教学单元2数控机床故障诊断与维护基础.ppt

教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 2 1数控机床维护与保养目的和意义2 2数控机床日常维护与保养主要内容2 3数控机床维护与保养基本要求2 4数控机床故障的分类与特点2 5数控机床故障诊断与维修的一般方法2 6数控机床维修的工具与技术资料2 7数控机床的故障诊断技术发展 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 在企业生产中 数控机床能否达到加工精度高 产品质量稳定 提高生产效率的目标 这不仅取决于机床本身的精度和性能 很大程度上也与操作者在生产中能否正确地对数控机床进行维护保养和使用密切相关 数控机床维修的概念 不能单纯地理解为数控系统或者是数控机床的机械部分和其他部分在发生故障时 依靠维修人员排除故障和及时修复 使数控机床能够尽早地投人使用就可以了 这还应包括正确使用和日常保养等工作 下一页 返回 数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术 数控机床是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴机械加工制造业的渗透形成的机电一体化产品 其技术范围覆盖制造业很多领域 是现代制造业的关键设备 是企业提高效率和竞争力的关键设备 因此 学习和掌握数控机床故障诊断及维护技术 已越来越引起相关企业和人员的关注 数控机床故障诊断及维护已成为正确使用数控机床的关键因素之一 本章内容是让学生了解关于数控机床维护 保养与故障修理的基本内容 重点掌握数控机床维护保养与故障诊断方法 建立数控机床维修 维护与保养基础理论与常识 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 2 1数控初庆维扣与保养目的和意义数控机床是一种综合应用了计算机技术 自动控制技术 自动检测技术和精密机械设计和制造等先进技术的高新技术的产物 是技术密集度及自动化程度都很高的 典型的机电一体化产品 与普通机床相比 数控机床不仅具有零件加工精度高 生产效率高 产品质量稳定 自动化程度极高的特点 而且它还可以完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂曲面的零件加工 因而数控机床在机械制造业中的地位显得越来越重要 在机械制造业中 数控机床的档次和拥有量 是反映一个企业制造能力的重要标志 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 近年来 我国的数控机床发展很快 数控机床的产量越来越大 数控机床的发展一方面要努力提高其质量和数量 另一方面要充分认识到数控机床应用和维护的重要性 认识到正确的使用和良好的维护 维修措施是机床长期可靠地运行的重要保障 因此必须努力提高数控机床使用维修人员的素质 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 2 1 1数控机床维护与保养目的数控机床保养与维修的目的是保证数控机床的正常运行和增加使用的寿命 充分发挥数控机床的加工优势 达到数控机床的技术性能 确保数控机床能够正常工作 数控机床的正确操作和维护保养是正确使用数控设备的关键因素之一 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 保证企业的经济效益 实现企业的经营目标 因此 机床的正确使用与精心维护是贯彻设备管理预防为主的重要环节 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 2 1 2数控机床维护与保养意义在企业生产中 数控机床能否达到加工精度高 产品质量稳定 提高生产效率的目标 这不仅取决于机床本身的精度和性能 很大程度上也与操作者在生产中能否正确地对数控机床进行维护保养和使用密切相关 数控机床维修的概念 不能单纯地理解为数控系统或者是数控机床的机械部分和其他部分在发生故障时 依靠维修人员排除故障和及时修复 使数控机床能够尽早地投人使用就可以了 这还应包括正确使用和日常保养等工作 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 只有坚持做好对机床的日常维护保养工作 才可以延长元器件的使用寿命 延长机械部件的磨损周期 防止意外恶性事故的发生 争取机床长时间稳定工作 也才能充分发挥数控机床的加工优势 达到数控机床的技术性能 确保数控机床能够正常工作 因此 这无论是对数控机床的操作者 还是对数控机床的维修人员来说 数控机床的维护与保养非常重要 我们必须高度重视 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 只有坚持做好对机床的日常维护保养工作 才可以延长元器件的使用寿命 延长机械部件的磨损周期 防止意外恶性事故的发生 争取机床长时间稳定工作 也才能充分发挥数控机床的加工优势 达到数控机床的技术性能 确保数控机床能够正常工作 因此 这无论是对数控机床的操作者 还是对数控机床的维修人员来说 数控机床的维护与保养非常重要 我们必须高度重视 上一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 2 2数控初庆日常维扣与保养王要内窖数控机床种类多 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 制定和建立必要的定期 定级保养制度 数控机床日常维护保养主要注意以下几方面 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 2 2 1数控机床电气部件维护与保养1 数控系统的维护与保养数控系统是数控机床电气控制系统的核心 每台机床数控系统在运行一定时间后 某些元器件难免出现一些损坏或者故障 为了尽可能地延长元器件的使用寿命 防止各种故障 特别是恶性事故的发生 就必须对数控系统进行日常的维护与保养 主要包括 数控系统的使用检查和数控系统的日常维护 CNC系统的日常维护主要包括以下几方面 严格制定CNC系统的日常维护规章制度 并且在使用和操作中要严格执行 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 应尽量少开数控柜门和强电柜的门 因为在机械加工车间的空气中往往含有油雾 尘埃 它们一旦落人数控系统的印刷线路板或者电气元件上 则易引起元器件的绝缘电阻下降 甚至导致线路板或者电气元件损坏 所以 在工作中应尽量少开数控柜门和强电柜的门 定时清理数控装置的散热通风系统 以防止数控装置过热 散热通风系统是防止数控装置过热的重要装置 为此 应每天检查数控柜上各个冷却风扇运转是否正常 每半年或者一季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象 如果有则应及时清理 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 注意CNC系统的输入 输出装置的定期维护 20世纪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 定期更换存储用电池 一般数控系统的CMOSRAM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 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 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 经常监视y装置用的电网电压 CNC装置通常允许电网电压在额定值的 10 一一15 的范围内波动 如果超出此范围就会造成系统不能正常工作 甚至会引起CNC系统内的电子元器件损坏 为此 需要经常监视CNC装置用的电网电压 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 2 机床主轴电机的维护与保养维修电工应每年检查一次伺服电机和主轴电机 着重检查其运行噪声 温度 若噪声过大 应查明原因 是轴承等机械问题还是与其相配的放大器参数设置问题 采取相应措施加以解决 对于直流电机 应对其电刷 换向器等进行检查 调整 维修或更换 使其工作状态良好 检查电机端部的冷却风扇运转是否正常并清扫灰尘 检查电机各连接插头是否松动 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 3 机床进给伺服电机的维护与保养对于数控机床的伺服电动机 要在10 12个月进行一次维护保养 加速或者减速变化频繁的机床要在2个月进行一次维护保养 维护保养的主要内容有 用干燥的压缩空气吹除电刷的粉尘 检查电刷的磨损情况 如需更换 需选用规格相同的电刷 更换后要空载运行一定时间使其与换向器表面吻合 检查清扫电枢整流子以防止短路 如装有测速电机和脉冲编码器时 也要进行检查和清扫 数控机床中的直流伺服电机应每年至少检查一次 一般应在数控系统断电并且电动机已完全冷却的情况下进行检查 取下橡胶刷帽 用螺钉旋具刀拧下刷盖取出电刷 测量电刷长度 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 如FANUC直流伺服电动机的电刷由10mm磨损到小于5mm时 必须更换同一型号的电刷 仔细检查电刷的弧形接触面是否有深沟和裂痕 以及电刷弹簧上是否有打火痕迹 如有上述现象 则要考虑电动机的工作条件是否过分恶劣或电动机本身是否有问题 用不含金属粉末及水分的压缩空气导人装电刷的刷孔 吹净粘在刷孔壁上的电刷粉末 如果难以吹净 可用螺钉旋具尖轻轻清理 直至孔壁全部干净为止 但要注意不要碰到换向器表面 得新装上电刷 拧紧刷盖 如果更换了新电刷 应使电动机空运行跑合一段时间 以使电刷表面和换向器表面相吻合 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 4 定期检查电气部件A检查各插头 插座 电缆 各继电器的触点是否接触良好 检查各印刷电路板是否干净 检查主电源变压器 各电机的绝缘电阻应在1M 以上 电路板上太脏或受潮 可能发生短路现象 因此 必要时对各个电路板 电气元器件采用吸尘法进行卫生清扫等 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 5 数控机床长期不用时的维护数控机床不宜长期封存不用 购买数控机床之后要充分地利用起来 尽量提高机床的利用率 尤其是投人使用的第一年 更要充分地使用 使其容易出故障的薄弱环节尽早暴露出来 使故障的隐患尽可能在保修期内得以排除 有了数控机床却舍不得用 这不是对设备的爱护 反而会由于受潮等原因加快电子元件的变质或损坏 如数控机床长期不用时要定期通电 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梅雨季节 应增加通电次数 每次空运行1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 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 2 2 2数控机床机械部件的维护与保养1 主传动链的维护与保养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 滚珠丝杠螺母副的维护与保养定期检查 调整丝杠螺母副的轴向间隙 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 以防灰尘或切屑拼人 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 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 3 刀库及换刀机械手的维护与保养严禁把超重 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 4 液压 气压系统维护与保养定期检查液压 气压系统 对液压系统定期进行油质化验检查和更换液压油并定期对各润滑 液压 气压系统的过滤器或过滤网进行清洗或更换 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 5 机床精度的维护与保养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 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 6 机床导轨的维护与保养机床导轨的维护与保养主要是导轨的润滑和导轨的防护 1 导轨的润滑导轨润滑的目的是减少摩擦阻力和摩擦磨损 以避免低速爬行和降低温度 因此导轨的润滑很重要 对于滑动导轨 采用润滑油润滑 而对于滚动导轨 则采用润滑油或者润滑脂均可 必须做到每天检查导轨润滑油箱油量 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 如果油量不够 则应及时添加润滑油 同时要注意检查润滑油泵是否能够定时启动和停止 并且要注意检查定时启动时是否能够提供润滑油 2 导轨的防护在操作使用中要注意防止切屑 磨粒或者切削液散落在导轨面上 否则会引起导轨的磨损加剧 擦伤和锈蚀 为此 要注意导轨防护装置的日常检查 以保证导轨的防护 7 对各坐标轴进行超程限位检查适时对各坐标轴进行超程限位检查 尤其是硬件限位开关 由于切削液等原因容易产生锈蚀 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 试验时只要用手按一下限位开关确认是否出现超程警报 或检查相应的I O接口输人信号是否变化 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 2 2 3数控机床维护与保养点检管理由于数控机床集机 电 液 气等技术为一体 所以对它的维护要有科学的管理 有目的地制定出相应的规章制度 对维护过程中发现的故障隐患应及时清除 避免停机待修 从而延长设备平均无故障时间 增加机床的利用率 开展点检是数控机床维护的有效办法 以点检为基础的设备维修 是日本在引进美国的预防维修制的基础上发展起来的一种点检管理制度 点检就是按有关维护文件的规定 对设备进行定点 定时的检查和维护 其优点是可以把出现的故障和性能的劣化消灭在萌芽状态 防止过修或欠修 缺点是定期点检工作量大 这种在设备运行阶段以点检为核心的现代维修管理体系 能达到降低故障率和维修费用 提高维修效率的目的 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 我国自20世纪80年代初引进日本的设备点检定修制 把设备操作者 维修人员和技术管理人员有机地组织起来 按照规定的检查标准和技术要求 对设备可能出现问题的部位 定人 定点 定量 定期 定法地进行检查 维修和管理 保证了设备持续 稳定地运行 促进了生产发展和经营效益的提高 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 1 数控机床的点检内容 1 定点首先要确定一台数控机床有多少个维护点 科学地分析这台设备 找准可能发生故障的部位 只要把这些维护点 看住 有了故障就会及时发现 2 定标对每个维护点要逐个制定标准 例如间隙 温度 压力 流量 松紧度等 都要有明确的数量标准 只要不超过规定标准就不算是故障 3 定期要定出检查周期 有的点可能每班要检查几次 有的点可能一个或几个月检查一次 要根据具体情况确定 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 4 定项每个维护点检查哪些项目也要有明确规定 每个点可能检查一项 也可能检查几项 5 定人由谁进行检查 是操作者 维修人员还是技术人员 应根据检查部位和技术精度要求 落实到人 6 定法怎样检查也要有规定 是人工观察还是用仪器测量 是采用普通仪器还是精密仪器 7 检查检查的环境 步骤要有规定 是在生产运行中检查还是停机检查 是解体检查还是不解体检查 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 8 记录检查要详细做记录 并按规定格式填写清楚 要填写检查数据及其与规定标准的差值 判定印象 处理意见 检查者要签名并注明检查时间 9 处理检查中间能处理和调整的要及时处理和调整 并将处理结果记人处理记录 没有能力或没有条件处理的 要及时报告有关人员 安排处理 任何人 任何时间处理都要填写处理记录 10 分析检查记录和处理记录都要定期进行系统分析 找出薄弱 维护点 即故障率高的点或损失大的环节 提出意见 交设计人员进行改进设计 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 2 数控机床的点检类型从点检的要求和内容上看 点检可分为专职点检 日常点检和生产点检三个层次 1 专职点检负责对机床的关键部位和重要部位按周期进行重点点检 状态监测与故障诊断定点检计划 做好诊断记录 分析维修结果 提出改善设备维护管理的建议 2 日常点检负责对机床的一般部位进行点检 处理和检查机床在运行过程中出现的故障 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 3 生产点检负责对生产运行中的数控机床进行点检 并负责润滑 紧固等工作 数控机床点检按照日常维护时间又分为 日检 周检 月检 季检和半年检 表2 1列出了数控车床的点检内容 表2 2列出了加工中心的点检内容 上一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 2 3数控机庆维扣与保养基本要求2 3 1数控机床的使用环境要求由于数控机床中含有大量的电子元件 应避免阳光直接照射 潮湿 粉尘 振动等 因为这些因素都会使电子元件受到腐蚀变坏或造成元件间的短路 引起机床运行不正常 因此 数控机床的使用环境 如温度 湿度 振动 电源电压 频率及干扰等 会影响机床的正常运转 使用者要注意对周围环境的保护 避免阳光的直接照射和其他热辐射 避免太潮湿或粉尘过多的场所 尽量在空调环境中使用 保持室温在200C左右 由于我国为温带气候 受季风影响温度差异大 对于精度高 价格贵的数控机床 应置于有空调的房间中使用 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 要避免有腐蚀气体的场所 因腐蚀气体易使电子元件变质 或造成接触不良 或造成元件短路 影响机床的正常运行 要远离振动大的设备 如冲床 锻压设备等 对于高精度的机床还应采用防震措施 如防震沟等 在经济条件许可的条件下 应将数控机床与普通机械加工设备隔离安装 以便于维修与保养 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 要远离强电磁干扰源 使机床工作稳定 机床数控测量单元和数控单元是受电磁干扰影响最大的子系统 对测量单元的干扰 是造成机床控制不稳定 控制达不到预期加工精度的主要因素 对数控单元的电磁干扰 是造成数控机床不能正常工作 可靠性差的主要原因 而数控机床中驱动电源 电机 电磁阀 继电器等是机床数控系统干扰源 特别是继电器 接触器等 在通断时触点处产生的电火花是较强的干扰源 这些干扰源通过一些藕合途径造成对测量和数控单元的干扰 机床数控系统外部干扰源 主要有大型直流电机 电焊机等启动电流大的用电设备 这些设备容易形成脉冲电流 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 如果没有采取抗干扰措施 这些设备会产生很强的电磁干扰 以电磁波的形式或通过地线 电源线藕合到测量和控制单元 机床附近开关电源设备也容易对数控系统产生干扰 开关电源以较大的工作电流和较高的工作频率 容易产生过尖的大脉冲电流 且也很容易通过机壳辐射到周围环境 藕合到数控系统中位置和速度传感器的输入端 造成较强干扰 总之 机床各部分设备干扰强度和抗干扰能力是不同的 必须具体问题具体分析 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 2 3 2数控机床人员配备要求数控机床是综合了计算机技术 自动控制技术 精密测量技术和机床设计等先进技术的典型机电一体化产品 其控制系统复杂 价格高昂 因此应配备数控系统编程 操作和维修的专门人员 配备的人员必须具备以下基本素质 1 应有高度的责任心和良好的职业道德操作数控机床的人员 应该具有高度的责任心 严格按照操作规范操作机床 遵守各项管理制度 注意工作环境 不能片面追求加工产品的效率 忽略维护机床的责任 数控机床维修人员 更应该按照规定 做好数控机床的维护 保养工作 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 2 熟悉机床操作及维护必须对数控操作人员进行培训 使其对机床原理 性能 润滑部位及其方式 进行较系统的学习 为更好地使用数控机床奠定基础 负责日常维护的人员 应熟悉所用数控机床的机械 数控系统 强电设备 液压 气压等部分及使用环境 加工条件等 并能按数控机床和系统使用说明书的要求正确使用数控机床 3 具有较广的知识面数控机床维修的第一步是要根据故障现象 尽快判别故障的真正原因与故障部位 这一点既是维修人员必须具备的素质 但同时又对维修人员提出了很高的要求 它要求数控机床维修人员不仅要掌握机械 电气两个专业的基础知识和基础理论 而且还应该熟悉机床的结构与设计思想 熟悉数控机床的性能 只有这样 才能迅速找出故障原因 判断故障所在 此外 维修人员还应当具备一定的工程制图能力 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 4 善于思考数控机床的结构复杂 各部分之间的联系紧密 故障涉及面广 而且在有些场合 故障所反映出的现象不一定是产生故障的根本原因 作为维修人员 必须根据机床的故障现象 分析故障产生的过程 针对各种可能产生的原因由表及里 透过现象看本质 迅速找出发生故障的根本原因并予以排除 通俗地讲 数控机床的维修人员从某种意义上说应 多动脑 慎动手 切忌草率下结论 更不能不加分析就更换元器件 特别是数控系统的模块以及印刷电路板 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 5 重视经验积累数控机床的维修在很大程度上要依靠平时经验的积累 维修人员遇到过的问题 解决过的问题越多 其维修经验也就越丰富 数控机床虽然种类繁多 系统各异 但其基本的工作过程与原理却是相似的 因此 维修人员在解决了某故障以后 应对维修过程及处理方法进行及时总结 归纳 形成书面记录 以供今后同类故障维修参考 特别是对自己难以解决 最终由同行技术人员或专家维修解决的问题 应该细心观察 认真记录 如此日积月累 可达到提高自身水平与素质的目的 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 6 善于学习作为数控机床维修人员 不仅要注重分析与积累 还应当勤于学习 善于学习 数控机床 尤其是数控系统 其说明书内容通常都较多 有操作 编程 连接 安装调试 维修手册 功能说明 PLC编程等 这些手册 资料少则数十万字 多到上千万字 要全面掌握全部内容绝非一日之功 在实际维修时 通常也不可能有太多的时间对说明书进行全面 系统的学习 因此 维修人员要全面了解系统说明书的内容 范围 并根据实际需要 精读某些与维修有关的章节 理清思路 把握重点 详略得当 切忌大海捞针 无从下手 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 7 具备外语基拙与专业外语基拙虽然目前国内生产数控机床的厂家日益增多 但数控机床的数控系统还主要依靠进口 其配套的说明书 资料往往使用原文资料 数控系统的报警文本显示外文居多 为了能迅速根据系统的提示与机床说明书中所提供信息 确认故障原因 加快维修进程 一个维修人员最好能具备专业外语的阅读能力 提高外语水平 以便分析 处理问题 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 8 能熟练操作机床和使用维修仪器数控机床的维修离不开实际操作 特别是在维修过程中 维修人员通常要采取一般操作者无法进行的特殊操作方式 如 进行机床参数的设定与调整 通过计算机以及软件联机调试 利用PIC编程器监控等 此外 为了分析判断故障原因 在维修过程中往往还需要编制相应的加工程序 对机床进行必要的运行试验与工件的试切削 因此 从某种意义上说 一个高水平的维修人员 其操作机床的水平应比机床操作人员更高 运用编程指令的能力应比编程人员更强 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 9 具有较强的动手能力动手是维修人员必须具备的素质 但是 对于维修数控机床这样精密的设备 动手必须有明确的目的 完整的思路 细致的操作 动手前应仔细思考 观察 找准人手点 动手过程中更要做好记录 尤其是对电气元件的安装位置 导线号 机床参数 调整值等都必须做好明显的标记 以便恢复 维修完成后 应做好收尾工作 如 将机床 系统的罩壳 紧固件安装到位 将电线 电缆整理整齐等 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 2 3 3制定并且严格执行数控机床管理的规章制度为保持数控机床完好的技术状态 使其充分发挥效用 除了对数控机床的日常维护外 还必须制定并且严格执行数控机床管理的规章制度 在设备基础管理和技术管理工作上应该注意以下几个方面 1 健全设备管理机构制造部门应该设立数控机床与维修岗位 承担车间数控机床的管理和维修工作 聘用一些具有丰富经验的专业技师和具有很强专业化知识 责任心并有一定实际工作能力的机械 电气工程师 专门负责数控设备日常管理维护工作 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 2 制定和健全规章制度针对数控机床的特点 逐步制定相应的管理制度 例如数控设备管理制度 数控机床的安全操作规程 数控机床的操作使用规程 数控机床的技术管理办法 数控机床的维修保养规程等 这样使设备管理更加规范化和系统化 数控机床操作规程既是保证操作人员人身安全的重要措施之一 也是保证设备安全 使用产品质量等的重要措施 使用者必须按照操作规程正确操作 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 文明生产与安全操作是企业管理中一项十分重要的内容 它直接影响产品质量 影响设备和工 夹 量具的使用效果及寿命 还会影响操作者技能的发挥 因此 严格遵守操作规程不仅可以给操作者提供一个安全的工作环境 而且可以提高生产效率 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 数控机床保养规范 为数控机床的保养提供了规范性依据 在实际设备管理工作中 可以制定出相应的具体能够操作实行的管理内容 例如 根据数控机床的使用现状和数控机床未来几年内的发展趋势和数控机床所处于的重要位置 把数控机床分为几类 并分别制定出保养规范 如加工中心保养规范 数控车床保养规范 数控铣床保养规范 数控坐标磨床保养规范 数控坐标撞床保养规范 数控电火花机床保养规范和数控线切割机床保养规范等 并将数控机床维护与保养按级实行分工负责制 落实到每一台数控设备 为数控机床的保养提供了规范性依据以后 应严格检查 考核 落实进行归档管理 使数控机床的保养真正步入正常轨道 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 3 建立完善的设备档案建立数控设备维护档案及交接班记录 将数控设备的运行情况及故障情况详细记录 特别是对设备发生故障的时间 部位 原因 解决方法和解决过程予以详细的记录和存档 以便在今后的操作 维修工作中参考借鉴 4 建立数控设备协作网由于沿海地区的中 小规模具企业较多 它们在数控设备的管理与维修方面可能存在资源不足的情况 同时也由于数控设备千差万别 硬件 软件配套不尽相同 这样给维修工作带来了很多困难 为此 同区域的企业可以建立友好联系 就管理和维修方面的经验进行交流 互通信息 这样对各方的企业都有利 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 5 加强数控设备的验收为确保新设备的质量 加强设备安装调试和验收工作 尤其是设备验收这一环节 对涉及机床重要性能 精度的指标严格把关 对照合同 技术协议 国际和国内有关标准及验收大纲规定的项目逐项检查 机床调试完成后 利用RS232接口对机床参数进行数据传输进行备用 以防机床文件 参数 丢失 上一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 2 4数控初庆故暄的分类与持点数控机床全部或部分丧失了规定的功能现象称为数控机床的故障 数控机床是机电一体化的产物 技术先进 结构复杂 数控机床的故障也是多种多样 各不相同 故障原因一般都比较复杂 这给数控机床的故障诊断和维修带来不少困难 在生产过程中 机床频繁地发生故障 必然影响产品的加工质量和生产效率 影响机床效益的发挥 因此 必须对出现的故障进行广泛深人的研究 找其原因 摸其规律 不断积累经验 采取有效措施 对故障进行预防 预测 建立一套排除故障的有效方法 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 2 4 1数控机床常见故障分类为了便于机床的故障分析和诊断 按故障的性质 故障产生的原因和故障发生的部位等因素大致把数控机床的故障划分为以下几类 1 按数控机床发生的故障性质分类 1 确定性故障这类故障是指只要满足一定的条件 机床或者数控系统就必然出现的故障 例如电网电压过高或者过低 系统就会产生电压过高报警或者过低报警 切削量过大时 就会产生过载报警等 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 例如一台采用SINUMERIK810系统的数控机床在加工过程中 系统有时自动断电关机 重新启动后 还可以正常工作 根据系统工作原理和故障现象 怀疑故障原因是系统供电电压波动 测量系统电源模块上的24V输人电源 发现为22 3V左右 当机床加工时 这个电压还向下波动 特别是切削量大时 电压下降就大 有时接近21V 这时系统自动断电关机 为了解决这个问题 更换容量大的24V电源变压器将这个故障彻底消除 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 2 随机故障这类故障是指在同样条件下 只偶尔出现一次或者两次的故障 要想人为地再现同样的故障则是不容易的 有时很长时间也很难再遇到一次 这类故障的分析和诊断是比较困难的 一般情况下 这类故障往往与机械结构的松动 错位 数控系统中部分元件工作特性的漂移 机床电气元件可靠性下降有关 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 例如一台数控沟槽磨床 在加工过程中偶尔出现问题 磨沟槽的位置发生变化 造成废品 分析这台机床的工作原理 在磨削加工时首先测量臂向下摆动到工件的卡紧位置 然后工件开始移动 当工件的基准端面接触到测量头时 数控装置记录下此时的位置数据 然后测量臂抬起 加工程序继续运行 数控装置根据端面的位置数据 在距端面一定距离的位置磨削沟槽 所以沟槽位置不准与测量的准确与否有非常大的关系 因为不经常发生 所以很难观察到故障现象 因此根据机床工作原理 对测量头进行检查并没有发现问题 对测量臂的转动检查时发现旋转轴有些紧 可能测量臂有时没有精确到位 使测量产生误差 将旋转轴拆开检查发现已严重磨损 制作新备件 更换上后再也没有发生这个故障 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 2 按故障类型分类按照机床故障的类型区分 故障可分为机械故障和电气故障 1 机械故障这类故障主要发生在机床主机部分 还可以分为机械部件故障 液压系统故障 气动系统故障和润滑系统故障等 常见的故障主要有 因机械部件安装 调试 操作使用不当等原因引起的机械传动故障 因导轨 主轴等运动部件的干涉 摩擦过大等原因引起的故障 因机械零件的损坏 联结不良等原因引起的故障 等等 主机故障主要表现为传动噪声大 加工精度差 运行阻力大 机械部件动作不进行 机械部件损坏等 润滑不良 液压 气动系统的管路堵塞和密封不良 是主机发生故障的常见原因 数控机床的定期维护 保养 控制和根除 三漏 现象发生是减少主机部分故障的重要措施 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 2 电气故障电气故障是指电气控制系统出现的故障 根据通常习惯 电气控制系统故障通常分为 弱电 故障和 强电 故障两大类 弱电 部分是指控制系统中以电子元器件 集成电路为主的控制部分 数控机床的弱电部分包括CNC PLC MDI CRT以及伺服驱动单元 输入 输出单元等 强电 部分是指控制系统中的主回路或高压 大功率回路中的继电器 接触器 开关 熔断器 电源变压器 电动机 电磁铁 行程开关等电气元器件及其所组成的控制电路 这部分的故障虽然维修 诊断较为方便 但由于它处于高压 大电流工作状态 发生故障的几率要高于 弱电 部分 必须引起维修人员的足够的重视 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 3 按诊断方式分类按故障产生后有无报警显示 可分为有报警显示故障和无报警显示故障两类 现代的数控系统大多都有较丰富的自诊断功能 如日本的法那克数控系统 德国的西门子数控系统等 报警号有数百条 所配置可编程控制装置报警参数也有数十条乃至上百条 当出现故障时自动显示出报警号 维修人员利用这些诊断显示的报警号 较易找到故障所在 而在无诊断显示时 机床停在某一个位置不动 循环进行不下去 甚至用手动强行操作也无济于事 由于没有报警显示 维修人员只能根据故障出现前后的现象来判断 因此故障排除难度较大 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 1 有报警显示故障这类故障又可以分为硬件报警显示和软件报警显示两种 硬件报警显示的故障 硬件报警显示通常是指各单元装置上的指示灯的报警指示 在数控系统中有许多用以指示故障部位的指示灯 如控制系统操作面板 CPU主板 伺服控制单元等部位 一旦数控系统的这些指示灯指示故障状态后 根据相应部位上的指示灯的报警含义 均可以大致判断故障发生的部位和性质 这无疑会给故障分析与诊断带来极大好处 因此维修人员在日常维护和故障维修时应注意检查这些指示灯的状态是否正常 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 软件报警显示的故障 软件报警显示通常是指数控系统显示器上显示出的报警号和报警信息 由于数控系统具有自诊断功能 一旦检查出故障 即按故障的级别进行处理 同时在显示器上显示报警号和报警信息 软件报警又可分为NC报警和PLC报警 前者为数控部分的故障报警 可通过报警号 在 数控系统维修手册 上找到这个报警的原因与处理方法 从而确定可能产生故障的原因 后者的PLC报警的报警信息来自机床制造厂家编制的报警文本 大多属于机床侧的故障报警 遇到这类故障 可根据报警信息 或者PLC用户程序确诊故障 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 2 无报警显示的故障这类故障发生时没有任何硬件及软件报警显示 因此分析诊断起来比较困难 对于没有报警的故障 通常要具体问题具体分析 遇到这类问题 要根据故障现象 机床工作原理 数控系统工作原理 PLC梯形图以及维修经验来分析诊断故障 例如 一台数控淬火机床经常自动断电关机 停一会儿再开还可以工作 分析机床的工作原理 产生这个故障的原因一般都是系统保护功能起作用 所以首先检查系统的供电电压为24V 没有问题 在检查系统的冷却装置时 发现冷却风扇过滤网堵塞 出故障时恰好是夏季 系统因为温度过高而自动停机 更换过滤网 机床恢复正常使用 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 4 按故障破坏性分类按故障破坏性分破坏性故障和非破坏性故障 破坏性这类故障出现会对操作者或设备造成伤害或损害 破坏性故障一般来说应避免再发生 维修时不允许重演 如对因伺服系统失控造成机床飞车 短路后熔丝熔断等破坏性故障 只能根据现场目击者提供的情况来做分析判断 所以维修难度较大 且具有一定的危险性 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 非破坏性故障 由于其危险性小 可以由操作者反复再现 因此排除较容易 数控机床的绝大多数故障属于这类故障 诊断这类故障时 可以再现故障 并可以仔细观察故障现象 通过故障现象对故障进行分析和诊断 5 按故障起因分类按故障起因分有硬故障和软故障两大类 硬故障主要是由控制系统中的元器件损坏而造成的 须更换元器件才能排除故障 而软故障大都由编程错误 操作错误或数据丢失等偶然因素造成的 只要修改程序或作适当调整 故障即可消除 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 6 按故障产生的原因分类 1 数控机床自身故障这类故障的发生是由数控机床自身的原因所引起的 与外部使用环境条件无关 数控机床所发生的绝大多数故障均属此类故障 2 数控机床外部故障这类故障是由外部原因所造成的 如供电电压过低 过高 波动过大 电源相序不正确或三相输人电压的不平衡 环境温度过高 有害气体 潮气 粉尘进人 外来振动和干扰等都是引起故障的原因 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 2 4 2数控机床故障特点1 机床性能或状态数控机床在使用过程中 其性能或状态随着使用时间的推移而逐步下降 呈现如图2 1所示的曲线 很多故障发生前会有一些预兆 即所谓潜在故障 其可识别的物理参数表明一种功能性故障即将发生 功能性故障表明机床丧失了规定的性能标准 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 图2 1中尸点表示性能已经恶化 并发展到可识别潜在故障的程度 这可能表明金属疲劳的一个裂纹将导致零件拆断 可能是振动 表明即将会发生轴承故障 可能是一个过热点 表明电动机将损坏 可能是一个齿轮齿面过多的磨损等 F点表示潜在故障已变成功能故障 即它已质变到损坏的程度 P F间隔 就是从潜在故障的显露到转变为功能性故障的时间间隔 各种故障的P F间隔差别很大 可由几秒到好几年 突发故障的P F间隔就很短 较长的间隔意味着有更多的时间来预防功能性故障的发生 此时如果积极主动地寻找潜在故障的物理参数 采取新的预防技术 就能避免功能性故障 争得较长的使用时间 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 2 机械磨损故障数控机床在使用过程中 由于运动机件相互产生摩擦 表面产生刮削 研磨 加上化学物质的侵蚀 就会造成磨损 磨损过程大致分为下述3个阶段 如图2 2所示 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 1 初期磨损阶段多发生于新设备启用初期 主要特征是摩擦表面的凸峰 氧化皮 脱炭层很快被磨去 使摩擦表面更加贴合 这一过程时间不长 而且对机床有益 通常称为 跑合 2 稳定磨损阶段由于 跑合 的结果 是使运动表面工作在耐磨层 而且相互贴合 接触面积增加 单位接触面上的应力减小 因而磨损增加缓慢 可以持续很长时间 3 急剧磨损阶段随着磨损逐渐积累 零件表面抗磨层的磨耗超过极限程度 磨损速率急剧上升 理论上将正常磨损的终点作为合理磨损的极限 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 根据磨损规律 数控机床的修理应安排在稳定磨损终点b较适宜 这时 既能充分利用原零件性能 又能防止急剧磨损出现 修理也可稍有提前 以预防急剧磨损 但不可拖后 若使机床带病工作 势必带来更大的损坏 造成不必要的经济损失 在正常情况下 到达b点的时间一般为7 10年 数控机床故障率曲线与一般设备相同 数控机床的故障率随时间变化的规律可用图2 3所示的浴盆曲线 也称失效率曲线 表示 整个使用寿命期 根据数控机床的故障频率大致分为三个阶段 即早期故障期 偶发故障期和耗损故障期 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 1 早期故障期这个时期数控机床故障率高 但随着使用时间的增加迅速下降 这段时间的长短 随产品 系统的设计与制造质量而异 约为10个月 数控机床使用初期之所以故障频繁 原因大致如下 机械部分 机床虽然在出厂前进行过磨合 但时间较短 而且主要是对主轴和导轨进行磨合 由于零件的加工表面存在着微观的和宏观的几何形状偏差 部件的装配可能存在误差 因而 在机床使用初期会产生较大的磨合磨损 使设备相对运动部件之间产生较大的间隙 导致故障的发生 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 电气部分 数控机床的控制系统使用了大量的电子元器件 这些元器件虽然在制造厂经过了严格的筛选和整机考机处理 但在实际运行时 由于电路的发热 交变负荷 浪涌电流及反电势的冲击 性能较差的某些元器件经不住考验 因电流冲击或电压击穿而失效 或特性曲线发生变化 从而导致整个系统不能正常工作 液压部分 由于出厂后运输及安装阶段的时间较长 使得液压系统中某些部位长时间无油 汽缸中润滑油干涸 而油雾润滑又不可能立即起作用 造成油缸或汽缸可能产生锈蚀 此外 新安装的空气管道若清洗不干净 一些杂物和水分也可能进人系统 造成液压 气动部分的初期故障 除此之外 还有元件 材料等原因会造成早期故障 这个时期一般在保修期以内 因此 数控机床购回后 应尽快使用 使早期故障尽量地显示在保修期内 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 2 偶发故障期数控机床在经历了初期的各种老化 磨合和调整后 开始进人相对稳定的偶发故障期 即正常运行期 正常运行期为7 l0年 在这个阶段 故障率低而且相对稳定 近似常数 偶发故障是由偶然因素引起的 3 耗损故障期耗损故障期出现在数控机床使用的后期 其特点是故障率随着运行时间的增加而升高 出现这种现象的根本原因是数控机床的零部件及电子元器件经过长时间的运行 由于疲劳 磨损 老化等原因 使用寿命已接近完结 从而处于频发故障状态 数控机床故障率曲线变化的3个阶段 真实地反映了从磨合 调试 正常工作到大修或报废的故障率变化规律 加强数控机床的日常管理与维护保养 可以延长偶发故障期 准确地找出拐点 可避免过剩修理或修理范围扩大 以获得最佳的投资效益 上一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 2 5数控初庆故暄诊断与维修的一般方法2 5 1数控机床故障一般步骤1 对故障现场的充分调查当数控机床发生故障时 除非出现危及数控机床或人身安全的紧急情况 一般不要关断电源 要尽可能地保持机床原来的状态不变 并对出现的一些信号和现象做好记录 这主要包括 故障现象的详细记录 故障发生时的操作方式及内容 报警号及故障指示灯的显示内容 故障发生时机床各部分的状态与位置 有无其他偶然因素 如突然停电 外线电压波动较大 雷电 局部进水等 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 当故障发生时 要充分了解机床故障是在什么情况下出现的 出现时有些什么现象 出现后操作者采取了什么样的措施 如故障现场还在 就要对CNC中的内容进行仔细观察 了解正在执行的程序段内容以及自诊断显示的报警内容 并观察各电路板上的报警灯情况 然后按系统的复位键 看故障是否消失 如故障报警消失 则此类报警多属软件故障 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 2 根据故障情况进行分析数控机床出现同一种故障的原因可能是多种多样的 有机械的 电气的 控制系统的等诸多因素 因此在故障分析时要把有关的因素全部列出来 确定故障源查找的方向和手段 对故障现象进行全面了解后 下一步可根据故障现象分析故障可能存在的位置 有些故障与其他部分联系较少 容易确定查找的方向 而有些故障原因很多 难以用简单的方法确定出故障源的查找方向 这就要仔细查阅数控机床的相关资料 弄清与故障有关的各种因素 确定若干个查找方向 并逐一进行查找 数控系统虽有各种报警指示灯或自诊断程序 但不可能诊断出发生故障的确切部位 而且同一故障 同一报警可以有多种起因 在分析故障的起因时 一定要开阔思路 尽可能考虑各种因素 上一页 下一页 返回 教学单元2数控机床故障诊断与维护基础 3 确定故障产生原因并予以排除数控机床的数控系统品种繁多但无论是何种数控系统 发生故障时都可用一定的方法对故障进行综合判断 确定查找故障源的方法