數控機床的故障分析及清除措施畢業(yè)論文

1、畢業(yè)論文淺談數控機床的故障分析及清除措施姓名 _專業(yè) _學號 _班級 _時間 _目錄 摘要正文一、數控機床簡介二、數控機床的維護三、數控機床故障診斷及處理的基本原則四、一般故障的分析方法五、主要機械部件故障診斷六、液壓傳動系統(tǒng)故障診斷七、數控系統(tǒng)故障診斷八、數控機床機械結構故障分析與清除措施九、 數控機床電氣系統(tǒng)故障與分析十、直流伺服系統(tǒng)的故障診斷(分析)與清除措施十一、可編程控制器模塊的故障診斷與清除措施十二、故障分析圖與清除措施十三、HN-100T數控車床系統(tǒng)參考圖致謝數機床典型故障分析與清除措施 摘要 數控機床是一種技術含量很高的自動化機床，它集機、電、儀于一體，綜合的了計算機技術、自動

2、化技術、伺服驅動、精密測量和精密機械等各個領域的新技術成果。隨著數控車床、數控機床、加工中心等數控加工產品用量的劇增，培養(yǎng)一大批能夠熟練掌握現代數控機床編程、操作和維修的應用型人才的日益迫切。不同的數控機床其數控系統(tǒng)雖然在結構和性能上有所區(qū)別，但在故障診斷分析上卻有一定的共性，正是在此基礎上對數控機床典型故障進行維修。本設計共計五部分內容，包括數控機床簡單介紹，數控機床出現機械結構故障、電氣系統(tǒng)故障、伺服系統(tǒng)故障、可編程控制器模塊故障時的現象描述，故障可能產生原因的理論分析。故障診斷與維修是本設計的重點。故障分析 故障清除 本設計是為了能夠讓維修人員更加快速準確的查出機械故障原因并排除機械故障

3、而進行論文寫作的。當前,高度發(fā)達的制造業(yè)和先進的制造技術已經成為衡量一個國家綜合經濟實力和技術水平的重要標志之一,成為一個國家在激烈的國際市場上獲勝的關鍵因素.如今,中國已成為制造業(yè)大國,但還不是制造業(yè)強國我們要從制造業(yè)大國走向制造業(yè)強國,必須大力發(fā)展以數控技術為主的先進制造技術,提高計算機輔助設計與制造(CAD/CAM)的技術水一、數控機床簡介數控機床是一種典型的機電一體化產品，能實現機械加工的高速度，高精度和高自動化，代表了機床的發(fā)展方向。數控機床是一個裝有程序控制系統(tǒng)的機床，其主要組成部分有機床本體，數控裝置和伺服系統(tǒng)三部分。 二、數控機床的維護1.使用數控機床的要求使用數控機床時必須滿

4、足以下幾點要求。1)對使用人員的要求 一名合格的數控機床操作人員必須具有相關的機、電、液專業(yè)知識，要有熟練的操作技巧，快速理解程序的能力；還應具有對一般性故障的判斷與處理技能。2)數控機床對環(huán)境的要求 數控機床的安裝位置應遠離振源，避免陽光直射和熱輻射，要遠離潮濕和氣流的影響。3)對電源的要求 數控機床對電源電壓有較高要求，電源電壓波動必須在允許范圍內(一般為電壓額定值的85 110 o6)，并保持相對穩(wěn)定。4)嚴格按機床說明書規(guī)定使用機床 使用數控機床時，不允許隨意改變制造廠設定的控制系統(tǒng)參數，不允許隨意提高液壓系統(tǒng)的壓力及更換機床附件等。2. 對機床數控系統(tǒng)的維護，除按說明書規(guī)定執(zhí)行外，還

5、應注意以下幾個方面。1)嚴格遵守操作規(guī)程和日常維護制度。2)確保數控柜電氣柜的散熱系統(tǒng)正常工作。3)定期檢查和更換伺服電機的電刷。4)定期更換系統(tǒng)后備電池。5)盡量少開數控柜和強電柜門。6)長期閑置的系統(tǒng)應定時給系統(tǒng)通電，定時進行空運行。三、數控機床故障診斷及處理的基本原則 數控機床的大部分故障都以綜合故障形式出現，判斷與處理原則如下。1.調查故障現場機床故障發(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故障，故障現象如何，操作者采取了什么措施。再仔細觀察數控裝置的工作寄存沖工作寄存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，觀察系統(tǒng)經清除復

6、位后故障報警是否消失，如果消失，多屬于軟件故障，否則是硬件故障。對于非破壞性故障，有條件時可再現故障，觀察現象，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的同一故障現象，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，因此維修人員必須利用

7、該機床的技術檔案，憑借現場操作經驗、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。使用數控機床時必須滿足以下幾點要求。1)對使用人員的要求 一名合格的數控機床操作人員必須具有相關的機、電、液專業(yè)知識，要有熟練的操作技巧，快速理解程序的能力；還應具有對一般性故障的判斷與處理技能。2)數控機床對環(huán)境的要求 數控機床的安裝位置應遠離振源，避免陽光直射和熱輻射，要遠離潮濕和氣流的影響。3)對電源的要求 數控機床對電源電壓有較高要求，電源電壓波動必須在允許范圍內(一般為電壓額定值的85 110 o6)，并保持相對穩(wěn)

8、定。4)嚴格按機床說明書規(guī)定使用機床 使用數控機床時，不允許隨意改變制造廠設定的控制系統(tǒng)參數，不允許隨意提高液壓系統(tǒng)的壓力及更換機床附件等。2 對機床數控系統(tǒng)的維護，除按說明書規(guī)定執(zhí)行外，還應注意以下幾個方面。1)嚴格遵守操作規(guī)程和日常維護制度。2)確保數控柜電氣柜的散熱系統(tǒng)正常工作。3)定期檢查和更換伺服電機的電刷。4)定期更換系統(tǒng)后備電池。5)盡量少開數控柜和強電柜門。6)長期閑置的系統(tǒng)應定時給系統(tǒng)通電，定時進行空運行。四、一般故障的分析方法1.機械故障診斷方法簡易診斷技術：問、看、聽、摸、嗅精密診斷技術：溫度監(jiān)測振動監(jiān)測噪聲監(jiān)測油液分析裂紋監(jiān)測2.故障診斷原則先外部后內部外部的行程開關、

9、按鈕開關、液壓氣動元件、印刷電路板間的連接部位，接觸不良，是產生數控機床故障的重要因素盡量避免隨意地啟封、拆卸，以避免擴大故障，降低機床性能先機械后電氣機械故障容易察覺大部分故障是機械部件失靈造成的先靜后動不盲目動手了解故障發(fā)生的過程及狀態(tài)查閱說明書、系統(tǒng)資料先在機床斷電的靜止狀態(tài)，觀察、分析確認無惡性故障或破壞性故障，方可給機床通電，進行動態(tài)觀察、檢驗和測試惡性故障或破壞性故障先排除故障才通電診斷先公用后專用如CNC、PLC、電源、液壓等公用部分先簡單后復雜先一般后特殊3.故障診斷方法觀察檢查法直觀檢查法預檢查電源檢查熔絲熔斷熔絲不斷，輸出無電壓電源輸出電壓不準開關電源發(fā)出重復的“滴嗒”響聲

10、接地檢查與插頭、連接電纜檢查機床數據檢查功能程序測試法PLC程序法修改狀態(tài)識別法接口信號法試探交換法五、主要機械部件故障診斷1.主軸部件：是影響機床加工精度的主要部件回轉精度影響工件的加工精度功率與回轉速度影響加工效率自動變速、準停和換刀等影響機床的自動化程序常見故障加工精度達不到要求機床在運輸過程中受到沖擊安裝不牢固、安裝精度低或有變化切削振動大主軸箱和床身連接螺絲釘松動軸承預緊力不夠、游隙過大軸承預緊螺母松動，使主軸竄動軸承拉毛或損壞主軸與箱體超差其他因素如果是車床則可能是轉塔刀架運動部件松動或壓力不夠而未卡緊2.主軸部件常見故障常見故障主軸箱噪聲大主軸部件動平衡不好齒輪嚙合間隙不均勻或嚴

11、重損傷軸承損壞或傳動軸彎曲傳動帶長度不一或過松齒輪精度差潤滑不良齒輪和軸承損壞變擋壓力過大，齒輪受沖擊產生破損變檔機構損壞或固定銷脫落軸承預緊力過大或無潤滑3.主軸部件常見故障常見故障主軸無變速電氣變檔信號是否輸出壓力是否足夠變檔液壓缸研損或卡死變檔電磁閥卡死變檔液壓缸撥叉脫落變檔液壓缸竄油或內泄變檔復合開關失靈主軸不轉動主軸轉動指令是否輸出保護開關沒有壓合或失靈卡盤未夾緊工件變擋復合開關損壞變檔電磁閥體內泄漏4.主軸部件常見故障常見故障主軸發(fā)熱主軸軸承預緊力過大軸承研傷或損壞潤滑油臟或有雜質液壓變速時齒輪推不到位主軸箱內撥叉磨損5.滾珠絲杠副常見故障滾珠絲杠在運轉中轉矩過大二滑板配合壓板過緊

12、或研損滾珠絲杠螺母反向器壞，滾珠絲杠卡死或軸端螺母預緊力過大絲杠研損伺服電動機與滾珠絲杠聯(lián)接不同軸無潤滑油超程開關失靈造成機械故障伺服電動機過熱報警絲杠螺母潤滑不良分油器是否分油油管是否堵塞滾珠絲杠副噪聲滾珠絲杠軸承壓蓋壓合不良滾珠絲杠潤滑不良滾珠破損電動機與滾珠絲杠聯(lián)軸器松動6.刀架、刀庫及換刀裝置故障診斷轉塔刀架沒有抬起動作控制系統(tǒng)是否有T指令輸出信號抬起電磁鐵斷線或抬起閥桿卡死壓力不夠抬起液壓缸研損或密封損壞與轉塔抬起聯(lián)接的機械部分研損轉塔轉位速度緩慢或不轉位是否有轉位信號輸出轉位電磁閥斷線或閥桿卡死壓力不夠轉位速度節(jié)流閥是否卡死凸輪軸壓蓋過緊抬起液壓缸體與轉塔平面產生摩擦、研損安裝附具

13、不配套7.刀架、刀庫及換刀裝置故障診斷轉塔轉位時碰牙抬起速度或抬起延時時間短轉塔不正位轉位盤上的撞塊與選位開關松動，使轉塔到位時傳輸信號超期或滯后上下聯(lián)接盤與中心軸花鍵間隙過大產生位移偏差大，落下時易碰牙頂，引起不到位轉位凸輪與轉位盤間隙過大凸輪在軸上竄動轉位凸輪軸的軸向預緊力過大或有機械干涉轉塔轉位不停兩計數開關不同時計數或復置開關損壞轉塔上的24V電源斷線8.刀架、刀庫及換刀裝置故障診斷轉塔刀重復定位精度差液壓夾緊力不足上下牙盤受沖擊，定位松動上下牙盤間有污物或滾針脫落在牙盤中間轉塔落下夾緊時有機械干涉（如夾鐵屑）夾緊液壓缸拉毛或研損轉塔座落在二層滑板之上，由于壓板和楔鐵配合不牢產生運動偏

14、大刀具不能夾緊風泵氣壓不足增壓漏氣刀具卡緊液壓缸漏油刀具松卡彈簧上的螺絲母松動刀具夾緊后不能松開松鎖刀的彈簧壓力過緊刀套不能夾緊刀具檢查刀套上的調節(jié)螺母9.刀架、刀庫及換刀裝置故障診斷機械手換刀速度過快氣壓太高或節(jié)流閥開口過大換刀時找不到刀刀位編碼用組合行程開關、接近開關等元件損壞、接觸不好或靈敏度降低六、液壓傳動系統(tǒng)故障診斷液壓泵發(fā)熱、油溫過高液壓泵工作壓力超載吸油管和系統(tǒng)回油管距離太近油箱油量不足摩擦引起機械損失，泄漏引起容積損失壓力過高尾座頂不緊或不運動液壓缸活塞拉毛或研損密封圈損壞液壓閥斷線或卡死套筒研損導軌潤滑不良分油器堵塞油管破裂或滲漏沒有氣體動力源油路堵塞滾珠絲杠潤滑不良分油管是

15、否分油油管是否堵塞作業(yè)：試分析滾珠絲杠副反向誤差大故障產生的原因及排除方法。七、數控系統(tǒng)故障診斷1故障分類有報警顯示的故障硬件報警顯示的故障:各單元裝置上的報警燈軟件報警顯示故障:CRT顯示器上顯示出來的報警信息、來自NC的報警和來自PLC的報警存儲器報警過熱報警伺服系統(tǒng)報警軸超程報警程序出錯報警主軸報警過載報警斷線報警無報警顯示的故障無任何硬件或軟件的報警顯示,分析難度較大2故障診斷技術故障自診斷技術是數控系統(tǒng)一項十分重要的技術，它的強弱是評價系統(tǒng)性能的一項重要指標，應熟悉和運用系統(tǒng)的自診斷功能CNC系統(tǒng)的診斷方法：1)啟動診斷：從通電開始至進入正常的運行準備狀態(tài)為止診斷的內容：系統(tǒng)中最關鍵

16、的硬件和系統(tǒng)控制軟件系統(tǒng)的配置如：外設接口、RAM、ROM啟動診斷過程不結束，系統(tǒng)不能投入運行在線診斷通過CNC系統(tǒng)的內裝程序，在系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)時，對CNC系統(tǒng)本身及與CNC裝置相連的各個進給伺服單元、伺服電動機、主軸伺服單元和主軸電動機、外圍設備等進行自動診斷、檢查只要系統(tǒng)不停電，在線診斷就不會停止2)在線診斷內容：接口顯示，CNC和PLC，CNC與機床、PLC與機床、CNC內部和狀態(tài)報警類型：過熱報警系統(tǒng)報警存儲器報警編程/設定報警，操作、編程錯誤引起的軟故障伺服報警行程開關報警印刷電路板間的連接故障報警3)離線診斷：用離線診斷軟件，一般與CNC系統(tǒng)控制軟件裝在CNC系統(tǒng)中，可調用，

17、在CRT上觀察診斷結果。現代診斷技術：通信診斷自修復系統(tǒng)人工智能專家故障診斷系統(tǒng)FANUC 15知識庫（Knowledge Base)推理機(Inference Engine)人機控制器(MMC-Man Machine Control)八、數控機床機械結構故障分析與清除措施8.1機械結構故障分析的方法8.1.1數控機床機械故障分析的方法可以分為簡易診斷法和精密診斷法兩種。8.1.2數控機床機械故障的診斷方法數控機床機械故障診斷方法如下表診斷方法原理及特征應用簡易診斷法聽、摸、看、問、嗅借用簡單工具、儀器,如百分表、水準儀、光學儀等檢測;通過人的感官,直接觀察形貌、聲音、溫度、顏色和氣味的變化,

18、根據經驗來診斷需要有豐富的實踐經驗精密診斷法溫度檢測接觸型：采用溫度計、熱電偶、測量貼片、熱敏涂料直接接觸軸承、電動機、齒輪箱等裝置的表面進類型行測量非接觸型：采用先進的紅外測溫儀、紅外熱像儀、紅外掃描儀等遙測不宜接近的物體具有快速、正確、方便的特點用于機床運行中發(fā)熱異常的檢測震動測試通過安裝在機床某些特征點上的傳感器，利用震動計巡回檢測，檢測機床上特定測量處的總振級大小，如位移、速度、加速度和幅頻特性等，對故障進行預測和檢測振動和噪聲是應用最多的診斷信息首先是強度測定，確認有異常時，再作定量分析噪聲檢測用噪聲測量計、聲波計對機床齒輪、軸承在運行中的噪聲信號頻譜的變化規(guī)律進行深入分析，識別和判

19、別齒輪、軸承磨損失效故障狀態(tài)8.2主運動系統(tǒng)的故障分析與清除措施8.2.1主軸常見故障及其診斷分析以下為主軸常見故障及其與維修方法故障現象故障原因排除方法切削震動大主軸箱和床身連接螺釘松動恢復精度后禁錮連接螺釘軸承預緊力不夠,游隙過大重新調整軸承游隙.但預緊力不宜過大,以免損壞軸承.軸承預緊螺母松動,使主軸竄動禁錮禁固螺母,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,位置精度達到要求齒輪和軸承損壞主軸箱和床身連接螺釘松動 恢復精度后變擋機構損壞或固定擋銷脫落修復或更換零件軸承預緊力過大或無潤滑重新調整預緊力,并使之潤滑充足主軸箱噪聲大主動部件平衡不好重做動

20、平衡齒輪嚙合間隙不均衡或嚴重損傷調整間隙或更換齒輪軸承損壞或傳動軸彎曲修復或更換軸承,校直傳動軸傳動帶長度不一或過松調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整潤滑油量,保持主軸箱的清潔度主軸無變速變擋信號是否輸出維修人員檢查處理壓力是否足夠檢測并調整工作壓力變擋液壓缸研損或卡死修毛刺和研傷,清潔后重裝變擋液壓缸撥叉脫落修復或更換8.3進給系統(tǒng)的故障診斷(分析)與清除措施數控機床進給系統(tǒng)的任務是實現執(zhí)行機構（刀架工作臺等）的運動.8.3.1滾珠絲杠螺母副的常見故障及其診斷維修滾珠絲杠螺母副的常見故障及其診斷維修見下表所示故障現象故障原因排除方法加工工件粗糙度值高行導軌的潤滑油不足

21、,致使溜板滑加潤滑油,排除潤滑故障滾珠絲杠有局部拉毛或研磨更換或修理絲杠絲杠軸承損壞,運動不平穩(wěn)更換損壞的軸承伺服電動機未調整好,增益過大伺服電動機未調整好,增益過大滾珠絲杠在運轉中轉距過大二滑板配合壓板過緊或研傷重新調整或修嚴板，用0.04mm塞尺塞不進去為合格絲杠研磨更換伺服電動機與滾珠絲杠連接不同軸調整同軸度并禁錮連接座無潤滑油調整潤滑油路超程開關失靈造成機械故障檢查故障并排除超程開關失靈造成機械故障檢查故障并排除絲杠螺母潤滑不良分油器不分油檢查定量分油器油管堵塞清除污物使油管暢通滾珠絲杠副噪聲滾珠絲杠軸承蓋壓合不良調整壓蓋,使其壓緊軸承滾珠絲杠潤滑不良檢查分油器和油路,使?jié)櫥统渥銤L珠

22、產生破損更換滾珠電動機與絲杠聯(lián)軸器產生松動擰緊聯(lián)軸器鎖緊螺釘九、 數控機床電氣系統(tǒng)故障與分析9.1接觸器常見故障現象及診斷(分析)接觸器常見故障及診斷如下:象故障現故障原因電源電壓機械電磁鐵主觸頭負載效應操作使用彈簧機構勵磁線圈鐵心主觸點不閉合過低銹住粘連、恢復彈簧變硬鐵心機械銹住或卡住斷線、線圈額頂電壓高與電源電壓鐵心極面有油污、塵?；驓庀短缶€圈斷電而鐵心不釋放恢復彈簧損壞失效機構松動、脫落或位移工作氣隙減小導致剩磁增大使用壽命過長主觸頭不釋放回路電壓過低觸頭彈簧壓力小熔焊、燒結、金屬顆粒凸起負載側短路頻率過高或長期過載電磁鐵噪聲大過底觸頭彈簧壓力過大鐵心機械銹住或卡住接線點接觸不良鐵心短

23、路環(huán)斷裂電磨損、接觸不良主觸頭不釋放過高，過底匝間短路操作頻率過高9.2熱繼電器常見故障現象及診斷(分析)9.2.1熱繼電器對于熱繼電器,產生不動作與誤動作的原因可從控制輸入、機構與參數、負載效應等幾方面來分析.如電機已嚴重過載,則熱繼電器不動作的原因如下.1） 電機的額定電流選擇得太大,造成受載電流過大.2）整定電流調節(jié)太大,造成動作滯后.3）動作機構卡死,導板脫出.十、直流伺服系統(tǒng)的故障診斷(分析)與清除措施10.1主軸伺服系統(tǒng)故障診斷與維修10.1.1直流電動機伺服系統(tǒng)的故障診斷(分析)直流電動機伺服系統(tǒng)故障診斷如下表所示:直流主軸伺服系統(tǒng)的故障現象發(fā)生故障的可能原因主軸不轉印刷線路板太

24、臟觸發(fā)電路脈沖電路故障,沒有脈沖發(fā)生主軸電動機動力先斷線或與主軸控制單元連接不良高/低擋齒輪切換用的離合器切換不良機床負載太大機床未給出主軸旋轉信號電動機轉速異?；蜣D速不穩(wěn)定測速發(fā)電機斷線速度指令錯誤過負載印刷電路板故障電流極限設定錯誤同步脈沖紊亂過流報警主軸電動機電樞線圈內部短路負荷太大電流零信號沒有輸出主軸被制動速度偏差太大印刷電路板不良（LED1不亮)電動機不良測速發(fā)電機不良(LED2燈亮)熔絲熔斷輸入電源反相(LED3燈亮)LED4燈亮,表示過載由于外加電壓過高或干擾引起勵磁電流太大勵磁控制回路不動作熱繼電器跳閘 晶閘管整流部分太臟,造成絕緣能力降低電動機過熱減速極限電路調整不良過電壓

25、吸收器燒壞電流反饋回路不良運轉終止10.2進給伺服系統(tǒng)故障診斷與維修10.2.1直流伺服電動機的故障診斷與維修直流電動機的常見故障及其診斷如下.（1）伺服電動機不轉當機床開機后,CNC工作正常,但伺服電動機不轉.從電動機本身以及相關部分來說,可能有以下幾方面的原因。電樞線斷線或接觸不良。電動機永磁體脫落。制動器不良或制動器未接通電造成的制動器未松開。（2）伺服電動機過熱伺服電動機過熱的原因如下。電動機負載過大。由于切削液和電刷灰引起換向器絕緣不正?；騼炔慷搪?。由于電樞電流大于磁鋼去磁最大允許電流，造成磁鋼發(fā)生去磁。（3）低速加工時工件表面有大的鎮(zhèn)紋造成低速加工時工件表面振紋的原因教多，包括刀具、切削參數、機床等方面的原因，應予以綜合分析，從電動機方面看有以下原因。電動機的永磁體被局部去磁。測速發(fā)電機性能下降。（4）伺服電動機機噪聲大造成直流伺服電動機噪聲大的原因主要有以下原因。換向器接觸面粗糙或換向器損壞。電動機軸向間隙太大。切削液等進入電刷槽中，引起換向器的局部振動。十一.可編程控制器模塊的故障診斷與清除措施11.1 PLC概述11.1.1PLC的特點(1)可靠性高,適用于工業(yè)現場環(huán)境(2)編程簡單,易于掌握(3)控制程序可變,具有很好的柔性(4)