數(shù)控機(jī)床維修實(shí)操試題及答案一、實(shí)操試題（一）主軸系統(tǒng)故障排查與維修故障現(xiàn)象：某FANUC0i-MD系統(tǒng)立式加工中心，啟動(dòng)主軸后，主軸電機(jī)正常旋轉(zhuǎn)但主軸（機(jī)械部分）無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)，操作面板顯示“主軸速度到達(dá)信號(hào)未接通”報(bào)警（報(bào)警號(hào)401）。要求：1.分析可能導(dǎo)致該故障的原因（至少列出5項(xiàng)）；2.寫出詳細(xì)的診斷步驟（需包含電氣檢測(cè)、機(jī)械聯(lián)動(dòng)檢查、系統(tǒng)參數(shù)驗(yàn)證）；3.給出具體的維修操作方法及驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)。（二）進(jìn)給軸爬行與振動(dòng)故障處理故障現(xiàn)象：某SIEMENS828D系統(tǒng)數(shù)控車床，X軸在低速進(jìn)給（F=50mm/min）時(shí)出現(xiàn)明顯爬行，高速移動(dòng)（F=2000mm/min）時(shí)X軸電機(jī)發(fā)出異常嘯叫，系統(tǒng)無(wú)報(bào)警。要求：1.結(jié)合伺服控制原理分析爬行與振動(dòng)的關(guān)聯(lián)性；2.設(shè)計(jì)排查流程（需包含機(jī)械傳動(dòng)鏈檢查、伺服參數(shù)優(yōu)化、電氣信號(hào)檢測(cè)）；3.列出至少3項(xiàng)可能的故障點(diǎn)及對(duì)應(yīng)的修復(fù)措施。（三）刀庫(kù)換刀失敗故障診斷故障現(xiàn)象：某斗笠式刀庫(kù)加工中心（使用三菱M70系統(tǒng)），執(zhí)行T02M06換刀指令時(shí)，刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)至2號(hào)刀位后停止，但主軸上的刀具未松刀，刀庫(kù)無(wú)法完成拔刀動(dòng)作，系統(tǒng)顯示“松刀電磁閥未動(dòng)作”報(bào)警（PLC報(bào)警代碼6012）。要求：1.繪制換刀流程的PLC信號(hào)傳遞邏輯簡(jiǎn)圖（用文字描述關(guān)鍵信號(hào)節(jié)點(diǎn)）；2.說(shuō)明“松刀電磁閥未動(dòng)作”報(bào)警的可能觸發(fā)路徑（至少3條）；3.寫出從電氣控制到機(jī)械執(zhí)行的全流程排查步驟（需包含電壓測(cè)量、氣路檢測(cè)、機(jī)械卡阻檢查）。（四）數(shù)控系統(tǒng)急停報(bào)警處理故障現(xiàn)象：某國(guó)產(chǎn)廣數(shù)980TDi系統(tǒng)數(shù)控車床，正常加工過(guò)程中突然觸發(fā)急停，操作面板“急?！敝甘緹袅粒匦聫?fù)位后無(wú)法解除報(bào)警，系統(tǒng)顯示“急?；芈窋嚅_”（報(bào)警號(hào)1001）。要求：1.分析急?；芈返碾姎饨M成（需包含硬件回路與系統(tǒng)軟邏輯）；2.設(shè)計(jì)分段檢測(cè)法排查急停回路故障點(diǎn)（需標(biāo)注檢測(cè)工具與測(cè)量參數(shù)）；3.給出常見故障點(diǎn)的修復(fù)案例（至少2例）及驗(yàn)證方法。（五）綜合故障排除（機(jī)械與電氣聯(lián)合故障）故障現(xiàn)象：某龍門加工中心（海德漢iTNC530系統(tǒng)），Y軸正方向移動(dòng)時(shí)，導(dǎo)軌潤(rùn)滑泵頻繁啟動(dòng)（正常為每30分鐘啟動(dòng)1次，現(xiàn)每5分鐘啟動(dòng)1次），同時(shí)Y軸伺服電機(jī)電流值比正常值高15%（系統(tǒng)監(jiān)控顯示），加工時(shí)Y軸方向尺寸超差（+0.08mm）。要求：1.分析潤(rùn)滑泵頻繁啟動(dòng)與Y軸電流異常的關(guān)聯(lián)性；2.設(shè)計(jì)機(jī)械-電氣聯(lián)合排查方案（需包含導(dǎo)軌副檢查、伺服參數(shù)分析、負(fù)載慣量計(jì)算）；3.寫出故障修復(fù)后的精度驗(yàn)證方法（需包含定位精度、重復(fù)定位精度、反向間隙檢測(cè)）。二、試題答案（一）主軸系統(tǒng)故障排查與維修1.可能原因：①主軸電機(jī)與主軸之間的同步帶斷裂或嚴(yán)重打滑；②主軸傳動(dòng)齒輪箱內(nèi)齒輪脫齒或離合器未嚙合；③主軸編碼器與主軸連接的同步聯(lián)軸器松動(dòng)（導(dǎo)致速度反饋信號(hào)異常）；④PLC程序中“主軸速度到達(dá)信號(hào)”輸出條件未滿足（如主軸定向未完成）；⑤主軸松刀電磁閥誤動(dòng)作導(dǎo)致主軸機(jī)械鎖死（刀具未夾緊時(shí)主軸被鎖）。2.診斷步驟：（1）電氣檢測(cè)：-檢查主軸驅(qū)動(dòng)器（SPM）的輸出電壓（正常應(yīng)為AC200V~400V，根據(jù)電機(jī)功率調(diào)整），用萬(wàn)用表測(cè)量U、V、W三相輸出是否平衡；-查看系統(tǒng)PMC畫面（FANUC系統(tǒng)為PMC→STATUS），確認(rèn)G70.4（主軸速度到達(dá)信號(hào)）的輸入狀態(tài)，若為“0”，需檢查主軸編碼器反饋信號(hào)（A、B相脈沖）是否正常（用示波器測(cè)量，正常應(yīng)有5V方波，頻率隨轉(zhuǎn)速變化）；-檢測(cè)主軸電機(jī)與主軸之間的同步帶張緊力（用張力計(jì)測(cè)量，標(biāo)準(zhǔn)值為80~120N），若張緊力不足或皮帶磨損超過(guò)1/3齒高，需更換。（2）機(jī)械聯(lián)動(dòng)檢查：-手動(dòng)盤動(dòng)主軸（斷開電機(jī)電源），確認(rèn)主軸是否能自由旋轉(zhuǎn)（正常應(yīng)無(wú)卡阻，手盤力矩≤2N·m）；-打開齒輪箱觀察孔，檢查齒輪嚙合情況（齒面無(wú)點(diǎn)蝕、斷齒），離合器電磁鐵是否得電（用萬(wàn)用表測(cè)量線圈電壓，DC24V正常），若未得電需檢查控制線路。（3）系統(tǒng)參數(shù)驗(yàn)證：-核對(duì)主軸參數(shù)（如FANUC的3735主軸電機(jī)極對(duì)數(shù)、3741最高轉(zhuǎn)速）是否與實(shí)際電機(jī)匹配；-檢查主軸定向參數(shù)（如6071定向角度）是否被修改，若定向角度偏差超過(guò)±1°，會(huì)導(dǎo)致“速度到達(dá)信號(hào)”無(wú)法觸發(fā)。3.維修操作及驗(yàn)證：-若同步帶打滑，更換同型號(hào)同步帶（如HTD-8M-1000），調(diào)整張緊輪使張力達(dá)到100N；-若編碼器聯(lián)軸器松動(dòng)，重新緊固并檢查編碼器零位（手動(dòng)旋轉(zhuǎn)主軸一圈，編碼器反饋脈沖數(shù)應(yīng)與設(shè)定值一致，如1024線編碼器應(yīng)反饋1024個(gè)脈沖）；-驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)：?jiǎn)?dòng)主軸后，系統(tǒng)PMC畫面G70.4應(yīng)為“1”，主軸轉(zhuǎn)速表顯示值與程序指令值偏差≤2%，用紅外測(cè)溫儀檢測(cè)主軸軸承溫度（運(yùn)行30分鐘后≤60℃）。（二）進(jìn)給軸爬行與振動(dòng)故障處理1.關(guān)聯(lián)性分析：低速爬行通常由機(jī)械靜摩擦與動(dòng)摩擦差異（Stribeck效應(yīng)）或伺服系統(tǒng)低速增益不足導(dǎo)致；高速嘯叫多因伺服系統(tǒng)共振（機(jī)械固有頻率與伺服控制頻率重疊）或電機(jī)編碼器信號(hào)干擾。兩者均反映伺服系統(tǒng)剛性與機(jī)械傳動(dòng)鏈匹配問題。2.排查流程：（1）機(jī)械傳動(dòng)鏈檢查：-檢測(cè)X軸導(dǎo)軌潤(rùn)滑情況（用油脂檢測(cè)筆測(cè)量導(dǎo)軌面油膜厚度，標(biāo)準(zhǔn)0.02~0.05mm），若過(guò)薄需清理導(dǎo)軌并加注指定潤(rùn)滑脂（如美孚SHC220）；-檢查滾珠絲杠螺母副間隙（用千分表抵在工作臺(tái)側(cè)面，手推工作臺(tái)，反向時(shí)表針擺動(dòng)量≤0.01mm），若間隙過(guò)大需調(diào)整預(yù)緊力或更換滾珠絲杠；-測(cè)量絲杠支撐軸承軸向游隙（用百分表抵在絲杠端部，軸向推拉，游隙應(yīng)≤0.005mm），超差需更換軸承（如NSK7010AC）。（2）伺服參數(shù)優(yōu)化：-進(jìn)入SIEMENS828D伺服調(diào)整界面（SERVO→ADJUSTMENT），觀察低速時(shí)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)（正常≤10%額定轉(zhuǎn)矩），若波動(dòng)超20%，需降低“位置環(huán)增益”（參數(shù)32200）至1000mm/min·rad；-高速時(shí)監(jiān)測(cè)電機(jī)電流頻譜（通過(guò)驅(qū)動(dòng)模塊的診斷功能），若在150Hz處出現(xiàn)峰值（對(duì)應(yīng)機(jī)械固有頻率），需在“陷波濾波器”（參數(shù)32710）中設(shè)置該頻率的抑制帶寬。（3）電氣信號(hào)檢測(cè)：-用示波器測(cè)量編碼器電纜（屏蔽層接地是否良好），正常A/B相脈沖應(yīng)為5V方波，無(wú)雜波；-檢查伺服電機(jī)動(dòng)力線絕緣（用兆歐表測(cè)量，相間及對(duì)地絕緣≥100MΩ），若絕緣不良需更換電纜。3.故障點(diǎn)及修復(fù)措施：①導(dǎo)軌潤(rùn)滑不足：清理導(dǎo)軌面鐵屑，更換老化的潤(rùn)滑泵單向閥（如力士樂M-3SEW），調(diào)整潤(rùn)滑周期為每20分鐘供油5秒；②絲杠預(yù)緊力不足：松開絲杠螺母座固定螺栓，通過(guò)墊片調(diào)整預(yù)緊力（用扭矩扳手按120N·m緊固），重新檢測(cè)反向間隙≤0.008mm；③伺服參數(shù)匹配不當(dāng)：將位置環(huán)增益（32200）從1500調(diào)整為1200，速度環(huán)積分時(shí)間（32300）從8ms調(diào)整為10ms，消除高速共振。（三）刀庫(kù)換刀失敗故障診斷1.PLC信號(hào)傳遞邏輯（關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)）：T02M06指令→系統(tǒng)輸出T代碼（D100=2）→刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)到位信號(hào)（X10.2=1）→觸發(fā)松刀條件（主軸定位完成Y10.0=1、氣壓正常X11.3=1）→輸出松刀電磁閥Y12.5→松刀氣缸動(dòng)作→松刀完成信號(hào)X12.4=1→拔刀。2.報(bào)警觸發(fā)路徑：①松刀電磁閥Y12.5未得電（PLC輸出點(diǎn)故障或線路斷路）；②松刀條件未滿足（如主軸未完成定位，X10.0=0；氣壓不足，X11.3=0）；③松刀氣缸機(jī)械卡阻（氣缸活塞磨損導(dǎo)致電磁閥動(dòng)作但無(wú)輸出）。3.全流程排查步驟：（1）電氣控制檢測(cè)：-用萬(wàn)用表測(cè)量Y12.5輸出端電壓（正常應(yīng)為DC24V），若為0V，檢查PLC輸出模塊（如三菱QJ71E71-100）的保險(xiǎn)（2A）是否熔斷；-檢測(cè)松刀電磁閥線圈電阻（正常為80~120Ω），若∞說(shuō)明線圈斷路，需更換電磁閥（如SMCVX2120）。（2）氣路檢測(cè)：-用氣壓表測(cè)量松刀氣缸進(jìn)氣壓力（標(biāo)準(zhǔn)0.5~0.7MPa），若低于0.4MPa，檢查空氣過(guò)濾器（清理濾芯）和減壓閥（調(diào)整輸出壓力至0.6MPa）；-斷開氣缸進(jìn)氣軟管，手動(dòng)按下電磁閥按鈕，觀察是否有氣流輸出（正常應(yīng)有明顯氣流聲），無(wú)氣流需檢查氣路堵塞（用壓縮空氣吹通氣路）。（3）機(jī)械卡阻檢查：-手動(dòng)推動(dòng)松刀氣缸活塞（斷開氣源），確認(rèn)是否能靈活移動(dòng)（正常應(yīng)無(wú)卡滯，移動(dòng)力≤50N），若卡阻需拆解氣缸，清理內(nèi)部鐵屑并更換密封圈（如NOKAS568-214）；-檢查主軸松刀拉桿是否變形（用千分尺測(cè)量直徑，標(biāo)準(zhǔn)φ40h7，允許偏差±0.01mm），若變形需更換拉桿。（四）數(shù)控系統(tǒng)急停報(bào)警處理1.急?；芈方M成：硬件回路：急停按鈕（SB1）→操作臺(tái)急停開關(guān)（SB2）→進(jìn)給軸超程限位開關(guān)（SQ1~SQ4）→伺服驅(qū)動(dòng)器急停輸入（DRIVE-EMG）→系統(tǒng)急停輸入（CNC-EMG）→急停繼電器（KA1）→電源模塊（PS）。軟邏輯：系統(tǒng)檢測(cè)到急停輸入信號(hào)（如廣數(shù)980TDi的X0.0=0）后，立即切斷伺服使能（Y0.1=0），并觸發(fā)報(bào)警。2.分段檢測(cè)法：（1）測(cè)量急停繼電器KA1線圈電壓（DC24V）：-斷開KA1線圈接線，用萬(wàn)用表測(cè)量?jī)啥穗妷海ㄕ?yīng)為24V），若為0V，檢查前級(jí)線路（SB1、SB2、SQ1~SQ4是否斷開）；-若電壓正常但KA1不吸合，更換KA1繼電器（如歐姆龍MY4NJ）。（2）檢測(cè)伺服驅(qū)動(dòng)器急停輸入：-斷開驅(qū)動(dòng)器EMG端子連線，用萬(wàn)用表測(cè)量該端子與地之間的電壓（正常應(yīng)為24V），若為0V，檢查驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部急停電路（如電容C101是否擊穿）；-若電壓正常，用短接線短接EMG端子，若報(bào)警解除，說(shuō)明驅(qū)動(dòng)器至系統(tǒng)的急停線路斷路。（3）系統(tǒng)急停輸入檢測(cè)：-進(jìn)入系統(tǒng)I/O監(jiān)控（廣數(shù)系統(tǒng)為“設(shè)置→輸入輸出”），觀察X0.0狀態(tài)（正常應(yīng)為1），若為0，用萬(wàn)用表測(cè)量系統(tǒng)主板急停輸入引腳電壓（正常5V），若為0V，檢查主板上的濾波電阻（如R101=1kΩ）是否斷路。3.常見故障點(diǎn)及驗(yàn)證：①操作臺(tái)急停開關(guān)觸點(diǎn)氧化：用細(xì)砂紙打磨觸點(diǎn)，測(cè)量通斷（按下時(shí)斷開，松開時(shí)導(dǎo)通），驗(yàn)證后重新復(fù)位系統(tǒng)，急停指示燈熄滅；②超程限位開關(guān)SQ1機(jī)械卡阻：手動(dòng)復(fù)位SQ1（旋轉(zhuǎn)復(fù)位按鈕），用萬(wàn)用表測(cè)量觸點(diǎn)通斷（正常移動(dòng)時(shí)斷開，復(fù)位后導(dǎo)通），更換損壞的限位開關(guān)（如施耐德XCKN1142），系統(tǒng)報(bào)警解除。（五）綜合故障排除（機(jī)械與電氣聯(lián)合故障）1.關(guān)聯(lián)性分析：導(dǎo)軌潤(rùn)滑泵頻繁啟動(dòng)可能因?qū)к壐蹦Σ磷枇υ龃螅ㄈ鐚?dǎo)軌面拉傷、潤(rùn)滑不良），導(dǎo)致Y軸移動(dòng)時(shí)負(fù)載增加，伺服電機(jī)需輸出更大電流（電流=負(fù)載/扭矩系數(shù)），進(jìn)而引起加工尺寸超差（負(fù)載波動(dòng)導(dǎo)致定位誤差）。2.聯(lián)合排查方案：（1）導(dǎo)軌副檢查：-拆卸Y軸防護(hù)罩，觀察導(dǎo)軌面（如滾柱導(dǎo)軌）是否有拉傷痕跡（用直尺和塞尺測(cè)量，劃傷深度≤0.02mm），若有深度劃痕需用導(dǎo)軌磨床修復(fù)；-測(cè)量導(dǎo)軌平行度（用激光干涉儀，標(biāo)準(zhǔn)0.01mm/1000mm），超差需調(diào)整導(dǎo)軌墊鐵（用扭矩扳手按80N·m緊固）。（2）伺服參數(shù)分析：-查看系統(tǒng)監(jiān)控（海德漢iTNC530的“診斷→驅(qū)動(dòng)”），記錄Y軸負(fù)載率（正常≤30%額定負(fù)載），若當(dāng)前負(fù)載率45%，需檢查機(jī)械負(fù)載是否異常；-計(jì)算負(fù)載慣量比（負(fù)載慣量/電機(jī)慣量），標(biāo)準(zhǔn)為1~3，若實(shí)測(cè)為4.5，需調(diào)整伺服參數(shù)（如“慣量比”設(shè)置為4）以匹配負(fù)載。（3）負(fù)載慣量計(jì)算：-負(fù)載慣量J=（工作臺(tái)質(zhì)量×絲杠導(dǎo)程2）/(4π2×減速比2)，假設(shè)工作臺(tái)質(zhì)量500kg，絲杠導(dǎo)程10mm，減速比1:1，則J=500×(0.01)2/(4×9.87)=0.00128kg·m2；-電機(jī)慣量（如力士樂MDD041A-N-070-N2M-130PB0）為0.0003kg·m2，負(fù)載慣量比=0.00128/0.0003≈4.27，超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值，需增加減