1、數控機床故障診斷與維修1.1數控加工的概念首先，要知道數控機床一般的故障出現在什么地方或者是如何去解決問題，我們就必須得熟練的了解數控機床的工作原理及特點等相關的一些知識！這樣我們才能在遇到這些問題的時候得心應手。數控機床的工作原理就是將加工過程所需的各種操作(如主軸變速、工件的松開與夾緊、進刀與退刀、開車與停車、自動關停冷卻液)和步驟以及工件的形狀尺寸用數字化的代碼表示，通過控制介質(如穿孔紙帶或磁盤等)將數字信息送入數控裝置，數控裝置對輸入的信息進行處理與運算，發出各種控制信號，控制機床的伺服系統或其他驅動元件，使機床自動加工出所需要的工件。所以，數控加工的關鍵是加工數據和工藝參數的獲取，

2、即數控編程。數控加工一般包括以下幾個內容：(1)對圖紙進行分析，確定需要數控加工的部分；(2)利用圖形軟件(如CAXA造工程師)對需要數控加工的部分造型；(3)根據加工條件，選擇合適的加工參數，生成加工軌跡(包括粗加工、半精加工、精加工軌跡)；軌跡的仿真檢驗；生成G代碼；(6)傳給機床加工。1.2數控機床的特點(1)具有高度柔性在數控機床上加工零件，主要取決于加工程序，它與普通機床不同，不必制造、更換許多工具、夾具，不需要經常調整機床。因此，數控機床適用于零件頻繁更換的場合。也就是適合單件、小批生產及新產品的開發，縮短了生產準備周期，節省了大量工藝設備的費用。(2)加工精度高數控機床的加工精度

3、，一般可達到0.0050.1mm數控機床是按數字信號形式控制的，數控裝置每輸出一個脈沖信號，則機床移動部件移動一個脈沖當量(一般為0.001mm,而且機床進給傳動鏈的反向間隙與絲杠螺距平均誤差可由數控裝置進行補償，因此，數控機床定位精度比較高。(3)加工質量穩定、可靠加工同一批零件，在同一機床，在相同加工條件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀軌跡完全相同，零件的一致性好，質量穩定。(4)生產率高數控機床可有效地減少零件的加工時間和輔助時間，數控機床的主軸轉速和進給量的范圍大，允許機床進行大切削量的強力切削，數控機床目前正進入高速加工時代，數控機床移動部件的快速移動和定位及高速切削加工，減少

4、了半成品的工序間周轉時間，提高了生產效率。(5)改善勞動條件數控機床加工前經調整好后，輸入程序并啟動，機床就能自動連續的進行加工，直至加工結束。操作者主要是程序的輸入、編輯、裝卸零件、刀具準備、加工狀態的觀測，零件的檢驗等工作，勞動強度極大降低，機床操作者的勞動趨于智力型工作。另外，機床一般是封閉式加工，即清潔，又安全。(6)利于生產管理現代化數控機床的加工，可預先精確估計加工時間，所使用的刀具、夾具可進行規范化、現代化管理。數控機床使用數字信號與標準代碼為控制信息，易于實現加工信息的標準化，目前已與計算機輔助設計與制造(CAD/CAM有機地結合起來，是現代集成制造技術的基礎。1.3數控機床使

5、用中應注意的事項使用數控機床之前，應仔細閱讀機床使用說明書以及其他有關資料，以便正確操作使用機床，并注意以下幾點：(1)機床操作、維修人員必須是掌握相應機床專業知識的專業人員或經過技術培訓的人員，且必須按安全操作規程及安全操作規定操作機床；(2)非專業人員不得打開電柜門，打開電柜門前必須確認已經關掉了機床總電源開關。只有專業維修人員才允許打開電柜門，進行通電檢修；(3)除一些供用戶使用并可以改動的參數外，其它系統參數、主軸參數、伺服參數等，用戶不能私自修改，否則將給操作者帶來設備、工件、人身等傷害；(4)修改參數后，進行第一次加工時，機床在不裝刀具和工件的情況下用機床鎖住、單程序段等方式進行試

6、運行，確認機床正常后再使用機床；(5)機床的PLC程序是機床制造商按機床需要設計的，不需要修改。不正確的修改，操作機床可能造成機床的損壞，甚至傷害操作者；(6)建議機床連續運行最多24小時，如果連續運行時間太長會影響電氣系統和部分機械器件的壽命，從而會影響機床的精度；(7)機床全部連接器、接頭等，不允許帶電拔、插操作，否則將引起嚴重的后果。數控機床故障分類2. 1按故障發生的部位分類主機故障數控機床的主機通常指組成數控機床的機械、潤滑、冷卻、排屑、液壓、氣動與防護等部分。主機常見的故障主要有：1) 因機械部件安裝、調試、操作使用不當等原因引起的機械傳動故障2) 因導軌、主軸等運動部件的干涉、摩

7、擦過大等原因引起的故障3) 因機械零件的損壞、聯結不良等原因引起的故障，等等.主機故障主要表現為傳動噪聲大、加工精度差、運行阻力大、機械部件動作不進行、機械部件損壞等等。潤滑不良、液壓、氣動系統的管路堵塞和密封不良，是主機發生故障的常見原因。數控機床的定期維護、保養.控制和根除“三漏”現象發生是減少主機部分故障的重要措施.電氣控制系統故障從所使用的元器件類型上.根據通常習慣，電氣控制系統故障通常分為“弱電”故障和“強電”故障兩大類，“弱電”部分是指控制系統中以電子元器件、集成電路為主的控制部分。數控機床的弱電部分包括CNCPLCMDI/CRT以及伺服驅動單元、輸為輸出單元等。“弱電”故障又有硬

8、件故障與軟件故障之分.硬件故障是指上述各部分的集成電路芯片、分立電子元件、接插件以及外部連接組件等發生的故障。軟件故障是指在硬件正常情況下所出現的動作出錯、數據丟失等故障，常見的有.加工程序出錯，系統程序和參數的改變或丟失，計算機運算出錯等。“強電”部分是指控制系統中的主回路或高壓、大功率回路中的繼電器、接觸器、開關、熔斷器、電源變壓器、電動機、電磁鐵、行程開關等電氣元器件及其所組成的控制電路。這部分的故障雖然維修、診斷較為方便，但由于它處于高壓、大電流工作狀態，發生故障的幾率要高于“弱電”部分.必須引起維修人員的足夠的重視。2.2按故障的性質分類確定性故障確定性故障是指控制系統主機中的硬件損

9、壞或只要滿足一定的條件，數控機床必然會發生的故障。這一類故障現象在數控機床上最為常見，但由于它具有一定的規律，因此也給維修帶來了方便確定性故障具有不可恢復性，故障一旦發生，如不對其進行維修處理，機床不會自動恢復正常.但只要找出發生故障的根本原因，維修完成后機床立即可以恢復正常。正確的使用與精心維護是杜絕或避免故障發生的重要措施。隨機性故障隨機性故障是指數控機床在工作過程中偶然發生的故障此類故障的發生原因較隱蔽，很難找出其規律性，故常稱之為“軟故障”，隨機性故障的原因分析與故障診斷比較困難，一般而言，故障的發生往往與部件的安裝質量、參數的設定、元器件的品質、軟件設計不完善、工作環境的影響等諸多因

10、素有關.隨機性故障有可恢復性，故障發生后，通過重新開機等措施，機床通常可恢復正常，但在運行過程中，又可能發生同樣的故障。加強數控系統的維護檢查，確保電氣箱的密封，可靠的安裝、連接，正確的接地和屏蔽是減少、避免此類故障發生的重要措施。2.3按故障的指示形式分類有報帶顯示的故障數控機床的故障顯示可分為指示燈顯示與顯示器顯示兩種情況：1）指示燈顯示報警指示燈顯示報警是指通過控制系統各單元上的狀態指示燈（一般由LED發光管或小型指示燈組成）顯示的報警.根據數控系統的狀態指示燈，即使在顯示器故障時，仍可大致分析判斷出故障發生的部位與性質，因此.在維修、排除故障過程中應認真檢杳這些狀態指示燈的狀態。2）顯

11、示器顯示報警.顯示器顯示報警是指可以通過CNC顯示器顯示出報警號和報警信息的報警。由于數控系統一般都具有較強的自診斷功能，如果系統的診斷軟件以及顯示電路工作正常，一旦系統出現故障，可以在顯示器上以報警號及文本的形式顯示故障信息。數控系統能進行顯示的報警少則幾十種，多則上千種，它是故障診斷的重要信息。在顯示器顯示報警中，又可分為NC的報警和PLC的報等兩類。前者為數控生產廠家設置的故降顯示.它可對照系統的“維修手冊”，來確定可能產生該故障的原因。后者是由數控機床生產廠家設置的PLC報警信息文本，屬于機床側的故降顯示。它可對照機床生產廠家所提供的“機床維修手冊”中的有關內容.確定故障所產生的原因。

12、無報警顯示的故障這類故障發生時.機床與系統均無報警顯示，其分析診斷難度通常較大.需要通過仔細、認真的分析判斷才能予以確認。特別是對于一些早期的數控系統，由于系統本身的診斷功能不強，或無PLC報警信息文本，出現無報警顯示的故障情祝則更多.對于無報警顯示故障，通常要具體情況具體分析，根據故障發生前后的變化.進行分析判斷，原理分析法與PLC程序分析法是解決無報警顯示故障的主要方法.2. 4按故障產生的原因分類數控機床自身故障這類故障的發生是由于數控機床自身的原因所引起的，與外部使用環境條件無關.數控機床所發生的極大多數故障均屬此類故障。數控機床外部故障這類故障是由于外部原因所造成的。供電電壓過低、過

13、高，波動過大：電源相序不正確或三相輸入電壓的不平衡；環境溫度過高：有害氣體、潮氣、粉塵授入：外來振動和干擾等都是引起故障的原因。此外，人為因素也是造成數控機床故障的外部原因之一，據有關資料統計，首次使用數控機床或由不熟練工人來操作數控機床，在使用的第一年，操作不當所造成的外部故障要占機床總故障的三分之一以上。除上述常見故障分類方法外，還有其他多種不同的分類方法。如：按故障發生時有無破壞性.可分為破壞性故障和非破壞性故障兩種.按故障發生與需要維修的具體功能部位.可分為數控裝置故障，進給伺服系統故障，主軸驅動系統故障，白動換刀系統故障等等，這一分類方法在維修時常用.數控機床各部故障分析及維修3.

14、1數控機床主軸伺服系統故障檢查及維修在維修主回路采用錯位選觸無環流可逆調速驅動系統的數控車床中所遇到的部分故障及處理方法。 .故障現象：1.8m臥車在點動時，花盤來回擺動。檢查：測量驅動控制系統中的士20V直流穩壓電源的紋波為4V峰峰值，大大超過了規定的范圍。分析：在控制系統的放大電路中，高、低通濾波器可以濾掉，如：測速機反饋，電流反饋，電壓反饋中的各次諧波干擾信號，但無法濾除系統本身直流電源電路中的諧波分量，因它存在于整個系統中，這些諧波進入放大器就會使放大器阻塞，使系統產生各種不正常的現象。在點動狀態下，因電機的轉速較低，這些諧波已超過了點動時的電壓值，造成了系統的振蕩，使主軸花盤來回擺動

15、，而且一旦去除諧波信號，故障馬上消失。處理：將電壓板中的100M林口1000MF濾波電容換下焊上新電容，并測量紋波只有幾個毫伏后將電源板安裝好，開機試運行，故障消除。 .故障現象：5m立車在運行加工中發出唯唯聲后，燒保險。檢查：發現5FC5FG5RG5RCE反組全無脈沖輸出（線路見圖2）,測量結果，IC7反相器損壞，又發現1FG1FC俞出波形較其他波形幅值低得多。分析：5m立車主驅動直流電機的驅動電壓由晶閘管全控橋反并聯整流電路提供。12路觸發脈沖中，有兩路消失，另一路觸發脈沖的幅值較其它正常觸發脈沖要短三分之一，當出現唯唯的齒輪撞擊聲時，誤以為液壓馬達聯軸節處出現了問題，但過了一會兒兩路保險

16、絲燒壞，實際上，在這次故障的前一段時間里已燒過兩次保險，當時只認為是偶然的電網不穩造成，因換上保險絲后，故障就消除了。由于5m立車加工運行時的轉速較低，雖然可控硅整流電路是橋式整流，但是線路中觸發脈沖丟失和幅值小同時存在時，也會造成電流不連續，輸出的電壓不穩，從而使電機的轉速不穩。一開始出現的唯唯聲，實際就是轉速不穩的表現。由于電流斷續而引起的燒保險故障能發生在運行后停車和正常運行的任何時刻。處理：將放大管T1（另一組觸發電路中的放大管，功能如圖2中的T7）及反相器IC7換下，故障消除。3. 2機床PLC初始故障的診斷機床PLC始故障的診斷為了保護機床和維修方便，PLC有顯示和檢測機床故障的能

17、力。一旦發生故障，維修人員就能根據機床的故障顯示號去確定故障類別，予以排除。但在實際加工過程中，我們發現有時PLC同時顯示幾個故障，它們是由某一個故障引起的連鎖故障，排除了初始的引發故障，其它故障報警就消失了。可是從機床PLC顯示的所有報警故障中，維修人員并不知道哪個故障是初始引發故障，維修人員只能逐個故障去查，這就增加了維修難度。機床PLC始故障診斷功能，通過PLC程序，準確判斷出初始故障的報警號。維修中，首先排除初始故障，其它引發故障自行消失，這樣就極大地方便了機床的維修，提高了機床維修的快速性和準確性。2初始故障診斷原理設計的PLC程序不單單是把各個故障都能檢測和顯示出來，還能把最關鍵的

18、初始故障自動判斷出來。初始故障診斷原理：以3個故障為例，其中設置了3個故障檢測位，分別為R500.0、R510.0、R520.0;3個初始故障檢測位為R500.2、R510.2、R520.2;F149.1為系統復位信號。初始狀態時，無報警出現，故障檢測位都為“0”，初始故障檢測位也都為“0”，復位信號F149.1為“0”。在3個故障中假設首先發生第二個故障。在程序掃描的第一個周期內，其對應的故障檢測位R510.0變為“1”，R500.2、R520.2、F149.1初始值為“0”，初始故障檢測位R510.2變為“1”，通過自鎖保持為“1”，直到故障被排除，系統復位信號發出后“1”狀態才被解除。在程序掃描的第二個周期內，R510.2保持為“1”，實現了對R500.1、R520.1的封鎖，即使此時另外某一個故障檢測位為“1”，也不能導致其初始故障檢測位變為“1”。通過此PLC程序的控制，就能從同時發生的眾多故障里準確地判斷出初始故障。在JCS018數控機床中，遇到了多個故障同時發生的問題，如換刀報警和液壓報警同時出現。維修時，先檢查液壓控制部分，然后才能確認故障出在換刀過程中。檢