1、案例二 典型系統故障診斷與排除本章教學目標：1、認識典型系統的工作；2、了解典型系統故障原因；3、熟悉典型系統的故障診斷與排除方法。教學重點、難點： 教學學時： 教學手段： 教學內容：、齒輪箱故障診斷1. 診斷目的和對象在機械設備中，齒輪箱的用量很大，一旦發生故障，損失嚴重。齒輪運行中的振動現象可反映齒輪箱的運行狀態，故采用振動情號進行分析和診斷， 將記錄下來的齒輪箱振動信號進行 FFT(快速傅里葉變換)分析處理。2. 診斷方法及分析方法：在現場用振動計和磁帶記錄儀測試記錄了齒輪箱每根傳動軸軸承座上的振動信 號，表 1 列出三臺齒輪箱振動速度均方根值，測試時 1#齒輪箱檢修沒有列入 。分析(1

2、) 在三級傳動的齒輪裝置中，輸入與輸出兩級的嚙合作用力都要由中間級來承擔，所以嚙合振動最為強烈。嚙合振動的幅值遠高于其它兩級。第二級是設計、制造中應加強 的薄 弱環節。但由于沒有給予足夠的重視，在長期運行中振動過大，使齒圈產生疲勞斷裂，這是近幾年發生事故的原因所在。從目前運行的情況看來，原料磨2#齒輪箱的第二級齒輪傳動狀 況不佳，應加強監測，準備必要的備件。(2) 從綜合評定的角度曾， 原料磨 2#齒輪箱振動值高于 2#和原料密 1#的齒輪箱振動。 用ISO大型機器振動強度評價標準衡 量，巳超過允許值11.2mm/s。且原料磨2#齒輪箱 箱體溫度高于其它齒輪箱10 C左右，應及時進行檢修。(3

3、) 原料磨 1#齒輪箱在運轉中存在著調制現象，圖 154 是撮動信號的例頻譜，峰值 出現在例頻率80ms處，調制頻繁fM= 1000/80 = 2.5Hz，恰等于驅動電機旋轉頻率，也等于齒輪箱第一傳動鈾的旋轉頻率。 應檢查第一傳動軸的零部件的磨損、 松動、偏心等狀況，也應檢測電機的進行振動狀況。這些工作有待今后進一步測試分析，其它兩臺齒輪箱振動 中沒有發現調制現象。診斷結論:(1)齒輪箱運行狀態監測與故障診斷采用FFT譜分析和倒頻譜分析是有效的。(2) 三級傳動的齒輪箱裝置中，應提高第二級傳動件的設計和制造要求，以避免過大 的二級傳動嚙合頻率振動。二、數控機床常見故障的處理( 一) 故障的分類

4、數控系統故障分類，按照不同的方法有很多種分類形式。按照故障性質：系統性故障；隨機性故障；按照故障類型：機械故障；電氣故障；按照報警提示：有報警故障；無報警故障；按照發生部：數控裝置故障；P LC故障;伺服系統故障；機床系統故障;5)按照破壞程度：破壞性故障;非破壞性故障;除去以上的分類方法，還有以下的一種分類方法：數控機床故障：系統故障;外圍電路故障;機械故障。軟件故障：1、基本參數設置不正確導致的故障2、伺服參數不正確導致的故障3、主軸參數設置不正確導致的故障4、軸參數設置不正確導致的故障5、PLC參數設置不正確導致的故障6、用戶參數設置不正確導致的故障7、功能參數設置不正確導致的故障在數控

5、系統中與軟件相關的故障，主要是由于參數設置不正確、參數不匹配導致的。參數按照大類區分可分為：系統參數、機械參數、用戶參數。硬件故障：1 、伺服放大器故障2、伺服電機故障3、檢測元件故障在數控機床中與系統有關的故障主要集中在驅動部分，當然也包括一些板卡的故障。這些也是維修人員能夠判斷的故障。4、各種系統板卡的故障外圍電路故障：1、繼電器、接觸器、接線端子、熔斷器2、線路短路、斷路3、外圍設備：冷卻系統、潤滑系統 ；氣路、油路；換刀系統；安全門、電器柜、電 氣互鎖。在數控機床的故障中、外圍電路故障所占的比例相當大。并且也是一線維護人員，能 夠現場判讀解決的故障。 絕大多數停機事件此類故障引起， 因

6、此熟練掌握此類故障的判斷、 排除方法和積累相關經驗是一線維護人員所必須的。機械故障：1、機械元件損壞。1）導致機床不能夠正常運行，時常會出現一些報警。2）會出現異響、異動。2、機械整體配置、位置不當或者機械有一些磨耗。1）導致幾何精度丟失 2）導致位置精度丟失（二） 數控機床的故障診斷技術故障的診斷包括兩方面的內容：診和斷。診：對是客觀狀態作檢測或測試。斷：確定故障的性質、程度、類別、部位，并指明故障產生的原因，提供相應的處理 對策等。1. 數控系統自診斷所謂故障自診斷技術，就是在硬件模塊、功能部件上各狀態測試點（在系統設計制造 時設置的）和相應診斷軟件的支持下，利用數控系統中計算機的運算處理

7、能力，實時監測 系統的運行狀態，并在預知系統故障或系統性能、系統運行品質劣化動向時，及時自動發 出報警信息的技術。開機自診斷運行自診斷 在線診斷 離線診斷遠程診斷2、如何排除日常故障1）故障發生時機床的狀態。A ：在什么時間發生的故障？包括發生故障的具體時間；發生時機床運行的狀態；發生故障時外部條件如何，包括天氣、供電情況等等；了解故障發生的頻次。B ：故障發生時，進行了幾種操作？機床運行在什么模式；程序運行情況如何；各軸分別處在什么位置；當前正在運行那一個軸；機床有沒有執行輔助功能；能不能夠復位消除；如果能夠復位消除， 會不會執行到相同情況下再出現；如果再次出現，改變加工參數會不會出現等等。

8、C ：故障發生后，機床出現的現象。有無報警；如果沒有報警，機床相關的狀態是否正確。D ：確認外界有無影響機床的其他因素？電磁干擾；電源是否穩定；氣源是否穩定等等2）根據系統的報警信息以及相關資料進行故障診斷現在數控系統都具有強大的故障診斷功能，并能夠針對各類故障提供豐富的報警文 本。對于很多故障，系統都能夠診斷出來，并提供相應的報警信息。數控系統在硬件上還 設置了一些裝置，用于系統有故障時指示技術人員方便的診斷故障。（3）充分利用數控機床上，PLC對于外圍電路實時狀態的監控功能。結合PLC和數控機床電氣手冊，對比 PLC的實時輸入、輸出狀態以及外圍電路的控制邏輯，正確判斷外圍電路的故障。4）利

9、用 PLC 梯形圖反映的控制邏輯，跟蹤那些外圍設施出現故障的真正原因。利用梯形圖的監控功能，觀察那些相關信號是否處于正確的狀態。如果有節點處于不正確的 狀態，就依據梯形圖向前向后追蹤，看是什么原因引起前面節點處于哪一種狀態。5）對于排除數控機床故障最重要的方法，就是掌握數控系統及數控機床的工作原理，懂得如何使用各種各樣的檢測儀表、儀器，綜合分析數控機床出現故障的操作以及外部、內部原因。進一步通過各種實踐機會，進一步掌握一些排除故障的手法（如：零件互換、誤差放大等等） 。具體到某一個機床，就應該詳細閱讀其各類說明書，掌握其機械、 電氣構造、組成以及工作原理，根據故障現象分析可能出現故障的部位、環

10、節，并大膽的 動手驗證。在機床出現故障時還要，詳細調查該機床的“病歷” “病史”。（ 三） FANUC 0i 系統常見故障1.系統報警信息（1）查看方法當機床出現報警時，系統會自動切換到報警畫面，并顯示報警信息。報警信息有兩部分組成：報警號；報警信息。在數控系統上獲得的報警信息分為兩種。一種是系統報警，這一部分報警或由系統故障（軟件的硬件的）引起或由程序（格式或內容）引起。這一部分報警號、報警信息由系 統廠商預設。一種是機床報警（外部報警）這一部分報警內容通常是由外部因素引起（如 氣壓、各類外部PLC輸入信號錯誤或缺失引起）。這一部分報警號、報警信息由機床生產 廠商預設。2. 故障案例一2.1

11、 機床在運行過程中在出現沒有任何報警的情況下停止運行。該機床是一臺四軸四聯動的數控機床，機床在運行過程中出現題目所說的意外停止， 并且在反復發生幾次后機床不能夠運行加工程序了。經過和操作人員的反復溝通， 我們按照處理數控機床故障的分析過程， 進行分析如下：（1）該機床出現故障的時候，是在加工零件過程中，并且是在旋轉第四軸的時候出2）3）現。在出現該故障初期，停止程序運行，復位后還可以重新啟動程序。經過幾次反復以后，機床不能夠啟動加工程序。關閉系統，重新啟動數控機床，對機床各軸回原點的操作。三個直線軸都能夠正確回到原點，但是旋轉軸不能夠回到原點（第四軸根本就能夠移動）分析：從以上的現象可以看到，

12、該機床出現這樣的故障極有可能是第四軸出現了某種 問題。出現了第四軸不能夠旋轉的現象，很可能是第四軸剎車未能松開的原因。該機床所 用第四軸，采用的是氣動剎車。5）觀察外部輸入氣壓正常，證明應該不是外部氣壓過低引起。其實，如果外部氣壓過低機床會出現報警的。6）在排除外部氣壓故障的情況下，我們應該去檢查第四軸剎車器是否正常。如果檢查第四軸剎車器要把第四軸拆開，這樣的話工作量就非常龐大。（7）檢查第四軸剎車器的信號，觀察剎車器的信號是否已經進入到PMC通過機床電氣手冊，查詢第四軸剎車松開到位的信號的地址為X3.4。（8）進入系統查看X3.4的狀態（按照FANU係統進入PMC的方法）。系統鍵、PMCPM

13、CDGNSTATU搜索X3.4。執行松開轉臺的動作，觀察X3.4有無變化，結果是沒有變化。9）上面的步驟證明第四軸的剎車松開信號沒有到位。10)造成第四軸剎車信號沒有到位的原因有好幾個，需要我們進一步去分析排查。、剎車器沒有松開；、剎車器松開了，檢測開關沒有檢測到；、檢測元件損壞；、從檢測元件到接口的電纜損壞；、PLC故障；、其他原因。11)打開第四軸外罩，執行第四軸夾緊、放松動作，發現用于檢測的接近開關沒有亮。初步懷疑是接近開關有問題，或者是連接線有問題。12）通過前面的初步分析，判斷為接近開關或者線纜出現故障。為了進一步證實，我們把一個金屬工具靠近接近開關，結果發現接近開關的等亮了。這一個

14、現象證明接近開關以及相關的線纜是完好的。13）再次執行轉臺松緊動作，觀察該結構能否正常運行。通過幾次動作發現，每次夾緊放松機構都能夠正常運行，但是用于檢測的接近開關還是不亮。14）根據接近開關的工作原理，開關和被檢測物體的距離是有一定距離要求，如果距離不正確可能會導致開關不能夠正常檢測。那么有可能是接近開關距離被測部件過遠， 于是調整接近開關的距離。將距離縮小以后，發現接近開關燈可以亮了。打開機床，各軸回原點，運行加工程序，機床能夠正常運行。15）安裝后第四軸外罩，機床正常運行。但是當機床運行了十幾分鐘后，機床再次出現前述故障。16）根據前面的分析，我們可以把故障點基本上集中到接近開關和被檢物

15、上。再次打開外殼，經過仔細檢查，發現聯接再剎車器上，供接近開關檢測的一個螺母，從剎車器上松開了。將這個螺母擰緊，并鎖死。機床再次投入運行沒有發生故障。3. 進給驅動的故障診斷（1）直流進給驅動晶閘管調速是利用速度調節器對晶閘管的導通角進行控制，通過 改變導通角的大小來改變電樞兩端的電壓，從而達到調速的目的（2）交流進給驅動因采用交流同步電動機，驅動裝置實質上是一個電子換向的直流 電動機驅動裝置PWM區動控制線路簡圖FANU（系統進給驅動故障表示方式:（1）CRT 有報警顯示的故障報警號 400457伺服系統錯誤報警報警號 702704過熱報警機床切削條件差及機床摩擦力矩增大，引起主回路中的過載

16、繼電器動作切削時伺服電機電流太大或變壓器本身故障，引起變壓器熱控開關動作伺服電機電樞內部短路或絕緣不良等，引起變壓器熱控開關動作（2）報警指示燈指示的報警（ 7 個燈）BR無熔絲斷路器切斷報警HVA過電壓報警HCA過電流報警（伴有401號報警）OV過載報警（401或702報警）LVAL欠壓報警TGL速度反饋信號斷線報警DCA放電報警（3）無報警顯示的故障機床失控:速度反饋信號為正反饋信號機床振動:與位置有關的系統參數設定錯誤檢測裝置有故障（隨進給速度）定位精度低:傳動鏈誤差大；伺服增益太低電動機運行噪聲過大:換向器的表面粗糙度過低、油液灰塵等侵入電刷或換向器、電 動機軸向竄動等6SC610交流

17、進給驅動系統三、萬能臥式銑床電氣控制故障與維修（以X6132銑床為例）X6132銑床的運動要求:主軸能正、反轉運動，主軸變速時，主軸電動機瞬時沖動一下，以利于齒輪的嚙合； 主軸能制動停車。工作臺上下、左右、前后 6 個方位均可移動，且可實現手動、自動和快速移動。(一) 電氣線路分析1. 主電路分析該機床有三臺電動機 M1、 M2、M32. 控制電動機的控制(1)M1的啟動SB5-KM1吸合-主觸頭閉合，M1啟動(2) 主軸電動機的停車制動(3) 主軸的變速沖動控制2.工作臺進給電動機的控制將電源開關QSl臺上，啟動主軸電動機Ml,接觸器KMl吸合并自鎖，進給控制電動機向上:6 KMI 9M3啟

18、動。(1) 工作臺向上、下、左、右、前、后運動的控制通路分別是SA3 3 10 SQ2 2 15 SQ1 2 13 SA3 1 16SQ4 1 19 KM3 線圈20 KM2 21向下:6 KMl 9 SA3 3 10 SQ2 2 15 SQ1 2 13SA3 1 16 SQ3 1 KMZ 線圈18 KM3 21向左:9 SQ5 2 11 SQ4 2 12 SQ3 2 13 SA3 116 SQ2 1 19 KM3 線圈20 KMZ 21向右 :9 SQ5 2 SQ4 2 SQ3 2 SA3 1 SQ1 l KM2線圈 KM3 21工作臺向前、后運動其通路與工作臺上、下運動相同，只是借助機械聯

19、鎖機構將垂直傳動絲杠的離合器脫開，而將橫向傳動絲杠的離合器YC4接通，從而實現工作臺的前、后運動。(2) 工作臺進給變速時的沖動控制在改變工作臺進給速度時，為了使齒輪易于嚙合，進給電動機M3需要瞬間沖動一下。其變速沖動控制通路如下:6 KMl 9 SA3一 310 SQ2一 215 SQ1一 213 SQ3- 212SQ4一 211SQ5 1 14 KM2線圈 18KM3 21。(3) 工作臺快速移動其動作過程是：按下快速移動按鈕SB3(或 SB4)，接觸器KM4線圈獲電吸合，KM4在直流電路中的常閉觸點(102 一 107)斷開，迸給電磁離合器YC2脫離。KM4在直流電路中的常 開觸點(10

20、2 一 107)閉合，快速移動電磁離合器 YC3通電，接通快速移動傳動鏈，工作臺按指定方向快速移動。當松開快速移動按鈕SB3(或SB4)時，接觸器KM4因線圈斷電而釋放。快速移動電磁離合器 YC3因KM4的常開觸點(102 一 107)斷開脫離，進給電磁離合器YC2因KM4的常閉觸點(102 一 108)閉合而接通進給傳動鏈，工作臺以原速度和方向繼續移動。( 二) 常見電氣控制故障維修(1) 按停止按鈕后主軸不停根據對主軸電動機控制電路的分析可知，故障的可能原因有接觸器KM1主觸頭故障 如發生熔焊等，以致無法分斷主軸電動機的電源。主軸制動離合器YC1線圈未通電，其可能原因是常開觸點109 一 110末閉合或離合器YC1故障。(2) 主軸變速時無沖動過程發生此故障有兩個原因。第一個原因，也是主要原因行程開關SQ6的常開觸頭SQ6-1 閉合后接觸不好 ;第二個原因是主軸變速手柄上機械頂銷末碰上主軸沖動行程開關SQ6。對這