数控机床故障诊断与维修项目五

项目5数控机床典型故障维修一、学习目标二、工作任务模块1机床回参考点故障及排除模块2数控机床主轴相关故障处理模块3数控机床进给系统相关故障处理模块4数控车床自动换刀装置控制及常见故障分析模块5加工中心刀库控制及常见故障分析学习目标终极目标:会对数控机床出现的典型故障进行分析与维修。促成目标:(1)会排除机床回参考点相关故障。(2)会排除主轴相关故障。(3)会排除进给系统相关故障。(4)会排除车床刀架相关故障。(5)会排除加工中心刀库相关故障。返回工作任务排除数控机床出现的相关故障。返回模块1机床回参考点故障及排除一、学习目标终极目标:会排除数控机床回参考点相关故障。促成目标:(1)会排除机床回不去参考点的故障。(2)会排除机床回参考点不准的故障。二、工作任务排除机床不能回参考点的故障。三、相关实践知识(一)回参考点过程异常，找不到参考点，机床硬限位超程报警下一页返回模块1机床回参考点故障及排除(1)机床回零过程无减速动作或一直以减速回零，多数原因为减速开关或接线故障。(2)机床回零动作正常，但系统得不到一转信号。原因可能是电动机编码器及接线或系统轴板故障，可以使用交换法来检验。(二)回参考点过程正常，但参考点不准确这类故障主要与以下因素有关:减速挡块偏移、栅格偏移量参数设定不当、参考计数器容量参数设定不当、位置环增益设定过大、编码器或轴板不良。(1)参考点减速挡块位置调整不当。(2)参考点减速挡块长度不当。上一页下一页返回模块1机床回参考点故障及排除(3)电机与丝杠之间连接不良。(4)电网电压不稳定，脉冲编码器电源电压太低。(5)零位脉冲信号干扰，零漂过大。(6)还有可能是系统参数设定不当引起。四、相关理论知识(一)参考点的作用机床参考点(MachineReferencePosition)是给机床各个进给轴预先设置的一个位置，绝大多数数控机床开机后的第一动作一般都是手动操作回参考点。如果用户不想每次开机都回参考点，可以选配带绝对值上一页下一页返回模块1机床回参考点故障及排除编码器的伺服电机，由于系统断电后位置检测装置靠电池来维持机床坐标值实际位置的记忆，所以开机时不需要进行返回参考点操作。目前，大多数数控机床位置检测装置都采用增量式的旋转编码器或增量式光栅尺作为反馈元件，系统断电后，工件坐标系的值就失去了记忆，尽管靠电池能维持机械坐标值，但那只是机床断电前的位置，而非机床的实际位置;机床在上电后，不能确定在当前机床坐标系中的实际位置，所以必须进行回参考点操作，用来确定初始位置，即机床坐标系原点。参考点是建立机床坐标系的基准，在机床坐标系建立起来以后，坐标轴的反向间隙补偿、丝杠螺距误差、软限位才能生效，零点偏移才有意义，所以参考点对于机床是必不可少的。上一页下一页返回模块1机床回参考点故障及排除(二)回参考点方式一般返回参考点按检测元件检测原点信号方式的不同有栅点法和磁开关法两种。栅点法中，按检测元件的不同，可分为以绝对脉冲编码器和增量脉冲编码器方式回零。具体是在机床本体上装有一个减速开关和减速挡块，当减速挡块压下减速开关时，伺服电机减速以接近原点的速度运行，当减速挡块离开减速开关时，数控系统检测到的第一个零点信号就是原点。这种方法的特点是在进行回原点操作后，机床原点的保持性好。磁开关法则是在机床本体上装有一个磁铁和磁感应开关，当磁感应开关检测到原点信号时，伺服电机停止运行，该停止点即为原点。这种方法的特点是结构简单，但原点不确定。上一页下一页返回模块1机床回参考点故障及排除还可以分为有自动识别返回参考点方向和不自动识别返回参考点方向两种。●1.自动识别返回参考点方向当开关设置在轴的一端，靠近这端的限位开关时，系统设置为自动识别返回参考点方向;只要按系统指定的键，系统就会自动识别返回参考点方向，寻找参考点通常有以下两种过程。1)压上零点开关后寻找零点脉冲(1)如果回原点轴没有压在零点开关上，按相应的启动键后，回原点轴向预定的方向快速移动，当减速挡块压上零点开关后，回原点轴减速到系统设定的较慢的速度向前继续运动，当减速开关释放后，数控系统开始检测编码器的栅点或零上一页下一页返回模块1机床回参考点故障及排除脉冲，直到系统检测到第一个栅点或零脉冲后，电机停止转动，当前位置即为机床参考点。(2)如果回原点轴压在零点开关上，回原点轴运动方向与上述预定的方向相反，离开零点开关后，减速到零，再反方向运动，压上零点开关后，准备接收第一个零点脉冲，确定机床参考点。2)脱离零点开关后寻找零点脉冲(1)如果回原点轴没有压在零点开关上，按相应的启动键后，回原点轴向预定的方向快速移动，当减速挡块压上零点开关后，回原点轴减速到零，然后向反方向以较慢的速度继续运动，当又脱离零点开关后，数控系统检测到第一个栅点或零上一页下一页返回模块1机床回回参考考点故故障及及排除除脉冲后后，当当前位位置即即被确确定为为机床床参考考点。。(2)如果返返回参参考点点时，，回原原点轴轴压在在零点点开关关上，，回原原点轴轴运动动方向向与上上述预预定的的方向向相反反，离离开零零点开开关后后，PLC发出减减速信信号，，使数数控系系统检检测到到第一一个栅栅点或或零脉脉冲时时，确确定为为机床床参考考点。。●2.不自动动识别别返回回参考考点方方向此时通通常开开关设设置在在轴的的中部部，这这时返返回参参考点点方向向通常常有以以下两两种过过程。。(1)如果返返回参参考点点时，，回原原点轴轴压在在零点点开关关上，，按下下机床床上相相应的的键后后，因因为回回原点点轴在在参考考点上上，所所以回回原点点轴马马上加加速到到参考考点，，当离离开零零点开开关后后，开开始接接收零零点脉脉冲，，上一页页下一页页返回模块1机床回回参考考点故故障及及排除除当接收收零脉脉冲时时，确确定参参考点点。(2)如果回回原点点轴在在零点点开关关前面面，按按相应应的启启动键键后，，回原原点轴轴向预预定的的方向向快速速移动动，当当压上上零点点开关关后，，回原原点轴轴减速速到慢慢速，，当脱脱离零零点开开关后后，开开始接接收零零点脉脉冲，，当接接收零零点脉脉冲时时，确确定参参考点点。总之在不同的的数控系统中中，回参考点点的方法虽然然有所不同，，但绝大部分分系统回参考考点的动作过过程如下:(1)在手动方式(JOG)下，选择“回回参考点”操操作方式，然然后按对应轴轴的方向键。。(2)坐标轴以机床床参数设定的的“回参考点点快速”速度度，向参考点点移动。当““参考点减减速”挡块压压上后，参考考点减速信号号上一页下一页返回模块1机床回参考点点故障及排除除(*DEC)生效，电动机机减速至机床床参数设定的的“参考点搜搜索速度”。。(3)越过参考点减减速挡块后，，*DEC信号恢复，坐坐标轴继续以以搜索速度运运动。(4)在参考点减速速挡块放开后后，位置检测测装置的第一一个“零脉冲冲”到达后即即开始计数，，当到达机床床参数设置的的“参考点偏偏移量”后，，坐标轴停止止运动，回参参考点运动结结束。(三)FANUC系统回参考点点相关参数图5-1-1所示为FANUC机床回参考点点时过程示意意图。与回参考点相相关的参数如如下:上一页下一页返回模块1机床回参考点点故障及排除除No.1002.0(JAX)=0，回零时同时时只控制1轴;=1，回零时同时时控制3轴。No.1002.1(DLZ)-0，全轴有挡块块回参考点;=1，全轴无挡块块回参考点的的方式。No.1005.1(DLZ)-0，各轴有挡块块回参考点;=1，各轴无挡块块回参考点的的方式。No.1006.5(ZMLx)-0，各轴按正方方向返回参考考点;=1，各轴按负方方向返回参考考点。No.1240，各轴参考点点的坐标值。。No.1425，各轴回参考考点时碰到减减速回零开关关后的速度，，图中v2。上一页下一页返回模块1机床回参考点点故障及排除除No.1428，各轴回参考考点速度，图图中速度v1，具体返回参参考点时的速速度如表5-1-1所示。No.1420，各轴快速移移动速度。No.1423，各轴手动连连续进给(JOG进给)时的进给速度度。No.1424，各轴的手动动快速移动速速度。No.1815.4(APZ)=0，绝对脉冲编编码器的原点点未建立;=1，原点已建立立。No.1815.5(APC)=0，不使用绝对对脉冲编码器器作为位置检检测器;=1，使用绝对脉脉冲编码器作作为位置检测测器。No.1850，各轴的栅格格偏移量。上一页下一页返回模块1机床回参考点点故障及排除除No.3003.5(*DEC)=0，低电平时减减速;=1，高电平时减减速。No.3006.0(GDC)=0，返回参考点点减速信号*DEC使用地址X0009;=1,使用的地址*DEC信号地址为G196(X0009无效)。回零减速的动动作若要通过过地址X1009(或X9)时，不需编写写PMC的梯形图程序序;如果是通过地地址(0196时，X的地址可随意意选，但这时时还需编写PMC程序，如图5-1-2所示。梯形图中的信信号地址含义义如下:X20.6：+X按钮开关;X20.7:-X按钮开关;X21.0;+Z按钮开关;X21.1:-Z按钮开关;G120.7:系统回零;上一页下一页返回模块1机床回参考点点故障及排除除F148.0;X轴回零结束;F148.1;Z轴回零结束;F149.1:系统复位。(四)SIEMENS机床回参考点点相关参数图5-1-3所示为SIEMENS机床回参考点点时示意图。。与回参考点相相关的参数如如下:MD34000~MD34100，是802D的参考点相关关参数。回参考点相关关参数如表5-1-2所示。如图5-1-3所示，回参考考点的过程是是:按住正向点动动键(MD34010默认设定)，轴以“寻找找参考点开关关”的速度MD34020按正方向向参参考点开关移移动，当参考考点开关闭合合后，坐标减减速至静止，，然后按“寻寻找零脉冲””的速度上一页下一页返回模块1机床回参考点点故障及排除除MD34040,反向退离参考考点开关，从从当参考点开开关断开时，，开始等待编编码器的零脉脉冲。当零脉脉冲出现时，，系统记录位位置，并开始始减速至“定定位”速度MD34070，并以该速度度移动至“参参考点移动距距离”MD34080(默认值-2mm，参考点到达达，系统将““参考点设设定位置”MD34100作为机床坐标标系在参考点点处的位置。。(五)回参考点故障障维修实例根据工作经验验，在不同型型号不同系统统的一数控机机床上，出现现回参考点故故障主要有以以下5种类型:出现超程并报报警;回不到参考点点，参考点指指示灯不亮;回参考点的位位置不稳定;回参考点整螺螺距偏移;回参考点时报报警，并有报报警信息。上一页下一页返回模块1机床回参考点点故障及排除除●例1某大型数控车车床有时回参参考点不准确确。原因分析:该机床系统采采用SINUMERIK810系统，当用X轴回参考点时时，启动刀架架向X轴参考点移动动，遇到减速速开关后，X轴反向移动，，找不到参考考点。为证实实X位置编码器是是否有零脉冲冲发至数控系系统，暂时修修改810T系统MD4000参数值，将X轴设为S轴，再观测卞卞轴数据显示示画面，在X轴转动时其实实际值是否从从零逐渐变大大。经观测其其值总为零，，所以可确定定是X位置编码器有有故障，换为为2500脉冲/转的编码器，，将机床参数数MD3640从8000改为10000后，故障解决决。●例2某数控铣床回回参考点时，，Y轴先正方向快快速运动，再再反向微动，，然后再反向向慢速移动，，碰到限位开开关而停。上一页下一页返回模块1机床回参考点点故障及排除除原因分析:反向和减速均均正常，说明明CNC系统及参考点点开关正常。。示波器观察察零标志脉冲冲信号。若无无，则零标志志脉冲信号丢丢失所致，正正常则CNC测量时可见组组件通道(用交换法)。●例3某机床回参考考点时有减速速过程，但是是找不到零点点。原因分析:有减速过程，，说明减速信信号已到达系系统，说明减减速开关及相相关电路正常常，考虑编码码器是否有故故障，用示波波器观察编码码器波形，不不能找到零脉脉冲，所以肯肯定是编码器器故障;将编码器拆开开发现编码器器内有油污，，将油污擦拭拭干净后，再再进行测量，，发现零脉冲冲，装到机床床上开机后，，回参考点正正常，故障排排除。●例4某数控铣床，，重开机时，，Y轴方向定位位位置发生偏移移。上一页下一页返回模块1机床回参考点点故障及排除除原因分析:该数控铣床的的系统采用SIEMENS802D系统，且发生生整螺距偏移移;对参考点减速速挡块进行检检查后，发现现减速挡块安安装位置正确确，也没有松松动现象，重重复回参考点点多次，发现现Y方向的定位位位置都正确，，所以排除减减速挡块安装装有故障的可可能性;仔细检查发现现在行程开关关上有较多的的细铁屑等颗颗粒物，判断断故障可能是是由此引起的的;清除细铁屑等等颗粒物，在在减速开关上上增加防护装装置后，机床床恢复正常。。●例5某数控铣床，，首次开机时时，回参考点点过程出现超超程报警。原因分析:该数控铣床采采用SIEMENS802D系统，且故障障发生前曾在在搬运过程中中拆下了Z轴电机;由此判断，可可能是在上一页下一页返回模块1机床回参考点点故障及排除除搬运过程中Z轴主轴箱的位位置发生了变变化，导致电电机与丝杠的的连接位置发发生了变化，，使参考点与与原来的位置置产生了偏移移，引起Z轴超程报警;退出超程保护护，重新调整整参考点偏差差值后，机床床恢复正常。。●例6某配套SIEMENS810T数控车床，Z轴回参考点过过程出现超程程报警。原因分析:经观测在回参参考点时，X轴正常，Z轴回参考点在在压上零点开开关后，有减减速运行的行行为，但运动动在压上限位位开关之前不不会停止，导导致出现超程程报警;由此判断零点点开关正常，，没有问题;用示波器检查查反馈元件—旋转变压器，，发现没有零零点脉冲出现现，怀疑编码码器有问题，，更换伺服电电机的内置编编码器，机床床恢复正常。。上一页下一页返回模块1机床回参考点点故障及排除除维修体会:手动回参考点点操作是建立立机床坐标系系的前提，大大部分数控机机床在开机后后的第一动作作都是手动回回参考点，影影响手动回参参考点操作的的主要因素有有:减速挡块位置置不当和减速速信号故障;位置检测元件件本身故障和和零脉冲干扰扰;机床参数设置置不当等因素素。上一页返回模块2数控机床主轴轴相关故障处处理一、学习目标标终极目标:会排除主轴工工作不正常相相关故障促成目标:(1)会排除主轴不不能正常工作作故障(2)会排除主轴报报警的故障二、工作任务务排除主轴不能能正常工作的的故障三、相关理论论知识常见的主轴伺伺服系统故障障介绍如下。。(一)外界干扰故障现象:主轴在运转过过程中出现无无规律的振动动或转动。下一页返回模块2数控机床主轴轴相关故障处处理原因分析:主轴伺服系统统受电磁、供供电线路或信信号传输干扰扰的影响，主主轴速度指令令信号或反馈馈信号受到干干扰，主轴伺伺服系统误动动作。检查方法:令主轴转速指指令为零，调调整零速平衡衡电位计或漂漂移补偿量参参数值，观察察是否因参数数系统变化引引起故障。若若调整后仍不不能消除该故故障，则多为为外界干扰信信号引起主轴轴伺服系统误误动作。采取措施:电源进线端加加装电源净化化装置，动力力线和信号线线分开，布线线要合理，信信号线和反馈馈线按要求屏屏蔽，接地线线要可靠。(二)主轴过载上一页下一页返回模块2数控机床主轴轴相关故障处处理故障现象:主轴电动机过过热、CNC装置和主轴驱驱动装置显示示过电流报警警等。原因分析:主轴电动机通通风系统不良良、动力连线线接触不良、、机床切削用用量过大，主主轴频繁正、、反转等引起起电流增加，，电能以热能能形式散发出出来，主轴驱驱动系统和CNC装置通过检测测，显示过载载报警。检查方法:根据CNC和主轴驱动装装置提示报警警信息，检查查可能引起故故障的各种因因素。采取措施:保持主轴电动动机通风系统统良好，保持持过滤网清净净;检查动力接线线端子接触情情况;严格按照机床床操作规程，，正确操作机机床。上一页下一页返回模块2数控机床主轴轴相关故障处处理(三)主轴定位抖动动故障现象:主轴在正常加加工时没有问问题，仅在定定位时产生抖抖动。原因分析:主轴定位一般般分机械、电电气和编码器器3种准停定位，，当定位机械械执行机构不不到位，检测测装置反馈信信息有误时产产生抖动。另另外，主轴定定位要有一个个减速过程，，如果减速或或增益参数设设置不当，也也会引起故障障。检查方法:根据主轴定位位的方式，主主要检查各定定位、减速检检测元件的工工作状态和安安装固定情况况，如限位开开关、接近开开关、霍尔元元件等。采取措施:保证定位元件件运转灵活，，检测元件稳稳定可靠。(四)不执行螺纹加加工上一页下一页返回模块2数控机床主轴轴相关故障处处理工作原理:数控车床螺纹纹加工实质就就是主轴旋转转与Z轴直线进给之之间的插补。。当执行螺纹纹加工指令时时，系统得到到主轴位置检检测装置发出出的一转信号号后开始进行行螺纹加工，，根据主轴的的位置反馈脉脉冲进行Z轴的插补控制制，即主轴转转一周，Z轴直线进给一一个导程。故障原因:产生故障的可可能原因如下下:(1)主轴编码器与与系统之间的的连接不良。。(2)主轴编码器的的位置信号PA,*PA,PB,*PB不良或连接电电缆断开。(3)主轴编码器的的一转信号PZ,*PZ不良或连接电电缆断开。(4)系统或主轴放放大器故障。。上一页下一页返回模块2数控机床主轴轴相关故障处处理采取措施:对于原因(1)产生的故障，，可通过检查查连接电缆接接口及电缆线线找出故障并并修复。对于原因(2)产生的故障，，可通过系统统显示装置上上是否有主轴轴速度显示来来判别，如果无无主轴速度显显示则为该类类报警。对于原因(3)产生的故障，，可通过加工工指令G99(每转进给加工工)和G98(每分钟进给加加工)切换来判别，，如果G98进给切削正常常而G99进给切削不执执行，则为该该类故障。如果以上故障障都排除，则则为系统本身身故障，即系系统存储板或或系统主板故故障。上一页下一页返回模块2数控机床主轴轴相关故障处处理(五)主轴转速与进进给不匹配故障现象:当进行螺纹切切削、攻螺纹纹或要求主轴轴与进给有同同步配合的加加工时，出现现进给停止，，主轴仍继续续运转，或加加工螺纹出现现乱牙现象。。原因分析:当主轴与进给给同步配合加加工时，要领领先主轴上的的脉冲编码器器检测反馈信信息，若脉冲冲编码器或连连接电缆线有有问题，会引引起上述故障障。检查方法:通过调用I/0状态数据，观观察编码器信信号线的通断断状态;取消主轴与进进给同步配合合，用每分钟钟进给指令代代替每转进给给指令来执行行程序，可判判断故障是否否与编码器有有关。采取措施:更换维修编码码器，检查电电缆线接线情情况，特别上一页下一页返回模块2数控机床主轴轴相关故障处处理注意信号线的的抗干扰措施施。(六)转速偏离指令令值故障现象:实际主轴转速速值超过指令令给定的转速速范围。原因分析:电动机负载过过大，引起转转速降低，或或低速极限值值设定太小，，造成主轴电电动机过载;测速反馈信号号变化，引起起速度控制单单元输入变化化;主轴驱动装置置故障，导致致速度控制单单元错误输出出;CNC系统输出的主主轴转速模拟拟量没有达到到与转速指令令相对应的值值。检查方法:空载运转主轴轴，检测比较较实际转速值值和指令值，，判断故障是是否由负载过过大引起;检查测速装置置及电缆线，，调节速度反反馈量大小，，使实际主轴轴转速达到指指令值;用备件判断上一页下一页返回模块2数控机床主轴轴相关故障处处理驱动装置故障障部位;检查信号电缆缆线连接情况况，调整有关关参数使CNC系统输出的模模拟量与转速速指令值相对对应。采取措施:更换维修损坏坏的部件，调调整相关的参参数。(七)主轴异常噪声声及振动原因分析:区别是由于机机械部分连接接松动或磨损损还是电气驱驱动部分闭环环振荡引起。。采取措施:用机电分离的的方法断开机机械和电气部部分的连接，，分别加以测测试。(八)主轴电动机不不转原因分析:如果CNC侧有报警，则则按报警提示示处理，如CNC侧无报警，主主轴不转，可可能是主轴伺伺服驱动或变变频器缺少上一页下一页返回模块2数控机床主轴轴相关故障处处理模拟量速度给给定信号或使使能控制信号号。采取措施:如果CNC给定的是0~10V的电压信号，，则可以在CNC侧输入指令后后，通过万用用表来测伺服服驱动或变频频器信号输入入端是否有电电压信号来确确认;对于使能信号号可以通过PLCI/O状态观察PLC是否有输出控控制信号或用用万用表检测测使能端子是是否闭合来判判断。当然，，对于新机床床和大修后的的机床也可能能是CNC或伺服驱动、、变频器参数数设定有误引引起。上一页返回模块3数控机床进给给系统相关故故障处理一、学习目标标终极目标:会排除进给工工作不正常相相关故障促成目标:(1)会排除进给不不能正常工作作故障(2)会排除进给报报警的故障二、工作任务务排除进给系统统不能正常工工作的故障三、相关理论论知识进给伺服的常常见故障介绍绍如下。下一页返回模块3数控机床进给给系统相关故故障处理(一)超程当进给运动超超过由软件设设定的软限位位或由限位开开关设定的硬硬限位时，就就会发生超程程报警，一般般会在CRT上显示报警内内容，向发生生超程相反方方向运动坐标标轴，退出超超程区后复位位，即可排除除故障解除报报警。但如果果机床采用的的是超程链，，在退出超程程区时需要按按住超程释放放按键不放，，然后再向超超程相反方向向运动，特别别要注意判断断对超程方向向，因为超程程释放键被按按下后，机床床将不再检测测超程信号。。(二)过载当进给运动的的负载过大，，频繁正、反反向运动以及及传动链润滑滑状态不良时时，均会引起起过载报警。。一般会在CRT上显示上一页下一页返回模块3数控机床进给给系统相关故故障处理伺服电动机过过载、过热或或过流等报警警信息。同时时，在强电柜柜中的进给驱驱动单元上、、指示灯或数数码管会提示示驱动单元过过载、过电流流等信息。(三)窜动在进给时出现现窜动现象时时可能的原因因有:①测速信号不稳稳定，如测速速装置故障、、测速反馈信信号干扰等;②速度控制信号号不稳定或受受到干扰;③接线端子接触触不良，如螺螺钉松动等。。当窜动发生生在由正方向向运动与反向向运动的换向向瞬间时，一一般是由于进进给传动链的的反向间隙或或伺服系统增增益过大所致致。(四)爬行发生在启动加加速段或低速速进给时，一一般是由于进进给传动链的的上一页下一页返回模块3数控机床进给给系统相关故故障处理润滑状态不良良、伺服系统统增益低及外外加负载过大大等因素所致致。尤其要注注意的是:伺服电动机和和滚珠丝杠连连接用的联轴轴器，由于连连接松动或联联轴器本身的的缺陷，如裂裂纹等，造成成滚珠丝杠转动与伺服电电动机的转动动不同步，从从而使进给运运动忽快忽慢慢，产生爬行行现象。(五)振动机床以高速运运行时可能产产生振动，这这时就会出现现过流报警。。机床振动问问题一般属于于速度问题，，应去查找速速度环，主要要从给定信号号、反馈信号号及速度调节节器本身这3个方面去查找找故障。分析析机床振动的的周期是否与与进给速度有有关，如与进进给上一页下一页返回模块3数控机床进给给系统相关故故障处理速度有关，振振动一般是由由该轴的速度度环增益太高高或速度反馈馈故障造成;如与进给速度度无关，振动动一般是由位位置环增益太太高或位置反反馈故障造成成的;如振动在加、、减速过程中中产生，往往往是系统加、、减速时间设设定过小造成成的。(六)伺服电动机不不转数控系统至进进给驱动单元元除了速度控控制信号外，，还有使能控控制信号，一一般为DC+24V继电器线圈电电压。伺服电电动机不转，，常用的诊断断方法有:①检查数控系统统是否有速度度控制信号输输出;②检查使能信号号是否接通，，通过CRT观察I/O状态，分析机机床PLC梯形图(或流程图)，以确定进给给轴的启动条条件，如润滑滑、冷却等是是否满足;③对带电磁制动动的伺服电动动机，应上一页下一页返回模块3数控机床进给给系统相关故故障处理检查电磁制动动是否释放;④进给驱动单元元故障;⑤伺服电动机故故障。(七)位置误差当伺服轴运动动超过位置允允差范围时，，数控系统就就会产生位置置误差过大的的报警，包括括跟随误差、、轮廓误差和和定位误差等等。主要原因因有:①系统设定的允允差范围小;②伺服系统增益益设置不当;③位置检测装置置有污染;④进给传动链累累积误差过大大;⑤主轴箱垂直运运动时平衡装装置(如平衡液压缸缸等)不稳定。(八)漂移当指令值为零零时，坐标轴轴仍移动，从从而造成位置置误差。通过过误差补偿和和驱动单元的的零速调整来来消除。上一页下一页返回模块3数控机床进给给系统相关故故障处理(九)回参考点故障障这类故障有找找不到和找不不准参考点两两种故障。前前者主要是回回参考点减速速开关产生的的信号或零标标志脉冲信号号失效所导致致，可以用示示波器检测信信号;后者是参考点点开关挡块位位置设置不当当引起，只要要重新调整即即可。伺服故障在维维修时，可采采用模块交换换法来进行判判断。上一页返回模块4数控车床自动动换刀装置控控制及常见故故障分析一、学习目标标终极目标:会排除车床刀刀架的故障。。促成目标:(1)会对刀架进行行维护。(2)会对刀架故障障进行处理。。二、工作任务务排除LDB4系列电动刀架架的故障。三、相关理论论知识(一)数控车床换刀刀装置的维护护数控车床换刀刀装置机构较较复杂，且在在工作中又频频繁运动，下一页返回模块4数控车床自动动换刀装置控控制及常见故故障分析故障率较高，，如刀具运动故障、定定位误差过大大、夹持刀柄柄不稳定、回回转刀架不能能转动、转动动不到位、转转动不能停止止、转过角度度与实际不符符合等。这些些故障最后都都造成换刀动动作卡位，机机床停止工作作。因此对数数控车床换刀刀装置的维护护十分重要。。一般要注意意以下要点:(1)严禁超长的刀刀具装入刀架架，防止在换换刀时刀具与与工件等发生生碰撞。(2)必须注意刀具具放置在刀架架中的位置要要正确，使所所换刀具与所所需刀具一致致，防止换错错刀具导致事事故发生。(3)往刀架上装刀刀时，要确保保刀具安装到到位，夹紧力力适当，保证证刀座上的锁锁紧装置可靠靠。上一页下一页返回模块4数控车床自动动换刀装置控控制及常见故故障分析(4)经常检查刀具具回零位置是是否正确，检检查机床回换换刀点位置是是否到位，发发现问题要及及时调整。(5)要注意保持刀刀具、刀柄和和刀架清洁。。(6)开机时，应先先使刀架空运运行，检查各各部分是否正正常，特别是是检查液压系系统的压力是是否正常，刀刀具在刀架上上锁紧是否可可靠。(二)刀架架的的故故障障的的处处理理●1.刀架架电电机机不不启启动动或或上上刀刀体体不不转转动动可能能的的原原因因有有:电机机三三相相电电源源线线相相序序接接反反;电源源电电压压偏偏低低;连接接电电动动机机与与蜗蜗杆杆轴轴的的联联轴轴器器松松动动;机械械连连接接过过紧紧。。可采采取取的的措措施施:立即即切切断断电电源源调调整整电电机机相相序序;电源源电电压压正正常常后后上一一页页下一一页页返回回模块块4数控控车车床床自自动动换换刀刀装装置置控控制制及及常常见见故故障障分分析析再使使用用;检查查机机械械连连接接部部分分。。●2.上刀刀体体运运转转不不停停或或刀刀台台在在某某刀刀位位不不停停可能能的的原原因因有有:发讯讯盘盘电电源源故故障障;发讯讯盘盘某某刀刀位位信信号号线线接接触触不不良良;某霍霍尔尔元元件件断断路路或或短短路路;磁钢钢磁磁极极装装反反;磁钢钢与与霍霍尔尔元元件件高高度度位位置置不不一一致致;某霍霍尔尔元元件件与与磁磁钢钢无无信信号号。。可采采取取的的措措施施:去掉掉罩罩壳壳，，检检查查发发讯讯盘盘接接线线是是否否有有短短路路或或开开路路现现象象;发讯讯盘盘电电源源电电压压是是否否正正常常;检查查机机床床相相关关接接线线是是否否良良好好;调整整磁磁钢钢磁磁极极方方向向;调整整磁磁钢钢与与霍霍尔尔元元件件位位置置;更换换霍霍尔尔元元件件调整整霍霍尔尔元元件件与与磁磁钢钢的的相相对对位位置置，，一一般般在在刀刀架架锁锁紧紧的的状状态态下下进进行行，，其其霍霍尔尔元元件件应应比比磁磁钢钢要要向向前前大大约约磁磁钢钢宽宽度度的的1/3●3.刀架架锁锁不不紧紧上一一页页下一一页页返回回模块块4数控控车车床床自自动动换换刀刀装装置置控控制制及及常常见见故故障障分分析析可能能的的原原因因有有:刀架架电电机机反反转转时时间间不不够够;刀架架电电机机正正、、反反转转接接触触器器的的接接线线接接触触不不良良;用刀刀架架锁锁紧紧信信号号关关断断电电机机反反转转接接触触器器。。可采采取取的的措措施施:根据据刀刀架架出出厂厂合合格格证证上上的的时时间间重重设设刀刀架架反反转转时时间间;检查查机机床床相相关关接接线线是是否否良良好好;检查查机机床床相相关关控控制制程程序序是是否否正正确确;不能能用用刀刀架架锁锁紧紧信信号号控控制制反反转转接接触触器器。。●4.刀台台换换刀刀位位时时不不到到位位或或过过冲冲过过大大可能能的的原原因因有有:磁钢钢在在圆圆周周方方向向相相对对霍霍尔尔元元件件太太前前或或太太后后;机床床动动作作控控制制程程序序中中，，在在刀刀架架电电机机正正转转停停止止和和反反转转开开始始之之间间，，插插入入较较长长延延时时。。可采采取取的的措措施施:调整整磁磁钢钢在在圆圆周周方方向向相相对对于于霍霍尔尔元元件件的的位位置置;修改改程程序序，，删删除除在在刀刀架架电电机机正正转转停停止止和和刀刀架架电电机机反反转转开开始始上一一页页下一一页页返回回模块块4数控控车车床床自自动动换换刀刀装装置置控控制制及及常常见见故故障障分分析析之间间的延延时时。。●5.工件件的的加加工工表表面面出出现现波波纹纹可能能的的原原因因有有:刀架架没没有有充充分分锁锁紧紧;车刀刀固固定定不不牢牢固固或或刀刀杆杆太太细细。。可采采取取的的措措施施:适当当延延长长锁锁紧紧时时间间(合格格证证上上注注明明了了该该台台刀刀架架的的准准确确锁锁紧紧时时间间)。●6.换刀刀过过程程中中出出现现断断路路器器跳跳闸闸现现象象产生生故故障障的的主主要要原原因因是是电电动动机机短短路路、、刀刀塔塔内内部部机机械械传传动动卡卡死死及及断断路路器器本本身身不不良良。。四、、相关关理理论论知知识识(一)数控控车车床床的的自自动动换换刀刀装装置置上一一页页下一一页页返回回模块块4数控控车车床床自自动动换换刀刀装装置置控控制制及及常常见见故故障障分分析析数控控车车床床为为了了能能在在工工件件一一次次装装夹夹中中完完成成多多个个工工步步，，缩缩短短辅辅助助时时间间，，减减少少工工件件因因多多次次安安装装引引起起的的误误差差，，都都带带有有自自动动换换刀刀系系统统。。数数控控车车床床的的刀刀架架是是机机床床的的重重要要组组成成部部分分，，用用于于安安装装和和夹夹持持刀刀具具。。它它的的结结构构和和性性能能直直接接影影响响机机床床的的切切削削性性能能和和切切削削效效率率，，在在某某种种程程度度上上体体现现了了机机床床的的设设计计和和制制造造技技术术水水平平。。随随着着数数控控车车床床的的发发展展，，刀刀具具结结构构形形式式也也在在不不断断变变化化。。数控控车车床床刀刀架架是是最最简简单单的的自自动动换换刀刀装装置置，，按按换换刀刀方方式式主主要要有有排排式式刀刀架架、、回回转转刀刀架架和和带带刀刀库库的的自自动动换换刀刀装装置置等等。。其其中中，，回回转转刀刀架架是是数数控控车车床床刀刀架架中中应应用用最最多多的的一一种种换换刀刀机机构构，，通通过过刀刀架架的的回回转转运运动动来来实实现现机机床床的的换换刀刀动动作作。。(二)回转转刀刀架架换换刀刀装装置置上一一页页下一一页页返回回模块块4数控控车车床床自自动动换换刀刀装装置置控控制制及及常常见见故故障障分分析析回转刀架换刀刀装置是最简简单的自动换换刀装置，通通过回转头的的旋转分度来来实现自动换换刀动作，除除了可以分为为立式和卧式式两种，还可可以按加工要要求可分为四四方刀架、六六方刀架或圆圆盘式轴向装装刀等多种形形式。多为顺顺序换刀，具具有结构紧凑凑、换刀时间间短等优点，，但安装刀具具的数量不多多。其工作过过程一般为刀刀架抬起、刀刀架转位、刀刀架压紧、转转位油缸复位位4步。●1.LDB4型四工位电动动刀架在数控车床LDB4型电动刀架安安装和调试完完成后，刀架架的工作顺序序应按照图5-4-2所示的步骤完完成工作要求求，同时要通通过相应的辅辅助机构来实实现。四工位回转刀刀架的结构如如图5-4-3所示。上一页下一页返回模块4数控车床自动动换刀装置控控制及常见故故障分析具体的换刀步步骤如下。1)刀架抬起当数控装置发发出换刀指令令后，电机23正转，经联轴轴器16、轴17，由花键带动动蜗杆19,蜗轮2、轴1、轴套10转动。轴套10通过外圆上的的两处凸起，，在套筒9内孔中的螺旋旋槽内移动，，举起与套筒筒9相连的刀架8和上端齿盘6，使上端齿盘盘6与下端齿盘5分开，完成刀刀架抬起动作作。2)刀架转位刀架抬起后，，轴套10继续转动，同同时带动刀架架8转过相应的角角度(900,1800,2700)，由微动开关关20将到位信号发发送到数控装装置，完成刀刀架转位动作作。上一页下一页返回模块4数控车床自动动换刀装置控控制及常见故故障分析3)刀架压紧刀架转动到位位后，由微动动开关20将到位信号发发送到数控装装置，再由数数控装置发送送信号到电机机23转动，刀架8通过销13定位脱离轴套套10的继续转动，，然后刀架8向下移动，上上、下端齿盘盘合拢压紧，，蜗杆19继续转动产生生轴向位移，，压缩弹簧22、套筒21的外圆曲面使使开关20动作，电机23停止转动，从从而完成一次次转位。●2.六工位回转刀刀架的结构及及工作过程六工位回转刀刀架的结构如如图5-4-4所示。这种刀架的工工作过程全部部由液压系统统通过电磁换换向阀和顺序序阀进行控制制，主要适用用于盘类零件件的加工。它它与四工位回回转上一页下一页返回模块4数控车床自动动换刀装置控控制及常见故故障分析刀架的底部安安装尺寸相同同，当加工轴轴类零件时可可以换成四工工位回转刀架架，在数控车车床中应用非非常广泛。换换刀动作主要要由以下步骤骤完成。1)刀架抬起当数控装置发发出换刀指令令后，压力油油从A孔进入液压缸缸的下腔，活活塞1上升，刀架体体2抬起使定位活活动销10与固定插销9脱开。活塞杆杆下端的端齿齿离合器与空空套齿轮5结合，完成刀刀架抬起动作作。2)刀架转位刀架抬起后，，压力油从C孔进入液压缸缸的左腔，活活塞6通过连接板带带动齿条8移动，使空套套齿轮5逆时针方向转转动，通过端端上一页下一页返回模块4数控车床自动动换刀装置控控制及常见故故障分析齿离合器使刀刀架转过相应应的角度(600,1200,1800,2400,3000)，由限位开关关控制活塞的的行程，使其其等于齿轮5节圆周长的1/6，完成刀架转转位动作。3)刀架压紧刀架转动到位位后，压力油油从B孔进入液压缸缸的上腔，活活塞1下降，定位活活动插销10与固定插销9卡紧，零件3与零件4的锥面接触，，端齿离合器器与空套齿轮轮5脱开，刀架在在新的位置定定位压紧。利用活动插销销10来消除固定插插销9与孔之间的间间隙，实现定定位的可靠性性。4)刀架压紧上一页下一页返回模块4数控车床自动动换刀装置控控制及常见故故障分析刀架压紧后，，压力油从D孔进入转位液液压缸的右腔腔，活塞6带动齿条8复位。(三)维修实例●例一车床刀刀架转不到位位。故障现象:CK6140数控机床换刀刀时3号刀位转不到到位。故障分析及处处理:一般有两种原原因，第一种种是电动机相相位接反，但但调整电动机机相位线后故故障不能排除除，第二种是是磁钢与霍尔尔元件高度位位置不一致。。拆开刀架上上盖，发现3号磁钢与霍尔尔元件高度位位置相差距离离较大，调整整3号磁钢与霍尔尔元件高度与与其他刀号位位置基本一致致，重新启动动系统，故障障排除。●例二数控系系统电动刀架架定位不准故故障的处理。。上一页下一页返回模块4数控车床自动动换刀装置控控制及常见故故障分析故障现象:电动刀架定位位不准。故障分析及处处理:该机床是由JN系列机床数控控系统而改造造的经济型数数控车床。其其刀架为常州州市武进机床床数控设备厂厂为JN系列数控系统统配套生产的的LDB4-I型电动刀架。。检查电动刀刀架的情况如如下:电动刀架旋转转后不能正常常定位，且选选择刀号出错错，怀疑是电电动刀架的定定位检测元件件—霍尔元件件损坏。拆开开电动刀架的的端盖检查霍霍尔元件，发发现该元件的的电路板是松松动的。实际际中该电路板板应由刀架轴轴上的锁紧螺螺母锁紧，在在刀架旋转的的过程中实现现准确定位。。重新将松动动的电路板按按刀号调整好好，使4个霍尔元件与与感应元件一一一对应，然然后锁紧螺母母，故障排除。上一页下一页返回模块4数控车床自动动换刀装置控控制及常见故故障分析说明:在电动刀架中中，霍尔元件件是一个关键键的定位检测测元件，它的的好坏对于电电动刀架准确确地选择刀号号，完成零件件的加工有十十分重要的作作用。因此，，对于电动刀刀架的定位故故障，首先应应考虑检查霍霍尔元件。●例三济南第第一机床厂的的MJ-50数控车床，所所配系统为FANUCOTC，偶数刀换刀刀故障。故障现象:在机床调试过过程中，无论论手动、自动动循环，刀架架有时出现转转位故障，刀刀架不锁紧，，同时“进给给保持灯”亮亮，刀架停止止运动。故障分析及处处理:该转位刀架由由液压实现夹夹紧、松开动动作，由液压压电动机驱动动转位的。机机械部分出问问题的可能性性较小，上一页下一页返回模块4数控车床自动动换刀装置控控制及常见故故障分析怀疑转位刀架架PLC的控制程序有有问题，因为为该机床转位位刀架故障时时有时无，没没有规律，根根据每次转位位刀架出现故故障时，“进进给保持灯””亮这一点，，可从PLC梯形图上入手手，反推故障障点，在机床床厂商提供的的PLC梯形图上，““进给保持灯灯”与转位刀刀架故障信号号有无相关。。显然，机床床厂提供的程程序梯形图与与机床实际控控制程序不符符，无法分析析。所以利用用I/0诊断画面来分分析故障原因因，在反复重重现故障过程程中，发现奇奇数刀位很少少出故障，故故障大多发生生在偶数刀位位且无规律可可循。因此重重点查看刀架架奇偶校验开开关信号X14.3，发现在偶数数刀位时，奇奇偶校验开关关信号X14.3时有时无，所所以可确定为为故障原因。。因为本刀架架设计为偶数数奇偶校验，，在偶数刀位位时.上一页下一页返回模块4数控车床自动动换刀装置控控制及常见故故障分析如果奇偶校验验开关X14.3有信号。奇偶偶校验通过，，刀架结束转转位动作并夹夹紧;如果X14.3无信号，则奇奇偶校验出错错，发出报警警信号，“进进给保持灯””亮，刀架不不能结束转位位动作，保持持松开状态。。而在奇数刀刀位不受奇偶偶校验影响，，因而转位正正常。拆开转位刀架架后罩，检查查由开关到数数控系统I/()板线路，发现现接线端子板板上X14.3导线与端子压压接不良，导导线在端子内内是松动的，，重新压好端端子，故障排排除，刀架转转位正常。●例四瑞士公公司生产的SCHAUBLIN110数控车床，数数控系统为FANUCOTC系统。刀架旋旋转失控故障障。故障现象:加工中突然出出现转塔刀架架旋转失控现现象。上一页下一页返回模块4数控车床自动动换刀装置控控制及常见故故障分析发生故障时转塔刀架可可能旋转多圈圈而不能停止止到位，且故故障时有时无无没有规律。。发生故障时时，有时会显显示444号(提示内容为第第4轴伺服系统故故障)或410号(提示内容为第第4轴停止位置偏偏差大于程序序设定值)报警。故障分析及处处理:故障现象不仅仅时有时无，，且在手动状状态下运行时时，每点动一一下，转塔刀刀架往往连续续运转多步而而不停，且不不论正、反向向均如此。并并且随着时间间的增加，故故障的发生概概率增加很快快，只是偶然然能正常工作作。根据有时时出现的444号报警与410号报警提示，，可确定为转转塔刀架运动动系统故障无无疑。经现场场仔细观察，，发现转塔刀刀架正常工作作的一个全过过程为:①接收到转位位信号;②转塔刀架弹弹起;③转过一个刀刀位(仍上一页下一页返回模块4数控车床自动动换刀装置控控制及常见故故障分析在弹起状态);④转塔刀架落落下复位(准备执行下一一个转位动作作)。而故障状态态下的运行过过程为:①接收到转位位信号;②转塔刀架弹弹起;③转过多个刀刀位，一直不不落下。根据据故障现象分分析，不论有有无故障发生生，其转塔刀刀架转位信号号的接收都是是正常的，且且与转塔刀架架旋转方向无无关。同时观观察到在过参参考点时，PLC中X3073.0显示正常，因因此可以排除除参考点传感感器SB141、转塔刀架旋旋转方向动作作控制(旋转方向控制制仅在手动状状态下有效)和转塔刀架转转位信号的传传输故障，应应把重点放在在与转位动作作有关的几个个元件上。采采用传统的方方法，观察PLC中各元件动作作的信号显示示来确定故障障部位。由于于该故障无规规律性，有可可能为我们提提供正常和异异常两种情况况下上一页下一页返回模块4数控车床自动动换刀装置控控制及常见故故障分析的信号状态。。表5-4-1列出了转塔刀刀架各转位元元件在上述两两种情况下的的信号状态。。从表5-4-1中可以看到，，在转塔刀架架弹起和转塔塔旋转(弹起状态)这两个动作中中，正常和异异常的信号状状态的区别在在于X3073.5(SB143)和Y3206.1(YV343)两个元件状态态均处于异常常情况。而YV343(电磁阀)是一个输出执执行元件，它它的动作受输输入元件(SB143)的状态控制。。所以进一步步确认SB143(转塔刀架锁定定传感器)的工作状态是是否正常。拆拆下转塔刀架架端子板盖扳扳，可以看到到转塔刀架3个位置传感器器SB141,SB142,SB143和接线端子X81。在手动状态态下点动转塔塔刀架，观察察到3个位置传感器器根部的LED显示，上一页下一页返回模块4数控车床自动动换刀装置控控制及常见故故障分析判断工作基本本正常(只是SB143在输出高电平平时LED显示较亮，而而输出低电平平时LED显示有时较暗暗一些)。为了进一步步确定其工作作状态，用万万用表测量接接线端子板X81上的2,5两端电平，发发现当SB143上LED显示较暗时其其5端输出仍为高高电平(正常状态低电电平输出时LED应不发光)。确定转塔刀刀架传感器SB143工作异常。拆拆下SB143检查，证实其其确已损坏。。由此可见，，是由于SB143工作失效时，，输出不受机机床动作的控控制，迫使电电磁阀YV343长期通电不能能释放，最终终导致转塔刀刀架不能落下下复位。更换换SB143后，故障排除除。上一页返回模块5加工中心心刀库控控制及常常见故障障分析一、学习习目标终极目标标:会对加工工中心刀刀库进行行维护和和故障排排除。促成目标标:(1)理解加工工中心常常用刀库库的类型型、结构构及工作作原理(2)理解加工工中心自自动换刀刀装置的的类型、、结构及及工作原原理(3)掌握加工工中心刀刀库及自自动换刀刀装置的的常见故故障的类类型及原原因(4)通过维修修实例学学习，熟熟悉加工工中心刀刀库常见见故障的的排除方方法二、工作作任务对加工中中心刀库库常见故故障进行行排除下一页返回模块5加工中心心刀库控控制及常常见故障障分析三、相关关实践知知识(一)刀库与换换刀机械械手的维维护要点点(1)严禁把超超重、超超长的刀刀具装入入刀库，，防止发发生碰撞撞。(2)顺序选刀刀方式必必须保证证刀具在在刀库上上的顺序序要正确确。其他他选刀方方式也要要注意所所换刀具具号与所所需刀具具一致，，防止换换错刀。。(3)用手动方方式往刀刀库上装装刀时，，要确保保安装到到位，确确保装夹夹牢靠。。并要注注意保持持刀座上上的锁紧紧可靠。。(4)经常检查查刀库的的回零位位置是否否正确。。(5)保持刀具具刀柄和和刀套清清洁。上一页下一页返回模块5加工中心心刀库控控制及常常见故障障分析(6)开机时，，应先使使刀库和和机械手手空运行行，检查查运行是是否正常常，发现现不正常常时应及及时处理理。(二)加工中心心刀库及及自动换换刀装置置的故障障自动换刀刀装置是是数控机机床加工工中心的的重要执执行机构构，它们们的性能能直接影影响机床床的加工工质量和和生产率率。换刀刀装置结结构复杂杂，且在在工作中中又频繁繁运动，，所以故故障率较较高。换刀装置置常见故故障形式式有:刀库运动动故障，，定位误误差过大大;机械手夹夹持刀柄柄不稳定定，机械械手动作作误差过过大等。。这些故故障最后后都造成成换刀动动作卡位位，整机机停止工工作。进进行维修修时应重重视对现现场设备备操作人人员的调调查，由由于ATC装置都是是由PLC可编程序序控制器器通过应应答信号号控制的的，因此此大多数数故障出出现在上一页下一页返回模块5加工中心心刀库控控制及常常见故障障分析反馈环节节(电路或反反馈元件件)上，需通通过电路路分析与与信号、、动作、、定位、、限位等等有关环环节的综综合分析析来判断断故障所所在，故故难度较较大。下面就刀刀库和换换刀机械械手的故故障作简简要介绍绍。1.刀库不能能转动可能的原原因有:连接电动动机与蜗蜗杆轴的的联轴器器松动;机械连接接过紧;刀库预紧紧力过大大。2.刀库转不不到位可能的原原因有:电动机转转动故障障;传动机构构误差。。3.刀套不能能夹紧刀刀具上一页下一页返回模块5加工中心心刀库控控制及常常见故障障分析可能的原原因有:刀套上的的调整螺螺钉松动动;弹簧太松松，造成成卡紧力力不足;刀具超重重。4.刀套上下下不到位位可能的原原因有:装置调整整不当或或加工过过大而造造成拨叉叉位置不不到位;限位开关关安装不不正确或或调整不不当而造造成反馈馈信号错错误。5.刀具夹不不紧掉刀刀可能的原原因有:卡紧爪弹弹簧压力力过小;弹簧后面面的螺母母松动;刀具超重重;机械手卡卡紧锁不不起作用用;气压不足足，或刀刀具卡紧紧气压漏漏气。6.刀具夹紧紧后松不不开可能的原原因有:松锁的弹弹簧压合合过紧，，卡爪缩缩不回;应调松上一页下一页返回模块5加工中心心刀库控控制及常常见故障障分析螺母，使使最大载载荷不超超过额定