数控机床的诊断与维修 - 副本

1、毕业综合实践报告题 目： 数控机床的诊断与维修 学 号： 姓 名： 汪 敏 系 别： 机电工程系 专业班级： 机电一班 指导教师： 卢志芳 2012年 月 日摘 要数控机床是采用数控技术的机床, 由硬件系统和控制软件系统2部分组成，因此, 对数控机床进行故障诊断与维修, 必须综合考虑软件系统与硬件系统的相互影响, 才能确定正确的诊断与维修方法。本文主要讲述了数控机床的故障分类、性质，故障的诊断原则，故障的诊断方法，并具体讲述了机械故障和电气故障，介绍了故障的维修方法。关键字：数控机床 故障诊断 CNC系统目 录 摘要 引言 41实习目的51.1 学习的任务51.2 实习基本要求 51.3 安全

2、教育 51.4 实习单位介绍72 数控机床的结构系统 73 数控机床故障的性质 83.1 故障 83.2故障的分类 84 数控机床故障诊断原则 95诊断故障的方法125.1 机械故障的诊断方法 135.2 电气故障 136 故障的维修方法 156.1 初始复位法 166.2 更改参数、程序更正法 166.3 调节调整法 166.4 备件替换法 166.5 改善电源质量法167 实际生产中几种典型数控机床常见故障分析177.1 DK7732数控线切割机(北京613所生产)177.2 DK7732数控线切割机177.3 某铣削中心177.4 配备FUNAC 0i-B 数控系统的美国哈挺42机床配备

3、FUNAC 187.5 配备FUNAC 0i数控系统的美国哈挺42数控车床 187.6 铭龙c-1600型数控雕刻机198 结束语 199 总结21结束语22参考文献 23致谢 24引 言机械制造业在世界经济发展中, 作为基础产业,具有重要的地位。在机械制造行业中, 长期以来, 人们探索如何实现自动化, 不仅可以提高产品的质量, 提高生产率, 降低成本, 而且能改善工人的劳动条件。数控机床综合了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密检测与新型机械结构等方面的技术成果。它把刀具和工件之间的相对运动, 机床电机的起动和停止, 主轴变速, 工件松开夹紧, 刀具的选择等各种操作和顺序动作等信息用代码化的

4、数字记录在控制介质上, 然后将数字信息送入数控装置或计算机, 经过译码、运算、发出各种指令控制机床伺服系统或其他执行元件, 使机床自动加工出所需工件, 具有高柔性、高精度和高度自动化的特点。数控机床的身价从数十万到上千万, 一般都是企业中关键产品关键工序的关键设备, 其一旦故障停机, 影响往往很大。查出故障的原因, 进行快速正确的维修是关键所在。因此,为了充分发挥数控机床的效益, 一定重视数控机床故障的诊断与维修工作。数控机床故障出现比较多的是机械故障和电气故障。在此主要介绍其诊断与维修方法。【1】1实习目的通过这次生产实习，使我在生产实际中学习到了机床诊断和维修的一些相关知识及在学校无法学到

5、的实践知识。在向工人学习时，培养了我们艰苦朴素的优良作风。在生产实践中体会到了严格地遵守纪律、统一组织及协调一致是现代化发展的需要，也是我们当代大学生所必须的，从而近一步的提高了我们的组织观念。通过生产实习，对我们巩固和加深所学理论知识，培养我们的独立工作能力和加强劳动观点起了重要作用。1.1学习的任务1较全面、综合地了解企业的生产过程和生产技术；较深入、详细地了解企业生产的设备、产品等相关知识；了解企业的组织管理、企业文化、产品开发与销售等方面的知识和运作过程。2在专业还算对口的实习岗位上，努力将所学的理论知识转换的与实际工作密切结合，并能灵活应用，使自己的专业知识、专业技能及工程实践能力均

6、得到一次全面的提升。3积累一定的工作经验和社会经验，在职业道德、职业素质、劳动观念、工作能力等方面都有明显的提高，逐步掌握从学生到员工的角色转换，为毕业后的就业打下良好的基础，提高就业竞争力。1.2实习基本要求1学生在实习企业必须遵守企业的各种规章制度和相应的劳动纪律，不能无故请假和擅自离岗位。有特殊情况需要请假或改变实习企业的必须征得实习企业和指导教师的同意。2学生在实习期间必须严格遵守岗位操作规程和安全管理制度，严防工作责任事故和人身安全事故的发生。3必须遵纪守法，模范遵守公民的社会公德，不得从事法律法规、厂纪厂规、校纪校规所不允许的各项活动。4努力工作，积极完成实习单位指定的工作任务，虚

7、心学习，主动、诚恳地向工人师傅、工程技术人员及企业管理人员求教，刻苦钻研。5应多与指导教师联系交流，及时得到教师指导。1.3安全教育 电气安全教育是为了使工作人员懂得电的基本知识，认识安全用电的重要性，掌握安全用电的基本方法，从而能安全地、有效地进行工作。新入厂的工作人员要接受厂、车间、生产小组等三级安全教育。对一般职工应要求懂得电和安全用电的一般知识；对使用电气设备的一般生产工人除懂得一般电气安全知识外，还应懂得有关的安全规程；对于独立工作的电气工作人员，更应该懂得电气装置在安装、使用、维护、检修过程中的安全要求，应熟知电气安全操作规程，学会电气灭火的方法，掌握触电急救的技能，并应通过考试，

8、取得合格证明。新参加电气工作的人员、实习人员和临时参加劳动的人员（干部和临时工等），必须在经过安全知识教育后，方可到现场随同参加指定的工作，但不得单独工作。 (1) 安全教育学习的目的强化员工的安全意识，加强安全知识的学习,增强员工的安全防范意识和自我保护能力，加大安全管理力度，贯彻和落实安全生产各项规章制度，切实落实安全生产责任制，将安全责任真正落实到每一位干部、每一位员工的头上去，预防和杜绝各类安全事故的发生，从而促进施工生产的顺利进行。(2) 入厂主要安全注意事项 1.防火防爆 2、防尘防毒 3、防止灼烫伤 4.防止触电 5.防止机械伤害 6.防止高处坠落 7.防止车辆伤害 8.防止起重

9、机械伤害 9.防止物体打击 10、班前班中不得饮酒。(3) 设备内作业须知：1.在各种储罐，槽车，塔等设备以及地下室，阴井，地坑，下水道或是其他密闭场所内部进行工作均属于设备内作业；2.设备上与外界连通的管道，孔等均应与外界有效的隔离；3.进入设备内作业前，必须对设备内进行清洗和置换；4.应采取措施，保持设备内空气良好；5.作业前30分钟内，必须对设备内气体采取采样分析，采样应有代表性；6.进入不能达到清洗和置换要求的设备内作业时，必须采取相应的防护措施；7.在容器内工作时因照明良好，照明用电应小于等于36V的防爆型灯具；8.多工种，多层次交叉作业应采取互相之间避免伤害的措施，并且搭设安全梯或

10、是安全平台，比要时由监护人用安全绳栓作业人员进行施工；9.设备内作业必须有专人监护，并应有入抢救的措施及有效保护手段；10.设备内安全作业证由施工单位负责办理，该项目的负责人或是技术员填写作业证，上检修作业单位应填写的各项内容。1.4 实习单位介绍江钻股份是国家重点高新技术企业，国家一级企业，亚洲最大的油用钻头、矿用钻头制造基地，世界油用钻头制造商三强之一，其主导产品油用牙轮钻头、金刚石钻头国内市场占有率达65%以上，并出口美国、加拿大、伊朗、阿塞拜疆等16个国家。公司坐落于有着九省通衢的湖北省武汉东湖新技术开发区华工园一路5号。主营业务为石油钻采、矿山、冶金专业设备、机电产品、光电产品、机械

11、设备、通用零部件、非金属矿制品、金属制品、合金材料、计算机硬件及软件、燃气设备、电子设备、仪器仪表、化工产品(不含危险品)、生物工程、新材料、木材产品的开发、研制、生产、销售及相关服务;货物进出口等；兼营业务有燃气工程及燃气设施的施工、经营(仅限有许可证的分支机构);天然气汽车改装(国家有专项规定的从其规定)、天然气汽车钢瓶、减压阀及其他零部件的销售、维修;天然气汽车加气、天然气经营(仅限有许可证的分支机构经营);自动化控制系统的设计安装与技术服务;铭牌设计制造。 2 数控机床的系统结构数控机床是采用数控技术的机床,它将待加工产品的几何信息以特定的语言输入数控系统,数控系统相应生成对加工主轴、

12、进给轴以及加工辅助部件的控制命令实现加工。数控机床由硬件系统和控制软件系统2部分组成,不同的硬件和软件系统的结合形成了具有不同控制方式和加工精度等级的数控机床, 因此, 对数控机床的维修要采用普遍性的诊断与实际机床个体相结合的原则。数控机床的硬件系统包括输入/ 输出设备、数控装置、伺服 单元、驱 动装置、可编程控 制器、电气装置、辅助装置、机床 本体和测量装 置等部分, 如图 1所示。它在系统软件的控制下完成所要求的加工动作和辅助动作, 实现对被加工对象的生产加工。数控机床的软件系统, 可分为管理软件和控制软件 2 部分, 主要产生软件指令以实现对硬件系统的控制, 如图 2 所示。因此, 对数

13、控机床进行故障诊断与维修, 必须综合考虑软件系统与硬件系统的相互影响, 才能确定正确的诊断与维修方法。【2】3 数控机床故障的性质31 故障故障是指数控机床全部或部分丧失原有的功能。数控机床发生故障一般有一定的规律。如图3所示可分为3个区域: 初期运行区T1, 系统的故障率较高, 故障的曲线呈上升趋势, 发生的故障大多数是由于设计制造和装配缺陷造成的; 正常运行区T2, 曲线趋近水平, 故障率低, 发生的故障一般是由操作和维护不良造成的; 衰老区T3, 故障率最大, 曲线上升快, 主要是运行过久, 机件老化和损耗过度造成的。设备使用寿命故障频率曲线如下图3【3】 图3 故障频率曲线3.2故障的

14、分类3.2.1 按故障发生的部位分按数控机床电气故障发生的部位，一般分为硬件故障和软件故障。硬件故障是指电子、电器件、印制电路板、电线电缆、接插件等的不正常状态( 甚至损坏)，这是需要修理甚至更换才可排除的故障。而软件故障一般是指PLC逻辑控制程序中产生的故障，需要输入或修改某些数据(甚至修改PLC程序)方可排除的故障。3.2.2 按故障发生后有无报警显示分有报警显示的故障可分为硬件报警显示与软件报警显示。硬件报警显示通常是指各单元装置（如控制操作面板、伺服控制单元、主轴单元等）上的警示灯的故障状态指示。借助相应部位上的警示灯可大致分析判断出故障发生的部位与性质。软件报警显示通常是指CRT显示

15、器上显示出来的报警号和报警信息，包括NC报警和PLC报警，可对照维修手册有关故障报警的相关内容进行故障查找和分析。对于无报警显示的一类故障，分析诊断难度较大，要具体情况具体分析。3.2.3 按故障性质分系统性故障是指只要满足一定的条件或者超过某一设定的限度，数控机床必然会发生的故障如：润滑油位过低报警而停机，机床加工时因切削量过大达到某一限度必然会发生过载或超温警。随机性故障是指数控机床偶发的故障，也叫软故障，通常由于机械结构局部松动错位，印刷电路板上元器件松动变形或焊点的虚脱，继电器触点、开关触头由于腐蚀污染而接触不良引起。3.2.4 按故障出现时有无破坏性分根据数控机床故障出现时有无破坏性

16、分可分为破坏性故障和非破坏性故障。对于破坏性故障，即损坏工件(甚至机床)的故障，维修时不允许重现，这时只能根据产生故障时的现象进行相应的检查、分析来排除，其技术难度较大且有一定风险。如果可能损坏工件，则应卸下工件，试着重现故障过程，但要十分小心。 43.3数控机床的常见故障分析根据数控机床的构成, 工作原理和特点, 结合实际中的经验, 常见的故障部位及故障现象如下。( 1) 位置环。由于工作频率高, 又与外设相联接,所以易发生故障。常见的故障有:a.位控环报警: 可能是测量回路开路、系统损坏或者位控单元内部损坏;b.不发指令就运动: 可能是漂移过高或者测量元件损坏;c.测量元件故障。( 2)

17、伺服驱动系统。由于伺服系统处于频繁的启动和运行状态, 又与电源、机械系统相联, 因此易发生故障。伺服系统的故障一般都是由伺服控制单元、伺服电机、测速电机、编码器等出现问题引起的。( 3) 电源部分。电源是维持数控机床正常运行的能源供给部分, 电源的故障可能直接造成停机、数据丢失或系统毁坏。主要由电磁波的干扰和供电线路、电压等引起。( 4) 可编程序控制器逻辑接口。数控机床的运行控制, 如刀库管理等, 主要由PLC 来实现, 它需采集各控制点的状态信息, 如断电器、伺服阀等。它与外界的各种信号源和执行元件相连接, 所以发生故障的可能性比较大。( 5)系统参数丢失故障。一台FANUC-0i Mat

18、e MC 系统的立式数控铣床， 在使用CAD CAM 软件Master CAM 生成数控加工程序后，通过RS-232 接口，利用数据线进行数据传输的过程中，突然出现101#、1013#、417#、750#报警，此时程序不能继续传输，而且机床不能运动。报警内容：101# 报警为传程序过程中突然掉电；1013# 报警为各轴需要回参考点；417# 报警为伺服参数设定不正确；750# 报警为串行主轴参数设定不正确。初步判断是系统参数丢失。检查系统参数，发现许多参数丢失和发生变化。把系统参数全清，然后通过存储卡进行数据恢复。进行返回参考点操作，发出正向硬超程506# 报警。把参数1 320# 设为99

19、999 999，参数1321# 设为99 999 999， 目的是回参考点时不进行软限位检测；手动离开参考点位置，再进行回参考点操作。进行反向间隙补偿和螺距误差补偿，重新设置软限位，机床工作正常。经检查发现，电脑一侧的通信接口烧毁。造成该故障的可能原因是：台式计算机的主机外壳不接地；通信电缆接口焊接不良；带电状态下起拔通信电缆；通信电缆没有防护措施，系统通信过程中人为导致通信电缆断线或短路； 厂房接地不良或雷击。( 6)PMC 程序被破坏故障。南京日上自动化设备有限公司的数控综合实验台RS-SY-0i C/0i mate C 出现不论指令输入主轴转速多少，主轴仍然以一个速度运行，显示器显示指令

20、速度故障。初步判断故障可能出在系统、编码器或PMC 程序，最可能是PMC 程序故障。经查，PMC 程序被修改或丢失，重新编辑并保存后，系统断电再上电，机床运行正常。( 7)主轴准停故障。一台华中数控世纪星HNC-22 系统的数控铣床，开机后主轴不转，其他正常。故障发生的可能原因是数控装置发出的准停开关量信号ORT 没传到主轴驱动装置中或发磁体与磁传感器在主轴上的相对位置偏移。处理方法：按操作面板的【主轴定向】软键、【主轴准停】软键。这时主轴电动机带动主轴慢速转动，主轴停止后，按【主轴正转】软键，主轴正常旋转。( 8)回参考点位置不准故障。一台数控车床采用FANUC-0i Mate 数控系统，X

21、、Z 轴采用半闭环控制， 使用1 a 以后发现Z 轴每次回参考点，总有2、3 mm 的误差，而且误差没有规律。调整系统参数故障依然存在，判断可能是机械原因所致。经检查发现丝杠末端的螺母松动，拧紧螺母后机床正常。( 9)工作数小时后出现剧烈振动的故障。一台数控车床采用FANUC-0i Mate 数控系统，半闭环控制，开机时全部动作正常，伺服进给系统高速运动平稳、低速无爬行，加工的零件符合要求。机床正常工作6、7 h 后，Z 轴出现剧烈振荡，CNC 报警，机床无法正常工作。断电再上电后，故障依然存在。关机，第2 天开机工作正常，机床工作6、7 h 后，再次出现该故障。如此周期性重复。首先判断是机械

22、故障还是电气故障。机械故障可能是由于贴塑导轨热变形、脱胶，滚珠丝杠、丝杠轴承的局部损坏或调整不当等原因引起的非均匀性负载变化，导致进给系统的不稳定。电气故障可能是因某个元器件不良或参数变化，引起系统的动态特性改变，导致系统不稳定。松开Z 轴伺服电动机和滚珠丝杠间的连接，运行程序，故障依然存在，判断是电气故障。故障在CNC、伺服驱动器、伺服电动机组成的进给伺服系统。为区分是CNC 故障还是伺服故障，将CNC 的X轴和Z 轴的速度给定和位置反馈互换，此时Z 轴正常，X 轴振荡，确认故障在Z 轴的伺服驱动器或伺服电动机上。恢复CNC 和X、Z 轴伺服间的正常连接，将X 轴和Z 轴的伺服板调整并设定后

23、，发现X 轴正常，Z 轴依旧。确认是Z 轴伺服主电路或伺服电动机不良。拆开伺服电动机发现该电动机绕组和引出线中间的连接部分由于长时间的冷却水渗漏，绝缘已经老化，处理后，机床恢复正常。( 10) 加工工件尺寸出现无规律变化的故障。一台数控车床采用FANUC-0i 数控系统，在工作过程中，发现加工工件的X 向尺寸出现无规律的变化。产生加工尺寸不稳定通常与机械传动系统的安装、连接以及伺服进给系统的设定与调整有关。用百分表测量X 轴的定位精度，发现丝杠每移动一个螺距，X 向的实际尺寸总是要增加几十微米，此误差不断积累。检查齿轮比、参考计数器容量、编码器脉冲数等参数，设定正确，初步判定原因最可能是编码器

24、不良，更换编码器，机床恢复正常。( 11)伺服驱动器无准备好信号的故障。一台采用FANUC-0i 数控系统的数控铣床，开机后出现伺服不能就绪401# 报警。该报警的含义是系统轴卡电路发出PRDY 信号而得不到伺服驱动器的伺服就绪DRDY 信号。检查L/M/N 轴的伺服驱动器， 发现状态指示灯不亮，伺服驱动电源正常；测量发现驱动器控制板上的辅助控制电压24 V、15 V 异常。初步确定故障与驱动器的控制电源有关。检查发现伺服驱动器的输入电源熔断器不良，更换熔断器后，机床恢复正常。 6(12 ) 其他。一些环境条件, 如干扰、温度、湿度超过允许范围, 操作不当, 参数设定不当, 亦可能造成故障。

25、34 数控机床故障诊断原则数控机床主要由主机CNC装置、PMC可编程控制器、主轴驱动单元、进给伺服驱动单元、显示装置、操作面板、辅助控制装置、通信装置等组成。故障原因不外乎是操作错误、参数错误、外界环境及电源造成的故障、线路故障、器件损坏等。通常的故障诊断原则有以下几个：（1）先外部后内部。根据维修体会，数控机床80%以上的故障来自于外部原因，只有不到20%的故障是内部原因引起的。因此维修人员应由外向内进行排查，尽量避免随意启封、拆卸，否则可能会扩大故障，使机床丧失精度，降低性能。（2）先机械后电气。一般来说，机械故障较易察觉，而数控系统故障的诊断难度较大，先排除机械性故障往往可以达到事半功倍

26、的效果。（3）先静后动。先在机床断电的静止状态下，通过观察测量，分析确实为非破坏性故障后，方可给机床送电。在运行状态下，进行动态的的观察、检验和测试，查找故障点。而对破坏性故障，必须先排除危险后，方可送电。（4）先简单后复杂。当出现多种故障互相交织掩盖，一时无从下手时，应先解决容易的问题，后解决难度较大的问题。如果是功能性的故障就应先从执行元件入手，看看气缸、电磁阀、电机、接触器等是否存在卡滞等性能下降现象，然后是传感器、行程开关等输入信号元件，再次是电气接头、插件、活动的电线电缆等部位。这些外部元件受环境因素影响较大，比如磕碰、腐蚀、积尘等。还有元件本身的润滑不良和机械磨损等原因都决定了他们

27、常是故障的根源。通常，简单问题解决后，难度大的问题也就变得容易了。【5】具体来说就是： ( 1) 充分调查故障现象所谓CNC系统发生故障(或称失效) 是指CNC系统丧失了规定的功能。故障可按表现形式、性质、起因等分为多种类型。它包括两个方面的内容: 一是对操作者的调查,详细询问出现故障的全过程, 有些什么现象产生, 采取过什么措施等。调查过程中, 操作者坦诚的配合是极为重要的。另一方面, 要对现场做细致的勘测。无论是系统外观, CRT 显示内容、各个印刷线路板上报警显示、有无烧伤等痕迹, 不管多细微都应查清,不能放过。在确认系统通电无危险的情况下, 可以通电并按下系统复位( RESET 键)

28、, 观测系统有无异常, 报警是否消失; 如能消失, 则故障多为随机发生的, 甚至是操作错误造成。( 2) 认真分析产生故障的原因CNC系统发生故障, 往往是同一现象、同一报警号却可以有多种起因, 甚至有的故障根源在机床上, 但现象却反映在系统上。所以在查找故障的起因时, 思路要开阔, 无论是CNC 系统、集成电器, 还是机械、液压, 只要有可能引起该故障的原因, 都要尽可能全面地列出来。然后进行综合判断和优化选择, 确定最有可能产生故障的原因, 通过必要的试验, 达到确诊和排除故障的目的。5 诊断故障的方法5.1 机械故障的诊断方法5.1.1 直观检查法直观检查法是不借助任何仪器仪表就能诊断出

29、故障的一种简便有效方法。（1）问问现场人员故障产生的过程、故障现象及后果，询问故障是渐发性的还是突发性的等内容。（2）看看机床各部分是否处于正常工作状态，电控装置有无报警信息，熔丝是否熔断，元器件烟熏烧焦，电容器膨胀、开裂，电件有无断脚、虚焊等；看工件的表面粗糙度、颜色、伤痕等。（3）听听异常响声和机床运转声。（4）闻闻电气元件焦糊味及其它异昧等。（5）摸在整机断电条件下用手感来判别机床的故障，如温升、振动、伤痕、波纹、爬行、松紧等。5.1 .2 CNC 系统的自诊断法CNC 的自诊断法是利用自诊断程序随时监视数控系统的工作状态，一旦诊断到故障，立即显示报警信息的一种方法。（1）开机自诊断。系

30、统通电后，自诊断程序自动执行对CPU、存储器、I/O 等模块及功能模板、CRT、软盘等外围设备进行功能测试。（2）在线诊断。数控系统在工作状态下，通过系统内部的诊断程序和相应的硬件环境，对数控机床运行的正确性进行诊断。发现故障后会在CRT I2 显示出报警信息，查阅维修手册就可确定故障原因。（3）离线诊断。数控机床出现故障时，数控系统停止运行系统程序的停机诊断。离线诊断是把专用诊断程序通过I/O 设备或通信接口输入到CNC 装置内部，用专用诊断程序替代系统程序来诊断系统故障。5.1.3 综合诊断法（1）仪器检查法。利用万用表等检测仪器仪表，对故障疑点进行电流、电压等测量，将测量值与正常值进行比

31、较，从中找寻故障所在位置。（2）接口状态检查法。现代数控系统多将PLC 内置其中，而CHIC 与PLC 之间以接口信号相互通讯。（3）参数检法。数控系统、PLC、伺服驱动系统都设置了许多可修改的参数，以适应不同机床、不同工作状态的要求，这些参数是保证机床正常运行的前提条件。一旦因电池电量不足或受到外界干扰，可能导致部分参数丢失或变化，使机床无法正常工作。5.1.4 部件替换法随着现代技术的发展，电路的集成度越来越高，按常规方法很难查找故障，现代诊断数控机床故障方法中，越来越多的采用部件替换法。部件替换法就是在故障范围大致确认，外部条件完全正确的情况下，利用同样的印制电路板、集成电路芯片或元器件

32、替换有疑点部分，把故障范围缩小到印刷电路板或芯片一级的方法。替换部件可以是系统的备件，也可用机床上相同部件。5.1.5 交叉换位法当发现了故障板或疑是故障板，又没备件时，可将系统中两个相同或相兼容的板互换，从中判断出故障板或故障部位。注意硬件接线的正确交换和相应的参数交换。5.1.6 功能测试法将系统的G、M、S、T、F 功能，用手工编程或自动编程方法，编制一个功能测试程序，诊断故障时送入数控系统并运行测试程序，以检查机床执行这些功能的准确性和可靠性，从而诊断出故障的方法。5.1.7 原理分析法从系统的工作原理上分析各点的电平和参数，用万用表等仪器仪表对其进行测量和比较，进而对故障进行系统检查

33、的一种方法。5.1.8 敲击法当系统故障表现为时而正常时而不正常时，基本可以断定为元器件接触不良或焊点虚焊，用敲击法敲击到虚焊或接触不良部位时，故障就会重现。5.1.9 局部升温法当系统每次工作一段时间后就会出现相同故障时，可怀疑是某元件热稳定性差，性能变坏了，用电烙铁或电吹风对怀疑元件进行局部加温，会使故障快速出现。5.1.10 静、动态测量比较法为了调整和维修方便，CNC 系统生产商在设计印刷线路板时设计了一些检测端子，检测这些测量端子的电压或波形，可检查有关电路的工作状态是否正常。5.1.11 信号跟踪法按照控制系统框图从前往后或从后往前逐一跟踪有关信号的有无、大小及不同运行方式下的状态

34、，与正常情况进行比较。5.1.12 特殊处理法当今数控系统已进入PC 级、开放化的发展阶段，软件含量越来越丰富，有系统软件、机床制造商软件，甚至还有用户软件。软件设计中存在一些不可避免的问题，会使有些现象无从分析，如死机。对于这种现象，可采取整机断电的特殊方法将故障消除。5.1.13 远程通信诊断法利用电话通讯线把带故障的CNC 系统和专业维修中心的专用诊断计算机连接进行测试诊断。【7】5.2 电气故障典型的数控机床全部的电气控制系统如图4所示。【1】图4 电气控制系统图6.故障的维修方法6.1 初始复位法一般情况瞬时故障引起的报警, 用硬件复位或开关系统电源依次清除故障, 若系统工作存贮区由

35、于掉电, 拔插线路板或电池欠压造成混乱, 必须对系统进行初始化清除, 清除前应注意做好数据拷贝记录, 若初始化后故障仍无法排除, 则进行硬件诊断。6.2 更改参数、程序更正法系统参数是确定系统功能的依据, 设定错误就会造成系统的故障或某功能无效。有时由于用户程序错误亦可造成故障停机, 对此可以采用系统的块搜索功能进行检查, 改正错误确保其正常运行。6.3 调节调整法调节是一种行之有效办法。通过对电位计的调节, 修正系统故障。如其主轴在启动和制动时发生皮带打滑, 原因是其主轴负载转矩大, 而驱动装置的斜升时间设定过小,经调节后正常。最佳化调整是系统地对伺服驱动系统与被拖动的机械系统实现最佳匹配的

36、综合调节方法, 用一台多线记录仪或具有存贮功能的双踪示波器, 分别观察指令和速度反馈或电流反馈的响应关系。通过调整速度调节器的比例系数和积分时间, 来使伺服系统达到即有较高的动态响应特性, 而又不振荡的最佳工作状态。在现场没有示波器或记录仪的情况下, 根据经验, 即调节使电机起振, 然后向反向慢慢调节, 直到消除震荡即可。6.4 备件替换法用好的备件替换诊断出坏的线路板, 并做相应的初始化启动, 使机床迅速投入正常运转, 然后将坏板修理或返修, 这是目前最常用的排故办法。6.5 改善电源质量法目前一般采用稳压电源, 来改善电源波动。对于高频干扰可以采用电容滤波法, 通过这些预防性措施来减少电源

37、板的故障。【8】7 实际生产中几种典型数控机床常见故障分析7.1 DK7732数控线切割机(北京613所生产)北京613所生产的DK7732数控线切割机在使用过程中X 轴丢步, 加工完零件后机床不能回到坐标原点。（1）诊断过程首先设备在工作过程中X 轴的步进电动机声音特别大, 怀疑步进电动机有问题, 但是, 经单独检测电动机, 电动机工作正常。其次可能是X 轴的驱动电路有问题, 对驱动线路板进行全面检查, 发现光电耦合器TLP521-4的输出电压与正常值不符(输入端的额定电压是1.4 V, 输出端的最大压降为0.4 V ),怀疑该元件损坏, 更换后, 驱动电路工作正常; 但是, 设备故障仍然没

38、有排除。经进一步检测, 发现没有高频输出, 怀疑高频发生器有问题, 经检测, 发现高频发生器电路中的7555和NE555集成电路损坏,更换后, 设备工作正常。（2）解决办法因高频发生器中集成电路7555和NE555损坏导致没有高频输出, 以及X 轴驱动电路中的光电耦合器TLP521-4元件损坏, 更换这些元件, 故障排除,设备正常工作。7.2 DK7732数控线切割机北京电加工研究所生产的DK7732数控线切割机, 在加工过程中发现钼丝带电。（1）诊断过程首先怀疑某些部位联电。打开控制柜, 先将灰尘清理干净。检测开关电源, 其线路连接较好, 没有短路或联电现象, 工作正常; 由于灰尘已经清理干

39、净,检查控制线路板, 没有发现线路板及元器件可能因为散热不好或元件老化引起的短路等现象, 但故障依然没有排除。经与厂家沟通, 怀疑此故障由可能由高频发生器引起, 经检测高频发生器, 发现场效应管IR-FP250N损坏, 更换后, 钼丝带电现象消失。（2）解决办法高频发生器中的场效应管损坏导致钼丝带电, 更换IRFP250N型效应管, 故障排除, 设备正常工作。7.3 某铣削中心某铣削中心在工作过程中显示器屏幕跳动, 使设备无法正常工作。（1）故障判断首先怀疑供电的开关电源电压不稳或插头接触不良。打开控制柜, 将灰尘清理干净, 检查各个插头是否有接触不良; 然后接通电源, 测量开关电源的输出电压

40、接近15 V (正常的输出电压为24 V), 同时发现开关电源的散热器温度非常高。停机后, 待机器完全冷却后, 重新接通电源, 显示器工作正常, 但工作一天后, 又出现上述现象。根据以往经验判断, 因电源散热器温度较高, 怀疑因散热不好导致故障出现。首先增加电源的散热面积, 其次将显示器及操作面板的柜体拆开, 清除灰尘并重新安装散热片, 接通电源,跳动现象消失。（2） 解决办法因设备长时间工作, 元器件老化导致散热量增大, 温度升高; 另外, 电路板上长时间没有清理, 灰尘较厚, 影响元器件的散热, 也是产生故障的原因之一。将线路板清理干净并安装散热片, 改善散热条件, 故障消失, 设备工作正

41、常。7.4 配备FUNAC 0i-B 数控系统的美国哈挺42机床配备FUNAC 0i-B数控系统的美国哈挺42机床加工时“401”报警。（1）诊断过程按照设备维修手册所提供的信息, 引起“401报警后需要检查项目有9项:( 1) PSM 控制电源是否接通? ( 2) 急停是否解除? ( 3) 最后的放大器JX1B 插头上是否有最终插头? ( 4) MCC 是否接通? ( 5) 驱动MCC 的电源是否接通? ( 6) 断路器是否接通? ( 7) PSM 或SPM 是否有报警发生?( 8) 更换伺服放大器。如果伺服放大器周围的电源驱动回路没有发现问题, 就更换伺服放大器。( 9) 更换轴控制卡。如

42、果以上措施都不能解决问题, 那么更换轴控制卡。清除线路板上的灰尘, 按照顺序, 经现场检测,除( 8) 和( 9) 两项外, 其他部位都工作正常, 可以排除这7种原因引起故障的可能。仔细检查伺服放大器及其周围的驱动回路, 检测各坐标轴驱动控制单元, 发现X 轴的驱动控制单元某个元件黏连, 怀疑该元件损坏, 更换该元件, 报警解除【1】 。（2）解决办法因设备长期使用使元件老化及灰尘长时间没有清理导致元件散热不良, 温度升高, 电子元件粘连, 损坏, 导致X 轴伺服放大器的驱动回路出现故障。更换该元件, 故障消失, 设备工作正常。7.5 配备FUNAC 0i数控系统的美国哈挺42数控车床配备FU

43、NAC 0i数控系统的美国哈挺42 数控车床, 加工完零件后, 测量零件发现在X 轴方向误差太大, 精度超差。使用千分表检测X 轴的重复定位精度, 最大误差接近50um。（1） 故障判断由于X 轴的重复定位精度超差, 怀疑X 轴的滚珠丝杠螺母副磨损导致误差变大。打开丝杠螺母副,使用激光干涉仪检测滚珠丝杠螺母副, 分段调整螺母的间隙, 同时调整轴承的间隙, 将丝杠螺母副的最大间隙控制在工作间隙以内, 即小于20 um。合上丝杠螺母副, 将机床恢复正常, 通电后试切工件, 测量工件的精度, 完全符合技术要求。（2） 解决办法由于长期使用机床, 丝杠和螺母局部磨损太大出现超差, 使X 轴方向误差太大

44、。使用检测仪器调整丝杠和螺母及轴承的间隙在工作范围内, 超差现象消失, 设备工作正常。7.6 铭龙c-1600型数控雕刻机铭龙c-1600型数控雕刻机被水浸泡, 经过清理、吹干, 安装调试后, X 轴不能移动。（1）故障判断因X 轴不能移动, 首先怀疑是X 轴的机械传动或电气控制出现问题。将控制柜打开, 将X 轴的电机驱动板分别与Y、Z 轴的驱动板调换( 3个驱动板相同, 可以通用) , 通电后发现, X 轴驱动板控制Y轴时, Y轴不能移动, 控制Z 轴时, Z 轴不能移动,而此时X 轴可以正常移动。所以, 可以判断X 轴的机械传动部分工作正常, 可能是X 轴的驱动板导致此类故障。卸下此板,

45、单独进行检测, 同时与其他两轴的驱动板比较各个参数。结果发现, 驱动板上的大功率三极管的参数与正常值不符, 怀疑三极管损害,更换相同型号的元件, 重新测试, 与另外两个控制卡的参数完全相同。将控制板重新安装, 启动机床, 机床各轴工作正常, 故障排除。（2）解决办法因雕刻机控制柜被水浸泡, 使控制卡的电气元件短路、损坏, 导致机床X 轴不能正常移动。更换损坏的元件, 故障消失, 设备工作正常。【9】8 结束语在数控机床的故障诊断和维修保养中, 虽然可用多种诊断方法发现故障, 但是扎实的理论知识和丰富的实践经验对于高效、快速地进行故障诊断仍然是十分必要的。同时, 建立良好的维修保养管理制度和故障诊断历史档案, 对于数控设备的长期使用和企业的可持续发展也具有积极的意义, 值得在实践中推广和应用。9 总结时光总是匆匆而逝！我们踩着大三的尾巴步入了社会，这是我人生中第一次在公司里学习技术和知识，面临就业了，就业单位不会像老师那样点点滴滴细致入微地