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技师专业论文工种： 数控机床装调与维修工题目： 数控机床主轴调试与维护 姓 名： 身份证号： 等 级：技师（二级）准考证号： 培训单位：衢州市技师学院鉴定单位：衢州市工程技术学校国家职业技能鉴定所日 期：2014年5月20日数控机床主轴调试与维护作 者： 时 间： 摘 要：数控机床是一种高科技的机电一体化的设备，目前数控机床在国内机械加工市场应用非常广泛，通过多年的调试维修与维护，现将FANUC系统的数控机床系统数据的输入输出、故障诊断和报警等问题做一介绍。关键词：数控机床，系统PMC，日常维护，主轴数控机床要求主轴在很宽范围内转速连续可调，恒功率范围宽。当要求机床有螺纹加工，准停和恒线速加工等功能时，就要对主轴提出相应的进给控制和位置控制要求，此时，主轴驱动系统也称为主轴伺服系统，本文针对数控机床主轴调试与维护相关要求及方法进行了祥细阐述。在实践过程中发现，当主轴伺服系统发生故障时，通常有三种形式。一是在CRT或操作面板上显示报警信息；二是主轴驱动装置上用报警灯或数码管显示主轴驱动装置的故障；三是主轴工作不正常，但无任何报警信息。通常主轴伺服系统常见故障如下。一、主轴驱动出现波动故障由于受到电磁干扰，屏蔽和接地措施不良，主轴转速指令信号或反馈信号受到干扰，使主轴驱动出现随机和无规律性的波动。干扰现象是：当主轴转速指令为零时，主轴仍往复转动，调整零速平衡和漂移补偿也不能消除故障。 二、过载切削用量过大，频繁正反等均可引起过载报警具体表现为主轴电动机过热，主轴定位抖动，主轴定向控制（也称主轴定位控制）的作用与特点。主轴的定向控制是将主轴准确停在某一固定位置上，以便在该位置进行刀具交换，精镗退刀及齿轮换档等，常见有2种，一是磁性传感器的电气准停控制。磁体安装在主轴后段，磁传感器安装在主轴箱上，其它安装位置决定了主轴的准停点，发磁体和磁传感器之间的间距1.5加减0.5（mm）。二是编码器型的电器准停控制。通过在主轴电动机内安装或在机床主轴上直接安装一个光电编码器来实现准停控制，准停角度可任意设定，可用参数4077进行调试。三、主轴定向控制不稳定故障主轴定向控制，实际上是在主轴速度控制基础上增加一个位置控制环。为能进行主轴的位置检测，需要采用磁性传感器或位置编码器等检测元件。FANUC公司采用电气方式使主轴定向。FANUC公司采用电气方式使主轴定向，即利用装在主轴上的位置编码器或磁性传感器作为位置反馈部件，由它们输出信号，使主轴准确定位在规定的位置上。采用电气方式主轴定向的优点是：1、不需要机械定位部件，只需要简单地连接位置编码器或磁性传感器，即可实现主轴定位控制；2、减少定向时间，可在主轴高速旋转下直接定向，而不必用齿轮先行减速，所以定向时间大为缩短；3、只需要简单的强电顺序控制，操作简单，只需要主轴定向指令信号、定向完成信号和主轴高/低速信号即可完成主轴定向控制；4、可靠性高，因为定向时全部采用电子部件而无机械易损件，故不受外部冲击等影响，可靠性能高；5、高的精度和刚性，电气式主轴定向控制完全能满足自动换刀的要求；6、在主轴速度控制基础上增加一个位置控制环。四、主轴异常噪声及震动故障1、首先要区别异常噪声及震动发生在主轴机械部分还是在电气驱动部分。2、在减速过程中发生异常噪声，一般是由驱动装置造成的，如交流驱动中的再生回路故障。3、在恒转速时产生异常噪声，可通过观察主轴电动机自由停车过程中是否有噪声和震动来区别，如有，则主轴机械部分有问题。4、检查震动周期是否与速度有关。如无关，一般是主轴驱动装置未调整好，如有关，应检查主轴机械部分是否良好，测速装置是否不良。五、主轴电机不转故障1、CNC系统至主轴驱动装置除了转速模拟量控制信号外，还有使能控制信号，一般为DC+24V继电器线圈电压。2、检查CNC系统是否有速度控制信号输出，一般更换主轴编码器线。3、检查使能信号是否接通。通过CRT，观察I/O状态，分析机床PMC梯形图，以确定主轴的启动条件，如润滑、冷却等是否满足。六、主轴外置编码器故障1、串行主轴系统运行性能调整通过对主轴伺服系统的参数调整，可以改变串行主轴系统的工作性能，从而取得最佳的系统工作性能。应该注意的是，这类参数在出厂时已经调整好了，通常是不需要重新调整的，仅在更换了主轴系统的某些硬件后，才需要调整参数。调整参数操作如下。2、主轴伺服参数调整界面在屏幕上显示主轴调整界面。主轴伺服系统参数调整是在主轴调整界面下进行的，所以首先要确认在CRT屏幕上显示主轴调整界面。方法是通过对参数“3111”中SPS信号的设定，确定在CRT屏幕上显示主轴调整界面。将参数3111第1号位SPS设为“1”。调整参数后，按下述操作在屏幕上可以显示相应主轴调整界面。显示方法如下：按“SYSTEM”键，选择参数等界面；按继续菜单键；按软键SP.PRM，显示主轴设定调整界面；用软键可以选择下面的界面：SP.SET：主轴设定界面。（SP.TUN）：主轴调整界面。SP.MON：主轴监视界面。七、伺服系统的故障由于数空系统的控制核心是对机床的进给部分进行数字控制，而进给是由伺服单元控制伺服电机，带动滚珠丝杠来实现的，由旋转编码器做位置反馈元件，形成半闭环的位置控制系统。所以伺服系统在数控机床上起的作用相当重要。伺服系统的故障一般都是由伺服控制单元、伺服电机、测速电机、编码器等出现问题引起的。例如：一台数控磨床，E轴修整器失控，E轴能回参考点，但自动修整或半自动时，运动速度极快，直到撞到极限开关。观察发生故障的过程，发现撞极限开关时，其显示的坐标值远小于实际值，肯定是位置反馈的问题。但更换反馈板和编码器都未能解决问题，后仔细研究发现，E轴修整器是由Z轴带动运动的，一般回参考点时，E轴在Z轴的一侧，而修整时，E轴修整器被Z轴带到中间。为此我们做了这样的实验，将E轴修整器移到Z轴中间，然后回到参考点，这时回参考点也出现失控现象，为此我们断定可能由于E轴修整器经常往复运动，导致E轴反馈电缆折断，而接触不良。校线证实了我们的判断，找到断点，焊接并采取防折措施，使机床恢复工作。八、数控系统PMC故障PMC称作可编程机床控制器，是专门用于控制机床的PLC。在数控机床中，除了对各坐标轴的位置进行连续控制外，还需要对诸如主轴正转和反转、进给运动的启动和停止、刀库及换刀机械手控制、工件夹紧松开、工作台交换、冷却和润滑等辅助动作进行顺序控制。顺序控制的信息主要是输入/输出（I/O）控制，如控制开关、进行开关、压力开关和温度开关等输入元件，继电器、接触器和电磁阀等输出元件的控制；同时还包括主轴伺服驱动和进给伺服驱动的使能控制和机床报警处理等。数控机床采用可编程逻辑控制器（PLC）来完成上述功能，输入/输出（I/O）故障是数控机床运行过程中最常见的故障，这是因为组成输入/输出的各类元件受到机械磨损、油气侵蚀等因素的影响，造成开关可靠性下降失灵，引起机床动作障碍。FANUC数控的输入/输出由PMC控制完成，因此，明确数控机床PMC控制的对象及状态信号的表示，有助于输入/输出控制的故障诊断。例如：某工厂卧式加工中心装备FANUCoi-Mc系统,机械手刀库换刀中断。数控机床的换刀系统在执行换刀指令时不动作，机械臂停在行程中间位置上，CRT显示报警号，查手册得知该报警表示：换刀系统机械臂位置检测开关信号为“0”及“刀库换刀位置错误。”故障分析：根据报警内容，可诊断故障发生在换刀装置和刀库两部分中，由于相应的位置检测开关无信号送至PMC的输入接口，从而导致机床中断换刀。造成开关无信号输出的原因有两个：一是由于气压或机械上的原因造成动作不到位而使开关得不到感应；二是电感式接近开关失灵。首先检查刀库中的接近开关，用一薄铁片去感应开关，以检测刀库部分接近开关是否失灵。接近换刀装置机械臂中的两个接近开关，一个是“臂移出”开关SQ1，另一个是“臂回缩”开关SQ2。由于机械臂停在行程中间位置上，这两个开关输出信号均为“0”经测试两个开关均正常。机械装置检查；“臂缩回”的动作是由电磁阀Y21控制的，手动电磁阀Y21；把机械臂退回至“臂缩回”位置，机床恢复正常，这说明手控电磁阀能使换刀装置定位，从而排除了气压或机械上阻滞造成换刀系统不到位的可能性。故障处理：由以上分析可知，PMC的输入信号正常，输出动作执行无误，问题在PMC内部或操作不当，经操作观察，两次换刀时间的间隔大于PMC规定的要求，从而造成PMC程序执行错误引起故障。重新设定储存刀库时间的参数值，换刀补充恢复正常。对于只有报警号而无报警信息的报警，必须检查PMC的数据位，并与正常情况下的数据相比较，明确该数据位所表示的含义，以采取相应的措施。 九、数控机床的维护数控机床因其功能、结构及系统的不同，其维护保养的内容和规则也各有其特色，具体应根据其种类、型号及实际使用情况，和该机说明书的要求，制定和建立必要的定期、定级保养制度:1、使机床保持良好的润滑状态定期检查清洗自动润滑系统，添加或更换油脂油液，使丝杠、导轨等各运动部位始终保持良好的润滑状态，降低机械磨损速度。2、定期检查液压、气压系统对液压系统定期进行油质化验检查，更换液压油，并定期对各润滑、液压、气压系统的过滤网进行清洗或更换，气压系统还要注意及时为分水滤气器放水。3、适时对各坐标轴进行超程限位试验尤其是对于限位开关，由于切削液等原因会使其产生锈蚀，平时又主要靠软件限位起保护作用，但关键时刻如因硬件限位开关锈蚀不起作用将产生碰撞，甚至损坏滚珠丝杠，严重影响其机械精度。实验时只要用手按一下限位开关看是否出现超程报警，或检查相应I/O接口输入信号是否变化。4、定期检查电气部件检查各插头、插座、电缆、各继电器的触点是否接触良好，检查各印制电路板是否干净。平时尽量少开电气柜门，以保持电气柜内清洁，定期对电气柜和有关电器的冷却风扇进行卫生清扫，更换其空气过滤网等。如机床长期不用则要定期通电，并进行机床功能试验程序的完整运行。要求每1-3周能通电试运行一次，尤其是在环境湿度较大的季节，应每周通电两次，每次空运行半小时左右，以利用机床本身的发热来降低机内湿度，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，以防系统软件、参数的丢失等。电池的更换应在CNC装置通电状态下进行，以防更换时RAM内信息丢失。 十、结论数控机床的使用寿命和生产中的性能如何？要有生产厂家的严格要求，做到精益求精，求实，还有靠出厂的调试安装，要保证精度，最重要的是生产使用中的保养和正确熟练的操作，维修和大修只是为了弥补机床由各方面原因的性能和精度的不足，提高机床的精度，最大限度使其接近新机床的标准。其次，在生产中要延长其使用寿命，还需要提高数控行业技