设备管理_数控设备的应用和维护

数控设备的应用和维护一、数控设备的选用在当前机械制造业中，随着数控设备和各相关配套技术的发展，企业越来越多地选用数控机床，以提高企业机床设备数控化率及企业的生产能力和产品竞争力。但是如何从品种繁多、价格昂贵的设备中选择适用的设备，为企业十分关心的问题。以下介绍选择数控机床时应考虑的一些问题：1、 控机床投资考虑从提高机床设备数控化率的途径来说，它可分为购置新的整台数控机床和进行机床数控改造两大方案。它与企业现有设备状况、技术力量、经济实力等有关。比如对于一些老企业，由于设备役龄年限较长，如果采用全部报废更新，需要大量的投资。这时可以通过对部分机床进行大修，恢复其机械精度，再配上合适的数控系统及其他有关附件，使其成为能满足产品加工要求的数控机床。这样做只需花较少的钱，达到数控自动加工的要求，同时通过机床数控改造，也可较好地培养和增强企业自身对数控机床维修和设备管理的技术力量。对于购置新的整台数控机床，目前按价格和功能比又可分为经济型和全功能型两大类。一般经济型数控机床价格为普通机床的2-6倍，而高档的全功能型数控机床要高达十几倍。因此，要考虑合理化投资背景。在购置新机床前应拟出在计划购置的机床上要加工零件的种类表，同时回答：机床的工作空间应当多大？机床必须配备那些装置和具备的性能（驱动功率、刀具数目、控制方式、精度、专用附件）？每年有多少时间利用这台机床？此外，还应制订“期望性工件种类表”，这是按计划需要在购买的机床上加工的全部工件清单。根据这些工件预期的年产量和每件的加工时间，算出机床每年使用的台时数。这些数据是这台机床能否充分利用的指标之一，同时也是以后经济计算的依据。2、 床类型的选择根据所加工零件的几何形状选用相应的数控机床加工，以发挥数控机床的效率和特点。如加工形状比较复杂的轴类零件和由复杂回转曲线形成的模具内型腔时，应选择数车床；加工箱体、箱盖、平面凸轮、样板、形状复杂的平面或立体零件，以及模具的内外型腔等，应选择立式镗铣床或立式加工中心；加工复杂的箱体类零件、泵体、阀体、壳体等，可选择卧式加工中心或卧式镗铣床。各种复杂的曲线、曲面、叶轮、模具等，可选用多坐标联动的卧式加工中心。3、机床精度的选择所选择的数控机床应能满足零件的加工精度要求。在满足精度要求的前提下，应尽量选用一般的数控机床，以降低成本。i. 数控系统的选择所选择的数控机床的数控系统应能满足加工的需要。一般数控系统生产厂家对系统的评价往往是具备基本功能的系统很便宜，而用户所特定选择的功能却较贵，所以要根据加工要求和机床性能的需要来选择。另外，在选择数控系统时，应尽量选用企业内已有的数控机床中相同类型的数控系统，这将对今后的操作、编程、维修等都带来较大的方便。数控系统不同档次的功能及指标见表81。表81 数控系统不同档次的功能及指标表功能 档次档次中档高档系统分辨率10um10 um0.1 umG00速度38m/min1024m/min24100m/min伺服类型开环及步进电动机半闭环及直、交流伺服闭环及直、交流伺服联动轴数23轴24轴5轴或5轴以上通信功能无RS-232C或DNCRS-232C、DNC、MAP显示功能数码管显示CRT：图形、人机对话CRT：三维图形、自诊断内装PLC无有强功能内装PLC主CPU8位、16位CPU16位、32位CPU32位、64位CPU结构单片机或单板机单微处理机或多微处理机分布式多微处理机 ii. 机床大小的选择所选用数控机床的加工范围应能满足零件的需要。数控机床的主参数及尺寸参数应满足加工需要。如最大圆弧直径，各坐标方面的行程距离，工作台面的尺寸等是否满足安放工件和夹具的需要及加工要求。iii. 自动换刀装置（ATC）的选择自动换刀装置（ATC）是加工中心、车削中心和带交换冲头数控冲床的基本特征。尤其是加工中心，ATC装置的投资往往占整机的30%-50%。因此，用户应十分重视ATC的工作质量和刀库储存量，ATC的工作质量主要表现为换刀时间和故障率。经验表明，加工中心故障中有50%以上与ATC有关。因此用户应在满足使用要求的前提下尽量选用结构简单和可靠性高的ATC，以降低整机的价格。二、数控设备的安装调试 数控设备的安装、调试和验收是设备前期管理的重要环节。当机床运到后，首先要进行安装、调试、并进行试运行，精度验收合格后才能交付使用。多数数控机床都是分解为部件装箱运输，到位后再进行组装和重新调试。1、 数控设备的安装一般数控设备的安装可按以下步骤进行。1. 开箱核查数控设备到位后，设备管理部门要及时组织设备管理人员、设备安装人员、以及各采购员等开箱检查，如果是进口设备，还须有进口商务代理海关商检人员等。检验的主要内容是：1）装箱单；2）校对应有的随机操作、维修说明书、图样资料、合格证等技术文件；3）按合同规定，对照装箱单清点附件、备件、工具的数量、规格及完好状况；4）检查主机、数控柜、操作台等有无明显碰撞损伤、变形、受潮、锈蚀等，并填写“设备开箱验收登记卡”存档。开箱验收如果发现货物损坏或遗漏，应及时与有关部门或外商联系解决。尤其是进口设备，应注意索赔期限。2. 安装前的准备工作认真阅读理解设备安装方面资料，了解生产厂家对机床基础的具体要求和组装要求，做好安装前的准备工作。3. 部件组装机床组装前要把导轨和各滑动面、接触面的防绣涂料清洗干净，把机床各部件，如数控柜、电气柜、立柱、刀库、机械手等组装成整机。组装时必须使用原来的定位销、定位块等定位元件，以便保证调整精度。4. 油管、气管的连接根据机床说明书中的电气接线图和气、液压管路图，将有关电缆和管道按标记一一对号接好。连接时特别要注意可靠的接触及密封，否则试机时，漏油、漏水，给试机带来麻烦。油管、气管连接中要特别防止异物从接口中进入管路，造成整个液压、气压系统故障。电缆和管路连接完毕后，做好各管线的固定，安装防护罩壳，保证整齐的外观。5. 数控系统的连接1） 外部电缆的连接 主要指数控装置与MDI/CRT单元、强电控制柜、机床操作面板、进给伺服电动机和主轴电动机动力线、反馈信号线的连接等，这些连接必须符合随机提供的连接手册的规定。地线连接 一般采用辐射式接地法，即数控柜中的信号地与强电地、机床地等连接到公共接地点上，公共接地点再与大地相连。数控柜与强电柜之间的接地电缆的截面积要在5.5mm2以上。公共接地点与大地接触要好，接地电阻一般要求小于47。2）电源线的连接 指数控柜电源变压器输入电缆的连接和伺服变压器绕组抽头的连接。要注意国外机床生产厂家变压器有多个抽头，连接时必须根据我国供电的具体情况，正确地连接。6. 通电试车前的检查和调整1）输入电源电压，频率及相序的确认。（1）输入电源电压和频率的确认 我国供电制式是交流380V，三相；交流220V，单相；频率为50HZ。而有些国家的供电制式与我国不同。例如日本，交流三相的线电压是220V，单相是100V，频率是60HZ。他们出口的设备为了满足各国不同的供电情况，一般都配有电源变压器。变压器上有多个抽头供用户选择使用。电路板上设有50/60HZ 频率转换开关。所以，对于进口的数控设备或数控系统调整前一定要先读懂随机说明书，通电前要仔细检查输入电源电压是否正确，频率开关是否己置于“50HZ”位置。（2）电源电压波动范围的确认 一般数控系统允许的电压波动范围为额定值的85%-110%，而欧美的一些系统要求更高一些。如果电源电压波动范围超过数控系统的要求，就必须配备交流稳压电源，否则影响数控机床的精度和稳定性。（3）输入电源电压相序的确认 目前数控机床的进给控制单元和主轴控制单元的供电电源，大都采用晶闸管控制元件，如果相序不对，接通电源，可能使进给控制单元的输入熔丝烧断。相序的检查可采用两种方法：一种是用相序表测量，如图8-1a所示，当相序接法正确时，相序表按顺时针方向旋转，否则错误，这时可将R、S、T中任意两条线对调一下即可。第二种是用双线示波器来观察二相之间的波形。如图8-1b所示。二相在相位上相差120。2）确认直流电源输出端是否对地短路，如有短路必须排除，否则会烧坏直流稳压电源单元。3）接通数控柜电源，检查各输出电压，波动太大会影响系统工作稳定性。4）检查各熔断器的质量和规格是否符合要求，以保护设备安全。5）确认数控系统与机床的接口现代的数控系统一般都具有自诊断功能，在CRT画面上可以显示出数控系统与机床接口以及数控系统内部的状态。在带有可编程控制器（PLC）时，一般可根据厂家提供的梯形图说明书（内含诊断地址表），通过自诊断画面确认数控系统与机床之间的接口信号状态是否正确。6）参数的设定整机购进的数控机床，出厂时，都随机附有一份参数表（有的还附有一份参数纸带或磁带）。调整时，必须对照参数表进行一次核对，使机床具有最佳工作性能。一般可通过按压MDI/CRT单元上的“PARAM”（参数）键来进行。如果参数有不符，可按照机床维修说明书提供的方法进行设定和修改。通过以上步骤，数控系统调整完毕。此时，可切断数控系统电源，连接电动机的动力线，恢复报警设定，准备通电试车。5. 通电试车1）接通电源供电对于大型设备，为了更加安全，应采取分别供电。通电后观察无异常现象后，用手动方式陆续起动各部件，检查安全装置是否起作用，能否正常工作，能否达到额定的工作指标。起动液压系统时，先判断液压泵电动机的转动方向是否正确，液压泵工作后液压管路中是否形成油压，各液压元件是否正常工作，有无异常噪声，各接头有无渗漏，液压系统冷却装置能否正常工作等。总之，根据机床说明书资料粗略检查机床主要部件，功能是否正常、齐全。2）在接通电源时，应同时作好按压急停按扭的准备，以便随时准备切断电源。如伺服电动机的反馈信号接反了或断线，均会出现机床“撞车”现象，这时就需要立即切断电源，检查接线是否正确。2、机床精度和功能的调试1）用地脚螺栓和垫铁精调机床床身的水平，找正水平后，移动机床上的立柱、溜板和工作台等，观察各坐标全行程内机床的水平变化情况，并相应调整机床几何精度使之在公差范围之内。在调整时，主要以调整垫铁为主，必要时可稍微改变导轨上的镶条和预紧滚轮等。2）调整机械手和主轴、刀库的相对位置。用手动方式分步进行刀具交换动作，检查抓刀、装刀、拔刀等动作是否准确恰当。调整中，采用校对检验进行检测，有误差时可调整机械手的行程或移动机械手支座或刀库位置等。3）带APC交换工作台的机床要把工作台运动到交换位置，调整托盘沿与交换台面的相对位置，达到工作台自动交换时动作平稳、可靠、正确。然后在工作台面上装上70%80%的允许负载，进行多次自动交换动作，达到正确无误后紧固各有关螺钉。4）仔细检查数控系统和PLC装置中参数设定值是否符合随机资料中规定数据，然后试验各主要操作功能、安全措施、常用指令执行情况等。例如，各种运动方式（手动、点动、自动方式等），主轴换档指令，各级转速指令等是否正确无误。3、机床试运行数控机床在安装调试后，应在一定负载或空载下进行较长一段时间的自动运行考验。国家标准GB9061-88中规定：自动运行考验的时间，数控车床为连续运转16h，加工中心为连续运转32h。在自动运行期间，不应发生除操作失误引起以外的任何故障。如故障排除时间超过了规定时间，则应调整后再次重新进行运转考验。三、 控机床的验收对于新购置的数控设备，都要对数控装置以及与其配套的进给、主轴伺服驱动单元进行安装、调试及验收。一般可按以下步骤进行。1、 机床性能及数控功能的检验1）机床性能的检验机床性能主要包括主轴系统性能，进给系统性能，自动换刀系统、电气装置、安全装置、润滑装置、气液装置及各附属装置等性能。不同类型的机床的检验项目有所不同。数控机床性能的检验与普通机床基本一样，主要是通过“耳闻目睹”和试运转，检查各运动部件及辅助装置在启动、停止和运行中有无异常现象及噪声，润滑系统、冷却系统以及各风扇等工作是否正常。2）数控功能的检验数控系统的功能随所配机床类型有所不同，数控功能的检测验收要按照机床配备的数控系统的说明书和订货合同的规定，用手动方式或用程序的方式检测该机床应该具备的主要功能。数控功能检验主要内容有：（1）运动指令功能 检验快速移动指令和直线插补、圆弧插补指令的正确性。（2）准备指令功能 检验坐标系选择、平面选择、暂停、刀具长度补偿、刀具半径补偿、螺距误差补偿、反向间隙补偿、镜像功能、自动加减速、固定循环及用户宏程序等指令的准确性。（3）操作功能 检验回原点、单程序段、程序段跳读、主轴和进给倍率调整、进给保持、紧急停止、主轴和冷却液的起动和停止等功能的准确性。（4）CRT显示功能 检验位置显示、程序显示、各菜单显示以及编辑修改等功能的准确性。数控功能检验的最好办法是自己编一个考机程序，让机床在空载下连续自动运行16h或32h。考机程序可包括以下内容：考机程序包括以下内容：（1）主轴转动要包括标称的最低、中间和最高转速在内的五种以上速度的正转、反转及停止运行。（2）各坐标运动要包括标称的最低、中间和最高进给速度及快速移动，进给移动范围应接近全行程，快速移动距离应在各坐标轴的全行程的1/2以内。（3）一般自动加工所用的一些功能和代码要尽量用到（4）自动换刀有应至少交换刀库中三分之一以上的刀号，而且都要装上重量在中等以上的刀柄进行实际交换（5）必须使用的特殊功能，如测量功能、APC交换和用户宏程序等用考机程序连续运行，检查机床各项运动、动作的平稳性和可靠性，并且要强调在规定时间内不允许出故障，否则应在修理后重新开始规定时间考核，不允许分段进行累计到规定运行时间。2、 机床精度的验收机床精度验收工作是在机床安装调试好后进行。检测内容主要包括几何精度、定位精度和切削精度。1. 机床几何精度的检验 数控机床的几何精度是综合反映该机床的各关键零部件及其组装后的几何形状误差。目前国内检测机床几何精度的常用检测工具有精密水平仪、精密方箱、直角尺、平尺、平行光管、千分表、测微仪、高精度检验棒等。检测工具的精度必须比所测的几何精度高一个等级。每项几何精度的具体测量方法可按JB2674-82金属切削机床精度检测通则、JB4369-86数控卧式车床精度、JB/T8771.1-7-1998加工中心检验条件等有关标准的要求进行，亦可按机床出产时的几何精度检测项目要求进行。机床几何精度的检测必须在机床精调后一次性完成，不允许调整一次检测一次。因为几何精度有些项目是相互联系相互影响的。同时，还要注意检测工具和测量方法造成的误差。2. 机床定位精度的检验数控机床定位精度，是指机床各坐标轴在数控装置控制下运动所达到的位置精度。数控机床的定位精度主要检测以下内容：1）直线运动定位精度直线运动定位精度一般在空载条件下测量，按照国际标准应以激光测量为准，如图8-2所示。如果没有激光干涉仪，对于一般的用户来说，也可以用标准刻度尺，配以光学读数显微镜进行比较测量，如图8-2所示。但测量仪的精度必须比被测的精度要高1-2个等级。2）直线运动重复定位精度是反映轴运动稳定性的一个基本指标。对于一般用户只需选择行程的中间和两端任意三个点作为目标位置，分别对各目标位置从正、负两个方向进行五次定位。3. 数控机床切削精度检验常用的数控机床切削精度检测验收内容如表8-2表8-2 数控机床切削精度检测验收内容序号检测内容检测方法允许误差/mm实测误差1镗孔精度圆度0.01圆柱度0.01/1002端铣刀平面精度平面度0.01阶梯度0.013端铣刀侧面精度垂直度0.02/300平行度0.02/3004镗孔孔距精度X轴方向0.020.03Y轴方向对角线方向孔径偏差0.015立铣刀铣削四周面精度直线度0.01/300平行度0.02/300垂直度0.02/3006两轴联动铣削直线精度直线度0.015/300平行度0.03/300垂直度0.03/3007立铣刀铣削圆弧精度圆度0.02四、 数控设备的维护保养知识数控设备是一种自动化程度较高，结构较复杂的先进加工设备，是企业的重点、关键设备。要发挥数控设备的高效益，就必须正确的操作和精心的维护，才能保证设备的利用率。正确的操作使用能够防止机床非正常磨损，避免突发故障；做好日常维护保养，可使设备保持良好的技术状态，延缓劣化进程，及时发现和消灭故障隐患，从而保证安全运行。1、 数控设备使用中应注意的问题1. 数控设备的使用环境 为提高数控设备的使用寿命，一般要求要避免阳光的直接照射和其他热辐射，要避免太潮湿、粉尘过多或有腐蚀气体的场所。腐蚀气体易使电子元件受到腐蚀变质，造成接触不良或元件间短路，影响设备的正常运行。精密数控设备要远离振动大的设备，如冲床、锻压设备等。2. 电源要求 为了避免电源波动幅度大（大于10%）和可能的瞬间干扰信号等影响，数控设备一般采用专线供电（如从低压配电室分一路单独供数控机床使用）或增设稳压装置等，都可减少供电质量的影响和电气干扰。3. 操作规程 操作规程是保证数控机床安全运行的重要措施之一，操作者一定要按操作规程操作。机床发生故障时，操作者要注意保留现场，并向维修人员如实说明出现故障前后的情况，以利于分析、诊断出故障的原因，及时排除。另外，数控机床不宜长期封存不用，购买数控机床以后要充分利用，尤其是投入使用的第一年，使其容易出故障的薄弱环节尽早暴露，得以在保修期内得以排除。在没有加工任务时，数控机床也要定期通电，最好是每周通电1-2次，每次空运行1小时左右，以利用机床本身的发热量来降低机内的湿度，使电子元件不致受潮，同时也能及时发现有无电池报警发生，以防止系统软件、参数的丢失。2、 数控机床的维护保养 数控机床种类多，各类数控机床因其功能，结构及系统的不同，各具不同的特性。其维护保养的内容和规则也各有其特色，具体应根据其机床种类、型号及实际使用情况，并参照机床使用说明书要求，制订和建立必要的定期、定级保养制度。下面是一些常见、通用的日常维护保养要点。1. 数控系统的维护1）严格遵守操作规程和日常维护制度2）应尽量少开数控柜和强电柜的门 在机加工车间的空气中一般都会有油雾、灰尘甚至金属粉末，一旦它们落在数控系统内的电路板或电子器件上，容易引起元器件间绝缘电阻下降，甚至导致元器件及电路板损坏。有的用户在夏天为了使数控系统能超负荷长期工作，采取打开数控柜的门来散热，这是一种极不可取的方法，其最终将导致数控系统的加速损坏。3）定时清扫数控柜的散热通风系统 应该检查数控柜上的各个冷却风扇工作是否正常。每半年或每季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象，若过滤网上灰尘积聚过多，不及时清理，会引起数控柜内温度过高。4）数控系统的输入/输出装置的定期维护 80年代以前生产的数控机床，大多带有光电式纸带阅读机，如果读带部分被污染，将导致读入信息出错。为此，必须按规定对光电阅读机进行维护。5）直流电动机电刷的定期检查和更换 直流电动机电刷的过渡磨损，会影响电动机的性能，甚至造成电动机损坏。为此，应对电动机电刷进行定期检查和更换。数控车床、数控铣床、加工中心等，应每年检查一次。6）定期更换存储用电池 一般数控系统内对CMOS RAM存储器件设有可充电电池维护电路，以保证系统不通电期间能保持其存储器的内容。在一般情况下，即使尚未失效，也应每年更换一次，以确保系统正常工作。电池的更换应在数控系统供电状态下进行，以防更换时RAM内信息丢失。7）备用电路板的维护 备用的印制电路板长期不用时，应定期装到数控系统中通电运行一段时间，以防损坏。2. 机械部件的维护1）主传动链的维护 定期调整主轴驱动带的松紧程度，防止因带打滑造成的丢转现象；检查主轴润滑的恒温油箱、调节温度范围，及时补充油量，并清洗过滤器；主轴中刀具夹紧装置长时间使用后，会产生间隙，影响刀具的夹紧，需及时调整液压缸活塞的位移量。2）滚珠丝杠螺纹副的维护定期检查、调整丝杠螺纹副的轴向间隙，保证反向传动精度和轴向刚度；定期检查丝杠与床身的连接是否有松动；丝杠防护装置有损坏要及时更换，以防灰尘或切屑进入。3）刀库及换刀机械手的维护严禁把超重、超长的刀具装入刀库，以避免机械手换刀时掉刀或刀具与工件、夹具发生碰撞；经常检查刀库的回零位置是否正确，检查机床主轴回换刀点位置是否到位，并及时调整；开机时，应使刀库和机械手空运行，检查各部分工作是否正常，特别是各行程开关和电磁阀能否正常动作；检查刀具在机械手上锁紧是否可靠，发现不正常应及时处理。3.液压、气压系统维护定期对各润滑、液压、气压系统的过滤器或分滤网进行清洗或更换；定期对液压系统进行油质化验检查和更换液压油；定期对气压系统分*滤气器放水；4. 机床精度的维护定期进行机床水平和机械精度检查并校正。机械精度的校正方法有软硬两种。其软方法主要是通过系统参数补偿，如丝杠反向间隙补偿、各坐标定位精度定点补偿、机床回参考点位置校正等；硬方法一般要在机床大修时进行，如进行导轨修刮、滚珠丝杠螺母副预紧调整反向间隙等。以下附上某加工中心日常保养维护（表8-3），以供制订有关保养制度时参考。表8-3 加工中心日常保养一览表序号检查周 期检查部位检查要求（内容）1每天导轨润滑油箱检查油量，及时添加润滑油，润滑油泵是否定时启动打油及停止2每天主轴润滑恒温油箱工作是否正常、油量充足，温度范围是否合适3每天机床液压系统油箱液压泵有无异常噪声，工作油面高度是否合适，压力表指示是否正常，管路及各接头有无泄漏4每天压缩空气气源压力气动控制系统压力是否在正常范围之内5每天气源自动分水滤气器，自动空气干燥器及时清理分水器中滤出的水分，保证自动空气干燥器工作正常6每天气液转换器和增压油面油量不够时要及时补充足7每天X、Y、Z轴导轨面清除切屑和脏物，检查导轨面有无划伤损坏，润滑油是否充足8每天CNC输入/输出单元如光电阅读机的清洁，机械润滑是否良好9每天各防护装置导轨、机床防护罩等是否安全有效10每天电气柜各散热通风装置各电气柜中冷却风扇是否工作正常，风道过虑网有无堵塞；及时清除过滤器11每周各电气柜过虑网清除粘附的尘土12不定期冷却油箱、水箱随时检查液面高度，即时添加油（或水），太脏时要更换。清洗油箱（水箱）和过滤器13不定期废油池及时取走积存在废油池中的废油，以免溢出14不定期排屑器经常清理切屑，检查有无卡住等现象15半年检查主轴驱动皮带按机床说明书要求调整皮带的松紧程度16半年各轴导轨上镶条、压紧滚轮按机床说明书要求调整松紧程度17一年检查或更换电动机碳刷检查换向器表面，去除毛刺，吹净碳粉，磨损过短的碳刷及时更换18一年液压油路清洗溢流阀、减压阀、油箱；过虑液压油或更换19一年主轴润滑恒温油箱清洗过滤器、油箱，更换润滑油20一年润滑油泵，过滤器清洗润滑油池，更换过滤器21一年滚珠丝杆清洗丝杆上旧的润滑肢，涂上新油脂五、 控机床常见故障诊断及排除方法不同的数控系统虽然在结构和性能上有所区别，但随着微电子技术的发展，在故障诊断上有它的共性。1、 数控机床故障诊断原则在故障诊断时应掌握以下原则：（1）先外部后内部 数控机床是集机械、液压、电气为一体的机床，故其故障的发生也会由这三者综合反映出来。维修人员应先由外向内逐一进行排查。尽量避免随意地启封、拆卸，否则会扩大故障，使机床大伤元气，丧失精度，降低性能。（2）先机械后电气 一般来说，机械故障较易发觉，而数控系统故障的诊断则难度较大些。在故障检修之前，首先注意排除机械性的故障，往往可达到事半功倍的效果。（3）先静后动 先在机床断电的静止状态，通过了解、观察测试、分析确认为非破坏性故障后，方可给机床通电。在运行工况下，进行动态的观察、检验和测试，查找故障。而对破坏性故障，必须先排除危险后，方可通电。（4）先简单后复杂 当出现多种故障互相交织掩盖，一时无从下手时，应先解决容易的问题，后解决难度较大的问题。往往简单问题解决后，难度大的问题也可能变得容易。2、数控机床的故障诊断技术 数控系统是高技术密集型产品，要想迅速而正确的查明原因并确定其故障的部位，要借助于诊断技术。随着微处理器的不断发展。诊断技术也由简单的诊断朝着多功能的高级诊断或智能化方向发展。诊断能力的强弱也是评价CNC数控系统性能的一项重要指标。目前所使用的各种CNC系统的诊断技术大致可分为以下几类：1. 启动诊断（Start Up Diagnostics）启动诊断是指CNC系统每次从通电开始，系统内部诊断程序就自动执行诊断。诊断的内容为系统中最关键的硬件和系统控制软件，如CPU、存储器、I/O等单元模块，以及MDI/CRT单元、纸带阅读机、软盘单元等装置或外部设备。只有当全部项目都确认正确无误之后，整个系统才能进入正常运行的准备状态。否则，将在CRT画面或发光二极管用报警方式指示故障信息。此时启动诊断过程不能结束，系统无法投入运行。. 在线诊断（On-Line Diagnostics）在线诊断是指通过CNC系统的内装程序，在系统处于正常运行状态时对CNC系统本身及CNC装置相连的各个伺服单元、伺服电机、主轴伺服单元和主轴电动机以及外部设备等进行自动诊断、检查。只要系统不停电，在线诊断就不会停止。在线诊断一般包括自诊断功能的状态显示有上千条，常以二进制的0、1来显示其状态。对正逻辑来说，表示断开状态，表示接通状态，借助状态显示可以判断出故障发生的部位。常用的有接口状态和内部状态显示，如利用I/O接口状态显示，再结合PLC梯形图和强电控制线路图，用推理法和排除法即可判断出故障点所在的真正位置。故障信息大都以报警号形式出现。一般可分为以下几大类：过热报警类；系统报警类；存储报警类；编程设定类；伺服类；行程开关报警类；印刷线路板间的连接故障类。3.离线诊断（Off-Line Diagnostics）离线诊断是指数控系统出现故障后，数控系统制造厂家或专业维修中心，利用专用的诊断软件和测试装置进行停机（或脱机）检查。力求把故障定位到尽可能小的范围内，如缩小到某个功能模块、某部分电路，甚至某个芯片或元件，这种故障定位，更为精确。4. 现代诊断技术随着电信技术的发展，IC和微机性能/价格比的提高，近年来国外己将一些新的概念和方法成功地引用到诊断领域。1）通信诊断 也称远程诊断即利用电话通讯线，把带故障的CNC系统和专业维修中心的专用通讯诊断计算机通过连接进行测试诊断。如德国西门子公司在CNC系统诊断中采用了这种诊断功能，用户把CNC系统中专用的“通信接口”连接在普通电话线上，而西门子公司维修中心的专用通迅诊断计算机的“数据电话”也连接到电话线路上，然后由计算机向CNC系统发送诊断程序，并将测试数据输回到计算机进行分析并得出结论，随后将诊断结论和处理办法通知用户。通讯诊断系统还可为用户作定期的预防性诊断，维修人员不必亲临现场，只需按预定的时间对机床作一系列运行检查，在维修中心分析诊断数据，可发现存在的故障隐患，以便及早采取措施。当然，这类CNC系统，必须是具备远程诊断接口及联网功能。2）自修复系统 就是在系统内设置有备用模块，在CNC系统的软件中装有自修复程序，当该软件在运行时一旦发现某个模块有故障时，系统一方面将故障信息显示在CRT上，同时自动寻找是否有备用模块，如有备用模块，则系统能自动使故障脱机，而接通备用模块使系统能较快地进入正常工作状态。这种方案适用于无人管理的自动化工作的场合。3、 数控机床的故障诊断方法 由于数控机床故障比较复杂。同时，数控系统自诊断能力还不能对系统的所有部件进行测试，往往是一个报警号指示出众多的故障原因，使人难以下手。下面介绍维修人员在生产实践中常用的排除故障方法。1. 直观检查法 它是维修人员最先使用的方法，即在故障诊断时，由外向内逐一进行观察检查。特别要注意观察电路板的元器件及线路是否有烧伤、裂痕等现象、电路板上是否有短路、断路，芯片接触不良等现象，对于已维修过的电路板，更要注意有无缺件、错件及断线等情况。例8-1 XHK716 立式加工中心，在安装调试时，CRT显示器突然出现无显示故障，而机床还可继续运转。停机后再开，又一切正常。观察发现，设备运转过程中，每当车间上方的门式起重机经过时，往往会出现故障，由此初步判断是元件接触不良。检查显示板，用手触动板上元件，当触动某一集成块管脚时，CRT上显示就会消失。细查发现该脚没有完全插入插座中。另外，发现此集成块旁边的晶振有一个引脚没有焊锡。将这两种原因排除后，故障消除。2. 功能程序测试法功能程序测试法是将数控系统的G、M、S、T、F功能用编程法编成一个功能试验程序，并存储在相应的介质上，如纸带和磁带等。在故障诊断时运行这个程序，可快速判定故障发生的可能起因。功能程序测试法常应用于以下场合1）机床加工造成废品而一时无法确定是编程操作不当、还是数控系统故障引起2）数控系统出现随机性故障。一时难以区别是外来干扰，还是系统稳定性不好3）闲置时间较长的数控机床在投入使用前或对数控机床进行定期检修时例 8-2 配FANUC9 系统的立式铣床在自动加工某一曲线零件时出现爬行现象，表面粗糙度极差。在运行测试程序时，直线、圆弧插补时皆无爬行，由此确定原因在编程方面。对加工程序仔细检查后发现该曲线由很多小段圆弧组成，而编程时又使用了正确定位外检查G61指令之故。将程序中的G61取消，改用G64后，爬行现象消除。3. 试探交换法即在分析出故障大致起因的情况下，维修人员可以利用备用的印刷电路板、集成电路芯片或元器件替换有疑点的部分，从而把故障范围缩小到印刷线路板或芯片一级。 采用此法之前要注意备用板的设定状态与原板的状态是否完全一致，这包括检查板上的选择开关、短路棒的设定位置以及电位器的位置。一般不要轻易更放CPU板及存储器板，否则有可能造成程序和机床参数的丢失，造成故障的扩大；若是EPROM板或EPROM芯片，请注意存储器芯片上贴的软件版本标签是否与原板完全一致，若不一致，则不能更换。 例8-3 配FANUC 7CM 系统的XK715F型数控立铣床出现纵向拖板（Y轴）正向进给正常，反向进给失常，时动时不动，采用手摇脉冲进给时也如此。 图8-3为该系统X、Y两轴伺服系统电气连接图，采用试探交换法的诊断流程图如图8-4所示。 第一次交换后故障仍在纵拖板轴，第*次交换后故障转移到横拖板轴，从*确定Y轴速度控制器有故障。将其拆下检查，发现板上一电容损坏。换上新电容后，故障消除。4. 参数检查法发生故障时应及时核对系统参数，参数一般存放在磁泡存储器或存放在需由电池保持的CMOS RAM中，一旦电池不足或由于外界的干扰等因素，使个别参数丢失或变化，发生混乱，使机床无法正常工作。此时，可通过核对、修正参数，将故障排除。5. 测量比较法 CNC系统生产厂在设计印刷线路板时，为了调整和维修方便，在印刷线路板上设计了一些检测量端子。维修人员通过检测这些测量端子的电压或波形，可检查有关电路的工作状态是否正常。但利用检测端子进行测量之前，应先熟悉这些检测端子的作用及有关部分的电路或逻辑关系。除以上常用的故障检测方法之外，还可以采用敲击法检查是否虚焊或接触不良等。总之，按照不同的故障现象，可以同时选用几个方法灵活应用、综合分析，才能逐步缩小故障范围，较快地排除故障。4、 数控机床常见故障的处理数控机床的故障现象尽管情况不一，种类繁多，但按其发生的部位常见的故障及处理方法可分为如下几类：1. 机械部分的常见故障数控机床常见的机械故障是多种多样的，可参考机床相关说明书及机械修理手册，这里仅介绍一些共性的部件故障。1）主轴部件故障 主轴部件故障有主轴运转时发出异常声音、自动调速装置、主轴快速运转的精度保持性故障等。表8-4为主轴部件常见故障及排除方法。 序号故障现象故障原因排除方法1加工精度达不到要求机床在运输过程中爱到冲击检查对机床精度有影响的各部位。特别中导轨副，并按出厂精度重新调整或修复安装不牢固、安装精度低或有变化重新安装调平、紧固2切削振动大主轴箱和床身连接螺钉松动恢复精度后紧固连接螺钉轴承预紧力不够、游隙过大重新调整轴承游隙。但预紧力不宜过大，以免损坏轴承轴承预紧螺母松动，使主轴窜动紧固螺母，确保主轴精度合格轴承拉毛或损坏更换轴承主轴与箱体超差修理主轴或箱体，使其配合精度、位置精度过到要求其他因素检查刀具或切削工艺问题如果是车床，则可能是转塔刀架运动部位松动或压力不够而未卡紧调整修理3主轴箱噪声大主轴部件动平衡不好重做动平衡齿轮啮合间隙不均匀或严重损伤调整间隙事更换齿轮轴承损坏或传动轴弯曲修复或更换轴承，校直传动轴传动带长度不一或过松调整或更换传动带，不能新旧混用齿轮精度差更换齿轮润滑不良调整润滑油量，保持主轴箱的清洁度4齿轮和轴承损坏变挡压力过大，齿轮受冲击产生破损按液压原理图，调整到适当的压力和流量变挡机构损雨水不或固定销脱落修复或更换零件轴承预紧力过大或无润滑重新调整预紧力，并使之润滑充足5主轴无变速电器变挡信号是否输出电器人员检查处理压力是否足够检测并调整工作压力变挡液压缸研损或卡死修去毛刺和研伤，清洗后重装变挡电磁阀卡死检修并清洗电磁阀变挡液压缸拨叉脱落修复或更换变挡液压缸窜油或内泄更换密封圈变挡复合开关失灵更换新开关6主轴不转动主轴转动指令是否输出电器人员检查处理保护开关没有压合或失灵检修压合保护开关可更换卡紧未夹紧工件调整或修理卡盘变挡复合开关损坏更换复合开关变挡电磁阀体内泄漏更换电磁阀7主轴发热主轴轴承预紧力过大调整预紧力轴承研伤或损坏更换轴承润滑油脏或有杂质清洗主轴箱，更换新油8液压变速时齿轮推不到位主轴箱内拨叉磨损选用球墨铸铁作拨叉材料在每个垂直滑移齿轮下方安装塔簧作为辅助平衡装置，减轻对拨叉的压力活塞的行程与滑移齿轮的定位相协调若拨叉磨损，予以更换 表8-4主轴部件故障诊断及排除2）滚珠丝杠副故障 滚珠丝杠副故障大部分是由于运动质量下降、反向间隙过大、机械爬行、润滑不良等原因造成的。表8-5 为滚珠丝杠副常见故障以及诊断方法。表8-5 滚珠丝杆副故障诊断序号故障现象故障原因排除方法1加工件粗糙度值高导轨的润滑油不足够，致使溜板爬行加润滑油，排除润滑故障滚珠丝杆有局部拉毛或研损更换或修理丝杆丝杆轴承损坏，运动不平稳更换损坏轴承伺服电动机未调整好，增益过大调整伺服电动机控制系统2反向误差大，加工精度不稳定丝杆轴联轴器锥套松动重新紧固并用百分表反复测试丝杆轴滑板配合压板过紧或过松重新调整或修研，用0.03mm赛尺不入为合格丝杆轴滑板配合楔铁过紧或过松重新调整或修研，使接触率达70以上，用0.03mm赛尺不入为合格滚珠丝杆预紧力过紧或过松调整预紧力，检查轴向窜动值，使其误差不大于0.015mm滚珠丝杆螺母端面与结合面不垂直，结合过松修理、调整或加垫处理丝杆支座轴承预紧力过紧或过松修理调整滚珠丝杆制造误差大或轴向窜动用控制系统自动补偿能消除间隙，用仪器测量并调整丝杆窜动润滑油不足或没有调节至各导轨面均有润滑油其他机械干涉排除干涉部位3滚珠丝杆在运转中转矩过大二滑板配合压板过紧或研损重新调整或修研压板，使0.04mm赛尺塞不入为合格滚珠丝杆螺母反向器损坏，滚珠丝杆卡死或轴端螺母预紧力过大修复或更换丝杆并精心调整丝杆研损更换伺服电动机与滚珠丝杆联接不同轴调整同轴度并紧固连接座无润滑油调整润滑油路超程开关失灵造成机械故障检查故障并排除伺服电动机过热报警检查故障并排除4丝杆螺母润滑不良分油器是否分油检查定量分油器油管是否堵塞清除污物使油管畅通5滚珠丝杆副噪声滚珠丝杆轴承压盖压合不良调整压盖，使其压紧轴承滚珠丝杆润滑不良检查分油器和油路，使润滑油充足滚珠产生破损更换滚珠电动机与丝杆联轴器松动拧紧联轴器锁紧螺钉3）自动换刀装置（ATC）故障 自动换刀装置故障主要是刀库运动故障、定位误差过大、机械夹持刀柄不稳定和机械手运动误差过大等。这些故障最后都造成换刀动作卡住，使整机停止工作等。表8-6 为常见的自动换刀装置故障及排除方法。表8-6 刀架、刀库及换刀装置故障诊断序号故障现象故障原因排除方法1转塔刀架没有抬起动作控制系统是否有T指令输出信号如未能输出，请电器人员排除抬起电磁铁断线或抬起阀杆卡死修理或清除污物，更换电磁铁压力不够检查油箱并重新调整压力抬起液压缸研损或密封圈损坏修复研损部分或更换密封圈与转塔抬起连接的机械部分研损修复研损部分或更换零件2转塔转位速度缓慢或不转位检查是否有转位信号输出检查转位继电器是否吸合转位电磁阀断线或阀杆卡死修理或更换压力不够检查是否液压故障，调整到额定压力转位速度节流阀是否卡死清洗节流阀或更换液压泵研损卡死检查或更换液压泵凸轮轴压盖过紧调整调节螺钉抬起液压缸体与转塔平面产生摩擦、研损松开联接盘进行转位试验;取下联接盘配磨平面轴承下的调整垫并使相对间隙保持在0.04mm安装附具不配套重新调整附具安装，减少转位冲击3转塔转位时碰牙抬起速度或抬起延时时间短调整抬起延时参数，增加延时时间4转塔不正位转位盘上的撞块与选位开关松动，使转塔到位时传输信号超期或滞后拆下护罩，使转塔处于正位状态，重新调整撞块与选位开关的位置并紧固上下连接盘与中心轴花键间隙过大产生位移偏差大，落下时易碰牙顶，引起不到位重新调整联接盘与中心轴的位置;间隙过大可更换零件转位凸轮与转位盘间隙大塞尺测试滚轮与凸轮，将凸轮中间位置；转塔左右窜量保持在二齿中间，确保落下时顺利啮合；转塔抬起时用手摆动，摆动量不超过二齿的1/3凸轮在轴上窜动调整并紧固固定转位凸轮的螺母转位凸轮轴的轴向预紧力过大或有机械干涉，使转位不到位重新调整预紧力，排除干涉5转塔转位不停两计数开关不同时计数或复置开关损坏调整两个撞块位置及两个计数开关的计数延时，修复复置开关转塔上的24V电源断线接好电源线6转塔刀重复定位精度差液压夹紧力不足检查压力并调到额定值上下牙盘受冲击，定位松动重新调整固定两牙盘间有污物或滚针脱落在牙盘中间清除污物保持转塔清洁，检修更换滚针转塔落下夹紧时有机械干涉（如夹铁屑）检查排除机械干涉夹紧液压缸拉毛或研损检修拉毛研损部分更换密封圈转塔座落在二层滑板之上，由于压板和楔铁配合不牢产生运动偏大修理调整压板和楔铁，0.04mm塞尺塞不入7刀具不能夹紧风泵气压不足使风泵气压在额定范围刀具卡紧液压缸漏油更换密封装置，卡紧液压缸不漏增压漏气关紧增压刀具松卡弹簧上的螺母松动旋紧螺母8刀具夹紧后不能松开松锁刀的弹簧压力过紧调节松锁刀弹簧上的螺母，使其最大载荷不超过额定数值9刀套不能夹紧刀具检查刀套上的调节螺母顺时针旋转刀套两端的调节螺母，压紧弹簧，顶紧卡紧销10刀具从机械手脱落刀具超重，机械手卡紧销损坏刀具不得超重，更换机械手卡紧销11机械手换刀速度过快气压太高或节流阀开口过大保证气泵的压力和流量，选转节流阀至换刀速度合适12换刀时找不到刀刀位编码用组合行程开关、接近开关等元件损坏、接触不好或灵敏度降低更换损坏元件4）液压传动系统故障 其故障主要是因流量压力不足，油温过高、噪声、爬行等。2.数控系统故障及处理 下面以某一数控铣床用FANUC 6M系统为例，介绍常见故障分析与排除方法。表8-7数控系统常见故障处理（FANUC 6M）序号故障现象故障原因排除方法1数控系统不能接通电源电源变压器无输入（如熔断器断等）检查电源输入或输入单元的熔断器直流工作电压（+5V、+24V）的负载短路检查各直流工作电压的负载是否短路输入单无已坏更换2 电源接通后，CRT无辉度或无画面与CRT有关的电缆接触不良更换CRT单元输入电压（+24V）异常重新连线主机板上有报警信号显示检查CRT单元输入电压是否+24V无视频信号输入按报警