数控机床故障诊断和维修

《数控机床故障诊断和维修》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控机床故障诊断和维修（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、数控机床故障诊断和维修 数控机床由于采用机电一体化技术，技术先进，控制复杂，元器件较多， 系统控制类型也多，容易出现故障，出现故障维修难度也比较大。因此对维修 电工而言，面对目前众多的教材和有限的厂家资料，怎样才能快速掌握一定的 数控原理及故障诊断方法，提高维修效率是非常必要的。 数控机床，主要由数控装置，伺服驱动装置，测量反馈装置和机床本体等 四大部分，再加上程序的输入输出设备，可编程控制器（PLC 或称PMC)等几部 份组成 数控装置由两个主要部件组成，NC系统（数字控制系统）与PLC部分（可 编程序控制器部分），也就是实现位置控制和PMC控制两种功能。位置控制 就是加工程序中G代码+轴要

2、移动距离。PMC控制就是加工辅助功能M，S，T 的实现。主要控制：主轴正反转；润滑；冷却；换刀；工件夹紧，松开；工作 台的分度等。因与外界种类繁多的各种信号源和执行元件相连接，变化频繁， 所以发生故障的可能性就比较多，而且故障类型亦千变万化。 下面将对数控机床具体部位及故障现象进行分析. CNC 故障维修 电源故障：电源故障是数控机床维修过程中经常遇到的故障之一，有些 系统电源控制线路比直接电源加入型系统要复杂。对照原理图进行维修是最 有效，最可靠的方法。在某些机床上，由于机床互锁的需要，使用了外部电 源切断信号，这时应根据机床电气原理图，综合分析故障原因，排除外部电 源切断的因素，才能起动。

3、 系统显示故障：系统无显示的原因，大多数是由于硬件故障引起的。除 公共电源外，一般都是由于连接不良引起的，重点检查系统与显示器的连接电 缆及显示器本身。而显示混乱或显示不正常，一般来说是系统的软件出错造成 的。 CNC 单元故障：数控系统通电后，系统内部自诊断软件对系统中最关 键的硬件和控制软件，如装置中 CPU，RAM，ROM 等芯片，MDI，CRT，I/O 等模块及监控软件，系统软件等逐一进行检测，并将检测结果在 CRT 上显示出 来。一旦检测通不过，既在 CRT 上显示报警信息或报警号，指出哪个部分发生 了故障。只有当全部开机诊断项目都正常通过后，系统才能进入正常运行准备 状态。 这类故

4、障的硬件如果采用人工检查方法往往是很难找到的，除非有一套 备用电路板逐一调换试验。因此建议不要轻易动，最好请系统厂家来处理。对 于软件故障，维修人员需要通过维修手册中所指出的有关数种可能造成的原因 及相应排除方法中找到真正的故障原因并加以排除。如系统初始化，参数重新 设定。国外系统电路稳定性好，不易出故障，出现故障部位大多在外围电路。 例如数控机床在使用过程中经常无规律地出现“死机”，系统无法正常 起动等故障，若重新开机，又可以恢复正常工作：而数控系统本身的组成模块，软件及硬件均无损坏：在正常工作期间，机床所有的动作，加工精度都满足要 求。这类“软故障”维修重点针对系统的电源输入回路与外部电源

5、进行，以及 检查数控系统，机床，车间的接地系统。 急停报警故障：在发生“急停”或“NOT READY”故障时，主要考虑 的因素有以下几点： 1）面板上的“急停”生效。2）工作台的超极限保护生效。 3）伺服驱动，主轴驱动器，液压电动机等主要工作电动机及 主回路的过载保护。 4）24V 控制电源等重要部分的故障。 手动操作类故障：数控机床手动包括：手动连续进给 JOG，手动增量进 给 STEP，手轮进给 HANDLE。该部分主要检查如下： 1） 操作方式选择必须为手动连续进给 JOG，手动增量进给 STEP，手轮进给 HANDLE 之一。 2） 各伺服轴的驱动器必须已经正常工作，无报警。 3） 坐

6、标轴互锁信号等必须已经释放。 4） 移动方向必须给定。 5） 进给速度必须已经给定（即：手动进给速度与进给倍率 不为零）。 6） 机床锁住（MLK），Z 轴锁住，外部复位等信号必须已 经释放。 参考点报警类故障：手动回参考点操作是建立机床坐标系的前提，绝大部 分数控机床开机后的第一动作一般都是手动回参考点操作。虽然在不同的数控 系统中，回参考点的方法有所不同，但在绝大部分系统中，回参考点的动作如 下： 1）在手动方式 JOG 下，选择“回参考点”操作方式。 2） 按对应轴的方向键。 3） 坐标轴以机床参数设定的“回参考点快速”速度，向参考点 移动。 4） 当“参考点减速”挡块压上后，参考点减速

7、信号生效，电动 机减速至机床参数设定的“参考点减速速度”。 5） 越过参考点减速挡块后，减速信号恢复，坐标轴继续以搜索 速度运动。 6） 在参考点减速挡块放开后，位置检测装置的第一个“零脉冲” 到达后即开始记数，当到达机床参数设置的“参考点偏移量” 后，坐标轴停止运动，回参考点运动结束。维修时常见的故障是减速挡铁位置调整不当和减速信号的故障，其次是位置 检测元器件的“零脉冲”干扰，检测元器件的故障，以及机床参数的设定错误。 自动运行的故障：数控系统在正常运行时，随时对系统内部，伺服系统， I/O 接口以及数控装置的其他外部装置进行自动测试检查，并显示有关状态信息。 若检测有问题，则立即显示报警

8、号及报警内容，并根据故障性质自动决定是否 停止动作或停机。检查时，维修人员可根据报警内容，结合实时显示的 NC 内 部关键标志寄存器及 PLC 的操作单元状态，进一步对故障进行诊断与排除。故障排除以后，报警往往不会自动消除。根据不同的报警，需要按 “RESET”或“STOP”软键来消除，或者需用电源复位或关机重新启动的方 法消除，恢复系统运行。 例如程序在自动加工过程中停止，这时要看程序停止的位置，结合机床实 际运动停止位置，大致判断什么原因造成停机。也可用程序单段执行功能进行 检查。检查出大致原因后，用手动和 MDI 方式进一步确定，同时结合系统的诊 断功能配合检查。 进给伺服系统常见的故障

9、有：位置超差:机床的实际进给值与指令值之差超过限定的允许值.：检查 CNC 控制系统 与驱动放大模块之间,CNC 控制系统与位置检测器之间,驱动放大器与伺服电机之间的接线 是否正确、可靠。检查驱动放大器电压是否有问题。检查电动机轴与传动机械间是否配合良好，是否有松动或间隙存在 机床停止时，有关进给轴振动：检查位置检测用编码盘的轴、联轴节、齿 轮系是否啮合良好 机床运行时声音不好，有摆动现象：检查位置检测器与联轴节间的装配是 否有松动 飞车现象：位置传感器或速度传感器的反馈信号没有接或者是有接线断开 所有的轴均不运动：用户保护性锁紧如急停制动,或有关运动的相应开关位 置不正确 主电源熔丝断：由于

10、过载保护用断路器动作或监控用继电器的触点未接触 好 电动机过热：滑板运行时摩擦力或阻力太大，切削条件恶劣，运动夹紧制 动装置没充分释放，齿轮传动系损坏或传感器有问题，电机 本身内部匝间短路而引起的过热，带风扇冷却的电动机,风扇 坏。 机床定位精度不准：滑板运行时阻力太大，位置环的增益或速度环的低频 增益太低，机械传动部分有反向间隙，位置环或速度 环的零点平衡调整不合理，接地屏蔽不好或电缆布线 不合理。 零件加工表面粗糙：检查切削条件是否合理，刀尖是否损坏，检查机械传动 的反向间隙，检查位置检测信号的振幅，检查机床的振 动状况如机床水平状态、地基、主轴旋转时有否振动等 主轴驱动系统的故障诊断与维

11、修： 常见故障： 1）外界干扰 当主轴转速指令为零时，主轴仍往复转动，调整零速平衡 和漂移补偿也不能消除故障。原因为受电磁干扰，屏蔽和接地措施不良。2）过载 电机过热，驱动装置显示过电流报警，检查切削用量是否过大， 正，反转是否频繁。 3）主轴定位 主轴定位控制一种是利用磁性传感器的电气准停控制，另 一种是编码器的准停控制。准停要经过减速过程，如减速或增益参数设 置不当，传感器失灵等可引起定位抖动。 4）无转进给 要执行每转进给的指令，主轴必须有每转一个脉冲的反馈 信号，一般情况下为主轴编码器有问题。 5）主轴电机不转 CNC 系统至主轴驱动装置除了转速模拟量（010伏） 控制信号外，还有使能

12、控制信号，一般为 DC+24 继电器线圈电压。另 外主轴启动条件，如润滑，冷却等是否满足。数控机床的本体部分，主要包括机械，润滑，冷却，排屑，液压， 气动与防护等装置。常见的本体故障有：因机械安装，调试及操作使用不当等 原因引起的机械传动故障与导轨运动摩擦过大故障。故障表现为传动噪声大， 加工精度差，运行阻力大。例如：轴向传动链的扰性连轴器松动，齿轮，丝杠 与轴承缺油，导轨塞铁调整不当，导轨润滑不良以及系统参数设置不当等原因 均可造成以上故障。尤其应引起重视的是，机床各部位标明的注油点（注油孔） 须定时，定量加注润滑油（剂），这是机床各传动链正常运行的保证。另外， 液压，润滑与气动系统的故障主

13、要是管路阻塞和密封不良，因此，数控机床更 应加强污染控制和根除三漏现象发生。 辅助控制装置的维修 液压系统：液压传动系统在数控机床中占有很重要的位置，加工中 心的刀具自动交换系统（ATC），托盘自动交换系统，主轴箱的平衡， 主轴箱齿轮的变档以及回转工作台的夹紧等一般都采用液压系统来实 现。常见故障有：1）接头连接处泄露。2）运动速度不稳定。3）阀心 卡死或运动不灵活，造成执行机构动作失灵。4）阻尼小孔被堵，造成 系统压力不稳定或压力调不上去。5）阀类元件漏装弹簧或密封件，或 管道接错而使动作混乱。6）设计，选择不当，使系统发热，或动作不 协调，位置精度达不到要求。7）液压件加工质量差，或安装质

14、量差， 造成阀类动作不灵活。8）长期工作，密封件老化，以及易损元件磨损 等，造成系统中内外泄露量增加，系统效率明显下降。 气动系统：用于机床防护门的自动开关，主轴锥孔的吹气，自动吹 屑清理定位基准面等。部分小型加工中心依靠气液转换装置实现机械 手的动作和主轴松刀。 润滑系统：有单线阻尼式润滑，递进式润滑，容积式润滑。该部分 故障主要表现为：加工工件表面粗造度达不到精度要求，润滑油损耗 大，润滑系统压力不能建立。 自动排屑装置：有平板链式排屑，刮板式排屑，螺旋式排屑。 自动换刀装置（ATC）和工作台自动交换装置（APC）：ATC 和 APC 结构较复杂，且在工作中又频繁运动，所以，故障率较高，就

15、目 前的水平，机床上有 50%以上的故障都与之有关。 电动机轴与传动机械间是否配合良好，是否有松动或间隙存在 机床停止时，有关进给轴振动：检查位置检测用编码盘的轴、联轴节、齿 轮系是否啮合良好机床运行时声音不好，有摆动现象：检查位置检测器与联轴节间的装配是 否有松动 飞车现象：位置传感器或速度传感器的反馈信号没有接或者是有接线断开 所有的轴均不运动：用户保护性锁紧如急停制动,或有关运动的相应开关位 置不正确 主电源熔丝断：由于过载保护用断路器动作或监控用继电器的触点未接触 好 电动机过热：滑板运行时摩擦力或阻力太大，切削条件恶劣，运动夹紧制 动装置没充分释放，齿轮传动系损坏或传感器有问题，电机

16、 本身内部匝间短路而引起的过热，带风扇冷却的电动机,风扇 坏。 机床定位精度不准：滑板运行时阻力太大，位置环的增益或速度环的低频 增益太低，机械传动部分有反向间隙，位置环或速度 环的零点平衡调整不合理，接地屏蔽不好或电缆布线 不合理。 零件加工表面粗糙：检查切削条件是否合理，刀尖是否损坏，检查机械传动 的反向间隙，检查位置检测信号的振幅，检查机床的振 动状况如机床水平状态、地基、主轴旋转时有否振动等 主轴驱动系统的故障诊断与维修： 常见故障： 1）外界干扰 当主轴转速指令为零时，主轴仍往复转动，调整零速平衡 和漂移补偿也不能消除故障。原因为受电磁干扰，屏蔽和接地措施不良。 2）过载 电机过热，驱动装置显示过电流报警，检查切削用量是否过大， 正，反转是否频繁。 3）主轴定位 主轴定位控制一种是利用磁性传感器的电气准停控制，另 一种是编码器的准停控制。准停要经过减速过程，如减速或增益