浅谈数控机床的故障分析及清除措施 毕业论文

浅谈数控机床的故障分析及清除措施目录摘要正文一、数控机床简介………………………………………………二、数控机床的维护……………………………………………三、数控机床故障诊断及处理的基本原则……………………四、一般故障的分析方法………………………………………五、主要机械部件故障诊断……………………………………六、液压传动系统故障诊断……………………………………七、数控系统故障诊断…………………………………………八、数控机床机械结构故障分析与清除措施…………………九、数控机床电气系统故障与分析……………………………十、直流伺服系统的故障诊断(分析)与清除措施……………十一、可编程控制器模块的故障诊断与清除措施……………十二、故障分析图与清除措施…………………………………十三、HN-100T数控车床系统参考图……………………………致谢………………………………………………数机床典型故障分析与清除措施摘要数控机床是一种技术含量很高的自动化机床，它集机、电、仪于一体，综合的了计算机技术、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技术成果。

随着数控车床、数控机床、加工中心等数控加工产品用量的剧增，培养一大批能够熟练掌握现代数控机床编程、操作和维修的应用型人才的日益迫切。

不同的数控机床其数控系统虽然在结构和性能上有所区别，但在故障诊断分析上却有一定的共性，正是在此基础上对数控机床典型故障进行维修。

本设计共计五部分内容，包括数控机床简单介绍，数控机床出现机械结构故障、电气系统故障、伺服系统故障、可编程控制器模块故障时的现象描述，故障可能产生原因的理论分析。

故障诊断与维修是本设计的重点。

故障分析故障清除本设计是为了能够让维修人员更加快速准确的查出机械故障原因并排除机械故障而进行论文写作的。

当前,高度发达的制造业和先进的制造技术已经成为衡量一个国家综合经济实力和技术水平的重要标志之一,成为一个国家在激烈的国际市场上获胜的关键因素.如今,中国已成为制造业大国,但还不是制造业强国我们要从制造业大国走向制造业强国,必须大力发展以数控技术为主的先进制造技术,提高计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)的技术水一、数控机床简介数控机床是一种典型的机电一体化产品，能实现机械加工的高速度，高精度和高自动化，代表了机床的发展方向。

数控机床是一个装有程序控制系统的机床，其主要组成部分有机床本体，数控装置和伺服系统三部分。

二、数控机床的维护1.使用数控机床的要求使用数控机床时必须满足以下几点要求。

1)对使用人员的要求一名合格的数控机床操作人员必须具有相关的机、电、液专业知识，要有熟练的操作技巧，快速理解程序的能力；还应具有对一般性故障的判断与处理技能。

2)数控机床对环境的要求数控机床的安装位置应远离振源，避免阳光直射和热辐射，要远离潮湿和气流的影响。

3)对电源的要求数控机床对电源电压有较高要求，电源电压波动必须在允许范围内(一般为电压额定值的85 ～110 o／6)，并保持相对稳定。

4)严格按机床说明书规定使用机床使用数控机床时，不允许随意改变制造厂设定的控制系统参数，不允许随意提高液压系统的压力及更换机床附件等。

2. 对机床数控系统的维护，除按说明书规定执行外，还应注意以下几个方面。

1)严格遵守操作规程和日常维护制度。

2)确保数控柜电气柜的散热系统正常工作。

3)定期检查和更换伺服电机的电刷。

4)定期更换系统后备电池。

5)尽量少开数控柜和强电柜门。

6)长期闲置的系统应定时给系统通电，定时进行空运行。

三、数控机床故障诊断及处理的基本原则数控机床的大部分故障都以综合故障形式出现，判断与处理原则如下。

1.调查故障现场机床故障发生后，维修人员首先要向操作者了解机床在什么情况下出现故障，故障现象如何，操作者采取了什么措施。

再仔细观察数控装置的工作寄存冲工作寄存器中尚存的工作内容，了解已执行的程序内容及自诊断显示的报警内容，然后按数控系统的复位键，观察系统经清除复位后故障报警是否消失，如果消失，多属于软件故障，否则是硬件故障。

对于非破坏性故障，有条件时可再现故障，观察现象，以验证分析是否正确。

2.分析可能造成故障的因素数控机床出现的同一故障现象，其原因是多种多样的，有可能是由于机械、电气及控制系统等造成的。

要准确地判断故障出现的环节和造成故障的原因，必须罗列所有相关的因素。

例如，行程开关工作不正常时，其影响因素可能有以下几个方面：1)机械运动不到位，开关未压下；2)机械结构不合理，开关松动或挡块太短；3)开关自身质量有问题；4)开关选型不当；5)防护措施不好，开关内进了杂物，使动作失常。

3.确定产生故障的原因由于造成故障的因素很多，因此维修人员必须利用该机床的技术档案，凭借现场操作经验、判断能力和掌握的机、电、液等综合专业技术知识，通过必要的测试手段，最后判别可能产生故障的原因，最后通过必要的试验，逐一寻找、确定故障源。

使用数控机床时必须满足以下几点要求。

1)对使用人员的要求一名合格的数控机床操作人员必须具有相关的机、电、液专业知识，要有熟练的操作技巧，快速理解程序的能力；还应具有对一般性故障的判断与处理技能。

2)数控机床对环境的要求数控机床的安装位置应远离振源，避免阳光直射和热辐射，要远离潮湿和气流的影响。

3)对电源的要求数控机床对电源电压有较高要求，电源电压波动必须在允许范围内(一般为电压额定值的85 ～110 o／6)，并保持相对稳定。

4)严格按机床说明书规定使用机床使用数控机床时，不允许随意改变制造厂设定的控制系统参数，不允许随意提高液压系统的压力及更换机床附件等。

2 对机床数控系统的维护，除按说明书规定执行外，还应注意以下几个方面。

1)严格遵守操作规程和日常维护制度。

2)确保数控柜电气柜的散热系统正常工作。

3)定期检查和更换伺服电机的电刷。

4)定期更换系统后备电池。

5)尽量少开数控柜和强电柜门。

6)长期闲置的系统应定时给系统通电，定时进行空运行。

四、一般故障的分析方法1.机械故障诊断方法简易诊断技术：问、看、听、摸、嗅精密诊断技术：温度监测振动监测噪声监测油液分析裂纹监测2.故障诊断原则先外部后内部外部的行程开关、按钮开关、液压气动元件、印刷电路板间的连接部位，接触不良，是产生数控机床故障的重要因素尽量避免随意地启封、拆卸，以避免扩大故障，降低机床性能先机械后电气机械故障容易察觉大部分故障是机械部件失灵造成的先静后动不盲目动手了解故障发生的过程及状态查阅说明书、系统资料先在机床断电的静止状态，观察、分析确认无恶性故障或破坏性故障，方可给机床通电，进行动态观察、检验和测试恶性故障或破坏性故障先排除故障才通电诊断先公用后专用如CNC、PLC、电源、液压等公用部分先简单后复杂先一般后特殊3.故障诊断方法观察检查法直观检查法预检查电源检查熔丝熔断熔丝不断，输出无电压电源输出电压不准开关电源发出重复的“滴嗒”响声接地检查与插头、连接电缆检查机床数据检查功能程序测试法PLC程序法修改状态识别法接口信号法试探交换法五、主要机械部件故障诊断1.主轴部件：是影响机床加工精度的主要部件回转精度影响工件的加工精度功率与回转速度影响加工效率自动变速、准停和换刀等影响机床的自动化程序常见故障加工精度达不到要求机床在运输过程中受到冲击安装不牢固、安装精度低或有变化切削振动大主轴箱和床身连接螺丝钉松动轴承预紧力不够、游隙过大轴承预紧螺母松动，使主轴窜动轴承拉毛或损坏主轴与箱体超差其他因素如果是车床则可能是转塔刀架运动部件松动或压力不够而未卡紧2.主轴部件常见故障常见故障主轴箱噪声大主轴部件动平衡不好齿轮啮合间隙不均匀或严重损伤轴承损坏或传动轴弯曲传动带长度不一或过松齿轮精度差润滑不良齿轮和轴承损坏变挡压力过大，齿轮受冲击产生破损变档机构损坏或固定销脱落轴承预紧力过大或无润滑3.主轴部件常见故障常见故障主轴无变速电气变档信号是否输出压力是否足够变档液压缸研损或卡死变档电磁阀卡死变档液压缸拨叉脱落变档液压缸窜油或内泄变档复合开关失灵主轴不转动主轴转动指令是否输出保护开关没有压合或失灵卡盘未夹紧工件变挡复合开关损坏变档电磁阀体内泄漏4.主轴部件常见故障常见故障主轴发热主轴轴承预紧力过大轴承研伤或损坏润滑油脏或有杂质液压变速时齿轮推不到位主轴箱内拨叉磨损5.滚珠丝杠副常见故障滚珠丝杠在运转中转矩过大二滑板配合压板过紧或研损滚珠丝杠螺母反向器坏，滚珠丝杠卡死或轴端螺母预紧力过大丝杠研损伺服电动机与滚珠丝杠联接不同轴无润滑油超程开关失灵造成机械故障伺服电动机过热报警丝杠螺母润滑不良分油器是否分油油管是否堵塞滚珠丝杠副噪声滚珠丝杠轴承压盖压合不良滚珠丝杠润滑不良滚珠破损电动机与滚珠丝杠联轴器松动6.刀架、刀库及换刀装置故障诊断转塔刀架没有抬起动作控制系统是否有T指令输出信号抬起电磁铁断线或抬起阀杆卡死压力不够抬起液压缸研损或密封损坏与转塔抬起联接的机械部分研损转塔转位速度缓慢或不转位是否有转位信号输出转位电磁阀断线或阀杆卡死压力不够转位速度节流阀是否卡死凸轮轴压盖过紧抬起液压缸体与转塔平面产生摩擦、研损安装附具不配套7.刀架、刀库及换刀装置故障诊断转塔转位时碰牙抬起速度或抬起延时时间短转塔不正位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，引起不到位转位凸轮与转位盘间隙过大凸轮在轴上窜动转位凸轮轴的轴向预紧力过大或有机械干涉转塔转位不停两计数开关不同时计数或复置开关损坏转塔上的24V电源断线8.刀架、刀库及换刀装置故障诊断转塔刀重复定位精度差液压夹紧力不足上下牙盘受冲击，定位松动上下牙盘间有污物或滚针脱落在牙盘中间转塔落下夹紧时有机械干涉（如夹铁屑）夹紧液压缸拉毛或研损转塔座落在二层滑板之上，由于压板和楔铁配合不牢产生运动偏大刀具不能夹紧风泵气压不足增压漏气刀具卡紧液压缸漏油刀具松卡弹簧上的螺丝母松动刀具夹紧后不能松开松锁刀的弹簧压力过紧刀套不能夹紧刀具检查刀套上的调节螺母9.刀架、刀库及换刀装置故障诊断机械手换刀速度过快气压太高或节流阀开口过大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六、液压传动系统故障诊断液压泵发热、油温过高液压泵工作压力超载吸油管和系统回油管距离太近油箱油量不足摩擦引起机械损失，泄漏引起容积损失压力过高尾座顶不紧或不运动液压缸活塞拉毛或研损密封圈损坏液压阀断线或卡死套筒研损导轨润滑不良分油器堵塞油管破裂或渗漏没有气体动力源油路堵塞滚珠丝杠润滑不良分油管是否分油油管是否堵塞作业：试分析滚珠丝杠副反向误差大故障产生的原因及排除方法。

七、数控系统故障诊断1故障分类有报警显示的故障硬件报警显示的故障:各单元装置上的报警灯软件报警显示故障:CRT显示器上显示出来的报警信息、来自NC的报警和来自PLC 的报警存储器报警过热报警伺服系统报警轴超程报警程序出错报警主轴报警过载报警断线报警无报警显示的故障无任何硬件或软件的报警显示,分析难度较大2故障诊断技术故障自诊断技术是数控系统一项十分重要的技术，它的强弱是评价系统性能的一项重要指标，应熟悉和运用系统的自诊断功能CNC系统的诊断方法：1)启动诊断：从通电开始至进入正常的运行准备状态为止诊断的内容：系统中最关键的硬件和系统控制软件系统的配置如：外设接口、RAM、ROM启动诊断过程不结束，系统不能投入运行在线诊断通过CNC系统的内装程序，在系统处于正常运行状态时，对CNC系统本身及与CNC装置相连的各个进给伺服单元、伺服电动机、主轴伺服单元和主轴电动机、外围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2)在线诊断内容：接口显示，CNC和PLC，CNC与机床、PLC与机床、CNC内部和状态报警类型：过热报警系统报警存储器报警编程/设定报警，操作、编程错误引起的软故障伺服报警行程开关报警印刷电路板间的连接故障报警3)离线诊断：用离线诊断软件，一般与CNC系统控制软件装在CNC系统中，可调用，在CRT上观察诊断结果。