數控車床維修及保養(yǎng)-畢業(yè)論文【整理版】.doc

畢 業(yè) 論 文題 目： 數控車床維修及保養(yǎng)學 號： 090113053 姓 名： 專業(yè)班級： 數控技術 指導教師： 完成日期： 2011-11-27 摘 要畢業(yè)設計（論文）作為大學所學知識的最后一次總結，其作用是很重要的。它不但對我們所學的知識做了一次全面的檢查與鞏固，而且是我們綜合利用所學的全部理論與實踐相結合的重要環(huán)節(jié)。本次設計（論文）的內容為數控車床維修的條件、機床故障檢查與排除分析的方法以及車床的保養(yǎng)和典型車床的診斷與維修等。在閆老師的耐心指導下。為我們介紹了數控車床的原理與應用，并且講解了數控車床的維修方法與注意的事項，以及實踐工作的方法和理論及解決實際問題的方法。為我們整個畢業(yè)設計（論文）取得了第一手資料。在畢業(yè)設計過程中閆老師提出了寶貴的意見和糾正我們的錯誤，從而使我們的畢業(yè)設計（論文）得以圓滿成功。這次畢業(yè)設計（論文）使我受益匪淺。首先，培養(yǎng)我們分析實際問題的能力和運用所學知識動手解決問題的能力，從而達到鞏固，擴大和深化所學的理論知識，為即將走向的工作崗位打下堅實的基礎。 其次，培養(yǎng)了我們深入實際，調整研究的工作方法。再次，培養(yǎng)我們熟悉有關技術政策，運用國家標準規(guī)范規(guī)定的能力，獨立進行查找資料的能力。數控車床自身所具有的明顯優(yōu)勢使得它在工業(yè)中的應用前景極為樂觀，隨著數控技術進一步的開發(fā)和利用，我們深信，它必將在機械工程領域發(fā)揮巨大的作用。關鍵詞：數控車床的保養(yǎng) 硬件故障 軟件故障目 錄摘要2前言4一、第一章 數控車床的維修5一、數控車床維修工作的基本條件6二、數控車床故障診斷7二、第二章 數控車床故障的處置與分析排除的方法16一、車床故障處置16二、車床故障分析19三、數控車床故障排除的方法21第三章 車床的保養(yǎng)24一、數控車床的保養(yǎng)知識24二數控車床系統(tǒng)的維護25結論27感想28致謝29參考文獻30 前 言數控機（車）床是機電一體化的高技術產品，它的產生是20世紀中期計算機技術，微電子技術和自動化技術高速發(fā)展的結果,是在機械制造業(yè)要求產品高精度、高質量、高生產率、低消耗和中、小批量、多品種產品生產實現自動化生產的結果,機械制造業(yè)是國民經濟的支柱產業(yè)之一，但在實現多品種、小批量產品自動化生產方面曾遇到困難,對于大批大量生產，實現自動流水作業(yè)比較容易，但對于多品種小批量生產的自動化經歷了漫長的道路,因為機械制造業(yè)屬于離散型生產，它與化工生產、電力生產等連續(xù)型生產類型截然不同,在機械加工中，產品是經過一道道工序、多次換刀與一系列動作逐步累加而成型的,通過成組技術將產品分類，力求把中、小批量產品轉換成大批大量生產的形式，組成流水生產作業(yè)，在一定程度上可以使機械加工生產類型由離散型轉化為連續(xù)型。但要把這種連續(xù)型生產實現柔性自動化，只有在數控車床誕生以后，把計算機技術引入金屬切削車床之中，才從根本上解決了“柔性制造”（Flexible Manufacturing）、自動化生產的實際問題,因此，毫不夸張地說：數控車床的產生是機械制造業(yè)領域中的一場重大的技術革新, 經過半個世紀的不斷改進、開拓與發(fā)展，數控車床已形成品種齊全，種類繁多、性能完善與外觀造型完美的自動化生產裝備,而且正在邁向更高的層次實現無人化工廠.。目前，數控車床的應用越來越廣泛，其加工柔性好，精度高，生產效率高，具有很多的優(yōu)點，但數控車床是復雜的大系統(tǒng)，它涉及光、機、電、液等很多技術，發(fā)生故障是難免的,機械銹蝕、機械磨損、機機械失效，電子元器件老化、插件接觸不良、電流電壓波動、溫度變化、干擾、噪聲，軟件丟失或本身有隱患、灰塵等，但由于技術越來越先進、復雜，且我國從事數控車床電氣設計、應用與維修技術工作的工程技術人員數以萬計，然而由于此項技術的復雜性、多樣性和多變性以及一些客觀環(huán)境因素的制約，在數控車床電氣維修技術方面還沒有形成一套成熟的、完整的理論體系。當今控制理論與自動化技術的高速發(fā)展，尤其是微電子技術和計算機技術的日新月異，使得數控技術也在同步飛速發(fā)展，數控系統(tǒng)結構形式上的PC基、開放化和性能上的多樣化、復雜化、高智能化不僅給其應用從觀念到實踐帶來了巨大變化，也在其維修理論、技術和手段上帶來了很大變化。因此對維修人員的素質要求很高的維修經驗，要求他們具有較深的專業(yè)知識和豐富的維修經驗,在數控車床出現故障才能及時排除，沒有理論指導的實踐是盲目的實踐,沒有實踐的理論空洞的理論。伴隨著數控車床的普遍應用，數控車床的維修與保養(yǎng)技術也應運而生，本文旨在通過對數控車床故障的分析與維修保養(yǎng)等方面做了必要的介紹，是因為每臺數控車床經過長時間使用后都會出現零部件的損壞，且在首次使用數控車床或由工人不熟練操作時，在一段時間里有1/3以上的故障是由操作不當引起的 ，但是即使開展有效的預防性維護可以延長元器件的工作壽命，延長機械部件的磨損周期，防止意外惡性事故的發(fā)生，延長車床的工作時間。數控車床具有集機電液于一身的特點，是一種自動化程度高的先進設備，為了充分發(fā)揮其效益，以減少故障延長系統(tǒng)的平均無故障時間，所以要求數控車床維護人員不僅要有機械加工工藝以及液壓氣動方面的知識，還要具備電子計算機自動控制驅動及測量技術等方面的知識 ，這樣才能全面的了解和掌握數控車床，及時搞好維護保養(yǎng)工作。第一章 數控車床的維修一、 數控車床維修工作的基本條件數控車床的身價從幾十萬元到上千萬元，一般都是企業(yè)中關鍵產品關鍵工序的關鍵設備，一旦故障停機，其影響和損失往往很大。但是，人們對這樣的設備往往更多地是看重其效能，而不僅對合理地使用不夠重視，更對其保養(yǎng)及維修工作關注太少，日常不注意對保養(yǎng)與維修工作條件的創(chuàng)造和投入，故障出現臨時抱佛腳的現象很是普遍。因此，為了充分發(fā)揮數控車床的效益，我們一定要重視維修工作，創(chuàng)造出良好的維修條件。1人員條件數控車床電氣維修工作的快速性、優(yōu)質性關鍵取決于電氣維修人員的素質條件。1）首先是有高度的責任心和良好的職業(yè)道德。2）知識面要廣，要學習并基本掌握有關數控車床電氣控制的各學科知識，如計算機技術、模擬與數字電路技術、自動控制與拖動理論、控制技術、加工工藝以及機械傳動技術，當然還包括基本數控知識。3）應經過良好的技術培訓，數控技術基礎理論的學習，尤其是針對具體數控車床的技術培訓，首先是參加相關的培訓班和車床安裝現場的實際培訓，然后向有經驗的維修人員學習，而更重要且更長時間的是自學。4）勇于實踐，要積極投入數控車床的維修與操作的工作中去，在不斷的實踐中提高分析能力和動手能力。5）掌握科學的方法，要做好維修工作光有熱情是不夠的，還必須在長期的學習和實踐中總結提高，從中提煉出分析問題、解決問題的科學的方法。6）學習并掌握各種電氣維修中常用的儀器、儀表和工具。7）掌握一門外語，特別是英語，起碼應做到能看懂技術資料。2物質條件 1）準備好通用的和某臺數控車床專用的電氣備件。2）非必要的常備電器元件應做到采購渠道快速暢通。3）必要的維修工具、儀器儀表等，最好配有筆記本電腦并裝有必要的維修軟件。4）每臺數控車床所配有的完整的技術圖樣和資料。5）數控車床使用、維修技術資料檔案。3關于預防性維護預防性維護的目的是為了降低故障率，其工作內容主要包括下列幾方面的工作：1）人員安排為每臺數控車床分配專門的操作人員、工藝人員和維修人員，所有人員都要不斷地努力提高自己的業(yè)務技術水平。2）建檔針對每臺車床的具體性能和加工對象制定操作規(guī)章，建立工作與維修檔案，管理者要經常檢查、總結、改進。3）日常保養(yǎng)對每臺數控車床都應建立日常維護保養(yǎng)計劃，包括保養(yǎng)內容(如坐標軸傳動系統(tǒng)的潤滑、磨損情況，主軸潤滑等，油、水氣路，各項溫度控制，平衡系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，傳動帶的松緊,繼電器、接觸器觸頭清潔，各插頭、接線端是否松動，電氣柜通風狀況等等)及各功能部件和元氣件的保養(yǎng)周期(每日、每月、半年或不定期)。4）提高利用率數控車床如果較長時間閑置不用，當需要使用時，首先車床的各運動環(huán)節(jié)會由于油脂凝固、灰塵甚至生銹而影響其靜、動態(tài)傳動性能，降低車床精度，油路系統(tǒng)的堵塞更是一大煩事；從電氣方面來看，由于一臺數控車床的整個電氣控制系統(tǒng)硬件是由數以萬計的電子元器件組成的，他們的性能和壽命具有很大離散性，從宏觀來看分三個階段：在一年之內基本上處于所謂“磨合”階段。在該階段故障率呈下降趨勢，如果在這期間不斷開動車床則會較快完成“磨合”任務，而且也可充分利用一年的維修期；第二階段為有效壽命階段，也就是充分發(fā)揮效能的階段。在合理使用和良好的日常維護保養(yǎng)的條件下,車床正常運轉至少可在五年以上；第三階段為系統(tǒng)壽命衰老階段，電器硬件故障會逐漸增多，數控系統(tǒng)的使用壽命平均在810年左右。因此，在沒有加工任務的一段時間內，最好較低速度下空運行車床，至少也要經常給數控車床通電,甚至每天通電。 二、 數控車床故障診斷 我們要學習車床的診斷首先要需要了解兩個概念：系統(tǒng)可靠性是指數控系統(tǒng)在規(guī)定的條件和規(guī)定的時間內完成規(guī)定功能的能力，故障是指系統(tǒng)在規(guī)定的條件和規(guī)定的時間內失去了規(guī)定的功能：1診斷的內容1）動作診斷：監(jiān)視車床各動作部分，判定動作不良的部位。診斷部位是ATC、APC和車床主軸。2）狀態(tài)診斷：當車床電機帶動負載時，觀察運行狀態(tài)。3）點檢診斷：定期點檢液壓元件、氣動元件和強電柜。4）操作診斷：監(jiān)視操作錯誤和程序錯誤。5）數控系統(tǒng)故障自診斷。2典型數控車床的故障診斷與維修1）伺服報警 414# 、 410# 臺灣省產FTC-30 數控車床在加工過程中出現 414# 、 410# 報警 , 動力停止。關閉電源再開機 ,X 軸移動時車床振顫 , 后又出現報警并動力停止。查系統(tǒng)維修手冊 , 報警信息為伺服報警、檢測到 X 軸位置偏差大。根據現象分析 , 認為可能有以下原因 : 伺服驅動器壞 ;X 軸滾珠絲杠阻滯及導軌阻滯。針對原因 , 調換同型號驅動器后試機 , 故障未能排除。針對故障, 進入伺服運轉監(jiān)視畫面 , 移動軸觀察驅動器負載率 , 發(fā)現明顯偏大 , 達到 250%-300%。 判斷可能為機械故障。拆開 X 軸防護罩 , 仔細檢查滾珠絲杠和導軌均未發(fā)現異?，F象。車床 X 軸水平傾斜 45o 安裝 , 應有防止其下滑的平衡塊或制動裝置 , 檢查中未發(fā)現平衡塊 , 但車床說明書電器資料 顯示 PMC 確有 X 軸剎機釋放輸出接點 , 而對比同型車床該接點輸出正常。檢查車床廠設置的 I/0 轉接板 , 該點輸出繼電器工作正常 , 觸點良好 , 可以輸出 110V 制動釋放電壓。據此可斷定制動線圈或傳輸電纜有故障。斷電后 , 用萬用表檢測制動線圈直流電組及絕緣良好 , 兩根使用的電纜中有一根已斷掉。更換新的電纜后開機試驗 , 一切正常。此故障雖然是有系統(tǒng)報警 , 但直接原因卻是電纜斷線。這一故障并不常見車床廠家在安裝整機時處理不當或電器件壓接不牢靠通常卻都能引起一些故障而此類故障分析查找原因較麻煩。 2）統(tǒng)制 # 報警 1000 型加工中心在加工時出現 409# 報警 , 停機重開可繼續(xù)加工 , 加工中故障重現。發(fā)生故障時 , 主軸驅動 放大器處于報警狀態(tài)，顯示號報警。維修手冊說明為控制系統(tǒng)冷卻風扇不轉或故障。拆下放大器檢查 , 發(fā)現風扇油污較多 , 清洗后風干, 裝上試機故障未排除。拆下放大器打開檢查 , 發(fā)現電路板油污嚴重, 且有金屬粉塵附著。拆下電路板 , 用無水乙醇清洗 , 充分干燥后裝機試驗 , 故障排除。此例中 , 故障起因為設備工作環(huán)境因素 , 空氣濕度大、干式加工、金屬粉塵大。數控車床的系統(tǒng)主板、電源模塊、伺服放大器等的電路板由于高度集成 , 大都由多層印刷電路板復合而成 , 線間距離狹小 , 異物進入極易引起電路板故障 , 這應該引起使用者的高度注意。 數控車床經過近年來發(fā)展，技術己日臻成熟，功能越來越強，維修越來越方便。作為數控系統(tǒng)的最終用戶加工工廠來說 , 所要做的就是選取合適的系統(tǒng)配置 , 造就車床適當的工作環(huán)境 , 加強維護保養(yǎng) , 利用有效的設備資源 , 充分開發(fā)系統(tǒng)潛能 , 最大限度地為企業(yè)創(chuàng)造利潤。 該車床在運行過程中顯示屏上突然出現 414 報警。查詢相關資料得知 414 號報警指示意義為 “ 在 X 軸方向上 , 伺服驅動系統(tǒng)發(fā)生故障 ” 。根據經驗 , 我們首先關掉總電源 , 然后將電柜門打開后 , 重新開機 , 目測 X 軸驅動板工作狀態(tài) , 發(fā)現其板上 “HC”報警指示燈點亮。查閱相關資料得知伺服放大器中發(fā)生電流異常。于是我們作了下列步驟的進一步維修判斷。 （1）檢查該車床參數表 , 對照廠家提供參數目錄 , 結果未發(fā)現異常參數。 （2）重新關掉車床總電源 , 小心取下伺服驅動板。靜態(tài)檢查板后面的大功率放大模塊 , 基本正常。然后將取下的伺服放大驅動板作靜態(tài)檢查 , 用萬用表分別檢查板上的大電流元件 , 結果發(fā)現大功率放大模塊的 2 只前置放 大晶體管已擊穿 ( 型號為 R2662) 。將此管摘下 , 換上同型號新管后 , 重新裝入車床的電柜內 , 通電試用后 , 顯示屏上報警號消失。同時伺服驅動板上 “HC” 報警指示燈熄滅。此時 , 我們認為故障已排除。但是沒有想到的是 , 當車床作空運行時 ,X 軸上可聽到明顯 “ 咯、咯、咯 ” 的聲音 , 似滾珠絲杠螺母中的滾珠損壞的聲音 , 當時我們公司機械電氣技術人員一致認為 X 軸方向還存在阻尼現象。初步判斷認為螺母中滾珠有損壞 , 但當我們用于轉動絲杠時 , 卻顯得比較輕松 , 無明顯的卡阻現象。憑經驗判斷伺服驅動部分有故障。于是我們檢查伺服驅動板輸出線到電動機的中間環(huán)節(jié) , 查出中間的保護開關常閉觸點已呈開路狀態(tài)。在手邊無配件的情況下 , 用 1.5mm的導線短接 , 重新開機運行 , 車床工作正常。 在數控車床維修過程中, 有時會遇到一些比較特殊的故障, 例如: 有的車床在剛開機時, 系統(tǒng)和車床工作正常。但是, 當工作一段時間后, 將出現某一故障。這種故障有的通過關機后得以清除, 有的必須經過關機較長的時間后, 車床才能重新工作。此類故障常常被人們稱為“軟故障”。由于此類故障的不確定性和發(fā)生故障的隨機性 , 使得車床時好時壞 , 這給檢查、測量帶來了相當的困難。維修人員必須具備較高的業(yè)務水平和豐富的實踐經 驗 , 仔細分析故障現象 , 才能判定故障原因 , 并加以解決。下面是在數控車床維修中一起比較典型的“ 軟故障”維修事例 , 現將故障現象、維修過程及分析思路介紹如下 , 供參考。 1 故障現象 臺灣 GOODWAY 公司生產的 GCL-15 型數控車床 , 采用 FANUC T 數控系統(tǒng)。 X 、 Z 分別采用 FANUC 5、10 型 AC 伺服電動機驅動 , 主軸采用 FANUC 8S AC 主軸驅動。車床帶液壓夾具、液壓支架和 15 把刀的自動換刀裝置, 全封閉防護, 自動排屑。車床本身價格高、精度好 , 是該公司的主要加工設備之一。 該車床發(fā)生的故障現象為 : 車床開機時全部動作正常 , 伺服進給系統(tǒng)高速運動平穩(wěn)、低速無爬行 , 加工的零件 精度全部達到要求。當車床正常工作 5-7h 后 ,Z 軸出現劇烈振蕩 ,CNC 報警 , 車床無法正常工作。這時 , 即使關機再啟動 , 只要手動或自動移動 Z 軸 , 在所有速度范圍內 , 都發(fā)生劇烈振蕩。但是 , 如果關機時間足夠長 , 車床 又可以正常工作 5-7h, 并再次出現以上故障 , 如此周期性重復。 2 故障分析 根據以上故障現象 , 分析其原因不外乎與 Z 軸有關的機械、電氣兩個方面。在機械方面 , 可能是由于貼塑導軌的熱變形、脫膠 , 滾珠絲杠、絲杠軸承的局部損壞或調整不當等原因引起的非均勻性負載變化 , 導致進給系統(tǒng)的不穩(wěn)定。在電氣方面, 可能是由于某個元件的參數變化 , 引起系統(tǒng)的動態(tài)特性改變, 導致系統(tǒng)的不穩(wěn)定等。 鑒于本車床采用的是半閉環(huán)伺服系統(tǒng), 為了分清原因, 維修的第一步是松開 Z 軸伺服電動機和滾珠絲杠之間的機械聯接。在 Z 軸無負載的情況下, 運行加工程序 , 以區(qū)分機械、電氣故障。經試驗發(fā)現 : 故障仍然存在, 但發(fā)生故障的時間有所延長。因此, 可以確認故障為電氣原因 , 并且和負載大小或溫升有關。 由于數控車床伺服進給系統(tǒng)包含了 CNC 、伺服驅動器、伺服電動機三大部分, 為了進一步分清原因, 維修的第二步是將 CNC 的 X 軸和 Z 鈾的速度給定和位置反饋互換 (CNC 的 M6 與 M8,M7 與 M9 互換 ),即：利用 CNC 的 X 軸指令控制車床的 Z 軸伺服和電動機運動 ,CNC 的 Z 軸指令控制車床的 X 軸伺服和電動機運動 , 以判別故障發(fā) 生在 CNC 或伺服。經更換發(fā)現 , 此時 CNC 的 Z 軸 ( 帶 X 軸伺服及電動機 ) 運動正常 , 但 X 軸 (帶 Z 軸伺服及電動機)運動時出現振蕩。據此,可以確認: 控制 Z 軸的 CNC 正常, 故障在 Z 軸伺服驅動或伺服電動機上。 考慮到該車床 X 、 Z 軸采用的是同系列的 AC 伺服驅動 , 其伺服 PCB 板型號和規(guī)格相同 , 為了進一步縮小檢查范圍 , 維修的第三步是在恢復第二步 CNC 和 X 、 Z 伺服間的正常連接后 , 將 X 、 Z 的 PCB 板經過調整設定后互換。經互換發(fā)現 , 這時 X 軸工作仍然正常 ,Z 軸故障依舊?？梢?,Z 軸的 PCB 板正常。 根據以上試驗和檢查 , 可以確認故障是由于 Z 軸伺服主回路或伺服電動機的不良而引起的。經以上維修 , 車床恢復了正常。3結語 數控車床的 軟故障 是維修過程中最難解決的問題之一。在條件許可時 , 使用 互換法 可以較快地判別故障所在 , 而根據原理進行分析 , 是解決問題的根本辦法。維修人員應根據實際情況 , 仔細分析故障現象 , 才能判定 故障原因 , 并加以解決。 故障現象一是CRT 顯示 414# 報警。報警信息為 : SERVO ALARM:X AXIS DETECTION SYSTEM ERROR 同時 , 伺服驅動單元的LED報警顯示碼為 8 點亮。 故障分析與處理通過查看 FANUC O 系統(tǒng)維修說明書可知 :414# 報警為“X 軸的伺服系統(tǒng)異常 ,當錯誤的信息輸出至 DGN0720 時 , 伺服系統(tǒng)報警”。根據報警顯示內容 , 用車床自我診斷功能檢查車床參數 DGN072 上的信息 , 發(fā)現第 4 位為 “1”，而正常情況下該位應為“0”?，F該位由“0” 變?yōu)?“1”則為異常電流報警 , 同時伺服驅動單元LED 報警顯示碼為8點亮 , 也表示該伺服軸過電流報警。檢查伺服驅動器模塊 , 用萬用表測得電源輸入端阻抗只有6, 低于正常值 , 因而可判斷該軸伺服驅動單元模塊損壞。更換后正常。 故障現象二轉塔刀架在換刀過程時出現 2011# 、 2014# 報警： 故障分析與處理查看電氣使用說明書可知2011# 報警表示轉塔有故障 ,2014# 報警指轉塔未卡緊?？赡苁怯捎诰ㄎ粫r接近開關未發(fā)出信號 , 電磁鐵不能鎖緊。利用 FANUC 系統(tǒng)具有的 PLC 梯形圖動態(tài)顯示功能 , 發(fā)現精定位接近開關 X0021.2 未亮 ( 沒有接通 ) 。拆下此開關并檢查 , 通斷正常。估計是接近開關與感應塊的距離不當造成的。調整兩者的距離使它們保持適當的距離 0.8mm, 再查看 X0021.2 信號通斷正常 , 轉塔刀架能正常 使用。 例1故障現象：Y軸速度異常，05、07和37報警。故障檢查及分析：查FANUC-BESK 7M系統(tǒng)維修手冊，05系統(tǒng)急停機信號接通；07系速度控制單元報警；37系Y軸位置控制偏移過大。從維修手冊中看，05報警是由緊急停機造成，排除其報警并不困難，對于07報警，維修手冊指出：任意一軸的速度控制單元處于報警條件，或電機電源線的接觸器斷路，產生該報警?？煽紤]下列原因：電機過載：速度控制的電源變壓器過熱；速度控制電源變壓器的電源保險絲斷；在控制部分電源輸入端子板上，接線座Xl的EMGI N1和EMGI N2之間的觸點開路；在控制部分電源輸入支架上，交流100V保險絲（F5）斷；連接速度控制單元與控制部分之間的信號電纜斷開或從觸頭中脫落；由于某種原因其它伺服機構報警，電機電源線上的接觸器（MCC）斷開。我們經過對以上7項的宏觀分析，認為07報警與05均是由于Y軸速度異常之后，我們采用緊急停機手段所引起。因此，把以檢查的重點放在37報警上。從維修手冊上看，37報警有兩條原因：伺服電機電源線斷線；位置檢測器和伺服電機之間的連線松動。分析原因，伺服電機有轉速，說明電源線未斷。與此同時，我們又將位置控制環(huán)內的偏移補償量調到CRT顯示器上，與正常值進行比較，也無異常。從而排除了Y軸位置偏移量過大的問題。對于，我們根據“先外后內”的維修原則，用分段判定法對NC系統(tǒng)的01 GN 710位置控制器進行了詳細的檢查，具體步驟如下：根據X、Y、Z三個伺服驅動系統(tǒng)的結構和參數完全一致的特點，將Y、Z兩個伺服驅動系統(tǒng)的NC中位置控制器的連線XC（Z軸）和XF（Y軸）以及測速反饋線XE（Z軸）與XH（Y軸）對調，即在車床控制中，用Y軸信號控制Z軸，用Z軸信號控制Y軸，以檢查NC系統(tǒng)的好壞。調換后故障依然存在，說明NC系統(tǒng)無故障；將標準電柜中Y、Z伺服驅動系統(tǒng)進行對調，即用Z軸控制信號去驅動Y軸，故障同樣存在，又排除了伺服驅動系統(tǒng)的問題，將故障范圍縮小到Y軸直流伺服電機中。 拆開直流伺服電機，發(fā)現測速發(fā)電機與伺服電機之間的連接齒輪松動。由于在自動控制系統(tǒng)中測速發(fā)電機是一種產生加速或減速信號和對旋轉機械作恒速控制的元件。故它與伺服電機之間的連接松動便造成對恒速控制不準，甚至對CNC產生加速信號，從而造成Y軸速度異常。處理方法：將其連接齒輪緊固，故障排除。 例2 故障現象：主軸不能定向，負載表指針達紅區(qū)，08報警。故障檢查及分析：查車床維修手冊，08報警為主軸定位故障。根據維修手冊的要求，我們打開車床電源柜，在交流主軸控制器線路板上，找到了7個發(fā)光二極管（6綠1紅）。這7個指示燈（從左到右）分別表示；定向指令；低速檔；磁道峰值檢測；減速指令；精定位；定位完成；以上為綠色）；試驗方式。觀察這7個指示的情況如下：l燈亮，3、5燈閃爍。這表明定位指令已經發(fā)出；磁道峰值已檢測到；定位信號也檢測到；但是系統(tǒng)不能完成定位，主軸仍在低速運行，故3、5燈不斷閃爍。 調節(jié)主軸控制器上的電位器RV5、RV6、RV7，仍不能定位。從以上情況分析，懷疑是主軸箱上的放大器有問題。打開主軸防護罩檢查放大器時，發(fā)現主軸上的刀具夾緊油缸軟管盤繞成絞形，纏繞在主軸上，分析這個不正常的現象，我們判斷就是該軟管盤繞致使主軸定位偏移而不能準確定位，造成08報警。 解決方法：將該軟管卸下捏直后裝好，又將主軸控制器中的調節(jié)器RVII（定位點偏移）進行了重新調節(jié)。故障排除，報警消失，車床恢復正常運行。例3 故障現象：主軸12報警故障檢查與分析：查JCS一018加工中心交流主軸系統(tǒng)明書知：主軸12報警為直流電路電流過大，故障原因有如下三種情況：輸出端或電機繞組短路；功率晶體管不良；印刷板故障。 在確認輸出端或電機繞組無短路的情況下，斷開電源，檢查晶體管組件，檢查方法如下：打開印刷板，拆去電機動力線，用萬用表xl0檔檢查晶體管組件的集電極（C1 C2）和發(fā)射極（E1 E2）之間；集電極（C1 C2）和基極（B1 B2）之間以及基極（B1 B2）和發(fā)射極（E1 E2）之間的電阻值。晶體管組件損壞時，C-E；C-B之間成短路狀態(tài)，檢查發(fā)現Cl-El之間短路，即晶體管組件已燒毀。 為確定故障源，又對印刷板上晶體管回路進行了檢查。檢查情況如下：將直流耦合熔斷器F7拆下，合上交流電源，輸入正轉指令。測定8個晶體管（型號為ET191）U、V、W相再生回路的基極-射極電壓（CN6，CN7上測量）。 以發(fā)射極為基準，測量B-E正常值一般在2V左右，有問題的回路與正?；芈凡煌?，發(fā)現了就可以判定。檢查1C-1B之間為短路，即C-B極擊穿。同時二極管D27也擊穿。在更換上述部件后，主軸報警變?yōu)?9報警。查閱有關資料知：AL-19報警為U相電流檢測電路偏置過流報警。對控制回路的電源進行檢查，檢查印刷電路板上電源測試端子19A-CT為AC19V；19B- CT為AC19V；交流輸入電源正常。直流輸出+24V，+15V，+5V正常，而-15V電壓為“0”。說明三端穩(wěn)壓管7915電源異常，檢查7915端壓管已被擊穿。解決方法：更換7915后，-15V輸出電壓正常，主軸AL-19報警消除。同時，主軸AL-12報警答也消除，車床恢復正常。 例4故障現象：主軸定位后，ATC無定位指示，機械手無換刀動作故障檢查與分析，該故障發(fā)生后，車床無任何報警產生，除機械手不能正常工作外，車床各部分都工作正常。用人工換刀后車床也能進行正常工作。根據故障現象分析，認為是主軸定位完成信號未送到PLC，致使PLC中沒有得到換刀指令。查車床連接圖，在CN1插座22、23上測到主軸定位完成信號。該信號是在主軸定位完成后送至刀庫電機的一個信號，信號電壓為+24V。這說明主軸定位信號已經送出。 在PLC梯形圖上看到，ATC指示燈亮的條件為：AINI（機械手原位）ON；ATCP（換刀條件滿足）ON。 首先檢查ATCP換刀條件是否滿足。查PLC梯形圖，換刀條件滿足的條件為： OREND（主軸定位完成）ON；INPI（刀庫伺服定位正常）ON；ZPZ（z軸零點）ON。 以上三個條件均已滿足，說明ATCP已經ON。其次檢查AINI條件是否滿足。從PLC梯形圖上看，AINI滿足的條件為： A75RLS（機械手75回行程開關）ON； INPI（刀庫伺服定位正常）ON；180RLS（機機械手180回行程開關）ON； AUPLS（機械手向上行程開關）ON。檢查以上三個行程開關，發(fā)現A75RLS未壓到位。 解決方法：調整A75RLS行程開關檔塊，使之剛好將該行程開關壓好。此時，ATC指示燈亮，機械手恢復正常工作，故障排除。例5故障現象：99報警故障故障檢查與分析：該故障發(fā)生后，按車床任何鍵均不能工作，系統(tǒng)停止了任何功能，也不能從手動數據輸入顯示燈面板執(zhí)行任何控制，即整個系統(tǒng)處于“死機”狀態(tài)。同時，按清除鍵不能消除該報警，也不能熄滅上述指示燈。按R、S啟動鍵不能啟動系統(tǒng)。按I、L啟動鍵，系統(tǒng)能啟動，通用顯示器I顯示IL字符，也能用清除鍵消除和顯示器I上的字符及數碼，但不能清除號碼顯示器的99報警，按操作面板上的按鈕可進行轉換，但用手和紙帶輸入機不能輸入任何數據，車床仍不能工作。查閱018操作說明書，從86到99報警均未提示是何種報警，因此不能根據車床的報警表及其處理辦法是進行解決。根據上述檢查以及系統(tǒng)工作原理，我們懷疑是CNC系統(tǒng)出現了故障，于是進行了如下的工作：檢查系統(tǒng)電源，在01GN700、01G705、01GN701、02GN710、01GN715、01GN820、01GN725、N01、N00上測得5、15V、24V電壓均正常。查018車床維修手冊，在報警表上，未指明99為何種報警，我們從報警分類欄上看到：99為pS報警，表示程序誤差或操作誤差報警。根據該報警指示的范圍，我們首先將車床參數全部 清零（將01GN700板上的電池去掉）排除了程序誤差的故障，99報警未消除。其次，仔細檢查車床的各參考位置，發(fā)現刀庫未回到參考點。為此，我們調整旋轉變壓器，使刀庫重新回到參考點，排除了機械故障。99報答還是未消除?？紤]到刀庫電機是由附加位置控制器所控制，刀庫不回參考點這一故障的發(fā)生是否將CPU數據總線鎖定，根據018 7CM系統(tǒng)為總結結構的特點，我們采用插拔法將02GN710板上的數據總線AX2拆下后，再重新開機，系統(tǒng)啟動成功，通過顯示器I上無任何顯示，號碼顯示器上則顯示02、07報警，按N1鍵，CRT顯示：02：數控柜過熱報警；07：速度控制裝置報警。對于07報警我們認為：因車床參數已經消除，伺服電機X、Y、Z的電磁接觸器已處于斷開狀態(tài)，必然會產生該報警。只要將車床參數恢復，該報警的消除是不難的。 對于02報警，車床操作說明書上指出：（1）環(huán)境溫度過高；（2）冷卻風扇故障；（3）空氣過濾器不清潔。我們在排除上述因素后，利用CRT進行接口診斷，在T地址下，查找到數據號16的第7位為0。正常狀態(tài)下該位應為“1”。車床操作說明書上指出：該位為數控柜過熱信號，當輸入信號接通時（即數控柜過熱時）它為0。由此，我們認為是數控柜中的熱控開關接通。從數控柜中找到兩只熱控開關，型號分別為：60M139 60M1Y7。一只在附加位置控制板02GN710上，另一只在PC-C主板上。檢查熱控開關發(fā)現PC-c主板上那只開關無5V工作電壓。故T地址16數據為0。根據PC-C印刷電路板電路檢查，在PC柜門上發(fā)現H50F PC 02穩(wěn)壓裝置上無24P輸出電壓。該電壓一路供PC-C主板工作；一路送車床側信號。檢查穩(wěn)壓裝置，發(fā)現該裝置燒壞。更換該穩(wěn)壓裝置后，接上PC-C主板，24P電壓正常，同時號碼顯示器上99報警消除，但負載表旁的報警指示為：19。再接上車床側信號，（即將02GN710板（附加軸位置控制）上的數據總線AX2插上）24P電壓消失，同時99報警又出現。這說明99報警與24P電壓有關，其機理為：由于PC-C失去24P工作電壓，其輸入、輸出動作產生紊亂，從而封鎖了CPU數據總線，產生PS操作誤差報警，使整個系統(tǒng)“死機”。該機理也與刀庫不回參考點的故障現象相吻合。查車床側信號短路的原因，在車床強電柜XT2接線柱上查到XT2-1、XT2-2線有短路現象，再查該線，發(fā)現簡易位置控制器輸入信號線毛刺短路，故使穩(wěn)壓裝置燒壞。將該故障排除后，車床側信號24P電壓恢復正常，99報警消除，系統(tǒng)恢復正常。通過對上述故障的維修，我認為：FANUC-BESK 7M系統(tǒng)具有自診斷功能，在加工中可以在線診斷外部設備接口信號和車床控制輸入輸出信號，并由CRT顯示。7M系統(tǒng)有多達80多種報警，當出現報警時，操作者和維修人員可查閱操作說明書上的報警信息表，根據具體報警號的提示來查找問題的癥結所在，給系統(tǒng)的維修和檢修帶來極大的方便第二章 數控車床故障的處置與分析排除的方法一、車床故障處置一旦CNC系統(tǒng)發(fā)生故障，系統(tǒng)操作人員應采取急停措施，停止系統(tǒng)運行，保護好現場處理故障。1故障的表現1）系統(tǒng)發(fā)生故障的工作方式工作方式有：Tape（紙帶方式）、MDI（手動數據輸入方式）、MEMORY（存儲器方式）、EDIT（編輯）、HANDLE（手輪）、JOG（點動）方式2）MDI/DPL（手動數據輸入/顯示）。3）系統(tǒng)狀態(tài)顯示有時系統(tǒng)發(fā)生故障時卻沒有報警，此時需要通過診斷畫面觀察系統(tǒng)所處的狀態(tài)。4）定位誤差超差情況。5）在CRT上的報警及報警號。6）刀具軌跡出現誤差時的速度。2故障的頻繁程度1）故障發(fā)生的時間及頻率。2）加工同類工件時，發(fā)生故障的概率。3）故障發(fā)生的方式，判別是否與進給速度、換刀方式或是與螺紋切削有關。4）出現故障的程序段。3故障的重復性1）將引起故障的程序段重復執(zhí)行多次進行觀察，來考察故障的重復性。2）將該程序段的編程值與系統(tǒng)內的實際數值進行比較，確認兩者是否有差異。3）本系統(tǒng)以前是否發(fā)生過同樣故障？4外界狀況1）環(huán)境溫度。2）周圍的振動源。3）系統(tǒng)的安裝位置檢查，出故障時是否受到陽光的直射等。4）切削液、潤滑油是否飛濺到了系統(tǒng)柜、系統(tǒng)柜里是否進水，受到水的浸漬（如暖氣漏水）等。5）輸入電壓調查，輸入電源是否有波動、電壓值等。6）工廠內是否有使用大電流的裝置。7）近處是否存在干擾源。8）附近是否正在修理或調試車床、安裝了新車床等。9）重復出現的故障是否與外界因素有關？5有關操作情況1）經過什么操作之后才發(fā)生的故障？2）車床的操作方式對嗎？3）程序內是否包含有增量指令？6車床情況1）車床調整狀況。2）車床在運輸過程中是否發(fā)生振動？3）所用刀具的刀尖是否正常？4）換刀時是否設置了偏移量？5）間隙補償給的是否恰當？6）機械零件是否隨溫度變化而變形？7）工件測量是否正確？7運轉情況1）在運轉過程中是否改變過或調整過運轉方式？2）車床是否處于報警狀態(tài)？是否已作好運轉準備？3）車床操作面板上的售率開關是否設定為0？4）車床是否處于鎖住狀態(tài)？5）系統(tǒng)是否處于急停狀態(tài)？6）系統(tǒng)的保險絲是否燒斷？7）車床操作面板上的方式選擇開關設定是否正確？8車床和系統(tǒng)之間接線情況1）電纜是否完整無損？2）交流電源線和系統(tǒng)內部電線是否分開安裝？3）電源線和信號線是否分開走線？4）信號屏蔽線接地是否正確？5）繼電器、電磁鐵以及電動機等電磁部件是否裝有噪聲抑制器？9CNC裝置的外觀檢查1）車床柜檢查破損情況和是否是在打開柜門的狀態(tài)下操作？2）車床柜內部風扇電機工作是否正常？3）紙帶閱讀機是否有污物？4）電源單元保險絲是否正常？5）電纜連接器插頭是否完全插入、擰緊？6）印刷線路板。印刷線路板數量有無缺損？7）MDI/CRT單元。二 、車床故障分析1NC系統(tǒng)故障 1）硬件故障 硬件故障是指已損壞的器件就能排除的故障，有時由于NC系統(tǒng)出現硬件的損壞，使車床停機。對于這類故障的診斷，首先必須了解該數控系統(tǒng)的工作原理及各線路板的功能，然后根據故障現象進行分析，在有條件的情況下利用交換法準確定位故障點。 例一、一臺采用德國西門子SINUMERIK SYSTEM 3的數控車床，其PLC采用S5130WB，一次發(fā)生故障，通過NC系統(tǒng)PC功能輸入的R參數，在加工中不起作用，不能更改加工程序中R參數的數值。通過對NC系統(tǒng)工作原理及故障現象的分析，我們認為PLC的主板有問題，與另一臺車床的主板對換后，進一步確定為PLC主板的問題。經專業(yè)廠家維修，故障被排除。 例二、另一臺車床也是采用SINUMERIK SYSTEM 3數控系統(tǒng)，其加工程序號輸入不進去，自動加工無法進行。經確認為NC系統(tǒng)存儲器板出現問題，維修后，故障消除。 2）軟故障 軟故障是指由于編程錯誤造成的軟件故障，只要 改變程序內容，修改機床參數設定就能排除故障，數控車床有些故障是由于NC系統(tǒng)車床參數引起的，有時因為設置不當，有時因意外使參數發(fā)生變化或混亂，這類故障只要調整好參數，就會自然消失。還有些故障由于偶然原因使NC系統(tǒng)處于死循環(huán)狀態(tài)，這類故障有時必須采取強行啟動的方法恢復系統(tǒng)的使用。 例一、一臺采用日本發(fā)那科公司FANUC-OT系統(tǒng)的數控車床，每次開機都發(fā)生死機現象，任何正常操作都不起作用。后采取強制復位的方法，將系統(tǒng)內存全部清除后，系統(tǒng)恢復正常，重新輸入車床參數后，車床正常使用。這個故障就是由于車床參數混亂造成的。 例二、一臺采用西門子SINUMERIK 810的數控車床，一次出現問題，每次開機系統(tǒng)都進入AUTOMATIC狀態(tài)，不能進行任何操作，系統(tǒng)出現死機狀態(tài)。經強制啟動后，系統(tǒng)恢復正常工作。這個故障就是因操作人員操作失誤或其它原因使NC系統(tǒng)處于死循環(huán)狀態(tài)。3）因其它原因引起的NC系統(tǒng)故障有時因供電電源出現問題或緩沖電池失效也會引起系統(tǒng)故障。 例一 一臺采用德國西門子SINUMERIK SYSTEM 3的數控車床，一次出現故障，NC系統(tǒng)加上電后，CRT不顯示，檢查發(fā)現NC系統(tǒng)上“COUPLING MODULE”板上左邊的發(fā)光二極管閃亮，指示故障。對PLC進行熱啟動后，系統(tǒng)正常工作。但過幾天后，這個故障又出現了，經對發(fā)光二極管閃動頻率的分析，確定為電池故障，更換電池后，故障消除。 例二 另一臺也是采用西門子SINUMIK 810的數控車床，出現這樣的故障，當系統(tǒng)加上電源后，系統(tǒng)開始自檢，當自檢完畢進入基本畫面時，系統(tǒng)掉電。經分析和檢查，發(fā)現X軸抱閘線圈對地短路。系統(tǒng)自檢后，伺服條件準備好，抱閘通電釋放。抱閘線圈采用24V電源供電，由于線圈對地短路，致使24V電壓瞬間下降，NC系統(tǒng)采取保護措施自動斷電。 2伺服系統(tǒng)的故障 由于數控系統(tǒng)的控制核心是對車床的進給部分進行數字控制，而進給是由伺服單元控制伺服電機，帶動滾珠絲杠來實現的，由旋轉編碼器做位置反饋元件，形成半閉環(huán)的位置控制系統(tǒng)。所以伺服系統(tǒng)在數控車床上起的作用相當重要。伺服系統(tǒng)的故障一般都是由伺服控制單元、伺服電機、測速電機、編碼器等出現問題引起的。下面介紹幾例： 例 伺服電機損壞 一臺采用SINUMERIK 810T的數控車床，有一次刀塔出現故障，轉動不到位，刀塔轉動時，出現6016號報警“SLIDE POWER PACK NO OPERATION”，根據工作原理和故障現象進行分析，刀塔轉動是由伺服電機驅動的，電機一啟動，伺服單元就產生過載報警，切斷伺服電源，并反饋給NC系統(tǒng)，顯示6016報警。檢查機械部分，更換伺服單元都沒有解決問題。更換伺服電機后，故障被排除。 3外部故障 由于現代的數控系統(tǒng)可靠性越來越高，故障率越來越低，很少發(fā)生故障。大部分故障都是非系統(tǒng)故障，是由外部原因引起的。這類故障是數控車床常見故障，一般都是由于檢測開關、液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、電氣執(zhí)行元件、機機械裝置等出現問題引起的。有些故障可產生報警，通過報答信息，可查找故障原因?，F代的數控設備都是機電一體化的產品，結構比較復雜，保護措施完善，自動化程度非常高。有些故障并不是硬件損壞引起的，而是由于操作、調整、處理不當引起的。這類故障在設備使用初期發(fā)生的頻率較高，這時操作人員和維護人員對設備都不特別熟悉例 一臺數控車床一次出現故障，負載門關不上，自動加工不能進行，而且無故障顯示。這個負載門是由氣缸來完成開關的，關閉負載門是PLC輸出Q2.0控制電磁閥Y2.0來實現的。用NC系統(tǒng)的PC功能檢查PLC Q2.0的狀態(tài)，其狀態(tài)為1。 發(fā)現問題是解決問題的第一步，而且是最重要的一步。特別是對數控車床的外部故障，有時診斷過程比較復雜，一旦發(fā)現問題所在，解決起來比較輕松。對外部故障的診斷，我們總結出兩點經驗，首先應熟練掌握車床的工作原理和動作順序。其次要熟練運用廠方提供的PLC梯圖，利用NC系統(tǒng)的狀態(tài)顯示功能或用機外編程器監(jiān)測PLC的運行狀態(tài)，根據梯形圖的鏈鎖關系，確定故障點，只要做到以上兩點，一般數控車床的外部故障，都會被及時排除. 三、數控車床故障排除的方法1直觀法這是一種最基本的方法。維修人員通過對故障發(fā)生時的各種光、聲、味等異常現象的觀察以及認真察看系統(tǒng)的每一處，往往可將故障范圍縮小到一個模塊或一塊印刷線路板。這要求維修人員具有豐富的實際經驗，要有多學科的較寬的知識和綜合判斷的能力。2自診斷功能法現代的數控系統(tǒng)雖然尚未達到智能化很高的程度，但已經具備了較強的自診斷功能。能隨時監(jiān)視數控系統(tǒng)的硬件和軟件的工作狀況。一旦發(fā)現異常，立即在CRT上報警信息或用發(fā)光二極管批示出故障的大致起因。利用自診斷功能，也能顯示出系統(tǒng)與主機之間接口信號的狀態(tài)，從而判斷出故障發(fā)生在機械部分還是數控系統(tǒng)部分，并批示出故障的大致部位。這個方法是當前維修時最有效的一種方法。3功能程序測試法所謂功能程序測試法就是將數控系統(tǒng)的常用功能和特殊功能，如直線定位、圓弧插補、螺紋切削、固定循環(huán)、用戶宏程序等用手工編程或自動編程方法，編制成一個功能程序測試紙帶，通過紙帶閱讀機送入數控系統(tǒng)中，然后啟動數控系統(tǒng)使之進行運行，藉以檢查車床執(zhí)行這些功能的準確性和可靠性，進而判斷出故障發(fā)生的可能起因。本方法對于長期閑置的數控車床第一次開機時的檢查以及車床加工造成廢品但又無報警的情況下，一時難以確定是編程錯誤或是操作錯誤，還是車床故障時的判斷是一較好的方法。4交換法這是一種簡單易行的方法，也是現場判斷時最常用的方法之一。所謂交換法就是在分析出故障大致起因的情況下，維修人員可以利用備用的印刷線路板、模板，集成電路芯片或元器件替換有疑點的部分，從而把故障范圍縮小到印刷線路板或芯片一級。它實際上也是在驗證分析的正確性。在備板交換之前，應仔細檢查備板是否完好，并應檢查備板的狀態(tài)應與原板狀態(tài)完全一致。這包括檢查板上的選擇開關，短路棒的設定位置以及電位器的位置。在置換CNC裝置的存儲器板時，往往還需要對系統(tǒng)作存儲器的初始化操作（如日本FANUC公司的FS6系統(tǒng)用的磁泡存儲器就需要進行這項工作），重新設定各種數控數據，否則系統(tǒng)仍將不能正常地工作。又如更換FANUC公司的7系統(tǒng)的存儲器板之后，需重新輸入參數，并對存儲器區(qū)進行分配操作。缺少了后一步，一旦零件程序輸入，將產生60號報警（存儲器容量不夠）。有的CNC系統(tǒng)在更換了主板之后，需進行一些特定的操作。如FNUC公司在FS10系統(tǒng)，必須按一定的操作步驟，先輸入90009031號選擇參數，然后才能輸入0000號至8010號的系統(tǒng)參數和PC參數?？傊?，一定要嚴格地按照有關系統(tǒng)的操作、維修說明書的要求進行操作。5轉移法所謂轉移法就是將CNC系統(tǒng)中具有相同功能的二塊印刷線路板、模塊、集成電路芯片或元器件互相交換，觀察故障現象是否隨之轉移。藉此，可迅速確定系統(tǒng)的故障部位。這個方法實際上就是交換法的一種。因此，有關注意事項同交換法所述。6參數檢查法眾所周知，數控參數能直接影響數控車床的功能。參數 通常是存放在磁泡存儲器或存放在需由電池保持的CMOS RAM中，一旦電池不足或由于外界的某種干擾等因素，會使個別參數丟失或變化，發(fā)生混亂，使車床無法正常工作。此時，通過核對、修正參數，就能將故障排除。當車床長期閑置工作時無緣無故地出現不正?，F象或有故障而無報警時，就應根據故障特征，檢查和校對有關參數。另外，經過長期運行的數控車床，由于其機械傳動部件磨損，電氣無件性能變化等原因，也需對其有關參數進行調整。有些