數(shù)控機床的故障分析與維修維護論文

1、黃河科技學院畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書題 目: 數(shù)控機床的故障分析與維修維護技術(shù) 學生姓名： 王鵬遠 學 號： 080105077 專業(yè)班級： 機電一體化三班 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。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 目錄1、引言32、數(shù)控機床故障診斷3 2.

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33、數(shù)控機床常見故障診斷與維修83.1 數(shù)控機床機械結(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)控機床PLC故障診斷的方法 134、數(shù)控機床常見故障診斷及維修實例14（1）主軸出現(xiàn)噪聲的故障維修14（2）絲杠竄動引起的故障維修15 結(jié)論17致謝17參考文獻181 引言精數(shù)控機床是一種高效的自動化機床，他綜合了計算機技術(shù)，自動化技術(shù)，伺服驅(qū)動，精密測量和密機械等各個領(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。為了提高機床的使用率，提高系統(tǒng)的有效度，結(jié)合工作實

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)控機床的維修技術(shù)。2 數(shù)控機床故障診斷2.1數(shù)控機床的故障規(guī)律與一般設(shè)備相同，數(shù)控機床的故障率隨時間變化的規(guī)律可用圖1所示的浴盆曲線表示。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。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。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。 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

4、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：故障現(xiàn)象的詳細記錄故障發(fā)生的操作方式及內(nèi)容故障號及故障指示燈的顯示內(nèi)容故障發(fā)生時機床各部分的狀態(tài)與位置故障診斷一般按下列步驟進行。 (1)詳細了解故障情況。例如，當數(shù)控機床發(fā)生顫振

5、、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。為了進一步了解故障情況，要對數(shù)控機床進行初步檢查，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。當故障情況允許時，最好開機試驗，詳細觀察故障情況。 (2)根據(jù)故障情況進行分析，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，這就要仔細查閱數(shù)控機床的相關(guān)

6、資料，弄清與故障有關(guān)的各種因素，確定若干個查找方向，并逐一進行查找。 (3)由表及里進行故障源查找。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行檢查的那些部位，然后檢查需要進行大量的拆卸工作之后才能接近和進行檢查的那些部位。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）進給運動系統(tǒng)（滾珠絲杠螺母副）的故障診斷a、絲杠螺母潤滑不良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) 滾珠絲杠潤滑不良3) 滾珠破損4) 電動機與滾珠絲杠聯(lián)軸器松動（2）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c、 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

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，空氣進入油池4) 進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)

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

10、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

11、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) 熱保護繼電

12、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) 帶風扇冷卻的電動機,風扇壞g、機床定位精度不準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，

13、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。綜上所述，PLC故

14、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輸出信號標志。要了解各種條件標志。如啟動、停止、限位、夾緊和放松等標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、電動機型號及伺服增益等，在確認無誤后，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。4、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

16、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。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。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。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，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

17、能運行。擰好緊固螺母，滾珠絲杠不再竄動，則故障排除。4、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：“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?！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，則液壓缸未進油，刀具就“松”不了。檢查主軸的“松刀”電磁閥，動作均正常?！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)已到達松刀位置，油壓也正常，液壓缸無漏油現(xiàn)象。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。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： 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 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，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?？?/p>