数控机床故障分析维修及养护.docx

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数控机床故障分析维修及养护

论文：

数控机床故障诊断与维修

院系

工学院机械系

专业

学号

姓名

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数控机床故障分析维修及养护

【摘要】针对数控机床电气故障原因进行分析，并提出维修及排除方法和日常养护阐述数控机床预防性维修的关键——日常维护保养的工作内容，重点从数控机床故障分布、数控机床故障诊断方法、数控机床故障诊断步骤!

个方面介绍了数控机床维修的一般方法。

【关键词】数控机床，故障分析，排除，养护

目录

前言1

1故障分析2

2电气故障的常用诊断方法2

2.1故障诊断方法2

2.1.1直观检查法2

2.1.2仪器检查法3

2.1.3信号和报警指示分析法3

2.1.4接口状态检查法3

2.1.5参数调整法3

2.1.6备件置换法4

2.1.7交叉换位法4

2.1.8非凡处理法4

2.2常见电气故障维修和排除4

2.2.1电源4

2.2.2数控系统位置环故障5

2.2.3机床坐标找不到零点5

2.2.4机床动态异常5

2.2.5偶发性停机故障5

3数控机床白常维护6

结论8

致谢9

参考文献10

前言

目前，随着社会的进步和科技的发展，数控机床越来越普及，数控机床的维修在工厂中越来越重要，但是数控系统种类繁多和故障复杂也给数控维修带来很大困难，根据对数控维修的一些经验，现总结一些数控机床故障处理的方法和步骤，供维修人员参考。

为了充分发挥数控机床的效益，减少故障的发生，重要的一环是做好预防性的维修。

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。

系统可靠性是指数控系统在规定的条件和规定的时间内完成规定功能的能力。

故障是指系统在规定的条件和规定的时间内失去了规定的功能。

数控机床是个很复杂的大系统，它涉及光、机、电、液、气等很多技术，发生故障是难免的。

机械磨损、机械锈蚀、机械失效、插件接触不良、电子元器件老化、电流电压波动、温度变化、干扰、噪声、软件丢失或本身有隐患、灰尘、操作失误等都可导致数控机床出故障。

数控机床故障的诊断是数控机床维修的关键。

一般来说，随着故障类型的不同，采取的故障诊断的方法也就不同。

本文从数控机床故障诊断的内容、原则、方法等方面入手来简要阐述一下数控机床故障的诊断、排除方法以及数控机床日常的维护。

1故障分析

这是排故的第一阶段，是非常关键的阶段，主要应作好下列工作：

（1）询问调查在接到机床现场出现故障要求排除的信息时，首先应要求操作者尽量保持现场故障状态，不做任何处理，这样有利于迅速精确地分析故障原因。

（2）现场检查到达现场后，首先要验证操作者提供的各种情况的准确性、完整性，从而核实初步判定的准确度。

由于操作者的水平，对故障状况描述不清甚至完全不准确的情况不乏其例，因此到现场后仍然不要急于动手处理，重新仔细调查各种情况，以免破坏了现场，使排故增加难度。

（3）故障分析根据已知的故障状况按上节所述故障分类办法分析故障类型，从而确定排故原则。

由于大多数故障是有指示的，所以一般情况下，对照机床配套的数控系统诊断手册和使用说明书，可以列出产生该故障的多种可能的原因。

（4）确定原因对多种可能的原因进行排查从中找出本次故障的真正原因，这时对维修人员是一种对该机床熟悉程度、知识水平、实践经验和分析判定能力的综合考验。

（5）排故预备有的故障的排除方法可能很简单，有些故障则往往较复杂，需要做一系列的预备工作，例如工具仪表的预备、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采购甚至排故计步骤的制定等等。

2电气故障的常用诊断方法

2.1故障诊断方法

2.1.1直观检查法

直观检查法是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的检查。

（1）询问向故障现场人员仔细询问故障产生的过程、故障表象及故障后果，并且在整个分析判定过程中可能要多次询问。

（2）目视总体查看机床各部分工作状态是否处于正常状态（例如各坐标轴位置、主轴状态、刀库、机械手位置等），各电控装置（如数控系统、温控装置、润滑装置等）有无报警指示，局部查看有无保险烧煅，元器件烧焦、开裂、电线电缆脱落，各操作元件位置正确和否等等。

2.1.2仪器检查法

使用常规电工仪表，对各组交、直流电源电压，对相关直流及脉冲信号等进行测量，从中找寻可能的故障。

例如用万用表检查各电源情况，及对某些电路板上设置的相关信号状态测量点的测量，用示波器观察相关的脉动信号的幅值、相位甚至有无，用PLC编程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。

2.1.3信号和报警指示分析法

（1）硬件报警指示这控系统、伺服系统在内的各电子、电器装置上的各种状态和故障指示灯，结合指示灯状能说明便可获知指示内容及故障原因和排除方法。

（2）软件报警指示如前所述的系统软件、PLC程序和加工程序中的故障通常都设有报警显示，依据显示的报警号对照相应的诊断说明手册便可获知可能的故障原因及故障排除方法。

2.1.4接口状态检查法

现代数控系统多将PLC集成于其中，而CNC和PLC之间则以一系列接口信号形式相互通讯联接。

有些故障是和接口信号错误或丢失相关的，这些接口信号有的可相应的接口板和输入/输出板上有指示灯显示，有的可以通过简单操作在CRT屏幕上显示，而所有的接口信号都可以用PLC编程器调出。

2.1.5参数调整法

数控系统、PLC及伺服驱动系统都设置许多可修改的参数以适应不同机床、不同工作状态的要求。

这些参数不仅能使各电气系统和具体机床相匹配，而且更是使机床各项功能达到最佳化所必需的。

因此，任何参数的变化（尤其是模拟量参数）甚至丢失都是不答应的；而随机床的长期运行所引起的机械或电气性能的变化会打破最初的匹配状态和最佳化状态。

此类故障多指故障分类一节中后一类故障，需要重新调整相关的一个或多个参数方可排除。

2.1.6备件置换法

当故障分析结果集中于某一印制电路板上时，由于电路集成度的不断扩大而要把故障落实于其上某一区域乃至某一元件是十分困难的，为了态和相应的功是指包括数缩短停机时间，在有相同备件的条件下可以先将备件换上，然后再去检查修复故障板。

鉴于以上条件，在拔出旧板更换新板之前一定要先仔细阅读相关资料，弄懂要求和操作步骤之后再动手，以免造成更大的故障。

2.1.7交叉换位法

当发现故障板或者不能确定是否故障板而又没有备件的情况下，可以将系统中相同或相兼容的两个板互换检查，例如两个坐标的指令板或伺服板的交换从中判定故障板或故障部位。

这种交叉换位法应非凡注重，不仅硬件接线的正确交换，还要将一系列相应的参数交换，否则不仅达不到目的，反而会产生新的故障造成思维的混乱，一定要事先考虑周全，设计好软、硬件交换方案，准确无误再行交换检查。

2.1.8非凡处理法

当今的数控系统已进入PC基、开放化的发展阶段，其中软件含量越来越丰富有系统软件、机床制造者软件、甚至还有使用者自己的软件，由于软件逻辑的设计中不可避免的一些新问题，会使得有些故障状态无从分析，例如死机现象。

对于这种故障现象则可以采取非凡手段来处理，比如整机断电，稍作停顿后再开机，有时则可能将故障消除。

维修人员可以在自己的长期实践中摸索其规律或者其他有效的方法。

2.2常见电气故障维修和排除

电气故障的分析过程也就是故障的排除过程，因此电气故障的一些常用排除方法在上一节的分析方法中已综合介绍过了，本节则列举几个常见电气故障做一简要介绍，供维修者参考。

2.2.1电源

电源是维修系统乃至整个机床正常工作的能量来源，它的失效或者故障轻者会丢数据、造成停机。

重者会毁坏系统局部甚至全部。

西方国家由于电力充足，电网质量高，因此其电气系统的电源设计考虑较少，这对于我国有较大波动和高次谐波的电力供电网来说就显不足，再加上某些人为的因素，难免出现由电源而引起的故障。

2.2.2数控系统位置环故障

3.2.1位置环报警。

可能是位置测量回路开路；测量元件损坏；位置控制建立的接口信号不存在等。

3.2.2坐标轴在没有指令的情况下产生运动。

可能是漂移过大；位置环或速度环接成正反馈；反馈接线开路；测量元件损坏。

2.2.3机床坐标找不到零点

可能是零方向在远离零点；编码器损坏或接线开路；光栅零点标记移位；回零减速开关失灵。

2.2.4机床动态异常

机床动态特性变差，工件加工质量下降，甚至在一定速度下机床发生振动。

这其中有很大一种可能是机械传动系统间隙过大甚至磨损严重或者导轨润滑不充分甚至磨损造成的；于电气控制系统来说则可能是速度环、位置环和相关参数已不在最佳匹配状态，应在机械故障基本排除后重新进行最佳化调整。

2.2.5偶发性停机故障

这里有两种可能的情况摘要：

一种情况是如前所述的相关软件设计中的新问题造成在某些特定的操作和功能运行组合下的停机故障，一般情况下机床断电后重新通电便会消失；另一种情况是由环境条件引起的，如强力干扰（电网或周边设备）、温度过高、湿度过大等。

这种环境因素往往被人们所忽视，例如南方地区将机床置于普通厂房甚至靠近敞开的大门四周，电柜长时间开门运行，四周有大量产生粉尘、金属屑或水雾的设备等等。

这些因素不仅会造成故障，严重的还会损坏系统和机床，务必注重改善。

3数控机床白常维护

采用FANUC系统的数控机床具有很强的自诊断功能,因此维护工作并非十分困难,以下主要针对这种现象及初次使用FANUC机床的用户介绍一些处理故障的方法。

（1）数控机床首次安装使用或换地方重新安装之后重新出现故障,应进行下述检查。

◆检查连接电缆插头的接合情况这是信号不通动作中断的主要原因。

◆根据报警原因检查参数设定值是否正确。

◆更换伺服电机和PC板后勿忘初始化操作。

（2）重新编制的加工程序第一次使用时发生故障,应首先检查程序是否有错误。

（3）数控机床长时间停机后再次启用时发生故障,应首先检查电池电压是否过低而导致参数或数据出错,如确是电池电压过低,则应立即更换电池并重新输人数据。

（4）发生伺服过热报警,应首先检查通风罩是否被灰尘堵塞。

（5）数控机床辅助动作发生故障或不动作时,要仔细分析产生故障的原因,如条件未满足、油压、气压未到达等。

（6）建立数控机床维护档案,将机床运行情况故障现象记录在册,这样不仅可方便维修而且可以积累维修经验。

（7）数控机床使用时碰到功能故障,应先检查参数是否再行“丢失”。

（8）熟悉数控机床动作的全过程,机床的整体性能、生产厂家经常在维修中碰到的故障及排除方法。

一般国内生产的数控机床,或多或少在某些方面有缺陷。

（9）掌握几个系统工作的关键信号,诸如紧急停止,进给保持,主轴准备好信号,这些信号处于正常状态是数控系统运行的先决条件。

（10）使用切削参数,这里所说的不是理论上的最佳参数或工艺上可行的参数,必须根据机床性能确定该机的合理参数。

（11）一旦出现故障不能排除应与制造厂家联系,必须记录故障前的运行情况及初步检查情况,便于修理、缩短维修周期。

（12）辅助运行故障,先检查外部行程开关。

结论

数控机床由于其加工精度高、加工质量稳定,加工柔性好、自动化程度高,能直接加工一般机床加工不了的复杂曲线和曲面,在机械制造领域中的应用越来越普遍。

我国从七八十年代开始引进国外的数控机床产品,到现在数控机床的保有量已相当可观,1998年底包括国产和进口的,全国已达十多万台在今后的若干年中,数控机床的拥有量还将急剧地增加。

这些设备在各企业生产中发挥着巨大的作用,但同时,其中的相当一部分也已逐渐进人维修的高峰期故障频发期。

维修好数控机床,充分发挥设备的使用功能具有极大的经济价值和社会意义。

致谢

进入21世纪，随着数控技术的飞速发展，数控设备已遍布全世界，不仅工业发达国家已广泛采用，就是发展中国家也大量使用。

我国自改革开放以来也引进了不少先进的设备，这些设备的特点是以大规模集成电路为主的数控设备，这些设备功能强，生产效率高，但是复杂，它涉及机械、电器、液压、气动、光学、与计算机技术等许多领域，尤其在故障论断、状态检测方面涉及数字测试技术与计算机网络技术。

在数控机床维修中推广应用新技术、新工艺、新材料，做好数控的技术改造和局部改装设计管理工作，搞好数控机床维修用工、检、量具的管理，搞好数控设备维修的质量管理等工作。

只有这样，才能做好数控机床的维修工作，保障数控机床的正常运行，从而保障企业生产的顺利运行。

所以，无论是CNC系统，机床强电，还是机械、液压、气路等，只要有可能引起该故障的原因，都要尽可能全面地列出来，进行综合判断和筛选，然后通过必要的实验达到确诊和最终排除故障的目的。

在这里感谢指导闫老师，感谢他在此次毕业设计中给我的指导和分析，在我遇到问题时总是非常耐心的给我讲解，使我的论文能顺利完成。

感谢老师等对我的教育培养。

参考文献

[1]陈蕾、谈峰，浅析数控机床维护维修的一般方法[J]．机修用造，2004（10）．

[2]王军，我国数控机床的维修对策[J]．

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[4]田茹，数控机床维修的方法和步骤[J]．秦皇岛市高级技工学校，2005

[5]薛燕军，数控机床管理和维修[J]．西安飞机制造公司，1990

[6]史志勇，数控机床故障分析及维修[J]．哈尔滨鸿鹰幕墙装饰工程有限公司，2009

[7]张向前，FANUC6M数控系统常见故障及维修[J]．上海第四机床厂，1995