数控机床的故障分析与维修维护论文

数控机床的故障分析与维修维护论文This manuscript was revised by the office on December 10, 2020.毕业设计任务书题目: 数控机床的故障分析与维修维护技术学生姓名：王鹏远学号： 0专业班级：机电一体化三班指导教师：张燕2012年06 月 05日摘要本文主要研究数控机床故障分析及消除措施的相关内容。

从数控机床故障诊断的基础内容谈起，介绍数控机床故障规律。

接着讲述数控机床的常见故障，包括机械故障、伺服系统故障、PLC等电气故障。

最后通过实例具体介绍数控机床故障产生后分析处理的过程。

从而得知，数控机床维修是一门复杂的技术，要熟悉数控机床的各个部分，理论加实践，提高工作效率。

关键词数控机床故障诊断目录1、引言 (3)2、数控机床故障诊断 (3)数控机床的故障规律 (3)数控机床故障诊断的一般步骤 (3)3、数控机床常见故障诊断与维修 (8)数控机床机械结构故障诊断与维修 (8)常见伺服系统故障及诊断 (11)数控机床PLC故障诊断的方法 (13)4、数控机床常见故障诊断及维修实例 (14)（1）主轴出现噪声的故障维修 (14)（2）丝杠窜动引起的故障维修 (15)结论 (17)致谢 (17)参考文献 (18)1 引言精数控机床是一种高效的自动化机床，他综合了计算机技术，自动化技术，伺服驱动，精密测量和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。

由于其经济性能好，生产效益高，在生产上处于越来越重要的地位。

为了提高机床的使用率，提高系统的有效度，结合工作实际浅谈一下数控系统故障处置和维修的一般方法。

以提高数控机床的维修技术。

2 数控机床故障诊断数控机床的故障规律与一般设备相同，数控机床的故障率随时间变化的规律可用图1所示的浴盆曲线表示。

在整个使用寿命期，根据数控机床的故障频度大致分为3 个阶段，即早期故障期、偶发故障期和耗损故障期。

早期故障期：早期故障期的特点是故障发生的频率高，但随着使用时间的增加迅速下降。

偶发故障期：数控机床在经历了初期的各种老化、磨合和调整后，开始进入相对稳定的正常运行期。

在这个阶段，故障率低而且相对稳定，近似常数。

偶发故障是由于偶然因素引起的。

耗损故障期：耗损故障期出现在数控机床使用的后期，其特点是故障率随着运行时间的增加而升高。

出现这种现象的基本原因是由于数控机床的零部件及电子元器件经过长时间的运行，由于疲劳、磨损、老化等原因，寿命已接近衰竭，从而处于频发故障状态。

数控机床故障诊断的一般步骤无论是处于哪一个故障期，数控机床故障诊断的一般步骤都是相同的。

当数控机床发生故障时，除非出现危险及数控机床或人身安全的紧急情况，一般不要关断电源，要尽可能地保持机床原来的状态不变，并对出现的一些信号和现象做好记录，这主要包括：①故障现象的详细记录②故障发生的操作方式及内容③故障号及故障指示灯的显示内容④故障发生时机床各部分的状态与位置故障诊断一般按下列步骤进行。

(1)详细了解故障情况。

例如，当数控机床发生颤振、振动或超调现象时，要弄清楚是发生在全部轴还是某一轴；如果是某一轴，是全程还是某一位置；是一运动就发生还是仅在快速、进给状态某速度、加速或减速的某个状态下发生。

为了进一步了解故障情况，要对数控机床进行初步检查，并着重检查荧光屏上的显示内容，控制柜中的故障指示灯、状态指示灯等。

当故障情况允许时，最好开机试验，详细观察故障情况。

(2)根据故障情况进行分析，缩小范围，确定故障源查找的方向和手段。

对故障现象进行全面了解后，下一步可根据故障现象分析故障可能存在的位置。

有些故障与其他部分联系较少，容易确定查找的方向，而有些故障原因很多，难以用简单的方法确定出故障源的查找方向，这就要仔细查阅数控机床的相关资料，弄清与故障有关的各种因素，确定若干个查找方向，并逐一进行查找。

(3)由表及里进行故障源查找。

故障查找一般是从易到难、从外围到内部逐步进行。

所谓难易，包括技术上的复杂程度和拆卸装配方面的难易程度。

技术上的复杂程度是指判断其是否有故障存在的难易程度。

在故障诊断的过程中，首先应该检查可直接接近或经过简单的拆卸即可进行检查的那些部位，然后检查需要进行大量的拆卸工作之后才能接近和进行检查的那些部位。

3 数控机床常见故障诊断与维修数控机床机械结构故障诊断与维修（1）进给运动系统（滚珠丝杠螺母副）的故障诊断a、丝杠螺母润滑不良1) 分油器是否分油2) 油管是否堵塞b、滚珠丝杠副噪声1) 滚珠丝杠轴承压盖压合不良2) 滚珠丝杠润滑不良3) 滚珠破损4) 电动机与滚珠丝杠联轴器松动（2）刀架、刀库及换刀装置故障诊断a、转塔刀架没有抬起动作1)控制系统是否有T指令输出信号2)抬起电磁铁断线或抬起阀杆卡死3)压力不够4)抬起液压缸研损或密封损坏5)与转塔抬起联接的机械部分研损b、转塔不正位1)转位盘上的撞块与选位开关松动，使转塔到位时传输信号超期或滞后2)上下联接盘与中心轴花键间隙过大产生位移偏差大，落下时易碰牙顶，引起不到位3)转位凸轮与转位盘间隙过大4)凸轮在轴上窜动5)转位凸轮轴的轴向预紧力过大或有机械干涉c、转塔转位不停1)两计数开关不同时计数或复置开关损坏2)转塔上的24V电源断线d、刀具不能夹紧1)风泵气压不足2)增压漏气3)刀具卡紧液压缸漏油4)刀具松卡弹簧上的螺丝母松动e、刀具夹紧后不能松开松锁刀的弹簧压力过紧f、刀套不能夹紧刀具检查刀套上的调节螺母g、机械手换刀速度过快气压太高或节流阀开口过大h、换刀时找不到刀刀位编码用组合行程开关、接近开关等元件损坏、接触不好或灵敏度降低（3）液压与气动系统故障诊断a、液压泵有异常噪声或压力下降1)油量不足，滤油器露出油面2)吸油管吸入空气3)回油管高出油面，空气进入油池4)进油口滤油器容量不足5)滤油器局部堵塞6)液压泵转速过高或液压泵装反7)液压泵与电动机联接同轴度差8)定子和叶片磨损，轴承和轴损坏泄漏e、尾座顶不紧或不运动1)压力不足2)液压缸活塞拉毛或研损3)密封圈损坏4)液压阀断线或卡死5)套筒研损f、导轨润滑不良1)分油器堵塞2)油管破裂或渗漏3)没有气体动力源4)油路堵塞g、滚珠丝杠润滑不良1)分油管是否分油2)油管是否堵塞常见伺服系统故障及诊断a、伺服超差:机床的实际进给值与指令值之差超过限定的允许值.1)检查CNC控制系统与驱动放大模块之间,CNC控制系统与位置2)检测器之间,驱动放大器与伺服电机之间的边线是否正确、可靠3)检查位置检测器的信号及相关的D/A转换电路是否有问题4)检查驱动放大器电压是否有问题5)检查电动机轴与传动机械间是否配合良好，是否有松动或间隙存在6)检查位置环增益是否符合要求，若不符合要求对有关的电位器应予以调整b、机床停止时，有关进给轴振动1)检查高频脉动信号并观察其波形及振幅，若不符合应调节有关电位器2)检查伺服放大器速度环的补偿功能，若不符合应调节补偿用电位器3)检查位置检测用编码盘的轴、联轴节、齿轮系是否啮合良好c、机床运行时声音不好，有摆动现象1)检查测速发电机换向器表面是否光滑、清洁，电刷与换向器间是否接触良好2)检查伺服放大器速度环的补偿功能，若不符合应调节补偿用电位器3)检查伺服放大器位置环增益是否符合要求，若不符合要求对有关的电位器应予以调整4)检查位置检测器与联轴节间的装配是否有松动5)检查由位置检测器来的反馈信号的波形及D/A转换后的波形幅度d、飞车现象1)位置传感器或速度传感器的信号反相，或者是电枢线接反了，即整个系统不是负反馈而变成正反馈了2)速度指令给的不正确3)位置传感器或速度传感器的反馈信号没有接或者是有接线断开4)CNC控制系统或伺服控制板有故障电源板有故障而引起的逻辑混乱e、所有的轴均不运动1)用户保护性锁紧如急停\制动,或有关运动的相应开关位置不正确2)主电源熔丝断3)由于过载保护用断路器动作或监控用继电器的触点未接触好f、电动机过热1)滑板运行时摩擦力或阻力太大2)热保护继电器脱扣,电流设定错误3)励磁电流太低或永磁式电动机失磁时,为获得所需力矩也可引起电枢电流增高而使电动机发热4)切削条件恶劣5)运动夹紧/制动装置没充分释放6)齿轮传动系损坏或传感器有问题7)电机本身内部匝间短路而引起的过热8)带风扇冷却的电动机,风扇坏g、机床定位精度不准1)滑板运行时阻力太大2)位置环的增益或速度环的低频增益太低3)机械传动部分有反向间隙4)位置环或速度环的零点平衡调整不合理5)接地\屏蔽不好或电缆布线不合理h、零件加工表面粗糙1)检查测速发电机换向器的表面光滑状况及电刷的磨合状况2)检查高频脉冲波形的振幅、频率、及滤波形状3)检查切削条件是否合理，刀尖是否损坏4)检查机械传动的反向间隙5)检查位置检测信号的振幅6)检查机床的振动状况如机床水平状态、地基、主轴旋转时有否振动等数控机床PLC故障诊断的方法（1）根据报警信号诊断故障数控系统的故障报警信息，为用户提供排除故障的信息。

（2）根据动作顺序诊断故障数控机床上刀具及托盘等装置的自动交换动作，都是按一定的顺序来完成因此，观察机械装置的运动过程，比较故障和正常时的情况，就可发现疑点，诊断出故障原因。

（3）根据控制对象的工作原理诊断故障数控机床的PLC程序是按照控制对象的工作原理设计的，通过对控制对象工作原理的分析，结合PLC的I/O状态是诊断故障很有效的方法。

综上所述，PLC故障诊断的要点是:要了解数控机床各部分检测开关的安装位置。

如加工中心的刀库，机械手和回转工作台，数控车床的旋转刀架和尾架，机床的气、液压系统中的限位开关，接近开关和压力开关等，要清楚检测开关作为PLC输入信号的标志。

要了解执行机构的动作顺序。

如液压缸、气缸的电磁换向阀等，要清楚对应的PLC输出信号标志。

要了解各种条件标志。

如启动、停止、限位、夹紧和放松等标志信号借助编程器跟踪梯形图的动态变化，分析故障的原因，根据机床的工作原理作出正确的诊断。

4、数控机床常见故障诊断及维修实例4、1主轴出现噪声的故障维修故障现象：主轴噪声较大，主轴无载荷情况下，负载表指示超过40%。

分析诊断：首先检查主轴参数设定，包括放大器型号、电动机型号及伺服增益等，在确认无误后，则将检查重点放在机械侧。

发现主轴轴承损坏，经更换轴承后，在脱开机械侧的情况下检查主轴电动机旋转情况，发现负载表指示已正常但仍有噪声。

随后，讲主轴参数00号设定为1，即让主轴驱动系统开环运行，结果噪声消失，说明速度检测元件有问题。

经检查发现安装不正，调整位置之后再运行主轴电动机，噪声消失，机床能正常工作。

4、2丝杠窜动引起的故障维修故障现象：TH6380卧式加工中心，启动液压后，手动运行Y轴时，液压自动中断，CRT显示报警，驱动失效，其他各轴正常。