A n h u i V o c a c t i o n a l & T e c h n i c a l C o l l e g e o f I n d u s t r y & T r a d e 畢 業(yè) 論 文 數(shù)控機(jī)床的維修與維護(hù) Repair and maintenance of CNC machine tools 2016 年 04 月 15 日 所在系院 ： 電氣與電子工程系 專業(yè)班級(jí) ： 機(jī)電一體化 6 班 學(xué)生學(xué)號(hào) ： 2013350638 學(xué)生姓名 ： 楊俊成 指導(dǎo)教師 ： 張友能 A n h u i V o c a c t i o n a l & T e c h n i c a l C o l l e g e o f I n d u s t r y & T r a d e 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 數(shù)控機(jī)床的維修與維護(hù) Repair and maintenance of CNC machine tools 2016 年 04 月 15 日 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 所在系院 ： 電氣與電子工程系 專業(yè)班級(jí) ： 機(jī)電一體化 6 班 學(xué)生學(xué)號(hào) ： 2013350638 學(xué)生姓名 ： 楊俊成 指導(dǎo)教師 ： 張友能 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 系（院） 電氣與信息工程系 專業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù) 班級(jí) （ 6） 班 學(xué)生姓名 楊俊成 學(xué)號(hào) 2013350638 一、題 目： 數(shù)控機(jī)床的維修與維護(hù) 二、設(shè)計(jì)（論文）起止日期： 任務(wù)下達(dá)日期： 2015 年 11 月 5 日 完成日期： 2016 年 4 月 15 日 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 三、教研室審查意見： 教研室負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師、評(píng)閱人評(píng)語(yǔ) 專業(yè)、班級(jí) 機(jī)電（ 6）班 學(xué) 生姓名 楊俊成 完成日期 2016.4.15 題 目： 數(shù)控機(jī)床的維修與維護(hù) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）共 18 頁(yè)，其中：圖 4 幅，表 0 個(gè) 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 建議成績(jī) 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日 評(píng)閱人評(píng)語(yǔ) ： 建議成績(jī) 評(píng)閱人（簽名）： 年 月 日 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?cè)u(píng)定 專業(yè)、班級(jí) 機(jī)電（ 6）班 學(xué)生姓名 楊俊成 完成日期 2016.4.15 題 目： 數(shù)控機(jī)床的維修與維護(hù) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）共 18 頁(yè)，其中：圖 4 幅，表 0 個(gè) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)小組 評(píng)定意見： 畢業(yè)論文成績(jī)的評(píng)定： 指導(dǎo)教師 審閱成績(jī) 評(píng)閱教師 評(píng)閱成績(jī) 總 分 系（院）負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 數(shù)控機(jī)床的維修與維護(hù) 摘要 : 機(jī)械制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，可以說(shuō)，沒(méi)有發(fā)達(dá)的制造業(yè)，就不可能有國(guó)家的真正繁榮和富強(qiáng)。而機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展規(guī)模和水平，則是反映國(guó)民經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)之一。 制造自動(dòng)化技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，其核心是數(shù)控技術(shù)。數(shù)控技術(shù)是綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化控制、自動(dòng)檢測(cè)及精密機(jī)械等高新技術(shù)的產(chǎn)物。它的出現(xiàn)及所帶來(lái)了 巨大效益，已引起了世界各國(guó)科技與工業(yè)界的普遍重視。 數(shù)控維修技術(shù)不僅是保障數(shù)控機(jī)床正常運(yùn)行的前提，對(duì)數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和完善也起到了巨大的推動(dòng)作用，因此，它已經(jīng)成為一門專門的學(xué)科。同時(shí)也表明，數(shù)控維修技術(shù)是制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)和發(fā)展的基礎(chǔ)，也是機(jī)械制造業(yè)技術(shù)水平的標(biāo)志。 論文主要研究了 根據(jù)數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，數(shù)控機(jī)床常見的故障及診斷方法，數(shù)控機(jī)床的保養(yǎng)知識(shí)和講解了數(shù)控車床 的維修方法與注意的事項(xiàng)。 研究結(jié)果表明：數(shù)控加工在當(dāng)前制造行業(yè)中占據(jù)著主導(dǎo)地位， 在各行各業(yè)中都有他的出現(xiàn)，它 的發(fā)展將帶動(dòng)制造業(yè)的飛速發(fā)展，同時(shí)也將影響社會(huì)的發(fā)展進(jìn)程。因此， 做好數(shù)控設(shè)備的維護(hù)工作，提高數(shù)控設(shè)備的維修效率，是現(xiàn)代制造業(yè)的 項(xiàng)重要工作 。 本文的特色在于： 通過(guò)分析數(shù)控機(jī)床的維修維護(hù)，提高了加工效率，最終為企業(yè)帶來(lái)了效益。 關(guān)鍵詞： 數(shù)控技術(shù) 數(shù)控機(jī)床 常見故障 診斷方法 維修方法 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） II Repair and maintenance of CNC machine tools Abstract Machinery manufacturing industry is the pillar industry of national economy, it can be said that no developed manufacturing, there can be no real prosperity and national rich and strong (powerful). And the development of mechanical manufacturing scale and level, it is to reflect the national economic strength and one of the important indicators of the level of science and technology. Manufacturing automation technology is an important part of advanced manufacturing technology, its core is the numerical control technology. Numerical control technology is a comprehensive application of computer, automatic control automatic detection and precision machinery etc. CNC maintenance technology not only is the premise to guarantee normal operation of CNC machine tools, the development of numerical control technology and perfect also played a huge role, therefore, it has become a specialized subject. Also suggests that CNC maintenance technology is the foundation of manufacturing industry competition and development, and of mechanical manufacturing technology level. Thesis mainly studied according to the characteristics of the nc machine tools, CNC machine tool of the common faults and diagnosis methods, explained the numerical control lathe numerical control machine tool maintenance knowledge and maintenance method and the matters for attention. The research results show that the numerical control processing in the current manufacturing industry is dominant and has his presence in all walks of life, it will drive the development of the rapid development of manufacturing industry, at the same time will also affect the development of the society. Therefore, completes the numerical control equipment maintenance work, improve the efficiency of numerical control equipment maintenance, is a modern manufacturing - important work. Characteristics of this article is: through the analysis of repair and maintenance of nc machine tools, improve the machining efficiency, eventually brought benefits for the enterprise. Keywords： NC Technology CNC machine tools Troubleshooting Repair method 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） III 目錄 引 言 . 1 第一章 數(shù)控機(jī)床概述 . 2 1.2 數(shù)控機(jī)床的組成 . 2 1.3 數(shù)控技術(shù)的特點(diǎn) . 2 1.4 數(shù)控機(jī)床的主要技術(shù)指標(biāo) . 2 1.5 數(shù)控機(jī)床使用中應(yīng)注意的事項(xiàng) . 3 第二章 數(shù)控機(jī)床的故障診斷 . 6 2.1 數(shù)控機(jī)床的外部故障診斷方法 . 6 2.2 數(shù)控機(jī)床常見的故障診斷 . 6 2.3 數(shù)控機(jī)床的故障排除 診斷方法： . 7 2.3.1 直觀法 . 7 2.3.2 自診斷功能法 . 7 2.3.3 功能程序測(cè)試法 . 7 2.3.4 交換法 . 7 2.3.5 轉(zhuǎn)移法 . 8 2.3.6 參數(shù)檢查法 . 8 2.3.7 測(cè)量比較法 . 8 2.3.8 敲擊法 . 9 2.3.9 局部升溫 . 9 2.3.10 原理分析法 . 9 第三章 數(shù)控機(jī)床各部故障分析及維修 .10 3.1 數(shù)控機(jī)床主軸伺服系統(tǒng)故障檢查及維修 .10 3.2 機(jī)床 PLC 初始故障的診斷 .10 3.3 數(shù)控設(shè)備檢測(cè)元件故障及維修 .10 3.3.1 機(jī)械振蕩（加減速時(shí)） .10 3.3.2 機(jī)械暴走（飛車） . 11 3.3.3 主軸不能定向或定向不到位 . 11 3.3.4 坐標(biāo)軸振動(dòng)進(jìn)給 . 11 3.4 數(shù)控機(jī)床加工精度異常故障及維修 . 11 第四章 數(shù)控機(jī)床的保養(yǎng)及維護(hù) .12 4.1.1 數(shù)控設(shè)備使用中應(yīng)注意的問(wèn)題。 .12 4.1.2 數(shù)控車床的維護(hù)保養(yǎng) .12 4.2 數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的維護(hù) .12 4.3 機(jī)械 部件的維護(hù) .13 結(jié)束語(yǔ) .14 參考文獻(xiàn) .15 致 謝 .16 附 錄 .17 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 引 言 數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，離開了數(shù)控技術(shù)，先進(jìn)制造技術(shù)就成了無(wú)本之木。數(shù)控技術(shù)的廣泛使用給機(jī)械制造業(yè)生產(chǎn)方式、生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、管理方式帶來(lái)深刻的變化，它的關(guān)聯(lián)效益和輻射能力更是難以估計(jì)。數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備已成為關(guān)系國(guó)家戰(zhàn)略和體現(xiàn)國(guó)家綜合國(guó)力水平的重要基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，其水平高低是衡量一個(gè)國(guó)家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)加工機(jī)床及生 產(chǎn)過(guò)程數(shù)控化，已經(jīng)成為當(dāng)今制造業(yè)的發(fā)展方向。 隨著電子技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，以微處理器為基礎(chǔ)，以大規(guī)模集成電路為標(biāo)志的數(shù)控設(shè)備，已在我國(guó)批量生產(chǎn)、大量引進(jìn)和推廣應(yīng)用，它們給機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了條件，并帶來(lái)很大的效益。但同時(shí)，由于它們的先進(jìn)性、復(fù)雜性和智能化高的特點(diǎn)，在維修理論、技術(shù)和手段上都發(fā)生了飛躍的變化。 另外任何一臺(tái)數(shù)控設(shè)備都是一種過(guò)程控制設(shè)備，這就要求它在實(shí)時(shí)控制的每一時(shí)刻都準(zhǔn)確無(wú)誤地工作。任何部分的故障與失效，都會(huì)使機(jī)床停機(jī)，從而造成生產(chǎn)停頓。因而對(duì)數(shù)控系統(tǒng)這樣原理 復(fù)雜、結(jié)構(gòu)精密的裝置進(jìn)行維修就顯得十分必要了。尤其對(duì)引進(jìn)的 CNC機(jī)床，大多花費(fèi)了幾十萬(wàn)到上千萬(wàn)美元。在許多行業(yè)中，這些設(shè)備均處于關(guān)鍵的工作崗位，若在出現(xiàn)故障后不及時(shí)維修排除故障，就會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。 我們現(xiàn)有的維修狀況和水平，與國(guó)外進(jìn)口設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平還存在很大的差距。造成差距的原因在于：人員素質(zhì)較差，缺乏數(shù)字測(cè)試分析手段，數(shù)域和數(shù)域與頻域綜合方面的測(cè)試分析技術(shù)等有待提高等等。 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 第 一 章 數(shù)控機(jī)床概述 1.1 數(shù)控機(jī)床的簡(jiǎn)介 數(shù)控機(jī)床是一種技術(shù)含量很高的機(jī)、電、儀一體化的高 效的自動(dòng)化機(jī)床，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)、精密測(cè)量和精密機(jī)械等各個(gè)領(lǐng)域的新的技術(shù)成果，是一門新興的工業(yè)控制技術(shù)。數(shù)控技術(shù)是指用數(shù)字量及字符發(fā)出指令并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的技術(shù)，它已經(jīng)成為制造業(yè) 。 1.2 數(shù)控機(jī)床的組成 數(shù)控機(jī)床一般由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)，反饋裝置和機(jī)床本體組成。 1.3 數(shù)控技術(shù)的特點(diǎn) （ 1）具有高度柔性：控機(jī)床上加工零件，主要取決于加工程序，它與普通機(jī)床不同，不必制造、更換許多工具、夾具，不需要經(jīng)常調(diào)整機(jī)床。因此，數(shù)控機(jī)床適用于零件頻繁更換的場(chǎng)合。也就是適合單件、小批生產(chǎn) 及新產(chǎn)品的開發(fā)，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，節(jié)省了大量工藝設(shè)備的費(fèi)用。 （ 2）加工精度高：數(shù)控機(jī)床的加工精度，一般可達(dá)到 0.005 0.1mm，數(shù)控機(jī)床是按數(shù)字信號(hào)形式控制的，數(shù)控裝置每輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，則機(jī)床移動(dòng)部件移動(dòng)一個(gè)脈沖當(dāng)量（一般為 0.001mm），而且機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙與絲杠螺距平均誤差可由數(shù)控裝置進(jìn)行補(bǔ)償，因此，數(shù)控機(jī)床定位精度比較高。 （ 3）加工質(zhì)量穩(wěn)定、可靠：工同一批零件，在同一機(jī)床，在相同加工條件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀軌跡完全相同，零件的一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定。 （ 4）生產(chǎn)率高 ：控機(jī)床可有效地減少零件的加工時(shí)間和輔助時(shí)間，數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的范圍大，允許機(jī)床進(jìn)行大切削量的強(qiáng)力切削，數(shù)控機(jī)床目前正進(jìn)入高速加工時(shí)代，數(shù)控機(jī)床移動(dòng)部件的快速移動(dòng)和定位及高速切削加工，減少了半成品的工序間周轉(zhuǎn)時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。 （ 5）改善勞動(dòng)條件：控機(jī)床加工前經(jīng)調(diào)整好后，輸入程序并啟動(dòng)，機(jī)床就能自動(dòng)連續(xù)的進(jìn)行加工，直至加工結(jié)束。操作者主要是程序的輸入、編輯、裝卸零件、刀具準(zhǔn)備、加工狀態(tài)的觀測(cè)，零件的檢驗(yàn)等工作，勞動(dòng)強(qiáng)度極大降低，機(jī)床操作者的勞動(dòng)趨于智力型工作。另外，機(jī)床一般是封閉式加工，即清潔 ，又安全。 1.4 數(shù)控機(jī)床的主要技術(shù)指標(biāo) （ 1）主要規(guī)格尺寸：主要尺寸有床身與刀架最大回轉(zhuǎn)直徑、最大車削長(zhǎng)度、最大車削直徑等；數(shù)控銑床主要有工作臺(tái)、工作臺(tái) T 型槽、工作臺(tái)行程等規(guī)格尺寸。 （ 2）主軸系統(tǒng)：數(shù)控機(jī)床主軸采用直流或交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，具有較寬的調(diào)速范圍和安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 較高的 回轉(zhuǎn)精度，主軸本身的剛度與抗震性比較好?，F(xiàn)在數(shù)控機(jī)床主軸普遍達(dá)到 500010000r/min 甚至更高的轉(zhuǎn)速，并且可以通過(guò)操作面板上的倍率開關(guān)直接改變轉(zhuǎn)速，每擋間隔 5%，其調(diào)節(jié)范圍為 50% 120%。 （ 3）進(jìn)給系統(tǒng)：該系統(tǒng)有進(jìn)給速度范圍、快進(jìn) 速度范圍、運(yùn)動(dòng)分辨率（最小移動(dòng)增量）、定位精度和螺距范圍等主要技術(shù)參數(shù)。 （ 4）定位精度和重復(fù)定位精度：定位精度是指數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)或其他運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際運(yùn)動(dòng)位置與指令位置的一致程度，其不一致的差值即為定位誤差。重復(fù)定位精度是指在相同的操作方法和條件下，在完成規(guī)定操作次數(shù)過(guò)程中得到結(jié)果的一致程度。 （ 5）刀具系統(tǒng)：數(shù)控車床包括刀架工位數(shù)、工具孔直徑、刀桿尺寸、換刀時(shí)間、重復(fù)定位精度各項(xiàng)內(nèi)容。加工中心刀庫(kù)容量與換刀時(shí)間直接影響其生產(chǎn)率。 1.5 數(shù)控機(jī)床使用中應(yīng)注意的事項(xiàng) 使用數(shù)控機(jī)床之前，應(yīng)仔細(xì)閱讀機(jī)床使用說(shuō)明書 以及其他有關(guān)資料，以便正確操作使用機(jī)床，并注意以下幾點(diǎn)： （ 1）機(jī)床操作、維修人員必須是掌握相應(yīng)機(jī)床專業(yè)知識(shí)的專業(yè)人員或經(jīng)過(guò)技術(shù)培訓(xùn)的人員，且必須按安全操作規(guī)程及安全操作規(guī)定操作機(jī)床； （ 2）非專業(yè)人員不得打開電柜門，打開電柜門前必須確認(rèn)已經(jīng)關(guān)掉了機(jī)床總電源開關(guān)。只有專業(yè)維修人員才允許打開電柜門，進(jìn)行通電檢修； （ 3）除一些供用戶使用并可以改動(dòng)的參數(shù)外，其它系統(tǒng)參數(shù)、主軸參數(shù)、伺服參數(shù)等，用戶不能私自修改，否則將給操作者帶來(lái)設(shè)備、工件、人身等傷害； （ 4）修改參數(shù)后，進(jìn)行第一次加工時(shí)，機(jī)床在不裝刀具和工件的 情況下用機(jī)床鎖住、單程序段等方式進(jìn)行試運(yùn)行，確認(rèn)機(jī)床正常后再使用機(jī)床； 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第 二 章 數(shù)控機(jī)床的故障診斷 2.1 數(shù)控機(jī)床的外部故障診斷方法 由于現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的可靠性越來(lái)越高，數(shù)控系統(tǒng)本身的故障越來(lái)越低，而大部分故障的發(fā)生則是非系統(tǒng)本身原因引起的。數(shù)控設(shè)備的外部故障可以分為軟故障和外部硬件損壞引起的硬故障。 軟故障是指由于操作、調(diào)整處理不當(dāng)引起的，這類故障多發(fā)生在設(shè)備使用前期或設(shè)備使用人員調(diào)整時(shí)期。對(duì)于數(shù)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，另一個(gè)易出故障的地方為伺服單元。由于各軸的運(yùn)動(dòng)是靠伺服單元控制伺服電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠來(lái)實(shí)現(xiàn) 的。用旋轉(zhuǎn)編碼器作速度反饋，用光柵尺作位置反饋。一般易出故障的地方為旋轉(zhuǎn)編碼器與伺服單元的驅(qū)動(dòng)模塊。例如，一數(shù)控車床剛投入使用的時(shí)候，在系統(tǒng)斷電后重新啟動(dòng)時(shí)，必須要返回到參考點(diǎn)。即當(dāng)用手動(dòng)方式將各軸移到非干涉區(qū)外后，再使各軸返回參考點(diǎn)。否則，可能發(fā)生撞車事故。所以，每天加工完后，最好把機(jī)床的軸移到安全位置。外部硬件操作引起的故障是數(shù)控修理中的常見故障。這類故障有些可以通過(guò)報(bào)警信息查找故障原因。對(duì)一般的數(shù)控系統(tǒng)來(lái)講都有故障診斷功能或信息報(bào)警。維修人員可利用這些信息手段縮小診斷范圍。而有些故障雖有報(bào)警信息顯示， 但并不能反映故障的真實(shí)原因。如一臺(tái)采用 840C 系統(tǒng)的數(shù)控車床，第一天工作時(shí)完全正常，而第二天上班時(shí)卻無(wú)論如何也開不了機(jī)，工作方式一轉(zhuǎn)到自動(dòng)方式下就報(bào)警 “EMPTYING SELECTED MOOE SELECTOR”。加工完工件后，主軸不停，機(jī)械手就去抓取工件，后來(lái)仔細(xì)檢查各部位都無(wú)毛病，而是自動(dòng)工作條件下的一個(gè) 模式開關(guān)位置錯(cuò)了。所以，當(dāng)有些故障原因不明的報(bào)警出現(xiàn)的話，一定要檢查各工作方式下的開關(guān)位置。還有些故障不產(chǎn)生故障報(bào)警信息，只是動(dòng)作不能完成，這時(shí)就要根據(jù)維修經(jīng)驗(yàn)、機(jī)床的工作原理和 PLC 運(yùn)行狀況來(lái)分析判斷了。 2.2 數(shù)控機(jī)床常見的故障診斷 數(shù)控系統(tǒng)故障維修通常按照：現(xiàn)場(chǎng)故障的診斷與分析、故障的測(cè)量維修排除、系統(tǒng)的試車這三大步進(jìn)行。 （ 1）先外部后內(nèi)部 ： 現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的可靠性越來(lái)越高，數(shù)控系統(tǒng)本身的故障率越來(lái)越低，而大部分故障的發(fā)生則是非系統(tǒng)本身原因引起的。由于數(shù)控機(jī)床是集機(jī)械、液壓、電氣為一體的機(jī)床，其故障的 發(fā)生也會(huì)由這三者綜合反映出來(lái)。維修人員應(yīng)先由外向內(nèi)逐一進(jìn)行排查。盡量避免隨意地啟封、拆卸，否則會(huì)擴(kuò)大故障，使機(jī)床喪失精度、降低性能。 （ 2）先機(jī)械后電氣 ： 一般來(lái)說(shuō)，機(jī)械故障較易發(fā)覺，而數(shù)控系統(tǒng)及電氣故障的診斷難度較大。在故障檢修之前，首先注意排除機(jī)械性的故障。 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 （ 3）先靜態(tài)后動(dòng)態(tài) ： 先在機(jī)床斷電的靜止?fàn)顟B(tài)，通過(guò)了解、觀察、測(cè)試、分析，確認(rèn)通電后不會(huì)造成故障擴(kuò)大、發(fā)生事故后，方可給機(jī)床通電。在運(yùn)行狀態(tài)下，進(jìn)行動(dòng)態(tài)的觀察、檢驗(yàn)和測(cè)試，查找故障。而對(duì)通電后會(huì)發(fā)生破壞性故障的，必須先排除危險(xiǎn)后，方可通電。 2.3 數(shù) 控機(jī)床的故障排除 診斷方法： 簡(jiǎn)易診斷技術(shù)：?jiǎn)?、看、聽、摸、?精密診斷技術(shù)：溫度監(jiān)測(cè)、振動(dòng)監(jiān)測(cè)、噪聲監(jiān)測(cè)、油液分析、裂紋監(jiān)測(cè) 2.3.1 直觀法 這是一種最基本的方法。維修人員通過(guò)對(duì)故障發(fā)生時(shí)的各種光、聲、味等異?，F(xiàn)象的觀察以及認(rèn)真察看系統(tǒng)的每一處，往往可將故障范圍縮小到一個(gè)模塊或一塊印刷線路板。這要求維修人員具有豐富的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，要有多學(xué)科的較寬的知識(shí)和綜合判斷的能力。 2.3.2 自診斷功能法 現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)雖然尚未達(dá)到智能化很高的程度，但已經(jīng)具備了較強(qiáng)的自診斷功能。能隨時(shí)監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的硬件和軟件的工作狀 況。一旦發(fā)現(xiàn)異常，立即在 CRT 上報(bào)警信息或用發(fā)光二極管批示出故障的大致起因。利用自診斷功能，也能顯示出系統(tǒng)與主機(jī)之間接口信號(hào)的狀態(tài)，從而判斷出故障發(fā)生在機(jī)械部分還是數(shù)控系統(tǒng)部分，并批示出故障的大致部位。這個(gè)方法是當(dāng)前維修時(shí)最有效的一種方法 。 2.3.3 功能程序測(cè)試法 所謂功能程序測(cè)試法就是將數(shù)控系統(tǒng)的常用功能和特殊功能，如直線定位、圓弧插補(bǔ)、螺紋切削、固定循環(huán)、用戶宏程序等用手工編程或自動(dòng)編程方法，編制成一個(gè)功能程序測(cè)試紙帶，通過(guò)紙帶閱讀機(jī)送入數(shù)控系統(tǒng)中，然后啟動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)使之進(jìn)行運(yùn)行，藉以檢查機(jī)床執(zhí)行這些 功能的準(zhǔn)確性和可靠性，進(jìn)而判斷出故障發(fā)生的可能起因。本方法對(duì)于長(zhǎng)期閑置的數(shù)控機(jī)床第一次開機(jī)時(shí)的檢查以及機(jī)床加工造成廢品但又無(wú)報(bào)警的情況下，一時(shí)難以確定是編程錯(cuò)誤或是操作錯(cuò)誤，還是機(jī)床故障時(shí)的判斷是一較好的方法。 2.3.4 交換法 這是一種簡(jiǎn)單易行的方法，也是現(xiàn)場(chǎng)判斷時(shí)最常用的方法之一。所謂交換法就是在分析出故障大致起因的情況下，維修人員可以利用備用的印刷線路板、模板，集成電路芯片或元器件替換有疑點(diǎn)的部分，從而把故障范圍縮小到印刷線路板或芯片一級(jí)。它實(shí)際上也是在驗(yàn)證分析的正確性。 在備板交換之前，應(yīng)仔細(xì)檢查 備板是否完好，并應(yīng)檢查備板的狀態(tài)應(yīng)與原板狀態(tài)完全一致。這包括檢查板上的選擇開關(guān)，短路棒的設(shè)定位置以及電位器的位置。在置換 CNC安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 裝置的存儲(chǔ)器板時(shí)，往往還需要對(duì)系統(tǒng)作存儲(chǔ)器的初始化操作（如日本 FANUC 公司的 FS 6 系統(tǒng)用的磁泡存儲(chǔ)器就需要進(jìn)行這項(xiàng)工作），重新設(shè)定各種數(shù)控?cái)?shù)據(jù)，否則系統(tǒng)仍將不能正常地工作。又如更換 FANUC 公司的 7 系統(tǒng)的存儲(chǔ)器板之后，需重新輸入?yún)?shù)，并對(duì)存儲(chǔ)器區(qū)進(jìn)行分配操作。缺少了后一步，一旦零件程序輸入，將產(chǎn)生 60 號(hào)報(bào)警（存儲(chǔ)器容量不夠）。有的 CNC 系統(tǒng)在更換了主板之后， 需 要 進(jìn)行一些特定的操作 。如 FNUC公司在 FS 10 系統(tǒng)，必須按一定的操作步驟，先輸入 9000 9031 號(hào)選擇參數(shù)，然后才能輸入 0000 號(hào)至 8010 號(hào)的系統(tǒng)參數(shù)和 PC 參數(shù)?？傊?，一定要嚴(yán)格地按照有關(guān)系統(tǒng)的操作、維修說(shuō)明書的要求進(jìn)行操作。 2.3.5 轉(zhuǎn)移法 所謂轉(zhuǎn)移法就是將 CNC 系統(tǒng)中具有相同功能的二塊印刷線路板、模塊、集成電路芯片或元器件互相交換，觀察故障現(xiàn)象是否隨之轉(zhuǎn)移。藉此，可迅速確定系統(tǒng)的故障部位。這個(gè)方法實(shí)際上就是交換法的一種。因此，有關(guān)注意事項(xiàng)同交換法所述。 2.3.6 參數(shù)檢查法 眾所周知，數(shù)控參數(shù)能直接影響數(shù)控機(jī)床 的功能。參數(shù) 通常是存放在磁泡存儲(chǔ)器或存放在需由電池保持的 CMOS RAM 中，一旦電池不足或由于外界的某種干擾等因素，會(huì)使個(gè)別參數(shù)丟失或變化，發(fā)生混亂，使機(jī)床無(wú)法正常工作。此時(shí)，通過(guò)核對(duì)、修正參數(shù)，就能將故障排除。當(dāng)機(jī)床長(zhǎng)期閑置工作時(shí)無(wú)緣無(wú)故地出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象或有故障而無(wú)報(bào)警時(shí)，就應(yīng)根據(jù)故障特征，檢查和校對(duì)有關(guān)參數(shù)。 另外，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行的數(shù)控機(jī)床，由于其機(jī)械傳動(dòng)部件磨損，電氣無(wú)件性能變化等原因，也需對(duì)其有關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。有些機(jī)床的故障往往就是由于未及時(shí)修改某些不適應(yīng)的參數(shù)所致。當(dāng)然這些故障都是屬于故障的范疇。 2.3.7 測(cè)量比較法 CNC 系統(tǒng)生產(chǎn)廠在設(shè)計(jì)印刷線路板時(shí)，為了調(diào)整、維修的便利，在印刷線路板上設(shè)計(jì)了多個(gè)檢測(cè)用端子。用戶也可利用這些端子比較測(cè)量正常的印刷線路板和有故障的印刷線路板之間的差異。可以檢測(cè)這些測(cè)量端子的電壓或波形，分析故障的起因及故障的所在位置。甚至，有時(shí)還可對(duì)正常的印刷線路人為地制造“故障”，如斷開連線或短路，撥去組件等，以判斷真實(shí)故障的起因。為此，維修人員應(yīng)在平時(shí)積累印刷線路板上關(guān)鍵部位或易出故障部位在正常時(shí)的正確波形和電壓值。因?yàn)?CNC 系統(tǒng)生產(chǎn)廠往往不提供有關(guān)這方面的資料。 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 2.3.8 敲擊法 當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)的故障表現(xiàn)為若有若無(wú)時(shí)，往往可用敲擊法檢查出故障的部位所在。這是由于 CNC 系統(tǒng)是由多塊印刷線路板組成，每塊板上又有許多焊點(diǎn)，板間或模塊間又通過(guò)插接件及電纜相連。因此，任何虛焊或接觸不良，都可能引起故障。當(dāng)用絕緣物輕輕敲打有虛焊及接觸不良的疑點(diǎn)處，故障肯定會(huì)重復(fù)再現(xiàn)。 2.3.9 局部升溫 CNC 系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行后元器件均要老化，性能會(huì)變壞。當(dāng)它們尚未完全損壞時(shí)，出現(xiàn)的故障變得時(shí)有時(shí)無(wú)。這時(shí)可用熱吹風(fēng)機(jī)或電烙鐵等來(lái)局部升溫被懷疑的元器件，加速其老化，以便徹底暴露故障部件。當(dāng)然，采用此法 時(shí)，一定要注意元器件的溫度參數(shù)等，不要將原來(lái)是好的器件烤壞。 2.3.10 原理分析法 根據(jù) CNC 系統(tǒng)的組成原理，可從邏輯上分析各點(diǎn)的邏輯電平和特征參數(shù)（如電壓值或波形），然后用萬(wàn)用表、邏輯筆、示波器或邏輯分析儀進(jìn)行測(cè)量、分析和比較，從而對(duì)故障定位。運(yùn)用這種方法，要求維修人員必須對(duì)整個(gè)系統(tǒng)或每個(gè)電路的原理有清楚的、較深的了解。 除了以上常用的故障檢查測(cè)試方法外，還有拔板法，電壓拉偏法，開環(huán)檢測(cè)法以及在上章中曾提出的診斷方法等多種。這些檢查方法各有特點(diǎn)，按照不同的故障現(xiàn)象，可以同時(shí)選擇幾種方法靈活應(yīng)用，對(duì)故障 進(jìn)行綜合分析，才能逐步縮小故障范圍，較快地排除故障。 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 第 三 章 數(shù)控機(jī)床各部故障分析及維修 3.1 數(shù)控機(jī)床主軸伺服系統(tǒng)故障檢查及維修 電子工業(yè)的飛速發(fā)展，使各種集成度高、性能先進(jìn)的調(diào)速驅(qū)動(dòng)層出不窮，給數(shù)控機(jī)床的更新?lián)Q代提供了有利條件，但對(duì)于目前大中型企業(yè)還無(wú)法將舊數(shù)控機(jī)床全部改造的現(xiàn)實(shí)，修理舊的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，仍是維修戰(zhàn)線上的一項(xiàng)艱巨任務(wù)。在維修主回路采用錯(cuò)位選觸無(wú)環(huán)流可逆調(diào)速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的數(shù)控車床中所遇到的部分故障及處理方法。 3.2 機(jī)床 PLC 初始故障的診斷 機(jī)床 PLC 初始故障的診斷為了 保護(hù)機(jī)床和維修方便， PLC 有顯示和檢測(cè)機(jī)床故障的能力。一旦發(fā)生故障，維修人員就能根據(jù)機(jī)床的故障顯示號(hào)去確定故障類別，予以排除。但在實(shí)際加工過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)有時(shí) PLC 同時(shí)顯示幾個(gè)故障，它們是由某一個(gè)故障引起的連鎖故障，排除了初始的引發(fā)故障，其它故障報(bào)警就消失了。可是從機(jī)床 PLC 顯示的所有報(bào)警故障中，維修人員并不知道哪個(gè)故障是初始引發(fā)故障，維修人員只能逐個(gè)故障去查，這就增加了維修難度。機(jī)床 PLC 初始故障診斷功能，通過(guò) PLC 程序，準(zhǔn)確判斷出初始故障的報(bào)警號(hào)。維修中，首先排除初始故障，其它引發(fā)故障自行消失，這樣就極 大地方便了機(jī)床的維修，提高了機(jī)床維修的快速性和準(zhǔn)確性。 其次 初始故障診斷原理設(shè)計(jì)的 PLC 程序不單單是把各個(gè)故障都能檢測(cè)和顯示出來(lái)，還能把最關(guān)鍵的初始故障自動(dòng)判斷出來(lái)。 3.3 數(shù)控設(shè)備檢測(cè)元件故障及維修 檢測(cè)元件是數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的重要組成部分，它起著檢測(cè)各控制軸的位移和速度的作用，它把檢測(cè)到的信號(hào)反饋回去，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。測(cè)量方式可分為直接測(cè)量和間接測(cè)量：直接測(cè)量就是對(duì)機(jī)床的直線位移采用直線型檢測(cè)元件測(cè)量，直接測(cè)量常用的檢測(cè)元件一般包括：直線感應(yīng)同步器、計(jì)量光柵、磁尺激光干涉儀。間接測(cè)量就是對(duì)機(jī)床的直線位移 采用回轉(zhuǎn)型檢測(cè)元件測(cè)量，間接測(cè)量常用的檢測(cè)元件一般包括：脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、圓感應(yīng)同步器、圓光柵和圓磁柵。 當(dāng)機(jī)床出現(xiàn)如下故障現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)考慮是否是由檢測(cè)元件的故障引起的： 3.3.1 機(jī)械振蕩（加減速時(shí)） （ 1）脈沖編碼器出現(xiàn)故障，此時(shí)檢查速度單元上的反饋線端子電壓是否在某幾點(diǎn)電壓下降，如有下降表明脈沖編碼器不良，更換編碼器。 （ 2）脈沖編碼器十字聯(lián)軸節(jié)可能損壞，導(dǎo)致軸轉(zhuǎn)速與檢測(cè)到的速度不同步，更換聯(lián)軸節(jié)。 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 （ 3）測(cè)速發(fā)電機(jī)出現(xiàn)故障，修復(fù)，更換測(cè)速機(jī)。 3.3.2 機(jī)械暴走（飛車） 在檢查位置控制單元 和速度控制單元的情況下，應(yīng)檢查： （ 1）脈沖編碼器接線是否錯(cuò)誤，檢查編碼器接線是否為正反饋， A 相和 B 相是否接反。 （ 2）脈沖編碼器聯(lián)軸節(jié)是否損壞，更換聯(lián)軸節(jié)。 （ 3）檢查測(cè)速發(fā)電機(jī)端子是否接反和勵(lì)磁信號(hào)線是否接錯(cuò)。 3.3.3 主軸不能定向或定向不到位 在檢查定向控制電路設(shè)置和調(diào)整，檢查定向板，主軸控制印刷電路板調(diào)整的同時(shí)，應(yīng)檢查位置檢測(cè)器（編碼器）是否不良，此時(shí)測(cè)編碼器輸出波形。 3.3.4 坐標(biāo)軸振動(dòng)進(jìn)給 在檢查電動(dòng)機(jī)線圈是否短路，機(jī)械進(jìn)給絲杠同電機(jī)的連接是否良好，檢查整個(gè)伺服系統(tǒng)是否穩(wěn)定的情況下，檢查 脈沖編碼是否良好、聯(lián)軸節(jié)聯(lián)接是否平穩(wěn)可靠、測(cè)速機(jī)是否可靠。檢測(cè)元件是一種極其精密和容易受損的器件，一定要從下面幾個(gè)方面注意，進(jìn)行正確的使用和維護(hù)保養(yǎng)。 （ 1） 不能受到強(qiáng)烈振動(dòng)和摩擦以免損傷代碼板，不能受到灰塵油污的污染，以免影響正常信號(hào)的輸出。 （ 2） 工作環(huán)境周圍溫度不能超標(biāo)，額定電源電壓一定要滿足，以便于集成電路片子的正常工作。 （ 3） 要保證反饋線電阻，電容的正常，保證正常信號(hào)的傳輸。 （ 4） 防止外部電源、噪聲干擾，要保證屏蔽良好，以免影響反饋信號(hào)。 總之，在數(shù)控設(shè)備的故障中，檢測(cè)元件的故障比例是比較高的 ，只要正確的使用并加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，對(duì)出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行深入分析，就一定能降低故障率，并能迅速解決故障，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。 3.4 數(shù)控機(jī)床加工精度異常故障及維修 生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)遇到數(shù)控機(jī)床加工精度異常的故障。此類故障隱蔽性強(qiáng)、診斷難度大。導(dǎo)致此類故障的原因主要有三個(gè)方面： （ 1）機(jī)床進(jìn)給單位被改動(dòng)或變化。 （ 2）機(jī)床各軸的零點(diǎn)偏置（ NULL OFFSET）異常。 （ 3）軸向的反向間隙（ BACKLASH）異常。 安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 第 四 章 數(shù)控機(jī)床的保養(yǎng)及維護(hù) 4.1 數(shù)控機(jī)床的保養(yǎng)知識(shí) 數(shù)控車床的維修概念，不能單純局限于數(shù)控系統(tǒng)發(fā) 生故障時(shí)，如何排除故障和及時(shí)修復(fù)，使數(shù)控系統(tǒng)盡早投入使用，還應(yīng)包括正確使用和日常保養(yǎng)等。 數(shù)控設(shè)備是一種自動(dòng)化程度較高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的先進(jìn)加工設(shè)備，是企業(yè)的重點(diǎn)設(shè)備。要發(fā)揮數(shù)控設(shè)備的高效益，就必須正確的操作和精心的維護(hù)，做好日常維護(hù)保養(yǎng)，可使設(shè)備持良好的技術(shù)狀態(tài)，延緩劣化進(jìn)程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消滅故障隱患，從而保證安全運(yùn)行。 4.1.1 數(shù)控設(shè)備使用中應(yīng)注意的問(wèn)題 。 （ 1） 數(shù)控設(shè)備的使用環(huán)境為提高數(shù)控設(shè)備的使用壽命，一般要求要避免陽(yáng)光的直接照射和其他熱輻射 ， 要避免太潮濕、粉塵過(guò)多或有腐蝕氣體的場(chǎng)所 。 腐蝕氣體易使電子 元件受到腐蝕變質(zhì)，造成接觸不良或元件間短路 ，影響設(shè)備的正常運(yùn)行。精密數(shù)控設(shè)備要遠(yuǎn)離振動(dòng)大的設(shè)備，如沖床、鍛壓設(shè)備等。 （ 2） 電源要求 ： 為了避免電源波動(dòng)幅度大（大于 10%）和可能的瞬間干擾信號(hào)等影響，數(shù)控設(shè)備一般采用專線供電（如從低壓配電室分一路單獨(dú)供數(shù)控車床使用）或增設(shè)穩(wěn)壓裝置等，都可減少供電質(zhì)量的影響和電氣干擾。 4.1.2 數(shù)控車床的維護(hù)保養(yǎng) 由于 數(shù)控車床系統(tǒng)的不同，各具不同的特性。其維護(hù)保養(yǎng)的內(nèi)容和規(guī)則也各有其特色，具體應(yīng)根據(jù)其車床 系統(tǒng) 種類、型號(hào)及實(shí)際使用情況，并參照車床使用說(shuō)明書要求，制訂和建立 必要的定期、定級(jí)保養(yǎng)制度。 4.2 數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的維護(hù) 數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心部件，因此，數(shù)控機(jī)床的維護(hù)主要是數(shù)控系統(tǒng)的維護(hù)。數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一段較長(zhǎng)時(shí)間的使用，電子元器件性能要老化甚至損壞，有些機(jī)械部件更是如此，為了盡量地延長(zhǎng)元器件的壽命和零部件的磨損周期，防止各種故障，特別是惡性事故的發(fā)生，就必須對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行日常的維護(hù)。概括起來(lái)，要注意以下幾個(gè)方面。 （ 1）制訂數(shù)控系統(tǒng)日常維護(hù)的規(guī)章制度根據(jù)各種部件特點(diǎn)，確定各自保養(yǎng)條例。如明文規(guī)定哪些地方需要天天清理（如 CNC 系統(tǒng)的輸入輸出單元 光電閱讀機(jī)的清潔，檢查機(jī)械結(jié)構(gòu)部分是否潤(rùn)滑良好等），哪些部件要定期檢查或更換（如直流伺服電動(dòng)機(jī)電刷和換向器應(yīng)每月檢查一次）。 （ 2）應(yīng)盡量少開數(shù)控柜和強(qiáng)電柜的門：因?yàn)樵跈C(jī)加工車間的空氣中一般都含有油霧、灰塵甚至金屬粉末。一旦它們落在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的印制線路或電器件上，容易引起元器件間安徽工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 絕緣電阻下降，甚至導(dǎo)致元器件及印制線路的損壞。有的用戶在夏天為了使數(shù)控系統(tǒng)超負(fù)荷長(zhǎng)期工作，打開數(shù)控柜的門來(lái)散熱，這是種絕不可取的方法，最終會(huì)導(dǎo)致數(shù)控系統(tǒng)的加速損壞。正確的方法是降低數(shù)控系統(tǒng)的外部環(huán)境溫度。因此，應(yīng)該有一種嚴(yán)格的規(guī)定，除非進(jìn)行必要的調(diào)整 和維修，不允許隨便開啟柜門，更不允許在使用時(shí)敞開柜門。 （ 3）定時(shí)清掃數(shù)控柜的散熱通風(fēng)系統(tǒng)：每天檢查數(shù)控系統(tǒng)柜上各個(gè)冷卻風(fēng)扇工作是否正常，應(yīng)視工作環(huán)境狀況，每半年或每季度檢查一次風(fēng)道過(guò)濾器是否有堵塞現(xiàn)象。如果過(guò)濾網(wǎng)上灰塵積聚過(guò)多，需及時(shí)清理，否則將會(huì)引起數(shù)控系統(tǒng)柜內(nèi)溫度過(guò)高（一般不允許超過(guò) 55），造成過(guò)熱報(bào)警或數(shù)控系統(tǒng)工作不可靠。 （ 4） 數(shù)控系統(tǒng)的輸入 /輸出裝置的定期維護(hù) ： 80 年代以前生產(chǎn)的數(shù)控車床，大多帶有光電式紙帶閱讀機(jī)，如果讀帶部分被污染，將導(dǎo)致讀入信息出錯(cuò)。為此，必須按規(guī)定對(duì)光電閱讀機(jī)進(jìn)行維護(hù)。 （ 5） 直流電動(dòng)機(jī)電刷的定期檢查和更換 ： 直流電動(dòng)機(jī)電刷的過(guò)渡磨損，會(huì)影響電動(dòng)機(jī)的性能，甚至造成電動(dòng)機(jī)損壞