机加工常见故障及检查、分析方法

机加工常见故障及检查、分析方法
一、常见故障：
1. 设备紧急停止或过行程：
●紧急停止按钮被按下；
●主轴有过行程现象；
2. 主轴打退刀不确定：
●夹刀、松刀极限开关为“1”或“0”；
●无氧压源现象；
3. 切削液马达过负荷：
●切削液马达故障；
●切削液过载电釋故障或接点接线错误；
4. 主轴异常：
●变频器故障或接点错误。

5. 刀具寿命异常：
●刀具寿命到期。

6. 润滑油液面过低：
●润滑油箱的油过少。

7. 控制器电池异常：
●控制器电池无电源。

8、马达过负荷：
●ATC马达故障；
●ATC过载电釋故障或接点接线错误。

9. 工作门打开：
●在自动模式下工作门打开；
10. ATC位置不正确：
●ATC换刀臂的检测器讯号同时为“1”或“0”；
●无气压源现象。

11. 主轴不在第二源点：
●主轴换刀未到换刀点上；
12. 主轴过热：
●主轴冷却机异常。

13. 主轴没有定位：
●主轴换刀时未在定位点上。

14. 主轴不在第一源点：
●主轴取刀时未在第一源点上。

15. 须回源点：
●开机后或曾执行紧急停止动作。

16、主轴不能旋转：
●当主轴在松刀状况下，主轴不能转动。

二、主轴部件故障
主轴是加工中心机床一大核心部件，加工表面精度绝大部分都和主轴有关，所以主轴的质量很关健。

由于使用调速电机，数控机床主轴箱结构比较简单，容易出现故障的部位是主轴内部的刀具自动夹紧机构、自动调速装置等。

为保证在工作中或停电时刀夹不会自行松脱，刀具自动夹紧机构采用弹簧夹紧。

若刀具夹紧后不能松开，则考虑调整松刀液压缸压力和行程开关装置或调整碟形弹簧上的螺母，减小弹簧压合量。

此外，主轴发热和主轴箱噪声问题，也不容忽视，此时主要考虑清洗主轴箱，调整润滑油量，保证主轴箱清洁度和更换主轴轴承，修理或更换主轴箱齿轮等。

三、进给传动链故障
在加工中心进给传动系统中，普遍采用滚珠丝杠副、静压丝杠螺母副、滚动导轨、静压导轨和塑料导轨。

所以进给传动链有故障，主要反映是运动质量下降。

如：机械部件未运动到规定位置、运行中断、定位精度下降、反向间隙增大、爬行、轴承噪声变大（撞车后）等。

对于此类故障可以通过以下措施预防：
（1）提高传动精度调节各运动副预紧力，调整松动环节，消除传动间隙，缩短传动链和在传动链中设置减速齿轮，也可提高传动精度。

（2）提高传动刚度。

调节丝杠螺母副、支承部件的预紧力及合理选择丝杠本身尺寸，是提高传动刚度的有效措施。

刚度不足还会导致工作台或拖板产生爬行和振动以及造成反向
死区，影响传动准确性。

（3）提高运动精度。

在满足部件强度和刚度的前提下，尽可能减小运动部件的质量，减小旋转零件的直径和质量，以减小运动部件的惯性，提高运动精度。

（4）导轨滚动导轨对赃物比较敏感，必须要有良好的防护装置，而且滚动导轨的预紧力选择要恰当，过大会使牵引力显着增加。

静压导轨应有一套过滤效果良好的供油系统。

四、自动换刀装置故障
自动换刀装置故障主要表现在：刀库运动故障、定位误差过大、机械手夹持刀柄不稳定、机械手运动误差较大等。

故障严重时会造成换刀动作卡住，机床被迫停止工作。

1.刀库运动故障
若连接电机轴与蜗杆轴的联轴器松动或机械联接过紧等机械原因，会造成刀库不能转动，此时必须紧固联轴器上的螺钉。

若刀库转动不到位，则属于电机转动故障或传动误差造成。

若出现刀套不能夹紧刀具，则需调整刀套上的调节螺钉，压紧弹簧，顶紧卡紧销当出现刀套上/下不到位时，应检查拨叉位置或限位开关的安装与调整情况。

2.换刀机械手故障
若刀具夹不紧、掉刀，则调整卡紧爪弹簧，使其压力增大，或更换机械手卡紧销若刀具夹紧后松不开，应调整松锁弹簧后的螺母，使蕞大载荷不超过额定值。

若刀具交换时掉刀，则属于换刀时主轴箱没有回到换刀点或换刀点漂移造成，应重新操作主轴箱，使其回到换刀位置，重新设定换刀点。

五、配套辅助装置故障
1.液压系统
液压泵应采用变量泵，以减少液压系统的发热油箱内安装的过滤器，应定期用汽油或超声波振动清洗。

常见故障主要是泵体磨损、裂纹和机械损伤此时一般必须大修或更换零件。

2.气压系统
用于刀具或工件夹紧、安全防护门开关以及主轴锥孔吹屑的气压系统中，分水滤气器应定时放水，定期清洗，以保证气动元件中运动零件的灵敏性。

阀心动作失灵、空气泄漏、气动元件损伤及动作失灵等故障均由润滑不良造成，故油雾器应定期清洗。

此外，还应经常检查气动系统的密封性。

3.润滑系统
包括对机床导轨、传动齿轮、滚珠丝杠、主轴箱等的润滑。

润滑泵内的过滤器需定期清洗、更换，一般每年应更换一次。

4.冷却系统
它对刀具和工件起冷却和冲屑作用。

冷却液喷嘴应定期清洗。

5.排屑装置
排屑装置是具有独立功能的附件，主要保证自动切削加上顺利进行和减少数控机床的发热。

因此排屑装置应能及时自动排屑，其安装位置一般应尽可能靠近刀具切削区域。

六、数控机床伺服系统常见的故障
（1）超程
当进给运动超过由软件设定的软限位时，就会发生超程报警内容，根据数控系统说明书即可排除故障，解除报警。

（2）过载
当进给运动的负载过大、频繁正反方向运动及进给传动链润滑状态不良时，均会引起过载故障。

一般会在CRT上显示伺服电机过载、过热或过流等报警信息，同时，在强电柜中的进给驱动单元过载和过电流等信息。

（3）窜动
在进给时出现窜动现象的原因为：
①测速信号不稳定，如测速装置故障和测速反馈信号干扰等。

②位置控制信号不好或不稳定或受到干扰
③接线端子接触不良，如螺丝松动。

④当窜动发生在由正向运动向反向运动的瞬间，一般是由于进给传动链的反向间隙或
伺服系统增益过大导致。

（4）爬行
一般是由于进给传动链的润滑状态不良、伺服系统增益过低及外加负载过大等因素所致。

尤其要注意的是，伺服电动机和滚珠丝杠联轴器本身的缺陷（如裂纹等），可造成滚珠丝杠转动和伺服电动机的转动不同步，从而使进给运动忽慢忽快，产生爬行现象。

（5）机床振动
分析机床振动周期是否与进给速度相关。

①如与进给速度相关，振动一般与该轴的速度环增益太高或速度反馈故障有关。

②若与进给速度无关，振动一般与位置环增益太高或速度反馈故障有关。

③如振动在加减速过程中产生，往往是系加减速时间设定过小造成的。

（6）伺服电动机不转
数控系统至进给驱动但愿除了速度控制信号外，还有使能控制信号，一般为+24V DC 继电器线圈电压。

①检查数控系统是否有速度控制信号输出。

②检查使能信号是否接通。

通过CRT观察I/O状态，分析机PLC梯形（或流程图），以
确定进给轴的启动条件，如润滑和冷却等是否满足。

③对点电磁制动的伺服电动机，应检查电磁制动是否释放
④进给驱动单元故障。

⑤伺服电动机故障。

（7）位置跟随误差超差报警
当伺服轴运动超过位置允差范围时，数控系统就会产生位置误差过大的报警，包括跟随误差、轮廓误差和定位误差等，主要原因：机械传动系统故障，速度控制电源故障，伺服系统增益设置不当或位置偏差值设定错误，进给传动链累积误差过大，伺服过载或有故障。

（8）漂移
当指令值为零时，坐标轴仍移动，从而造成位置误差。

通过漂移补偿法和驱动单元上的零速度来消除。

（9）回参考点故障
回参考点故障一般分为找不到参考点和找不准参考点两类，前一类故障一般是回参考点减速开关的信号或零位脉冲编码器零标志或光栏尺零标位是否有故障；后一类故障是参考点开关当块位置设置不当引起的，需要重新调整当块位置。

（10）伺服电动机开机后即自动旋转。

主要的原因:位置反馈的极性错误，由于外力使坐标轴产生了位置偏移，驱动器、测速发电伺服电动机或系统位置测量回路不良，电动机或驱动器故障。

七、机加工故障检查分析办法
1、直观法
直观法是通过形貌、声音、颜色、气味等的变化来诊断故障的方法。

它有以下几种方法。

●看
用肉眼仔细检查有无熔丝烧断、器件烧坏以及断路等问题，观察机械部分传动轴是否弯曲、晃动等。

●听
听数控机床因故障而产生的各种异常声响，如电气部分中的电源变压器、阻抗器和电抗器等，因为铁心松动、锈蚀等原因引起铁片振动的吱吱声；继电器、接触器等因磁回路间隙过大等原因引起的嗡嗡声；机械的摩擦声、振动声和撞击声等。

●触摸
触摸温升，人类手指的触觉是很灵敏的，能相当可靠地判断各种异常的温升；轻微振动也可用手感鉴别；肉眼看不清的伤痕和波纹，若用手指去触摸可以很容易感觉出来。

另外，CNC系统的虚焊或接触不良，可通过用绝缘物轻轻敲打可疑部位再配合触摸法来诊断。

●嗅
嗅因剧烈摩擦或电气元件绝缘破损短路而产生的烟味、焦糊味等，可较好地判断故障。

2、资料分析法
资料分析法是通过查阅技术档案资料找规律、查原因，从而判定故障所在的方法。

所查阅的资料主要有：
●数控系统资料：
A.通过数控系统资料了解数控系统的特点、报警及排除方法；
B.NC、PLC机床参数设定的含义；
C.数控编程的方法；
D.面板上各键的作用及操作方法；
E.主轴和进给电动机的性能和驱动器的特征等。

重点掌握数控系统的结构框图，了解方框中各印制电路板的功能、接口的去向、LED发光二极管灯的含义等。

●电气图样
通过电气图样重点看接触器、继电器及PLC的输入／输出部件等电气元件。

每个国家的电气符号不同，应了解清楚、注意区别。

●机械、液压、气动部分图样
对于数控铣床的机械、液压、气动部分图样，要搞清楚其中各个元件的作用，并在图上一一标出。

对机电关系比较密切的部分要重点了解。

●外文资料
在可能的条件下，尽量看进口机床的原版外文资料，以避免翻译不准确造成的误导。

3、故障征兆分析法
●振动法
由于工业现场测试条件及分析技术所限，有些故障征兆的提取与分析不易实现，有些故障征兆反映的故障状态不敏感。

相对来讲，数控铣床的振动是目前公认的机械部分蕞佳故障征兆提取量，它对运行状态的反应迅速、真实而且全面，能很好地反映出大部分数控铣床机械故障的性质与范围，并有许多先进有效的方法可供选用，所以振动法是数控铣床故障征兆分析法中蕞常用的方法。

振动法分时域诊断与频域诊断两大类，而频域诊断又可分为振动频域直接分析法与振动频域二次分析法。

A.振动时域分析法
该法将各种故障状态的振动时域信号与正常状态的振动时域信号相比较，从而识别数控铣床的故障状况。

时域分析法主要分时域统计分析法、时域相关分析法、时域同步分析法等。

时域统计分析法通过求出振动信号的各种统计参数，对数控铣床的故障状况进行分析。

时域相关分析法主要采用自相关与互相关分析，对数控铣床的故障状况进行分析。

时域同步分析法是一种在混有噪声干扰的数控铣床信号中，提取周期性分量的有效疗法，也称相干检波去。

B.振动频域直接分析法
该法是数控铣床故障诊断上蕞常用的方法。

它把以时间为横坐标的时域信号通过傅里叶变换分解为以频率为横坐标的频域信号，得出频谱图，求得关于原时域信号频率成分的幅值和相位信息，从而得出故障诊断结果。

C.振动频域二次分析法
该法通过对频谱图提供的信息进行进一步处理，以提高故障诊断的准确性。

它需要把测得的频谱图传输给微机，用专用软件进行分析。

二次分析法主要有功率谱分析法、倒频谱分析法、频率细化分析法和小波分析法等。

4．噪声谱分析法
该法在近声场测量时，引入的于扰较小，其分析结果与振动测量很接近。

如数控铣床的齿轮磨损后，由于渐开线齿廓畸变而使齿轮运转噪声声压级明显升高，一般比正常齿轮噪声级差大十几分贝。

噪声的频率一般较高，但对应的振动振幅可能并不大。

如果振源零部件为运动部件，不易设置传感器，可考虑采用噪声谱分析法。

噪声测量具有携带信息丰富、测试方便和非接触的特点，但应设法解决环境噪声的干扰问题。

5．油液分析法
该法通过监测润滑油液中磨屑的分布情况及润滑油的污染程度，来诊断数控铣床的磨损故障。

其具体采用的方法有：
●磁塞检查法在数控铣床的油路系统中插入磁性探头/(磁塞/)，以搜集油液中的铁磁
性磨粒，并定期进行观察以判断数控铣床的磨损状态。

●颗粒计数器法利用光电技术对油样内的颗粒粒度进行自动计数和分析。

●油样光谱分析法根据油样中各种金属磨粒，在离子状态下受到激发时所发射的特定
波长的光谱，来检测油样中的金属类型和含量，从而对故障进行诊断。