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1、第5章 数控机床机械故障诊断与维修,5.1 数控机床机械故障诊断方法 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修 5.3 主轴部件故障的维修 5.4 机械辅助部件故障的维修,主要内容,返回目录,普通高等教育“十一五”国家级规划教材,5.1 数控机床机械故障诊断方法,5.1.1 数控机床故障分类 5.1.2 数控机床故障诊断原则 5.1.3 数控机床的故障诊断技术 5.1.4 数控机床的常见故障排除方法 5.1.5 数控机床维修后的开机调试 5.1.6 维修调试后的技术处理 作 业,5.1 数控机床机械故障诊断方法,5.1.1 数控机床故障分类 1按故障发生的部位分类 （1）主机故障 主机故障主要表
2、现为传动噪声大、加工精度低、运行阻力大、机械部件不动作、机械部件损坏等等 主机常见的故障主要有 1）因机械部件安装、调试、操作使用不当等原因引起的机械传动故障。 2）因导轨、主轴等运动部件的干涉、摩擦过大等原因引起的故障。 3）因机械零件的损坏、连接不良等原因引起的故障等。,5.1 数控机床机械故障诊断方法,（2）电气控制系统故障 电气控制系统故障通常分为“强电”故障和“弱电”故障两大类 ；“弱电”故障又有硬件故障与软件故障之分,5.1 数控机床机械故障诊断方法,2按故障的性质分类 （1）确定性故障 确定性故障是指控制系统主机中的硬件损坏或只要满足一定的条件，数控机床必然会发生的故障。 （2）
3、随机性故障 随机性故障是指数控机床在工作过程中偶然发生的故障。,5.1 数控机床机械故障诊断方法,3按故障的指示形式分类 （1）有报警显示的故障 1）指示灯报警显示 2）显示器报警显示 （2）无报警显示的故障 4按故障产生的原因分类 （1）数控机床自身故障 （2）数控机床外部故障,5.1 数控机床机械故障诊断方法,5.1.2、数控机床故障诊断的原则 1).先外部后内部 2).先机械后电气 3).先静态后动态 4).先简单后复杂,5.1 数控机床机械故障诊断方法,5.1.3 数控机床的故障诊断技术 1起动诊断 起动诊断是指CNC装置每次从通电开始，系统内部诊断程序就自动执行诊断 2在线诊断 在线
4、诊断是指通过CNC装置的内装程序，在CNC装置处于正常运行状态时对CNC装置本身及与CNC装置相连的各个进给伺服单元、伺服电动机、主轴伺服单元和主轴电动机以及外部设备等进行自动诊断和检查。只要系统不停电，在线诊断就不会停止,5.1 数控机床机械故障诊断方法,3离线诊断 离线诊断是指数控系统出现故障后，数控系统制造厂家或专业维修中心利用专用的诊断软件和测试装置进行停机（或脱机）检查. 4现代诊断技术 （1）通信诊断 （2）自修复系统,5.1 数控机床机械故障诊断方法,5.1.4 数控机床的常见故障排除方法 1直观检查法 (1)询问法 (2)目视法 (3)触摸法 (4)通电法,5.1 数控机床机械
5、故障诊断方法,例1 一台数控加工中心在运行一段时间后，CRT显示器突然出现无显示故障，而机床还可继续运转。停机后再开又一切正常。观察发现，设备运转过程中，每当发生振动时故障就可能发生。初步判断是元件接触不良。当检查显示板时，CRT显示突然消失。检查发现有一晶振的两个引脚均虚焊松动。重新焊接后，故障消除。,5.1 数控机床机械故障诊断方法,2初始化复位法 例2 一台数控车床当按下自动运行键，计算机拒不执行加工程序，也不显示故障自检提示，显示屏幕处于复位状态（只显示菜单）。有时手动、编辑功能正常，检查用户程序、各种参数完全正确；有时因记忆电池失效，更换记忆电池等，系统显示某一方向尺寸超量或各方向的
6、尺寸都超最大尺寸（显示尺寸超过数控机床实际能加工的最大尺寸或超过系统能够认可的最大尺寸）。排除方法：采用初始化复位法使系统清零复位（一般要用特殊组合健或密码）。,5.1 数控机床机械故障诊断方法,3自诊断法 数控系统已具备了较强的自诊断功能，并能随时监视数控系统的硬件和软件的工作状态 （1）硬件报警指示 （2）软件报警指示,5.1 数控机床机械故障诊断方法,例3 AX15Z数控车床，配置FANUC 0TEF系统，故障显示： FS10TE 1399B ROMTEST：END RAMTEST：测试未能通过 CRT的显示表明ROM测试通过，RAM测试未能通过。RAM测试未能通过，不一定是RAM故障，
7、可能是RAM中参数丢失或电池接触不良引起的参数丢失，经检查故障原因是由于更换电池后电池接触不良，所以一开机就出现上述故障现象。,5.1 数控机床机械故障诊断方法,4功能程序测试法 功能程序测试法常应用于以下场合： （1）机床加工造成废品而一时无法确定是编程操作不当、还是数控系统故障引起。 （2）数控系统出现随机性故障，一时难以区别是外来干扰，还是系统稳定性不好。 （3）闲置时间较长的数控机床在投入使用前或对数控机床进行定期检修时。,5.1 数控机床机械故障诊断方法,5备件替换法 例5 一台采用西门子SINUMERIKSYSTEM3系统的数控机床，其PLC采用S5130w/B，一次发生故障时，通
8、过CNC装置PC功能输入的R参数，在加工中不起作用，不能更改程序中R参数的数值。通过对CNC装置工作原理及故障现象的分析，认为PLC的主板有问题，与另一台数控机床的主板对换后，进一步确定为PLC主板的问题。经专业厂家维修，故障被排除。,5.1 数控机床机械故障诊断方法,6交叉换位法 例6 一台数控车床X轴向进给正常，Z轴向进给出现了振动、噪音大、精度差，采用手动和手摇脉冲进给时也是如此。观察各驱动板指示灯亮度及其变化基本正常，怀疑是Z轴步进电动机及其引线开路或Z轴机械故障。遂将Z轴电动机引线换到X轴电动机上，X轴电动机运行正常，说明Z轴电动机引线正常；又将X轴电动机引线换到Z轴电动机上，故障依
9、旧；可以断定是Z轴电动机故障或Z轴机械故障。测量电动机引线，发现一相绕组开路。修复步进电动机，故障排除。,5.1 数控机床机械故障诊断方法,7参数检查法 例7 一台数控铣床上采用了测量循环系统，这一功能要求有一个背景存储器，调试时发现这一功能无法实现。通过检查发现，确定背景存储器存在的数据位没有设定，经设定后该功能正常。,5.1 数控机床机械故障诊断方法,例8 一台数控车床数控刀架换刀时突然出现故障，系统无法自动运行，在手动换刀时，总要过一段时间才能再次换刀。于是，对刀具补偿等参数进行检查，发现一个手册上没有说明的参数P20变为20，经查有关资料P20是刀架换刀时间参数，将其清零，故障排除。,
10、5.1 数控机床机械故障诊断方法,8测量比较法 9敲击法 10局部升温法 11原理分析法 总之，根据不同的故障现象，可以同时选用几种方法灵活应用、综合分析，才能逐步缩小故障范围，较快地排除故障。,5.1 数控机床机械故障诊断方法,5.1.5 数控机床维修后的开机调试 数控机床的故障排除后通常分两大步进行通电试车 1自动状态试验 2正常加工试验 5.1.6 维修调试后的技术处理 认真填写维修记录，列出有关必备的备件清单，建立用户档案,5.1 数控机床机械故障诊断方法,复习思考题： 1.数控机床机械故障诊断主要包括哪些内容? 2.数控机床故障通常分为哪几种类型? 3.数控机床的常见故障排除方法?,
11、主编：,撰稿教师：（以姓氏为序）,制作：,责任编辑：,电子编辑：,谢谢观看！,5.2 数控机床进给传动部件故障的维修,5.2.1 滚珠丝杠螺母副的维修 5.2.2 导轨副的维修 作 业,5.2 数控机床进给传动部件故障的维修,进给传动系统的故障大部分是由于运动质量下降造成的，例如，运动质量下降会导致机械执行部件不能到达规定的位置、定位精度下降、反向间隙过大、机械出现爬行、轴承磨损严重、噪声过大、机械摩擦过大等问题。因此，故障的诊断和排除，经常是通过调整各运动副的预紧力、调整松动环节、调整补偿环节等排除故障，以达到提高运动精度的目的。,5.2 数控机床进给传动部件故障的维修,5.2.1 滚珠丝杠
12、螺母副的维修 滚珠丝杠螺母副的维护 （1）支承轴承的定期检查 应定期检查丝杠支承轴承与床身的联接是否有松动，以及支承轴承是否严重磨损或损坏等。 （2）轴向间隙的调整 滚珠丝杠螺母副的轴向间隙直接影响其反向传动精度和轴向刚度。常用的双螺母丝杠调整间隙的方法有垫片调隙法；螺纹调隙法；齿差调隙法,5.2 数控机床进给传动部件故障的维修,（3）滚珠丝杠螺母副的润滑 （4）滚珠丝杠螺母副的保护 （5）滚珠丝杠螺母副的故障诊断及排除,5.2 数控机床进给传动部件故障的维修,垫片调整式 螺纹调整式 齿差调整式,5.2 数控机床进给传动部件故障的维修,5.2.2 导轨副的维修 导轨副是数控机床的重要执行部件，
13、主要有滚动导轨、静压导轨、贴塑导轨等 1导轨副的维护 （1）间隙调整 导轨副维护的一项重要工作是保证导轨面之间具有合理的间隙 1）压板调整间隙 2）镶条调整间隙 3）压板镶条调整间隙,5.2 数控机床进给传动部件故障的维修,图5-4 压板调整间隙 a)修复刮研式 b)镶条式 c)垫片式,5.2 数控机床进给传动部件故障的维修,图5-5 镶条调整间隙 a)等厚度镶条 b)斜镶条,5.2 数控机床进给传动部件故障的维修,图5-6 压板镶条调整间隙,5.2 数控机床进给传动部件故障的维修,（2）滚珠导轨副的预紧 1）采用过盈配合法 2）采用调整法 （3）导轨的润滑 1)导轨面上进行润滑后，可降低摩擦
14、，减少磨损，并且可防止导轨面锈蚀 2)导轨常用的润滑剂有润滑油和润滑脂 （4）导轨的防护 为了防护切削、磨粒（切屑）或冷却液散落在导轨面上而引起磨损、擦伤和锈蚀，导轨面上应加可靠的防护装置 常用的有刮板式、卷帘式和叠层式防护罩，大多用于长导轨上,5.2 数控机床进给传动部件故障的维修,图5-7 滚珠导轨的预紧,5.2 数控机床进给传动部件故障的维修,例9 由某龙门数控铣削中心加工的零件，在检验中发现工件Y轴方向的实际尺寸与程序编制的理论数据存在不规则的偏差。该数控机床布局如图5-8所示。,图5-8 龙门数控铣削中心,5.2 数控机床进给传动部件故障的维修,从数控机床控制的角度来说，零件在Y轴方
15、向的尺寸偏差是由机床的Y轴在进给过程中产生的偏差所造成。该机床数控系统为SINUMERIK 810M，伺服系统为SIMODRIVE 611A驱动装置，Y轴进给电动机为带内装式ROD302编码器的1FT5交流伺服电动机。 1）通过检查Y轴有关位置参数（如反向间隙、夹紧允许误差等）均在要求范围内，故可排除由于参数设置不当引起故障的因素。 2）检查Y轴进给传动链。该机床Y轴进给传动链如图5-9所示,图5-9 Y轴进给传动链,5.2 数控机床进给传动部件故障的维修,从图5-9中可以看出，传动链中任何连接部分均有存在间隙或松动的可能，均可引起位置偏差，从而造成加工零件尺寸超差 通过以上分析作如下诊断：
16、1）如图5-10a所示，将一个千分表座吸在横梁上，表头对准主轴并可沿Y轴的“-”方向运动，找正时使表头压缩到50m左右，然后把表头复位到零。,图5-10 安装千分表方式 a)测量径向偏差 b)测量轴向偏差 1轴 2滚珠丝杠 3滚珠 4千分表,5.2 数控机床进给传动部件故障的维修,2）将机床操作面板上的工作方式开关置于增量方式（INC）的10档，轴选择开关置于Y轴档，按“-”方向进给键，观察千分表读数的变化。理论上应该每按一下，千分表读数增加10m。在补偿掉反向间隙的情况下，每按一下“+”方向进给键，千分表的读数应减掉10m。经测量，Y轴“+、-”两个方向的增量运动都存在不规则的偏差。 3）找一粒滚珠置于滚珠丝杠的端部中心，用千分表的表头顶住滚珠，如图5-10b所示。将机床操作面板上的工作方式开关置于手动方式（JOG），分别按Y轴“ +、-”的进给键，主轴沿Y轴“+、-”方向连续运动，通过观察千分表读数无明显变化，故排除滚珠丝杠轴向窜动的可能。 4）检查与Y轴伺服电动机和滚珠丝杠连接的同步齿形带轮，发现与伺服电动机转子轴连接的带轮锥套
