1、i青島職業技術學院畢業設計（論文）題目典型機床維修技術_學生學號X0805141機電院（部）機電設備專業812班2010 年 10 月 20 日典型機床維修技術2典型機床維修技術摘要故障診斷技術已經有 30 多年的發展歷史，但作為一門綜合性新學科故障診斷學，還是近些年發展起來的。從不同的角度出發，設備故障診斷的理論和方法很多,其中故障診斷專家系統方法是近年來故障診斷領域最顯著的成就之一，其內容包括診斷知識的表達、診斷推理方法、不確定性推理及診斷知識的獲取等。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

2、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：典型機床檢測 維修典型機床維修技術3目錄弓丨言.4一、數控機床故障的診斷研究意義所在 .5二、現代故障診斷技術概述.62.1 故障診斷主要內容. 62.2 數控機床故障診斷常用的方法. 62.3 數控機床故障診斷技術發展趨勢. 6三、數控機床故障的診斷展望 .7四、換刀裝置故障.8五、穩壓電源故障.9六、系統程序鎖故障.10典型機床維修技術4引言數控機床的身價從幾十

3、萬元到上千萬元，一般都是企業中關鍵產品關鍵工序的 關鍵設備，一旦故障停機，其影響和損失往往很大。但是，人們對這樣的設備往往 更多地是看重其效能，而不僅對合理地使用不夠重視，更對其保養及維修工作關注 太少，日常不注意對保養與維修工作條件的創造和投入，故障出現臨時抱佛腳的現 象很是普遍。因此，為了充分發揮數控機床的效益，我們一定要重視維修工作，創 造出良好的維修條件。由于數控機床日常出現的多為電氣故障，所以電氣維修更為 重要。科學技能的發展，對機械產品提出了高精度、高龐大性的要求，并且產品的更 新換代也在加快，這對機床裝備不僅提出了精度和效率的要求，并且也對其提出了 通用性和矯捷性的要求。數控機床

4、就是針對這種要求而孕育發生的一種新型自動化 機床。數控機床集微電子技能、計較機技能、自動節制技能及伺服驅動技能、緊密 機械技能于一體，是高度機電一體化的典型產品。它自己又是機電一體化的重要構 成部門，是現代機床技能水平的重要標記。數控機床表現了當前世界機床技能前進 的主流，是權衡機械打造工藝水平的重要指標，在柔性生產和計較機集成打造等進 步先輩打造技能中起著重要的根蒂根基核心效用。因此，怎樣更好的使用數控機床 是一個很重要的問題。由于數控機床是一種價格昂貴的緊密裝備，因此，其維護更是不容 忽視。典型機床維修技術5.數控機床故障的診斷研究意義所在故障診斷始于機械設備故障診斷，主要指制造設備和制造

5、過程的狀態監測與故 障診斷。制造設備主要指加工機床、夾具、量具和刀具；制造過程指制造工藝過程、工藝參數。機械設備運行時的狀態監測與故障診斷包含兩方面內容：一是對設備的運 行狀態進行監測；二是在發現異常情況后對設備的故障進行分析、診斷。設備故障診斷是隨設備管理和設備維修發展起來的。歐洲各國在歐洲維修團體 聯盟（FENMS 推動下,主要以英國倡導的設備綜合工程學為指導；美國以后勤學為指導；日本吸收二者特點,提出了全員生產維修（TPM）的觀點。美國自 1961 年開始執行阿波羅計劃后，出現一系列因設備故障造成的事故，導致1967 年在美國宇航局（NASA 倡導下,由美國海軍研究室（ONR）主持成立了

6、美國機械故障預防小組（MFPG）,并積極從事技術診斷的開發。美國診斷技術在航空、航天、軍事、核能等尖端部門仍處于世界領先地位。我國在故障診斷技術方面起步較晚，1979 年才初步接觸設備診斷技術，近年來得 到迅速發展。目前國內對裝備的故障診斷技術，尤其是板級故障診斷技術的研究有了 較大的進展。經過二十多年的研究與發展，我國的故障診斷技術己廣泛應用于軍工、 化工、工業制造等領域，如數控機床、汽車、發電、船舶、飛機、衛星、核反應堆等。典型機床維修技術6二.現代故障診斷技術概述2.1 故障診斷主要內容故障診斷的實質是在診斷對象出現故障的前提下，通過來自外界或系統本身的 信息輸入，經過處理，判斷出故障種

7、類，定為故障部位(元部件),進而估計出故障可能 時間、嚴重程度、故障原因等，甚至還可以提供評價、決策以及進行維修的建議。現代故障診斷的主要內容應包括實時監測技術，故障分析(診斷)技術和故障修 復方法三個部分。從信息獲取到故障定位，再到故障的排除，作為單獨的技術領域發 展的同時,又作為故障診斷的技術共同協調發展。2.2 數控機床故障診斷常用的方法(1) 直觀法。由維修人員利用感覺器官，觀察故障發生時的各種聲、光、味等異 常現象,查看 CN(機床系統的各個模塊和線路，有無燒毀和損傷痕跡，迅速將故障范圍 縮小到一個模塊或一塊印刷線路板。這是一種最基本和常用的方法。(2) CNC 系統自診斷法。數控系

8、統的自診斷功能，已經成為衡量數控系統性能的重要指標,數控系統的自診斷功能實時監視數控系統的工作狀態。一旦發生異常情況，立即在 CRT 上顯示報警信息，或通過發光二極管指示故障的原因、故障模塊,這是 CNC 機床故障診斷維修中最有效和直接的一種方法。(3) 功能程序測試法。功能程序測試法就是將數控系統的常用功能和特殊功能用 手工編程或自動編程的方法，編制成一個功能測試程序，送入數控系統，然后讓數控 系統運行這個測試程序，借以檢查機床執行這些功能的準確性和可靠性，進而判斷出 故障發生可能的部位和故障原因。(4) 模塊交換法。所謂模塊交換法就是在分析出故障大致起因的情況下，利用備用的 印刷線路板、模

9、板、集成電路芯片或元件替換有疑點的部分，將功能相同的模板或單 元相互交換，觀察故障的轉移情況，從而快速判斷故障部位的方法。(5) 原理分析法。根據 CNC 組成原理,從系統各部件的工作原理著手進行分析和判斷,從邏輯關系上分析電路故障疑點的邏輯電平和特征參數，從而確定故障部位的方法。這種方法對維修人員要求很高，必須熟悉整個系統或每個部件的工作原理，才 能對故障部位進行定位。(6) PLC 程序法。根據 PLC 報警信息，查閱有關 PLC 程序,對照報警點相應的模塊 程序,比較相關 I/O 元件的邏輯狀態，判斷故障。數控機床的故障診斷的方法還有參數檢查法、測量比較法、敲擊法、局部升溫 法、隔離法和

10、開環檢測法等，這些方法各有特點，維修時常同時采用幾種方法綜合運 用,分析并逐步縮小故障范圍，以達到排除故障的目的。典型機床維修技術72.3 數控機床故障診斷技術發展趨勢(1) 針對數控車床不完整信息和不精確信息的處理利用，更強調信息融合策略和 處理技術,知識的表示方法；(2)針對現代數控設備復雜化、集成化、自動化程度的提 高以及可持續工作能力和可靠性要求的提高，更強調多智能技術的融合，系統級診斷 技術,混合智能診斷技術的研究；(3)針對專家系統知識獲取的瓶頸問題，更強調自適 應能力和自學習能力的研究，在線診斷技術、多傳感器技術的研究。三.數控機床故障的診斷展望數控機床的故障診斷一直是困擾操作、

11、維修人員的難題。由于數控機床的安全 性和工作可靠性對于生產單位的效益直接產生很大的影響，專家系統在故障診斷領域中的應用，實現了基于人類專家經驗知識的設備與系統故障診斷技術。CNC 機床作為一個復雜多變的非線性系統，充分考慮自然情況的變化以及人為誤 操作，如何結合模糊技術以及人工智能方面的優點，總結出更加智能的故障診斷方法 將是以后需要努力的方向。隨著設備自動化的進一步提高，其故障診斷也變得更加的復雜，特別是對于工程 機械來說,要解決作業過程中的所有故障是十分困難的。鑒于此情況，在技術實力雄厚的科研院所建立遠程故障診斷系統,通過 In ternet 與工程機械操作現場連接,建立 一個實時故障檢測

12、系統，及時地發現作業過程的故障，迅速地進行診斷。在本地的故 障診斷系統無法解決時,利用 In ternet 訪問遠程故障診斷中心，通過技術實力雄厚的 科研院所來解決這些故障，及時地恢復生產，也有效地實現了技術資源共享，因此基 于 In ternet 的遠程故障診斷系統將是一個重要的發展方向。典型機床維修技術8四.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。故障一：一臺四刀位數控車床，發生

13、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,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。故障二：一臺六刀位數控車床，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

14、，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 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。五.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，和主軸無信

15、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 機典型機床維修技術9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

16、本身沒有損壞。通過分析得知該電源為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。六.系統程序鎖故障一臺數控車,配有 FANUC-Oi-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

17、查：對此現象首先想到了程序保護開關，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。 通過典型機床維修技術10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。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

18、頭，一個螺 釘都會是都會是故障原因，參照之前的操作、維修歷史進行分析，能有利于縮小查找 范圍,有利于提高維修的效率。典型機床維修技術11參考文獻1 夏鳳芳數控機床：北京：高等教育出版社。20032 霍蘇萍.數控加工編程與操作：北京：人民郵電出版社3 婁銳.數控機床：大連理工大學出版社。20062001典型機床維修技術12致謝在該論文形成過程中得到了李花老師的細心指導和耐心幫助，在這里表示衷心 的感謝！我終于完成了這次論文要求，通過自己的努力和鉆研，完成了此次對數控 車床檢測和維修，當然了，還有許多不足之處，非常感謝幾位前輩的文獻，讓我豐 富了很多內容，還有指導老師的幫助。我會繼續努力，做的更好。典型機床維修技術13電0 013570ore2M680246802146802M680214680246802MO79饋控1停樓統的研計與研究0M的工藝和制程方法及對良率的影響研究h系統究STR）調節器動監妙1-壁單平診斷硬度系統Ttr機產牛驗舌的研制式測少AS采協議棧的技術勺研究研究與開發濁度儀的研持控制面板的研