数控机床结构与维修（项目化教程）（第二版）课件 任务10、11 数控机床维护与安全操作、学会数控机床故障处理方法

任务十数控机床维护与安全操作一、能力目标（一）知识要求1.掌握数控机床维护与保养的相关知识；2.了解机床主轴部件、滚珠丝杠螺母副和导轨等的组成和结构，懂得其维护与保养的相关知识。3.了解数控分度头、自动换刀装置、液压气压系统和冷却润滑装置的组成，懂得其维护与保养的相关知识。（二）技能要求1.了解数控机床维护与保养的目的和意义；2.掌握数控机床维护与保养的基本要求；3.掌握数控机床维护与保养的内容；4.了解机床主轴部件、滚珠丝杠螺母副和导轨等的组成和结构，懂得其维护与保养的基本要求和方法；5.了解数控分度头、自动换刀装置、液压气压系统和冷却润滑装置的组成，懂得其维护与保养方法。三、相关知识一、数控机床的可靠性二、数控机床可靠性指标三、数控机床维修的基本要求四、数控机床故障维修原则五、提高维修数控机床技术水平的方法六、数控机床维护七、数控机床维护与保养的点检管理八、数控机床维护与保养的内容九、数控装置的日常维护与保养一、数控机床的可靠性数控机床的可靠性是指在规定的条件下，数控机床维持无故障的工作能力。二、数控机床可靠性指标

1、平均无故障时间

2、平均修复时间

3、有效度机床的故障率在失效期和老化期比较高，在稳定期可靠性较高，因此其保修期一般为一年，过了保修期后，基本进入稳定期，稳定期一般在6到8年左右，机床可以可靠的工作，到老化期时该考虑是否改造数控系统，对机床进行大修或者更新机床。（二）数控机床可靠性指标1.平均无故障时间（MTBF）指机床在两次故障间能正常工作的时间的平均值，也就是机床在寿命范围内总工作时间与总故障次数之比。越长越好。2.平均修复时间（MTTR）指机床在寿命范围内每次从出现故障开始维修，直至能正常工作所用的平均时间，也就是机床在寿命范围内总故障的时间与次数之比。越短越好。3.有效度是考核机床可靠性和可维修性的指标，是对机床的正常工作概率进行综合评价的尺度，是指一台可维修的机床在一段时间内维持其性能的概率。定义为平均无故障时间与平均无故障时间和平均修复时间之和的比。数控卧式铣床三、数控机床维修的基本要求1、要具有一定的理论知识2、要具有一定的英文基础3、要具有较强的分析能力4、要具有较强的解决问题的能力四、数控机床故障维修原则1、先外部后内部2、先机械后电器3、先静后动4、先公用后专用5、先简单后复杂6、先一般后特殊五、提高维修数控机床技术水平的方法1、多问2、多阅读3、多观察4、多思考5、多实践6、多讨论交流六、数控机床维护1、操作规程和日常维护制度2、应尽量少开电气柜的柜门3、定期检查控制系统的冷却通风装置4、定期更换系统备用电池5、数控机床要满负荷工作6、加强润滑管理7、检查电源的供电质量8、定期检查和更直流电动机的电刷（五）提高维修数控机床技术水平的方法1.多问（1）要多问机床厂家技术人员（2）要多问操作人员（3）要多问其他维修人员2.多阅读（1）更多阅读数控技术资料（2）要多阅读数控系统资料（3）要多阅读梯形图PLC梯形图对故障维修大有好处（4）要多看数控机床的图样资料（5）要多阅读外文资料3.多观察（1）多观察机床工作时间（2）多观察机床结构（3）多观察故障现象4.多思考（1）多思考，开阔视野（2）多思考，知其所以然（3）多思考，防患于未然5.多实践（1）多实践，积累维修经验（2）多实践，在实践中学习6.多讨论、多交流（1）讨论怎样排除故障（2）讨论结果、交流经验（3）多交流（4）多总结日检周检月检季检半年检数控机床维护与保养的内容要想做好数控机床的预防性维护工作，关键是要了解日常维护与保养知识。（七）数控机床维护与保养的点检管理开展点检是数控机床维护的有效办法，点检就是按有关维护文件的规定，对设备进行定点、定时的检查和维护，优点是可把出现故障消灭在萌芽状态，缺点工作量大。点检是开展状态监测和故障诊断工作的基础，包括：定点、定标、定期、定项、定人、定法、检查、记录、处理、分析（八）数控机床维护与保养的内容（1）日检包括液压系统、导轨润滑系统、冷却系统等（2）周检包括机床零件、主轴润滑系统（3）月检电源和空气干燥器（4）季检主要从机床床身、液压系统、主轴润滑系统进行检查（5）半年检对机床液压系统、主轴润滑系统以及X轴的检查序号

周期

部

件

方

法1每天气源压力检查气体控制系统压力，正常范围为500～1000千帕。2每周自动分水过滤器检查过滤器底部,当自动分水堵塞时,拧下进行清洗。3不定期冷却液箱或链式排屑器检查液面，不足时增添冷却液，冷却液脏了或变质了，需要更换。4不定期自动稀油润滑装置检查油面，不足时按《集中稀油润滑装置使用说明书》的要求添加油至油标标记处。5每季增压缸检查油面，不足时加至油杯容积的4／5。6不定期床身前端漏水孔检查是否堵塞，堵塞时应清理疏通。XH716D立式加工中心XK716D立式数控床身铣床数控装置的日常维护与保养1.严格遵守操作规程和日常维护制度2.应尽量少开数控柜和强电柜的门3.定时清扫数控柜的散热通风系统4.数控系统的输入/输出装置的定期维护5.定期检查和更换直流电动机电刷6.经常监视数控系统的电网电压7.定期更换存储器用电池8.数控系统长期不用时的维护9.备用电路板的维护10.做好维修前的准备工作第三节数控机床电气控制系统的维护与保养一、普通继电接触器控制系统的维护与保养二、PLC可编程控制器的维护与保养第四节数控机床的安全操作规程一、数控车床及车削加工中心的安全操作规程二、数控铣床及加工中心的安全操作规程三、特种加工机床的安全操作规程数控车床及加工中心的安全操作规程如下：操作之前，一定要穿戴好劳保用品，不要戴手套操作。操作前必须熟知每个按钮的作用以及操作事项。使用时，应当注意机床各个部位警示牌上的警示内容。机床周围的工具要摆放整齐，要便于拿放。加工前必须关上机床的防护门。刀具装夹完毕后，应当采用手动式进行试切。机床运转过程中，不要清除切屑，以免用手接触机床运动部件。清除切屑时，要使用一定的工具，应当注意不要被切屑划破手脚。要测量工件时，必须在机床停止状态下进行。工件结束后，应注意保持机床及控制设备的清洁，要及时对机床进行维护保养。谢谢任务十一：学会数控机床故障处理方法一、能力目标（一）知识要求1.了解数控机床常见故障现象与故障分类方法、数控机床的故障诊断技术等方面知识。2.掌握常见数控机床故障实用诊断处理方法方面的知识。（二）、技能要求1.具有数控机床故障分类，数控机床的故障诊断技术的能力。2.具有常见数控机床故障实用诊断处理方法的能力。二、任务说明

（一）教学目标能够根据具体机床操作说明书、维修说明书、设备档案及时诊断、处理数控机床的常见故障的能力。（二）教学媒体实训基地各类机床、实训基地机床资料、网络、数控机床故障模拟试验台。

（三）教学说明结合实训基地设备环境和数控设备的操作、维护手册，依据数控机床设备管理档案，采用案例法、头脑风暴法等具体说明机床的故障判断方法。（四）学习说明在安排到实习单位的过程中，收集各种关于数控设备的维护、故障诊断资料，理论联系实际学习数控机床的故障判断方法。提高解决数控机床故障诊断、维护保养能力。提交报告；

数控系统故障分类，按照不同的方法有很多种分类形式。（1）按照故障性质：系统性故障；随机性故障；（2）按照故障类型：机械故障；电气故障；（3）按照报警提示：有报警故障；无报警故障；（4）按照发生部：数控装置故障；PLC故障；伺服系统故障；机床本题故障；（5）按照破坏程度：破坏性故障；非破坏性故障；

第一节概述一、故障的分类除去以上的分类方法，还有以下的一种分类方法：第一节概述一、故障的分类数控机床故障系统故障外围电路故障机械故障1、软件故障

在数控系统中与软件相关的故障，主要是由于参数设置不正确、参数不匹配导致的。参数按照大类区分可分为：系统参数、机械参数、用户参数。1、基本参数设置不正确导致的故障2、伺服参数不正确导致的故障3、主轴参数设置不正确导致的故障4、轴参数设置不正确导致的故障5、PLC参数设置不正确导致的故障6、用户参数设置不正确导致的故障7、功能参数设置不正确导致的故障一、故障的分类第一节概述硬件故障1、伺服放大器故障2、伺服电机故障3、检测元件故障在数控机床中与系统有关的故障主要集中在驱动部分，当然也包括一些板卡的故障。这些也是维修人员能够判断的故障。4、各种系统板卡的故障一、故障的分类第一节概述外围电路故障外围电路故障1、继电器、接触器、接线端子、熔断器2、线路短路、断路3、外围设备冷却系统、润滑系统

气路、油路换刀系统安全门、电器柜、电气互锁

在数控机床的故障中、外围电路故障所占的比例相当大。并且也是一线维护人员，能够现场判读解决的故障。绝大多数停机事件此类故障引起，因此熟练掌握此类故障的判断、排除方法和积累相关经验是一线维护人员所必须的。一、故障的分类第一节概述机械故障1、机械元件损坏。2、机械整体配置、位置不当或者机械有一些磨耗。（1）、导致机床不能够正常运行，时常会出现一些报警。（2）、会出现异响、异动。（1）、导致几何精度丢失（2）、导致位置精度丢失一、故障的分类第一节概述故障的诊断包括两方面的内容：诊和断。诊：对是客观状态作检测或测试。断：确定故障的性质、程度、类别、部位，并指明故障产生的原因，提供相应的处理对策等。第一节概述一、数控机床的故障诊断技术1、数控系统自诊断

所谓故障自诊断技术，就是在硬件模块、功能部件上各状态测试点（在系统设计制造时设置的）和相应诊断软件的支持下，利用数控系统中计算机的运算处理能力，实时监测系统的运行状态，并在预知系统故障或系统性能、系统运行品质劣化动向时，及时自动发出报警信息的技术。（1）开机自诊断：数控系统在上电时，都会运行自身的自诊断程序，对系统构成的各个部分进行检测，判断是否具有正常工作的条件。在各部分没有出现预设的错误以后，系统才能够完全启动，否则系统将会报错或者发出警告。第一节概述一、数控机床的故障诊断技术

开机自诊断的内容：存储器、I/O单元、CRT、软/驱动器等外设状态是否正常；以及模块间的连接是否正常，某些重要的集成电路是否插装到位，规格型号是否正确进行诊断；系统软件和系统参数是否正确等。只有当全部项目都确认无误后，CNC系统进入正常的初始化或运行准备状态，并在CRT上将显示出机床此时工作位置坐标值的画面。否则，CNC系统将通过显示器，模块或印刷电路板上的发光二极管(LED)等报告故障信息。此时，CNC系统无法进入下步工作阶段。

第一节概述一、数控机床的故障诊断技术1、数控系统自诊断

（2）运行自诊断所谓运行自诊断，顾名思义就是数控机床在运行过程中，数控系统进行的自我诊断。运行自诊断主要指CNC系统在运行过程中，对CNC系统的各硬件模块、伺服驱动单元、运行状态、运行环境等进行的实时自动监测和诊断，一旦发现故障，即刻发出报警信号并实施相应的保护措施。它是数控系统故障自诊断功能的最主要部分。第一节概述一、数控机床的故障诊断技术（3）在线诊断在线诊断指数控系统作为一个整体，处于正常运行的状态下。系统自身的诊断程序会，实时地对数控系统的各个部分（包括各个硬件部分和软件运行）进行监控，并显示各部分的状态。系统不仅会在出现预设异常时，显示报警信息，而且会将系统各部分运行的实时状态，通过各种途径显示出来。这就极大的方便了，对数控系统的故障诊断。

第一节概述一、数控机床的故障诊断技术（4）、离线诊断离线诊断或称脱机诊断是指当系统出现故障要判定系统是否真有故障时。将数控系统与被控设备脱离作检查，以便对故障做进一步定位，力求把故障定位在尽可能小的范围内。这是早期常用的故障诊断方法，而且要经过专门训练的人员才能进行诊断。随着计算机技术的发展，以前一些离线诊断的技术已逐步集成到了CNC系统中，成为了开机自诊断和运行自诊断的一部分，使维护诊断更为方便。第一节概述一、数控机床的故障诊断技术（5）、远程诊断

远程诊断是指利用网络将CNC系统与该系统生产厂家的服务器连接起来，通过向用户设备发送诊断程序所进行的一种远程诊断。当用户CNC系统出现故障时，CNC系统通过网络与厂商服务器相连，由服务器向CNC系统发送诊断程序，并使CNC系统或机床执行某种指令，同时收集运行测试数据，分析比较，确定故障所在，然后将诊断结论和处理方法通知用户。远程诊断除用于故障发生后的诊断处理外，还可为用于作日常维护。目前，国外一些名牌数控系统大都将此功能作为选择功能（option）供用户选用。随着通讯技术尤其使网络技术的发展，通讯诊断技术的应用将日益广泛，这对提高数控系统的可靠性，降低维护费用都具有及其重要的意义。第一节概述一、数控机床的故障诊断技术2、如何排除日常故障（1）故障发生时机床的状态。

a在什么时间发生的故障？包括发生故障的具体时间；发生时机床运行的状态；发生故障时外部条件如何，包括天气、供电情况等等；了解故障发生的频次。

b故障发生时，进行了和种操作？机床运行在什么模式；程序运行情况如何；各轴分别处在什么位置；当前正在运行那一个轴；机床有没有执行辅助功能；能不能够复位消除；如果能够复位消除，会不会执行到相同情况下再出现；如果再次出现，改变加工参数会不会出现等等。

c故障发生后，机床出现的现象。有无报警；如果没有报警，机床相关的状态是否正确。

第一节概述一、数控机床的故障诊断技术2、如何排除日常故障

d确认外界有无影响机床的其他因素？电磁干扰；电源是否稳定；气源是否稳定等等（2）根据系统的报警信息以及相关资料进行故障诊断现在数控系统都具有强大的故障诊断功能，并能够针对各类故障提供丰富的报警文本。对于很多故障，系统都能够诊断出来，并提供相应的报警信息。数控系统在硬件上还设置了一些装置，用于系统有故障时指示技术人员方便的诊断故障。（3）充分利用数控机床上，PLC对于外围电路实时状态的监控功能。结合PLC和数控机床电气手册，对比PLC的实时输入、输出状态以及外围电路的控制逻辑，正确判断外围电路的故障。第一节概述一、数控机床的故障诊断技术2、如何排除日常故障

（4）利用PLC梯形图反映的控制逻辑，跟踪那些外围设施出现故障的真正原因。利用梯形图的监控功能，观察那些相关信号是否处于正确的状态。如果有节点处于不正确的状态，就依据梯形图向前向后追踪，看是什么原因引起前面节点处于哪一种状态。（5）对于排除数控机床故障最重要的方法，就是掌握数控系统及数控机床的工作原理，懂得如何使用各种各样的检测仪表、仪器，综合分析数控机床出现故障的操作以及外部、内部原因。进一步通过各种实践机会，进一步掌握一些排除故障的手法（如：零件互换、误差放大等等）。具体到某一个机床，就应该详细阅读其各类说明书，掌握其机械、电气构造、组成以及工作原理，根据故障现象分析可能出现故障的部位、环节，并大胆的动手验证。在机床出现故障时还要，详细调查该机床的“病历”“病史”。第一节概述一、数控机床的故障诊断技术FANUCPMC的应用

信号状态监控画面PMCSINGALSTATUSMONITRUNSEARCHADDRESS76543210X000011111001X000100110101X000210101000X000300000000X000400000000X000500000000X000600000000X000700000000FANUCPMC的应用

查阅梯形图SEARCHADDRESSTRIGERWINDOWLADDER*******MONITRUN00001-00004SUB1END1R9091.1R9091.6M1PS2M1T2XM1D1M1D2Y1000.0ON助记号助记符模式FANUCPMC的应用

查阅梯形图1、查看方法

当机床出现报警时，系统会自动切换到报警画面，并显示报警信息。报警信息有两部分组成：报警号；报警信息。用户可以通过报警信息，简单的了解故障的性质和内容。如果用户通过报警信息不能够了解报警的内容，那么还可以通过在用户相关手册上查找对应的报警号，从而获得进一步具体的信息。对于普通用户需要清楚的是，在数控系统上获得的报警信息分为两种。一种是系统报警，这一部分报警或由系统故障（软件的硬件的）引起或由程序（格式或内容）引起。这一部分报警号、报警信息由系统厂商预设。一种是机床报警（外部报警）这一部分报警内容通常是由外部因素引起（如气压、各类外部PLC输入信号错误或缺失引起）。这一部分报警号、报警信息由机床生产厂商预设第二节FANUC0i系统常见故障一、系统报警信息

报警号在1000～3000以内的为机床厂商编制的报警信息。其余的报警信息为系统厂商编制的报警信息。因此，如果我们看到的报警号是在1000～3000号以内，我们基本上可以判断为外围电路或者是外部设施出现了故障。出现这一类故障，可以通过查询电路图、梯形图、状态表等完成对故障的诊断。第二节FANUC0i系统常见故障一、系统报警信息报警信号显示O0001N010401***SPINDLECLAMP/UNCLAMPABNORMAL

MEM*******

***ALM[ALARM][MESSAG][HISTORY][][]报警号报警信息报警画面显示故障案例一1、机床在运行过程中在出现没有任何报警的情况下停止运行。该机床是一台四轴四联动的数控机床，机床在运行过程中出现题目所说的意外停止，并且在反复发生几次后机床不能够运行加工程序了。经过和操作人员的反复沟通，我们按照处理数控机床故障的分析过程，进行分析如下：（1）该机床出现故障的时候，是在加工零件过程中，并且是在旋转第四轴的时候出现。（2）在出现该故障初期，停止程序运行，复位后还可以重新启动程序。

（3）经过几次反复以后，机床不能够启动加工程序。（4）关闭系统，重新启动数控机床，对机床各轴回原点的操作。三个直线轴都能够正确回到原点，但是旋转轴不能够回到原点（第四轴根本就能够移动）分析：从以上的现象可以看到，该机床出现这样的故障极有可能是第四轴出现了某种问题。出现了第四轴不能够旋转的现象，很可能是第四轴刹车未能松开的原因。该机床所用第四轴，采用的是气动刹车。故障案例一（5）观察外部输入气压正常，证明应该不是外部气压过低引起。其实，如果外部气压过低机床会出现报警的。（6）在排除外部气压故障的情况下，我们应该去检查第四轴刹车器是否正常。如果检查第四轴刹车器要把第四轴拆开，这样的话工作量就非常庞大。（7）检查第四轴刹车器的信号，观察刹车器的信号是否已经进入到PMC。通过机床电气手册，查询第四轴刹车松开到位的信号的地址为X3.4。（8）进入系统查看X3.4的状态（按照FANUC系统进入PMC的方法）。系统键、PMC、PMCDGN、STATUS搜索X3.4。执行松开转台的动作，观察X3.4有无变化，结果是没有变化。（9）上面的步骤证明第四轴的刹车松开信号没有到位。

故障案例一

（10）造成第四轴刹车信号没有到位的原因有好几个，需要我们进一步去分析排查。

a、刹车器没有松开；

b、刹车器松开了，检测开关没有检测到；

c、检测元件损坏；

d、从检测元件到接口的电缆损坏；

e、PLC故障；

f、其他原因。（11）打开第四轴外罩，执行第四轴夹紧、放松动作，发现用于检测的接近开关没有亮。初步怀疑是接近开关有问题，或者是连接线有问题。故障案例一故障案例一（12）、通过前面的初步分析，判断为