毕业论文数控机床的维护与常见故障分析

1、河北工业职业技术学院毕业论文河北工业职业技术学院毕 业 论 文论文题目：数控机床的维护与常见故障分析系 别 机电工程系专业年级 09机制三班学生姓名 李艳云 学号33020903036指导教师 武双杰 职称 副教授日 期 2011年9月15日 目 录一、引言3二、机床故障诊断与排除的基本要求3（一） 对故障常识的了解3（二）排故前的准备工作4（三）现场排故与维修4三、机床数控系统故障诊断及其诊断方法5（一）数控系统的故障诊断5（二）数控机床故障诊断原则和方法6四、数控系统故障排除方法的应用7（一）初始化复位法7（二）参数更改，程序更正法7（三）最佳化调节法7（四）备板置换法8（五）改善电源质量法8五、数控机床常见故障分析与排除8（一）屏幕无显示8（二）主轴失控9（三）机床误差或尺寸不准9六、数控车床维护与保养10（一）点检10（二）数控系统的日常维护10（三）电源的维护与保养10（四）数控机床的抗干扰11七、结论12参考文献13数控机床的维护与常见故障分析机械制造与自动化专业机制三班 姓名：李艳云 学号：36摘 要：数控机床是机电一体化在机械加工领域中的典型产品，具有高精度、高效率和高

2、适应性的特点。数控机床已在我国批量生产、大量引进和推广使用，它们给机械制造业的发展创造了条件，并带来了很大的经济效益。由于机床数控系统的先进性、复杂性和智能化高的特点，若其任何部分发生故障与失效现象，都会使数控机床停机，从而造成生产停顿。因此，对数控车床的故障进行诊断与排除就显得十分必要。而在数控车床的故障进行诊断与排除问题中,数控系统的故障的处理所占的比例是主要部分的。关键词：数控车床，维护，故障分析一、引言 数控机床是高度机电一体化的产品，以其机械加工柔性好、精度高、生产效率高等诸多优点，被企业广泛采用；但是由于数控机床的技术含量高、结构复杂、易出故障等特点，数控机床的日常维护和维修是数控机床使用的重要工作，也是目前制约数控机床发挥作用的因素之一。认真做好数控机床的日常保养和维护，可以减少机械的磨损，延长电子元器件的使用寿命，从而增加数控机床工作的可靠性和稳定性。遵循科学的故障诊断与维修规律，可以在较短的时间内恢复数控机床的正常工作状态，充分发挥数控机床的优越性能。二、机床故障诊断与排除的基本要求（一） 对故障常识的了解1、故障的基本概念故障数控机床全部或部分丧失原有的功能。故障诊

3、断在数控机床运行中，根据设备的故障现象，在掌握数控系统各部分工作原理的前提下，对现行的状态进行分析，并辅以必要检测手段，查明故障的部位和原因，提出有效的维修对策。2、故障的分类1）从故障的起因分类关联性故障和系统的设计、结构或性能等缺陷有关而造成（分固有性和随机性）。 非关联性故障和系统本身结构与制造无关的故障。2）从故障发生的状态分类突然故障发生前无故障征兆，使用不当。渐变故障发生前有故障征兆，逐渐严重。3)按故障发生的性质分类软件故障程序编制错误、参数设置不正确、机床操作失误等引起。硬件故障电子元器件、润滑系统、限位机构、换刀系统、机床本体等硬件损坏造成。干扰故障由于系统工艺、线路设计、电源地线配置不当等以及工作环境的恶劣变化而产生。4）按故障的严重程度分类危险性故障数控系统发生故障时，机床安全保护系统在需要动作时，因故障失去保护动作，造成人身或设备事故。安全性故障机床安全保护系统在不需要动作时发生动作，引起机床不能起动。3、数控系统的可靠性数控机床除了具有高精度、高效率和高技术的要求外，还应该具有高可靠性。衡量的指标有： MTBF平均无故障时间 MTTR排除故障的修理时间 平均有

4、效度A： A=MTBF/（MTBF+MTTR）图1 故障发生规律曲线4、数控机床维修的特点1）数控机床是高投入、高精度、高效率的自动化设备；2）一些重要设备处于关键的岗位和工序，因故障停机时，影响产量和质量；3）数控机床在电气控制系统和机械结构比普通机床复杂，故障检测和诊断有一定的难度。（二）排故前的准备工作接到用户的直接要求后，应尽可能直接与用户联系，以便尽快地获取现场及故障信息。如数控机床的进给与主轴驱动型号、报警指示或故障现象、用户现场有无备件等。（三）现场排故与维修 对数控机床出现的故障(主要是数控系统部分)进行诊断，找出故障部位过程的关键是诊断，即对系统或外围线路进行检测，确定有无故障，并对故障定位指出故障的确切位置。从整机定位到插线板，在某些场合下要定位到元器件。三、机床数控系统故障诊断及其诊断方法（一）数控系统的故障诊断图2 诊断过程数控系统的故障诊断一般有故障检测、故障判断、隔离及故障定位三个阶段。第一个阶段的故障检测是对数控系统进行测试，判断是否存在故障；第二阶段是判断故障性质，并分离出故障部件或模块；第三阶段是将故障定位到可以更换的模块或印制线路板上，以缩短修理时间

5、。1、初步判别通常在资料较全时，可通过资料分析判断故障所在，或采取接口信号法，根据故障现象判别可能发生故障的部位，而后再按照故障与这一部位的具体特点，逐个部位检查，初步判别。2、报警处理1）系统报警的处理：数控系统发生故障时，一般在显示屏或操作面板上给出故障报警信号和相应的信息。通常系统的操作手册中都有详细的报警信号、报警内容和处理方法。由于系统的报警设置单一、齐全，维修时可根据每一报警后面给出的信息与处理办法自行处理；2）机床报警和操作信息的处理：机床制造厂根据机床的电气特点，应用PLC程序，将一些能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，通过显示器给出，并可通过特定键，看到更详尽的报警说明；3）无报警或无法报警的故障处理当系统的PLC无法运行，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，运用已掌握的理论基础进行分析，做出正确的判断。（二）数控机床故障诊断原则和方法1、数控机床故障诊断原则1）先外部后内部。数控机车是集机械、液压、电气为一体的机床，故其故障的发生也由这三者综合反映出来。维修人员应该由外向内逐一进行排查。尽量避免随意地启封、

6、拆卸，否则会扩大故障，使机床丧失精度，降低性能。2）先机械后电气。一般说来，机械故障容易发觉，而数控系统的故障的诊断难度较大。在故障的检修之前，首先排除机械的故障。3）先静后动。先在机车断电的静止状态下，通过了解，观察测试，分析确认为非破坏性故障，必须先排除危险后，方可以通电。4）先简单后复杂。当出现多种故障相互交织掩盖，一时无从下手时，先先解决容易的问题，后解决难度较大的问题。往往简单的解决了，难度大问题也简单化了。2、数控机床故障诊断方法1）直观法主要采用目测、手摸、通电等实用方法。2）仪器测量比较法当系统发生故障后，采用常规电工检测仪器，按系统电路图及机床电路图对故障部分的电压、电源、脉冲信号等进行实测，将正常值与故障时的值相比较，可以分析出故障的原因及故障的所在位置。3）用可编程序控制器进行PLC中断状态分析可编程序控制器发生故障时，其中断原因以中断堆栈的方式记忆。使用编程器可以在系统停止状态下，调出中断堆栈和块堆栈，按其所指示的原因查明故障所在。4）诊断备板置换法现代数控系统大都采用模块化设计，按功能不同划分不同模块，可以根据模块的功能与故障现象，初步判断出可能的故障模块，用

7、诊断备件将其替换，这样可迅速判断出有故障的模块。利用备用的电路板来替换有故障疑点的模板，这是一种快速而简便的判断故障原因的方法，常用于CNC系统的功能模块，如CRT模块、存储器模块等。例如有一数控系统开机后即无显示，即可判断CRT模块是否有故障。需要注意的是，备板置换前，应检查有关电路，以免由于短路而造成好板损坏，同时还应检查试验板上的选择开关和跨接线是否与原模板一致，有些模板还要注意板上电位器的调整。5）利用系统的自诊断功能判断现代数控系统尤其是全功能数控系统具有很强的自诊断能力，通过实施时监控系统各部分的工作，及时判断故障，给出报警信息，并做出相应的动作，避免事故发生。然而有时当硬件发生故障时，就无法报警，有的数控系统可通过发光管不同的闪烁频率或不同的组合做出相应的指示，这些指示配合使用就可帮助我们准确地诊断出故障模板的位置。6）交换法在数控机床中，常有功能相同的模块或单元，将相同模块或单元互相交换，观察故障转移的情况，就能快速确定故障的部位。这种方法常用于伺服进给驱动装置的故障检查，也可用于两台相同数控系统间相同模块的互换。7）敲击法数控系统由各种电路板组成，每块电路板上会有很多

8、焊点，任何虚焊或接触不良都可能出现故障。若用绝缘物轻轻敲打不良疑点的电路板、接插件或元器件时，若故障出现，则故障很可能就在敲击的部位。对上述故障诊断方法有时要用几种方法同时进行故障综合分析，快速诊断出故障的部位，从而能快速排除故障。四、数控系统故障排除方法的应用（一）初始化复位法一般情况下，由于瞬时故障引起的系统报警，可用硬件复位或开关系统电源依次来清除故障，若系统工作存贮区由于掉电，拔插线路板或电池欠压造成混乱，则必须对系统进行初始化清除，清除前应注意作好数据拷贝记录，若初始化后故障仍无法排除，则进行硬件诊断。（二）参数更改，程序更正法系统参数是确定系统功能的依据，参数设定错误就可能造成系统的故障或某功能失效。有时由于用户程序错误亦可造成故障停机，对此可以采用系统的块搜索功能进行检查，改正所有错误，以确保其正常运行。（三）最佳化调节法这是一种最简单易行的办法。通过对电位计的调节，修理系统故障。最佳化调整是系统地对伺服驱动系统与被拖动的机械系统实现最佳匹配的综合调节方法，其办法很简单，用一台多线记录仪或具有存贮功能的双踪示波器，分别观察指令和速度反馈或电流反馈的响应关系。通过调节速度调

9、节器的比例系数和积分时间，来使伺服系统达到既有较高的动态响应特性，而又不振荡的最佳工作状态。（四）备板置换法用好的备件置换诊断出坏的线路板，并做相应的初始化启动，使机床迅速投入正常运转，然后将坏板修理或返修，这是目前最常用的排故办法。（五）改善电源质量法目前一般采用稳压电源，来改善电源波动。对于高频干扰可以采用电容滤波法，通过这些预防性措施来减少电源板的故障。五、数控机床常见故障分析与排除图3 开机后机床屏幕无显示（一）屏幕无显示对这种故障的排除首先是使屏幕正常工作。有时也会仅仅是显示部分的原因。但在许多时候可能并存着多种故障。有一台广数系统的数控机床，开机时屏幕一片黑，操作面板的 NC 电源开关已按下，红、绿灯都亮，查看电柜中开关和主要部分无异常，关机后重开，故障一样。经查，故障是由多处损坏造成的，在更换了显示器，显示控制板后屏幕出现了显示，使机床能进入其它的故障维修。一台华兴系统的数控机床，在开机时屏幕跳动且发出 “ 嘀嘀 的报警音，经查，是接线连接有误。一台巨森系统数控车床，开机后屏幕无显示。经对故障进行了检查后确认是因主板故障造成，因此进行了更换，由于主板更换后参数需要重新设置，按系统参数设置步骤，对照机床附带的参数表进行了设置调整后机床正常。屏幕无显示的故障原因很多，首先必须找出原因排除，如还有其他故障，根据机床的报警和其他故障信息作出处理。（二）主轴失控一

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