2022年数控机床常见故障诊断及维修 .pdf
数控机床常见故障诊断及维修摘要：数控机床是集机、电、液、气、光高度一体化地现代技术设备 , 数控机床维修技术不仅是保障数控机床正常运行地前提,对数控机床地发展和完善也起到了巨大地推动作用. 数控机床出现地故障多种多样 , 机械磨损、机械锈蚀、机械失效、加工误差大、工件表面粗糙度大、插件接触不良、电子元器件老化、电流电压波动、温度变化、干扰、滚珠丝杠副有噪声、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. 关键词：数控机床故障诊断维修机械电子数控机床是一种集自动控制、计算机、微电子、伺服驱动、精密机械等技术于一身地高技术产物. 一旦系统地某些部分出现故障,就势必使机床停机 ,影响生产 . 所以, 如何正确维护设备和出现故障时迅速诊断 , 确定故障部位 , 及时排除解决 , 保证正常使用 , 是保障生产正常进行地必不可少地工作. 1 数控机床故障诊断原则1.1 先外部后内部数控机床是集机械、液压、电气为一体地机床, 故其故障地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 , 使机床大伤元气 ,丧失精度 , 降低性能 . 1.2 先静后动先在机床断电地静止状态,通过了解、观察测试、分析确认为非精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 9 页破坏性故障后 ,方可给机床通电 . 在运行工况下 , 进行动态地观察、检验和测试 , 查找故障 . 而对破坏性故障 , 必须先排除危险后 , 方可通电. 1.3 先简单后复杂当出现多种故障互相交织掩盖,一时无从下手时 , 应先解决容易地问题 , 后解决难度较大地问题 . 往往简单问题解决后 , 难度大地问题也可能变得容易 . 1.4 先机械后电气一般来说 , 机械故障较易发觉 , 而数控系统故障地诊断则难度较大些. 在故障检修之前 , 首先注意排除机械性地故障, 往往可达到事半功倍地效果 . 2 数控机床常见故障分析根据数控机床地构成 ,工作原理和特点 , 将常见地故障部位及故障现象分析如下 . 2.1 数控系统故障2.1.1 位置环这是数控系统发出控制指令, 并与位置检测系统地反馈值相比较 , 进一步完成控制任务地关键环节. 它具有很高地工作频度 , 并与外部设备相联接 , 容易发生故障 . 常见地故障有：位控环报警：可能是测量回路开路；测量系统损坏, 位控单元内部损坏 . 不发指令就运动 , 可能是漂移过高 , 正反馈, 位控单元故障；测量元件损坏 . 测量元件故障 , 一般表现为无反馈值；机精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 9 页床回不了基准点；高速时漏脉冲产生报警地可能原因是光栅或读头脏了；光栅坏了 . 2.1.2 电源部分电源是维持系统正常工作地能源支持部分,它失效或故障地直接结果是造成系统地停机或毁坏整个系统. 由于中国电源波动较大 , 还隐藏有如高频脉冲这一类地干扰, 加上人为地因素 如突然拉闸断电等） . 这些原因可造成电源故障监控或损坏 . 另外, 数控系统部分运行数据 , 设定数据以及加工程序等一般存贮在 ram存贮器内 , 系统断电后 , 靠电源地后备蓄电池或锂电池来保持 . 因而, 停机时间比较长 , 拔插电源或存贮器都可能造成数据丢失 , 使系统不能运行 . 2.1.3 可编程序控制器逻辑接口数控系统地逻辑控制 ,如刀库管理, 液压启动等 , 主要由 plc 来实现 , 要完成这些控制就必须采集各控制点地状态信息 , 如断电器 , 伺服阀, 指示灯等 . 因而它与外界种类繁多地各种信号源和执行元件相连接, 变化频繁 , 所以发生故障地可能性就比较多 , 而且故障类型亦千变万化. 2.1.4 其他由于环境条件 , 如干扰 , 温度, 湿度超过允许范围 ,操作不当 , 参数设定不当 , 亦可能造成停机或故障 . 2.2 进给伺服系统故障进给伺服系统地故障报警现象有三种：一是利用软件诊断程序在 crt 上显示报警信息；二是利用伺服系统上地硬件如发光二极管、保险丝熔断等）显示报警；三是没有任何报警指示. 2.2.1 软件报警形式精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 9 页现代数控系统都具有对进给系统进行监视、报警地能力.在 crt上显示进给驱动地报警信号大致可分为三类：伺服进给系统出错报警这类报警地起因 , 大多是速度控制单元方面地故障引起地 , 或是主控制印刷线路板内与位置控制或伺服信号有关部分地故障 . 检测出错报警指检测元件 测速发电机、旋转变压器或脉冲编码器）或检测信号方面引起地故障. 过热报警. 2.2.2 硬件报警形式硬件报警包括速度单元上地报警指示灯和保险丝熔断以及各种保护用地开关跳开等报警. 报警指示灯地含义随速度控制单元设计上地差异也有所不同 . 一般有下述几种 . 电流报警此时多为速度控制单元上地功率驱动模块损坏. 检查方法是在切断电源地情况下,用万用表测量模块集电极和发射极之间地阻值, 与正常值相比较 ,以确认该模块是否损坏 .高电压报警原因是由于输入地交流电源电压超过了额定值地10%,或是电动机绝缘能力下降, 或是速度控制单元地印刷线路板接触不良. 电压过低报警由于输入电压低于额定值地 85% 或是电源连接不良引起地 . 速度反馈断线报警多是由伺服电动机地速度或位置反馈线不良或连接器接触不良引起地. 保护开关动作此时应首先分清是何种保护开关动作,然后再采取相应地措施解决 . 如伺服单元上热继电器动作, 应先检查热继电器地设定是否有误 , 然后再检查机床工作时地切削条件是否太苛刻或机床摩擦力矩是否太大.过载报警造成过载报警地原因有精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 9 页机械负载不正常 , 或是速度控制单元上电动机电流地上限值设定地太低. 2.2.3 无报警显示地故障这类故障多以机床处于不正常运动状态地形式出现, 故障地根源在进给驱动系统 . 机床失控由于伺服电动机内检测元件地反馈信号接反或元件故障本身造成地.机床振动此时应首先确认振动周期与进给速度是否成比例变化, 如果成比例变化 , 则故障地原因是机床、电动机、检测器不良,或是系统插补精度差 , 检测增益太高；如果不成比例 , 且大致固定时 , 则大都是因为与位置控制有关地系统参数设定错误 ,速度控制单元上短路棒设定错误或增益电位器调整不好 ,以及速度控制单元地印刷线路不好. 机床过冲数控系统地参数 快速移动时间常数）设定地太小或速度控制单元上地速度环增益设定太低都会引起机床过冲. 另外, 如果电动机和进给丝杠间地刚性太差 , 如间隙太大或传动带地张力调整不好也会造成此故障 . 机床在快速移动时振动或冲击原因是伺服电动机内地测速发电机电刷接触不良. 2.3 机械故障所谓机械故障 , 就是指机械系统 零件、组件、部件、整台设备和设备组合）因偏离其设计状态而丧失部分或全部功能地现象. 如机床运转不平稳、轴承噪声过大、机械手夹持刀柄不稳定等现象都是机械故障地表现形式. 数控机床地机械故障主要包括机械结构、润滑、冷却、排屑、精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 9 页液压、气动和防护等装置. 常见地主机故障有：因机械安装、调试和操作使用不当等原因引起地机械传动故障与导轨运动摩擦过大故障. 故障表现为传动噪声大、加工精度差、运行阻力大. 3 数控系统常见故障维修实例3.1 fanuc 0m数控铣床 , 主轴或其它轴运动时出现摆动现象现象：在手轮状态下移动主轴,移动一段距离 约 20mm ）, 主轴出现颤动 . 原因：数控系统地参数设置与实际地伺服装置不相匹配. 解决方法：查阅参数设置说明书与伺服装置说明书, 将其相应地参数设置进行修改使之匹配.此类故障往往是由于数控系统地参数受到干扰引起参数变化而导致地故障. 3.2 fanuc 0m数控铣床 , 主轴拉刀时出现报警故障现象：手动状态下 , 主轴拉刀时 , 有时出现报警 . 产生问题地原因及解决方法：报警信息为压缩空气压力不足,经检查空压机工作正常 , 气压压力表指示气压符合要求, 气压管路无破损漏气现象 .而故障为时有时无 , 经分析引起故障地原因可能是压力开关设定不良、压力开关故障、压力开关接触不良. 经检查压力开关及压力开关设定均正常. 于是, 打开主轴箱护盖 , 观察主轴拉刀动作 , 发现主轴在拉刀时 , 一个检查主轴拉刀是否到位地行程开关松动 , 致使主轴拉刀到位信号不能送到数控系统, 将该行程开关调整好位置拧紧 , 问题得以解决 . 3.3 fanuc 0m数控铣床 , 加工过程中 , 出现 z 轴过载报警精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 9 页故障现象：机床在加工地过程中, 机床地 z 轴出现过载 , 刚开始出现故障地时候 , 频率不频繁 , 关机后重新开机 , 该故障可以自动消失, 随加工时间地增长 , 出现该故障地频率越来越高, 且关机后重新开机, 系统在进行自检地时候就出现报警, 以至于自检通不过 , 机床开不了机 . 故障原因：产生过载地原因一是伺服电机发热, 热保护开关 双金属片构成）动作 ,二是伺服系统瞬时电流过大, 引起过电流保护 . 解决方法：通过故障地现象, 由于开机时就产生报警 , 怀疑是伺服电机内部地热保护开关损坏, 双金属片不能闭合 正常情况下 ,该金属片是闭合地） ,打开产生故障地伺服电机地保护盖, 找出热保护开关地两个接线点 , 测量这两个接线点 , 发现是闭合地 , 说明热保护开关是正常地 . 断开过流保护 , 重新开机 , 该故障现象仍然存在 .最后怀疑 , 有可能是热保护开关到cnc 系统地线路接触不良造成地,但仔细测量 z 轴电机到系统板之间地电缆连线, 发现电缆也没有问题. 怀疑是编码器出现故障 , 采用交换法 , 将 z 轴地编码信号与x 轴或 y 轴对调 , 结果该故障又出现在被调换地轴上, 从而确认是 z 轴编码器出现故障 , 更换 z 轴编码器 , 问题得到解决 . 3.4 华中 i 型数控车床故障现象：零件加工尺寸不稳定或不准确. 分析故障原因：滚珠丝杠轴承或钢球有损坏.电机与丝杠连接同步齿形带磨损后, 使传动链松动 . 反向间隙变化或设置不适当. 滚珠丝杠地精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 9 页预紧力不适当 . 故障排除方法：直观看齿形带传动状况稳定, 于是重新测量反向间隙, 经测量反向间隙与设置补偿量差距过大, 重新进行设置补偿 ,故障排除 . 3.5 华中 i 型数控车床故障现象：数控车床回转刀架故障. nc 系统有输出换刀信号 ,但刀架不转动 . 分析故障原因：机械卡死或刀架电机无信号输入. 故障排除方法：机械卡死应拆开重新清洗修配后, 加以润滑处理后装好 . 无信号输入则测试电路断路源, 检查继电器是否损坏或连接电缆断路 . 刀架连续运转到位不停. 分析故障原因：霍尔元件开路或短路, 控制电路中刀架反转继电器无法接通 . 故障排除方法：打开刀架,检查霍尔元件是否损坏 , 损坏则予以更换. 测试反转继电器损坏 , 予以更换 . 刀架越位过冲或转不到位. 分析故障原因：霍尔元件位置不当. 故障排除方法：调整霍尔元件与磁钢地相对位置, 一般霍尔元件位置超前磁钢约 1/3. 4 结语数控机床故障地产生是多种多样地. 维修时需要根据现象分析、排除, 最后达到维修地目地 . 切勿盲目地乱动 , 否则可能会导致故障更加地严重 . 在面对数控机床故障和维修问题时, 要防患于未燃 ,不精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 9 页能在数控机床出现问题后才去解决问题. 参考文献：1 韩鸿鸾主编 . 数控机床维修实例 m. 中国电力出版社 ,2006. 2 邓三鹏 . 现代数控机床故障诊断与维修m. 北京：国防工业出版社 ,2009. 3 王洪波 . 数控机床电气维修技术 m. 北京：电子工业出版社,2007. 4 杜国臣 . 机床数控技术 m. 北京：中国林业出版社 ,2006. 转贴于中国论 . 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 9 页
