第8章數控機床的維護8.1數控機床的維護概述8.2故障診斷的方法8.3數控機床機械故障診斷8.4控制系統故障診斷8.5伺服系統故障診斷8.1數控機床的維護概述延長元器件的壽命和零部件的磨損周期，預防各種故障，提高數控機床的平均無故障工作時間和使用壽命。8.1.1數控機床使用中應注意的問題1．數控機床的使用環境對于數控機床最好使其置于有恒溫的環境和遠離震動較大的設備（如沖床）和有電磁干擾的設備。2．電源要求3．數控機床應有操作規程進行定期的維護、保養，出現故障注意記錄保護現場等。4．數控機床不宜長期封存5．注意培訓和配備操作人員、維修人員及編程人員8.1.2數控系統的維護1．嚴格遵守操作規程和日常維護制度2．防止灰塵進入數控裝置內漂浮的灰塵和金屬粉末容易引起元器件間絕緣電阻下降，從而出現故障甚至損壞元器件。3．定時清掃數控柜的散熱通風系統4．經常監視數控系統的電網電壓電網電壓范圍在額定值的85％～110％。5．定期更換存儲器用電池6．數控系統長期不用時的維護經常給數控系統通電或使數控機床運行溫機程序。7．備用電路板的維護8.1.3機械部件的維護1．刀庫及換刀機械手的維護①用手動方式往刀庫上裝刀時，要保證裝到位，檢查刀座上的鎖緊是否可靠；②嚴禁把超重、超長的刀具裝入刀庫，防止機械手換刀時掉刀或刀具與工件、夾具等發生碰撞；③采用順序選刀方式須注意刀具放置在刀庫上的順序是否正確。其他選刀方式也要注意所換刀具號是否與所需刀具一致，防止換錯刀具導致事故發生；④注意保持刀具刀柄和刀套的清潔；⑤經常檢查刀庫的回零位置是否正確，檢查機床主軸回換刀點位置是否到位，并及時調整，否則不能完成換刀動作；⑥開機時，應先使刀庫和機械手空運行，檢查各部分工作是否正常，特別是各行程開關和電磁閥能否正常動作。2．滾珠絲杠副的維護①定期檢查、調整絲杠螺母副的軸向間隙，保證反向傳動精度和軸向剛度；②定期檢查絲杠支撐與床身的連接是否松動以及支撐軸承是否損壞。如有以上問題要及時緊固松動部位，更換支撐軸承；③采用潤滑脂的滾珠絲杠，每半年清洗一次絲杠上的舊油脂，更換新油脂。用潤滑油潤滑的滾珠絲杠，每天機床工作前加油一次；④注意避免硬質灰塵或切屑進入絲杠防護罩和工作過程中碰擊防護罩，防護裝置一有損壞要及時更換。3．主傳動鏈的維護①定期調整主軸驅動帶的松緊程度；②防止各種雜質進入油箱。每年更換一次潤滑油；③保持主軸與刀柄連接部位的清潔。需及時調整液壓缸和活塞的位移量；④要及時調整配重。4．液壓系統維護①定期過濾或更換油液；②控制液壓系統中油液的溫度；③防止液壓系統泄漏；④定期檢查清洗油箱和管路；⑤執行日常點檢查制度。5．氣動系統維護①清除壓縮空氣的雜質和水分；②檢查系統中油霧器的供油量；③保持系統的密封性；④注意調節工作壓力；⑤清洗或更換氣動元件、濾芯；8.2故障診斷的方法

8.2.1故障分類1．有報警顯示的故障（1）硬件報警顯示的故障 （2）軟件報警顯示的故障2．無報警顯示的故障8.2.2檢測故障的原則檢測排除故障時應掌握以下一些原則。1．先外部后內部2．先機械后電氣3．先靜后動4．先公用后專用5．先簡單后復雜6．先一般后特殊8.2.3故障診斷一般步驟1．調查現場，充分掌握信息2．分析故障原因采用歸納法和演繹法。歸納法是從故障原因出發搜索其功能聯系，調查原因對結果的影響。演繹法是從所發生的故障現象出發，對故障原因進行分割式分析的方法。分析故障原因時應注意以下幾點：①充分調查現場；②思路要開闊；③預測故障原因并擬訂檢查內容、步驟和方法；8.2.4常用的故障診斷技術1．開機自診斷數控系統通電后，自診斷軟件對系統中最關鍵的硬件和控制軟件診斷。2．運行自診斷數控系統正常工作時，內部診斷程序，對系統本身、PLC、位置伺服單元與數控裝置相連的其他外部裝置進行測試、檢查。3．脫機診斷停止加工和停機檢查，這就叫脫機診斷。8.2.5故障診斷方法1．觀察檢測法2．升溫降溫法3．敲擊法4．對比法5．原理分析法8.3數控機床機械故障診斷

①簡易診斷技術②精密診斷技術利用先進測試手段進行精確的定量檢測分析。8.3.1數控機床機械故障診斷方法8.3.2典型機械部件的故障診斷方法1．主軸部件2．滾珠絲杠副3．刀架、刀庫及換刀裝置8.4控制系統故障診斷1．電池報警故障2．鍵盤故障3．熔絲故障4．刀位參數的更換5．控制系統的“NOTREADY”（沒準備好）故障6．機床參數的修改8.5伺服系統故障診斷8.5.1常見伺服系統故障及診斷1．伺服超差所謂伺服超差，即機床的實際進給值與指令值之差超過限定的允許值。對此類問題應做如下檢查：①檢查數控系統設置的允許伺服偏差是否太小；②檢查CNC控制系統與驅動放大模塊之間，CNC控制系統與位置檢測之間，驅動放大器與伺服電機的連線是否正確、可靠；③檢查位置檢測器的信號及相關的D/A轉換電路是否有問題；④檢查驅動放大器輸出電壓是否有問題，若有問題，應予以修理或更換；⑤檢查電動機軸與傳動機械間是否配合良好，是否有松動或間隙存在；⑥檢查位置增益是否符合要求。若不符合要求，對有關的電位器應予以調整。2．機床停止時，有關進給軸振動①檢查高頻脈沖信號，觀察其波形及波幅，若不符合要求應調節有關電位器；②檢查伺服放大器速度環的補償功能。若不合適，應調節補償用電位器；③檢查位置檢測用編碼盤的軸、聯軸節、齒輪系是否嚙合良好了，有無松動現象，若有問題應予以修復；3．機床運行時聲音不好，有擺動現象①先檢查測速電機換向器表面是否光滑、清潔，電刷與換向器是否接觸良好，因為問題往往多出現在這里，若有問題應及時進行清理或修整；②檢查伺服放大部分速度環節的功能，若不合適應予以調整；③檢查伺服放大器位置環增益，若有問題應調節有關電位器；④檢查位置檢測器與聯軸節間的裝配是否松動；⑤檢查由位置檢測器來的反饋信號的波形D/A轉換后的波形幅度。若有問題，應進行修理或更換。4．飛車現象（即通常所說的失控）①位置傳感器或速度傳感器的信號反相，或者電樞線接反了，即整個系統不是負反饋而變成正反饋了；②速度指令給的不正確；③位置傳感器或速度傳感器的反饋信號沒有接或者是有接線斷開情況；④CNC控制系統或伺服控制板有邏輯故障；⑤電源板有故障而引起的邏輯混亂。5．所有的軸均不運動①用戶保護性操作，如急停按鈕、制動裝置等沒有釋放，或有關運動的相應開關不正確；②主電源熔絲熔斷；③由于過載保護用斷路器動作或監控用繼電器的觸點未接觸好，呈常開狀態而使伺服放大部分信號沒有發出。6．電動機過熱①滑板運行時其摩擦力或阻力太大；②熱保護繼電器脫扣，電流設定錯誤；③勵磁電流太低或永磁式電機失磁時，為獲得所需力矩也可引起電樞電流增高而使電動機發熱；④切削條件惡劣，刀具反做用力太大引起電動機電流增高；⑤運動夾緊、制動裝置沒有充分釋放，使電動機過載；⑥由于齒輪傳動系統的損壞或傳感器有問題，所產生的噪聲進入伺服系統而引發的周期性噪聲，可使電機過熱；⑦電動機本身內部匝間短路而引起的過熱；⑧有風扇冷卻的電動機，若風扇損壞，也可使電動機過熱。7．機床定位精度不準①首先檢查測速發電機換向器的表面光滑狀況以及電刷的磨合狀況，若有問題，應修整或更換；②檢測高頻脈沖波形的波幅、頻率及波形是否符合要求，若不合適應予以調整；③檢查切削條件是否合理，刀刃是否損壞，若有問題需改變加工狀態或更換刀具；④檢查機械傳動部分反向間隙，若不合適應調整或進行軟件上的反向間隙補償；⑤檢查位置檢測信號的振幅是否合適，并進行必要調整；⑥檢查機床的振動狀況，如機床水平狀態是否符合要求，機床地基是否有振動，主軸旋轉時機床是否振動。8.5.2主軸伺服系統的故障及診斷8.5.3進給伺服系統故障及診斷①可在CRT上顯示出其故障信息、代碼；②利用伺服單元板上發光二極管顯示的故障；③沒有任何報警指示的故障。數控機床編程及加工機械工程實驗教學中心實驗目的通過數控機床的加工程序編制，掌握編程的方法及技巧；將在計算機上用OpenSoftCNC軟件模擬顯示加工過程校驗程序，然后在數控機床上對工件進行加工；結合機械加工工藝，實現最優化編程，提高加工質量和生產效率。機械工程實驗教學中心數控編程的基本原理數控編程的目的；數控編程的內容；編程步驟。機械工程實驗教學中心數控編程的基本原理所謂編程，就是把零件的圖形尺寸、工藝過程、工藝參數、機床的運動以及刀具位移等內容，按照數控機床的編程格式和能識別的語言記錄在程序單上的全過程。這樣編制的程序還必須按規定把程序單制備成控制介質如程序紙帶、磁帶等，變成數控系統能讀懂的信息，再送入數控機床，數控機床的CNC裝置對程序經過處理之后，向機床各坐標的伺服系統發出指令信息，驅動機床完成相應的運動。機械工程實驗教學中心數控編程的目的數控編程的基本原理①分析零件圖紙，確定加工工藝過程；②計算走刀軌跡，得出刀位數據；③編寫零件加工程序；④制作控制介質；⑤校對程序及首件試加工。機械工程實驗教學中心數控編程的內容數控編程的基本原理機械工程實驗教學中心數控編程的步驟零件圖紙分析零件圖紙制定工藝規程數學處理編寫程序文件制作控制介質程序校驗及試切數控機床OpenSoftCNC軟件介紹OpenSoftCNC軟件包括數控車床模擬仿真和數控銑床模擬仿真系統，由軟件+標準硬件系統構成，不要求專用硬件或運動控制卡，所有數控功能和邏輯控制功能均由軟件完成，操作界面由系統操作和機床控制兩大部分組成。機械工程實驗教學中心OpenSoftCNC軟件介紹機械工程實驗教學中心為例，軟件提供下列指令：以數控車床模擬仿真系統（OpenSoftCNC01T）組別指令功能編程格式模態

1G00快速線性移動G00X(U)_Z(W)_√G01直線插補G01X(U)_Z(W)_√G02順時針圓弧插補G02I_K_X(U)_Z(W)_√G03逆時針圓弧插補G03I_K_X(U)_Z(W)_√G32恒螺距公制螺紋插補G32X(U)_Z(W)_K_I_H√G33恒螺距英制螺紋插補G33X(U)_Z(W)_K_I_H√G27X軸返回程序零點G27

G28Z軸返回程序零點G28

G92定義絕對坐標系G92X_Z_√2G04延時G04E_

3M00暫停M00

M02程序結束M02

4M03主軸正轉M03√M04主軸反轉M04√M05主軸停M05√5M08開冷卻液M08√M09關冷卻液M09√

6M97程序跳轉M97P_

M98子程序調用M98P_L_

M99子程序返回M99

7M20自定義開關1有效M20√M21自定義開關1無效M21√8M22自定義開關2有效M22√M23自定義開關2無效M23√9S主軸轉速控制S00～S07；S0000～S9999√10T指定刀具T00～T05√11F指定速度F12～F4000√OpenSoftCNC軟件介紹在程序管理界面下，可進行有關數控加工程序文件的各種操作，如讀入程序、編輯修改及查錯編譯等。每一個工件程序由若干個程序段組成；每一個程序段完成一個加工步驟；每一個程序指令有程序段號和若干個指令代碼組成，指令代碼在程序段中的位置可以是任意的，同組指令在同一程序段中不能重復使