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1、浅析数控机床故障诊断与维修摘 要木文简要介绍了数控机床在LI常工作中常出现的故障及其解决方法！还冇在平LI的工作中 如何更好的去维护我们的机床！科学技术的发展，对机械产品提出了高梢度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对机床设备不仅提出了精度和效率的耍求，而且也对具提出了通用性和灵活性的要求。数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。数控机床集微电了技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体，是高度机电一体化的典型产品。它本身又是机电一体化的重要组成部分，是现代机床技术水平的重要标志。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流，是衡量机械制造工艺水平的
2、重要指标，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重耍的基础核心作用。因此，如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题。由于数控机床是一种价格昂贵的精密设备，因此，其维护更是不容忽视。关键词：数控故障、检测、维护、解决方法一、数控机床1. 数控加工的概念首先，耍知道数控机床一般的故障出现在什么地方或者是如何去解决问题，我们就必 须得熟练的了解数控机床的工作原理及特点等相关的一些知识!这样我们才能在遇到这些问 题的时候得心应手。数控机床的工作原理就是将加工过程所需的各种操作(如主轴变速、工 件的松开与夹紧、进刀与退刀、开车与停车、自动关停冷却液)和步骤以及工件的形状尺寸 用数字化的代码表示，
3、通过控制介质(如穿孔纸带或磁盘等)将数字信息送入数控装置，数 控装置対输入的信息进行处理与运算，发出各种控制信号，控制机床的伺服系统或其他驱动 元件，使机床自动加工出所需耍的工件。所以，数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获 取，即数控编程。数控加工一般包括以下几个内容：(1) 对图纸进行分析，确定需要数控加工的部分； 利用图形软件(如CAXA制造工程师)对需要数控加工的部分造型： 根据加工条件，选择合适的加工参数，生成加工轨迹(包括粗加工、半楮加工、楮加工 轨迹)；(4) 轨迹的仿真检验；(5) 生成G代码；(6) 传给机床加工。2. 数控机床的特点(1) 具有高度柔性在数控机床上加工零件，
4、主要収决于加工程序，它与普通机床不同，不必制造、更换许多工 具、夹具，不盂要经常调整机床。因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。也就是适介 单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。(2) 加工精度高数控机床的加工精度，一般可达到0.0050.1mm,数控机床是按数字信号形式控制的， 数控装置每输出一个脉冲信号，则机床移动部件移动一个脉冲当量(一般为0.001mm),而机床进给传动链的反向间隙与丝杠螺距平均误差可由数控装置进行补偿，因此，数控机床 定位精度比较高。(3) 加工质量稳定、可靠加工同一批零件，在同一机床，在相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序，
5、刀具的走 刀轨迹完全相同，零件的一致性好，质蜃稳定。(4) 生产率高数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间，数控机床的主轴转速和进给量的范 围大，允许机床进行大切削量的强力切削，数控机床冃前正进入高速加工时代，数控机床移 动部件的快速移动和定位及高速切削加工，减少了半成品的工序间周转时间，提高了牛产效 率。(5) 改善劳动条件数控机床加工前经调整好后，输入程序并启动，机床就能口动连续的进行加工，直至加 工结束。操作者主要是程序的输入、编辑、装卸零件、刀具准备、加工状态的观测，零件的 检验等工作，劳动强度极人降低，机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外，机床一般是封 闭式加工，即清洁，乂安全
6、。(6) 利于生产管理现代化数控机床的加T,可预先精确估计加工时间，所使用的刀具、夹具可进行规范化、现代 化管理。数控机床使用数字信号与标准代码为控制信息，易于实现加工信息的标准化，目前 已与计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)有机地结合起来，是现代集成制造技术的基础。3. 数控机床使用中应注意的事项使用数控机床之前，应仔细阅读机床使用说明书以及其他有关资料，以便正确操作使用 机床，并注意以下几点：(1) 机床操作、维修人员必须是掌握相应机床专业知识的专业人员或经过技术培训的人员， 且必须按安全操作规程及安全操作规定操作机床； 非专业人员不得打开电柜门，打开电柜门前必须确认已经关掉了机床总电
7、源开关。只冇 专业维修人员才允许打开电柜门，进行通电检修；(3)除一些供用户使用并可以改动的参数外，其它系统参数、主轴参数、伺服参数等，用户 不能私自修改，否则将给操作者带來设备、工件、人身等伤害；修改参数麻，进行第一次加工时，机床在不装刀具和工件的情况下用机床锁住、单程序 段等方式进行试运行，确认机床正常后再使用机床；(5) 机床的PLC程序是机床制造商按机床需耍设计的，不需要修改。不正确的修改，操作机 床可能造成机床的损坏，甚至伤害操作者；(6) 建议机床连续运行最多24小时，如果连续运行时间太长会影响电气系统和部分机械器 件的寿命，从而会影响机床的精度；(7) 机床全部连接器、接头等，不
8、允许带电拔、插操作，否则将引起严重的后果。二、数控机床各部故障分析及维修1. 数控机床主轴伺服系统故障检查及维修在维修主回路采川错位选触无坏流可逆调速驱动系统的数控车床中所遇到的部分故障及 处理方法。 .故障现象:1.8m卧车在点动时，花盘来回摆动。检查：测量驱动控制系统中的20V直流稳压电源的纹波为4V峰峰值，大大超过了规定 的范围。分析：在控制系统的放人电路中，高、低通滤波器可以滤掉，如：测速机反馈，电流反馈, 电压反馈中的各次谐波T扰信号，但无法滤除系统木身直流电源电路中的谐波分量，因它存 在于整个系统中，这些谐波进入放大器就会使放大器阻塞，使系统产生各种不正常的现象。 在点动状态下，因
9、电机的转速较低，这些谐波已超过了点动时的电压值，造成了系统的振荡, 使主轴花盘來回摆动，而且一旦去除谐波信号，故障马上消失。处理：将电压板中的100MF和1000MF滤波电容换下焊上新电容，并测量纹波只有几个 毫伏后将电源板安装好，开机试运行，故障消除。 .故障现象：5m立车在运行加工中发出眶眶声后，烧保险。检查：发现5FC5FG、5RG5RQ正反组全无脉冲输出(线路见图2),测量结果，IC7反相器 损坏，又发现1FG1FC输出波形较其他波形幅值低得多。分析：5m立车主驱动直流电机的驱动电压由晶闸管全控桥反并联整流电路提供。12路 触发脉冲中，有两路消失，另一路触发脉冲的幅值较其它正常触发脉冲
10、要短三分之一，当出 现眶眶的齿轮撞击声时，误以为液压马达联轴节处出现了问题，但过了一会儿两路保险丝烧 坏，实际上，在这次故障的前一段吋间里已烧过两次保险，当吋只认为是偶然的电网不稳造 成，因换上保险丝后，故障就消除了。由于5m立车加工运行时的转速较低，虽然可控硅整 流电路是桥式整流，但是线路中触发脉冲丢失和幅值小同时存在时，也会造成电流不连续, 输出的电压不稳，从而使电机的转速不稳。一开始出现的眶眶声，实际就是转速不稳的表现。 由于电流断续而引起的烧保险故障能发生在运行后停车和正常运行的任何时刻。处理：将放大管T1(另一组触发电路中的放大管，功能如图2中的T7)及反相器IC7换下, 故障消除。
11、2. 机床PLC初始故障的诊断机床PLC初始故障的诊断为了保护机床和维修方便，PLC有显示和检测机床故障的能 力。一旦发牛故障，维修人员就能根据机床的故障显示号去确定故障类别，予以排除。但在 实际加工过程中，我们发现有时PLC同时显示几个故障，它们是由某一个故障引起的连锁 故障，排除了初始的引发故障，具它故障报警就消失了。可是从机床PLC显示的所有报警 故障中，维修人员并不知道哪个故障是初始引发故障，维修人员只能逐个故障去查，这就增 加了维修难度。机床PLC初始故障诊断功能，通过PLC程序，准确判断出初始故障的报警 号。维修中，首先排除初始故障，其它引发故障自行消失，这样就极人地方便了机床的维
12、修, 提高了机床维修的快速性和准确性。2初始故障诊断原理设计的PLC程序不单单是把各个 故障都能检测和显示出來，还能把最关键的初始故障自动判断出來。初始故障诊断原理：以3个故障为例，其中设置了 3个故障检测位，分别为R500.0、 R510.0、R520.0； 3个初始故障检测位为R500.2、R510.2、R520.2； F149.1为系统复位信号。 初始状态吋，无报警出现，故障检测位都为“0”，初始故障检测位也都为“0”，复位信号 F149为“0”。在3个故障中假设首先发生笫二个故障。在程序扫描的笫一个周期内，其 对应的故障检测位R510.0变为 T, R500.2、R520.2、F149
13、.1初始值为“()”，初始故障检 测位R510.2变为“1”，通过自锁保持为“1”，宜到故障被排除，系统复位信号发出示“1” 状态才被解除。在程序扫描的第二个周期内,R510.2保持为“1”,实现了对R500.1 R520.1 的封锁，即使此时另外某一个故障检测位为“1”，也不能导致其初始故障检测位变为“1”。 通过此PLC程序的控制，就能从同时发生的众多故障里准确地判断出初始故障。在JCS018 数控机床中，遇到了多个故障同时发牛的问题，如换刀报警和液压报警同时出现。维修时, 先检杏液压控制部分，然示才能确认故障出在换刀过程中。检杳后我们才知道换刀的动力由 液压驱动来提供。PLC控制程序设计
14、中，当遇到换刀故障时，为防止更大的意外发生，在 报警的同吋也断开了液压控制，因此换刀故障发生吋出现了两个报警信息。为遵循原机床的 设计思路，而乂能准确地发出报警信息，给JCS018数控机床增加了対初始故障的检查功能。 按照前面的程序分析，换刀和液压故障检测位分别为R500.0和R510.0,初始故障可从初始 故障检测位R500.2和R510.2读出。当该机床再发牛:类似故障时，就能很快地判断出初始故 障。3. 数控设备检测元件故障及维修检测元件是数控机床伺服系统的重要组成部分，它起着检测各控制轴的位移和速度的作 用，它把检测到的信号反馈回去，构成闭坏系统。测量方式可分为直接测量和间接测量：直
15、接测录就是对机床的肓线位移采用肓线型检测元件测量，肓接测呈常用的检测元件一般包 括：直线感应同步器、计虽光栅、磁尺激光干涉仪。间接测量就是对机床的直线位移采用回 转型检测元件测虽:，间接测屋常用的检测元件一般包括：脉冲编码器、旋转变压器、圆感应 同步器、圆光栅和圆磁栅。当机床出现如卜故障现象I寸，应考虑是否是由检测元件的故障引起的： 机械振荡(加/减速时)：脉冲编码器出现故障，此时检查速度单元上的反馈线端子电压是否在某儿点电压下 降，如有下降表明脉冲编码器不良，更换编码器。(2) 脉冲编码器|字联轴节可能损坏，导致轴转速与检测到的速度不同步，更换联轴节。(3) 测速发电机出现故障，修复，更换测
16、速机。 .机械暴走(E车):在检查位置控制单元和速度控制单元的情况下，应检查：(1) 脉冲编码器接线是否错谋，检杳编码器接线是否为正反馈，A相和B相是否接反。(2) 脉冲编码器联轴节是否损坏，更换联轴节。(3) 检查测速发电机端子是否接反和励磁信号线是否接错。 .主轴不能定向或定向不到位：在检查定向控制电路设置和调整，检查定向板，主轴控制印刷电路板调整的同时，应检查位 置检测器（编码器）是否不良，此时测编码器输出波形。 .坐标轴振动进给：在检査电动机线圈是否短路，机械进给丝杠同电机的连接是否良好，检查整个伺服系统 是否稳定的情况下，检查脉冲编码是否良好、联轴节联接是否平稳可靠、测速机是否可靠。检测元件是一种极冀精密和容易受损的器件，一定要从下面几个方面注
