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1、数控机床的维修摘要：数控技术是当今工业三大支撑技术之一，而数控机床是一个国家制造业水平高低的象征。数控车床是数控机床中比较重要的工具之一。由于机器与工件之间的相对运动、相对摩擦，会降低了数控车床工作的效率与工件的精确度。故当在数控车床损坏时应该维修，维修需要人，维修人员的技能和素质对机床维修有着重大的影响。关键词：数控系统 数控车床 数控维修 维修人员 数控机床包括数控系统、主传动系统、进给系统、夹持系统、刀具系统、润滑系统、冷却系统、排屑系统 。数控系统是机床的大脑，主传动系统是提供主运动，近给系统俗称走刀，夹持系统包括卡盘、夹具，刀具系统有刀架、刀库、换刀装置，润滑系统主要是用于润滑各部件
2、，提高机床寿命，冷却系统是用于喷射冷却液 保护机床的，排屑系统是运走铁屑的。数控车床主要用于大规模的加工零件，其加工方式包括车外圆，镗孔，车平面等等。可以编写程序，适用于批量生产，生产过程的自动化程度较高。数控车床是高度自动化机床，数控车床主传动系统的特点是：机床有足够高的转速和大的功率，以适应高效率加工的需要；主轴转速的变换迅速可靠，一般能自动变速；主轴应有足够高的刚度和回转精度；主轴转速范围应很广，如对铝合金材料的高速切削，几乎没有上限的限制，主轴最高转速取决于主传动系统中传动元件的允许极限(如主轴轴承允许的极限转速) ，而最低转速则根据加工不锈钢等难加工材料的要求来确定。数控车床对刀具、
3、刀具座有一定的要求。1对刀具的要求数控车床能兼作粗、精车削。为使粗车能大吃刀、大走刀，要求粗车刀具强度高、耐用度好；精车首先是保证加工精度，所以要求刀具的精度高、耐用度好。为减少换刀时间和方便对刀，应尽可能多地采用机夹刀。使用机夹刀可以为自动对刀准备条件。在数控车床上采用机夹刀就是一种要求。机夹刀具的刀体，要求制造精度较高，夹紧刀片的方式要选择得比较合理。由于机夹刀装上数控车床时，一般不加垫片调整，所以刀尖高的精度在制造时就应得到保证。对于长径比例较大的内径刀杆，最好具有抗振结构。内径刀的冷却液最好先引入刀体，再从刀头附近喷出。对刀片，在多数情况下应采用涂层硬质合金刀片。涂层在较高切削速度(1
4、00m min)时才体现出它的优越性。普通车床的切削速度一般上不去，所以使用的硬质合金刀片可以不涂层。刀片涂层增加成本不到一倍，而在数控车床上使用时耐用度可增加两倍以上。数控车床用了涂层刀片可提高切削速度，从而就可提高加工效率。涂层材料一般有碳化钛、氮化钛和氧化铝等，在同一刀片上也可以涂几层不同的材料，成为复合涂层。数控车床对刀片的断屑槽有较高的要求。原因很简单：数控车床自动化程度高，切削常常在封闭环境中进行，所以在车削过程中很难对大量切屑进行人工处置。如果切屑断得不好，它就会缠绕在刀头上，既可能挤坏刀片，也会把切削表面拉伤。普通车床用的硬质合金刀片一般是两维断屑槽，而数控车削刀片常采用三维断
5、屑槽。三维断屑槽的形式很多，在刀片制造厂内一般是定型成若干种标准。它的共同特点是断屑性能好、断屑范围宽。对于具体材质的零件，在切削参数定下之后，要注意选好刀片的槽型。选择过程中可以作一些理论探讨，但更主要的是进行实切试验。在一些场合，也可以根据已有 刀片的槽型来修改切削参数。要求刀片有高的耐用度，这是不用置疑的。数控车床还要求刀片耐用度的一致性好，以便于使用刀具寿命管理功能。在使用刀具寿命管理时，刀片耐用度的设定原则是把该批刀片中耐用度最低的刀片作为依据的。在这种情况下，刀片耐用度的一致性甚至比其平均寿命更重要。至于精度，同样要求各刀片之间精度一致性好。 2对刀座(夹)的要求 刀(刃)具很少直
6、接装在数控车床的刀架上，它们之间一般用刀座(也称刀夹)作过渡。刀座的结构主要取决于刀体的形状、刀架的外型和刀架对主轴的配置方式这三个因素。现今刀座的种类繁多，生产厂各行其事，标准化程度很低。机夹刀体的标准化程度比较高，所以种类和规格并不太多；刀架对机床主轴的配置方式总共只有几种；唯有刀架的外型(主要是指与刀座联接的部分)型式太多。用户在选型时，应尽量减少种类、型式，以利管理。由于车床长期工作，会使车床磨损，从而导致车床不能正常工作，故要对数控车床进行维修，下面以 FANUC 为例，主要包括以下故障。故障现象一CRT 显示 414# 报警。报警信息为 : SERVO ALARM:X AXISDE
7、TECTIONSYSTEM ERROR同时 , 伺服驱动单元的 LED 报警显示码为 8 点亮。故障分析与处理通过查看 FANUC O 系统维修说明书可知 :414# 报警为“X 轴的伺服系统异常 , 当错误的信息输出至 DGN0720 时 , 伺服系统报警” 。根据报警显示内容 , 用机床自我诊断功能检查机床参数 DGN072 上的信息 , 发现第 4 位为 “1”，而正常情况下该位应为“0” 。现该位由“0” 变为 “1”则为异常电流报警 , 同时伺服驱动单元 LED 报警显示码为8点亮 , 也表示该伺服轴过电流报警。检查伺服驱动器模块 , 用万用表测得电源输入端阻抗只有 6, 低于正常值
8、 , 因而可判断该轴伺服驱动单元模块损坏。更换后正常。故障现象二转塔刀架在换刀过程时出现 2011# 、 2014# 报警。故障分析与处理查看电气使用说明书可知 :2011# 报警表示转塔有故障 ,2014# 报警指转塔未卡紧。可能是由于精定位时接近开关未发出信号 , 电磁铁不能锁紧。利用 FANUC 系统具有的 PLC 梯形图动态显示功能 , 发现精定位接近开关 X0021.2 未亮 ( 没有接通 ) 。拆下此开关并检查 , 通断正常。估计是接近开关与感应块的距离不当造成的。调整两者的距离使它们保持适当的距离 0.8mm, 再查看 X0021.2 信号通断正常 , 转塔刀架能正常 使用。在车
9、床正常工作时，我们要预防故障发生，其中有很多方法，如月检、周检、季检等等，总之一定要做一些预防性工作，即进行预防性维修。预防性维修有所谓预防性维修，就是要注意把有可能造成 设备故障和出了故障后难以解决的因素排除在故障发生之前。一般来说应包含：设备的正确使用和运行中的巡回检查。1坚持设备的正确使用数控设备的正确使用是减少设备故障、延长使用寿命的 关键，它在预防性维修中占有很重要的地位。据统计，有三分之一的故障是人为造成的，而且一般性维护（如注油、清洗、检查等）是由操作者进行的，解决的方法 是：强调设备管理、使用和维护意识，加强业务、技术培训，提高操作人员素质， 使他们尽快掌握机床性能，严格执行设
10、备操作规程和维护保养规程，保证设备运行在合理的工作状态之中。2.坚持设备运行中的巡回检查根据数控设备的先进性、复杂性和智能化高的特点，使得它的维护、保养工作比普通设备复杂且要求高的多。维修人员应通过经常性的巡回检查，如 CNC 系统的排风扇运行情况，机柜、电机是否发热，是否有异常声音或异味，压力表指示是否正常，各电路及接头有无泄漏、润滑状况是否良好等，积极做好故障和事故预防，若发现异常应及时解决，这样做才有可能把故障消灭在萌芽状态之中，从而可以减少一切可避免的损失。当车床不能正常工作时，我们要对其进行维修，首先要进行故障诊断。1数控系统的故障诊断系统自诊断一般 CNC 系统都有较为完备的自诊断
11、系统，无论是 FANUC 系统还是西门子系统，上电初始化时或运行中均能对自身或接口做出有限的自诊断。 维修人员应熟悉系统自诊断各种报警信息。根据说明书进行分析以确定故障范围。 定位故障元器件，对于进口的数控系统一般只能定位到板级。数控系统的软故障数控系统的软故障是指控制系统的系统软件和 PLC 程序。有的系统把它们写在EPROM 中插在主机板上，有的驻留在硬盘上。一旦这些软件出现 问题，系统将造成全部或局部混乱，当分析到确定是软件故障时，应当使用备用软件或备用 EPROM 换上，严格按操作步骤经初始化后试运行。这类故障只要有备份文件 一般不难恢复。其难度在于备份软件不完备或专用传送设备不具备或
12、生产厂家操作手段中设置口令保密等因素造成无法恢复。利用 PLC 程序定位机床与 CNC 系统接口故障现在一般 CNC 控制系统均带有 PLC 控制器，大多为内置式 PLC 控制。维修人员应根据梯形图对机床控制电器进行分析，在 CRT 上直观地看出 CNC 系统 IO 的状态。通过 PLC 程序的逻辑分析，方便地检查出问题存在部位。2故障排除步骤询问操作者故障发生的原因当故障发生后，维修人员一般不要急于动手，要仔细询 问故障发生时机床处在什么工作状态、表现形式、产生的后果、是否是误操作。故障能否再现等。表面与基本供电检查主要观察设备有无异常情况，如机械卡住、电机烧坏、 保险熔断等。首先检查ACD
13、C 电源是否正常，尽可能地缩小故障范围。分析图纸，确定故障部位根据图纸 PLC 梯图进行分析，以确定故障部位是机械、电器、液压还是气动故障。扩大思路，根据经验分析根据经验分析，一定要扩大思路，不局限于维修说明书 上的范畴，维修资料只提供一个思路，有时局限性很大。在维修之前有若干步骤，有故障诊断、维修前的检查，必须坚持故障诊断的原则，要掌握故障诊断的方法，要做好数控系统干扰和预防。在维修之前要做好检查工作，检查时有一些捷径。数控设备的维修检查捷径故障检查方法直观法这是一种最基本的方法。维修人员通过对故障发生时的各种光、声、味等异常现象的观察以及认真察看系统的每一处，往往可将故障范围缩小到一个模块
14、或一块印刷线路板。这要求维修人员具有丰富的实际经验，要有多学科的较宽的知识和综合判断的能力。自诊断功能法现代的数控系统虽然尚未达到智能化很高的程度，但已经具备了较强的自诊断功能。能随时监视数控系统的硬件和软件的工作状况。一旦发现异常，立即在 CRT 上报警信息或用发光二极管批示出故障的大致起因。利用自诊断功能，也能显示出系统与主机之间接口信号的状态，从而判断出故障发生在机械部分还是数控系统部分，并批示出故障的大致部位。这个方法是当前维修时最有效的一种方法。功能程序测试法所谓功能程序测试法就是将数控系统的常用功能和特殊功能，如直线定位、圆弧插补、螺纹切削、固定循环、用户宏程序等用手工编程或自动编
15、程方法，编制成一个功能程序测试纸带，通过纸带阅读机送入数控系统中，然后启动数控系统使之进行运行，藉以检查机床执行这些功能的准确性和可靠性，进而判断出故障发生的可能起因。本方法对于长期闲置的第一次开机时的检查以及机床加工造成废品但又无报警的情况下，一时难以确定是编程错误或是操作错误，还是机床故障时的判断是一较好的方法。交换法这是一种简单易行的方法，也是现场判断时最常用的方法之一。所谓交换法就是在分析出故障大致起因的情况下，维修人员可以利用备用的印刷线路板、模板，集成电路芯片或元器件替换有疑点的部分，从而把故障范围缩小到印刷线路板或芯片一级。它实际上也是在验证分析的正确性。在备板交换之前，应仔细检
16、查备板是否完好，并应检查备板的状态应与原板状态完全一致。这包括检查板上的选择开关，短路棒的设定位置以及电位器的位置。在置换CNC 装置的存储器板时，往往还需要对系统作存储器的初始化操作（如日本 FANUC 公司的 FS6 系统用的磁泡存储器就需要进行这项工作） ，重新设定各种数控数据，否则系统仍将不能正常地工作。有的 CNC 系统在更换了主板之后，带需进行一些特定的操作。如FNUC 公司在 FS10 系统，必须按一定的操作步骤，先输入 90009031 号选择参数，然后才能输入 0000 号至 8010 号的系统参数和 PC 参数。总之，一定要严格地按照有关系统的操作、维修说明书的要求进行操作。转移法所谓转移法就是将 CNC 系统中具有相同功能的二块印刷线路板、模块、集成电路芯片或元器件互相交换，观察故障现象是否随之转移。藉此，可迅速确定系统的故障部位。这个方法实际上就是交换法的一种。因此，有关注意事项同交换法所述。参数检查法众所周知，数控参数能直接
