《数控机床故障诊断与维修》数控机床机械故障诊断与维修

数控机床故障诊断与维修（第2版）数控机床机械故障诊断与维修【学习目标】

通过实践操作能够掌握数控机床常见机械故障的类型。

了解数控机床机械故障诊断与维修的方法。

能够正确对数控机床的常见机械故障进行诊断，快速找到机械故障的突破口和故障原因，加以分析和排除。

机床在运行过程中，机械零部件受到力、热、摩擦及磨损等多种因素的作用，使传动副之间的间隙加大，运动件间的连接松动，产生相互撞击、振动，直接影响机床的传动精度和工件的加工质量，严重时将会损坏零部件，或者产生机械结构变形，致使执行机构不能完成功能任务或达不到质量要求。

其机械故障主要分为动作性故障、功能性故障、结构性故障和使用性故障。

本项目的任务是快速找到机械故障的突破口和故障原因，加以分析和排除。一、任务导入二、相关知识（一）数控机床常见机械故障的类型数控机床机械故障主要发生在机床本体部分，可以分为机械部件故障、液压系统故障、气动系统故障和润滑系统故障等。数控机床常见机械部件故障有以下几种。1．主轴部件故障2．进给传动链故障（1）提高传动精度。（3）导轨。（2）提高传动刚度。3．自动换刀装置故障（1）刀库运动故障。（2）换刀机械手故障。4．各轴运动位置行程开关压合故障5．配套辅助装置故障（1）液压系统。（2）气压系统。（3）润滑系统。（4）冷却系统。（5）排屑装置。

（二）机床参考点与返回参考点的故障与维修1．机床参考点及返回参考点方式机床厂在制造机床时，可以给各个坐标轴的位置检测装置配置绝对位置编码器和增量位置编码器，也可以选择绝对光栅尺和增量光栅尺，如图11-1所示。图11-1常用位置检测元件在FANUC系统中，回参考点的控制采用栅格回零的方法，具体控制是采用软件和硬件电路一起实现的，零点的位置取决于电动机的一转信号的位置。参考点设定方法如表11-1所示。回参考点的方法减速挡块脉冲编码器增量式绝对式对准标记设定参考点不要不建议采用建议采用栅格方式无挡块参考点的设定不要不建议采用建议采用有挡块方式参考点返回必要建议采用可以采用表11-1 常见的参考点设定方法2．返回参考点的故障与排除方法回参考点故障主要有：出现超程并报警；回不到参考点，参考点指示灯不亮；回参考点的位置不稳定；回参考点整螺距偏移；回参考点时报警，并有报警信息。（1）出现超程并报警分为两种情况。一种情况是回参考点前，坐标轴的位置离参考点距离过小造成的。解除超程保护后，并将坐标轴移动到行程范围内，重新回参考点操作，即可排除故障。另一种情况是“参考点减速”挡块松动或位置发生变化引起的，重新调整固定挡块就可以排除故障。（2）回不到参考点，参考点指示灯不亮。（3）回参考点的位置不稳定。（4）回参考点整螺距偏移。（5）回参考点时报警，并有报警信息。注意：

回参考点故障一般也可分为找不到和找不准参考点两种故障，前者主要是回参考点减速开关产生的信号或零标志脉冲信号失效所致，可用示波器检测信号；后者是参考点开关挡块位置设置不当引起的，只要重新调整即可。（三）刀架故障诊断方法1．刀架旋转不到位的故障与排除刀架旋转不到位的故障与排除方法如表11-2所示。2．刀架锁不紧的故障与排除刀架锁不紧的故障与排除方法如表11-3所示。3．刀架电动机不转的故障与排除刀架电动机不转的故障与排除方法如表11-4所示。序号故障原因排除方法1液压系统出现问题，油路不畅通或液压阀出现问题检查液压系统2液压马达出现故障检查液压马达是否正常工作3刀库负载过重，或者有阻滞的现象检查刀库装刀是否合理4润滑不良检查润滑油路是否畅通，并重新润滑表11-2 刀架旋转不到位的故障与排除方法序号故障原因排除方法1刀架反转信号没有输出检查线路是否有误2刀架锁紧时间过短增加锁紧时间3机械故障重新调整机械部分表11-3 刀架锁不紧的故障与排除方法序号故障原因排除方法1电源相序接反（使电动机正反转相反）或电源缺相（适用普通车床刀架）将电源相序调换2PLC程序出错，换刀信号没有发出重新调试PLC表11-4 刀架电动机不转的故障与排除方法（四）进给传动系统的维护与故障诊断1．进给系统机械传动结构机械传动装置是指将驱动源的旋转运动变为工作台的直线运动的整个机械传动链，包括联轴器、齿轮装置、丝杠螺母副等中间传动机构，如图11-6所示。图11-6进给传动机械装置的构成2．滚珠丝杠螺母副调整与维护（1）滚珠丝杠螺母副的结构。（2）滚珠丝杠螺母副间隙的调整。①双螺母齿差消隙结构。②双螺母螺纹消隙结构。③双螺母垫片消隙结构。（3）滚珠丝杠螺母的维护。①支承轴承的定期检查。②滚珠丝杠副的润滑和密封。③滚珠丝杠副常用防尘密封圈和防护罩。序号故障现象故障原因排除方法1滚珠丝杠副噪声丝杠支承的压盖压合情况不好调整轴承压盖，使其压紧轴承端面丝杠支承轴承破损更换新轴承电动机与丝杠联轴器松动拧紧联轴器锁紧螺母丝杠润滑不良改善润滑条件滚珠丝杠副轴承有破损更换新滚珠2滚珠丝杠运动不灵活轴向预紧力太大调整轴向间隙和预加载荷丝杠与导轨不平行调整丝杠支座位置螺母轴线与导轨不平行调整螺母位置丝杠弯曲变形校直丝杠3滚珠丝杠副润滑不良检查各滚珠丝杠副润滑用润滑脂润滑的丝杠，需添加润滑脂表11-5 滚珠丝杠副故障诊断3．导轨副调整与维护（1）数控机床常用导轨。①矩形导轨。②三角形导轨。③燕尾槽导轨。④圆柱形导轨。（2）间隙调整。①压板调整间隙。②镶条调整间隙。③压板镶条调整间隙。图11-11滑动导轨的截面形状图11-12压板调整间隙图11-13镶条调整间隙图11-14压板镶条调整间隙（3）导轨的润滑与防护。①滑动导轨的润滑。②导轨的防护。（4）导轨副的故障诊断。导轨副故障诊断的方法如表11-6所示。序号故障现象故障原因排除方法1导轨研伤机床经长期使用，地基与床身水平有变化，使导轨局部单位面积载荷过大定期进行床身导轨的水平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注意合理分布短工件的安装位置，避免负荷过分集中导轨润滑不良调整导轨润滑油量，保证润滑油压力导轨材质不佳采用电镀加热自冷淬火对导轨进行处理，导轨上增加锌铝铜合金板刮研质量不符合要求提高刮研修复的质量机床维护不良，导轨内落入脏物加强机床保养，保护好导轨防护装置表11-6 导轨副故障诊断序号故障现象故障原因排除方法2导轨上移动部件运动不良或不能移动导轨面研伤用180＃纱布修磨机床导轨面上的研伤导轨压板研伤卸下压板，调整压板与导轨间隙导轨镶条与导轨间隙太小，调得太紧松开镶条止退螺钉，调整镶条螺栓，使运动部件运动灵活，保证0.03mm塞尺不得塞入，然后锁紧止退螺钉3加工面在接刀处不平导轨直线度超差调整或修刮导轨，公差0.015/500mm工作台塞铁松动或塞铁弯曲太大调整塞铁间隙，塞铁弯度在自然状态下小于0.05mm/全长机床水平度差，使导轨发生弯曲调整机床安装水平，保证平行度、垂直度在0.02/1

000之内续表（五）加工中心换刀装置维护与故障诊断1．刀库与换刀机械手的维护要点2．刀库及自动换刀装置的故障诊断（一）数控车床Z轴拆装与精度检测图11-15所示为数控车床的Z轴装配图，其拆卸与安装及精度检测步骤如下。1．数控车床Z轴的拆卸步骤（1）拆卸电动机（2）拆卸左端轴承压盖（3）拆卸右端轴承座（4）丝杠与左端支撑分离并退出左端轴承（5）抽出滚珠丝杠（6）拔出溜板箱销钉三、任务实施2．数控车床Z轴的安装与精度检测步骤（1）校验溜板箱与电动机座的同轴度（2）安装右侧轴承座并与电动机座校验同轴度（3）安装滚珠丝杠并检测跳动（4）检测丝杠的轴向窜动（二）主轴或进给轴噪声大、加工精度差的故障与排除1．主轴部分因机械安装、调试及操作使用不当等原因会引起机械传动故障，表现为传动噪声大、加工精度差、运行阻力大。液压、润滑与气动系统的故障主要是管路阻塞和密封不良，因此数控机床更应加强污染控制和根除“三漏”现象。2．进给丝杠部分进给丝杠的故障主要是丝杠副噪声大，其故障原因及排除方法如表11-8所示。故障原因排除方法滚珠丝杠轴承压盖合不上调整压盖，使其压紧轴承滚珠丝杠润滑不良检查分油器和油路，使润滑油充足滚珠破损更换滚珠电动机与丝杠联轴器松动拧紧联轴器锁紧螺钉表11-8 进给丝杠故障原因及排除方法（一）急停功能及其故障排除数控装置操作面板和手持单元上，均设有急停按钮，用于当数控系统或数控机床出现紧急情况，需要使数控机床立即停止运动或切断动力装置（如伺服驱动器等）的主电源等场合。当数控系统出现自动报警信息后，按下急停按钮；待查看报警信息并排除故障后，再松开急停按钮，使系统复位并恢复正常。按下急停按钮时，数控机床立即停止运动并切断动力装置电源，包括主轴、进给轴、刀架、冷却系统都不能运行。CAK3665SJ数控车床急停功能的电气结构如图11-16所示。四、技能拓展图11-16数控车床急停电气结构图数控机床发出急停报警的原因一般有以下两种。（1）电气方面的原因，急停回路断路。（2）PLC中规定的系统复位所需要完成的条件未满足要求，如伺服动力电源准备好、主轴驱动准备好等信息未到达。注意：在发生“急停”或“NOTREADY”故障时，主要考虑的因素有以下几点。①面板上的“急停”生效；②工作台的超极限保护生效；③伺服驱动器、主轴驱动器、液压马达等主要工作电动机及主回路的过载保护；④