数控机床故障诊断和日常维护.doc
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毕业论文
题目：
数控机床故障诊断和日常维护
系部：
机电工程系
专业：
数控技术
班级：
08数控
（2）班
学生：
邹丽娜
学号：
08313240
指导教师：
刘小秋老师职称：
2011年3月20日
江西理工大学南昌校区
毕业设计（论文）任务书
机电工程系部数控专业2008级（2011届）2班邹丽娜学生
题目：
数控机床故障诊断和日常维护
专题题目：
原始依据：
工作基础:
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。
由于数控机床是一种价格昂贵的精密设备，因此，如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题，其维护更是不容忽视。
本课题主要论述数控机床在日常使用中出现的故障及其维护，从各个方面对其分析和总结，对相关的研究有借鉴意义。
研究条件：
数控机床，数控系统。
应用环境：
数控车床，数控铣床，加工中心。
工作目的：
通过对数控机床的故障诊断和日常维护进行研究，提高机床的使用寿命和效率，提高产品的加工质量。
并使我们对数控机床有更深的了解。
主要内容和要求：
此论文的主要研究内容是：
一、数控机床故障诊断
在故障诊断时应掌握以下原则：
（一）先外部后内部。
现代数控系统的可靠性越来越高，数控系统本身的故障率越来越低，而大部分故障的发生则是非系统本身原因引起的。
由于数控机床是集械、液压、电气为一体的机床，其故障的发生也会由这三者综合反映出来。
维修人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。
系统外部的故障主要是由于检测开关、液压元件、气动元件，电气执行元件、机械装置等出现问题而引起的。
（二）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的诊断难度较大。
在故障检修之前，首先注意排除机械性的故障。
（三）先静态后动态。
先在机床断电的静止状态，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，进行动态的观察、检验和测试，查找故障。
而对通电后会发生破坏性故障的，必须先排除危险后，方可通电。
（四）先简单后复杂。
当出现多种故障互相交织，一时无从下手时，应先解决容易的问题，后解决难度较大的问题。
往往简单问题解决后，难度大的问题也可能变得容易。
二、数控机床的故障诊断技术
目前所使用的各种CNc系统的诊断技术大致可分为以下几类：
（一）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。
诊断的内容为系统巾最关键的硬件和系统控制软件，如cPu、存储器、I／o等单元模块，以及尬I／cRT单元、纸带阅读机、软盘单元等装置或外部设备。
只有当全部项目都确认正确无误之后，整个系统才能进入正常运行的准备状态。
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。
（二）在线诊断。
在线诊断是指通过cNc系统的内装程序，在系统处于正常运行状态时对cNc系统本身及cNc装置相连的各个伺服单元，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。
在线诊断一般包括自诊断功能的状态显示有上千条，常以二进制的o，1来显示其状态。
对止逻辑来说，o表示断开状态，1表示接通状态，借助状态显示可以判断出故障发生的部位。
常用的有接口状态和内部状态显示，如利用I／o接口状态显示，再结合PLc梯形图和强电控制线路图，用推理法和排除法即可判断出故障点所在的真正位置。
（三）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的诊断软件和测试装置进行停机（或脱机）检查。
力求把故障定位到尽可能小的范围内，如缩小到某个功能模块、某部分电路，甚至某个芯片或元件，这种故障定位更为精确。
（四）现代诊断技术。
随着电信技术的发展，Ic和微机性价比的提高，近年来国外已将一些新的概念和方法成功地引用到诊断领域。
·
三、数控机床的维护
维护的主要部位及方法：
（一）严格遵守操作规程。
数控机床的编程、操作和维修人员，必须经过专门的技术培训，熟悉所用机床的机械、数控系统、强电设备、液压、气动部分的有关知识以及机床的使用环境、加工条件等。
能按机床和数控系统使用说明书的要求正确、合理地使用，应尽量避免因操作不当引起的故障。
通常，数控机床的故障相当一部分是由于操作、编程人员对机床的掌握程度太低而造成的，同时设备管理人员应编制出完善合理的操作规程，要求操作人员严格按照操作规程的要求进行正常维护工作，作好交接班记录，填写好点检卡。
（二）防止数控系统和驱动单元过热。
由于数控机床结构复杂、精度高，因此对温度控制较严，一般数控机床都要求环境温度为20℃左右，同时机床本身也有较好的散热通风系统，在保证环境温度的同时，也应保证机床散热系统的正常工作。
要定期检查电气柜各冷却风扇的工作状态，应根据车间环境状况每半年或一季度检查清扫一次。
数控及驱动装置过热往往会引起许多故障，如控制系统失常，工作不稳定，严重的还能造成模块烧坏。
（三）监视数控系统的电网电压。
通常数控系统允许的电网电压波动范围在85％一1lo篇，如果超出此范围，轻则数控系统工作不稳定，重则造成重要的电子元器件损坏。
因此要经常注意电网电压的波动，对于电网质量比较恶劣的地区，应及时配置合适的稳压电源，可降低故障。
（四）机床要求有艮好的接地。
现在有很多企业仍在使用三相四线制，机床零地共接。
这样往往会给机床带来诸多隐患。
有些数控系统对地线要求很严格。
如德国DMu公司生产的五轴联动加工中心，由于没有使用单独接地线，多次造成机床误动作甚至烧毁了一套驱动系统。
因此，为了增强数控系统的抗干扰能力最
好使用单独的接地线。
（五）机床润滑部位的定期检查。
为了保证机械部件的正常传动，一定要按照机床使用说明书上规定的内容对各润滑部位定期检查，定期润滑。
（六）定期清洗液压系统中的过滤器。
过滤器如果堵塞，往往会引起故障。
如液压系统中的压力传感器，流量传感器信号不正常，导致机床报警。
有些油缸带动的执行机构动作缓慢，导致超时报警或执行机构动作不到位等情况。
（七）定期检查气源情况。
数控设备基本上都要使用压缩空气，用来清洁光栅尺、吹扫主轴及刀具，油雾润滑以及用气缸带动一些机械部件传动等。
要求气源达到一定的压力并且要经过干燥和过滤。
主要指标和具体要求：
①:
查阅课题相关文献15篇以上（期刊5篇以上），并注明出处
②:
通过网络、实地考察等手段了解发展现状与前景
③:
深入了解文献涉及的主要原理、技术方法等进行总结、归纳述评，阐明当前有关的最先成果和动态。
日程安排：
①：
11月25日-12月20日，阅读有关文献资料，进行课题/论文调研；
②：
12月21日-12月25日，撰写选题报告；
③：
12月26日-1月15日，撰写开题报告；
④：
1月1日-3月27日，进行毕业设计，撰写设计说明或毕业论文，整理并修改毕业设计/毕业论文，准备答辩。
⑤:
3月28日-4月4月3日，论文审核；
⑥:
4月，准备答辩
主要参考文献和书目：
[1]陈可。
数控机床故障诊断及维护。
科技视野，2008，19：
47。
[2]刘汉滨。
浅谈数控机床的维护保养与故障排除。
机械管理开发，2006，10：
27~31。
[3]胡安渠。
浅议数控机床使用与维护。
科技探讨，2008，6：
126~127。
[4]王勇，魏云平。
数控机床的维修与保养经验。
现代制造工程，2006，9：
138~139。
[5]王功胜。
数控机床系统的日常维护及干扰源的排除。
维护与调整，2003,3:
38~39。
[6]崔洪才。
浅谈数控机床的维护。
维护与修理，2001,9：
13。
[7]陈蕾，谈峰。
浅析数控机床维护维修的一般方法。
改装·维修，2004,10:
71。
[8]王艳海。
进口数控机床的管理与维护。
技术交流，2008,1:
38~39。
[9]凌岳山，刘锋。
数控机床的维护及故障排除。
装配制造技术，2008,6:
142~143。
[10]赵亮。
谈数控机床的维护与修理。
设备管理与维修，2002,2:
11。
[11]张晓红。
数控机床的现场维护。
维护与修理，2005,5:
12。
[12]杨伯良。
谈谈数控机床的维护及保养。
职业教育研究，2005,3:
114。
[13]宣振宇。
数控机床日常维护应注意的问题。
辽宁教育行政学院学报，2006,4:
148。
[14]张丽。
浅析数控机床的使用和维护。
实用技能，2007,8:
142。
[15]李琴兰。
数控机床的应用与维护。
现代制造，2008,6:
102~103。
指导教师签字：
年月日
教研室主任签字：
年月日
江西理工大学南昌校区
毕业设计（论文）开题报告
机电工程系部 数控 专业08 级（2011 届）2班 邹丽娜 学生
题目：
数控机床故障诊断和日常维护
（一）本课题来源及研究现状：
（1）课题来源及意义：
本课题来源于自选课题。
意义是通过对数控机床的故障诊断和日常维护进行研究，提高机床的使用寿命和效率，提高产品的加工质量。
并使我们对数控机床有更深的了解。
（2）研究现状：
数控机床是一种技术含量很高的机、电、仪一体化的高效的自动化机床，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的新的技术成果，是一门新兴的工业控制技术。
为了延长机械和电器件的使用寿命及零部件的磨损周期，减少不必要的事故，加强数控系统的日常维护保养是十分必要的。
操作者、维修和编程人员必须熟悉操作、维修、诊断手册等资料，以及有关数控机床使用和保养规定。
近年来，数控机床大量用于制造业中，成为企业生产的关键设备，带来很大的效益;但是数控机床的先进性、复杂性、智能化高的特点，也使数控机床维护保养工作要求较高，出现的故障种类增多，诊断较为困难。
（二）课题研究目标、内容、方法和手段：
（1）目标
针对数控机床使用中出现的故障进行研究并进行排除和日常维护。
对以后如何正确使用数控机床起指导意义。
（2）内容
此论文的主要研究内容是：
一、数控机床故障诊断
在故障诊断时应掌握以下原则：
（一）先外部后内部。
现代数控系统的可靠性越来越高，数控系统本身的故障率越来越低，而大部分故障的发生则是非系统本身原因引起的。
由于数控机床是集械、液压、电气为一体的机床，其故障的发生也会由这三者综合反映出来。
维修人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。
系统外部的故障主要是由于检测开关、液压元件、气动元件，电气执行元件、机械装置等出现问题而引起的。
（二）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的诊断难度较大。
在故障检修之前，首先注意排除机械性的故障。
（三）先静态后动态。
先在机床断电的静止状态，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，进行动态的观察、检验和测试，查找故障。
而对通电后会发生破坏性故障的，必须先排除危险后，方可通电。
（四）先简单后复杂。
当出现多种故障互相交织，一时无从下手时，应先解决容易的问题，后解决难度较大的问题。
往往简单问题解决后，难度大的问题也可能变得容易。
二、数控机床的故障诊断技术
目前所使用的各种CNc系统的诊断技术大致可分为以下几类：
（一）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。
诊断的内容为系统巾最关键的硬件和系统控制软件，如cPu、存储器、I／o等单元模块，以及尬I／cRT单元、纸带阅读机、软盘单元等装置或外部设备。
只有当全部项目都确认正确无误之后，整个系统才能进入正常运行的准备状态。
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。
（二）在线诊断。
在线诊断是指通过cNc系统的内装程序，在系统处于正常运行状态时对cNc系统本身及cNc装置相连的各个伺服单元，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。
在线诊断一般包括自诊断功能的状态显示有上千条，常以二进制的o，1来显示其状态。
对止逻辑来说，o表示断开状态，1表示接通状态，借助状态显示可以判断出故障发生的部位。
常用的有接口状态和内部状态显示，如利用I／o接口状态显示，再结合PLc梯形图和强电控制线路图，用推理法和排除法即可判断出故障点所在的真正位置。
（三）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的诊断软件和测试装置进行停机（或脱机）检查。
力求把故障定位到尽可能小的范围内，如缩小到某个功能模块、某部分电路，甚至某个芯片或元件，这种故障定位更为精确。
（四）现代诊断技术。
随着电信技术的发展，Ic和微机性价比的提高，近年来国外已将一些新的概念和方法成功地引用到诊断领域。
·
三、数控机床的维护
维护的主要部位及方法：
（一）严格遵守操作规程。
数控机床的编程、操作和维修人员，必须经过专门的技术培训，熟悉所用机床的机械、数控系统、强电设备、液压、气动部分的有关知识以及机床的使用环境、加工条件等。
能按机床和数控系统使用说明书的要求正确、合理地使用，应尽量避免因操作不当引起的故障。
通常，数控机床的故障相当一部分是由于操作、编程人员对机床的掌握程度太低而造成的，同时设备管理人员应编制出完善合理的操作规程，要求操作人员严格按照操作规程的要求进行正常维护工作，作好交接班记录，填写好点检卡。
（二）防止数控系统和驱动单元过热。
由于数控机床结构复杂、精度高，因此对温度控制较严，一般数控机床都要求环境温度为20℃左右，同时机床本身也有较好的散热通风系统，在保证环境温度的同时，也应保证机床散热系统的正常工作。
要定期检查电气柜各冷却风扇的工作状态，应根据车间环境状况每半年或一季度检查清扫一次。
数控及驱动装置过热往往会引起许多故障，如控制系统失常，工作不稳定，严重的还能造成模块烧坏。
（三）监视数控系统的电网电压。
通常数控系统允许的电网电压波动范围在85％一1lo篇，如果超出此范围，轻则数控系统工作不稳定，重则造成重要的电子元器件损坏。
因此要经常注意电网电压的波动，对于电网质量比较恶劣的地区，应及时配置合适的稳压电源，可降低故障。
（四）机床要求有艮好的接地。
现在有很多企业仍在使用三相四线制，机床零地共接。
这样往往会给机床带来诸多隐患。
有些数控系统对地线要求很严格。
如德国DMu公司生产的五轴联动加工中心，由于没有使用单独接地线，多次造成机床误动作甚至烧毁了一套驱动系统。
因此，为了增强数控系统的抗干扰能力最
好使用单独的接地线。
（五）机床润滑部位的定期检查。
为了保证机械部件的正常传动，一定要按照机床使用说明书上规定的内容对各润滑部位定期检查，定期润滑。
（六）定期清洗液压系统中的过滤器。
过滤器如果堵塞，往往会引起故障。
如液压系统中的压力传感器，流量传感器信号不正常，导致机床报警。
有些油缸带动的执行机构动作缓慢，导致超时报警或执行机构动作不到位等情况。
（七）定期检查气源情况。
数控设备基本上都要使用压缩空气，用来清洁光栅尺、吹扫主轴及刀具，油雾润滑以及用气缸带动一些机械部件传动等。
要求气源达到一定的压力并且要经过干燥和过滤。
（3）方法
通过网络、实地及其它手段与方式等调查了解有关现状
（4）手段
校图书馆，电子资源
（三）设计（论文）提纲及进度安排：
1）论文提纲：
①：
前言：
数控机床是一种价格昂贵的精密设备，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
②：
正文：
主要研究各种数控机床在日常使用中出现的故障及排除方法和维护。
从各个方面进行概况总结。
③：
总结：
在本文中，主要论述如何正确使用数控机床，在使用中出现的故障，概况总结其解决方法并提高机床加工精度。
在日常使用中进行适当的维护。
2）进度安排：
①：
11月25日-12月20日，阅读有关文献资料，进行课题/论文调研；
②：
12月21日-12月25日，撰写选题报告；
③：
12月26日-1月15日，撰写开题报告；
④：
1月1日-3月27日，进行毕业设计，撰写设计说明或毕业论文，整理并修改毕业设计/毕业论文，准备答辩；
⑤:
3月28日-4月4月3日，论文审核；
⑥:
4月，准备答辩；
（四）：
已具备的条件：
1）校图书馆、电子资源、网络资源
2）实地调查、网络调查
（五）主要参考文献和书目：
[1]陈可。
数控机床故障诊断及维护。
科技视野，2008，19：
47。
[2]刘汉滨。
浅谈数控机床的维护保养与故障排除。
机械管理开发，2006，10：
27~31。
[3]胡安渠。
浅议数控机床使用与维护。
科技探讨，2008，6：
126~127。
[4]王勇，魏云平。
数控机床的维修与保养经验。
现代制造工程，2006，9：
138~139。
[5]王功胜。
数控机床系统的日常维护及干扰源的排除。
维护与调整，2003,3:
38~39。
[6]崔洪才。
浅谈数控机床的维护。
维护与修理，2001,9：
13。
[7]陈蕾，谈峰。
浅析数控机床维护维修的一般方法。
改装·维修，2004,10:
71。
[8]王艳海。
进口数控机床的管理与维护。
技术交流，2008,1:
38~39。
[9]凌岳山，刘锋。
数控机床的维护及故障排除。
装配制造技术，2008,6:
142~143。
[10]赵亮。
谈数控机床的维护与修理。
设备管理与维修，2002,2:
11。
[11]张晓红。
数控机床的现场维护。
维护与修理，2005,5:
12。
[12]杨伯良。
谈谈数控机床的维护及保养。
职业教育研究，2005,3:
114。
[13]宣振宇。
数控机床日常维护应注意的问题。
辽宁教育行政学院学报，2006,4:
148。
[14]张丽。
浅析数控机床的使用和维护。
实用技能，2007,8:
142。
[15]李琴兰。
数控机床的应用与维护。
现代制造，2008,6:
102~103。
指导教师审核意见：
教研室主任签字：
年月
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。
数控机床是现代加工制造业的重要工具，正在被广泛地应用在加工制造业的各个领域。
它也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。
本文介绍数控机床的操作、管理，使用环境以及自身的故障有其特殊性操作，维修人员需要重点预防维护的部位及其常用方法。
从数控加工的概念和数控机床的特点着手，简要介绍了数控机床应用和维护方面的一些知识。
简述加强数控系统日常维护保养的必要性；为保证数控系统正常运转。
从制定数控系统的日常维护、规章制度。
保证电气、液压和空气的质量，保证加工冷却液质量等多个方面阐述了注意要点；从检查各种地线的连接、防止强电于扰、抑制或减少供电线路干扰三方面分析并提出了排除干扰源的措施。
关键词：
数控机床 故障诊断 日常维护
ABSTRACT
Thedevelopmentofscienceandtechnology,putforwardtomechanicalproductswithhighprecision,highcomplexityrequirements,andtheupgradingofproductsalsotospeedup,themachinetoolequipmentnotonlyproposedtheaccuracyandefficiencyofitsrequirements,andalsoputforwardtheuniversalityandflexibilityrequirement.Ncmachinetoolisanimportanttoolformodernmanufacturing,isbeingwidelyappliedinprocessingandmanufacturingindustriesinvariousfields.Itisalsohighprecisionautomationequipment,thepriceisexpensive,inordertoensuresmoothoperation,machinetoolandlong-termsafetyplayagreaterbenefit,CNCmachineneedstonoticethemethodsofmaintenanceandeasyoccurrencebreakdownandeliminationmethod.Thispaperintroducesthenumericalcontrolmachineoperations,management,useenvironmentanditsfaulthasitsparticularityoperation,maintenancepersonnelneedskeypreventivemaintenancepartsandcommonmethod.Theconceptandfromncmachiningofncmachinehand,brieflyintroducedthecharacteristicsofCNCmachineapplicationandmaintenanceofthesomeknowledge.Ncsystembrieflytostrengthenthenecessityofdailymaintenance;ToensurethenormaloperationofCNCsystem.ThroughmakingthedailymaintenanceofCNCsystemandrules.Ensureelectric,hydraulicandairqualityandguaranteeingthequalityofcoolingliquidseveralprocessingexpoundednotepoints;Inspectallkindsofgroundfromconnections,preventinterferences,inhibitorspecializedinthreeaspects:
reducepowerlinesinterferenceanalysisandpointsoutthemeasuresinterference.
Keywords:
Nc
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