规 定 操作 次 数过程 中得 到 结果 的 一致 程度。5。刀具系统 数控车床 包括 刀架工 位 数、工具 孔 直径、刀 杆 尺寸、换 刀 时 间、重复定位 精度 各项内容。加 工 中心 刀 库容量 与 换 刀 时 间直接 影响 其 生产 率。6。电 气 包括 主电动机、饲服 电动机规格型 号 和 功 率等。7。冷却 系统 包括冷却箱容量、冷却泵输出量 等。2

13、.5数控机床使用中应注意的事项 使 用数控机床 之前，应仔细阅读 机床 使 用 说明书 以 及 其 他 有关 资料,以 便正确 操作 使用机床，并 注意 以 下几点：（1）机床操作、维修人员必须是掌握相应 机床 专 业 知识 的 专 业 人员 或 经 过技术 培训的 人员，且 必须按安全 操作规程 及安全 操作规 定 操作机床;（2)非专 业 人员不得打 开电 柜门，打 开电 柜门前必须确认已经 关 掉了 机床 总 电 源 开关。只 有 专 业 维修人员才允许打 开电 柜门，进行通电 检修；（3)除一些供 用 户使 用并可以改动的 参 数 外，其 它 系统 参 数、主轴 参 数、伺服参 数等，

14、用 户不能私自修 改,否则将 给操作 者带来 设 备、工 件、人 身等 伤害；（4）修 改 参 数 后,进行 第一次加 工 时，机床在 不装 刀具和工 件 的 情况下 用机床 锁住、单 程 序段 等 方式 进行 试运 行，确认 机床 正常后再使 用机床；（5)机床的 PLC程 序是 机床制造 商按 机床 需 要设计的,不需 要 修 改。不正确 的 修 改，操作机床可 能 造成机床的 损坏，甚至 伤害 操作 者;(6）建议 机床 连续运 行最 多 24小时，如果连续运 行 时 间 太 长 会影响 电 气 系统和 部分机 械器件 的 寿命，从而会影响 机床的精度；（7)机床 全部连 接 器、接 头

15、 等,不允许带 电 拔、插 操作，否则将引起严重 的 后果。5 第三章 数控机床的故障诊断 3.1 数控机床的外部故障诊断方法 由于现代数控系统的可靠性越来越高，数控系统本身的故障越来越低，而大部分故障的发生则是非系统本身原因引起的。数控设备的外部故障可以分为软故障和外部硬件损坏引起的硬故障。软故障是指由于操作、调整处理不当引起的，这类故障多发生在设备使用前期或设备使用人员调整时期.对于数控系统来说，另一个易出故障的地方为伺服单元。由于各轴的运动是靠伺服单元控制伺服电机带动滚珠丝杠来实现的。用旋转编码器作速度反馈，用光栅尺作位置反馈。一般易出故障的地方为旋转编码器与伺服单元的驱动模 块。例如，

16、一数控 车床刚投入 使用的时 候,在系统 断 电 后重新启 动时,必须要返回到参考点.即 当用 手 动方式将 各轴 移到 非 干涉区 外 后，再 使各轴 返回参考点。否 则,可 能 发生 撞车事 故.所 以，每天加工完后，最好把 机 床 的轴 移到安全 位置.外部硬件操作引起的故障是数控 修 理 中 的 常见故障。这类故障 有些 可以 通过报警信息查找 故障原因。对一般的数控系统来 讲都有 故障 诊断功能 或 信息报警。维修 人员可 利 用这 些信息手段缩小诊断范围.而 有些 故障 虽有报警信息显示，但并 不 能 反 映 故障的 真 实原因。如 一 台采 用 840C 系统的数控 车床，第 一

17、 天工 作时 完全正常，而 第二天上班 时 却无 论 如何也开 不 了 机,工 作方 式 一转 到自 动方 式下就报警“EMPTYING SELECTED MOOE SELECTOR”。加工完工 件 后，主 轴不 停,机 械手就去抓取工 件，后 来 仔细检查 各部位 都无毛病，而是 自 动 工 作 条 件 下 的一个模 式开关 位置 错了.所 以,当 有些 故障原因不 明 的 报警 出现的 话，一 定要检查 各 工 作方 式下 的 开关 位置。还有些 故障不 产生故障 报警信息，只 是动作不 能完成，这时 就要根据维修经验、机 床 的 工 作原理和 PLC运 行状况 来分 析判断了。对于数控机

18、 床 的 修 理，重要 的是发现 问题。对外部故障 诊断应遵从 以 下两条 原则.首先要熟练掌握 机 床 的 工 作原理和动作 顺序。其次，要会利 用 PLC 梯形图，NC 系统的 状态显示功能 或机外编 程 器 监测 PLC的运 行状态，一般 只要遵从 以 上 原则,小心谨慎,一般的数控故障 都会及 时 排除 3.2 数控机床常见的故障诊断 数控系统故障 维修通常按照：现 场 故障的 诊断 与分 析、故障的 测量维修排除、系统的试车 这 三 大 步进行。3。2.1数控机床故障诊断(1)先 外部 后内 部 现代数控系统的可靠性越来越高,数控系统本身的故障 率 越来越低，而大部分故障的发生则是非

19、系统本身原因引起的.由于数控机 床 是 集 机 械、液压、6 电气为一体的机床,其故障的发生也会由这三者综合反映出来。维修人员应先由外向内逐一进行排查.尽量避免随意地启封、拆卸，否则会扩大故障，使机床丧失精度、降低性能。(2)先机械后电气 一般来说，机械故障较易发觉，而数控系统及电气故障的诊断难度较大。在故障检修之前，首先注意排除机械性的故障。(3）先静态后动态 先在机床断电的静止状态,通过了解、观察、测试、分析，确认通电后不会造成故障扩大、发生事故后,方 可给 机床通电。在 运 行状态 下，进行动态的观察、检 验和 测试，查 找 故障.而 对 通电后会发生 破坏 性故障的，必须 先排除 危险

20、 后，方可 通电.（4)先 简单 后 复杂 当 出 现多种 故障 互相交织，一 时无从下手时，应先解 决容 易的问题，后解 决 难度较大的 问题。往往简单问题 解 决 后，难度大的 问题 也 可 能 变得容 易.3。2。2 数控机床的故障诊断技术 数控系统 是高 技术 密集型产品,要想迅速 而 正 确的查 明原因并 确 定 其故障的 部位，要借助于 诊断技术.随 着微处理器 的不断发 展，诊断技术也由 简单 的诊断 朝着多功 能的 高级诊断 或智 能 化 方向发 展。诊断能 力 的 强弱 也 是评价 CNC 数控系统性能的一 项重要指标。目前 所 使 用 的 各种 CNC 系统的诊断技术大 致

21、可 分为 以下几类：(1)起 动诊断 起 动诊断 是指 CNC 系统 每次从 通电 开始，系统内 部 诊断 程序就自 动执 行诊断。诊断的内 容 为系统 中最关键 的 硬件和 系统控 制软件，如 CPU、存储器、I/O 等单元模块,以 及 MDI/CRT 单元、纸带阅读 机、软盘单元等装置或 外 部 设 备。只有当全部项目都 确认 正 确 无误 之后,整个 系统 才 能进 入正常运 行的 准备 状态。否则，将 在 CRT 画面或发 光二极管用报警 方 式指示 故障 信息。此时起 动诊断过 程 不能 结束,系统 无法投入运 行。(2)在 线 诊断 在 线 诊断 是指 通过 CNC 系统的内 装程

22、序，在系统 处于正常运 行状态时对 CNC 系统 本身 及 CNC 装置相连 的 各个伺服单元、伺服 电机、主轴伺服单元和主轴 电动机 以 及外 部 设 备等 进行 自 动诊断、检查。只要 系统不 停 电，在 线 诊断 就 不会 停 止。（3）离线 诊断 离线 诊断 是指 数控系统出 现 故障后,数控系统 制 造 厂家或专 业维修中心利用专用 的诊断 软件和 测试 装置 进行 停 机（或脱 机)检查。力求把 故障 定位到 尽 可 能小 的 范围 内,如缩小到某个功 能 模块、某部 分电 路，甚至某个芯片或元件,这 种 故障 定位更为精确。（4）现代 诊断技术 随 着 电 信 技术的发 展，IC

23、 和微 机性 价比 的 提高，如 通 信 诊断也 称远程 诊断，即利用 电 话 通 讯线把带 故障的 CNC 系统 和专 业维修 中心 的 专用 通 讯 诊断计算 机通过 连接 进行测试诊断.3。3 数控机床的故障排除方法 诊断方 法：简 易诊断技术：问、看、听、摸、嗅 7 精密诊断技术：温度监测、振动监测、噪声监测、油液分析、裂纹监测 3.3。1直观法 这是一种最基本的方法。维修人员通过对故障发生时的各种光、声、味等异常现象的观察以及认真察看系统的每一处，往往可将故障范围缩小到一个模块或一块印刷线路板。这要求维修人员具有丰富的实际经验，要有多学科的较宽的知识和综合判断的能力。3。3。2自诊断

24、功能法 现代的数控系统虽然尚未达到 智 能 化很高 的 程 度，但已 经具 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 上报警信息 或用 发光 二极管批示出 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，从而 判断 出 故障发生 在机械部 分 还 是数控系统 部 分，并批示出 故障的大 致部位.这个方法是 当前 维修时最有 效 的一种方法.3。3.3功能程序测试法 所谓功 能 程序 测 试 法 就 是将数控系统的常 用功 能和 特殊功 能，如直 线 定位、圆弧插补

25、、螺 纹 切削、固定循环、用户宏程序 等 用手工编程 或 自 动 编程 方法,编制成 一个 功 能 程序 测试纸带，通过 纸带阅读机送入 数控系统 中，然 后启 动数控系统 使之进行运行,藉 以 检查机床执行 这 些功 能的 准确性 和可 靠性，进而 判断 出 故障发生的可能 起因。本方法对 于长期闲置 的数控 机床第 一 次开机 时的 检查 以及 机床加工造成废品但又无报警 的 情况下,一时 难 以确定 是 编程错误 或是 操作错误，还 是 机床 故障时的判断是一较 好 的方法。3。3。4交换法 这是一种 简单易行 的方法,也 是现 场 判断时最常 用 的方法 之 一.所谓交换 法 就 是

26、在 分析 出 故障大 致起因 的 情况下，维修人员可以 利用备用 的印刷线路板、模板，集成 电路 芯片或 元器件替换 有 疑点 的 部 分，从而把 故障范围缩小到印刷线路板或 芯片 一 级.它 实际 上也是 在 验 证 分析的 正确性.在备 板 交换之前，应仔细检查备 板是 否完好，并应检查备 板的 状态应与原 板 状态完全一 致.这 包括检查 板 上 的 选择开关，短 路 棒 的设 定位置 以及电 位器 的 位置.在置换 CNC 装置的 存储器 板时,往往 还需 要对系统 作存储器 的 初始化操作（如日 本 FANUC 公司 的 FS 6 系统 用 的 磁泡存储器就需 要 进行 这 项工作）

27、，重新 设 定 各种数控数 据,否则 系统 仍 将 不 能 正 常地工作。又如更换 FANUC 公司 的 7系统的 存储器 板 之后，需重新输入参 数，并 对 存储器区进行 分 配操作。缺少了后 一 步,一 旦零件程序输入，将 产 生 60号报警（存储器容量不够)。8 有的 CNC系统在更换了主板之后，带需进行一些特定的操作。如 FNUC公司在 FS10系统，必须按一定的操作步骤，先输入 9000 9031 号选择参数,然后才能输入 0000 号至 8010号的系统参数和 PC参数。总之，一定要严格地按照有关系统的操作、维修说明书的要求进行操作。3.3。5转移法 所谓转移法就是将 CNC 系统

28、中具有相同功能的二块印刷线路板、模块、集成电路芯片或元器件互相交换，观察故障现象是否随之转移。藉此,可迅速确定系统的故障部位。这个 方 法 实际上 就是交换法的一 种.因 此,有关 注意事项 同交换法所 述。3.3。6参数检查法 众 所 周知，数 控 参数能 直接影响 数 控机床 的功能。参数 通常 是 存放 在 磁泡存储 器或存放 在需 由 电 池保持 的 CMOS RAM 中，一 旦 电 池不足 或 由于外界 的 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.当机床长期闲置工 作 时无缘无 故地 出

29、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。另外,经过长期运 行的数 控机床，由于其机械传动 部件 磨损，电 气无 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。当 然这些故障 都 是 属于 故障的 范畴。3。3。7测量比较法 CNC 系统 生产厂 在设计印刷线路板 时，为 了 调整、维修的 便利,在印刷线路板 上 设计了 多 个 检测用端 子。用户也 可 利用 这些 端 子 比较测量正常 的印刷线路板和有故障的印刷线路板之 间 的 差异。可 以检测 这些 测量

30、端 子的电 压 或 波形，分析 故障的 起因及 故障的所在位置。甚 至，有 时还 可 对正常 的印刷线路 人为 地 制造“故障 置。甚 至，有 时还 可 对正常 的印刷线路 人为 地 制造“故障，如 断开连 线或 短 路，拨去组件 等，以判断真实 故障的 起因。为 此，维修 人员应 在 平时积累 印刷线路板 上 关 键 部位或 易出 故障部位在 正常时 的 正 确 波形 和电 压值。因为 CNC系统 生产厂往往不提供 有关这 方面 的资料。3。3。8敲击法 当 系统 出 现的故障 表 现 为若 有 若无时，往往 可 用敲击 法 检查出 故障的部位所在。这是由于 CNC系统是 由多 块印刷线路板

31、 组 成，每 块板 上又 有 许多焊点，板 间 或模块 间又通过插接 件 及 电 缆 相 连。因 此，任何虚焊 或 接触不良，都 可能 引起 故障。当用绝缘物轻轻敲打 有虚焊及接触不良 的 疑点处，故障 肯 定 会重复再 现。9 3。3。9局部升温 CNC 系统经过长期运行后元器件均要老化，性能会变坏.当它们尚未完全损坏时，出现的故障变得时有时无。这时可用热吹风机或电烙铁等来局部升温被怀疑的元器件，加速其老化，以便彻底暴露故障部件。当然,采用此法时,一定要注意元器件的温度参数等，不要将原来是好的器件烤坏.3。3.10原理分析法 根据 CNC 系统的组成原理,可从逻辑上分析各点的逻辑电平和特征参

32、数（如电压值或波形),然后用万用表、逻辑 笔、示 波器或逻辑分析 仪进 行 测量、分析和 比较，从 而对 故障定 位.运用这 种方 法,要 求维修人员必须对整个 系统或 每个 电 路 的原理有 清楚 的、较深 的 了解。除了 以上 常 用的故障 检查测试方 法 外,还 有 拔板 法，电压 拉偏 法，开环检测 法以 及在上 章中曾提 出的 诊断方 法等 多种.这 些检查方 法各有特点，按照 不 同 的故障现 象，可以 同时 选择几种方 法 灵活应 用，对 故障 进 行 综合 分析,才 能 逐步缩小 故障 范围，较快地排除 故障.10 第四章 数控机床各部故障分析及维修 4.1 数控机床主轴伺服系

33、统故障检查及维修 电子工业的飞速发展，使各种集成度高、性能先进的调速驱动层出不穷，给数控机床的更新换代提供了有利条件，但对于目前大中型企业还无法将旧数控机床全部改造的现实，修理旧的驱动系统，仍是维修战线上的一项艰巨任务。在维修主回路采用错位选触无环流可逆调速驱动系统的数控车床中所遇到的部分故障及处理方法。4.2 机床 PLC初始故障的诊断 机床 PLC初始故障的诊断为了保护机床 和 维修方 便，PLC有 显示和检测 机床故障的能力。一 旦 发 生 故障，维修 人员就 能 根据 机床的故障 显示号去确定 故障 类别，予以排除.但在实 际加 工 过程 中，我们 发现有 时 PLC同时显示几个 故障

34、，它们 是 由某 一 个 故障 引起 的 连锁 故障，排除 了初始的 引 发故障，其它 故障 报警就消失 了。可是 从 机床 PLC显示 的所有 报警 故障中，维修 人员并 不 知道哪个 故障是初始 引 发故障，维修 人员只 能 逐个 故障 去查，这就增加 了维修 难 度。机床 PLC初始故障诊断 功 能，通过 PLC程序，准确判 断出初始故障的报警号。维修中，首 先 排除 初始故障，其它引 发故障 自行消失,这样就极 大 地 方 便 了机床的维修，提高了机床维修的 快 速性 和准确 性.其次 初始故障诊断 原 理设计的 PLC程序 不 单单 是 把 各 个 故障 都 能 检测和显示 出 来，

35、还能 把最关键 的初始故障 自 动 判 断出 来.4.3 数控设备检测元件故障及维修 检测元 件是数控机床 伺服 系统的 重要组 成部分，它起着检测 各控 制轴 的位 移和 速度的作 用，它把检测 到的 信号反馈 回 去，构 成 闭 环系统。测量 方 式 可分为 直接测量和间接测量:直接测量就 是对机床的 直 线位 移 采用 直 线型 检测元 件 测量，直接测量常 用的 检测元 件一 般包括：直 线 感应同步器、计 量光栅、磁尺激光干涉仪。间接测量就 是对机床的 直 线位 移 采用回 转 型 检测元 件 测量,间接测量常 用的 检测元 件一 般包括:脉冲编码器、旋转变压器、圆感应同步器、圆光栅

36、和圆磁栅。当 机床出现 如下 故障现 象时，应考虑 是 否 是 由检测元 件的故障 引起 的:4。3.1机械振荡(加减速时）(1）脉冲编码器 出现故障,此时检查 速度 单元 上的 反馈 线 端 子电 压 是 否 在 某几点 电 压下降，如 有 下降表明脉冲编码器 不 良，更换 编码器。（2）脉冲编码器十字联轴节 可能 损坏,导致轴转 速 与检测 到的速度不 同步，更换 联轴节。(3)测 速发电机出现故障,修 复,更换 测 速机。11 4.3.2机械暴走(飞车)在检查位置控制单元和速度控制单元的情况下，应检查：（1)脉冲编码器接线是否错误，检查编码器接线是否为正反馈,A 相和 B 相是否接反.(

37、2）脉冲编码器联轴节是否损坏,更换联轴节。（3)检查测速发电机端子是否接反和励磁信号线是否接错。4。3。3主轴不能定向或定向不到位 在检查定向控制电路设置和调整，检查定向板，主轴控制印刷电路板调整的同时,应检查位置检测器（编码器）是否不良，此时测编码器输出波形。4。3.4坐标轴振动进给 在检查电动机线圈是否短路，机械进给丝杠同电机的连接是否良好,检查整个伺服系统是否稳定的情况下,检查脉冲编码是否良好、联轴节联接是否平稳可靠、测速机是否可靠。检测元件是一种极其精密和容易受损的器件，一定要从下面几个方面注意，进行正确的使 用 和 维护保养。1 不 能 受 到强烈振 动和 摩擦以免 损 伤代 码板，

38、不 能 受 到灰尘油污 的 污染，以免影响正 常 信号的输出。2工作环境周围温 度不 能超标，额 定电 源 电 压 一定要 满足，以便于集成 电路 片 子的正 常工作。3 要 保证 反馈线电 阻，电容的正 常，保证 正 常 信号的 传 输。4防止外部 电 源、噪声干扰，要 保证屏蔽 良好，以免影响 反馈信号。5安装 方 式 要正确，如 编码器联接轴要同 心对 正，防止 轴 超 出 允许 的 载重量，以保证 其 性能 的正 常.总之，在 数 控设 备 的 故障中，检测元件的 故障比例 是 比较高 的，只 要正确的使 用并加强维护保养，对 出 现 的 问题 进行 深入分析，就 一定 能降低故障率，

39、并能迅 速 解决故障，保证 设 备 的正 常运 行.4。4 数控机床加工精度异常故障及维修 生产中经常会遇到数 控机 床加工 精度 异常 的 故障。此 类故障隐蔽性强、诊断难 度大.导致 此 类故障 的 原因 主要 有五 个方面:(1）机 床 进给单位 被改 动 或变化。（2）机 床各 轴的零点偏 置(NULL OFFSET）异常。（3）轴向的反向 间隙(BACKLASH）异常。(4)电机 运 行 状态异常，即 电 气及 控制 部分故障.(5)机械 故障,如 丝 杆、轴 承、轴联器 等部 件。此 外，加工程序 的编制、刀具 的 选择及人 为 因素,也 可 能导致加工 精度 异常.12 第五章

40、数控机床的保养及维护 数控车床的维修概念，不能单纯局限于数控系统发生故障时，如何排除故障和及时修 复，使数控系统尽早投入使用，还应包括正确使用和日常保养等。5。1数控机床的保养知识 数控设备是一种自动化程度较高，结构较复杂的先进加工设备，是企业的重点、关键设备。要发挥数控设备的高效益，就必须正确的操作和精心的维护,才能保证设备的利用率。正确的操作使用能够防止车床非正常磨损,避免突发故障；做好日常维护保养，可使设备持良好的技术状态，延缓劣化进程，及时发 现 和 消灭 故障 隐患,从而 保证 安全运行。5。1.1数控设备使用中应注意的问题 1)数控设备的使用 环境为提 高数控设备的使用 寿命，一

41、般 要 求 要避免 阳光 的 直接照射和 其他热辐射,要避免 太潮湿、粉尘过多或有腐蚀气体 的 场所。腐蚀气体易 使电子 元件受到腐蚀变质，造成接触 不良 或元件间短路,影响 设备的正常 运行。精 密 数控设备要 远离振动大的设备，如 冲 床、锻压 设备等。2）电 源 要 求 为了 避免电 源波 动 幅 度大（大于 10%）和可能的 瞬间干扰信号 等 影响，数控设备一 般采 用 专线供 电（如 从低压配 电 室分 一 路 单 独供 数控车床使用）或增 设 稳压装置 等，都 可 减少供 电 质量 的 影响 和电 气干扰。3）操作 规 程 操作 规 程是保证数控车床 安全运行 的重要 措施之 一，

42、操作 者 一 定 要 按操作 规 程操作。车床发生故障时，操作 者 要 注意 保 留现场，并向 维修 人员 如 实说明出现 故障 前后 的 情况,以 利于 分析、诊断出 故障的 原因，及时排除。另外，数控车床不 宜长期封存 不用,购买 数控车床 以后 要 充分 利用，尤其 是投入使用的 第 一 年,使 其容易出 故障的 薄弱环节 尽早 暴露，得以在 保修 期内得以 排除。在没有 加工 任务 时,数控车床 也 要 定期通 电，最 好是 每周通 电 1 2 次，每次空运行 1 小 时 左右，以 利用车床 本身 的发 热量来降低机内的 湿 度，使电子 元件 不 致受潮，同 时 也 能及时发 现有无

43、电 池报警 发生,以 防止系统 软件、参 数的 丢失.5.1.2数控车床的维护保养 由 于数控车床系统的不 同,各具 不 同 的 特性。其 维护保养的 内容 和 规则也各有其特色，具体 应 根据其 车床系统种 类、型号 及 实际 使用 情况，并参照 车床使用 说明书 要 求，制订 和建立 必要的 定期、定级 保养 制 度。5.2数控机床系统的维护 13 数控系统是数控机床的核心部件，因此，数控机床的维护主要是数控系统的维护。数 控系统经过一段较长时间的使用,电子元器件性能要老化甚至损坏，有些机械部件更是如 此,为了尽量地延长元器件的寿命和零部件的磨损周期，防止各种故障，特别是恶性事故 的发生，

44、就必须对数控系统进行日常的维护.概括起来，要注意以下几个方面。1）制订数控系统日常维护的规章制度 根据各种部件特点，确定各自保养条例.如 明文规定哪些地方需要天天 清理（如 CNC系统的 输入输出单 元-光 电 阅读 机的 清洁,检 查 机械 结构 部 分 是 否润滑良好等）,哪些部件要定期 检查或 更 换(如 直流伺服 电 动 机电 刷 和 换向 器 应每月检查 一 次）。2）应 尽量 少开 数控 柜 和 强 电 柜 的 门 因为 在 机 加工车 间的 空气中 一 般都含 有 油雾、灰尘 甚至 金属粉末。一 旦它们落在 数控系统 内 的 印 制 线路或 电器件 上，容易引 起元器件间 绝缘

45、电 阻 下 降，甚至 导致 元器件 及印 制 线路 的损坏。有的用 户在夏 天为了使数控系统 超负 荷 长期 工作，打开 数控 柜 的 门 来 散热,这 是种 绝不可取 的方 法，最终会导致 数控系统的 加 速 损坏。正 确的方 法 是 降低 数控系统的 外 部 环境温 度。因此,应该 有一种 严格 的规定，除 非 进行必要的 调整 和维 修，不允许随便开启柜门，更 不允许在 使用时 敞开柜门。3）定时 清扫 数控 柜 的 散热通风 系统 应每 天 检查 数控系统 柜上 各个 冷却风扇工作 是 否正 常，应视工作环境状况，每半年或每季 度 检查 一 次风道 过 滤 器是 否 有 堵塞现象。如果

46、 过 滤网上灰尘积聚 过 多，需 及 时 清理，否则将会引 起数控系统 柜内温 度过 高(一 般不允许超 过 55），造成 过 热报警或 数控系统 工作不可靠。4）数控系统的 输入/输出装置 的定期维护 80 年代 以 前 生 产 的数控 车 床，大 多带 有光 电 式纸带阅读 机,如 果读带 部 分被污染，将导致读入信息出错。为此,必须 按 规定对 光 电阅读 机进行维护。5）直流 电 动 机电 刷 的定期 检查 和更 换，直流 电 动 机电 刷 的过 渡 磨损，会影响 电 动机的性能,甚至 造成 电 动 机损坏.为此，应 对电 动 机电 刷 进行定期 检查 和更 换。数控 车 床、数控 铣

47、 床、加工中 心 等，应每年检查 一 次.6)定期更 换存储 用电 池，一 般 数控系统 内 对 CMOSRAM存储 器件设有 可充 电电 池 维护电路，以保 证 系统 不通 电期间能保 持其存储 器的 内容。在 一 般情况 下,即 使 尚未失效,也应每年 更 换 一 次,以确保系统 正 常 工作。电 池 的更 换应在 数控系统 供 电 状态 下进行,以防更 换 时RAM内信息丢失.7）备 用电 路板 的维护 备 用的 印 制电 路板 长期 不 用时，应 定期 装到 数控系统 中通 电运 行一段时间，以防损坏。5.3机械部件的维护 1）主 传动链 的维护，定期 调整 主 轴驱动带 的 松紧程

48、度，防止因 带打滑造成 的 掉转现象；检查 主 轴润滑 的 恒温油箱、调节温 度 范围，及 时 补充油 量，并清洗 过 滤 器；主 轴中刀具夹紧装置 长时间使用 后，会产 生间 隙，影响刀具 的 夹紧，需 及 时 调整液压缸活塞 的 位移量.14 2）滚珠丝杠螺纹副的维护,定期检查、调整丝杠螺纹副的轴向间隙,保证反向传动精 度和轴向刚度；定期检查丝杠与床身的连接是否有松动；丝杠防护装置有损坏要及时更换，以防灰尘或切屑进入。3）刀库及换刀机械手的维护,严禁把超重、超长的刀具装入刀库，以避免机械手换刀时掉刀或刀具与工件、夹具发生碰撞；经常检查刀库的回零位置是否正确,检查车床主轴回换刀点位置是否到位

49、，并及时调整;开机时，应使刀库和机械手空运行，检查各部分工作是否正常，特别是各行程开关和电磁 阀能 否正常动作;检查刀具 在 机械手 上锁紧 是否 可靠，发 现不 正常应及时 处理。4)车床精度的维护，定期进行车床 水平 和机械精度检查并 校 正.机械精度的 校 正 方法有 软硬两种。其软方法 主要是 通过系统参数补偿，如 丝杠反向间隙 补偿、各 坐标 定位精度定点 补偿、车床回 参考 点位置 校 正 等；硬方法一般 要 在 车床大 修 时进行，如 进行 导轨修刮、滚珠丝杠螺 母 副 预紧 调整反向间隙 等。15 第六章 结论 随着生产力的发展，科学技术进步的需求而不断发展和完善起来的生产工具

50、，是生产 力的重要素。在国民经济中，机械制造业是基础产业部门。工业、农业、国防和科技的现代化，要求机械行业必须不断提供各种先进而性能优良的设备与装备。而在一般的机械制造中机床所担负的加工工作量，约占机械制造总工作量 40 60。从质的方面来说，既然机床是制造各种装备和机器的,那么机床的性能就必然直接影响机械产业的性能、质量和经济性。因此机床是国民经济中具有战略意义的基础工业,机床工业的发展和技术水平的提高，必然对国民经济的发展起着重大的作用，短短的几十年,我国的机床工业 已取得了巨 大 成 就。但也 不 容忽视,由于 我国工业基础 薄弱，与 世界 先进水平 相比，差距还 是 很 大，主 要 表