数控机床维护及数控系统故障诊断002

1烟台工程职业技术学院数控系数控设备应用与维护专业08级毕业设计（论文）题目:数控机床维护及数控系统故障诊断姓名崔越学号指导教师（签名）二○一○年十月十日2烟台工程职业技术学院毕业设计（论文)诚信承诺书本人慎重承诺：我所撰写的设计（论文）《数控机床维护及数控系统故障诊断》是在老师的指导下自主完成，没有剽窃或抄袭他人的论文或成果。如有剽窃、抄袭，本人愿意为由此引起的后果承担相应责任。毕业论文（设计）的研究成果归属学校所有。学生(签名)：崔越2010年10月10日3目录摘要………………………………………………………………………4前言………………………………………………………………………5二数控机床的介绍……………………………………………………6(一)数控机床的概述及特点………………………………………6(二)数控机床的分类………………………………………………6(三)合理地使用数控机床…………………………………………6三数控机床故障诊断与维修的基本概念……………………………6(一)数控机床维修的意义及特点………………………………6(二)数控机床故障分类与维修方法……………………………7(三)数控机床的维护…………………………………………11四数控系统故障诊断与维修………………………………………12（一）数控系统维修基础………………………………………13（二）数控系统的常见故障诊断与分析………………………18五结论………………………………………………………………22六结束语……………………………………………………………23七参考文献…………………………………………………………244数控机床维护及数控系统故障诊断崔越【摘要】科学技术的发展，对机械产品提出了高精度、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要求，而且也对其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。数控机床集微电子技术、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要的基础核心作用。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。数控机床的生产厂商加强数控机床故障诊断与维修的力量，可以提高数控机床的质量，有利于数控机床的推广和使用。数控机床的使用单位培养掌握数控机床故障诊断与维修的技术人员，有利于提高数控机床的使用率。随着数控机床的使用和推广，培养更多的掌握数控机床故障诊断与维修的高素质人才的任务也越来越迫切。因此学习数控机床故障诊断与维修的技术和方法有重要的意义。5前言数控机床是高精度自动化装备,价格昂贵,为了保证机床长期安全平稳运行,发挥更大效益,需要注重数控机床的维护保养方法和易出现的故障及排除方法。数控机床维修及数控系统故障诊断与维修是数控机床使用过程中重要的组成部分，也是制约数控机床发挥重要作用的主要因素之一。数控技术是用数字信心对机械运动和工作过程控制的技术。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，更使制造业成为工业化的象征。数控机床是集高、精、尖技术于一体，集机、电、光、液于一身的高技术产物。具有加工精度高、加工质量稳定可靠、生产效率高、适应性强、灵活性好等众多优点，在各个行业受到广泛欢迎，在使用方面，也是越来越受到重视。但由于它是集强、弱电于一体，数字技术控制机械制造的一体化设备，一旦系统的某些部分出现故障，就势必使机床停机，影响生产，所以如何正确维护设备和出现故障时能及时抢修就是保障生产正常进行的关键。普通机床从诞生到现在，从无轴式集体驱动转变为单台电动机或多台电动机驱动一台机床，从台钻到龙门刨床，都有强电（继电器、接触器）控制电动机运转来实现的。因此，故障诊断也比较直观，维修工人起着主导作用。检测仪器也比较简单，而万用表是必不可少的检测仪器，问、看、闻、听、量是一般通电的诊断程序。故障诊断的水平也是维修者经验的积累。以下是本人对于数控机床维护及数控系统故障诊断方面的一些见解，如有不足之处，敬请老师纠正、修改。6二数控机床的介绍(一)数控机床的概述及特点1.概念数控机床就是在计算机的帮助下，用数字技术控制的机床。2．特点（1）．可以加工出高精度及质量稳定的零件，（2）．生产效率特别高，是普通机床的2-3倍或更高。（3）．大大减轻操作者的劳动强度，但对操作者的素质要求也提高了。（4）．更换产品品种特别方便，只要更换程序就可以实现产品品种更换。（5）．数控加工中心可实现集多种加工于一台机床，如：铣、钻、镗、刨等。（6）．可实现柔性加工（FMS），甚至实现无人化工厂。（二）数控机床的分类1．按工艺用途分类：数控机床可分为数控钻床、车床、刨床、镗床、磨床和齿轮加工机床等，此外压床、冲床、弯管机、电火花切割机、火焰切割机、凸焊机也都可采用数字控制。2．按运动方式分类：点位控制PTP、点位直线控制、轮廓控制系统CP3．按控制方式分类:开环控制、半闭环控制系统、闭环控制系统（三）合理地使用数控机床1.避免阳光的直接照射和其它热辐射、避免太潮湿或粉尘过多的场所,尽量在空调环境中使用,保持室温20℃左右。由于我国处于温带气候、受季风影响、温度差异大,对于精度高、价格贵的数控机床,应置于有空调的房间中使用。2.要避免有腐蚀气体的场所。因腐蚀气体易使电子元件变质,或造成接触不良,或造成元件短路,影响机床的正常运行。3.要远离振动大的设备(如冲床、锻压设备等)。对于高精度的机床还应采用防振措施(如防振沟等)。4.要远离强电磁干扰源,使机床工作稳定。三．数控机床故障诊断与维修的基本概念（一）数控机床维修的意义及特点71．意义数控机床是一种高效率的自动化机床，大多用来加工重要工件。数控机床价格昂贵，为提高数控机床利用率，充分发挥它的效益，应合理安排加工工序，充分做好准备工作，尽量减少机床的等待时间，凡是能在数控机床上加工的，尽量利用，而不能以保护贵重设备为由，使其长期闲置。如果一台数控机床的任何部分在生产中出现故障和失效，都会使机床停机，造成生产停顿，不能及时维修，就必然贻误产品生产周期，甚至影响企业的信誉，造成无法弥补的经济损失。因此维修工作至关重要，不仅创造了实际价值，而且具有广泛的社会效益。数控机床的故障诊断与维修是数控机床使用过程中重要的组成部分，也是制约数控机床发挥作用的主要因素之一。2．特点数控机床与普通机床在结构上的区别在于数控机床是计算机引入制造系统后的一种机、电、液一体化的产物。数控机床与普通机床的主要区别是CNC系统、伺服系统、主轴电动机控制组成了数控机床弱电部分，这也是数控机床的核心部分。无论哪种CNC系统，“弱电”占了很大一部分。因此，对于数控机床故障诊断要求维修人员是一名集机、电、液知识于一体的具有高文化素质的人员。所以数控机床的诊断在诊断手段、仪器和仪表的使用中都与传统的机床故障诊断有所不同。（二）数控机床故障分类与维修方法1．数控机床常见故障分类（1）.按数控机床发生故障的部件可分为主机故障和电气故障（2）.按与故障的相互关系可分为关联性故障和非关联性故障（3）.按诊断方式可分为有诊断显示故障和无诊断显示故障两种（4）.按故障破坏性可分为破坏性故障和非破坏性故障（5）.按故障起因可分为硬故障和软故障两大类（6）.按故障发生的原因可分为数控机床自身故障和数控机床外部故障2．数控机床故障诊断的方法（1）.常规方法①.直观检查法：直观检查法即维修人员充分利用自身的眼、鼻、耳、手等直8接查找故障的方法。【例】数控淬火机床进给故障。在开机后，回参考点操作时，Y轴不动。故障分析与排除：手动操作使Y轴运动，但是Y轴不走，观察屏幕上Y轴的坐标轴却正常变化，并且观察Y轴伺服电动机也正常旋转，因此怀疑伺服电动机与丝杠间的联轴器损坏。拆开检查发现确实损坏，更换新的联轴器，故障消除②.换件诊断法当系统出现故障后，维修人员把怀疑部分从大到小逐步缩小故障范围，直至把故障定位于板级或部分线路，甚至元器件级。此时，利用备用的印制电路板、集成电路芯片或元器件替换有疑点的部分，或将系统中具有相同功能的两块印制电路板、集成电路芯片或元器件进行交换，即可迅速找出故障所在。【例】北京第一机床厂生产的XK5040-1型数控铣床，采用FANUC-3M数控系统，CRT不显示故障，机床通电开机后，无显示。故障分析与排除：CRT显示电路与普通黑白电视机显示电路相差无几。根据维修手册，首先检查CRT高压电路、行输出电路、厂输出电路及I/O接口，以上部位均为无异常，并且，该机床除CRT不显示外，各种加工程序和动作均正常。从以上检查情况分析，该故障可能发生在数控系统内部。使用仪器检查，发现PC-2模板上CRT视放电路无输出电压，怀疑是PC-2模板内部故障。采用交换法，用相同功能模板PC-2替换怀疑有故障的PC-2模板，CRT恢复显示。③.测量比较法数控系统生产厂在设计印制电路板时，为了调整、维修的便利，在印制电路板上设计了多个检测用端子。用户也可以利用这些端子比较测量正常的印制电路板和有路障的印制电路板之间的差异。可以检测这些测量端子的电压或波形，分析故障的起因及故障的所在位置。甚至有时还可对正常的印制电路板人为地制造“故障”，如断开连接或短路、插拔组件等，以判断真实故障的范围。【例】数控磨床Z轴找不到参考点。故障分析与排除：这台机床在机床回参考点时X轴、Y轴没有问题，Z轴回参考点时，出现压限位报警，手动还可以回参考点。观察Z轴回参考点的过程，在压上零点开关后，Z轴减速运行，但一直运动到限位才停止。根据原理分析认为，可能编码器零点脉冲有问题，用示波器检查编码器的零点脉冲，确实没信号，9证明编码器有故障。换上新的编码器后，机床正常工作。④.参数检查法数控参数能直接影响数控机床的性能。参数通常是存放在磁盘存储器或RAM中，电池不足或外界的某种干扰等会使个别参数丢失或变化，发生混乱，使机床无法正常工作。此时，通过核对、修正参数、就能将故障排除。当机床长期闲置后，工作时会无缘无故地出现不正常现象，就能根据特征，检查和校对有关参数。【例】采用SIEMENS公司810系统的数控磨床，在磨削加工时发现，虽然输入了刀具补偿数据，但加工后工件尺寸与刀补时相比没有变化或变化过小。故障分析与排除：根据机床工作原理，在磨削加工时Z轴带动砂轮对工件进行径向磨削，X轴正常时不动，只有要调整球心时才进行微动，一般在往复0.02mm范围内运动，因为移动距离较小，可能丝杠反向间隙会影响尺寸变化。在测量机床的往返精度时发现，X轴在从正向到反向转换时，让其走0.01mm，而千分表上没有变化，X轴在从反向到正向转换时，亦是如此。因此怀疑滚珠丝杠的反向间隙有问题，研究系统说明书发现，数控系统本身对滚珠丝杠的反向间隙具有补偿功能。根据数据表明，调整机床数据MD2201反向间隙的补偿数值，使机床恢复了正常工作。⑤.敲击法当数控系统出现的故障表现为时有时无时，往往可用敲击法检查出故障的部位所在。这是由于数控系统是由多块印制电路板组成，每块板又有许多焊点，板间或模块间又通过插接件及电线相连。因此，任何虚焊或接触不良，都可能引起故障。当用绝缘物轻轻敲击有虚焊及接触不良的疑点时，故障肯定会重复出现。【例】MCH1500卧式加工中心，配备FANUC-0M系统，在安装调试时，CRT显示器突然出现无显示故障，而机床还可继续运转。停机后再开，又一切正常。故障分析与排除：在设备运转过程中经常出现这种故障。采用直观法进行检查，发现每当车间上方的门式起重机经过时，坏境振动大，就会出现此故障，由此初步判断是元件连接不良。检查显示板，用手触动板上元件，当触动某一集成块引脚时，CRT上的显示就会消失。经观察发现该脚没有完全插入插座中。另外，发现此集成块旁边的晶振有一个引脚没有焊锡。将松动集成块插