数控机床故障浅谈.docx
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数控机床故障浅谈
数控机床故障浅谈
10
A
机
电
三
班
孙述娟（20102212）
一数控机床的组成
数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。
在对加工零件进行工艺分析的基础上，确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置，即零件在机床上的安装位置；刀具与零件相对运动的尺寸参数；零件加工的工艺路线、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作等。
得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后，用由文字、数字和符号组成的标准数控代码，按规定的方法和格式，编制零件加工的数控程序单。
编制程序的工作可由人工进行；对于形状复杂的零件，则要在专用的编程机或通用计算机上进行自动编程（APT）或CAD/CAM设计。
编好的数控程序，存放在便于输入到数控装置的一种存储载体上，它可以是穿孔纸带、磁带和磁盘等，采用哪一种存储载体，取决于数控装置的设计类型。
1数控机床的基本结构
（1）输入装置
输入装置的作用是将程序载体（信息载体）上的数控代码传递并存入数控系统内。
根据控制存储介质的不同，输入装置可以是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。
数控机床加工程序也可通过键盘用手工方式直接输入数控系统；数控加工程序还可由编程计算机用RS232C或采用网络通信方式传送到数控系统中。
（2）数控装置
数控装置是数控机床的核心。
数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。
（3）驱动装置和位置检测装置
驱动装置接受来自数控装置的指令信息，经功率放大后，严格按照指令信息的要求驱动机床移动部件，以加工出符合图样要求的零件。
因此，它的伺服精度和动态响应性能是影响数控机床加工精度、表面质量和生产率的重要因素之一。
驱动装置包括控制器（含功率放大器）和执行机构两大部分。
目前大都采用直流或交流伺服电动机作为执行机构。
（4）辅助控制装置
辅助控制装置的主要作用是接收数控装置输出的开关量指令信号，经过编译、逻辑判别和运动，再经功率放大后驱动相应的电器，带动机床的机械、液压、气动等辅助装置完成指令规定的开关量动作。
这些控制包括主轴运动部件的变速、换向和启停指令，刀具的选择和交换指令，冷却、润滑装置的启动停止，工件和机床部件的松开、夹紧，分度工作台转位分度等开关辅助动作。
（5）机床本体
数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。
但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化。
这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床的特点。
2常用的数控机床维修工具
（一）拆卸及装配工具
1、单头钩形扳手：
分为固定式和调节式，可用于扳动在圆周方向上开有直槽或孔的圆螺母。
2、端面带槽或孔的圆螺母扳手：
可分为套筒式扳手和双销叉形扳手。
3、弹性挡圈装拆用钳子：
分为轴用弹性挡圈装拆用钳子和孔用弹性挡圈装拆用钳子。
4、弹性手锤：
可分为木锤和铜锤。
5、拉带锥度平键工具：
可分为冲击式拉锥度平键工具和抵拉式拉锥度平键工具。
6、拉带内螺纹的小轴、圆锥销工具（俗称拨销器）。
7、拉卸工具：
拆装在轴上的滚动轴承、皮带轮式联轴器等零件时，常用拉卸工具，拉卸工具常分为螺杆式及液压式两类，螺杆式拉卸工具分两爪、三爪和铰链式。
8、拉开口销扳手和销子冲头。
（二）常用的机械维修工具
1、尺：
分为平尺、刀口尺和90°角尺。
2、垫铁：
面为90°的垫铁、角度面为55°的垫铁和水平仪垫铁。
3、检验棒：
有带标准锥柄检验棒、圆柱检验棒和专用检验棒。
4、杠杆千分尺：
当零件的几何形状精度要求较高时，使用杠杆千分尺可满足其测量要求，其测量精度可达0．001mm。
5、万能角度尺：
用来测量工件内外角度的量具，按其游标读数值可分为2′和5′两种，按其尺身的形状可分为圆形和扇形两种。
3常用的数控机床维修仪表
（1）百分表
百分表用于测量零件相互之间的平行度、轴线与导轨的平行度、导轨的直线度、工作台台面平面度以及主轴的端面圆跳动、径向圆跳动和轴向窜动。
（2）杠杆百分表
杠杆百分表用于受空间限制的工件，如内孔跳动、键槽等。
使用时应注意使测量运动方向与测头中心成垂直，以免产生测量误差。
（3）千分表及杠杆千分表
千分表及杠杆千分表的工作原理与百分表和杠杆百分表一样，只是分度值不同，常用于精密机床的修理。
（4）水平仪
水平仪是机床制造和修理中最常用的测量仪器之一，用来测量导轨在垂直面内的直线度、工作台台面的平面度以及零件相互之间的垂直度、平行度等，水平仪按其工作原理可分为水准式水平仪和电子水平仪。
水准式水平仪有条式水平仪、框式水平仪和合像水平仪3种结构形式。
二数控系统的故障诊断方法
1NC系统故障
NC系统故障会引起硬件故障和软故障。
2伺服系统的故障
由于数控系统的控制核心是对机床的进给部分尽心数字控制，而进给是由伺服单元控制伺服电机，带动滚珠丝杠来实现的，由旋转编码器做位置反馈元件，形成位置控制系统。
伺服系统故障一般是由伺服控制单元、伺服电机、测速电机、编码器等问题引起的。
3外部故障
数控机床故障的特点：
数控机床一般由数控系统，包含伺服电动机和检测反馈装置的伺服系统，强电控制柜，机床本体和各类辅助装置组成。
数控机床的复杂性使其故障具有复杂性和特殊性，引起数控机床故障的因素又很多，不能只看故障的表像，要透过现象去检查引起故障的综合因素，找到引起故障的根源，采取合理的方法给予排除。
1PARAM功能的PMC状态显示功能等，利用这些功能可显示PLC的输入、输出、定时器、计数器等的即时状态和内容。
根据机床的工作原理和机床厂家提供的电气原理图，通过监视相应的状态，就可确诊一些故障。
没有报警的故障，可以通过分析PLC的梯形图对故障进行诊断，利用NC系统的梯图显示功能或者机外编程器在线跟踪梯形图的运行，可提高诊断故障的速度和准确性。
三数控系统的故障诊断与维修
1、伺服驱动器的故障诊断
数码管显示
含义
处理方式
备注
-
速度控制单元未准备好。
0
速度控制单元准备好。
1
风机单元报警。
2
速度控制单元+5V欠电压报警。
5
直流母线欠电压报警。
主回路断路器跳闸。
8
L轴电动机过电流。
一轴或二、三轴单元的第一轴。
9
M轴电动机过电流。
二、三轴单元的第二轴。
A
N轴电动机过电流。
二、三轴单元的第三轴。
b
L/M轴电动机同时过电流。
C
M/N轴电动机同时过电流。
d
L/N轴电动机同时过电流。
E
L/M/N轴电动机同时过电流。
8.
L轴的IPM模块过热、过流、控制电压低。
一轴或二、三轴单元的第一轴。
9.
M轴的IPM模块过热、过流、控制电压低。
二、三轴单元的第二轴。
A.
N轴的IPM模块过热、过流、控制电压低。
二、三轴单元的第三轴。
b.
L/M轴的IPM模块同时过热、过流、控制电压低。
C.
M/N轴的IPM模块同时过热、过流、控制电压低。
d.
L/N轴的IPM模块同时过热、过流、控制电压低。
E.
L/M/N轴的IPM模块同时过热、过流、控制电压低。
4过热报警
700
过热
OVERIHEAT:
CONTROLUNIT
这是控制部分的过热。
请检查风扇的动作并对空气过滤网进行清扫。
701
过热
OVERHEATFAN:
MOTOR
控制部上部的风扇过热。
请检查风扇电动机的动作，如有问题请更换风扇。
704
过热
OVERHEAT:
SPINDLE
坚持主轴波动时，出现主轴过热；
1如果是重切割，请减轻切削条件；
2检查刀具是否很钝了；
3主轴放大器不良。
四数控机床机械结构的故障诊断
主轴部件常见的故障与排除方法
序号
故障现象
故障原因
排除方法
1
主轴旋转时发热
主轴轴承预紧力过大
重新调整预紧力大小
轴承磨损或损坏
更换新轴承
润滑脂过少或润滑脂变脏
更换润滑脂
2
主轴工作时噪声大
轴承损坏或齿轮磨损
更换新轴承或齿轮
主轴组件动平衡不良
重作主轴组件动平衡
传动带松弛或磨损
调整或更换传动带
3
主轴强力切削时停转
传动皮带过松
张紧传动皮带
传动皮带使用过久失效
更换传动皮带
4
刀具不能夹紧
碟形弹簧位移量太小
调整碟形弹簧行程长度
弹簧夹头损坏
更换新弹簧夹头
碟形弹簧失效
更换碟形弹簧
5
刀具夹紧后不能松开
打刀缸压力或行程不够
调整打刀缸压力或行程开关位置
碟型弹簧压合过紧
调整碟形弹簧压紧螺母，减小压合量
6
主轴定向不准
主轴定向磁铁位置松动
重新紧定或调整主轴定向磁铁位置
刀库与换刀机械手常见的故障与排除方法
序号
故障现象
故障原因
排除方法
1
刀库不能转动
电机轴与刀库回转轴联轴器松动
紧固联轴器螺钉。
PMC无输出
I/O接口板继电器失效
检查PMC相应接点信号
2
刀库转动不到位
传动机构有误差
调整传动机构
3
刀具从机械手中脱落
机械手卡紧环损坏或没有弹性
更换卡紧环或重新调整
刀具超重。
选择合适的刀具
4
刀具交换时掉刀
机械手抓刀时没有到位，就开始拔刀
调整机械手臂使手臂爪抓紧刀柄后再拔刀
5
机械手换刀速度过快或过慢
换刀气缸压力太高或太低或
换刀节流阀开口太大或太小
调整换刀气动回路压力或流量
6
刀套不能夹紧刀具
刀套上调整螺钉松动，或弹簧太松造成卡紧力不足,
顺时针旋转刀套两边的调整螺母压紧弹簧
换刀时主轴箱没有回到换刀点
或换刀点产生变动
操作主轴箱运动回到换刀位置，或重新设定换刀点。
滚珠丝杠螺母副常见的故障与排除方法
序号
故障现象
故障原因
排除方法
1
滚珠丝杠螺母副运转时有噪声
滚珠丝杠支承轴承磨损
更换新轴承
滚珠丝杠和伺服电机连接松动
拧紧联轴器锁紧螺钉
滚珠丝杠润滑不良
改善润滑条件
滚珠丝杠滚珠有磨损
更换滚珠丝杠
2
滚珠丝杠螺母副螺距误差过大或反想间隙过大
滚珠丝杠螺母副磨损
更换滚珠丝杠和进行螺距误差补正
3
滚珠丝杠转动不灵活
轴向预加载荷太大
调整轴向预加载荷
导轨常见的故障与排除方法
序号
故障现象
故障原因
排除方法
1
导轨研伤
机床长期使用水平发生变化
定期进行床身导轨水平度调整
导轨局部磨损严重
合理分布工件安装位置,避免负荷集中
导轨润滑不良
调整导轨润滑油压力和流量
导轨间落入赃物
加强机床导轨防护装置
2
导轨移动部件运动不良或不能移动
导轨面研伤
修复导轨研伤表面
导轨压板过紧
调整压板与导轨间隙
3
导轨水平和直线度超差
导轨直线度超差
调整导轨,使允差为0.015/500
机床导轨水平度发生弯曲
调整机床安装水平度在0.02mm/1000之内
气动系统的常见故障与排除方法
序号
故障现象
故障原因
排除方法
1
气缸不能动作
气缸工作压力没有达到规定值
调整气缸工作压力到要求值
气缸负载比预定数值大
减少气缸工作负载
2
气缸工作速度达不到要求
气缸活塞动作阻力大
检查气缸是否有划伤或变形
活塞密封件损坏
更换活塞密封件
活塞缸联接处螺母松动
缸盖密封件损坏
更换缸盖密封件
3
气缸损坏
.缸体内混入异物拉出伤痕
更换气缸
4
减压阀调整失灵
调压弹簧失效，阀芯卡住
更换调压弹簧
5
调压时升压缓慢
分水滤气器堵塞
更换分水滤气器滤芯
6
输出压力调不高
调压弹簧断裂
更换调压弹簧
润滑系统的常见故障与排除方法
序号
故障现象
故障原因
排除方法
1
没有润滑油
油路分配器阻塞
清理分配器
油管松脱
检查后重新安装油管
给油器未工作
检查给油泵
2
润滑油液位传感器报警
储油器液位低下
储油器增填润滑油
3
润滑油量不足
给油器工作时间短
重新设定给油器工作时间
数控机床常见故障分析与处理事例
1、超程报警（5n0～5nm）：
1）返回参考点中，开始点距参考点过近，或是速度过慢。
通过一定的方法将机床的超程轴移出超程区即可。
2）正确执行回零动作，手动将机床向回零反方向移动一定距离，这个位置要求在减速区以外，再执行回零动作。
3）如果以上操作后仍有报警，检查回零减速信号，检查回零档块，回零开关及相关联的信号电路是否正常。
2、回零动作异常
手动及自动均不能运行原因及处理：
当位置显示（相对，绝对，机械坐标）全都不动时，检查CNC的状态显示，急停信号，复位信号，操作方式的状态。
3、SV400#，SV402#（过载报警）
故障原因：
400#为第一、二轴中有过载；402#为第三、第四轴中有过载。
当伺服电机的过热开关和伺服放大器的过热开关动作时发出此报警。
伺服放大器有过载检查信号，该信号为常闭触点信号，当伺服电机过载开关检测电机过热，或放大器的温度升高则引起该开关打开产生报警。
一般情况下这个开关和变压器的过热开关以及外置放电单元的过热开关串联在一起，该信号均为常闭触点，当电机过热，该信号发出报警，由PWM指令传给NC。
85#报警：
在从外部设备读入数据时，串行通讯数出现了溢出错误，被输入的数据不符或传送速度不匹配，应检查与串行通讯相关的参数，如果检查参数没错误还出现该报警时,检查I/O设备是否损坏
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