【加工中心故障分析与维修维护技术分析7800字（论文）】

加工中心故障分析与维修维护技术研究目录TOC\o"1-3"\h\u一、引言 1二、数控加工中心刀架工作原理及故障分析 2（一）数控加工中心刀架工作原理 2（二）加工中心自动换刀装置 3（三）数控加工中心电动刀架换刀相关故障 4（四）数控加工中心电动刀架刀库常见故障 4三、数控加工中心电动方刀架常见故障诊断方略 6（一）数控加工中心电动方刀架换刀故障诊断及排除方法 6（二）刀架、刀库常见故障诊断及排除方法 6（三）提高数控系统运行精度 6四、CKA6140数控加工中心常见故障分析与维修维护技术 7（一）刀架故障 71.刀架转动不停 72.刀架不动作 113.刀架不锁紧 11（二）自动运行故障 12（三）机床起动故障 12五、总结 14参考文献 15摘要目前，我国的制造业发展速度很快，而数控加工中心在制造业发展中扮演着举足轻重的角色，是实现制造业现代化的必备装备。数控加工中心具有明显的特征，对提高工业生产水平起到了关键作用，但由于其在实际应用过程中经常会发生各种故障，因此需要进行专业的维护，因此，越来越多的企业开始重视机械设备的维护技术。为了保证机器的正常运转，提高机器的使用寿命，机械的维护技术是非常关键的。因此，本文从数控加工中心的故障类型入手，介绍了常见的故障诊断和维护方法，以期能为数控加工中心的正常使用提供参考。关键词：加工中心故障分析维修维护一、引言数控机床又称为数字控制机床，它是通过计算机编程实现对计算机进行控制的一种自动化加工设备。数控系统主要完成对由控制代码或其它标准指令进行编译的程序进行解码，并将转换后的代码和数据输入到机床的数控设备中。由数控系统进行计算、处理，然后再发送各种指令和控制信号，使机器的运动和工件的加工达到设计要求。数控机床是一种很好的自动化设备，它的出现为工业生产提供了一个很好的解决方案，它的发展方向就是目前机床行业的控制技术，同时也解决了高精度的加工问题。数字控制技术的概念最早起源于上世纪四十年代，美国首次出现了数控机床。。那时，为有效地解决批量小、形状复杂的产品加工难题，企业必须开展柔性机床的研制，寻求技术上的突破。美国的JohnTParson公司于1947年提出了利用脉冲信号实现坐标控制的机床，从而产生了数控机床的数字控制。1952年，马萨诸塞州技术研究所成功地开发出了世界上首个三坐标连续控制机床。20世纪七十年代以后，由于控制技术的发展和社会的需要，数控机床在机械工业中的地位和作用日益突出。目前，数控技术已经进入了以工业微机为核心的第六代计算机，向着更加开放、更加智能的趋势快速发展。数控加工中心是先进制造的基本机械，是最具代表性的品种、小批量、高技术含量的机电产品。近年来，在数控加工中心的发展中，我国主要采用了以下先进的策略，发展了流行的类型，扩大机床类型。近年来，中国数控加工中心发展迅速，销售火爆。未来相当长一段时间，由于中国国民经济的稳定增长和固定资产投资的强劲增长，机床行业将继续稳步增长，经济效益得到改善。机床支架作为数控加工中心的必要组成部分，直接影响机床的性能和可靠性，是解决机床故障的一个重要环节。

二、数控加工中心刀架工作原理及故障分析数控加工中心有手动和自动两种，刀架有四工位、六工位、八工位、十二工位等刀架规格，其中常用方刀刀架。方形刀架是在普通车床的方形车床基础上开发的一种自动换刀装置。其功能与普通方形刀架相同。它有四个刀具位置，并能容纳四种不同的刀具功能。当车削90°时，刀具更换刀具位置，但刀具夹具的旋转和刀具位置号的选择由加工程序指令控制。图2.1四工位数控加工中心刀架（一）数控加工中心刀架工作原理以四工位刀架为实例，对其工作原理进行了归纳和分析。它由电机，涡轮，丝杠和螺帽组成。在刀架正向旋转时，电机在涡轮和蜗杆的作用下，使螺杆旋转，并在一定的速度下，使螺杆旋转。采用键槽形式将螺帽与旋转刀架联结，从而进一步固定它们之间的径向位移。螺母与电机底座的齿面互相啮合，以确保螺母、刀架在齿面脱离之前发生旋转。在两个啮合的情况下，通过销子和止推槽的联合作用，带动螺杆旋转，完成了刀架的旋转，完成了换刀。在工具完成工作定位后，利用霍尔元件将识别信号传送给数据控制系统，以实现对刀具位置的参数的检测与验证。工具的准确位置由霍尔元件的定位系统和辅助定位销实现。在确定了参数信息后，用止推槽和销子将其紧固，以避免刀架倒置，从而完成换刀操作。加工中心是对具有复杂外形、多工序、高精确度的工件进行加工。1)箱体类零件在机床、汽车、飞机等行业中，使用最多的是发动机缸体、变速箱体、机床主轴箱、柴油机缸体、齿轮泵外壳等。在加工中心进行加工时，一次装夹可以实现一般机床60%-95%的加工工序，此外，由于加工中心具有高精度、高效率、高刚度和自动更换等优点，因此，只要制定出合适的加工工艺，使用合适的工具和夹具，就能解决箱型零件精度高、工序复杂、提高加工效率等问题。2）复杂表面类零件在航空航天和运输业中，凸轮、发动机的整体叶轮、螺旋桨、模具型腔等都是表面形状较复杂的零件。这种具有复杂曲线和曲面轮廓的部件，或者具有不开放内腔的箱型或箱型部件，其加工精度很难通过常规的机床和精密铸造来实现。而采用多轴连杆加工中心，与数控技术及特殊工具相结合，能极大地提高其生产效率，确保表面的外形精度，从而使复杂的工件实现自动化。3）异形类零件异形件是一种形状不规则的工件，一般需要点、线、面多工位的复合加工。异形件的加工，对形状的要求和精度的要求越高，采用加工中心就越能体现出它的优势。4）盘、套、板类零件这种类型的工件由具有键、径向孔、端面分布有孔系、曲面的盘套件或轴类，例如带凸缘的轴套等，以及具有更多孔的板类，例如各类电动机罩。在端面有分布孔系、由面的圆盘零件，一般采用垂直加工中心，而带有径向孔的圆盘则采用水平加工中心。5）新产品试制中的零件加工中心适应性强，灵活多变，在更换工件时，只要编写和输入新的程序就可以完成。有时还可以对程序的一部分进行修改，或者使用特定的指令来完成。若采用比例函数指令，即可完成各种形状各异的工件的加工，为单件、小批量、多品种生产、产品改型、新产品的试生产等提供了极大便利，极大地缩短了生产准备和试生产周期。（二）加工中心自动换刀装置图2.2加工中心自动换刀装置常见数控加工中心刀架的工作顺序，要有相应的辅助机构来实现这样才会达到功能完善、性能优良、运行可靠、自动化程度高等特点。刀架动作顺序如图所示：图2.3刀架动作顺序具体工作顺序为：在主传动机构的转位信号下，刀架马达旋转，电机驱动蜗轮，蜗轮驱动，蜗轮和螺杆通过键联结，螺杆旋转，夹紧轮向上提起，三齿圈全部松开。在这一点上，离合器销进入离合器片槽，从相反的槽中移开，上叶片开始旋转。当上部叶片旋转到相应的叶片位置时，磁性元件上的大厅元件和信号板相应发出位置信号。当系统接收到信号时，它发出电机反向延迟信号。电机反转。把刀稍微放回去。反引脚移动到反向控制槽进行初始定位。离合器销是在离合器片槽外，夹紧轮被压下。紧固内圈和外环，直到锁止和延时结束。主机系统命令下一个进程。（三）数控加工中心电动刀架换刀相关故障在数据加工中心的工作中，由于生产需要，需要根据生产要求进行换刀，数据系统会发出换刀信号，从而控制换刀控制器完成换刀，但由于刀架换刀信号不正确，刀架电机供电不足等问题，造成换刀架不转，刀库不停旋转，刀夹不能松开，自动换刀刀链不能正常运转，刀库换刀不连贯，普通刀架无法锁紧，主轴刀柄取不下来，刀具拉不住刀柄，影响了数控系统的加工精度，降低了制品的整体质量。（四）数控加工中心电动刀架刀库常见故障刀库是电动方刀架能够灵活使用，实现数据系统加工和制造的基础，如果刀库出现故障，将会影响到刀架的工作效率。其中，在经济型数据加工中心使用时，由于磁铁和霍尔元件的高度不匹配，以及磁铁磁极的安装不到位，导致刀架不能按照数控系统的要求，暂时固定在一定的位置，从而影响到刀架的工作效果。刀鞘上的调节螺丝出现松动，会导致刀库刀片不能正确地夹持。如果在换刀时，如果发生换刀点偏移或主轴盒不能回到换刀点，那么在更换时，刀具将会发生倒转，使其不能正常生产。在电机传动机构发生错误或电机旋转故障的情况下，刀架的旋转不正确，将会对电动方刀架的工作效果产生不利的影响。因此，在避免经济型数控加工中心电动方刀架常见故障时，应明确故障的成因，并结合数控系统内部刀架的运行要求，从实际出发，思考有效解决运行问题的方略，继而为提升经济型数控加工中心运行成效奠定基础。三、数控加工中心电动方刀架常见故障诊断方略为有效避免目前经济型数据加工中心的电动方刀架常见故障，思考诊断策略非常重要。（一）数控加工中心电动方刀架换刀故障诊断及排除方法当电方刀架换刀时，发生刀架不转动时，应检查PLC编程有无错误，换刀信号有无，电源相序有无反相或缺相，如果有上述情况，可通过重新调整PLC，并通过改变相序来避免故障。如果刀架或刀库连续转动的问题，应根据输入输出板、信号开关和刀位信号的传递状况进行检查，如果有上述问题，应及时更换、维修相关信号。如果不能有条不紊地进行刀库的换刀作业，必须检查PLC是否符合换刀条件，以及主轴系统是否出现问题、液压系统出现问题、液压系统出现问题、松刀感应开关和电磁阀损坏等问题，如果诊断结果已明确，则需要对PLC进行重新调整，检查液压系统、主轴驱动器是否出现问题，并及时更换松刀感应电磁阀或开关。如果在故障诊断和排除中，仍不能解决电动方刀架的操作问题，就需要技术人员对其进行维修，拧紧螺母，调整蝶形弹簧，检查并更换拉杆和阀门，以保证电动方刀架常见的故障得到有效的解决。（二）刀架、刀库常见故障诊断及排除方法通过检查气压、换刀阀节流孔，检查机构内部有无机械臂换刀动作过快的问题。如果发现该环节存在问题的话，可采用调整节流阀开口与气压的方法解决故障。如果刀架和刀库的旋转不正确，需要对电机进行检查，以确定其内部有无旋转误差，并采取调整机构或更换故障电机的方式来解决。当刀架和刀库发生刀库不能旋转的时候，必须检查蜗杆和电机轴连接件的松动，并用螺丝固定或更换连接螺栓来解决问题；在更换刀片时，出现掉刀、刀套过紧、刀架转动位置不正确等问题时，应针对主轴、刀套、螺帽和磁铁的装配状况进行检查，根据电动方刀架的安装要求，进行内部结构的优化调整，提升数控系统运行效果。（三）提高数控系统运行精度电动方刀架是基于数据加工中心的运作系统，它要求具有良好的基础、高精度的导向和合理的结构参数，从而提高其故障诊断效率。因此，在建立数据系统时，要根据产品的实际需要，科学地设计出数据系统的制造参数，以保证数据系统的稳定性，避免异常因素干扰，提高运行精度，为减少故障诊断难度奠定基础。四、CKA6140数控加工中心常见故障分析与维修维护技术CKA6140型数据加工中心在我国应用广泛，广泛应用于机械制造、职业技术培训等领域。我校机械加工实习基地拥有CKA6140系列数据加工中心，并配备FANUC0i数控系统，具有良好的应用前景。随着使用时间的延长，机器的故障现象也随之发生。本文就CKA6140数控加工中心常见故障的原因及解决方法作一简要介绍。（一）刀架故障CKA6140型数据加工中心配备LDB4型电刀架。数据加工中心经常更换刀具，刀具利用率高，发生故障的机率较高，而数据刀架故障则是1/3。1.刀架转动不停故障现象：在更换刀具时，刀架不停地旋转，或者在数个星期之后，可以更换到需要的刀号。分析与处理流程：图4.1，4.2，4.3显示了数据加工中心刀架马达的主要电路和控制电路。当机床的程序自动运转时，系统会向其发送一个换刀命令，经过PLC的内部处理，Y06将其输出到中间继电器KA6，KA6对触头KM4进行控制，Y07向KA7发送信号，KM5则被KA7进行反向控制。当电动机正向转动时，由于减速机构和升降机构，刀身向上，离合器盘转动，使刀身转动至选定的刀位，发讯盘发出就位信号，电机倒转，定位销开始定位，上刀身向下，末端齿相啮合，完成精确定位，锁定刀座，发迅盘内装有4个霍尔部件，并与刀架上的磁钢配合，对刀具位置进行检测。图4.1主电路图4.2交流控制回路图4.3直流控制回路首先，霍尔元件是电动刀架中的重要部件，刀架转动不稳，位置不准，必须先对霍尔部件进行检测。但观察到，在选择1、2、3、4号刀时，刀架总是不停地旋转，或者转了好几个圈才能精确地确定位置，这就意味着霍尔部件不太可能发生故障，所以只能先排除了。其次，要考虑刀座的刀位信号，要检查发讯盘的弹性触点，以及发送盘的连接情况。第三，在进行刀片更换过程中，对刀架马达M3的PLC输出电压进行了测试。电压值正常，但是换刀电压维持过久，刀架马达受电时间过长，刀架转动不断，怀疑中间继电器KA6有问题，更换备用继电器，试运转，仍有问题，找出继电器。最后，对接触件KM4的状况进行了进一步的检查，并将刀架本体的后盖打开，发现KM4的接触器因冷却水的渗入而产生了锈蚀，经常开触头的断开和关闭，更换了备用的接触器，排除了故障。2.刀架不动作故障现象：在手动或自动操作的情况下，刀具支架不能正常工作。分析与处理过程：机床长期在使用中，若突然发生这种故障，则不太可能发生系统参数及PLC参数设置不正确。首先要确定刀架电机有没有故障，用耳朵可以听见电机受电的轻微振动，用手触摸电机，有震动，测试电源电压正常，电机的相位线没有被反接，说明电机的电气问题。认为故障是由机械引起的，拆下马达罩，转动马达，感到有很大的阻力，拆下马达作进一步的检查，把扳手插进蜗杆的末端，顺时针转动，没有转动，判定为机械卡住。拆卸电动刀架，清洁、润滑、修理，再装配好，操作正常。3.刀架不锁紧故障现象：在JOG、MDI、自动操作的情况下，刀架的转位时而正常，时而出现故障，刀架不能锁住，刀架也不能移动。分析和处理步骤：1）先确定刀具的机械故障。拆卸刀座，检查刀座内部是否有轻微的锁头螺帽，并将其旋紧；调节发送板的位置，将刀架测量单元与发送主体对齐。2）检查刀架PLC的控制程序是否有问题，如果刀架控制程序中的延迟继电器时间设置不正确，刀架锁定时间过短，有可能使旋转速度很快的刀位得到满足，但不能满足旋转速度较慢的刀位，从而导致转位失败。但是，这样的故障应该是有规律的，经过观察，结果并不是这样。3)根据输入输出诊断屏幕对故障原因进行分析。多次人工更换刀架，发现大部分故障发生在2、4刀位，并且故障没有规律，1、3刀位极少出现故障。检查刀架奇偶校验切换信号X14.3，发现X14.3在偶数刀位时，有时没有信号，因此，这是由于该刀架的设计是偶数的，当X14.3处于偶数位置时，若X14.3出现信号，则检验通过，刀座的转位操作完成，并且进行夹持；若X14.3没有信号、检查错误、告警、刀架转动不能完成，请保持放松。在奇数位置没有奇偶校验的情况下，可以进行正常的转位。拆卸刀架后盖，检查奇偶校验开关和接线是否正常，并对从校验开关至NC系统输入输出设备的线路进行检查，发现电箱内部接线端子行X14.3引线与端子之间的压接不良，X14.3引线在接线端处有松动，请重新压好端子。试运转，刀架转动正确，并解决了问题。（二）自动运行故障故障现象：在外圆车削时，工件表面不平整。分析和处理过程：数据加工一批传动轴的工件，工件的表面是粗糙的。对“进给倍率”进行了调节，对程序中的进给量进行了修正。检查工具是否安好。采用人工方法进行试切，使其表面平滑。通过近距离的观察，发现在自动运转的情况下，进料运动出现了爬行的情况。数控机床进给爬行有多种原因，如：机械传动链条故障、导轨润滑不良、送料系统电气部件故障、系统或驱动机构参数设定不合理等。首先对机床的导向装置进行检查，确保其润滑状况良好；手动转动X、Z轴丝杆，转动方便，手动进给动作正确，能解决伺服马达及机械传动部件的问题。数控系统，驱动器参数的设置没有任何改动，都是对的。爬行的原因是否在进给伺服系统？对这种故障的原因进行了分析，指出了机器的自动操作和手工操作的不同之处，只是进给速度的命令方式不同，认为故障可能与机床的进给速度规定方法有关。通过对数据参数的检测，结果显示，机床的开机模式为G99，为mm/r的主轴进给模式，程序也是G99编程。CKA6140车床为闭环伺服控制，其进给速度F与主轴位置反馈系统相关，如果主轴位置检测到的输入信号不好，很可能导致进给运动的爬行。将程序中的进给方式改为G98指令，试切过程中的进料蠕动现象消除，工件质量合格。通过对主轴转速反馈信号的不可靠的研究分析，确定了主轴编码器的定位和配线是否正常。怀疑编码器自身有问题，在替换了备用编码后，排除了故障，机床就又能工作了。（三）机床起动故障故障现象：机器启动后，机器出现了“NOTREADY”，不能启动。分析与处理流程：FANUC0i系统“急停”信号被取消，导致“NOTREADY”。请参见《FANUC0i硬件连接手册》中的急停电路图，该设备的紧急停止输入信号包含一个面板上的紧急停止按钮、机床x/Z轴正反向超程保护开关、以及一个伺服驱动、主轴驱动、主要工作马达和它的主回路的过载保护开关等。通常，急停报警故障在被处理的时候，应先对回路的各个环节进行检查。经初步检测，发现机床X/Z轴已经被复位，24V的电压通过万用表进行测试。与数据装置相连接的急停回路急停输入信号地址为X8.4，监控X8.4为“1”，表示急停外围电路正常；G8.4信号是PLC向数据发送的紧急停止信号，是由PLC对X8.4信号及其它综合信号进行处理后，所产生的信号，通常是“1”。检测到G8.4的信号为“0”，系统发生了紧急停止，经PLC检测，确定是机床主轴驱动装置发生了故障，经进一步检测，主接触器MCC没有吸合，主轴驱动器无法工作，但是系统没有给出特定的警报信号。手动MCC，接触开关正常，无卡位现象发生；检查接线端是否有松动或断裂的情况，用万用表测得的线圈的电阻值为“∞”，说明MCC线圈烧坏了。替换备用的主接线，启动，工作正常。图4.4急停控制电路

五、总结刀架是数据机床能否正常工作的关键部件，其故障直接关系到数据的能否正常工作，如果发生故障，很容易导致设备的安全和人员伤亡。通过对上述故障的排查，得出了与一般机床相似的机械部件，其故障比较好排除，但电气控制部件的电路比较复杂，故障的诊断和排除比较困难。所以，在进行具体的故障排除时，必须从机械、电气两方面入手，尽可能地解决问题。数控加工中心的普及与应用，已逐渐从经济走向全面。刀