第五章 常见的数控机床故障诊断与排除实例

1、第五章第五章 5.1 5.1 数控机床机械部分的故障诊断与排除实例数控机床机械部分的故障诊断与排除实例 5.2 5.2 数控机床数控系统的故障诊断与排除实例数控机床数控系统的故障诊断与排除实例 5.1 5.1 数控机床机械部分的故障诊断与排除实例数控机床机械部分的故障诊断与排除实例 5.1.1 5.1.1 数控机床主传动系统常见故障及维修实例数控机床主传动系统常见故障及维修实例 5.1.1.1 5.1.1.1 数控机床主传动系统常见故障及排除方法数控机床主传动系统常见故障及排除方法 由于数控机床的主传动系统主要有：电机与主轴直联 的主传动、经过一级变速的主传动、带有变速齿轮的主传 动、电主轴等

2、几种类型。所以，主传动系统的故障主要发 生在主轴轴承齿轮及液压类部分上，主要有以下几个方面： 主轴发热；主轴在强力切削时停转刀具不能夹紧；刀具夹 紧后不能松开；主轴不能变速；主轴箱噪声大等。对于以 上的各个方面，首先应认真分析故障可能发生的原因，然 后对症下药，找到排除故障的方法。 1. .在运转过程中主轴发热在运转过程中主轴发热 发生此类故障可能的原因： 主轴轴承预紧力过大。 轴承有擦伤和损坏。 使用的润滑油有杂质或不干净。 轴承润滑油脂耗尽或润滑油脂过多。 对于此类故障，如因预紧力的原因，调整预紧力；因 轴承问题需更换轴承（一般不能轻易进行，影响主轴的回 转精度）；因润滑油问题，需过滤或更

3、换润滑油；因润滑 油脂耗尽问题，应尽快涂抹，以免损坏主轴轴承。 2. .在强力切削时主轴停转在强力切削时主轴停转 发生此类故障可能的原因： 电动机与主轴连接的传动带过松。 传动带表面有油污打滑。 传动带使用过久而失效。 摩擦离合器调整过松或磨损过大。 对于此类故障，如因电动机与主轴连接的传动带过松， 则需要张紧传动带；如因传动带表面有油污，就用汽油清 洗后擦干净再用；如因为传动带使用过久而失效，则需要 更换新的传动带；如因摩擦离合器调整问题，则需重新调 整摩擦离合器；如因摩擦片磨损，要修磨或更换摩擦片。 3. .刀具不能夹紧刀具不能夹紧 发生此类故障可能的原因： 碟形弹簧位移量太小。 弹簧夹头

4、损坏。 碟形弹簧失效。 刀柄上拉钉过长。 对于此类故障，如因碟形弹簧位移量太小，则调整碟 形弹簧行程长度；如因弹簧夹头损坏，则需更换新弹簧夹 头；如因碟形弹簧失效，则需更换新碟形弹簧；如因刀柄 上拉钉过长，则需更换拉钉，并正确安装。 4. .刀具夹紧后不能松开刀具夹紧后不能松开 发生此类故障可能的原因： 松刀液压缸压力和行程不够。 碟形弹簧压合过紧。 如因松刀液压缸压力和行程不够，则需调整压力和行 程开关位置；如因碟形弹簧压合过紧，则需调整碟形弹簧 上螺母，减小弹簧压合量。 5. .主轴无变速主轴无变速 发生此类故障可能的原因是： 变档液压缸压力不足。 变档液压缸研损或卡死。 变档电磁阀卡死。

5、 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。 解决的方法是：如因变档液压缸压力不足，则应检测 工作压力，若低于额定压力，应调整使之达到额定压力； 如果变档液压缸研损或卡死，则应修整毛刺或研伤，清洗 后重装；如果变档电磁阀卡死或损坏则需检修或更换新的 电磁阀；如变档液压缸窜油或内泄，一般为密封圈损坏， 要更换新的密封圈；如果是因为变档复合开关失灵，则更 换新开关。 6. .主轴箱噪声大主轴箱噪声大 发生此类故障可能的原因是： 主轴部件动平衡不良。 齿轮磨损。 轴承拉毛或损坏。 传动带松动或磨损。 润滑不良。 排除的方法是：如果主轴部件动平衡不良，则需重新 动平衡；如果是由于

6、齿轮磨损的问题，则需修整或更换新 的齿轮；如果是轴承问题，则需更换轴承；如果是传动带 松动或磨损，需要调整或更换新的传动带；如果是润滑不 良，则需加注润滑油，保证主轴箱液面高度，并保证主轴 箱内润滑油的清洁度。 5.1.1.2 5.1.1.2 数控机床主传动系统的常见故障诊断及维修实例数控机床主传动系统的常见故障诊断及维修实例 例例5-1 数控机床变档后主轴箱噪声大的故障诊断与排除 故障现象：某数控车床，主轴箱经过数次变档后，主 轴箱噪声变大。 故障原因与分析过程：对于带有变速齿轮主传动系统 的数控车床，当机床接到变档指令后，液压缸通过拨叉带 动滑移齿轮移动，与相应的齿轮进行啮合。此时，相啮合

7、 的齿轮相互之间必然发生冲击和摩擦，如果所用齿轮齿面 的硬度不够或齿端倒角、倒圆不好，变档速度太快，冲击 过大，都将造成齿面破坏，使主轴箱噪声变大，严重时使 主轴箱不能工作。 排除措施： 提高齿面硬度，使之达到55HRC以上。 认真作好齿端倒角、倒圆。 调节齿轮变档速度，减少冲击。 例例5-2 数控机床使用几年后主轴箱噪声大的故障诊断与 排除 故障现象：一台XK7160型数控铣床，主传动系统采用 齿轮变速传动，在工作中不可避免地产生振动噪声、摩擦 噪声和冲击噪声。机床在开始使用时噪声就较大，并且声 源主要来自机床的主传动系统。经过使用了几年后，噪声 变得越来越大。 故障原因与分析过程：噪声的形

8、成原理：刚性机械系 统受到外来的激振力时，系统就会对此激振力产生响应而 振动。此振动能量在系统内部传递，当传递到辐射表面， 能量就转换成压力波经空气传播，此压力波无规律时，即 产生噪声。这就是振动噪声、摩擦噪声和冲击噪声的形成 原理。 XK7160型数控铣床的主传动系统是由于齿轮、轴承等 部件在工作时受到激振力，经过激发响应而产生了噪声。 而如果这些部件出现了异常情况，使激振力增加，则噪声 相应地增大。那么，我们可以从齿轮、轴承等部件上寻找 噪声增大的原因并加以排除。 1. .机床主传动系统中齿轮在运转时产生的噪声主要有：机床主传动系统中齿轮在运转时产生的噪声主要有： 齿轮在啮合中，使齿与齿之

9、间出现连续冲击，而使 齿轮在啮合频率下产生受迫振动而产生冲击噪声。 因齿轮受到外界激振力的作用而产生齿轮固有频率 的瞬态自由振动并带来噪声。 因齿轮与传动轴及轴承的装配出现偏心，引起的旋 转不平衡的惯性力，因此产生了与转速相一致的低频振动， 随着轴的旋转，每转发出一共鸣噪声。 因齿与齿之间的摩擦，导致齿轮产生的自激振动， 并带来摩擦噪声；如果齿面凸凹不平，会引起冲击噪声。 2. 机床主传动系统中轴承在运转时产生的噪声主要有：机床主传动系统中轴承在运转时产生的噪声主要有： 轴承与轴径及支承孔的装配、预紧力、同心度、润 滑条件、以及作用在轴承上负荷的大小、径向间隙等都对 噪声的产生有很大的影响。

10、滚动轴承本身的制造误差，在很大程度上决定了轴 承的噪声。可以说滚动轴承的噪声是该机床主轴变速系统 的另一个主要噪声源。 针对以上原因，大致从以下几个方面对噪声进行控制： 3.齿轮的噪声控制，由于齿轮噪声的产生是多因素引 起的，其中有些因素是齿轮的设计参数所决定的，针对该 机床出现的主轴传动系统的齿轮噪声的特点，在不致改变 原设计的基础上，有下列在原有齿轮上进行修整和改进的 一些做法。 齿形修缘齿形修缘。由于齿形误差和法向齿距的影响，在轮 齿承载产生了弹性变形后，会使齿轮啮合时造成瞬时顶撞 和冲击。因此，为了减少齿轮在啮合时齿顶凸出而造成的 啮合冲击，可进行齿顶修缘。齿顶修缘的目的就是校正齿 的

11、弯曲变形和补偿齿轮误差，从而降低齿轮噪声。齿形修 缘时，可根据这几对齿轮的具体情况只修齿顶，或只修齿 根，只有在修齿顶或修齿根达不到良好效果时，才将齿顶 和齿根一块修整。 控制齿形误差。控制齿形误差。因齿形误差在齿轮啮合时产生的噪 声在机床中比较明显，齿形误差越大，产生的噪声就越大。 所以要控制齿形误差。 控制啮合齿轮的中心距。控制啮合齿轮的中心距。啮合齿轮的实际中心距的 变化将引起压力角的改变，如果啮合齿轮的中心距出现周 期性变化，那么，也将使压力角发生周期性变化，噪声也 会周期性增大。对啮合齿轮中心距的分析表明，当中心距 偏大时，噪声影响并不明显，而中心距偏小时，噪声就明 显增大。在控制啮

12、合齿轮的中心距时，将齿轮的外径、传 动轴的弯曲变形、及传动轴与齿轮、轴承的配合都控制在 理想状态，尽量消除由于啮合中心距的改变而产生的噪声。 润滑油对控制噪声的作用。润滑油对控制噪声的作用。润滑油在润滑和冷却的 同时，还起一定的阻尼作用。噪声随润滑油的数量和粘度 的增加而变小，若能在齿面上维持一定的油膜厚度，就能 防止啮合齿面直接接触，就能衰减振动能量，从而降低噪 声。因此将各个油管重新布置，使润滑油按理想状态溅入 每对齿轮，以控制由于润滑不利而产生噪声。 4.轴承的噪声控制轴承的噪声控制 控制轴承内外环质量。控制轴承内外环质量。在XK7160型数控铣床的主传 动系统中，所有轴承都是内环转动，

13、外环固定。这时内环 如出现径向偏摆，就会引起旋转时的不平衡，从而产生振 动噪声。如果轴承的外环与配合控形状公差和位置公差都 不好，则外环就会出现径向摆动，这样就破坏了轴承部件 的同心度，内环与外环端面的侧向出现较大的跳动，还会 导致轴承内环相对于外环发生歪斜。轴承的精度越高，上 述的偏摆量就越小，产生的噪声也就越小。除控制轴承内 外环几何形状偏差外，还应控制内外环滚道的波纹度，减 小表面粗糙度，严格控制在装配过程中，使滚道表面磕伤、 划伤，否则，不可能降低轴承的噪声。 控制轴承与孔的配合精度。控制轴承与孔的配合精度。在该机床的主传动系统 中，轴承与轴和孔配合时，应保证轴承有必要的径向间隙。 因

14、此，轴承中初始间隙的选择对控制轴承的噪声具有重要 意义。过大的径向间隙会导致低频部分的噪声增加；而较 小的径向配合能提高传声性，会使噪声加大；配合过紧， 会迫使滚道变形，从而加大轴承滚道的形状，只有松紧适 当的配合才有利。这样可使轴承与孔接触处的油膜对外环 振动产生阻尼，从而降低噪声。配合部位的形位公差和表 面加工的粗糙度应符合所选轴承精度等级的要求。 通过前面对XK7160型数控铣床主传动系统的噪声分析 和控制后，噪声受到了很好的控制。 5.1.2 5.1.2 数控机床进给系统的常见故障诊断及维修实例数控机床进给系统的常见故障诊断及维修实例 数控机床的进给系统一般由驱动控制单元、驱动元件、

15、机械传动部件、执行元件和检测反馈环节等组成。驱动控 制单元和驱动元件组成伺服驱动系统，机械传动部件和执 行元件组成机械传动系统，检测元件与反馈电路组成检测 装置，亦称检测系统。 5.1.2.1 5.1.2.1 进给伺服系统的常见故障及诊断方法进给伺服系统的常见故障及诊断方法 1. 过载过载 当进给运动负载过大、频繁正反运动以及传动链润滑状 态不良时，均会引起过载报警。一般会在CRT上显示伺服电 动机过载、过热或过流等报警信息，同时，在强电柜中的进 给单元上，指示灯或数码管等会提示驱动单元过载、过电流 等信息。 2. 窜动窜动 在进给时出现窜动现象： 测速信号不稳定，如测速装置故障、测速反馈信号

16、干 扰等。 速度控制信号不稳定或受到干扰。 接线端子接触不良，如螺钉松动等。 当窜动发生在正方向运动与反方向运动的换向瞬间时， 一般是由于进给传动链的反向间隙或伺服系统增益过大所致。 3. 爬行爬行 发生在起动加速或低速进给时，一般是由于进给传动 链的润滑状态不良，伺服系统增益低及外加负载过大等因 素所致，此类故障尤其要注意的是伺服电动机和滚珠丝杠 联接用的联轴器，由于联接松动或联轴器本身的缺陷，如 裂纹等，造成滚珠丝杠转动与伺服电动机的转动不同步， 而使进给运动忽快忽慢产生爬行现象。 4. 机床出现振动机床出现振动 机床以高速运行时，可能产生振动，这时就会出现过 流报警。机床振动问题一般属于

17、速度问题，应查找速度环。 而机床速度的整个调节过程是由速度调节器来完成的，即 凡是与速度有关的问题应该去查找速度调节器。因此，振 动问题应查找速度调节器。主要从给定信号、反馈信号及 速度调节器本身这三方面去查找故障。 5. 伺服电动机不转伺服电动机不转 数控系统至进给驱动单元，除了速度控制信号外，还 有使能控制信号。一般为DC+24V继电器线圈电压。伺服 电动机不转的常用诊断方法有： 检查数控系统是否有速度控制信号输出。 检查使能信号是否接通。通过CRT观察I/O状态，分 析机床PLC梯形图，以确定进给轴的起动条件，如润滑、 冷却等是否满足。 对带电磁制动的伺服电动机，应检查电磁制动是否 释放

18、。 进给驱动单元故障。 伺服电动机故障。 6. 位置误差位置误差 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。主要原因有： 系统设定的允差范围小。 伺服系统增益设置不当。 位置检测装置有污染。 进给传动链累积误差过大。 主轴箱垂直运动时平衡装置不稳。 7. 漂移漂移 当指令值为零时，坐标轴仍移动，从而造成位置误差， 通过误差补偿和驱动单元的零速调整来消除。 8. 机械传动部件的间隙与松动机械传动部件的间隙与松动 在数控机床的进给传动链中，常常由于传动元件的键 槽与键之间的间隙使传动受到破坏，因此，除了在设计时 慎重选择键联结机构之

19、外，对加工和装配进行严查。在装 配滚珠丝杠时，应当检查轴承的预紧情况，以防止滚珠丝 杠的轴向窜动。 5.1.2.2 5.1.2.2 滚珠丝杠副的常见故障及排除方法滚珠丝杠副的常见故障及排除方法 1. 滚珠丝杠副有噪声 可能的故障原因及排除方法有： 丝杠支承轴承的压盖压合情况不好，则要调整轴承 压盖，使其压紧轴承端面。 丝杠支承轴承破裂，则需更换新轴承。 电动机与丝杠联轴器松动，则拧紧联轴器锁紧螺钉。 丝杠润滑不良，则应改善润滑条件，使润滑油量充 足。 滚珠丝杠副滚珠有破损，则更换新滚珠。 2. 滚珠丝杠运动不灵活滚珠丝杠运动不灵活 可能的故障原因及排除方法有： 轴向预加载荷过大，则需调整轴向间

20、隙和预加载荷。 丝杠与导轨不平行，则需调整丝杠支座位置，使丝 杠与导轨平行。 螺母轴线与导轨不平行，调整螺母座位置。 丝杠弯曲变形，调整或更换新的滚珠丝杠。 3. 滚珠丝杠润滑状况不良滚珠丝杠润滑状况不良 可能的故障原因及排除方法有： 缺少润滑油或润滑脂，对用油润滑的丝杠，检查各润 滑通道是否畅通，或更换新的润滑油；对用润滑脂润滑的 丝杠，需移动工作台，取下罩套，涂上润滑脂。 5.1.2.3 5.1.2.3 数控机床进给系统的常见故障诊断及排除实例数控机床进给系统的常见故障诊断及排除实例 例例5-3 数控机床出现1120报警的故障诊断与排除 故障现象：某数控机床伺服系统采用的是西门子 6SC6

21、10系统，一次在开机回参考点时，出现1120报警，指 示X轴运动出现问题；关机之后重开，故障消失；但回参 考点时还是出现这个报警。 故障原因与分析过程：为了明确故障原因，手动移动 X轴，当按下+X方向键时，屏幕上显示的X轴坐标值发生 变化，但实际上没有移动，直到屏幕上显示的X轴坐标值 变到+14左右时，系统产生1120报警；屏幕上显示的X轴坐 标值又恢复到0，负向运动时，当坐标值变到-14左右时， 系统产生1120报警。根据报警现象分析，当车床数控系统 让X轴运动时，但实际上X轴并没有移动，数控装置发出命 令，但实际上伺服电动机没有执行。 为了确认故障，检查伺服装置的输入控制信号，当X 轴手动

22、运动按钮按下时，伺服系统N1板上端子56、14间上 有电压变化，而控制X轴伺服电动机的电源板上的输出端 子却没有电压变化，说明问题出在伺服装置上，具体原因 为伺服控制装置接到X轴运动信号后，因为N1板损坏，没 有使X轴伺服电动机旋转，系统也就没有得到移动的反馈， 跟随误差变大而产生1120报警。 故障排除措施：确认故障原因后，更换相同型号的伺 服装置的伺服控制板N1，开机重试，故障消失，机床工作 正常。 例例5-4 数控机床出现1121报警的故障诊断与排除措施 故障现象：一台数控磨床在工件换型后，自动加工时出 现1121报警，观察故障现象，当Z轴负运动进给到磨削点29 时，又快速返回到32左右

23、，并出现1121报警。 故障原因与分析过程：为了明确故障原因，手动慢速移动Z 轴手轮，确定Z轴滑台带动的主轴砂轮是否撞到工件吸盘上， 当进给到29时，此时并没有产生报警，观察主轴砂轮与工件 吸盘之间的距离，发现还有一段距离，正常进给并不能撞上， 为了确认 编码器是否有问题，反复测量Z轴的往复精度，都 没有发现问题。根据这些现象分析，可能是机械部分有问题。 拆下Z轴伺服电动机保护罩，扳动Z轴滚珠丝杠。 发现当达到30左右时，再扳动就比较沉。可能因为滚 珠丝杠后一部分很少用而出现问题，为此检查滚珠丝杠， 当拆开Z轴滑台负向保护罩时，发现内腔已积下很厚的砂轮 屑，并且由于Z轴滑台的进给使其不断地被挤

24、压非常结实。 原因是由于密封不好，使机床磨削液进入Z轴滑台封闭罩， 冷却水停机时排出，砂轮屑沉淀下来，而滑台运动使沉淀 物向密封罩方向积累，经过很长时间，积累过多形成粉末 墙，阻碍滑台的负向运动。当Z轴快速运动时，Z轴滑台撞 到粉末墙上后，弹回一段距离，产生1121报警。其原因是 更换工件后，Z轴负向进给位移增大，当到达磨削点时已撞 到粉末墙上，由于粉末墙已很结实，受到压缩后，产生弹 性，将Z轴滑台弹回一段距离，从而产生1121报警。 故障排除措施：消除粉末后并采取防范措施，加强密 封，重新开机测试，故障消失，机床工作正常。 例例5-5 数控机床坐标轴可以少量运动且电动机发热的故 障诊断与排除

25、措施 故障现象：一台配套FANUC 0M的二手数控铣床，采 用FANUCS系列三轴一体型伺服驱动器，开机后，X、Y轴 工作正常但手动移动Z轴，出现在较小的范围内，Z轴可以 移动，但继续移动Z轴，系统出现伺服报警。 故障原因与分析过程：根据故障现象，检查机床实际工作 情况，发现开机后，Z轴可以少量移动，但不久伺服电动机 温度迅速上升，表面发烫。分析故障，可能是机床电气控 制故障或机械传动系统的不良。为了确定故障部位，由于 本机床采用的是半闭环结构，维修时首先松开了伺服电动 机与丝杠的连接，并再次开机试验，发现故障现象不变。 确认报警是由于电气控制系统的不良引起，由于机床Z 轴伺服电动机带有制动器

26、，开机后测量制动器的输入电压 正常，在系统驱动器关机的情况下，对制动器单独加入电 压进行试验，手动转动Z轴，发现制动器已松开。手动转动 电动机轴，平稳、轻松，证明制动器工作良好。为了判断 是否是电动机的原因，确认Z轴伺服电动机的工作情况，维 修时利用同规格的X轴电动机在机床侧进行互换试验，发 现换上的电动机同样出现发热现象，且工作时故障现象不 变，排除伺服电动机本身的原因。为了确认驱动器的工作 情况，维修时在驱动器侧对X、Z轴驱动器进行互换试验， 即将X轴驱动器与Z轴伺服电动机连接，Z轴驱动器与X轴 伺服电动机连接，经试验发现故障转移到X轴，Z轴工作恢 复正常。由以上可以确定： 1.机床机械传

27、动系统正常，制动器工作良好。 2.数控系统工作正常，因为Z轴驱动器带X轴伺服电动 机时机床无报警。 3.Z轴伺服电动机工作正常。 4.Z轴驱动器工作不正常，因为互换试验后，故障转移 到 X轴。 综合以上判断经仔细检查Z轴驱动器，发现驱动器的 L/M/N 端子未与伺服电动机插头的A/B/C连接端一一对应， 相序存在错误，故出现以上故障。也是由于出现以上故障， 本机床才作为二手机床出售的。 故障排除措施：根据故障原因，重新连接，使驱动器 与伺服电动机的连接插头一一对应，用相序表检查，确认 无误后，重新开机测试，故障消失，机床恢复正常工作， 成为一台好的数控机床。 5.1.3 5.1.3 数控机床导

28、轨副结构的常见故障诊断及排除数控机床导轨副结构的常见故障诊断及排除 5.1.3.1 5.1.3.1 数控机床导轨副结构的常见故障原因及排除方法数控机床导轨副结构的常见故障原因及排除方法 1. .导轨研伤导轨研伤 可能的故障原因及排除方法有： 机床经长时间使用，地基与床身水平度有变化，使导轨局部单位 面积负荷过大，则需定期进行床身导轨的水平度调整或修复导轨精度。 长期加工短工件或承受过分集中的负荷，使导轨局部磨损严重， 则需注意合理分布短工件的加工位置，避免负荷过分集中。 导轨润滑不良，则需调整导轨润滑油量，保证润滑油压力。 导轨材料质量不均匀，摩擦力大，采用电镀加热自冷淬火，对导 轨进行处理。

29、导轨上增加锌铝铜合金板，以改善摩擦情况。 刮研质量不符合要求，则需专业维修人员进行刮研修复，提高导 轨质量。 机床维护不良，导轨里落入赃物，需要加强机床保养，保护好导 轨防护装置。 2. .导轨上移动部件运动不良或不能移动导轨上移动部件运动不良或不能移动 可能的故障原因及排除方法有： 导轨面研伤，用180#砂布修磨机床与导轨面上的研伤。 导轨压板研伤，则需卸下压板，调整压板与导轨间隙。 导轨镶条与导轨间隙太小，调得太紧，则需松开镶条 防松螺母，调整镶条螺栓，使运动部件运动灵活，保证 0.03mm的塞尺不得塞入，然后锁紧防松螺钉。 3. .加工面在接刀处不平加工面在接刀处不平 可能的故障原因及排

30、除方法有： 工作台镶条松动或镶条弯度太大，则需调整镶条间 隙，镶条弯度在自然状态下小于0.05mm/全长。 机床水平度差，使导轨发生弯曲，则需调整机床安 装水平度，保证平行度在0.02/1000之内。 5.1.3.2 5.1.3.2 数控机床导轨副的常见故障诊断与排除实例数控机床导轨副的常见故障诊断与排除实例 例例5-6 数控机床出现1681报警的故障诊断与排除 故障现象：一台装有西门子系统的数控车床，在开机 回参考点时，X轴回参考点没有问题，Z轴回参考点时出现 1681报警和1121报警。关机之后，故障消失。但手动运动Z 轴又出现上述报警，观察机床刀架，Z轴方向并没有移动。 故障原因与分析过

31、程：在出现故障时，检查伺服控制 系统，发现伺服系统指示Z轴过载。为了确认是机械故障还 是电气故障，手动扳动Z轴机械传动机构，感觉很沉，扳不 动，从而确认为机械故障。将伺服电动机等其它机械传动 机构拆下，只转滚珠丝杠，还是比较沉，说明是滚珠丝杠 损坏，拆下滚珠丝杠检查，确实是滚珠丝杠出现了问题。 排除措施：更换新的滚珠丝杠后，装机重试，故障消 失，机床工作正常。此故障就是由于滚珠丝杠损坏，使伺 服电动机带不动Z轴方向移动而过载产生1681报警。同时， 由于数控系统命令Z轴方向移动，但Z轴方向动不了，数控 装置没有得到移动的反馈，又产生1121报警。 例例5-7 滚珠丝杠螺母松动引起的常见故障诊断

32、与排除滚珠丝杠螺母松动引起的常见故障诊断与排除 故障现象：某配套西门子公司生产的SINUME DIK8MC 数控装置的数控镗铣床，机床Z轴运行（方滑枕 为Z轴）抖动，瞬间即出现123报警，机床停止运行。 故障原因与分析过程：出现123报警的原因是跟踪误差 超出了机床数据TEN345/346中所规定的值，导致此种现象 有三种可能： 位置检测系统的检测器件与机械位移部分连接不良。 传动部分出现间隙。 位置闭环放大系数KV不匹配。 通过详细检查和分析，初步断定是后两个原因，使方滑 枕Z轴运行过程中产生负载扰动而造成位置闭环振荡。基于 这个判断，首先修改了设定Z轴KV系数的机床数据TEN152， 将原

33、值S1333改成S800，即降低了放大系数。有助于位置闭 环稳定，经试运行发现虽振动明显降低，但未彻底消除。这 说明机械传动出现间隙的可能性增大，可能是滑枕镶条松动， 滚珠丝杠或螺母窜动。对机床各部位采用先易后难、先外后 内逐一检查的方法，最后找出故障源是滚珠丝杠螺母背帽松 动，使传动出现间隙。当Z轴运动时，由于间隙造成的负载 扰动，导致位置闭环振荡而出现抖动现象。 排除措施： 拧紧松动的滚珠丝杠螺母背帽，调整好间隙，并将机床 数据TEN152恢复到原值后，故障消除，机床恢复正常工作。 5.1.4 5.1.4 自动换刀装置的故障诊断与排除自动换刀装置的故障诊断与排除 5.1.4.1 5.1.4

34、.1 自动换刀装置的故障诊断与排除方法自动换刀装置的故障诊断与排除方法 1. 刀库不能转动或转动不到位刀库不能转动或转动不到位 可能的原因与排除方法： 联接电动机轴与蜗杆轴的联轴器松动，则需调整联轴 器。 变频器故障，应检查变频器的输入输出电压是否正常。 PLC无控制输出，可能是接口板中的继电器失效，应 检查继电器。 机械连接过紧，调整机械部分连接。 电网电压过低，检查电网电压。 电动机转动故障，应检查电动机。 传动机构误差，应检查调整。 2. 刀套不能夹紧刀具刀套不能夹紧刀具 可能的原因与排除方法： 刀套上的调整螺钉松动，或弹簧太松造成卡紧力不 足。检查调整螺钉或更换弹簧。 刀具超重，应选择

35、合理刀具。 3. 刀套上下不到位刀套上下不到位 原因可能是装置调整不当或加工误差过大，而造成拨 叉位置不正确，限位开关安装不正确或调整不当，而造成 反馈信号错误。 4. 换刀机械手故障及原因换刀机械手故障及原因 (1) 刀具夹不紧或掉刀。可能的原因与排除方法： 卡紧爪弹簧压力过小。 弹簧后面的螺母松动。 刀具超重。 机械手卡紧锁不起作用，要作相应的调整或更换元件。 (2) 刀具夹紧后松不开。 原因可能是松锁的弹簧压合过紧，卡爪缩不回。应调整 螺母，使最大载荷不超过额定数值。 (3) 刀具交换时掉刀。 原因可能是换刀时主轴箱没有回到换刀点或换刀点漂移， 机械手抓刀时没有到位，就开始拔刀，都会导致

36、换刀时掉刀。 这时应重新操作主轴箱运动，使其回到换刀点位置，重新设 定换刀点。 5.1.4.2 5.1.4.2 自动换刀装置的故障诊断与排除实例自动换刀装置的故障诊断与排除实例 例例5-8 回转刀架故障的诊断与排除 故障现象：SAG/2NC数控车床刀架电动机起动不动， 刀架不能动作。 原因与故障分析过程：此类型数控车床与之配套的刀 架为LD4-四工位电动刀架。分析该故障产生的原因，可 能是电动机相位接反或电源电压偏低，但调整电动机相位 线及电源电压，故障不能排除，说明故障为机械原因所致。 将电动机罩卸下，旋转电动机风叶片，发现阻力过大。拿 开电动机进一步检查发现，蜗杆轴承损坏，电动机轴与蜗 杆

37、离合器质量差，使电动机出现阻力。 排除措施：更换蜗杆轴承，修复离合器后故障排除， 刀架电动机工作正常。 例例5-9 加工尺寸失控的故障诊断与排除。 故障现象：采用南京JN系列数控系统的某数控车床， 在加工过程中，发生其加工尺寸不能控制。 故障原因与分析过程：该数控车床为采用南京JN系列数控 系统改造的经济型数控车床，其刀架为LD4-四工位型电 动刀架，该机床在产品加工过程中，发生其加工尺寸不能 控制的现象。操作者每次在系统中修改参数后，数码显示 器显示的尺寸与实际加工出来的尺寸相差很大，且尺寸的 变化无规律可寻，即使不修改系统的参数，加工出来的产 品尺寸也在不停的变化。因该机床主要是进行内孔加

38、工， 因此尺寸的变化主要反映在X轴上。 为了确定故障部位，采用替换法，将X轴的驱动信号与 Z轴驱动信号进行交换，即用Z轴控制信号去驱动X轴，而 用X轴控制信号去驱动Z轴。替换后故障依然存在，这说明 X轴的驱动信号无故障，同时也说明故障源应在X轴的步进 电机及其传动机构、滚珠丝杠等硬件上。检查上述传动机 构、滚珠丝杠等硬件均无故障，进一步检查X轴轴向重复 定位精度，也在技术指标之内。是何原因产生X轴加工尺 寸不能控制？思考检查分析故障的思路，发现在检查中忽 略了一个重要的部件电动刀架。 检查电动刀架的每一个刀号的重复定位精度，发现电 动刀架定位不准。分析电动刀架定位不准的原因，若是电 动刀架自身

39、的机械定位不准，故障应该是固定不变的，不 应该出现加工尺寸不能控制的现象。定有其它的原因造成 该故障现象，检查电动刀架的转动情况，发现电动刀架在 抬起时有一铁屑卡在里面，铁屑使定位不准，这就是故障 的原因。 排除措施：拆开电动刀架，用压缩空气将电动刀架定 位齿盘上的铁屑吹干净，重新装配好电动刀架后，进行切 削实验，加工工件正常，故障排除。 例例5-10 刀库无法旋转的故障诊断与排除。 故障现象：一台TH 42160龙门加工中心，自动换刀时，刀链旋转 不到位。当进行自动换刀程序时，刀库开始旋转，但是所需要更换的 刀具没有传动到位，刀库就停止运转了，3min后机床自动报警。 故障原因与分析过程：T

40、H 42160龙门加工中心采用的链式刀库如图5-1 所示。其配套的CNC系统为SIEMENS 840D，由上述故障查报警清单 知道是换刀时间超出，此时在MDI方式中，无论用手动输入刀库顺时 针旋转还是逆时针旋转动作指令，刀库均不动作。检查电气控制系统， 没有发现什么异常。PLC输出指示器的发光二极管点亮，表明PLC有输 出。那么问题应该发生在机械传动方面，估计可能发生在减速器上。 为此，拆除了防护罩，卸下了伺服电动机，拆开减速器，发现减速器 内一传动轴上的联接键脱落，致使动力传动路线中断，刀库无法旋转。 排除措施：修复减速器，开机重试，机床恢复正常工作，故障排除。 图5-1 龙门加工中心采用的

41、链式刀库 5.1.5 5.1.5 数控回转工作台的故障诊断与排除数控回转工作台的故障诊断与排除 5.1.5.1 5.1.5.1 数控回转工作台的常见故障诊断与排除方法数控回转工作台的常见故障诊断与排除方法 1.工作台没有起动动作工作台没有起动动作 可能的原因与排除方法： 控制系统没有抬起信号输入。检查控制系统是否有抬 起信号输出。 抬起液压阀卡住，没有动作。应修理或清除污物，更 换液压阀。 液压压力不够。检查油量是否充足，并重新调整压力。 抬起液压缸研损或密封损坏。应修复研损部位或更换 密封圈。 与工作台相连接的机械部分损坏。应修复损坏部位或 更换零件。 2. 工作台不转位工作台不转位 可能的

42、原因与排除方法： 工作台抬起或松开完成信号没有发出，检查信号开 关是否失效，更换失效开关。 控制系统没有转位信号输入，检查控制系统是否有 转位信号输出。 与电动机或齿轮相联的胀紧套松动。检查胀紧套联 接情况，拧紧胀紧套压紧螺钉。 液压转台的转位液压缸研损或密封损坏。应修复研 损部位或更换密封圈。 液压转台的转位液压阀卡住，没有动作。应修理或 清除污物，更换液压阀 工作台支承面回转轴及轴承等机械部分损坏。应修 复损坏部位或更换新的轴承。 3. 工作台转位分度不到位，发生顶齿或错齿工作台转位分度不到位，发生顶齿或错齿 可能的原因与排除方法： 控制系统输入的脉冲个数不够。应检查控制系统输入的 脉冲个

43、数。 机械转动系统间隙太大，应调整机械转动系统间隙，轴 向移动蜗杆或更换齿轮，锁紧胀紧套等。 液压转台的转位液压缸损伤未转到位。应修复损伤部位。 转位液压缸前端的缓冲装置失效死挡铁松动。应修复缓 冲装置，拧紧死挡铁螺母。 闭环控制的圆光栅有污物或裂纹。应修理或清除污物， 更换圆光栅。 4. 工作台不夹紧，定位精度差工作台不夹紧，定位精度差 可能的原因与排除方法： 控制系统没有输入工作台夹紧信号。检查控制系统是 否有夹紧信号输出。 夹紧液压阀卡住，没有动作。应修理或清除污物，更 换液压阀。 液压压力不够。检查油量是否充足，并重新调整压力。 与工作台相连接的机械部分损坏。应修复损坏部位或 更换零件

44、。 上下齿盘受到冲击松动，两齿盘间有污物，影响定位 精度。应修理或清除污物，重新调整固定松动部位。 闭环控制的圆光栅有污物或裂纹，影响定位精度。应 修理或清除污物，或更换圆光栅。 5.1.5.2 5.1.5.2 数控回转工作台的故障诊断与排除实例数控回转工作台的故障诊断与排除实例 例例5-11 数控回转工作台不旋转的故障诊断与排除 故障现象：一台数控机床，工作台不旋转，NC系统没 有显示故障报警。 故障原因与分析过程：根据工作台的动作原理，工作 台旋转的第一步应将工作台气动浮起。利用机外编程器， 跟踪PLC梯形图的动态变化，发现PLC这个信号并未发出。 根据这个线索继续查找，最后发现反映二、三

45、工位分度头 起始位置检测开关的19.7、I10.6动作不同步，导致了工作 台不旋转。进一步确定为三工位分度头产生机械错位。 排除措施：调整机械装置，使三工位与二工位同步后， 开机重试。工作台动作故障消除。 例例5-12 数控回转工作台分度的故障诊断与排除 故障现象：一台数控机床，在机床使用过程中，回转 工作台经常在分度后出现不能落入鼠牙定位盘内，机床停 止执行命令。 故障原因与分析过程：回转工作台在分度后不能落入 鼠牙定位盘内，发生顶齿现象。是因为工作台分度不准确 所致，工作台分度不准确的原因，可能是电气问题和机械 问题。首先检查电动机和电气控制部分，检查电气部分正 常，则问题出在机械部分上，

46、可能是伺服电动机至回转工 作台传动链间隙过大或转动累计间隙过大所致。拆下传动 箱，发现齿轮蜗轮与轴键联接间隙过大，齿轮啮合间隙超 差过多。 排除措施：经过更换齿轮，重新组装，然后精调回转 工作台定位块和伺服增益可调电位器，开机重试，故障消 除，机床恢复正常工作。 5.2 5.2 数控机床数控系统的故障诊断与排除实例数控机床数控系统的故障诊断与排除实例 5.2.1 5.2.1 数控机床数控机床CNC系统电源故障诊断与排除系统电源故障诊断与排除 5.2.1.1 5.2.1.1 常见故障维修常见故障维修 例例5-13 ON/OFF信号引起的故障维修 故障现象：某配套YASKAWAJ50L的数控车床，

47、开机 时系统电源与伺服驱动电源均无法正常接通。 故障原因与分析：经检查该机床的系统电源单元 AC200V输入电压正常，但按系统操作面板上的ON/OFF按 钮无法按通系统电源。对此故障进行分析，可初步判定故 障原因在系统内部的ON/OFF控制回路。进一步检查发现， 该机床操作面板上的ON/OFF按钮连接插头脱落。 排除措施：把脱落的插头连接好后，开机试验，系统 电源正常起动，故障排除。 例例5-14 外部报警引起的故障维修 故障现象：某配套FANUC 0的数控车床，正常关机后， 开机出现系统电源无法起动的故障。 故障原因与分析：经检查该机床电源单元的发光二极 管PIL与ALM灯同时亮，由原理图5

48、-2可知： PIL指示灯亮，证明内部输入单元的辅助DC24V正常， 引起故障的原因是来自系统内部的+24V/15V/+5V电源模 块报警或外部报警信号E、ALM接通，使继电器RY1吸合 引起RY24的互锁而无法吸合。进一步检查发现，故障原 因来自外部报警信号E、ALM接通。根据机床电气原理图， 逐一检查外部报警信号E、ALM的接通条件，最终确认故 障是由于液压电动机过载引起的。 重试，排除措施：检查液压电动机寻找到过载故障的 原因，排除后开机机床恢复正常工作。 图5-2 AI内部电源通/断控制电路 例例5-15 PLC互锁引起的故障维修 故障现象：某配置SIEMENS 6M系统的数控机床，机

49、床在程序试运行过程中，突然停机，再次开机时发现系统 电源无法正常接通。 故障原因与分析：维修人员对此故障进行仔细地分析， 确认故障是由于PLC输出互锁引起的。检查PLC工作正常， 但操纵台上的“急停”指示灯不停地闪烁，表明机床进入 了“急停”状态。进一步检查随机提供的PLC程序，发现 “急停”指示灯不停地闪烁的原因是由于工作台超极限引 起的。 排除措施：在关机状态下，通过手动X轴滚珠丝杠， 使X轴方向退出限位后，重新起动机床，故障排除，机床 恢复正常工作。 5.2.1.2 5.2.1.2 维修体会与维修要点维修体会与维修要点 1.数控机床由于采用的控制系统品种较多，电源接通、 断开的控制要求各

50、不相同，对于不同的机床、不同的系统， 维修时应根据机床与系统的实际情况分别进行处理。 2.机床维修者必须熟悉各种系统的电源通/断控制要求， 维修时做到心中有数。 3.对于控制较复杂的机床（如加工中心），不仅要掌 握系统的电源ON/OFF要求，而且还必须对照机床电气原理 图进行维修处理，若非万不得已，不宜改变机床的原操作 方式与原设计功能。 4.维修数控机床数控系统是多方位的，既要掌握系统 生产厂家推荐的线路与控制方法，还必须根据机床系统的 实际情况灵活处理，不可教条。 5.2.2 5.2.2 数控系统显示故障的诊断与排除数控系统显示故障的诊断与排除 5.2.2.1 5.2.2.1 常见故障维修

51、常见故障维修 例例5-16 数控系统显示模块不良引起的故障维修 故障现象：某配套FANUC 3M系统的数控铣床，开机 后CRT无显示。 故障原因与分析：经过检查测量CRT工作电源，CRT 的同步分离电路以及行、场同步输出电路均正常。系统除 显示外的其它部分工作正常，但系统射频无输出。根据以 上分析，判定故障在系统的显示控制PC模块上。 排除措施：更换相同型号的PC模块后，开机重试， 系统显示恢复正常。 例例5-17 OTD显示电缆引起的故障维修 故障现象：某配套FANUC OTD系统的数控车床，在经 过假期后，首次开机发现系统无显示。 故障原因与分析：由于本数控机床在放假前工作正常， 并正常关

52、机，初步认为系统与机床不应有零部件的损坏， 于是重点检查系统与显示器的连接电缆，经检查发现，该 机床的显示电缆（CCX5CN1）被老鼠咬断。 排除措施：把断了的连接电缆重新连接好后，开机试 验，机床恢复正常工作。 例例5-18 810系统显示突然消失引起的故障维修 故障现象：某配套SIEMENS 810M系统的数控机床， 在加工过程中显示器突然无显示。 故障原因与分析：810M系统无显示的原因有两个方面： 一是系统硬件故障；二是系统软件出错。对于软件故障， 可以通过对系统的初始化进行恢复。为了判别故障原因， 维修时对系统进行初始化处理。按住系统面板上的诊断键， 接通电源起动系统，但系统仍然无初

53、始化页面显示。由此 可以判定系统的显示器损坏。 排除措施：更换显示器后，开机重试，机床恢复正常 工作。 例例5-19 810系统显示驱动不良引起的故障维修 故障现象：某配套SIEMENS 810M系统的数控机床， 机床在加工过程中，显示器突然变成一条亮线。 故障原因与分析：由于机床工作正常，无故障，系统 仅仅是显示器突然变成一条亮线，所以维修时只须针对显 示器进行。数控系统的显示器驱动电路与电视机原理相同， 故障属于显示的场偏转与场输出电路故障。经检查该显示 器的场输出管损坏。 排除措施：更换新的场输出管后，显示器恢复正常。 5.2.2.2 5.2.2.2 维修体会与维修要点维修体会与维修要点

54、 1.根据个人的维修经验，在FANUC 系统中，系统无显 示的硬件方面原因，除公共电源单元的故障外，一般都是 由于连接不良引起的。显示回路、显示板元器件损坏的故 障情况非常少。因此维修时重点应检查系统与显示器的连 接电缆。 2.在SIEMENS系统中，无显示的故障偶然有发生，硬 件方面，由于810显示器与系统一体。因此基本上可以排除 连接方面的故障原因。显示回路、显示板元器件损坏的故 障情况偶然发生，因此维修时重点应检查显示器本身。 3.数控系统的显示器驱动电路与电视机原理相同，故 障多属于显示的行、场输出电路，维修可以参照电视机的 有关维修方法。 4.对于一般的显示不良故障，如：亮度、辉度、

55、同步、 幅度等问题，通过对显示器的调节即可以解决，调节方法 与电视机的调整相同。CRT无显示的一般诊断方法如下： 接通电源数分钟，再关闭CRT，若显示器上有光斑， 则证明CRT有光栅，可以排除显示器电源回路的故障。若 CRT无光斑，则属于显示器无光栅，应重点检查显示器电源， 系统公共电源回路（DC24V）。 若CRT有光栅，但无显示，则可以通过调节CRT的 “辉度”电位器，观察显示器是否会出现画面变白。若画 面无变化，则故障原因可能在“辉度”调节控制回路，这 时应重点检查“辉度”调节控制回路的有关电路与元器件。 若调节“辉度”电位器后，画面变白，但显示器无 画面显示，则可以确定显示器正常，故障

56、原因在显示器的 视频输入上，可以按顺序通过逐级测量视频信号检查故障 原因。 5.2.3 5.2.3 CNC单元故障维修实例单元故障维修实例 5.2.3.1 5.2.3.1 系统软件故障维修系统软件故障维修 例例5-20 OTD显示出现乱码的故障诊断与排除 故障现象：某配套FANUC OTD系统的数控车床 （二 手设备），在强电线路维修完成，更换电池单元电池，系 统电源正常后，开机显示器显示乱码。 故障原因与分析：由于机床为二手设备，机床已经长 时间没有使用，维修时电池单元电池已经完全失效，估计 系统内部RAM数据已经出错。因此，必须对系统RAM进行 初始化处理。 排除措施：同时按住系统操作面板

57、上的“DELETE” 与“RESET”键，接通系统电源，对系统的参数、用户程 序存储器进行总清，系统显示报警页面，继续操作系统面 板上的其它功能键，系统页面显示恢复正常，故障排除。 例例5-21 OTD系统ALM930报警的故障诊断与排除 故障现象：某配套FANUC OTD系统的数控车床 （二 手设备），系统电源接通后，显示器显示ALM930报警， 系统CPU报警灯L1、L2亮，显示页面不能转换。 故障原因与分析：ALM930为系统存储器ROM报警， 由于本机床为二手设备，机床在原单位出现故障后，已经 闲置多时，并经过多次维修与转手。根据机床其它部位情 况检查，零部件缺损较多，系统中电源单元的

58、熔断器等部 件都已经遗失，电池单元电池已经被取走。因此，估计系 统内部元器件亦有缺损，于是对存储器板进行了检查，发 现系统内部控制程序ROM已经全部被取走。 排除措施：根据系统的主板与存储器的型号，重新配 置系统ROM后，系统显示恢复正常，故障排除。 5.2.3.2 5.2.3.2 系统硬件故障维修系统硬件故障维修 例例5-22 FANUC 7T系统部分键不能输入的故障诊断与 排除 故障现象：一台配套FANUC 7T系统的数控车床，在 输入加工程序时，发现一旦输入F时，系统就显示 无效。 故障原因与分析：FANUC 7T数控系统MDI/DPL面板 由键盘驱动电路显示器及显示译码电路等部分组成。

59、所有 键盘上的按键均通过74LS07驱动器接到地址总线上，其中 F、S、T、M、Q、N这六个字母键同用一芯片。进一步检 查发现，这六个键中任一个键都无输入显示，对该芯片外 加+5V电源进行逻辑关系测试，发现该芯片损坏。 排除措施：拆下面板，更换新的芯片后开机重新输入 测试，系统正常，故障排除。 例例5-23 数控系统电池故障维修 故障现象：配套SIEMENS PRIMO-S系统的数控铣床， 开机后系统显示混乱，机床无法正常开机。 故障原因与分析：对于此类故障，根据SIEMENS系统 说明书，按住M键，同时接通数控系统电源，发现系统参 数混乱。一般重新输入参数，系统就能进行正常显示，机 床可恢复

60、正常工作。但是本机床在经关机后，原来故障又 重新出现。由此判断故障原因是系统的RAM无法记忆。于 是测量系统电池电压，发现只有0.5 V，已经完全失效。 排除措施：取出原来电池，更换新的系统电池后，开 机重新设置系统参数，使系统恢复正常工作，再关机开机 试验，故障消失，机床恢复正常。 5.2.3.3 5.2.3.3 维修体会与维修要点维修体会与维修要点 对于CNC单元故障，主要有软件故障和硬件故障。 1. 在FANUC系统中，系统故障软件方面的原因，一般 以存储器出错居多。此类故障，通过按住系统操作面板上 的“DELETE”与“RESET”键，同时接通系统电源的初 始化操作，对系统的参数，用户