机电设备安装与维修课件：数控机床的维修-数控系统故障诊断与维修概述

机电设备安装与维修

数控机床数控系统故障诊断与维修概述

数控系统维修的基本概念III数控系统常见故障的处理III数控系统常见故障的诊断（一）数控机床的利用率问题数控机床是一种高效率的自动化机床，大多用来加工重要的零件，不允许加工中途出故障，而且数控机床价格昂贵，因此开动率是很高的，为了充分发挥它的效率，一般多是昼夜运行。为了提高数控系统的利用率，应该合理安排加工工序，充分作好准备工作，尽量减少数控机床的空闲等待时间（如等待刀具、夹具及加工程序等）。为此，要加强对有关人员的技术培训和加强维修工作。数控系统的维修包括两个方面的含义：一是日常维护，即预防性维修；二是一旦发生故障，应尽量缩短维修时间，使数控机床投入使用。数控系统维修的基本概念严格地说，每台数控机床长时间工作后都要损坏的，但是延长元器件的工作寿命，延长机械部件的磨损周期，防止意外恶性事故的发生，争取机床能长时间工作是日常对机床进行预防性维护保养的宗旨。

任何一台数控机床要想长期连续可靠地工作，除了机床自身的质量之外，必然与使用者平时的正确维护保养、及时排除故障和及时修理有关，做好这些工作，是充分发挥设备效能的基本保证。对维修人员技术要求要高于操作者。典型的数控系统硬件的连接（二）数控系统维修人员和维修器具1.专业人员要求（1）具备熟练的操作技巧和快速理解加工程序的能力，能对机床加工中出现的各种情况进行综合判断，分析影响加工质量的因素并提出处理对策；（2）具备及时判断小故障所在和排除故障的能力;（3）具备较强的实验能力和动手能力；（4）具备CNC系统方面的知识，掌握机床电气控制、机械结构、加工工艺等知识；（5）具有较强的责任感和良好的职业道德。2.维修用器具（1）交流电压表,用于测量交流电源电压；（2）直流电压表,用于测量直流电源电压；（3）万用表（四位半数字式和指针式各一套）；（4）示波器；（5）相序表；（6）逻辑分析仪；（7）“十”字头螺丝刀和“一”字头螺丝刀，大、中、小各种规格各一套；（8）化学用品。清洁液和润滑油等；（9）完整的资料、手册、线路图及维修说明书（包括数控系统操作说明）、PLC说明书与用户程序清单、伺服驱动系统说明书等（三）数控系统的日常维护1.数控拒、机床电器柜的散热通风系统应每天检查检查各电柜的冷却风扇工作是否正常，风道过滤器有否堵塞。

如果工作不正常或过滤器灰尘过多，会引起柜内温度过高而使系统不能可靠工作，甚至引起过热报警。一般来说，每半年或每三个月应检查清理一次，具体视车间环境状况而定。2.应尽量少开数控柜和电气柜柜门加工车间空气中飘浮的灰尘、油雾和金属粉末落或腐蚀气体等在印刷线路板和电子部件上容易造成元器件间绝缘电阻下降，从而出现故障，甚至使元器件及印刷线路板损坏。

因此除非进行必要的调整和维修，否则不允许随便开启柜门，更不允许加工时敞开柜门。另外电加工设备产生的粉末灰尘较大，如果这些设备与数控机床距赢较近，应采取必要的通风吸尘措施，以防其灰尘、粉末到处散落。3.定期检查和清扫直流伺服电机

直流伺服电机旋转时，电刷会与换向器摩擦而逐渐磨损。而电刷的过度磨损会影响电机的工作性能，甚至损坏，所以必须定期检查电刷。4.应使数控机床有一个良好的工作环境

工作环境不良也能造成系统不能正常工作。供电电压的波动不能太大（按规定数控系统允许电网在额定值的±10%范围内波动），要并避免突然停电等瞬间干扰问题，以免造成数控系统元器件损坏，因此需要经常监视电网电压，采用专线供电或增设稳压装置等。数控机床和热处理用的中频感应炉不能在同一供电线路上，因为中频感应炉将会干扰数控机床的正常运行，因此，这两种设备必须从变电室处分别供电。数控设备应远离振动大的设备，如冲床、锻压设备，以免振动导致连接松动或者接触不良等问题5.定期更换存储用电池一般数控系统内对CMOSRAM存储器件设有可充电电池维护电路，以保证系统不通电期间能保持其存储器的内容。

在一般情况下，即使尚未失效，也应每年更换一次，以确保系统正常工作。电他的更换应在数控系统供电状态下进行，以防更换时RAM内信息丢失。6.备用电路板的维护备用的印制电路板长期不用时，应定期插到数控系统中通电运行一段时间，以防损坏。7.数控系统长期不用时的维护为提高数控系统的利用率和减少数控系统的故障，数控机床应满负荷使用，而不要长期闲且不用。由于某种原因，造成数控系统长期闲置不用时，为了避免数控系统损坏，需注意以下两点：（1）要经常给数控系统通电，特别是在环境湿度较大的梅雨季节更应如此。在机床锁住不动（即伺服电动机不转）的情况下，让数控系统空运行，利用电器元件本身的发热来驱散数控系统内的潮气，保证电子元器件性能稳定可靠。（2）如果数控机床闲置不动达半年以上，应将电刷从直流电机中取出，以免由于化学作用使换向器表面腐蚀引起换向性能变坏，甚至损坏整台电机。8.数控系统的预防性维护预防性维护的目的是为了降低故障率，其工作内容主要包括下列几方面的工作：（1）为每台数控机床分配专门的操作人员、工艺人员和维修人员。（2）针对每台机床的具体性能和加工对象制定操作规程，建立工作与维修档案。（3）对每台数控机床建立日常维护保养计划，包括保养内容（如坐标轴传动系统的润滑、磨损情况，主轴润滑等，油、水气路，各项温度控制，平衙系统，冷却系统，传动带的松紧，继电器、接触器触头清洁，各插头、接线端是否松动，电气柜通风状况等）、各功能部件和元器件的保养周期（每日、每月、半年或不定期）。（一）故障处理数控（CNC）系统发生故障除了少量自诊断显示故障原因外，大部分故障都是以综合故障出现。因此不能很快确定故障原因，必须做好充分的调查和检查。1.操作者职责：

当数控系统发生故障，操作人员又不能将故障排除时，应及时通知维修人员，并保存好现场，同时，操作人员应对故障做详细的记录。记录的内容包括:（1）故障的种类：数控系统状态显示的内容，CRT的报警号，机械机构动作是否正常，定位误差是否过大，刀具轨迹是否正常，辅助机能是否正常。（2）故障的出现频率：何时发生，发生了几次，周边设备此时的状态；加工同类工件时出故障的几率如何？在加工程序的哪一段出现的故障，故障是否在特定方式下产生。（3）系统的输入电压情况：电压是否有波动，设备周边是否有大电流设备在使用。数控系统常见故障的处理2.维修者职责（1）操作者问询：与操作者进行细致的交流，确认故障前后记录内容的真实情况；以及操作是否有误操作等情况。（2）机床状态检查：系统是否处于急停状态，保险丝是否烧断，机床是否调整到位，加工参数设置是否正确，运转过程中是否有异常的振动，机床的部件是否有变形发生，电缆与压力管线是否正常，有无明显的破损泄漏情况。（3）设备周边检查:数控系统温度是否过高，是否有剧烈的温度变化，电控柜内过滤器洁净程度，周围是否有振动源，数控系统是否受到阳光长时间直射。（4）接口情况检查：信号线与动力线是否分开走线，屏蔽线的联结是否正确、牢固，电控柜内插接件的联结是否牢固可靠等。（5）设备外围检查：最近是否修理或调整过机床，最近是否修理或调试过强电柜，最近是否修理过数控系统，附近是否安装了新机床，其他数控设备是否也出现同样故障？使用者是否调整过数控系统参数，数控系统以前是否发生过同样的故障。如果车间维修人员不能自行排出数控系统的故障，则应将上述记录的故障现象和数控系统的状态通知专业的数控系统维修人员。（6）运转情况检查：系统是否处于报警状态,机床运转Ready状态所需的条件是否都满足,机床运行过程中是否更改过或调整过方式,方式选择开关是否设置正确，速度倍率开关是否设置正确，机床是否处于锁住状态，进给保持按钮是否处于正确状态等。（7）系统程序检查：是否新编的程序，程序是否正确，故障是否发生在某一特定程序段，故障是否发生在子程序中。（8）故障重复性检查：若系数控统故障为非破坏性故障则可重复执行出现故障的程序段，观察故障的重复性；判断重复出现的故障是否与外界因素有关。（9）故障修复：根据故障诊断结果调整、修改系统参数和程序，复位机床中间继电器和各传感器的状态，修复更换破损电缆或压力管路，紧固接口插接件和屏蔽线缆，修理或更换产生故障的元器件，更换库存的驱动元器件或电机等配件。1.故障判断原则：

数控（CNC）系统发生故障是指CNC系统丧失了规定功能。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、机床电气，还是机械、液压，只要有可能引起该故障的原因，都要尽可能全面的列出来，然后进行综合判断和优化选择，确定最有可能的原因，通过必要的试验，达到确诊和排除故障的目的。2.故障的分类（1）从过程分，有突然故障和渐变故障两种；（2）从性能上分，有完全失效和部分失效的分别；（3）从使用角度分，可分为误用故障和本质故障两类；（4）从时间上分，有早期故障、偶然故障和耗损故障三阶段，此三个阶段构成了有名的“浴盆曲线”，即第一阶段和第二阶段（早期阶段和耗损阶段）故障率高，而中间阶段故障率低；数控系统常见故障的诊断（5）从严重性分，可分为灾难性、致命性、严重和轻度四种；（6）从故障性质分，还可分为破坏性故障和非破坏性故障两类。对于非破坏性的故障，由于其危险性小，可以重演，因此排除较易。而对于因伺服系统失控造成机床飞车等破坏性故障，则只能通过现象来作分析判断，并且在修理时有一定的危险性。（7）从与故障的相互关系来分，可分为非关联（即与系统本身无关的原因，例如由于安装、运输等造成），和关联故障两大类。而关联性中又可分为系统性故障和偶然性（也称随机性）故障。所谓系统性故障，是指一旦满足某种条件，CNC系统就必然发生故障，是一种可再现的故障。而随机性故障则不然，即使在完全相同的条件下，故障也只是偶然发生。一股来说，随机性的故障多是由于系统控制软件不完善、硬件工作特性曲线漂移、电器元件可靠性下降等原因造成，这类故障的排除较困难，需要反复试验才能确诊。（8）从诊断方式分，分为有诊断显示故障和无诊断显示故障两种，现代的数控系统大多都有丰富的自诊断功能，利用这些诊断显示的报警号，对应维修手册是较易判断故障所在的，而对于无诊断显示的故障，故障排除的难度较大，需要进行多方面的调查，综合判断各种现象才能排除。

3.故障诊断的一般方法（1）初判在资料齐备的条件下，通过分析资料判断故障所在，或采用接口信号判别，根据故障现象判断可能发生故障的部位，然后按照故障特征与此部位的具体特点逐个检查（2）报警处理系统报警的处理：维修人员根据报警号后给出的具体信息与处理办法自行处理。

机床报警和操作信息的处理：PLC系统将一些反映机床接口电气控制方面的故障或操作信息以特定的标志通过显示器窗口给出，并且通过一些特定的按键可以看到更详细的报警说明，可以根据厂家提供的设备故障维护手册进行处理，也可利用操作面板或编程器根据电路图与PLC程序，查询出相应的信号状态，按照逻辑关系找出故障所在并处理

无报警或无法报警的故障处理：当系统已停机或系统没有报警但工作不正常时需要根据故障发生前后的系统状态信息综合分析处理。

4.故障诊断的常规检查方法（1）直观检查法利用人的感官，注意发生故障时的各种现象。有无火花、焦糊味、亮光和异响产生，以及产生的部位，电路板上是否有烧毁、损伤的痕迹等，用手轻摇元器件（电容、半导体器件等）检查有无松动，虚焊现象。（2）数控系统自诊断法依靠CNC系统内部计算机的快速处理数据的能力，对出错系统进行多路、快速的信导采集和处理，然后由诊断程序进行逻辑分析判断，以确定系统是否存在故障，以及对故障进行定位。包括开机自诊断和在线自诊断两种。（3）状态检查法数控（CNC）系统能以多页的“诊断地址”和”诊断数据”的形式提供各种状态的信息。常见的有坐标轴信息、刀具位置信息、与存储器相关的状态信息、与电机反馈信号有关的状态信息、操作面板工作方式与按键的状态等。（4）报警指示灯显示故障法在通过检查分布在电源单元、伺服单元、控制单元、输入/输出单元等部件上的故障指示灯，可大致判断出故障出在何处。（5）更换印刷线路扳方