數(shù)控機(jī)床的故障分析與維修維護(hù)論文

1、黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書題 目: 數(shù)控機(jī)床的故障分析與維修維護(hù)技術(shù) 學(xué)生姓名： 王鵬遠(yuǎn) 學(xué) 號(hào)： 080105077 專業(yè)班級(jí)： 機(jī)電一體化三班 指導(dǎo)教師： 張燕 2012年 06 月 05日 摘要本文主要研究數(shù)控機(jī)床故障分析及消除措施的相關(guān)內(nèi)容。從數(shù)控機(jī)床故障診斷的基礎(chǔ)內(nèi)容談起，介紹數(shù)控機(jī)床故障規(guī)律。接著講述數(shù)控機(jī)床的常見故障，包括機(jī)械故障、伺服系統(tǒng)故障、PLC等電氣故障。最后通過實(shí)例具體介紹數(shù)控機(jī)床故障產(chǎn)生后分析處理的過程。從而得知，數(shù)控機(jī)床維修是一門復(fù)雜的技術(shù)，要熟悉數(shù)控機(jī)床的各個(gè)部分，理論加實(shí)踐，提高工作效率。關(guān)鍵詞 數(shù)控 機(jī)床 故障 診斷 目錄1、引言32、數(shù)控機(jī)床故障診斷3 2.

2、1數(shù)控機(jī)床的故障規(guī)律3 2.2 數(shù)控機(jī)床故障診斷的一般步驟33、數(shù)控機(jī)床常見故障診斷與維修83.1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)故障診斷與維修83.2常見伺服系統(tǒng)故障及診斷11 3.3數(shù)控機(jī)床PLC故障診斷的方法 134、數(shù)控機(jī)床常見故障診斷及維修實(shí)例14（1）主軸出現(xiàn)噪聲的故障維修14（2）絲杠竄動(dòng)引起的故障維修15 結(jié)論17致謝17參考文獻(xiàn)181 引言精數(shù)控機(jī)床是一種高效的自動(dòng)化機(jī)床，他綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)，伺服驅(qū)動(dòng)，精密測(cè)量和密機(jī)械等各個(gè)領(lǐng)域的新的技術(shù)成果，是一門新興的工業(yè)控制技術(shù)。由于其經(jīng)濟(jì)性能好，生產(chǎn)效益高，在生產(chǎn)上處于越來越重要的地位。為了提高機(jī)床的使用率，提高系統(tǒng)的有效度，結(jié)合工作實(shí)

3、際淺談一下數(shù)控系統(tǒng)故障處置和維修的一般方法。以提高數(shù)控機(jī)床的維修技術(shù)。2 數(shù)控機(jī)床故障診斷2.1數(shù)控機(jī)床的故障規(guī)律與一般設(shè)備相同，數(shù)控機(jī)床的故障率隨時(shí)間變化的規(guī)律可用圖1所示的浴盆曲線表示。在整個(gè)使用壽命期，根據(jù)數(shù)控機(jī)床的故障頻度大致分為 3 個(gè)階段，即早期故障期、偶發(fā)故障期和耗損故障期。早期故障期：早期故障期的特點(diǎn)是故障發(fā)生的頻率高，但隨著使用時(shí)間的增加迅速下降。偶發(fā)故障期：數(shù)控機(jī)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(duì)穩(wěn)定的正常運(yùn)行期。在這個(gè)階段，故障率低而且相對(duì)穩(wěn)定，近似常數(shù)。偶發(fā)故障是由于偶然因素引起的。 耗損故障期：耗損故障期出現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床使用的后期，其特點(diǎn)是故障率隨著運(yùn)

4、行時(shí)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(jī)床的零部件及電子元器件經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)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(jī)床故障診斷的一般步驟無論是處于哪一個(gè)故障期，數(shù)控機(jī)床故障診斷的一般步驟都是相同的。當(dāng)數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障時(shí)，除非出現(xiàn)危險(xiǎn)及數(shù)控機(jī)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(jī)床原來的狀態(tài)不變，并對(duì)出現(xiàn)的一些信號(hào)和現(xiàn)象做好記錄，這主要包括：故障現(xiàn)象的詳細(xì)記錄故障發(fā)生的操作方式及內(nèi)容故障號(hào)及故障指示燈的顯示內(nèi)容故障發(fā)生時(shí)機(jī)床各部分的狀態(tài)與位置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(jī)床發(fā)生顫振

5、、振動(dòng)或超調(diào)現(xiàn)象時(shí)，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(yùn)動(dòng)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(gè)狀態(tài)下發(fā)生。為了進(jìn)一步了解故障情況，要對(duì)數(shù)控機(jī)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(shí)，最好開機(jī)試驗(yàn)，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(duì)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(jiǎn)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(jī)床的相關(guān)

6、資料，弄清與故障有關(guān)的各種因素，確定若干個(gè)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(jiǎn)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。3 數(shù)控機(jī)床常見故障診斷與維修3.1 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)故障診斷與維修（1）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)（滾珠絲杠螺母副）的故障診斷a、絲杠螺母潤(rùn)滑不良1) 分油器是否分油2) 油管是否堵塞b、滾珠絲杠副噪聲1) 滾珠

7、絲杠軸承壓蓋壓合不良2) 滾珠絲杠潤(rùn)滑不良3) 滾珠破損4) 電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠聯(lián)軸器松動(dòng)（2）刀架、刀庫(kù)及換刀裝置故障診斷a、 轉(zhuǎn)塔刀架沒有抬起動(dòng)作1) 控制系統(tǒng)是否有T指令輸出信號(hào)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(jī)械部分研損b、 轉(zhuǎn)塔不正位1) 轉(zhuǎn)位盤上的撞塊與選位開關(guān)松動(dòng)，使轉(zhuǎn)塔到位時(shí)傳輸信號(hào)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(shí)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(dòng)5) 轉(zhuǎn)位凸輪軸的軸向預(yù)緊力過大或有機(jī)械干涉c、 轉(zhuǎn)塔轉(zhuǎn)位不停1) 兩計(jì)數(shù)開關(guān)不同時(shí)計(jì)數(shù)或復(fù)置開

8、關(guān)損壞2) 轉(zhuǎn)塔上的24V電源斷線d、 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(dòng)e、 刀具夾緊后不能松開松鎖刀的彈簧壓力過緊f、 刀套不能夾緊刀具檢查刀套上的調(diào)節(jié)螺母g、 機(jī)械手換刀速度過快氣壓太高或節(jié)流閥開口過大h、 換刀時(shí)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（3）液壓與氣動(dòng)系統(tǒng)故障診斷a、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(dòng)機(jī)聯(lián)

9、接同軸度差8) 定子和葉片磨損，軸承和軸損壞泄漏e、尾座頂不緊或不運(yùn)動(dòng)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(rùn)滑不良1) 分油器堵塞2) 油管破裂或滲漏3) 沒有氣體動(dòng)力源4) 油路堵塞g、滾珠絲杠潤(rùn)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(jī)床的實(shí)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(dòng)放大模塊之間,CNC控制系統(tǒng)與位置2) 檢測(cè)器之間,驅(qū)動(dòng)放大器與伺服電機(jī)之間的邊線是否正確、可靠3) 檢查位置檢測(cè)器的信號(hào)及相關(guān)的D/A轉(zhuǎn)換電路是否有問題4) 檢查驅(qū)動(dòng)放大器電

10、壓是否有問題5) 檢查電動(dòng)機(jī)軸與傳動(dòng)機(jī)械間是否配合良好，是否有松動(dòng)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(duì)有關(guān)的電位器應(yīng)予以調(diào)整b、機(jī)床停止時(shí)，有關(guān)進(jìn)給軸振動(dòng)1) 檢查高頻脈動(dòng)信號(hào)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(bǔ)償功能，若不符合應(yīng)調(diào)節(jié)補(bǔ)償用電位器3) 檢查位置檢測(cè)用編碼盤的軸、聯(lián)軸節(jié)、齒輪系是否嚙合良好c、機(jī)床運(yùn)行時(shí)聲音不好，有擺動(dòng)現(xiàn)象1) 檢查測(cè)速發(fā)電機(jī)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(bǔ)償功能，若不符合應(yīng)調(diào)節(jié)補(bǔ)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(duì)有關(guān)的電

11、位器應(yīng)予以調(diào)整4) 檢查位置檢測(cè)器與聯(lián)軸節(jié)間的裝配是否有松動(dòng)5) 檢查由位置檢測(cè)器來的反饋信號(hào)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(hào)反相，或者是電樞線接反了，即整個(gè)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(hào)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(yùn)動(dòng)1) 用戶保護(hù)性鎖緊如急停制動(dòng),或有關(guān)運(yùn)動(dòng)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(dòng)作或監(jiān)控用繼電器的觸點(diǎn)未接觸好f、電動(dòng)機(jī)過熱1) 滑板運(yùn)行時(shí)摩擦力或阻力太大2) 熱保護(hù)繼電

12、器脫扣,電流設(shè)定錯(cuò)誤3) 勵(lì)磁電流太低或永磁式電動(dòng)機(jī)失磁時(shí),為獲得所需力矩也可引起電樞電流增高而使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱4) 切削條件惡劣5) 運(yùn)動(dòng)夾緊/制動(dòng)裝置沒充分釋放6) 齒輪傳動(dòng)系損壞或傳感器有問題7) 電機(jī)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(dòng)機(jī),風(fēng)扇壞g、機(jī)床定位精度不準(zhǔn)1) 滑板運(yùn)行時(shí)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(jī)械傳動(dòng)部分有反向間隙4) 位置環(huán)或速度環(huán)的零點(diǎn)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(cè)速發(fā)電機(jī)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，

13、刀尖是否損壞4) 檢查機(jī)械傳動(dòng)的反向間隙5) 檢查位置檢測(cè)信號(hào)的振幅6) 檢查機(jī)床的振動(dòng)狀況如機(jī)床水平狀態(tài)、地基、主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)有否振動(dòng)等3.3數(shù)控機(jī)床PLC故障診斷的方法（1）根據(jù)報(bào)警信號(hào)診斷故障數(shù)控系統(tǒng)的故障報(bào)警信息，為用戶提供排除故障的信息。（2）根據(jù)動(dòng)作順序診斷故障數(shù)控機(jī)床上刀具及托盤等裝置的自動(dòng)交換動(dòng)作，都是按一定的順序來完成因此，觀察機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)過程，比較故障和正常時(shí)的情況，就可發(fā)現(xiàn)疑點(diǎn)，診斷出故障原因。（3）根據(jù)控制對(duì)象的工作原理診斷故障數(shù)控機(jī)床的PLC程序是按照控制對(duì)象的工作原理設(shè)計(jì)的，通過對(duì)控制對(duì)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。綜上所述，PLC故

14、障診斷的要點(diǎn)是:要了解數(shù)控機(jī)床各部分檢測(cè)開關(guān)的安裝位置。如加工中心的刀庫(kù)，機(jī)械手和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，數(shù)控車床的旋轉(zhuǎn)刀架和尾架，機(jī)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(cè)開關(guān)作為PLC輸入信號(hào)的標(biāo)志。要了解執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順序。如液壓缸、氣缸的電磁換向閥等，要清楚對(duì)應(yīng)的PLC輸出信號(hào)標(biāo)志。要了解各種條件標(biāo)志。如啟動(dòng)、停止、限位、夾緊和放松等標(biāo)志信號(hào)借助編程器跟蹤梯形圖的動(dòng)態(tài)變化，分析故障的原因，根據(jù)機(jī)床的工作原理作出正確的診斷。4、數(shù)控機(jī)床常見故障診斷及維修實(shí)例4、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

15、，包括放大器型號(hào)、電動(dòng)機(jī)型號(hào)及伺服增益等，在確認(rèn)無誤后，則將檢查重點(diǎn)放在機(jī)械側(cè)。發(fā)現(xiàn)主軸軸承損壞，經(jīng)更換軸承后，在脫開機(jī)械側(cè)的情況下檢查主軸電動(dòng)機(jī)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(hào)設(shè)定為1，即讓主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)開環(huán)運(yùn)行，結(jié)果噪聲消失，說明速度檢測(cè)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(yùn)行主軸電動(dòng)機(jī)，噪聲消失，機(jī)床能正常工作。4、2絲杠竄動(dòng)引起的故障維修故障現(xiàn)象：TH6380臥式加工中心，啟動(dòng)液壓后，手動(dòng)運(yùn)行Y軸時(shí)，液壓自動(dòng)中斷，CRT顯示報(bào)警，驅(qū)動(dòng)失效，其他各軸正常。分析診斷：該故障涉及電氣、機(jī)械、液壓等部分。任一環(huán)節(jié)有問題均可導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)失效，因此檢查的順序大致

16、如下。伺服驅(qū)動(dòng)裝置電動(dòng)機(jī)及測(cè)量器件電動(dòng)機(jī)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(jī)械部分。檢查驅(qū)動(dòng)裝置外部接線及內(nèi)部元器件的狀態(tài)良好，電動(dòng)機(jī)與測(cè)量系統(tǒng)正常。拆下Y軸液壓抱閘后情況同前，將電動(dòng)機(jī)與絲杠的同步傳動(dòng)帶脫離，手搖Y軸絲杠，發(fā)現(xiàn)絲杠上下竄動(dòng)。拆開滾珠絲杠上軸承座正常。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(dòng)，導(dǎo)致滾珠絲杠上下竄動(dòng)。由于滾珠絲杠上下竄動(dòng)，造成伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)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(cè)量系統(tǒng)應(yīng)有反饋信號(hào)，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(dòng)機(jī)空走若干個(gè)脈沖后光柵尺無任何反饋信號(hào)，則數(shù)控系統(tǒng)必報(bào)警，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)失效，機(jī)床不

17、能運(yùn)行。擰好緊固螺母，滾珠絲杠不再竄動(dòng)，則故障排除。4、3刀架、刀庫(kù)、換刀裝置的故障維修故障現(xiàn)象：某加工中心采用凸輪機(jī)械手換刀。換刀過程中，動(dòng)作中斷，發(fā)出2035號(hào)報(bào)警，顯示機(jī)械手伸出故障。分析診斷：根據(jù)報(bào)警內(nèi)容，機(jī)床是因?yàn)闊o法執(zhí)行下一步“從主軸和刀庫(kù)中拔出刀具”，而使換刀過程中斷并報(bào)警。機(jī)械手未能伸出完成從主軸和刀庫(kù)中拔刀動(dòng)作，產(chǎn)生故障的原因可能有：“松刀”感應(yīng)開關(guān)失靈。在換刀過程中，各動(dòng)作的完成信號(hào)均由感應(yīng)開關(guān)發(fā)出，只有上一動(dòng)作完成后才能進(jìn)行下一動(dòng)作。第三步為“主軸松刀”，如果感應(yīng)開關(guān)未發(fā)信號(hào)，則機(jī)械手“拔刀”就不會(huì)動(dòng)作。檢查兩感應(yīng)開關(guān)，信號(hào)正常?！八傻丁彪姶砰y失靈。主軸的“松刀”，是由電

18、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(dòng)作均正常?！八傻丁币簤焊滓蛞簤合到y(tǒng)壓力不夠或漏油而不動(dòng)作，或行程不到位。檢查刀庫(kù)松刀液壓缸，動(dòng)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。機(jī)械手系統(tǒng)有問題，建立不起“拔刀”條件。其原因可能是電動(dòng)機(jī)控制電路有問題。檢查電動(dòng)機(jī)控制電路系統(tǒng)正常。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(shí)，液壓缸的活塞桿頂壓頂桿，頂桿通過空心螺釘推動(dòng)拉桿，一方面使彈簧卡頭松開刀具的拉釘，另一方面又頂動(dòng)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(diǎn)： 刀具尾部拉釘?shù)拈L(zhǎng)度不夠，致使液壓缸雖已運(yùn)動(dòng)到位，而仍未將刀具頂松 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 頂桿出了問題，已變形或磨損 彈簧卡頭出故障，不能張開主軸裝配調(diào)整時(shí)，刀具移動(dòng)量調(diào)的太小，致使在使用過程中一些綜合因素導(dǎo)致不能滿足結(jié)論本文從數(shù)控機(jī)床故障的產(chǎn)生論述到數(shù)控機(jī)床故障的解決?？?/p>