數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修技術(shù)概述數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修工作的基本要求人員條件·掌握有關(guān)數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣控制方面的知識(shí)涉及學(xué)科：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)模擬與數(shù)字電路自控理論電機(jī)與拖動(dòng)技術(shù)數(shù)控加工技術(shù)機(jī)械傳動(dòng)液壓和氣動(dòng)技術(shù)·掌握機(jī)械和電氣維修中檢測(cè)儀器和工具的使用·掌握常見(jiàn)的英文標(biāo)識(shí)的意義物質(zhì)條件·相關(guān)器具維修工具測(cè)量?jī)x器和儀表其他輔助物品·技術(shù)資料機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)——機(jī)床生產(chǎn)廠家系統(tǒng)操作說(shuō)明書(shū)連接說(shuō)明書(shū)（硬件、功能）維修說(shuō)明書(shū)參數(shù)說(shuō)明書(shū)交流伺服電機(jī)規(guī)格/參數(shù)說(shuō)明書(shū)伺服電機(jī)維修說(shuō)明書(shū)規(guī)格說(shuō)明書(shū)（對(duì)系統(tǒng)功能有一定的了解）數(shù)控機(jī)床的故障特點(diǎn)傳統(tǒng)機(jī)床：觸點(diǎn)控制，繼電器電路，控制時(shí)間、行程、電流、電壓數(shù)控機(jī)床：計(jì)算機(jī)控制、PLC控制，如何用PLC與CNC之間的交換信息查找故障數(shù)控機(jī)床的故障主要分機(jī)械故障和電氣故障兩大類：機(jī)械故障主要表現(xiàn)為機(jī)床長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)引起的磨損（需定期修復(fù)），再者就是因某些原因造成的機(jī)械部件的損壞（突然的——故障比較明顯）數(shù)控機(jī)床的電氣故障主要包括硬件故障和軟件故障。硬件故障主要指電氣元件、印刷線路板、電線電纜、接插件的故障——需修理或更換。軟件故障一般是指PLC邏輯控制程序產(chǎn)生故障，需要輸入或修改某些數(shù)據(jù)甚至修改PLC程序，零件加工程序故障也是軟件故障，最嚴(yán)重的軟件故障是系統(tǒng)軟件的缺失。·系統(tǒng)軟件的組成類別名稱存放位置制造者1系統(tǒng)文件啟動(dòng)芯片存儲(chǔ)或固化EPROMFLASHMEMORY系統(tǒng)生產(chǎn)廠家基本系統(tǒng)軟件（標(biāo)配）加工循環(huán)測(cè)量循環(huán)2用戶文件NC機(jī)床數(shù)據(jù)SRAM中（CMOS）機(jī)床制造廠家PLC機(jī)床數(shù)據(jù)PLC用戶程序PLC報(bào)警文本系統(tǒng)設(shè)定數(shù)據(jù)3用戶文件加工程序存在RAM中（有電池支持）機(jī)床用戶刀具補(bǔ)償參數(shù)零點(diǎn)偏置參數(shù)R參數(shù)等·軟件故障發(fā)生的原因（軟件變化/軟件丟失）誤操作：在調(diào)試用戶程序或調(diào)用某些參數(shù)時(shí)誤操作供電電池不足：RAM電池長(zhǎng)期使用后電壓降低停電時(shí)拔下RAM電池電池電路短路或斷路電池接觸不良·軟件故障的排除方法造成軟件或數(shù)據(jù)丟失需重新置入系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中中斷或停機(jī)——關(guān)機(jī)重起（有系統(tǒng)不穩(wěn)定的問(wèn)題）數(shù)控機(jī)床的安裝、調(diào)試與驗(yàn)收數(shù)控機(jī)床的安裝開(kāi)箱檢查部件就位連接外部電纜的連接（若整機(jī)購(gòu)買不需要做此工作）CRT/MDI面板操作面板電氣柜進(jìn)給和主軸電機(jī)控制單元伺服驅(qū)動(dòng)單元電源的連接電源變壓器（輸入電壓和頻率、電壓波動(dòng)范圍、相序）直流電源輸出對(duì)地短路數(shù)控電源熔斷器其他線路連接液、氣、油系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定（若整機(jī)購(gòu)買不需要做此工作）有些是機(jī)床工作必須設(shè)定的參數(shù)數(shù)控機(jī)床的調(diào)試調(diào)水平通電試車系統(tǒng)工作狀態(tài)的檢查數(shù)控機(jī)床的驗(yàn)收機(jī)床功能驗(yàn)收：主軸系統(tǒng)性能：高、中、低速正反轉(zhuǎn)主軸提速主軸準(zhǔn)停進(jìn)給系統(tǒng)性能：手動(dòng)進(jìn)給，高、中、低速G00和G01測(cè)試自動(dòng)換刀裝置：可靠、平穩(wěn)換刀速度機(jī)床噪音電氣裝置絕緣數(shù)控裝置防護(hù)裝置潤(rùn)滑裝置氣液裝置：密封、壓力其他裝置：排屑數(shù)控功能驗(yàn)收運(yùn)動(dòng)指令：G00、G01、G02、G03功能指令：平面選擇、刀具補(bǔ)償、暫停、固定循環(huán)等操作功能：操作面板上的一些功能顯示功能機(jī)床精度驗(yàn)收幾何精度臥式數(shù)控車床幾何精度檢驗(yàn)序號(hào)檢測(cè)內(nèi)容檢測(cè)方法允許誤差/mm實(shí)測(cè)誤差1往復(fù)臺(tái)Z軸方向運(yùn)動(dòng)的直線度aZ軸方向垂直平面內(nèi)0.02/10000.012bX軸方向垂直平面內(nèi)cX軸方向水平面0.02/10000.0152主軸端面跳動(dòng)0.020.0063主軸徑向跳動(dòng)0.020.0054主軸中心線與往復(fù)臺(tái)Z軸方向運(yùn)動(dòng)的平行度a垂直平面內(nèi)0.02/300只許上偏0.014b水平平面內(nèi)0.015/300只許前偏0.015主軸中心線與X軸垂直度0.02/3000.0086主軸中心線與刀具中心線的偏離程度a垂直平面內(nèi)0.05未測(cè)b水平平面內(nèi)0.057床身導(dǎo)軌面平行度a山行外側(cè)0.04/10000.03b山行內(nèi)側(cè)8往復(fù)臺(tái)Z軸方向運(yùn)動(dòng)與尾座中心線平行度a垂直平面內(nèi)0.02/1000.003b水平平面內(nèi)0.02/1000.0059主軸與尾座中心線之間高度偏差0.040.03510尾座回轉(zhuǎn)徑向跳動(dòng)0.02未測(cè)位置精度臥式數(shù)控車床定位精度檢驗(yàn)項(xiàng)目序號(hào)檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)方法允差精度值1直線運(yùn)動(dòng)定位精度在空載條件下，對(duì)所測(cè)的坐標(biāo)軸在全行程內(nèi)，分50mm間距正和反向快速移動(dòng)定位，在每個(gè)位置上測(cè)出實(shí)際移動(dòng)距離和理論移動(dòng)距離之差，對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理求出精度值Z軸0.040.027X軸0.030.0142直線運(yùn)動(dòng)重復(fù)定位精度選擇行程的中間和兩端任意三個(gè)點(diǎn)作為目標(biāo)位置，從正向和反向進(jìn)行五次定位，測(cè)量出實(shí)際位置與目標(biāo)位置之差。Z軸0.0160.008X軸0.0120.007工作精度（加工精度）臥式數(shù)控車床切削精度檢驗(yàn)序號(hào)檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)方法允許誤差1外圓車削圓度試件材料為45鋼，切削速度100-150m/min，背吃刀量0.1-0.15mm，進(jìn)給量小于或等于0.1mm/r。試件長(zhǎng)度取最大車削直徑的1/2或最大車削長(zhǎng)度的1/3，直徑大于或等于長(zhǎng)度的1/4。根據(jù)機(jī)床主要性能表中的最大切削直徑和最大切削長(zhǎng)度，檢測(cè)時(shí)所采用試件直徑為Φ150mm，長(zhǎng)度L1為200mm,L2為20mm。小于0.005mm直徑一致性小于0.03/200mm2端面車削平面度試件材料為灰鑄鐵，切削速度100m/min，背吃刀量0.1-0.15mm，進(jìn)給量小于或等于0.1mm/r，試件外圓直徑取Φ200mm，Lmax＝50mm。0.02/300mm（只許凹）3螺紋切削螺距累積誤差螺紋長(zhǎng)度取80mm，螺紋直徑36mm（螺紋長(zhǎng)度大于或等于2倍工件直徑），螺距不超過(guò)Z軸絲杠螺距之半，原機(jī)床Z軸絲杠螺距5mm，所以取螺距2mm，精車60°螺紋。0.02/60mm單項(xiàng)檢測(cè)試切件示意圖如圖所示。外圓車削試件：工件材料45鋼，切削速度100-150m/mmin，背吃刀量0.1-0.15mm，進(jìn)給量≤0.1mm/r，機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具，PVD涂層刀片（低溫真空）L≤500mm，d>L/4測(cè)量項(xiàng)目：圓度（在固定端測(cè)量）——0.007(L≤40mm),0.01(400≤L≤70mm)直徑的一致性——0.03/300mm檢測(cè)儀器：圓度儀、千分尺面車削試件：工件材料灰鑄鐵，切削速度100m/min，背吃刀量0.1-0.15mm，進(jìn)給量≤0.1mm/r，機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具，PVD涂層刀片（低溫真空）檢測(cè)項(xiàng)目:精車端面平面度——直徑在300mm以上允許0.02mm(內(nèi)凹)測(cè)量?jī)x器:平尺、塊規(guī)螺紋切削試件：測(cè)量項(xiàng)目：螺距累計(jì)誤差測(cè)量?jī)x器：萬(wàn)工顯切削綜合試件1.軸類零件圓度D60.015mm直徑尺寸精度D3D4D6±0.025mm直徑尺寸精度D1D2D5±0.02mm直徑尺寸差D2-D1=10±0.015mm直徑尺寸差D3-D4=0±0.020mm長(zhǎng)度尺寸精度L1=20±0.025mm長(zhǎng)度尺寸精度L2=170±0.035mm2.盤類零件略數(shù)控機(jī)床的維護(hù)隨機(jī)的安全使用手冊(cè)數(shù)控系統(tǒng)操作手冊(cè)中提出的警告和注意事項(xiàng)點(diǎn)檢注意的其他問(wèn)題數(shù)控機(jī)床的使用環(huán)境電源的波動(dòng)經(jīng)常通電嚴(yán)格遵守操作規(guī)程和日常維護(hù)制度不要經(jīng)常打開(kāi)電氣柜定期清掃數(shù)控、電氣柜中的通風(fēng)系統(tǒng)更換COMS的電池、編碼器的電池機(jī)械部件的維護(hù)主傳動(dòng)鏈的維護(hù)：同步齒形帶松、主軸箱油溫、潤(rùn)滑油換油、清洗過(guò)濾器滾珠絲杠的維護(hù)：注意觀察軸向間隙、潤(rùn)滑、避免雜質(zhì)進(jìn)入刀庫(kù)與換刀裝置的維護(hù)：裝刀到位、鎖緊可靠、刀具碰撞、刀柄清潔、換刀位置液壓系統(tǒng)的維護(hù)：定期更換和過(guò)濾油液定期檢查或更換密封件定期清洗和更換液壓件定期檢查過(guò)濾系統(tǒng)和液壓管路定期檢查泄露、噪音、振動(dòng)、壓力、油溫氣動(dòng)系統(tǒng)的維護(hù)：過(guò)濾防止氣動(dòng)件生銹——油霧氣的供油量密封壓力定期清洗更換氣動(dòng)元件數(shù)控機(jī)床機(jī)械故障診斷方法主軸部件的常見(jiàn)故障滾珠絲杠常見(jiàn)故障刀架、刀庫(kù)及換刀裝置主要故障液壓系統(tǒng)主要故障數(shù)控系統(tǒng)故障診斷基礎(chǔ)知識(shí)概述主流數(shù)控系統(tǒng)介紹FANUC：F0系列——A、B、C、DF0i系列——A、B、CF16系列F18系列伺服驅(qū)動(dòng)及伺服電機(jī)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電源模塊主軸電機(jī)伺服電機(jī)主軸驅(qū)動(dòng)SIEMENS：810802840C840DFAGOR：8055i8070華中數(shù)控?cái)?shù)控系統(tǒng)的主要功能基本功能控制軸功能準(zhǔn)備功能插補(bǔ)功能進(jìn)給功能刀具功能補(bǔ)償功能主軸功能輔助功能顯示功能診斷功能選擇功能固定循環(huán)圖形顯示功能通訊功能：RS232接口、DNC、網(wǎng)絡(luò)（遠(yuǎn)程協(xié)同與診斷）人機(jī)對(duì)話功能數(shù)控的組成框圖CNC裝置位置檢測(cè)主軸電機(jī)CNC裝置位置檢測(cè)主軸電機(jī)速度檢測(cè)機(jī)床進(jìn)給電機(jī)速度檢測(cè)位置檢測(cè)主軸驅(qū)動(dòng)主軸驅(qū)動(dòng)PLCPLC進(jìn)給驅(qū)動(dòng)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)典型數(shù)控系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)——FANUC0iFANUC0i-TB數(shù)控系統(tǒng)的配置名稱型號(hào)額定輸出額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)慣量CNC（包括控制單元）FANUC0i-TBPMCPMC-SB7αi系列伺服放大器PSM-30i（電源模塊）26KWSPM26i（主軸模塊）SVM2-40/40i（雙軸伺服模塊）αi系列主軸電機(jī)α22/7000i（主軸電機(jī)）22KW/26KW連續(xù)/30分鐘140N.m6000rpm0.128kg.m2αi系列伺服電機(jī)α8/3000i（X軸電機(jī)帶抱閘）1.6KW8N.m3000rpm0.0026kg.m2α8/3000i（Z軸電機(jī)）1.6KW8N.m3000rpm0.0026kg.m2FANUC0i-TB數(shù)控系統(tǒng)的外部連接FANUC0i數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)用來(lái)完成CNC系統(tǒng)與機(jī)床各部件的匹配，以實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的各種功能。它是機(jī)床正常工作及其性能充分發(fā)揮的重要保證一般數(shù)控機(jī)床在出廠時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)的參數(shù)已經(jīng)設(shè)定，用戶不必進(jìn)行改動(dòng)，如若丟失需重新傳入。有些參數(shù)系統(tǒng)生產(chǎn)廠家在公開(kāi)發(fā)行的資料中不做介紹，只是隨機(jī)提供，但用戶不能搞清其具體含義。FANUC0i數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)的含義FANUC0i數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)的顯示及修改FANUC0i-TB數(shù)控車床參數(shù)的設(shè)置·系統(tǒng)參數(shù)P9900以上為系統(tǒng)參數(shù)·控制軸設(shè)定（NC參數(shù)）P1010：CNC控制軸數(shù)2P1020：各編程軸的名稱定義A1=88（第一軸為X軸），A2=90（第二軸為Z軸）P1022：在基本坐標(biāo)系中設(shè)定各坐標(biāo)軸的名稱，A1=1（基本坐標(biāo)系中的X軸）A2=3（基本坐標(biāo)系中的Z軸）若該參數(shù)不設(shè)置，將無(wú)法執(zhí)行G02、G03P1023：各軸的伺服軸號(hào)A1=1，A2=2·伺服引導(dǎo)（SERVOSETTING）：伺服系統(tǒng)參數(shù)的初始化，沒(méi)有進(jìn)行伺服引導(dǎo)前LCD出現(xiàn)#417報(bào)警初始化之前確定：NC單元的類型：0i-B系列伺服電動(dòng)機(jī)的類型：X軸——α8B/3000i，Z軸——α8/3000i電動(dòng)機(jī)內(nèi)的脈沖編碼器：αi脈沖編碼器是否使用分離型位置編碼器（如光柵尺）：未使用，半閉環(huán)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)工作臺(tái)移動(dòng)的距離：根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)置，如10mm/r機(jī)床的檢測(cè)單位（可測(cè)量出的機(jī)床位置的最小單位）：0.001mmNC的指令單位：0.001mm初始化開(kāi)始：顯示伺服參數(shù)設(shè)定畫(huà)面（P3111.0=1，重起動(dòng)）SERVOSETSERVOSETX軸Z軸INITIALSETBITS（初始化設(shè)定）0000101000001010MOTORIDNO（伺服電機(jī)ID代碼）177177AMR（編碼器）0000000000000000CMR（指令倍乘比）102102FEEDGEAR（N）11M（N/M）200200DIRECTIONSET（電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向）111111VOLOCITYPULSENO（速度反饋脈沖數(shù)）81928192POSITIONPULSENO（速度反饋脈沖數(shù)）1250012500REF.COUNTER（參考計(jì)數(shù)器）·主軸引導(dǎo)：主軸伺服系統(tǒng)參數(shù)的初始化，沒(méi)有進(jìn)行主軸引導(dǎo)前LCD出現(xiàn)#750、#751報(bào)警。P4133：主軸電機(jī)型號(hào)代碼——P4133=320P4019.7=1：自動(dòng)進(jìn)行αi系列主軸參數(shù)初始化，短電后再通電，初始化生效，P4019.7自動(dòng)復(fù)位為0?！MC模塊和系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置·（PMC程序的調(diào)試）傳入PMC程序調(diào)試機(jī)床控制面板程序調(diào)試機(jī)床潤(rùn)滑各進(jìn)給軸的移動(dòng)各軸參考點(diǎn)的設(shè)置軸行程的設(shè)置主軸調(diào)試自動(dòng)換刀的調(diào)試其他輔助動(dòng)作的調(diào)試（如冷卻、潤(rùn)滑等）·伺服參數(shù)的優(yōu)化·螺距誤差補(bǔ)償和反向間隙補(bǔ)償·試運(yùn)行4．FANUC0i數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)的備份利用PCMCAI——計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)卡功能保存CNC數(shù)據(jù)BOOTSYSTEM畫(huà)面——SRAMDATABACKUPFANUC0i數(shù)控系統(tǒng)的PLCPLC的作用PLC的輸入/輸出信號(hào)輸入信號(hào)輸出信號(hào)地址FANUC0i數(shù)控系統(tǒng)的PMC指令及編程FANUC0數(shù)控系統(tǒng)PMC編程及調(diào)試軟件的使用PMC程序的傳輸PMC程序設(shè)計(jì)PLC程序控制設(shè)計(jì)思路程序功能第一級(jí)程序主要處理急停、進(jìn)給保持和X、Z軸超程第二級(jí)程序劃分8個(gè)子程序功能區(qū)子程序系統(tǒng)方式控制包括有編輯、手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入（MDI）、手動(dòng)連續(xù)進(jìn)給（JOG方式）/存儲(chǔ)器自動(dòng)運(yùn)行（MEM方式）、DNC操作方式、手動(dòng)返回參考點(diǎn)、手動(dòng)回零、手輪操作等系統(tǒng)功能控制包括單程序段運(yùn)行、選擇跳段運(yùn)行、空運(yùn)行、選擇停止機(jī)床閉鎖、存儲(chǔ)保護(hù)、循環(huán)啟動(dòng)、進(jìn)給保持、復(fù)位及開(kāi)/關(guān)防護(hù)門控制等速度倍率控制包括快速/手輪倍率、進(jìn)給倍率、主軸倍率控制坐標(biāo)控制包括快進(jìn)、手動(dòng)進(jìn)給、X/Z軸方向、X/Z軸回零、超程解除等輔助功能控制定義各種輔助功能（略）及潤(rùn)滑、冷卻控制主軸控制主軸正、反、停轉(zhuǎn)；主軸定向及主軸速度控制轉(zhuǎn)塔刀架控制定義刀塔計(jì)數(shù)位、刀塔計(jì)數(shù)奇偶校驗(yàn)、手動(dòng)刀塔旋轉(zhuǎn)、自動(dòng)刀塔旋轉(zhuǎn)、刀塔位置檢查、刀塔夾緊檢查、T代碼定義及校驗(yàn)等報(bào)警及信息顯示定義顯示報(bào)警信息（略）例：機(jī)床配有12把刀具的圓形刀塔。換刀采用兩種方式，自動(dòng)刀塔旋轉(zhuǎn)和手動(dòng)換刀。根據(jù)FANUCPMC程序中旋轉(zhuǎn)（ROT）指令的規(guī)定，刀塔將計(jì)算現(xiàn)在位置和目標(biāo)位置之間的步數(shù)選擇最短路徑的旋轉(zhuǎn)方向自動(dòng)換刀PLC流程手動(dòng)換刀流程數(shù)控系統(tǒng)故障診斷與維修技術(shù)概述數(shù)控機(jī)床故障的分類按故障部位分類：主機(jī)故障，電氣故障按故障的性質(zhì)分：系統(tǒng)故障，隨機(jī)故障按有無(wú)報(bào)警信號(hào)分：有報(bào)警顯示的故障（軟件報(bào)警顯示——NC、PC報(bào)警，硬件報(bào)警顯示——各部件上的報(bào)警指示燈），無(wú)報(bào)警顯示的故障數(shù)控機(jī)床故障診斷的原則數(shù)控機(jī)床故障診斷的步驟數(shù)控機(jī)床故障診斷的方法FANUC0i數(shù)控系統(tǒng)故障診斷技術(shù)FANUC0i數(shù)控系統(tǒng)啟動(dòng)診斷啟動(dòng)自診斷在開(kāi)機(jī)時(shí)進(jìn)行，診斷內(nèi)容有CPU、ROM、RAM、EPROM、I/O口、LCD/MDI單元等，全部通過(guò)轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。若檢查出錯(cuò)誤，則不轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行過(guò)程，轉(zhuǎn)入報(bào)警，通過(guò)CRT或指示燈報(bào)警。在線診斷在線診斷是CNC通過(guò)系統(tǒng)的內(nèi)裝軟件（系統(tǒng)自帶的、用戶編制的PMC或宏程序），在系統(tǒng)處于正常運(yùn)行的情況下，對(duì)CNC本身及外部設(shè)備進(jìn)行自診斷，一旦出現(xiàn)故障提供報(bào)警·FANUC0i數(shù)控系統(tǒng)的報(bào)警報(bào)警信號(hào)的分類NC報(bào)警——系統(tǒng)故障、伺服故障、程序錯(cuò)誤、軟件超程等，見(jiàn)系統(tǒng)操作手冊(cè)