1、張家界航空工業職業技術學院畢業設計題目：數控銑床主運動調試與維修系 別： 數控工程系 專 業：數控設備應用與維護姓 名： 學 號： 指導老師： 摘 要電子技術的發展以及國內數控裝置的發展使得數控裝置的價格走低,特別是經濟型數控車系統的價格已經是到達了它的最低點。經濟型數控車床在中國的機械加工行業中得到了迅速普及,使得我國機械加工水平無論在加工質量方面還是在加工效率方面也得到了迅速提高。但是隨著機床使用時間的延長,數控機床會出現這樣或那樣的故障,本文就以經濟型數控機床的常見故障為例,談了一些解決的辦法。【關鍵詞】數控車床 霍爾開關 繼電器 伺服驅目 錄前言1故障1.1換刀裝置故障 （5） 1.2

2、穩壓電源故障 （6）1.3系統程序鎖故障 （7）1.4結束語 （7）2診斷2.1數控機床的故障診斷技術 （8）2.1.1數控系統自診斷 （8）2.1.2在線診斷和離線 （8）2.2數控機床故障的實用診斷方法 （8）2.2.1診斷常用的儀器、儀表及工具萬用表-可測電阻、交、直流電壓、電流（8）2.2.2診斷技術資料 （8）2.2.3故障處理 （9）2.2.4數控系統故障診斷方法 （9）2.2.5故障診斷應遵循的原則 （10）2.3數控機床故障的類型與特點 （10）3維護3.1、主傳動鏈的維護 （12）3.2刀庫及換刀裝置的維護 （12）3.3液壓系統的維護 （13）全文總結（14） 致謝（15）

3、參考文獻 （16）淺談數控機床故障診斷與維護換刀裝置故障數控車換刀一般的過程是:換刀電機接到換刀信號后,通過蝸輪蝸桿減速帶動刀架旋轉,由霍爾元件發出刀位信號,數控系統再利用這個信號與目標值進行比較以判斷刀具是否到位。刀換到位后,電機反轉縮緊刀架。在我維修數控車的過程中遇到了以下幾個故障現象 1.1.1一臺四刀位數控車床,發生一號刀位找不到,其它刀位能正常換刀的故障現象 故障分析:由于只有一號刀找不到刀位,可以排除機械傳動方面的問題,確定就是電氣方面的故障。可能是該刀位的霍爾元件及其周圍線路出現問題,導致該刀位信號不能輸送給plc。對照電路圖利用萬用表檢查后發現:1號刀位霍爾元件的24v供電正常

4、,gnd線路為正常,t1信號線正常。因此可以斷定是霍爾元件損壞導致該刀位信號不能發出。 解決辦法:更換新的霍爾元件后故障排除,一號刀正常找到。 1.1.2一臺六刀位數控車床,換刀時所有刀位都找不到,刀架旋轉數周后停止,并且數控系統顯示換刀報警:換刀超時或沒有信號輸入。 故障分析查找:對于該故障,仍可以排除機械故障,歸咎于電氣故障所致。產生該故障的電氣原因有以下幾種:1.磁性元件脫落;2.六個霍爾元件同時全部損壞;3.霍爾元件的供電和信號線路開路導致無電壓信號輸出。其中以第三種原因可能性最大。因此找來電路圖,利用萬用表對霍爾元件的電氣線路的供電線路進行檢查。結果發現:刀架檢測線路端子排上的24v

5、供電電壓為0v,其它線路均正常。以該線為線索沿線查找,發現從電氣柜引出的24v線頭脫落,接上后仍無反應。由此判斷應該是該線斷線造成故障。 解決辦法:利用同規格導線替代斷線后,故障排除。 1.1.3一臺配有fanuc-0imate系統大連機床廠的六刀位車床,選刀正常但是當所選刀位到位之后不能正常鎖緊。系統報警:換刀超時。 故障分析查找:刀架選刀正常,正轉正常,就是不能反向鎖緊。說明蝸輪蝸桿傳動正常,初步定為電氣線路問題。在機床刀架控制電氣原理圖上,發現刀具反向鎖緊到位信號是由一個位置開關來控制發出的,是不是該開關即周圍線路存在問題呢?為了確認這個故障原因,打開刀架的頂蓋和側蓋,利用萬用表參照電路

6、圖檢查線路,發現線路未有開路和短路,通過用手按動刀架反向鎖緊位置開關,觀察梯形圖顯示有信號輸入,至此排除電氣線路問題。推斷可能是擋塊運動不到位,位置微動開關未動作。于是重新換刀一次來觀察一下,結果發現:果然擋塊未運動到位。于是把擋塊螺栓擰緊,試換刀一次正常。再換一次刀,原故障又出現了,同時發現蝸桿端的軸套打滑并且爬升現象。難道是它造成了電機反轉鎖緊時位置開關的擋塊不能到位?于是把該軸套進行了軸向定位處理,將刀架頂蓋裝好。結果刀架鎖緊正常了。 解決辦法:對軸套進行軸向定位故障解決。 1.2、穩壓電源故障 機床在運行時機床照明燈突然不亮,機床操作面板燈也不亮,系統電源正常,同時系統急停報警,和主軸

7、無信號警。關機后重新上電故障依舊。 故障分析檢查:經詢問當時操作人員,沒有違規操作,排除人為原因,也可以排除機械原因,應該是電氣故障引起。該機床的電器原理圖顯示,這些失電區域都和24v有關,并且該機床擁有兩個穩壓電源,一個是i/o接口電源,另一個為系統電源。失電區域都與i/o接口有關,于是打開電氣柜觀察發現i/o接口穩壓電源指示燈未能點亮,說明該電源未能正常工作或損壞。由穩壓電源的工作原理知道,穩壓電源有電流短路和過載保護的功能,當電源短路或過載時自動關斷電源輸出,以保護電源電路不被損壞。于是試著把電源的輸出負載線路拆下來,結果發現重新上電后電源指示燈亮了。這說明電源本身沒有損壞。通過分析得知

8、該電源為i/o接口電源,負載不大,也不會出現過載現象,應該是輸出回路中有短路故障。沿著輸出線號進行檢查發現有一根24v+輸出線接頭從絕緣膠布中露出并接觸到機床床體。原因很明顯:由于該線與機床發生對地短路,造成該穩壓電源處于自我保護狀態,使得操作面板和一些i/o接口繼電器供電停止,導致發生以上故障。至于變頻器報警可能24v信號不能到位發出報警。 解決辦法:用絕緣膠布把接頭處重新包好,重新上電開機所有故障解決,報警解除照明燈也亮了。1.3、系統程序鎖故障 一臺數控車,配有fanuc-0i-mate系統,無法輸入對刀值等參數,不能編輯程序,并伴有報警。 故障分析檢查:對此現象首先想到了程序保護開關,

9、通過對比正常的系統發現:與系統鎖住時現象一樣。所以懷疑系統鎖開關壞了,但經過短接,仍不能解決問題。通過觀察故障系統的梯形圖發現x56輸入點無信號輸入,說明這條輸入線路斷路。沿著這條線號利用萬用表檢查,發現在操作面板后面選軸開關接頭處線頭脫落,導致線路無法輸入信號,使plc邏輯關系不正確,才出現以上故障。 解決辦法:用烙鐵焊錫把脫落的線頭重新焊接好,報警解除,參數輸入正常,故障消失。 1.4、結束語 以上維修案例,可作為類似故障的排除參考。一般地,對于任何故障,首先是根據現象,根據原理來判斷故障點,分析每一個可能性,如一個開關,一個線接頭,一個螺釘都會是都會是故障原因,參照之前的操作、維修歷史進

10、行分析,能有利于縮小查找范圍,有利于提高維修的效率。2、診斷2.1數控機床的故障診斷技術2.1.1數控系統自診斷開機自診斷數控系統在通電開機后，都要運行開機自診斷程序，對系統中關鍵的硬件和控制軟件進行檢測，并將檢測結果在crt上顯示出來。運行自診斷運行自診斷是數控系統正常工作時，運行內部診斷程序，對系統本身、plc、位置伺服單元以及與數控裝置相連的其他外部裝置進行自動測試、檢查，并顯示有關狀態信息和故障信息。2.1.2在線診斷和離線診斷在線診斷是指通過數控系統的控制程序，在系統處于正常運行狀態下，實時自動地對數控裝置、plc控制器、伺服系統、plc的輸入輸出和其他外部裝置進行自檢，并顯示狀態信

11、息、故障信息。脫機診斷當數控系統出現故障時，需要停機進行檢查，這就是脫機診斷。脫機診斷的目的是修復系統的錯誤和定位故障，將故障定位在最小的范圍。遠程診斷實現遠程診斷的數控系統，必須具備計算機網絡功能。因此，遠程診斷是近幾年發展起來的一種新型的診斷技術。數控機床利用數控系統的網絡功能通過互聯網連接到機床制造廠家，數控機床出現故障后，通過機床廠家的專業人員遠程診斷，快速確診故障。2.2數控機床故障的實用診斷方法2.2.1診斷常用的儀器、儀表及工具萬用表-可測電阻、交、直流電壓、電流相序表-可檢測直流驅動裝置輸入電流的相序。轉速表-可測量伺服電動機的轉速，是檢查伺服調速系統的重要依據。鉗形電流表-可

12、不斷線檢測電流。測振儀-是振動檢測中最常用、最基本的儀器。短路追蹤儀-可檢測電氣維修中經常碰到的短路故障現象。邏輯測試筆-可測量數字電路的脈沖、電平。ic測試儀-用于數控系統集成電路元件的檢測和篩選。工具-彈頭鉤形扳手、拉錐度平鍵工具、彈性手錘、拉卸工具等。2.2.2診斷用技術資料主要有：數控機床電氣說明書，電氣控制原理圖，電氣連接圖，參數表， plc程序，編程手冊，數控系統安裝與維修手冊，伺服驅動系統使用說明書等。數控機床的技術資料非常重要，必須參照機床實物認真仔細地閱讀。一旦機床發生故障，在進行分析的同時查閱相關資料。2.2.3故障處理故障軟故障-由調整、參數設置或操作不當引起硬故障-由數

13、控機床(控制、檢測、驅動、液氣、機械裝置)的硬件失效引起。故障處理對策除非出現影響設備或人身安全的緊急情況，不要立即切斷機床的電源，應保持故障現場。從機床外觀、crt顯示的內容、主板或驅動裝置報警燈等方面進行檢查。可按系統復位鍵，觀察系統的變化，報警是否消失。如消失，說明是隨機性故障或是由操作錯誤引起的。如不能消失，把可能引起該故障的原因羅列出來，進行綜合分析、判斷，必要時進行一些檢測或試驗，達到確診故障的目的。2.2.4數控系統故障診斷方法直觀法(望聞問切)：問-機床的故障現象、加工狀況等看-crt報警信息、報警指示燈、電容器等元件變形煙熏燒焦、保護器脫扣等聽-異常聲響聞-電氣元件焦糊味及其

14、它異味摸-發熱、振動、接觸不良等。參數檢查法：參數通常是存放在ram中，有時電池電壓不足、系統長期不通電或外部干擾都會使參數丟失或混亂，應根據故障特征，檢查和校對有關參數。隔離法：一些故障，難以區分是數控部分，還是伺服系統或機械部分造成的，常采用隔離法。同類對調法用同功能的備用板替換被懷疑有故障的模板，或將功能相同的模板或單元相互交換。功能程序測試法：將g、m、s、t、功能的全部指令編寫一些小程序，在診斷故障時運行這些程序，即可判斷功能的缺失。2.2.5故障診斷應遵循的原則第一，先外部后內部數控機床的檢修要求維修人員掌握先外部后內部的原則，由外向內逐一進行檢查排除。第二，先機械后電氣首先檢查機

15、械是否正常，行程開關是否靈活，氣動液壓部分是否正常等，在故障檢修之前，首先注意排除機械的故障。第三，先靜后動維修人員本身要做到先靜后動。首先詢問機床操作人員故障發生的過程及狀態，查閱機床說明書、圖紙資料，進行分析后，才可動手查找和處理故障。數控機床是現代化企業進行生產的一種重要物質基礎，是完成生產過程的重要技術手段，強化管理是關鍵，“防”與“治”的結合是解決數控機床“使用難、維修難”的唯一途徑。2.3數控機床故障的類型與特點數控機床的故障是指機床不能完成預定功能的事件或狀態稱為故障，即喪失完成規定的功能，按故障引起的結果可分為致命性故障和非致命性故障，前者會使產品不能完成規定任務可導致人或物的

16、重大損失，最終使任務失敗；后者不影響任務完成，但會導致非計劃的維修。按故障的統計特性又可分為獨立故障和從屬故障。前者是指不是由于另一產品故障引起的故障，后者是由另一產品故障引起的故障。按照數控機床故障頻率的高低又可分為早期故障、偶然故障和耗損故障。如圖所示，早期故障是指機床使用初期，由于設計或生產等原因引起的故障，在這段時間內，機械處于磨合階段，機械零件或電子元器件經受不了初期的考驗而損壞。所以故障發生的頻率相對來講要高一些。偶然故障是指機床投入使用一段時間后，產品的故障率降到較低的水平，但基本上處于平衡狀態，此時，可以認為故障率為常數，這個時期，機床的故障主要是由偶然因素引起的偶然故障，是機

17、床的主要使用期，一般為710年。耗損故障是通過事前檢測或監測可預測到的故障，是由于機床的規定隨時間增加而逐漸衰退引起的，耗損故障可以通過預防維修，防止故障發生，延長使用壽命，或在將到耗損期前及時更新以保證機床的使用壽命。數控機床故障的特點：數控機床一般由數控系統，包含伺服電動機和檢測反饋裝置的伺服系統、強電控制柜、機床本體和各類輔助裝置組成。控制介質數控系統伺服系統輔助裝置機 床反饋裝置數控機床的復雜性使其故障具有復雜性和特殊性，引起數控機床故障的因素有很多，不能只看故障的現象，要透過現象去檢查引起故障的綜合因素，找到引起故障的根源，采取合理的方法給予排除。 3、維護3.1、主傳動鏈的維護1)

18、 熟悉數控機床主傳動鏈的結構、性能參數，嚴禁超性能使用2) 主傳動鏈出現不正常現象時，應立即停機排除故障。3) 操作者應注意觀察主軸箱溫度，檢查主軸恒溫郵箱，調節溫度范圍使油量充足。4) 使用帶傳動的主軸系統，需定期觀察調整驅動皮帶的松緊程度，防止因皮帶打滑造成的丟轉現象。5) 對由液壓系統平衡主軸箱重量的平衡系統，需定期觀察液壓系統的壓力表，當油壓低于要求值時，要進行補油。6) 使用液壓拔叉變速的主傳動系統，必須在主軸停車后變速。7) 使用嚙合式電磁離合器變速的主傳動系統，必須在主軸停車后變速。8) 注意保持主軸與刀柄連接部位及刀柄的清潔，防止對主軸的機械碰撞。9) 每年對主軸潤滑恒溫郵箱中

19、的潤滑油更換一次，并清洗過濾器。10) 每年清理潤滑油池底一次，并更換液壓泵濾油器。11) 每天檢查主軸潤滑恒溫油箱，使其油量充足，工作正常。12) 防止各種雜質進入潤滑油箱，保持油液清潔。13) 經常檢查軸端及各處密封情況，防止潤滑油液的泄露。14) 刀具夾緊裝置長時間使用后，會使活塞桿和拉桿的間隙加大，造成拉桿位移量減少，使碟形彈簧的張閉伸縮量不夠，影響刀具的夾緊，故需要及時調整液壓缸活塞的位移量。15) 經常檢查壓縮空氣氣壓，并調整到標準要求值。足夠的氣壓才能使主軸錐孔中的切屑和灰塵清理徹底。3.2刀庫及換刀裝置的維護加工中心刀庫及自動換刀裝置的故障表現有：刀庫運動故障、定位誤差過大、機械手夾持刀柄不穩和機械手運動誤差過大等。這些故障最后都造成換刀動作卡位，整機停止工作，機械維護修人員對此要有足夠的重視。3.2.1刀庫與換刀機械手的維護要點嚴禁把超重、超長的刀具裝入刀庫，防止在機械手換刀時掉刀或刀具與工件、夾具等發生碰撞。采用順序選刀方式時必須注意刀具放置在刀庫上的順序要正確。采用其他選刀方式時也要注意所換刀具號是否與所卸刀具一致，防止因換錯刀而導致事故發生。用手