數控車床的典型故障分析與維護分析 數控設備應用與維護專業(yè)畢業(yè)設計 畢業(yè)論

1、精品文檔河南職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計論文 題 目 數控車床的典型故障分析與維護分析 系分院機械電子工程系 學生姓名 學 號 09119003 專業(yè)名稱 數控設備應用與維護 指導教師 徐海 2021年 11月 1日歡迎下載精品文檔河南職業(yè)技術學院機械電子工程系分院畢業(yè)設計論文任務書姓 名專 業(yè)數控設備應用與維護班 級092畢業(yè)設計論文題 目 數控車床的典型故障分析與維護分析 畢業(yè)設計論文選題的目的與意義數控車床具有高度柔性、加工精度高、加工質量穩(wěn)定可靠、生產率高等特點，但是隨著機床使用時間的延長,數控機床會出現(xiàn)這樣或那樣的故障,通過本文設計我分析了一些機床常見故障，并深入的了解故障發(fā)生的原因，從而

2、更好地解決實際應用中出現(xiàn)的問題與故障。畢業(yè)設計論文的資料收集情況含指定參考資料1FANUC-0i-mate使用說明書2大連機床集團數控車床電器說明書3廣州數控GSK980T使用說明書4沈陽機床集團數控車床電器說明書5?數控機床故障診斷及維護? 機械工業(yè)出版社 王侃夫 編著6?數控PMC編程與調試? 清華大學出版社 曹智軍 肖龍 編著 畢業(yè)設計論文工作進度方案2021.10.20 接受任務 2021.10.20-2021.10.28 查找資料，編寫初稿 2021.10.28-2021.11.17 修稿 2021.11.17- 定稿接受任務日期 2021 年 10月20日 要求完成日期 2021年

3、元月 學生簽名：陳金磊年 月 日指導教師簽名：年 月 日 系分院主任院長簽名：年 月 日歡迎下載精品文檔畢業(yè)設計論文指導教師評閱意見表姓 名陳金磊學 號09119003性 別男專 數控設備應用與維護班 級092畢業(yè)設計論文題 目數控車床的典型故障分析與維護分析評閱意見成績指導教師簽字年 月 日 畢業(yè)設計論文辯論意見表姓 名陳金磊學 號09119003性別男專 業(yè)數控設備應用與維護班 級092畢業(yè)設計論文題 目數控車床的典型故障分析與維護分析辯論時間地 點辯論小組成員姓 名職 稱學 歷從事專業(yè)組 長成 員秘 書答辯小組意見答 辯 成 績：辯論小組組長簽名： 年 月 日數控車床的典型故障分析與維護

4、分析摘要：數控機床正向著高精度、高復雜性、高柔性的方向開展，它是一種價格昂貴的精密設備，因此，其維護更是不容無視。本文介紹了數控車床應用時出現(xiàn)的典型故障及其出現(xiàn)的原因，分析了機床故障的維修護養(yǎng)的方法，希望可以幫助廣闊讀者更深刻地了解數控車床典型故障發(fā)生的原因，從而更好的解決實際應用中出現(xiàn)的問題與故障。故障診斷與維修是本設計的重點。關鍵詞：數控車床 典型故障 故障維修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

5、變化、干擾、噪聲，軟件喪失或本身有隱患、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開展，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開展，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

6、識和豐富的維修經驗，在數控車床出現(xiàn)故障才能及時排除。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。一、數控機床一、數控加工的概念首先，要知道數控機床一般的故障出現(xiàn)在什么地方或者是如何去解決問題，我們就必須得熟練的了解數控機床的工作原理及特點等相關的一些知識！這樣我們才能在遇到這些問題的時候得心應手。數控機床的工作原理就是將加工過程所需的各種操作如主軸變速、工件的松開與夾緊、進刀與退刀、開車與停車、自動關停冷卻液和步驟以及工件的形狀尺寸用數字化的代碼表示，通過控制

7、介質如穿孔紙帶或磁盤等將數字信息送入數控裝置，數控裝置對輸入的信息進行處理與運算，發(fā)出各種控制信號，控制機床的伺服系統(tǒng)或其他驅動元件，使機床自動加工出所需要的工件。所以，數控加工的關鍵是加工數據和工藝參數的獲取，即數控編程。數控加工一般包括以下幾個內容：1、 對圖紙進行分析，確定需要數控加工的局部；2、 利用圖形軟件對需要數控加工的局部造型；3、根據加工條件，選擇適宜的加工參數，生成加工軌跡包括粗加工、半精加工、精加工軌跡；4、 軌跡的仿真檢驗；5、 生成G代碼；6、 傳給機床加工。二、數控機床使用中應注意的事項使用數控機床之前，應仔細閱讀機床使用說明書以及其他有關資料，以便正確操作使用機床，

8、并注意以下幾點：1、 機床操作、維修人員必須是掌握相應機床專業(yè)知識的專業(yè)人員或經過技術培訓的人員，且必須按平安操作規(guī)程及平安操作規(guī)定操作機床；2、 非專業(yè)人員不得翻開電柜門，翻開電柜門前必須確認已經關掉了機床總電源開關。只有專業(yè)維修人員才允許翻開電柜門，進行通電檢修；3、 除一些供用戶使用并可以改動的參數外，其它系統(tǒng)參數、主軸參數、伺服參數等，用戶不能私自修改，否那么將給操作者帶來設備、工件、人身等傷害；4、 修改參數后，進行第一次加工時，機床在不裝刀具和工件的情況下用機床鎖住、單程序段等方式進行試運行，確認機床正常后再使用機床；5、 機床的PLC程序是機床制造商按機床需要設計的，不需要修改。

9、不正確的修改，操作機床可能造成機床的損壞，甚至傷害操作者；6、 建議機床連續(xù)運行最多24小時，如果連續(xù)運行時間太長會影響電氣系統(tǒng)和局部機械器件的壽命，從而會影響機床的精度；7、 機床全部連接器、接頭等，不允許帶電拔、插操作，否那么將引起嚴重的后果。二、數控機床故障診斷及處理的根本原那么數控機床的大局部故障都以綜合故障形式出現(xiàn)，判斷與處理原那么如下。1.調查故障現(xiàn)場機床故障發(fā)生后，維修人員首先要向操作者了解機床在什么情況下出現(xiàn)故障，故障現(xiàn)象如何，操作者采取了什么措施。再仔細觀察數控裝置的工作存放沖工作存放器中尚存的工作內容，了解已執(zhí)行的程序內容及自診斷顯示的報警內容，然后按數控系統(tǒng)的復位鍵，觀察

10、系統(tǒng)經去除復位后故障報警是否消失，如果消失，多屬于軟件故障，否那么是硬件故障。對于非破壞性故障，有條件時可再現(xiàn)故障，觀察現(xiàn)象，以驗證分析是否正確。2.分析可能造成故障的因素數控機床出現(xiàn)的同一故障現(xiàn)象，其原因是多種多樣的，有可能是由于機械、電氣及控制系統(tǒng)等造成的。要準確地判斷故障出現(xiàn)的環(huán)節(jié)和造成故障的原因，必須羅列所有相關的因素。例如，行程開關工作不正常時，其影響因素可能有以下幾個方面：1)機械運動不到位，開關未壓下；2)機械結構不合理，開關松動或擋塊太短；3)開關自身質量有問題；4)開關選型不當；5)防護措施不好，開關內進了雜物，使動作失常。3.確定產生故障的原因由于造成故障的因素很多，因此維

11、修人員必須利用該機床的技術檔案，憑借現(xiàn)場操作經驗、判斷能力和掌握的機、電、液等綜合專業(yè)技術知識，通過必要的測試手段，最后判別可能產生故障的原因，最后通過必要的試驗，逐一尋找、確定故障源。三、典型故障一、換刀裝置故障 數控車換刀一般的過程是：換刀電機接到換刀信號后，通過蝸輪蝸桿減速帶動刀架旋轉，由霍爾元件發(fā)出刀位信號，數控系統(tǒng)再利用這個信號與目標值進行比擬以判斷刀具是否到位。刀換到位后,電機反轉縮緊刀架。在維修數控車的過程中可能遇到了以下幾個故障現(xiàn)象。故障一：一臺四刀位數控車床，發(fā)生一號刀位找不到，其它刀位能正常換刀的故障現(xiàn)象。故障分析：由于只有一號刀找不到刀位，可以排除機械傳動方面的問題，確定

12、就是電氣方面的故障?？赡苁窃摰段坏幕魻栐捌渲車€路出現(xiàn)問題，導致該刀位信號不能輸送給PLC。對照電路圖利用萬用表檢查后發(fā)現(xiàn)：1號刀位霍爾元件的24V供電正常，GND線路為正常，T1信號線正常。因此可以斷定是霍爾元件損壞導致該刀位信號不能發(fā)出。解決方法：更換新的霍爾元件后故障排除，一號刀正常找到。二、穩(wěn)壓電源故障機床在運行時機床照明燈突然不亮，機床操作面板燈也不亮，系統(tǒng)電源正常，同時系統(tǒng)急停報警，和主軸無信號警。關機后重新上電故障依舊。故障分析檢查：經詢問當時操作人員，沒有違規(guī)操作，排除人為原因，也可以排除機械原因，應該是電氣故障引起。該機床的電器原理圖顯示，這些失電區(qū)域都和24V有關，并且

13、該機床擁有兩個穩(wěn)壓電源，一個是I/O接口電源，另一個為系統(tǒng)電源。失電區(qū)域都與I/O接口有關，于是翻開電氣柜觀察發(fā)現(xiàn)I/O接口穩(wěn)壓電源指示燈未能點亮，說明該電源未能正常工作或損壞。由穩(wěn)壓電源的工作原理知道，穩(wěn)壓電源有電流短路和過載保護的功能，當電源短路或過載時自動關斷電源輸出，以保護電源電路不被損壞。于是試著把電源的輸出負載線路拆下來，結果發(fā)現(xiàn)重新上電后電源指示燈亮了。這說明電源本身沒有損壞。通過分析得知該電源為I/O接口電源，負載不大，也不會出現(xiàn)過載現(xiàn)象，應該是輸出回路中有短路故障。沿著輸出線號進行檢查發(fā)現(xiàn)有一根24V+輸出線接頭從絕緣膠布中露出并接觸到機床床體。原因很明顯：由于該線與機床發(fā)生

14、對地短路，造成該穩(wěn)壓電源處于自我保護狀態(tài)，使得操作面板和一些I/O接口繼電器供電停止，導致發(fā)生以上故障。至于變頻器報警可能24V信號不能到位發(fā)出報警。解決方法：用絕緣膠布把接頭處重新包好，重新上電開機所有故障解決，報警解除照明燈也亮了。三、伺服系統(tǒng)故障由于數控系統(tǒng)的控制核心是對車床的進給局部進行數字控制，而進給是由伺服單元控制伺服電機，帶動滾珠絲杠來實現(xiàn)的，由旋轉編碼器做位置反應元件，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(xiàn)問題引起的。1、機床停止時，有關進給軸振動：1檢查高頻脈動信號并觀察其波形

15、及振幅，假設不符合應調節(jié)有關電位器2檢查伺服放大器速度環(huán)的補償功能，假設不符合應調節(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2、機床運行時聲音不好，有擺動現(xiàn)象1首先檢查測速發(fā)電機換向器外表是否光滑、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，假設不符合應調節(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，假設不符合要求對有關的電位器應予以調整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應信號的波形及D/A轉換后的波形幅度3、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)不是負反應而變成正反應了

16、2速度指令給的不正確3位置傳感器或速度傳感器的反應信號沒有接或者是有接線斷開4CNC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四、NC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(xiàn)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(xiàn)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。 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

17、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。 3、因其它原因引起的NC系統(tǒng)故障有時因供電電源出現(xiàn)問題或緩沖電池失效也會引起系統(tǒng)故障。 四、數控車床故障排除的方法一、直觀法這是一種最根本的方法。維修人員通過對故障發(fā)生時的各種光、聲、味等異?，F(xiàn)象的觀察以及認真觀察系統(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。二、自診斷功能法現(xiàn)代的數控系統(tǒng)雖然尚未到達智能化很高的程度，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

18、工作狀況。一旦發(fā)現(xiàn)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)生在機械局部還是數控系統(tǒng)局部，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。三、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

19、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。四、交換法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局部，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

20、定各種數控數據，否那么系統(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?？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。五、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(xiàn)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，有關考前須知同交換法所述。六、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CM

21、OS RAM中，一旦電池缺乏或由于外界的某種干擾等因素，會使個別參數喪失或變化，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(xiàn)不正?，F(xiàn)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。有些車床的故障往往就是由于未及時修改某些不適應的參數所致。當然這些故障都是屬于故障的范疇.七、測量比擬法CNC系統(tǒng)生產廠在設計印刷線路板時，為了調整、維修的便利，在印刷線路板上設計了多個檢測用端子。用戶也可利用這些端子比擬測量正常的印刷線路板

22、和有故障的印刷線路板之間的差異?？梢詸z測這些測量端子的電壓或波形，分析故障的起因及故障的所在位置。甚至，有時還可對正常的印刷線路人為地制造故障，如斷開連線或短路，撥去組件等，以判斷真實故障的起因。為此，維修人員應在平時積累印刷線路板上關鍵部位或易出故障部位在正常時的正確波形和電壓值,因為CNC系統(tǒng)生產廠往往不提供有關這方面的資料。八、敲擊法當系統(tǒng)出現(xiàn)的故障表現(xiàn)為假設有假設無時，往往可用敲擊法檢查出故障的部位所在,這是由于CNC系統(tǒng)是由多塊印刷線路板組成，每塊板上又有許多焊點，板間或模塊間又通過插接件及電纜相連。因此，任何虛焊或接觸不良，都可能引起故障。當用絕緣物輕輕敲打有虛焊及接觸不良的疑點處，故障肯定會重復再現(xiàn)。九、局部升溫CNC系統(tǒng)經過長期運行后元器件均要老化，性能會變壞。當它們尚未完全損壞時，出現(xiàn)的故障變得時有時無。這時可用熱吹風機或電烙鐵等來局部升溫被疑心的元器件，加速其老化，以便徹底暴露故