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1、目录目 录 1绪 论 2摘要 41 数控机床故障诊断与检查方法 71.1 数控机床故障的排除思路 71.2 分析故障时原因应注意 71.3 故障的排除应遵循的原则 81.4 常用的故障检查方法 102 数控机床主轴机械控制系统 152.1 数控机床主轴的结构 152.2 数控主轴特点及其性能要求 . 182.3 主轴调速方法 193 数控车床主轴驱动控制系统 213.1 主轴驱动控制系统的概述 213.2 数控机床对主轴驱动系统的要求 . 223.3 主轴电机工作特性 243.4 直流主轴控制系统 2425 26 293030 3135 38 38 45463.4.1 直流主轴驱动系统使用注意
2、点3.4.2 直流主轴控制系统常见的故障 . 3.4.2 维修实例 3.5 交流主轴驱动系统 3.5.1 交流主轴驱动的组成 3.5.2 交流主轴驱动系统常见故障 36华中世纪星HNC-21TF系统主轴的连接3.7 主轴通用变频器 3.7.1 主轴通用变频器常见报警及故障处理3.7.2 通用变频器故障维修实例 4 典型维修案例 结 论 48谢 词 50参考文献 52绪论1946 年诞生了世界上第一台电子计算机，它为人类信息社会奠定了基础。六年后， 即 1952 年，第一台数控铣床在美国诞生以来，随着电子技术、计算机技术、自动控制和 精密测量技术的发展，数控机床得到迅速的发展和更新换代。数控技术
3、的发展先后经历了起步阶段 （1952 年1979年）、发展阶段（1980年1989年）、成熟阶段（ 19901999 年）、向更高水平发展（ 2000年）四个阶段。 1952年世 界上第一台由大型立式仿形铣床改装而成的三坐标数控升降台铣床， 开创了数控机床产业 发展的历史。 1959 年，晶体管元件印制电路板的问世，使数控装置进人了第二代，体积 缩小，成本有所下降。 1965年，出现了第三代的集成电路数控装置。 20世纪 60 年代末， 先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统（简称DNC ,又称群控系统，以及采用小型计算机控制的计算机数控系统（简称CNC。数控装置进人了以小型计算
4、机化为特征的第四代。 1974年，使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置（简 称MNC的五代数控系统。20世纪80年代以来，微处理器运算速度快速提高，功能不断 完善、可靠性进一步提高。90年代，数控机床技术进一步发展柔性单元、柔性系统。进人 21 世纪，军事技术和民用工业的发展对数控机床的要求愈来愈高，应用现代设 计技术、测量技术、工序集约化新一代功能部件以及软件技术的发展， 使数控机床的加工 范围、动态性能、加工精度和可靠性有了极大的提高。 科学技术， 特别是信息技术的迅速 发展，高速高精度控制、技术多通道开放式体系结构、多轴控制技术、智能控制技术、网 络化技术CAD/CAM与CNC
5、勺综合集成，使数控机床技术进人了智能化、网络化、敏捷制造 、虚拟制造的更高阶段。新一代数控机床为提高生产效率不断向高速方向发展，主轴转速 15000100000r min;进给运动部件快速移动速度达 60 120m/min,切削进给速度达60m/min,最高加速度 达到 10g。为了更具体的了解数控车床主轴及驱动故障与维修， 我们以华中数控星世纪车床为例 进行说明摘要【摘要】数控车床是将电子技术、测温技术、自动化技术、电子半导体技术、计算机 技术及机电一体化等集与一体的自动化设备， 具有高精度、 高效率和高柔性的特点。 自从 1952 年第一台数控铣床在美国诞生以来，随着电子技术、计算机技术、
6、自动控制和精密 测量技术的发展， 数控机床得到迅速的发展和更新换代。 在很多行业中数控车床设备处于 关键的工作岗位， 若出现故障后不能及时维修及排除故障， 就会造成较大的经济损失。 因 此，对于数控系统这样原理复杂、 结构精密的装置进行维修很有必要。 特别是在数控车床主轴及驱动故障与维修这方面很重要。 加强数控车床主轴及驱动故障与维修的力量， 就可 以提高数控车床的可靠性，有利于数控车床的推广和使用。此毕业设计的内容包括根据故 障状态进行系统分析，将故障进行分类；对数控机床主轴控制系统的机械装置进行分析，列出可能出现的原因，并拟定解决方案和实施过程；对数控机床主轴控制系统的电气装置 进行分析，
7、列出可能出现的原因，并拟定解决方案和实施过程；全面了解数控维修的方法 和相关变频器参数设置过程及优化，查阅与数控机相关资料，如数控机床，数控故障诊断, 数控维修等。【关键词】数控车床驱动故障 维护与维修Numerical control lathe main axle andactuation breakdown and service【Abstract 】 CNC lathe is an electronic technology,temperature measurement technology,automation technology,electronic semiconductor
8、 technology,computer technology and electromechanical integration collection and integration of automation equipment,with high precision,high efficiency and high flexible characteristic. Since 1952 first CNCmilling machine was born in the United States since,as the electronic technology,computer tec
9、hnology,automatic control and precision measuring technology development,nc machine tools of rapid development and renewal. In many industries in CNC lathe equipment in key jobs,if be in gasmalfunction can not timely maintenance and troubleshooting process,can cause great economic losses. So, the nu
10、merical control system so complex, the precise structure principle of equipment maintenance is necessary. Especially in CNClathe spindle and its drive fault and maintenance of this respect is very important.Strengthen the CNClathe spindle and its drive fault and maintenance of power,can improve the
11、reliability of numerical control lathe be helpful for CNC lathe popularizing and use.【Key words 】CNC lathe drive fault maintenance and repair1 数控机床故障诊断与检查方法1.1 数控机床故障的排除思路1. 确认故障现象，调查故障现场，充分掌握故障信息。当数控机床发生故障时， 维护维修人员进行故障的确认是很有必要的， 特别是操作使 用人员不熟悉机床的情况下， 尤其重要。 不该也不能让非专业人士随意开动机床， 特别是 出现故障后的机床，以免故障的进一步扩大。
12、2. 根据所掌握故障信息，明确故障的复杂程度并列出故障部位的全部疑点。在充分调查现场掌握第一手材料的基础上， 把故障问题正确地列出来。 俗话说，能够 把问题说清楚，就已经解决了问题的一半。3. 分析故障原因，制定排除故障的方案。分析故障时，维修人员不应局限于 CNC部分，而是要 对机床强电、机械、液压、气 动等方面都作详细的检查， 并进行综合判断， 制定出故障排除的方案， 达到快速确诊和高 效率排除故障的目的。1.2 分析故障时原因应注意1. 思路一定要开阔，无论是数控系统、强电部分、还是机、液、气等，只要将有可能 引起故障的原因以及每一种可能解决的方法全部列出来，进行综合、判断和筛选。2.
13、在对故障进行深入分析的基础上，预测故障原因并拟定检查的内容、步骤和方法， 制定故障排除方案。3. 检测故障，逐级定位故障部位。根据预测的故障原因和预先确定的排除方案， 用试验的方法验证， 逐级定位故障部位。 最终找出故障的真正发生源。4. 故障的排除。根据故障部位及准确的原因， 采用合理的故障排除方法， 高效高质量的恢复故障现场， 尽快让机床投入生产。5. 解决故障后的资料的整理。故障排除后， 应迅速恢复机场现场， 并做好相关资料的整理， 以便提高自己的业务水 平和机床的后续维护和维修。1.3 故障的排除应遵循的原则在检测故障过程中， 应充分利用数控系统的自诊断功能， 如系统的开机诊断、 运行
14、诊断、PLC的监控功能。根据需要随时检测有关部分的工作状态和接口信息。同时还应灵活 应用数控系统故障检查的一些行之有效的方法，如交换法、隔离法等。1. 先方案后操作（或先静后动）维护维修人员碰到机床故障后 ,先静下心来 ,考虑出分析方案再动手。 维修人员本身要 做到先静后动， 不可盲目动手， 应先询问机床操作人员故障发生的过程及状态， 阅读机床 说明书、图样资料后， 方可动手查找和处理故障。 如果上来就碰这敲那连此断彼， 徒劳的 结果也许尚可容忍，但造成现场破坏导致误判或者引入新的故障导致更大的后果则后患无2. 先安检后通电确定方案后，对有故障的机床仍要秉着先静后动的原则，先在机床断电的静止状
15、态， 通过观察测试、分析，确认为非恶性循环性故障，或非破坏性故障后，方可给机床通电， 在运行正常下，进行动态的观察、检验和测试，查找故障。对恶性的破坏性故障，必须先 排除危险后，方可通电，在运行正常下进行动态诊断。3. 先软件后硬件当发生故障的机床通电后， 应先检查软件的工作是否仍正常。 有些可能是软件的参数 丢失或者是操作人员使用方式、 操作方法不对而造成的报警或故障。 切忌一上来就大拆大 卸，以免造成更大的后果。4. 先外部后内部 数控机床是机械、液压、电气一体化的机床，故其故障的现象必然要从机械、液压、 电气这三者综合反映出来。 数控机床的检修要求维修人员掌握先外部后内部的原则。 即当 数控机床发生故障后， 维修人员应先采用望、 闻、听、问等方法，由外向内逐一进行检查。比如：数控机床中， 外部的行程开关、 按钮开关、 液压气动元件以及印制电路板插头 座、边缘接插件与外部或相互之间的连接部位、 电控柜插座或端子排这些机电设备之间的 连接部位，因其接触不良造成信号传递失灵， 是产生数控机床故障的重要因素。此外，由 于工业环境中， 温度、湿度变化较大，油污或粉尘对元件及线路板的污染， 机械的振动等， 对于信号传送通道的接插件都将产生严重影响。 在检修中重视这些因素， 首先检查这些部 位就可以迅速
