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1、数控车床故障分析与维修分析论文数控车床故障分析与维修分析论文(1)(1)本文由 yang33765 贡献数控车床某一故障分析与维修分析论文电子技术的发展以及国内数控装置的发展使得数控装置的价格走低,特别是 经济型数控车系统的价格已经是到达了它的最低点。 经济型数控车床在中国的机 械加工行业中得到了迅速普及,使得我国机械加工水平无论在加工质量方面还是 在加工效率方面也得到了迅速提高。但是随着机床使用时间的延长,数控机床会 出现这样或那样的故障,本文就以经济型数控机床的常见故障为例,谈了一些解 决的办法。简易数控车床常见故障与处理简易数控车床又叫经济型数控车床，是在普通车床的基础上发展起来的， 其
2、自动控制系统主要由单片机构成，通过控制程序，控制机床的纵向及横向进给 装置及换刀装置，自动完成零件的加工。所以，简易数控车床仍是机电一体化设 备，因而在出现故障时也要从机床的机械结构和电气控制两个方面综合分析。 1程序运行后步进电机抖动不转 这一现象一般是步进电机或其控制系统断相造成的。 有可能是步进电机本身 故障也可能是其驱动电路故障。首先检查步进电机的连接插头是否接触良好，若 接触良好，可将没有故障的电机调换过来，以便验证电机是否良好。若调换电机 后仍不能正常工作，则说明其控制部分不正常，可重点检查驱动板上的大功率三 极管及其保护元件释放二极管，一般情况下，这两个元件 2程序运行中工作台突
3、然停止 这一现象一般是由机械故障引起的，但也可能是控制系统发生故障造成的。 这时可先将工作台退回原点，重新启动加工程序，若工作台总是运行到某一位置 时停止，应该是传动系统的某一部位损坏、变形或被异物卡住等。首先断电，然 后检查丝母与丝杠间隙或溜板镶条是否太紧、滚珠丝杠的滚珠导槽内有无异物、 丝杠有无弯曲变形、步进电机减速器内柔性齿轮是否松动或异物卡住等。若手动 盘车没有异常，则是控制系统故障，应按照故障 1 进行检查。 3高速时步进电机丢步 可能是驱动电源电压降低，使步进电机输出转矩减小。应重点检查驱动电源 部分，当高压开关三极管损坏后，高压电源天法接通，高速时步进电机输出转矩 减少而丢步。也
4、可能某处机械故障，所以还应检查丝杠、丝母、溜板、步进电机减速器等处。当有部件弯曲、变形、或有异物时会使运行阻力增大，低速运行时 现象不明显，但高速时则不能完全克服运行阻力。 4程序运行结束刀具不回零点 一般是控制系统故障。刀具在进给或在加工时，步进电机运转速度较低，而 程序回零点时，则要求快速退回。步进电机高速运行，采用高压驱动电源，以使 输出转矩增大。 控制高压驱动电源输出的有一开关三极管， 当开关三极管损坏后， 高速回零点时高压电源打不开，步进电机输出转矩不够，致使刀具不回到零点。 更换开关三极管即可消除。 5刀具返回零点时越位 一般是机械传动系统运行阻力太大引起。切削进给时，刀架低速运行
5、，低电 压驱动，步进电机运转转矩小，不足以克服阻力造成丢步。而回零时步进电机高 压驱动，运行速度高、转矩大，又没有切削阻力，步进电机不丢步。这样去时丢 步而返回时正常就会造成不回零现象。 这时可检查步进电机减速箱内传动齿轮或 步进电机与丝杠之间传动齿轮上有无铁屑异物， 或溜板镶条是否太紧使运行阻力 增大等。 6加工后的工件尺寸误差很大 一种可能是丝杠或丝母与车床连接松动。空走时没有吃刀阻力，溜板运行正 常，加工时由于切削阻力增大，丝杠或丝母与车床连接处松动，造成加工工件尺 寸漂移。紧固连接部分，故障即可消除。另一种可能是电动刀架造成。如果换刀 后刀架不能自动锁紧，切削时刀具偏离加工点，也会造成
6、上述现象。这时应检查 刀架锁紧装置及刀架控制箱。 7工件局部尺寸误差大 主要是丝母与丝杠间间隙过大所致。由于丝母与丝杠长期在某一段运行，使 该段的间隙增大。程序开始时，测定的丝杠间隙被补偿到程序里，但在磨损段无 法补偿，以致工件局部尺寸超差。解决的办法是修理或更换丝杠。 8电动刀架换刀时不能定位且旋转不止 这是由于当程序要某号刀时， 电动刀架正在转选刀具， 当旋转到该号刀具时， 没有应答信号， 从而使刀架旋转不止， 不能定位。 应检查电动刀架上的霍尔元件。 霍尔元件损坏时，会使所要刀具到位时，没有检测到信号输出，从而造成上述现 象。更换该号刀的霍尔元件即可。 9程序执行过程中返回监控状态且工作
7、停止 一般是监控程序出现故障或是强磁干扰引起。 对于强磁干扰可采用接地或屏蔽的办法解决。 若不按程序执行或启动程序时不按执行指令， 立即返回监控状态， 一般是监控程序或计算机硬件出现故障，可更换可疑芯片，如片外程序存储器芯 片、可编程接口芯片或单片机本身。有时片外数据存储器故障也能引起此现象。 否则只好找生产厂家重新调试。 10加工程序经常丢失 若控制系统断电后加工程序丢失，而机床上电后重新输入加工程序，机床可 以正常加工，则可能是备用电池电压降低或断开，造成数据存储器中的加工程序 在机床断电后无法保持而丢失。更换备用电池即可。若加工程序在加工过程中经 常部分或全部丢失，则极有可能是数据存储器
8、故障，这时可更换片外数据存储器 或单片机本身。 总之，简易数控车床由机械和电气两部分组成，出现故障后要从机械和电气 两个方面进行分析，判断出是机械故障还是电气故障，再深入分析找出故障点。数控车床的故障诊断内容及方法一、故障诊断内容：系统可靠性的基本概念：系统可靠性是指数控系统在规定的 条件和规定的时间内完成规定功能的能力， 故障是指系统在规定的条件和规定的 时间内失去了规定的功能。数控机床是复杂的大系统，它涉及光、机、电、液等 很多技术，发生故障是难免的。机械锈蚀、机械磨损、机械失效，电子元器件老 化、插件接触不良、电流电压波动、温度变化、干扰、噪声，软件丢失或本身有 隐患、灰尘，操作失误等都
9、可导致数控机床出故障。 1)动作诊断：监视机床各动作部分，判定动作不良的部位。诊断部位是 ATC、APC 和机床主轴。 2)状态诊断：当机床电机带动负载时，观察运行状态。 3)点检诊断：定期点检液压元件、气动元件和强电柜。4)操作诊断：监视操作错误和程序错误。 5)数控系统故障自诊断。二、各种 CNC 系统的诊断方法：CNC 系统诊断技术当前使用的各种 CNC 系统的诊 断方法归纳起来大致可分为三大类。 1、启动诊断(Star up Diagnostics)：把 CNC 系统每次从通电开始到进入正常的 运行准备状态为止，系统内部诊断程序自动执行的诊断。诊断的内容为系统中最 关键的硬件和系统控制
10、软件，如 CPU、存储器、I/O 单元等模块以及 CRT/MDI 单 元、纸带阅读机、软盘单元等装置或外部设备。 2、在线诊断(OnLine Diagnostics)：指通过 CNC 系统的内装程序，在系统处 于正常运行状态时，对 CNC 系统本身以及与 CNC 装置相连的各个伺服单元，伺服 电机， 主轴伺服单元和主轴电机以及外部设备等进行自动诊断、 检查。 一般来说，包括自诊断功能的状态显示和故障信息显示两部分。 接口显示：为了区分出故障发生在数控内部，还是发生在 PLC 或机床侧，有必 要了解 CNC 和 PLC 或 CNC 和机床之间的接状态以及 CNC 内部状态。 内部状态显示：(a)
11、由于外因造成不执行指令的状态显示。(b)复位状态显示。 (c)TH 报警状态显示，即纸带水平和垂直校验，显示出报警时的纸带错误孔的位 置。进口泵(d)磁泡存储器异常状态显示。(e)位置偏差量的显示。(f)旋转变压 器或感应同步器的频率检测结果显示。(g)伺服控制信息显示。(h)存储器内容显 示等。 故障信息显示的内容一般有上百条，最多可达 600 条。这许多信息大都以报警 号和适当注释的形式出现。一般可分成下述几大类：(a)过热报警类；(b)系统报 警类；(c)存储器报警类；(d)编程/设定类，这类故障均为操作、编程错误引起 的软故障；(e)伺服类：即与伺服单元和伺服电机有关的故障报警；(f)
12、行程开关 报警类；(g)印刷线路板间的连接故障类。 3、离线诊断(OffLine Diagnostics)：离线诊断的主要目的是故障导通知故障 定位，力求把故障定位在尽可能小的范围内。现代 CNC 系统的离线诊断用软件，一般多已与 CNC 系统控制软件一起存在 CNC 系统中，这样维修诊断时更为方便。 (a)通讯诊断：用户只需反 CNC 系统中专用“通信接口”连接到普通电话线上， 而在西门子公司维修中心的专用通信诊断计算机的“数据电话”也连接到电话 线路上，然后由计算机向 CNC 系统发送诊断程序，并将测试数据输回到计算机进行分析关得出结论。(b)自修复系统：备用模块则系统能自动使故障模块脱机
13、而 接通备用模块，从而使系统较快地进入正常工作状态。(c)具有 AI(人工智能)功 能的专家故障诊断系统： 在处理实际问题时， 通过具有某个领域的专门知识的专家分析和解释数据并作 出决定。 专家系统利用专家推理方法的计算机模型来解决问题， 并且得到的结论和专家 相同。 三、伺服系统的诊断方法： 采用发光二级管来批示故障可能产生的原因，例如过热报警，过流报警，过压报 警，欠压报警，I2t 值监控(用于电源电路)等。数控车床常见故障及处理方法数控车床是一种技术含量高且较复杂的机电一体化设备，其故障发生的 原因一般都较复杂，给数控车床的故障诊断与排除带来不少困难。为了便于故障 分析和处理，数控车床的
14、故障大体上可以分为以下几类。 1主机故障和电气故障 一般说来，机械故障比较直观，易于排除，电气故障相对而言比较复杂。电 气方面的故障按部位基本可分为电气部分故障、伺服放大及位置检测部分故障、 计算机部分故障及主轴控制部分故障。至于编程而引起的故障，大多是由于考虑 不周或输入失误而造成的，只需按提示修改即可。 (1)主机故障。数控车床的主机部分主要包括机械、润滑、冷却、排屑、液 压、气动与防护等装置。常见的主机故障有因机械安装、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。 (2)电气故障。 机床本体上的电气故障。 此种故障首
15、先可利用机床自诊断功能的报警号提 示，查阅梯形图或检查 io 接口信号状态，根据机床维修说明书所提供的周纸、资料、排故流程图、调整方法，并结合工作人员的经验检查。 篷悯服放大及检测部分故障。此种故障可利用计算机自诊断功能的报警号， 计算机及伺服放大驱动板上的各信息状态指示灯，故障报警指示灯，参阅维修说 明书上介绍的关键测试点的渡形、电压值，计算机、伺服放大板有关参数设定， 短路销的设置及其相关电位器的调整， 功能兼容板或备板的替换等方法来作出诊 断和故障排除。 计算机部分故障。此种故障主要利用计算机自诊断功能的报警号，计算机 各板上的信息状态指示灯， 各关键测试点的波形、 电压值，各有关电位器
16、的调整， 各短路销的设置，有关机床参数值的设定，专用诊断组件，并参考计算机控制系 统维修手册、电气图等加以诊断及排除。 交流主轴控制系统故障。交流主轴控制系统发生故障时，应首先了解操作 者是否有过不符合操作规程的意外操作，电源电压是否出现过瞬问异常，进行外 观检查是否有短路器跳闸、熔丝断开等直观易查的故障。如果没有，再确认是属 于有报警显示类故障还是无报警显示类故障，根据具体情况而定。 2系统故障和随机故障 (1)系统故障。此故障是指只要满足一定的条件，机床或数控系统就必然出现 的故障。 网络电压过高或过低， 如， 系统就会产生电压过高报警或电压过低报警； 切削用量安排得不合适，就会产生过载报警等。 (2)随机故障。此类故障是指在同样条件下只偶尔出现一次或两次的故障 c 要想人为地再使其出现同样的故障则是不太容易的，有时很长时间也难再遇到 一次。这类故障的诊断和排除都是很困难的。一般情况下，这类故障往往与机械 结构的局部松动、错位，数控系统中部分组件工作特性的漂移机床电气组件可 靠性下降等有关。比如：一台数控机床本来正常工作，突然出现
