浅谈数控机床的维修与维护

摘要机械制造业是国民经济地支柱产业,可以说,没有发达地制造业,就不可能有国家地真正繁荣和富强.而机械制造业地发展规模和水平,则是反映国民经济实力和科学技术水平地重要指标之一.制造自动化技术是先进制造技术地重要组成部分,其核心是数控技术.数控技术是综合应用计算机、自动化控制、自动检测及精密机械等高新技术地产物.它地出现及所带来得巨大效益,已引起了世界各国科技与工业界地普遍重视.b5E2RGbCAP数控维修技术不仅是保障数控机床正常运行地前提,对数控技术地发展和完善也起到了巨大地推动作用,因此,它已经成为一门专门地学科.同时也表明,数控维修技术是制造业竞争和发展地基础,也是机械制造业技术水平地标志.p1EanqFDPw关键词:数控机床数控系统常见故障维修方法数控技术目录引言………………………………………………………………………………………………4一数控机床地概述……………………………………………………………51.1数控机床地简介………………………………………………………51.2数控机床地组成………………………………………………………51.3数控机床地主要技术指标…………………………………………5二数控机床地故障诊断方法……………………………………………62.1数控机床地外部故障诊断方法……………………………………62.2数控系统地诊断技术…………………………………………………72.3数控机床常见故障及排除方法……………………………………8三数控机床各部故障分析及维修………………………………………93.1数控机床主轴伺服系统故障检查及维修…………………………93.2机床PLC初始故障地诊断…………………………………………103.3数控设备检测元件故障及维修……………………………………113.4数控机床加工精度异常故障及维修……………………………12四数控机床维修维护技术…………………………………………………15参考文献……………………………………………………………………………16致谢……………………………………………………………………………………17引言随着电子技术和自动化技术地发展,数控技术地应用越来越广泛,以微处理器为基础,以大规模集成电路为标志地数控设备,已在我国批量生产、大量引进和推广应用,它们给机械制造业地发展创造了条件,并带来很大地效益.但同时,由于它们地先进性、复杂性和智能化高地特点,在维修理论、技术和手段上都发生了飞跃地变化.DXDiTa9E3d另外任何一台数控设备都是一种过程控制设备,这就要求它在实时控制地每一时刻都准确无误地工作.任何部分地故障与失效,都会使机床停机,从而造成生产停顿.因而对数控系统这样原理复杂、结构精密地装置进行维修就显得十分必要了.尤其对引进地CNC机床,大多花费了几十万到上千万美元.在许多行业中,这些设备均处于关键地工作岗位,若在出现故障后不及时维修排除故障,就会造成较大地经济损失.RTCrpUDGiT我们现有地维修状况和水平,与国外进口设备地设计与制造技术水平还存在很大地差距.造成差距地原因在于：人员素质较差,缺乏数字测试分析手段,数域和数域与频域综合方面地测试分析技术等有待提高等等.5PCzVD7HxA一数控机床地概念1.1数控机床地简介数控机床是一种技术含量很高地机、电、仪一体化地高效地自动化机床,综合了计算机技术、自动化技术、伺服驱动、精密测量和精密机械等各个领域地新地技术成果,是一门新兴地工业控制技术.jLBHrnAILg数字控制简称数控,是一种借助数字、字符或其他符号对某一工作过程(如加工、测量、装配等进行可编程控制地自动化方法.xHAQX74J0X数控技术是指用数字量及字符发出指令并实现自动化控制地技术,它已经成为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产地基础技术.,LDAYtRyKfE1.2数控机床地组成数控机床由控制介质、人机交换设备、计算机数控装置、进给饲服驱动装置、主轴饲服驱动系统、辅助控制单元、可编程控制器、反馈系统、适应控制装置及机床本体等部分组成.Zzz6ZB2Ltk1.3数控机床地主要技术指标1.主要规格尺寸数控机床主要尺寸有床身与刀架最大回转直径、最大车削长度、最大车削直径等；数控铣床主要有工作台、工作台T型槽、工作台行程等规格尺寸.dvzfvkwMI12.主轴系统数控机床主轴采用直流或交流电动机驱动,具有较宽地调速范围和较高地回转精度,主轴本身地刚度与抗震性比较好.现在数控机床主轴普遍达到5000～10000r/min甚至更高地转速,并且可以通过操作面板上地倍率开关直接改变转速,每挡间隔5%,其调节范围为50%～120%.rqyn14ZNXI3.进给系统该系统有进给速度范围、快进速度范围、运动分辨率(最小移动增量、定位精度和螺距范围等主要技术参数.EmxvxOtOco4.定位精度和重复定位精度定位精度是指数控机床工作台或其他运动部件地实际运动位置与指令位置地一致程度,其不一致地差值即为定位误差.重复定位精度是指在相同地操作方法和条件下,在完成规定操作次数过程中得到结果地一致程度.SixE2yXPq55.刀具系统数控车床包括刀架工位数、工具孔直径、刀杆尺寸、换刀时间、重复定位精度各项内容.加工中心刀库容量与换刀时间直接影响其生产率.6ewMyirQFL6.电气包括主电动机、饲服电动机规格型号和功率等.7.冷却系统包括冷却箱容量、冷却泵输出量等.二数控机床地故障诊断2.1数控机床地外部故障诊断方法由于现代数控系统地可靠性越来越高,数控系统本身地故障越来越低,而大部分故障地发生则是非系统本身原因引起地.数控设备地外部故障可以分为软故障和外部硬件损坏引起地硬故障.kavU42VRUs软故障是指由于操作、调整处理不当引起地,这类故障多发生在设备使用前期或设备使用人员调整时期.对于数控系统来说,另一个易出故障地地方为伺服单元.由于各轴地运动是靠伺服单元控制伺服电机带动滚珠丝杠来实现地.用旋转编码器作速度反馈,用光栅尺作位置反馈.一般易出故障地地方为旋转编码器与伺服单元地驱动模块.例如,一数控车床刚投入使用地时候,在系统断电后重新启动时,必须要返回到参考点.即当用手动方式将各轴移到非干涉区外后,再使各轴返回参考点.否则,可能发生撞车事故.所以,每天加工完后,最好把机床地轴移到安全位置.外部硬件操作引起地故障是数控修理中地常见故障.这类故障有些可以通过报警信息查找故障原因.对一般地数控系统来讲都有故障诊断功能或信息报警.维修人员可利用这些信息手段缩小诊断范围.而有些故障虽有报警信息显示,但并不能反映故障地真实原因.如一台采用840C系统地数控车床,第一天工作时完全正常,而第二天上班时却无论如何也开不了机,工作方式一转到自动方式下就报警“EMPTYINGSELECTEDMOOESELECTOR”.加工完工件后,主轴不停,机械手就去抓取工件,后来仔细检查各部位都无毛病,而是自动工作条件下地一个模式开关位置错了.所以,当有些故障原因不明地报警出现地话,一定要检查各工作方式下地开关位置.还有些故障不产生故障报警信息,只是动作不能完成,这时就要根据维修经验、机床地工作原理和PLC运行状况来分析判断了.y6v3ALoS89对于数控机床地修理,重要地是发现问题.对外部故障诊断应遵从以下两条原则.首先要熟练掌握机床地工作原理和动作顺序.其次,要会利用PLC梯形图,NC系统地状态显示功能或机外编程器监测PLC地运行状态,一般只要遵从以上原则,小心谨慎,一般地数控故障都会及时排除.M2ub6vSTnP2.2数控系统地诊断方法1.数控系统自诊断(1开机自诊断数控系统在通电开机后,都要运行开机自诊断程序,对连接地各种控制装置进行检测,发现问题立即报警,例如检测备用电池电压是否达到要求,若电压低于要求,系统就会产生报警,西门子系统电池报警是1号报警,提示维修人员立即更换电池,如果不能更换电池,在更换电池前不能停电.0YujCfmUCw(2运行自诊断数控机床在运行时,数控系统时刻监视机床地运行.数控装置对伺服系统、PLC系统进行运行监视,如果发现问题及时报警,并且很多故障都会在屏幕上显示报警信息.在机床运行时,PLC装置通过机床厂家编制地用户程序,实时监视数控机床地运行,如果发现故障或者发出地指令不执行,及时将相应地信号传递给数控装置,数控装置将会在屏幕上显示报警信息.eUts8ZQVRd2.在线诊断和离线诊断(1在线诊断在线诊断是指通过数控系统地控制程序,在系统处于正常运行状态下,实时自动地对数控装置、PLC控制器、伺服系统、PLC地输人输出以及与数控装置相连地其他外部装置进行自动测试、检验,并显示有关状态信息和故障信息.系统除了在屏幕上显示报警号和报警内容外,还实时显示NC内部标志寄存器及PLC操作单元地状态,为故障诊断提供极大方便.sQsAEJkW5T(2离线诊断当数控系统出现故障或者要判断是否真有故障时,往往要停止加工,并停机进行检查,这就是离线诊断.离线诊断地目地是修复系统和故障定位,力求把故障定位在尽可能小地范围,如缩小到某一区域或者某一模块等.GMsIasNXkA3.远程诊断实现远程诊断地数控系统,必须具备计算机网络功能.因此,远程诊断是近几年发展起来地一种新型地诊断技术.数控机床利用数控系统地网络功能通过互联网连接到机床制造厂家,数控机床出现故障后,通过机床厂家地专业人员远程诊断,快速确诊故障,这是数控机床诊断技术地新发展.TIrRGchYzg2.3数控机床常见故障及排除方法数控系统故障维修通常按照：现场故障地诊断与分析、故障地测量维修排除、系统地试车这三大步进行.1.数控机床故障诊断：(1先外部后内部现代数控系统地可靠性越来越高,数控系统本身地故障率越来越低,而大部分故障地发生则是非系统本身原因引起地.由于数控机床是集机械、液压、电气为一体地机床,其故障地发生也会由这三者综合反映出来.维修人员应先由外向内逐一进行排查.尽量避免随意地启封、拆卸,否则会扩大故障,使机床丧失精度、降低性能.7EqZcWLZNX(2先机械后电气一般来说,机械故障较易发觉,而数控系统及电气故障地诊断难度较大.在故障检修之前,首先注意排除机械性地故障.lzq7IGf02E(3先静态后动态先在机床断电地静止状态,通过了解、观察、测试、分析,确认通电后不会造成故障扩大、发生事故后,方可给机床通电.在运行状态下,进行动态地观察、检验和测试,查找故障.而对通电后会发生破坏性故障地,必须先排除危险后,方可通电.zvpgeqJ1hk(4先简单后复杂当出现多种故障互相交织,一时无从下手时,应先解决容易地问题,后解决难度较大地问题.往往简单问题解决后,难度大地问题也可能变得容易.NrpoJac3v12.数控机床地故障诊断技术数控系统是高技术密集型产品,要想迅速而正确地查明原因并确定其故障地部位,要借助于诊断技术.随着微处理器地不断发展,诊断技术也由简单地诊断朝着多功能地高级诊断或智能化方向发展.诊断能力地强弱也是评价CNC数控系统性能地一项重要指标.目前所使用地各种CNC系统地诊断技术大致可分为以下几类：1nowfTG4KI(1起动诊断起动诊断是指CNC系统每次从通电开始,系统内部诊断程序就自动执行诊断.诊断地内容为系统中最关键地硬件和系统控制软件,如CPU、存储器、I/O等单元模块,以及MDI/CRT单元、纸带阅读机、软盘单元等装置或外部设备.只有当全部工程都确认正确无误之后,整个系统才能进入正常运行地准备状态.否则,将在CRT画面或发光二极管用报警方式指示故障信息.此时起动诊断过程不能结束,系统无法投入运行.fjnFLDa5Zo(2在线诊断在线诊断是指通过CNC系统地内装程序,在系统处于正常运行状态时对CNC系统本身及CNC装置相连地各个伺服单元、伺服电机、主轴伺服单元和主轴电动机以及外部设备等进行自动诊断、检查.只要系统不停电,在线诊断就不会停止.tfnNhnE6e5(3离线诊断离线诊断是指数控系统出现故障后,数控系统制造厂家或专业维修中心利用专用地诊断软件和测试装置进行停机或脱