數(shù)控機床的故障分析及消除措施.doc

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山東廣播電視大學(xué) 畢業(yè)論文（設(shè)計）評審表 題 目___數(shù)控機床的故障分析及消除措施 姓 名 孫中波 教育層次 專科 學(xué) 號 省級電大 山東廣播電視大學(xué) 專 業(yè) 市級電大 泰安廣播電視大學(xué) 指導(dǎo)教師 于婷 教 學(xué) 點 寧陽 目錄 摘要與關(guān)鍵詞…………………………………………………………………3 1、引言…………………………………………………………………………3 2、數(shù)控機床故障診斷分析……………………………………………3 2.1數(shù)控機床的故障規(guī)律……………………………………………3 2.2數(shù)控機床故障診斷的一般步驟………………………………4 2.3數(shù)控機床的常用檢修方法………………………………………5 3、數(shù)控機床常見故障診斷與維修……………………………………6 3.1數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)故障診斷與維修…………………………6 3.2常見伺服系統(tǒng)故障及診斷………………………………………11 3.3數(shù)控機床PLC故障診斷方法…………………………………13 4、數(shù)控機床常見故障診斷及維修實例…………………………14 結(jié)論……………………………………………………………………………16 致謝……………………………………………………………………………16 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………17 題目：數(shù)控機床的故障分析及消除措施 【摘要】本文主要研究數(shù)控機床故障分析及消除措施的相關(guān)內(nèi)容。從數(shù)控機床故障診斷的基礎(chǔ)內(nèi)容談起，介紹數(shù)控機床故障規(guī)律，故障診斷的一般步驟及方法。接著講述數(shù)控機床的常見故障，包括機械故障、伺服系統(tǒng)故障、PLC等電氣故障。最后通過實例具體介紹數(shù)控機床故障產(chǎn)生后分析處理的過程。從而得知，數(shù)控機床維修是一門復(fù)雜的技術(shù)，要熟悉數(shù)控機床的各個部分，理論加實踐，提高工作效率。 【關(guān)鍵詞】數(shù)控機床、故障、診斷、維修 1 引言 數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代機械制造工業(yè)的重要技術(shù)裝備，也是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)裝備。隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控機床在我國的應(yīng)用越來越廣泛，但由于數(shù)控機床系統(tǒng)及其復(fù)雜，又因大部分具有技術(shù)專利，不提供關(guān)鍵的圖樣和資料，所以數(shù)控機床的維修成為了一個難題。論文將涉及數(shù)控機床簡單介紹、故障現(xiàn)象描述或給出典型實例、故障的成因的分析和論證、故障診斷過程及消除故障的措施等內(nèi)容。本論文將參考相關(guān)資料，根據(jù)自己的實際工作經(jīng)驗進(jìn)行編寫，力求為廣大數(shù)控機床維修者提供可借鑒的經(jīng)驗。 2 數(shù)控機床故障診斷分析 數(shù)控機床是個復(fù)雜的系統(tǒng)，一臺數(shù)控機床既有機械裝置、液壓系統(tǒng)，又有電氣控制部分和軟件程序等。組成數(shù)控機床的這些部分，由于種種原因，不可避免地會發(fā)生不同程度、不同類型的故障，導(dǎo)致數(shù)控機床不能正常工作。這些原因大致包括：機械銹蝕、磨損和失效；元器件老化、損壞和失效；電氣元件、接插件接觸不良；環(huán)境變化，如電流或電壓波動、溫度變化、液壓壓力和流量的波動以及油污等；隨機干擾和噪聲；軟件程序丟失或被破壞等。此外，錯誤的操作也會引起數(shù)控機床不能正常工作。數(shù)控機床維修的關(guān)鍵是故障的診斷，即故障源的查找和故障定位。一般講根據(jù)不同的故障類型，采用不同的故障診斷方法。 2.1數(shù)控機床的故障規(guī)律： 在整個使用壽命期，根據(jù)數(shù)控機床的故障頻度大致分為 3 個階段，即早期故障期、偶發(fā)故障期和耗損故障期。 1. 早期故障期：早期故障期的特點是故障發(fā)生的頻率高，但隨著使用時間的增加迅速下降。 2. 偶發(fā)故障期：數(shù)控機床在經(jīng)歷了初期的各種老化、磨合和調(diào)整后，開始進(jìn)入相對穩(wěn)定的正常運行期。在這個階段，故障率低而且相對穩(wěn)定，近似常數(shù)。偶發(fā)故障是由于偶然因素引起的。 3. 耗損故障期：耗損故障期出現(xiàn)在數(shù)控機床使用的后期，其特點是故障率隨著運行時間的增加而升高。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的基本原因是由于數(shù)控機床的零部件及電子元器件經(jīng)過長時間的運行，由于疲勞、磨損、老化等原因，壽命已接近衰竭，從而處于頻發(fā)故障狀態(tài)。 2.2 數(shù)控機床故障診斷的一般步驟： 無論是處于哪一個故障期，數(shù)控機床故障診斷的一般步驟都是相同的。當(dāng)數(shù)控機床發(fā)生故障時，除非出現(xiàn)危險及數(shù)控機床或人身安全的緊急情況，一般不要關(guān)斷電源，要盡可能地保持機床原來的狀態(tài)不變，并對出現(xiàn)的一些信號和現(xiàn)象做好記錄，這主要包括： ①故障現(xiàn)象的詳細(xì)記錄 ②故障發(fā)生的操作方式及內(nèi)容 ③故障號及故障指示燈的顯示內(nèi)容 ④故障發(fā)生時機床各部分的狀態(tài)與位置 有無其他偶然因素，如突然停電、外線電壓波動較大、打雷、某部位進(jìn)水等。數(shù)控機床一旦發(fā)生故障，首先要沉著冷靜，根據(jù)故障情況進(jìn)行全面的分析，確定查找故障源的方法和手段，然后有計劃、有目的地一步步仔細(xì)檢查，切不可急于動手，憑著看到的部分現(xiàn)象和主觀臆斷亂查一通。 故障診斷一般按下列步驟進(jìn)行： (1)詳細(xì)了解故障情況。例如，當(dāng)數(shù)控機床發(fā)生顫振、振動或超調(diào)現(xiàn)象時，要弄清楚是發(fā)生在全部軸還是某一軸；如果是某一軸，是全程還是某一位置；是一運動就發(fā)生還是僅在快速、進(jìn)給狀態(tài)某速度、加速或減速的某個狀態(tài)下發(fā)生。為了進(jìn)一步了解故障情況，要對數(shù)控機床進(jìn)行初步檢查，并著重檢查熒光屏上的顯示內(nèi)容，控制柜中的故障指示燈、狀態(tài)指示燈等。當(dāng)故障情況允許時，最好開機試驗，詳細(xì)觀察故障情況。 (2)根據(jù)故障情況進(jìn)行分析，縮小范圍，確定故障源查找的方向和手段。對故障現(xiàn)象進(jìn)行全面了解后，下一步可根據(jù)故障現(xiàn)象分析故障可能存在的位置。有些故障與其他部分聯(lián)系較少，容易確定查找的方向，而有些故障原因很多，難以用簡單的方法確定出故障源的查找方向，這就要仔細(xì)查閱數(shù)控機床的相關(guān)資料，弄清與故障有關(guān)的各種因素，確定若干個查找方向，并逐一進(jìn)行查找。 (3)由表及里進(jìn)行故障源查找。故障查找一般是從易到難、從外圍到內(nèi)部逐步進(jìn)行。所謂難易，包括技術(shù)上的復(fù)雜程度和拆卸裝配方面的難易程度。技術(shù)上的復(fù)雜程度是指判斷其是否有故障存在的難易程度。在故障診斷的過程中，首先應(yīng)該檢查可直接接近或經(jīng)過簡單的拆卸即可進(jìn)行檢查的那些部位，然后檢查需要進(jìn)行大量的拆卸工作之后才能接近和進(jìn)行檢查的那些部位。 2.3 數(shù)控機床的常用檢修方法 數(shù)控機床是涉及多個應(yīng)用學(xué)科的十分復(fù)雜的系統(tǒng)，加之?dāng)?shù)控系統(tǒng)和機床本身的種類繁多，功能各異，不可能找出一種適合各種數(shù)控機床、各類故障的通用診斷方法。這里僅對一些常用的一般性方法作以介紹，這些方法互相聯(lián)系，在實際的故障診斷中，對這些方法要綜合運用。 （1）根據(jù)報警號進(jìn)行故障診斷 計算機數(shù)控系統(tǒng)大都具有很強的自診斷功能。當(dāng)機床發(fā)生故障時，可對整個機床包括數(shù)控系統(tǒng)自身進(jìn)行全面的檢查和診斷，并將診斷到的故障或錯誤以報警號或錯誤代碼的形式顯示在CRT上。 報警號(錯誤代碼)一般包括下列幾方面的故障(或錯誤)信息： ①程序編制錯誤或操作錯誤； ②存儲器工作不正常； ③伺服系統(tǒng)故障； ④可編程控制器故障； ⑤連接故障； ⑥溫度、壓力、液位等不正常； ⑦行程開關(guān)(或接近開關(guān))狀態(tài)不正確。 利用報警號進(jìn)行故障診斷是數(shù)控機床故障診斷的主要方法之一。如果機床發(fā)生了故障，且有報警號顯示于CRT上，首先就要根據(jù)報警號的內(nèi)容進(jìn)行相應(yīng)的分析與診斷。當(dāng)然，報警號多數(shù)情況下并不能直接指出故障源之所在，而是指出了一種現(xiàn)象，維修人員就可以根據(jù)所指出的現(xiàn)象進(jìn)行分析，縮小檢查的范圍，有目的地進(jìn)行某個方面的檢查。 （2）根據(jù)控制系統(tǒng)LED燈或數(shù)碼管的指示進(jìn)行故障診斷 控制系統(tǒng)的LED(發(fā)光二極管)或數(shù)碼管指示是另一種自診斷指示方法。如果和故障報警號同時報警，綜合二者的報警內(nèi)容，可更加明確地指示出故障的位置。在CRT上的報警號未出現(xiàn)或CRT不亮?xí)r，LED或數(shù)碼管指示就是唯一的報警內(nèi)容了。 （3）根據(jù)PC狀態(tài)或梯形圖進(jìn)行故障診斷 現(xiàn)在的數(shù)控機床上幾乎毫無例外地使用了PC控制器，只不過有的與NC系統(tǒng)合并起來，統(tǒng)稱為NC部分。但在大多數(shù)數(shù)控機床上，二者還是相互獨立的，二者通過接口相聯(lián)系。無論其形式如何，PC控制器的作用卻是相同的，主要進(jìn)行開關(guān)量的管理與控制。控制對象一般是換刀系統(tǒng)，工作臺板轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，液壓、潤滑、冷卻系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)具有大量的開關(guān)量測量反饋元件，發(fā)生故障的概率較大。特別是在偶發(fā)故障期，NC部分及各電路板的故障較少，上述各部分發(fā)生的故障可能會成為主要的診斷維修目標(biāo)。因此，對這部分內(nèi)容要熟悉。首先要熟悉各測量反饋元件的位置、作用及發(fā)生故障時的現(xiàn)象與后果。對PC控制器本身也要有所了解，特別是梯形圖或邏輯圖要盡量弄明白。這樣，一旦發(fā)生故障，可幫助你從更深的層次認(rèn)識故障的實質(zhì)。 例如，DIALOG 4系統(tǒng)是用PC控制器的輸入輸出板上的LED指示燈表示其輸入輸出狀態(tài)的。燈亮為1，燈熄為0，可十分方便地確定出PC控制器的輸入輸出狀態(tài)。 （4）根據(jù)機床參數(shù)進(jìn)行故障診斷 機床參數(shù)也稱為機床常數(shù)，是通用的數(shù)控系統(tǒng)與具體的機床相匹配時所確定的一組數(shù)據(jù)，它實際上是NC程序中未定的數(shù)據(jù)或可選擇的方式。機床參數(shù)通常存于RAM中，由廠家根據(jù)所配機床的具體情況進(jìn)行設(shè)定，部分參數(shù)還要通過調(diào)試來確定。機床參數(shù)大都隨機床以參數(shù)表或參數(shù)紙帶的形式提供給用戶。由于某種原因，如誤操作、參數(shù)紙帶不良等，存于RAM中的機床參數(shù)可能發(fā)生改變甚至丟失而引起機床故障。在維修過程中，有時也要利用某些機床參數(shù)對機床進(jìn)行調(diào)整，還有的參數(shù)須要根據(jù)機床的運行情況及狀態(tài)進(jìn)行必要的修正。 （5）用診斷程序進(jìn)行故障診斷 絕大部分?jǐn)?shù)控系統(tǒng)都有診斷程序。所謂診斷程序就是對數(shù)控機床各部分包括數(shù)控系統(tǒng)本身進(jìn)行狀態(tài)或故障檢測的軟件，當(dāng)數(shù)控機床發(fā)生故障時，可利用該程序診斷出故障源所在范圍或具體位置。 診斷程序一般分為三套，即啟動診斷、在線診斷或稱后臺診斷和離線診斷。啟動診斷指從每次通電開始至進(jìn)入正常的運行準(zhǔn)備狀態(tài)止，CNC內(nèi)部診斷程序自動執(zhí)行的診斷，一般情況下數(shù)秒之內(nèi)即告完成，其目的是確認(rèn)系統(tǒng)的主要硬件可否正常工作。主要檢查的硬件包括：CPU、存儲器、I/O單元等印刷板或模塊；CRT/MDI單元、閱讀機、軟盤單元等裝置或外設(shè)。若被檢測內(nèi)容正常，則CRT顯示表明系統(tǒng)已進(jìn)入正常運行的基本畫面(一般是位置顯示畫面)。否則，將顯示報警信息。在線診斷是指在系統(tǒng)通過啟動診斷進(jìn)入運行狀態(tài)后由內(nèi)部診斷程序?qū)NC及與之相連接的外設(shè)、各伺服單元和伺服電機等進(jìn)行的自動檢測和診斷。只要系統(tǒng)不斷電，在線診斷也就不會停止，在線診斷的診斷范圍大，顯示信息的內(nèi)容也很多。一臺帶有刀庫和臺板轉(zhuǎn)換的加工中心報警內(nèi)容有五六百條。離線診斷是利用專用的檢測診斷程序進(jìn)行的旨在最終查明故障原因，精確確定故障部位的高層次診斷，離線診斷的程序存儲及使用方法一般不相同 （6）其他診斷方法 a、備板置換法（替代法） 用同功能的備用板替換被懷疑有故障的模板。（故障被排除或范圍縮小） 注意：斷電狀態(tài)下/選擇開關(guān)/跨線一致，只改變模板。 b、將功能相同的模板或單元相互交換， 觀察故障的轉(zhuǎn)移情況，就能快速判斷故障的部位。 c、敲擊法 數(shù)控系統(tǒng)是由各種電路板組成，電路板上、接插件等處有虛焊或接口槽接觸不良都會引起故障?？捎媒^緣物輕輕敲打疑點處，若出現(xiàn)，則敲擊處很可能就是故障部位。 d、升溫法 設(shè)備運行較長時間或環(huán)境溫度較高時，機床就會出現(xiàn)故障，可用電吹風(fēng)、紅外燈照射可疑的元件或組件。確定故障點。 e、功能程序測試法 當(dāng)數(shù)控機床加工造成廢品而無法確定是編程、操作不當(dāng)還是數(shù)控系統(tǒng)故障時，或是閑置時間較長的數(shù)控機床重新投入使用時。將G、M、S、T、F功能的全部指令編寫一個試驗程序并運行在這臺機床，可快速判斷哪個功能不良或喪失。 f、隔離法 隔離法是將某些控制回路斷開，從而達(dá)到縮小查找故障區(qū)域的目的。例：某加工中心，在JOG方式下，進(jìn)給平穩(wěn)，但自動則不正常。首先要確定是NC故障還是伺服系統(tǒng)故障，先斷開伺服速度給定信號，用電池電壓作信號，故障依舊。說明NC系統(tǒng)沒有問題。進(jìn)一步檢查是Y軸夾緊裝置出故障。 g、測量比較法 為了檢測方便，在模板或單元上設(shè)有檢測端子，用萬用表、示波器等儀器對這些端子的電平或波形進(jìn)行測試，將測試值與正常值進(jìn)行比較，可以分析和判斷故障的原因和及故障的部位。各種故障診斷方法各有特點，要根據(jù)故障現(xiàn)象的特點靈活的組合應(yīng)用。 3 數(shù)控機床常見故障診斷與維修 3.1 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)故障診斷與維修 （1）主軸部件的常見故障及其診斷維修 故障現(xiàn)象 故障原因 排除方法 加工精度達(dá)不到要求 機床在運輸過程中受到?jīng)_擊 檢查對機床精度有影響的各部位，特別是導(dǎo)軌副 安裝不牢固、安裝精度低或有變化 重新安裝調(diào)平、緊固 切削振動大 主軸箱和床身連接螺釘松動 恢復(fù)精度后緊固連接螺釘 軸承預(yù)緊力不夠，游隙過大 重新調(diào)整軸承游隙。但預(yù)緊力不宜過大，以免損壞軸承 軸承預(yù)緊螺母松動，使主軸竄動 緊固螺母，確保主軸精度合格 軸承拉毛或損壞 更換軸承 主軸與箱體超差 修理主軸或箱體，使其配合精度、位置精度達(dá)到要求 主軸箱噪聲大 主軸部件動平衡不好 重做動平衡 齒輪嚙合間隙不均勻或嚴(yán)重?fù)p傷 調(diào)整間隙或更換齒輪 軸承損壞或傳動軸彎曲 修復(fù)或更換軸承，校直傳動軸 傳動帶長度不一或過松 調(diào)整或更換傳動帶，不能新舊混用 齒輪精度差 更換齒輪 潤滑不良 調(diào)整潤滑油量，保持主軸箱的清潔度 齒輪和軸承損壞 變擋壓力過大，齒輪受沖擊產(chǎn)生破損 按液壓原理圖，調(diào)整到適當(dāng)?shù)膲毫土髁? 變檔機構(gòu)損壞或固定銷脫落 修復(fù)或更換零件 軸承預(yù)緊力過大或無潤滑 重新調(diào)整預(yù)緊力，并使之潤滑充足 主軸無變速 電氣變檔信號是否輸出 維修人員檢查處理 壓力是否足夠 檢測并調(diào)整工作壓力 變檔液壓缸研損或卡死 修去毛刺和研傷，清洗后重裝 變檔電磁閥卡死 檢測并清洗電磁閥 變檔液壓缸撥叉脫落 修復(fù)或更換 變檔液壓缸竄油或內(nèi)泄 更換密封圈 變檔復(fù)合開關(guān)失靈 更換開關(guān) 主軸不轉(zhuǎn)動 主軸轉(zhuǎn)動指令是否輸出 維修人員處理檢查 保護(hù)開關(guān)沒有壓合或失靈 檢測壓合保護(hù)開關(guān)或更換 卡盤未夾緊工件 調(diào)整或修理卡盤 變擋復(fù)合開關(guān)損壞 更換復(fù)合開關(guān) 變檔電磁閥體內(nèi)泄漏 更換電磁閥 主軸發(fā)熱 主軸軸承預(yù)緊力過大 調(diào)整預(yù)緊力 軸承研傷或損壞 更換軸承 潤滑油臟或有雜質(zhì) 清洗主軸箱，更換新油 （2）進(jìn)給運動系統(tǒng)（滾珠絲杠螺母副）的故障診斷 a、滾珠絲杠在運轉(zhuǎn)中轉(zhuǎn)矩過大 1) 二滑板配合壓板過緊或研損 2) 滾珠絲杠螺母反向器壞，滾珠絲杠卡死或軸端螺母預(yù)緊力過大 3) 絲杠研損 4) 伺服電動機與滾珠絲杠聯(lián)接不同軸 5) 無潤滑油 6) 超程開關(guān)失靈造成機械故障 7) 伺服電動機過熱報警 b、絲杠螺母潤滑不良 1) 分油器是否分油 2) 油管是否堵塞 c、滾珠絲杠副噪聲 1) 滾珠絲杠軸承壓蓋壓合不良 2) 滾珠絲杠潤滑不良 3) 滾珠破損 4) 電動機與滾珠絲杠聯(lián)軸器松動 （3）刀架、刀庫及換刀裝置故障診斷 a、 轉(zhuǎn)塔刀架沒有抬起動作 1) 控制系統(tǒng)是否有T指令輸出信號 2) 抬起電磁鐵斷線或抬起閥桿卡死 3) 壓力不夠 4) 抬起液壓缸研損或密封損壞 5) 與轉(zhuǎn)塔抬起聯(lián)接的機械部分研損 b、 轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)位速度緩慢或不轉(zhuǎn)位 1) 是否有轉(zhuǎn)位信號輸出 2) 轉(zhuǎn)位電磁閥斷線或閥桿卡死 3) 壓力不夠 4) 轉(zhuǎn)位速度節(jié)流閥是否卡死 5) 凸輪軸壓蓋過緊 6) 抬起液壓缸體與轉(zhuǎn)塔平面產(chǎn)生摩擦、研損 7) 安裝附具不配套 c、 轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)位時碰牙 抬起速度或抬起延時時間短 d、 轉(zhuǎn)塔不正位 1) 轉(zhuǎn)位盤上的撞塊與選位開關(guān)松動，使轉(zhuǎn)塔到位時傳輸信號超期或滯后 2) 上下聯(lián)接盤與中心軸花鍵間隙過大產(chǎn)生位移偏差大，落下時易碰牙頂，引起不到位 3) 轉(zhuǎn)位凸輪與轉(zhuǎn)位盤間隙過大 4) 凸輪在軸上竄動 5) 轉(zhuǎn)位凸輪軸的軸向預(yù)緊力過大或有機械干涉 e、 轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)位不停 1) 兩計數(shù)開關(guān)不同時計數(shù)或復(fù)置開關(guān)損壞 2) 轉(zhuǎn)塔上的24V電源斷線 f、 轉(zhuǎn)塔刀重復(fù)定位精度差 1) 液壓夾緊力不足 2) 上下牙盤受沖擊，定位松動 3) 上下牙盤間有污物或滾針脫落在牙盤中間 4) 轉(zhuǎn)塔落下夾緊時有機械干涉（如夾鐵屑） 5) 夾緊液壓缸拉毛或研損 6) 轉(zhuǎn)塔座落在二層滑板之上，由于壓板和楔鐵配合不牢產(chǎn)生運動偏大 g、 刀具不能夾緊 1) 風(fēng)泵氣壓不足 2) 增壓漏氣 3) 刀具卡緊液壓缸漏油 4) 刀具松卡彈簧上的螺絲母松動 h、 刀具夾緊后不能松開 松鎖刀的彈簧壓力過緊 i、 刀套不能夾緊刀具 檢查刀套上的調(diào)節(jié)螺母 j、 機械手換刀速度過快 氣壓太高或節(jié)流閥開口過大 k、 換刀時找不到刀 刀位編碼用組合行程開關(guān)、接近開關(guān)等元件損壞、接觸不好或靈敏度降低 （4）液壓與氣動系統(tǒng)故障診斷 a、液壓泵不供油或油量不足 1) 壓力調(diào)節(jié)彈簧過松 2) 流量調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)不當(dāng)，定子偏心方向相反 3) 液壓泵轉(zhuǎn)向相反 4) 油的粘度過高，使葉片運動不靈活 5) 液壓泵轉(zhuǎn)速太低，葉片不能甩出 6) 油量不足，吸油管露出油面吸入空氣 7) 吸油管堵塞 8) 進(jìn)油口漏氣 9) 葉片在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)卡死 b、液壓泵有異常噪聲或壓力下降 1) 油量不足，濾油器露出油面 2) 吸油管吸入空氣 3) 回油管高出油面，空氣進(jìn)入油池 4) 進(jìn)油口濾油器容量不足 5) 濾油器局部堵塞 6) 液壓泵轉(zhuǎn)速過高或液壓泵裝反 7) 液壓泵與電動機聯(lián)接同軸度差 8) 定子和葉片磨損，軸承和軸損壞 9) 泵與其他機械共振 c、液壓泵發(fā)熱、油溫過高 1) 液壓泵工作壓力超載 2) 吸油管和系統(tǒng)回油管距離太近 3) 油箱油量不足 4) 摩擦引起機械損失，泄漏引起容積損失 5) 壓力過高 d、系統(tǒng)及工作壓力低，運動部件爬行 泄漏 e、尾座頂不緊或不運動 1) 壓力不足 2) 液壓缸活塞拉毛或研損 3) 密封圈損壞 4) 液壓閥斷線或卡死 5) 套筒研損 f、導(dǎo)軌潤滑不良 1) 分油器堵塞 2) 油管破裂或滲漏 3) 沒有氣體動力源 4) 油路堵塞 g、滾珠絲杠潤滑不良 1) 分油管是否分油 2) 油管是否堵塞 3.2常見伺服系統(tǒng)故障及診斷 a、伺服超差:機床的實際進(jìn)給值與指令值之差超過限定的允許值. 1) 檢查CNC控制系統(tǒng)與驅(qū)動放大模塊之間,CNC控制系統(tǒng)與位置 2) 檢測器之間,驅(qū)動放大器與伺服電機之間的邊線是否正確、可靠 3) 檢查位置檢測器的信號及相關(guān)的D/A轉(zhuǎn)換電路是否有問題 4) 檢查驅(qū)動放大器電壓是否有問題 5) 檢查電動機軸與傳動機械間是否配合良好，是否有松動或間隙存在 6) 檢查位置環(huán)增益是否符合要求，若不符合要求對有關(guān)的電位器應(yīng)予以調(diào)整 b、機床停止時，有關(guān)進(jìn)給軸振動 1) 檢查高頻脈動信號并觀察其波形及振幅，若不符合應(yīng)調(diào)節(jié)有關(guān)電位器 2) 檢查伺服放大器速度環(huán)的補償功能，若不符合應(yīng)調(diào)節(jié)補償用電位器 3) 檢查位置檢測用編碼盤的軸、聯(lián)軸節(jié)、齒輪系是否嚙合良好 c、機床運行時聲音不好，有擺動現(xiàn)象 1) 檢查測速發(fā)電機換向器表面是否光滑、清潔，電刷與換向器間是否接觸良好 2) 檢查伺服放大器速度環(huán)的補償功能，若不符合應(yīng)調(diào)節(jié)補償用電位器 3) 檢查伺服放大器位置環(huán)增益是否符合要求，若不符合要求對有關(guān)的電位器應(yīng)予以調(diào)整 4) 檢查位置檢測器與聯(lián)軸節(jié)間的裝配是否有松動 5) 檢查由位置檢測器來的反饋信號的波形及D/A轉(zhuǎn)換后的波形幅度 d、飛車現(xiàn)象 1) 位置傳感器或速度傳感器的信號反相，或者是電樞線接反了，即整個系統(tǒng)不是負(fù)反饋而變成正反饋了 2) 速度指令給的不正確 3) 位置傳感器或速度傳感器的反饋信號沒有接或者是有接線斷開 4) CNC控制系統(tǒng)或伺服控制板有故障電源板有故障而引起的邏輯混亂 e、所有的軸均不運動 1) 用戶保護(hù)性鎖緊如急停\制動,或有關(guān)運動的相應(yīng)開關(guān)位置不正確 2) 主電源熔絲斷 3) 由于過載保護(hù)用斷路器動作或監(jiān)控用繼電器的觸點未接觸好 f、電動機過熱 1) 滑板運行時摩擦力或阻力太大 2) 熱保護(hù)繼電器脫扣,電流設(shè)定錯誤 3) 勵磁電流太低或永磁式電動機失磁時,為獲得所需力矩也可引起電樞電流增高而使電動機發(fā)熱 4) 切削條件惡劣 5) 運動夾緊/制動裝置沒充分釋放 6) 齒輪傳動系損壞或傳感器有問題 7) 電機本身內(nèi)部匝間短路而引起的過熱 8) 帶風(fēng)扇冷卻的電動機,風(fēng)扇壞 g、機床定位精度不準(zhǔn) 1) 滑板運行時阻力太大 2) 位置環(huán)的增益或速度環(huán)的低頻增益太低 3) 機械傳動部分有反向間隙 4) 位置環(huán)或速度環(huán)的零點平衡調(diào)整不合理 5) 接地\屏蔽不好或電纜布線不合理 h、零件加工表面粗糙 1) 檢查測速發(fā)電機換向器的表面光滑狀況及電刷的磨合狀況 2) 檢查高頻脈沖波形的振幅、頻率、及濾波形狀 3) 檢查切削條件是否合理，刀尖是否損壞 4) 檢查機械傳動的反向間隙 5) 檢查位置檢測信號的振幅 6) 檢查機床的振動狀況如機床水平狀態(tài)、地基、主軸旋轉(zhuǎn)時有否振動等 3.3數(shù)控機床PLC故障診斷的方法 （1）根據(jù)報警信號診斷故障 數(shù)控系統(tǒng)的故障報警信息，為用戶提供排除故障的信息。 （2）根據(jù)動作順序診斷故障 數(shù)控機床上刀具及托盤等裝置的自動交換動作，都是按一定的順序來完成因此，觀察機械裝置的運動過程，比較故障和正常時的情況，就可發(fā)現(xiàn)疑點，診斷出故障原因。 （3）根據(jù)控制對象的工作原理診斷故障 數(shù)控機床的PLC程序是按照控制對象的工作原理設(shè)計的，通過對控制對象工作原理的分析，結(jié)合PLC的I/O狀態(tài)是診斷故障很有效的方法。 （4）根據(jù)PLC的I/O狀態(tài)診斷故障 在數(shù)控機床中，輸入/輸出信號的傳遞，一般要通過PLC的I/O接口來實現(xiàn)，因此一些故障會在PLC的I/O接口通道上反映出來。數(shù)控機床的這個特點為故障診斷提供了方便。如果不是數(shù)控系統(tǒng)硬件故障，可以不必查看梯形圖和有關(guān)電路圖，通過查詢PLC的I/O通常狀態(tài)和故障狀態(tài)來進(jìn)行診斷。 另外一種簡單實用的方法，就是將數(shù)控機床的輸入/輸出狀態(tài)列表，通過比較通常狀態(tài)和故障狀態(tài)，就能迅速診斷出故障部位。 （5）通過PLC梯形圖診斷故障 根據(jù)PLC的梯形圖來分析和診斷故障是解決數(shù)控機床外圍故障的基本方法。如果采用這種方法診斷機床故障，首先應(yīng)該查清機床的工作原理、動作順序和連鎖關(guān)系，然后利用CNC系統(tǒng)的自診斷功能或通過機外編程器，根據(jù)PLC梯形圖查看相關(guān)的輸入、輸出及標(biāo)志的狀態(tài)，以確定故障原因。 （6）動態(tài)跟蹤梯形圖診斷故障 有些PLC發(fā)生故障時，查看輸入/輸出及標(biāo)志狀態(tài)均為正常，此時必須通過PLC動態(tài)跟蹤，實時跟蹤輸入/輸出及標(biāo)志狀態(tài)的瞬間變化。根據(jù)PLC動作原理作出診斷。 綜上所述，PLC故障診斷的要點是:要了解數(shù)控機床各部分檢測開關(guān)的安裝位置。如加工中心的刀庫，機械手和回轉(zhuǎn)工作臺，數(shù)控車床的旋轉(zhuǎn)刀架和尾架，機床的氣、液壓系統(tǒng)中的限位開關(guān)，接近開關(guān)和壓力開關(guān)等，要清楚檢測開關(guān)作為PLC輸入信號的標(biāo)志。要了解執(zhí)行機構(gòu)的動作順序。如液壓缸、氣缸的電磁換向閥等，要清楚對應(yīng)的PLC輸出信號標(biāo)志。要了解各種條件標(biāo)志。如啟動、停止、限位、夾緊和放松等標(biāo)志信號借助編程器跟蹤梯形圖的動態(tài)變化，分析故障的原因，根據(jù)機床的工作原理作出正確的診斷。 4、數(shù)控機床常見故障診斷及維修實例 （1）主軸出現(xiàn)噪聲的故障維修 故障現(xiàn)象：主軸噪聲較大，主軸無載荷情況下，負(fù)載表指示超過40%。 分析診斷：首先檢查主軸參數(shù)設(shè)定，包括放大器型號、電動機型號及伺服增益等，在確認(rèn)無誤后，則將檢查重點放在機械側(cè)。發(fā)現(xiàn)主軸軸承損壞，經(jīng)更換軸承后，在脫開機械側(cè)的情況下檢查主軸電動機旋轉(zhuǎn)情況，發(fā)現(xiàn)負(fù)載表指示已正常但仍有噪聲。隨后，講主軸參數(shù)00號設(shè)定為1，即讓主軸驅(qū)動系統(tǒng)開環(huán)運行，結(jié)果噪聲消失，說明速度檢測元件有問題。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)安裝不正，調(diào)整位置之后再運行主軸電動機，噪聲消失，機床能正常工作。 （2）絲杠竄動引起的故障維修 故障現(xiàn)象：TH6380臥式加工中心，啟動液壓后，手動運行Y軸時，液壓自動中斷，CRT顯示報警，驅(qū)動失效，其他各軸正常。 分析診斷：該故障涉及電氣、機械、液壓等部分。任一環(huán)節(jié)有問題均可導(dǎo)致驅(qū)動失效，因此檢查的順序大致如下。 伺服驅(qū)動裝置→電動機及測量器件→電動機與絲杠連接部分→液壓平衡裝置→開口螺母和滾珠絲杠→軸承→其他機械部分。 ①檢查驅(qū)動裝置外部接線及內(nèi)部元器件的狀態(tài)良好，電動機與測量系統(tǒng)正常。 ②拆下Y軸液壓抱閘后情況同前，將電動機與絲杠的同步傳動帶脫離，手搖Y軸絲杠，發(fā)現(xiàn)絲杠上下竄動。 ③拆開滾珠絲杠上軸承座正常。 ④拆開滾珠絲杠下軸承座后發(fā)現(xiàn)軸向推力軸承的緊固螺母松動，導(dǎo)致滾珠絲杠上下竄動。 由于滾珠絲杠上下竄動，造成伺服電動機轉(zhuǎn)動帶動絲杠空轉(zhuǎn)約一圈。在數(shù)控系統(tǒng)中，當(dāng)NC指令發(fā)出后，測量系統(tǒng)應(yīng)有反饋信號，若間隙的距離超過了數(shù)控系統(tǒng)所規(guī)定的范圍，即電動機空走若干個脈沖后光柵尺無任何反饋信號，則數(shù)控系統(tǒng)必報警，導(dǎo)致驅(qū)動失效，機床不能運行。擰好緊固螺母，滾珠絲杠不再竄動，則故障排除。 （3）刀架、刀庫、換刀裝置的故障維修 故障現(xiàn)象：某加工中心采用凸輪機械手換刀。換刀過程中，動作中斷，發(fā)出2035號報警，顯示機械手伸出故障。 分析診斷：根據(jù)報警內(nèi)容，機床是因為無法執(zhí)行下一步“從主軸和刀庫中拔出刀具”，而使換刀過程中斷并報警。 機械手未能伸出完成從主軸和刀庫中拔刀動作，產(chǎn)生故障的原因可能有： ①“松刀”感應(yīng)開關(guān)失靈。在換刀過程中，各動作的完成信號均由感應(yīng)開關(guān)發(fā)出，只有上一動作完成后才能進(jìn)行下一動作。第三步為“主軸松刀”，如果感應(yīng)開關(guān)未發(fā)信號，則機械手“拔刀”就不會動作。檢查兩感應(yīng)開關(guān)，信號正常。 ②“松刀”電磁閥失靈。主軸的“松刀”，是由電磁閥接通液壓缸來完成的。如電磁閥失靈，則液壓缸未進(jìn)油，刀具就“松”不了。檢查主軸的“松刀”電磁閥，動作均正常。 ③“松刀”液壓缸因液壓系統(tǒng)壓力不夠或漏油而不動作，或行程不到位。檢查刀庫松刀液壓缸，動作正常。行程到位；打開主軸箱后罩，檢查主軸松刀液壓缸，發(fā)現(xiàn)已到達(dá)松刀位置，油壓也正常，液壓缸無漏油現(xiàn)象。 ④機械手系統(tǒng)有問題，建立不起“拔刀”條件。其原因可能是電動機控制電路有問題。檢查電動機控制電路系統(tǒng)正常。 ⑤刀具是靠碟形彈簧通過拉桿和彈簧卡頭將刀具柄尾端的拉釘拉緊的。松刀時，液壓缸的活塞桿頂壓頂桿，頂桿通過空心螺釘推動拉桿，一方面使彈簧卡頭松開刀具的拉釘，另一方面又頂動拉釘，使刀具右移而在主軸錐孔中變“松”。 主軸系統(tǒng)不松刀的原因可能有以下幾點： ① 刀具尾部拉釘?shù)拈L度不夠，致使液壓缸雖已運動到位，而仍未將刀具頂松 ② 拉桿尾部空心螺釘位置起了變化，使液壓缸行程滿足不了“松刀”的要求 ③ 頂桿出了問題，已變形或磨損 ④ 彈簧卡頭出故障，不能張開 ⑤ 主軸裝配調(diào)整時，刀具移動量調(diào)的太小，致使在使用過程中一些綜合因素導(dǎo)致不能滿足“松刀”條件 處理方法：拆下“松刀”液壓缸，檢查發(fā)現(xiàn)這一故障系制造裝配時，空心螺釘?shù)纳斐隽空{(diào)的太小，故“松刀”液壓缸行程到位，而刀具在主軸錐孔中“壓出”不夠，刀具無法取出。調(diào)整空心螺釘?shù)摹吧扉L量”，保證在主軸“松刀”液壓缸行程到位后，刀柄在主軸錐孔中的壓出量為0.4-0.5mm。經(jīng)以上調(diào)整后，故障可排除。 結(jié)論 本文從數(shù)控機床故障的產(chǎn)生論述到數(shù)控機床故障的解決。可以清楚地知道數(shù)控機床是技術(shù)含金量很高的設(shè)備，在使用過程中要嚴(yán)格遵照使用要求。設(shè)備出現(xiàn)問題后，要及時冷靜地進(jìn)行故障診斷，尋找合適的方法解決問題。機床修理人員要注重實踐，在實踐中不斷提高自己的水平，要多問、多閱讀、多觀察、多思考、多實踐、多討論交流、多總結(jié)。只有當(dāng)自身的水平提高了，數(shù)控機床的修理過程才能更迅速，才能更好地提高工作效率，多創(chuàng)效益。 致謝 從論文選題到論文截稿，我的論文指導(dǎo)老師于婷老師一直在無私地指導(dǎo)幫助我，在此謹(jǐn)致深深的謝意。在這過程中還參閱了大量的相關(guān)資料，參考了他人的維修經(jīng)驗，在此表示誠摯謝意。 參考文獻(xiàn) 1.蔣洪平，數(shù)控設(shè)備故障診斷與維修，北京：北京理工大學(xué)出版社，2006.8 2.嚴(yán)峻，數(shù)控機床常見故障快速處理86問，北京：機械工業(yè)出版社，2009.4 3.鄭小年，楊克沖，數(shù)控機床故障診斷與維修，武漢：華中科技大學(xué)出版社，2005.9 4.王潤孝，秦現(xiàn)生，機床數(shù)控原理與系統(tǒng)，第2版，西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，1997.6 山東廣播電視大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計）教師指導(dǎo)記錄表 省級電大 山東電大 市級電大 泰安電大 教學(xué)點 寧陽 指導(dǎo)教師 于婷 學(xué)生姓名 孫中波 學(xué) 號 專 業(yè) 第 一 次 指 導(dǎo) 指導(dǎo)時間： 指導(dǎo)內(nèi)容： 第 二 次 指 導(dǎo) 指導(dǎo)時間： 指導(dǎo)內(nèi)容： 第 三 次 指 導(dǎo) 指導(dǎo)時間： 指導(dǎo)內(nèi)容： 第 四 次 指 導(dǎo) 指導(dǎo)時間： 指導(dǎo)內(nèi)容： 第 五 次 指 導(dǎo) 指導(dǎo)時間： 指導(dǎo)內(nèi)容： 第 六 次 指 導(dǎo) 指導(dǎo)時間： 指導(dǎo)內(nèi)容： 指 導(dǎo) 教 師 評 語 初評成績 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日 答 辯 記 錄 答辯主持人 答辯小組成員 答辯教師提問 學(xué)生回答情況 1． 2． 3． 4 答辯小組評 語 答辯主持人（簽名）： 年 月 日 答辯成績 答辯主持人（簽名）： 年 月 日 市級電大初審意 見 市級電大專業(yè)負(fù)責(zé)人（簽名）： 蓋 章 年 月 日 省級 電大 復(fù)審 意見 省級電大專業(yè)負(fù)責(zé)人（簽名）： 蓋章 年 月 日