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机电一体化设备的维修与分析学 生 姓 名： 学 号： 专 业 班 级： 指 导 教 师： 西安铁路职业技术学院毕业论文摘 要本论文主要阐述机电一体化设备的维修与分析。在车床几何精度检验过程中，不得对影响精度的机构和零件进行调整；检验时，凡是与主轴承(或工作台、滑枕)温度有关的项目，应在主轴承(或工作台、滑枕)温度达到稳定后方可进行检验。机床维修的目的是使机床维持规定的工作能力，即使机床在一定的时间内能在保持规定精度和性能情况下运转。数控机床都是企业的重点、关键设备，要发挥数控机床的高效益，只有正确的操作和精心的维护，才能确保它的开动率。正确的操作和使用能防止机床非正常磨损，避免突发故障；精心的维护可使机床保持良好的技术状态，延缓劣化进程，及时发现和消灭故障，防患于未然，从而保障安全运行。因此，数控机床的正确使用与精心维护，是贯彻预防为主的设备维修管理方针的重要环节。关键字：车床；机电设备；伺服系统；数控系统- I -目 录摘 要I引 言11 机电一体化设备维修概述21.1 车床修理前的准备和拆卸21.1.1 车床修理前的准备21.1.2 车床的拆卸31.2 车床零件的清洗和修换41.3 车床零件的修复与装配71.4 车床总体修理后的检测和试车81.5 数控系统维修实例121.5.1 数控车床CNC系统故障维修实例121.5.2 数控车床伺服系统故障维修实例152 数控机床的维护与保养182.1 数控机床使用中应注意的问题182.2 数控系统的维护192.3 机械部件的维护212.4 机床精度的维护检查223 常见控制系统故障诊断分析243.1 电池报警故障243.2 键盘故障243.3 熔丝故障243.4 刀位参数的更改243.5 控制系统的“Not Ready(没准备好)”故障253.6 机床参数的修改253.7 机床软超程故障的排除254 主要机械部件故障诊断274.1 主轴部件274.2 滚珠丝杠副284.3 刀架、刀库及换刀装置28结 论29致 谢30参考文献31-31-引 言机床维修的目的是使机床维持规定的工作能力，即使机床在一定的时间内能在保持规定精度和性能情况下运转。数控机床都是企业的重点、关键设备，要发挥数控机床的高效益，只有正确的操作和精心的维护，才能确保它的开动率。在车床几何精度检验过程中，不得对影响精度的机构和零件进行调整；检验时，凡是与主轴承(或工作台、滑枕)温度有关的项目，应在主轴承(或工作台、滑枕)温度达到稳定后方可进行检验。数控装置控制系统故障主要利用自诊断功能报警号，计算机各板的信息状态指示灯，各关键测试点的波形、电压值，各有关电位器的调整，各短路销的设定，有关机床参数值的设定，专用诊断元件，并参考控制系统维修手册、电气图册等加以排除。正确的操作和使用能防止机床非正常磨损，避免突发故障；精心的维护可使机床保持良好的技术状态，延缓劣化进程，及时发现和消灭故障，防患于未然，从而保障安全运行。因此，数控机床的正确使用与精心维护，是贯彻预防为主的设备维修管理方针的重要环节。1 机电一体化设备维修概述车床的修理过程主要包括修前准备、拆卸、清洗、检测、修复和装配及质量验收等过程。1.1 车床修理前的准备和拆卸1.1.1 车床修理前的准备（1）试切及精度检测车床修理前，可按照车床标准或随机合格证的精度项目，进行零件的试切及精度检测，根据精度丧失情况及所存在的问题，决定具体修理项目与验收要求，并做好技术物资准备，修理后仍按上述要求验收。对车床的某些精度项目进行检测，为修理工艺做好准备。（2）外观检查对车床进行外观检查，发现问题(如外部零件的损坏和缺陷、零件的缺失等)及时做好记录。（3）安全防护装置和电气部分检查对车床进行安全防护装置和电气检查，发现问题及时做好记录。（4）技术文件准备技术文件准备是为维修提供技术依据，主要包括以下几个方面。准备现有的或需要编制的机械设备和备件图册。确定维修工作类别和年度维修计划。整理机械设备在使用过程中的故障及其处理记录。调查维修前机械设备的技术状况。明确维修内容和方案。提出维修后要保证的各项技术性能要求。提供必备的有关技术文件等。在图册准备中要注意：有些机械设备由有关部门编制的现成图册可直接选用，而没有现成图册的则需由自己编制。图册内容应包括：主要技术数据；原理图、系统图；总图和重要部件装配图；备件或易损件图；安装地基图；标准件和外构件目录；重要零件的毛坯图等。（5）准备修理工具和材料在确定维修工作类别时要按维修工作量的大小、内容和要求划分大修、中修、小修、项修、计划外修理等。要根据机械设备的使用情况和本单位的具体条件安排好年度维修计划。1.1.2 车床的拆卸（1）设备零件拆卸的一般原则首先必须熟悉设备的技术资料和图纸，弄懂机械传动原理，掌握各个零部件的结构特点、装配关系以及定位销、轴套、弹簧卡圈、锁紧螺母、锁紧螺钉与顶丝的位置和退出方向。机械设备的拆卸程序要坚持与装配程序相反的原则。在切断电源后，先拆外部附件，再将整机拆成部件总成，最后全部拆成零件，按部件归并放置。在拆卸轴孔装配件时，通常应坚持用多大力装配就基本上用多大力拆卸的原则。如果出现异常情况，就应查找原因，防止在拆卸中将零件碰伤、拉毛、甚至损坏。热装零件要利用加热来拆卸，如热装轴承可用热油加热轴承内圈进行拆卸。滑动部件拆卸时，要考虑到滑动面间油膜的吸力。一般情况下，在拆卸过程中不允许进行破坏性拆卸。对于拆卸大型零件要坚持慎重、安全的原则。拆卸中要仔细检查锁紧螺钉及压板等零件是否拆开。吊挂时，必须粗估零件重心位置，合理选择直径适宜的吊挂绳索及吊挂受力点。注意受力平衡，防止零件摆晃，避免吊挂绳索脱开与断裂等事故发生。要坚持拆卸服务于装配的原则。如果被拆卸设备的技术资料不全，拆卸中必须对拆卸过程有必要的记录。以便安装时遵照“先拆后装”的原则重新装配。在拆卸中，为防止搞乱关键件的装配关系和配合位置，避免重新装配时精度降低，应在装配件上用划针做出明显标记。对于拆卸出来的轴类零件应悬挂起来，防止弯曲变形。精密零件要单独存放，避免损坏。（2）拆卸实例设备主轴的拆卸以使用最普遍的C620-1型车床的主轴箱主轴的拆卸为例。其主轴部件的结构由主轴、主轴支承和安装在主轴上的传动件等组成，如图1.1所示。图1.1 C620-1型车床主轴部件结构l，15圆螺母，2，6，9，lO，18一衬套；3一后轴承；4轴承座5，16，20一推力轴承；7一离合器；8，11，21一弹簧卡圈；12一前轴承；13一主轴；14一端盖；17，19一齿轮由主轴结构可以看出，主轴的各部分结构由左向右直径变粗，成阶梯状。因此，决定主轴拆卸方向应由左向右打出。主轴的前轴承为内孔以1：12的锥度与轴颈相配合的调心滚子轴承，前轴承要和主轴先一起拆下，最后才从主轴上卸开。由于安装使用中轴承被预紧，使前、后轴承的内、外圈间和轴承座、主轴轴颈的配合都很紧密，给拆卸带来困难，因此在卸掉端盖和轴承座等零件后，必须先拧松圆螺母1和15，注意要松掉锁紧螺钉，然后将离合器7移至最左端，使其右端面上的缺口向上，回转主轴，使弹簧卡圈8的环首处于缺H中间，用弹簧卡钳松开弹簧卡圈8和21。此后才能用木棒边敲打主轴后端，边继续松开圆螺母，将主轴连同前轴承全部卸出。从主轴箱中取出齿轮19和17，取出衬套2、6、9、10及推力轴承5、16、20等，然后拆卸轴承座4，最后在主轴上的调心滚子轴承内圈端面上垫铜套将其敲出。1.2 车床零件的清洗和修换1.零件的清洗（1）清洗零件的要求对全部拆卸件都应进行清洗。彻底清除表面上的脏物，检查其磨损痕迹、表面裂纹和砸伤缺陷等。通过清洗，决定零件的再用或修换。必须重视再用零件或新换件的清理，要清除由于零件在使用中或者加工中产生的毛刺。例如，滑移齿轮的圆倒角部分、轴类零件的螺纹部分，孔轴滑动配合件的孑L口部分都必须清理掉零件上的毛刺、毛边。这样，才有利于装配工作并保证零件功能的正常发挥。零件清理工作必须在清洗过程中进行。零件清洗并且干燥后，必须涂上机油，防止零件生锈。若用化学碱性溶液清洗零件，洗涤后还必须用热水冲洗，防止零件表面被腐蚀。精密零件和铝合金件不宜采用碱性溶液清洗。清洗设备的各类箱体时，必须清除箱内残存磨屑、漆片、灰砂、油污等。要检查润滑过滤器是否有破损，以便修补或更换。对于油标表面除清洗外，还要进行研磨抛光提高其透明度。（2）清洗溶液的选择煤油或轻柴油在清洗零件中应用较广泛，能清除一般油脂，无论铸件、钢件或有色金属件都可清洗。使用比较安全，但挥发性较差。对于精密零件最好使用含有添加剂的专用汽油进行清洗。目前，为了节省燃料，正在大力研究和推广清洗机械零件用的各种金属清洗剂。它具有良好的亲水、亲油性能，有极佳的乳化、扩散作用，价格便宜，有良好的使用前途，适用性也很好。（3）清洗方法人工进行清洗对于小型零件可直接放入盛有清洗溶液的油盆之中，用毛刷仔细刷洗零件表面。对于油盆无法容纳的零件，如床身等，应先用旧棉纱擦掉其上的油污，然后用棉纱蘸满清洗溶液反复擦洗。最后一道清洗操作，应使用干净棉纱蘸上干净的清洗溶液进行擦洗，这样既有利于节约清洗溶液，又能保证清洗质量。用清洗箱进行喷洗清洗箱是一个由网眼架分成两层的箱体结构，一般长1200mm，宽600mm，高500mm，由四个滚轮支承。箱体的上层可以适当大一些，用以盛放待洗的零件。箱体的下层用以储放清洗溶液。箱体上层的侧面安放一个齿轮油泵，与箱体外面的电机相连。当通电时，电机带动油泵，将溶液通过管路吸出，并经过一个前端表面布满小孔的球形喷头，喷洒到待洗零件表面。由于喷头安装在一根软管上可以来回移动，喷出的溶液具有一定的压力，而且进油管口安装一个过滤器，保证了溶液的干净程度，因此清洗效果良好。由于清洗溶液可以循环使用，实现了节约用油。在清洗中要注意，尽量先将待洗零件上的厚层油污擦去，以延长清洗溶液的使用时间。要定期清洗过滤器，清除油箱中的沉淀污物。2.零件的修换设备拆卸以后，零件经过清洗，必须及时进行检查，以确定磨损零件是否需要修换。如果不能继续使用的零件没有及时修换，就会影响机械设备使用功能及性能的正常发挥，并且要增加维修工作量。如果可用零件被提前修换，就会造成浪费，提高修理费用。决定设备零件是否需要修换的一般原则如下。（1）根据磨损零件对设备精度的影响情况决定零件是否修换在设备的床身导轨、滑座导轨、主轴轴承等基础零件磨损严重，引起被加工的工件几何精度超差，以及相配合的基础零件间间隙增大，引起设备振动加剧，影响加工工件的表面粗糙度的情况出现时，应该对磨损的基础零件进行修换。对于影响设备精度的主要零件如主轴、箱体等，虽然已经磨损，但尚未超过公差规定，估计还能满足下一个修理周期使用的要求时，可以不进行修换。对于一般零件，无论是过盈配合零件，或者间隙配合零件，在对设备精度影响不大的前提下，由于拆卸或使用中磨损引起尺寸变化时，可以使配合关系适当改变。通常间隙配合的孔、轴公差等级都可以降一级，如H8/h7的配合关系可以适当改为H9/h8。过盈配合的孔、轴经拆卸后，一般过盈量都会明显减少，但是如果还能保持原配合关系所需最小过盈量的50左右，就基本上能满足下一个修理周期的使用要求。否则，就应该进行修换。（2）根据磨损零件对设备性能的影响情况决定零件是否修换通常评价磨损零件对机械设备性能的影响，在综合考虑的基础上，主要考虑对设备的功能可靠性、生产性能及操作灵活性等方面的影响。零件磨损会使设备不能完成预定的使用功能。例如，离合器失去传递动力的作用；链传动中销轴与套筒的工作面问，因相对滑动而磨损，导致链节距伸长，发生脱链现象；液压机构不能达到预定的压力或压力分配要求；凸轮因磨损不能保持预定的运动规则。在这些情况下，零件都应该进行修换。当零件磨损，如车床导轨磨损、间隙增加、配合表面研伤等，使设备不能满足产品质量要求，不能进行满负荷工作，增加工人的精力消耗和设备空行程时间，从而降低了设备的生产性能。这时，只有对磨损零件进行修换，才能恢复生产对设备的使用要求。还有许多零件磨损后，虽然设备还能完成规定的使用功能，但会降低设备许多方面的性能。例如，齿轮噪声过大，既影响工人的工作情绪，又影响设备的使用寿命，还会降低传递效率，损坏工作平稳性，影响设备的生产性能。齿轮产生噪声增大的因素很多，只有查出根源，对有关零件进行修换，才能使噪声减小。（3）重要的受力零件在强度下降接近极限时应进行修换设备零件必须有足够的强度，才能保证其承载后不会发生断裂和产生残余变形超过允许限度的情况。尤其一些传递力的零件，当强度下降接近极限时，应及时进行修换。例如，低速蜗轮由于轮齿不断磨损，齿厚逐渐减薄，如果超过强度极限，就容易发生齿面剥蚀或齿牙断裂，在使用中就有可能迅速发生变化，引起严重事故。这些都是根据零件材料的强度极限决定零件的修换标准。（4）磨损零件的摩擦条件恶化时应进行修换在零件磨损量超过一定限度后，会使磨损速度迅速加大，造成摩擦面间发热，摩擦条件恶化，出现摩擦面咬焊拉伤、零件毁坏等事故。例如，机械设备的导轨刮研面被磨光后，如果继续使用，在重压之下就容易破坏摩擦面间形成的油膜，造成导轨面咬焊拉伤。渗碳主轴的渗碳层在滑动轴承中被磨掉，渗氮齿面在传动中被磨掉，如果继续使用这些摩擦条件恶化的零件，必将引起剧烈磨损。因此，对这些零件应根据磨损零件的摩擦条件状况，决定零件是否需要修换。1.3 车床零件的修复与装配1.零件的修复车床的修理主要是对失效零件的修复。在确定为能修复，且修复后能恢复其技术经济要求的，就可以根据零件的失效情况确定修复工艺。参照零件修复工艺确定并根据所修复零件的精度、性能要求，对各种可能的修复工艺进行充分比较，选择装配精度以及零件相对于整台设备的精度要求。确定好修复工艺后，严格按照工艺进行修复。2.装配与调整车床零件修复后的装配和调整就是把经过修复的零件以及包括更新件在内的其他全部合格零件，按照一定的技术标准、一定的顺序装配起来，经调整后达到规定的精度和使用性能要求的整个工艺过程。装配和调整质量的好坏，在很大程度上影响车床的性能。（1）对装配工作的要求装配前，应对零件的形状和尺寸精度等进行认真检查，特别要注意零件上的各种标记，以免装错。固定连接的零件，不得有间隙；活动连接的零件，应能灵活而均匀地按规定方向运动。各种变速和变向机构，必须位置正确，操作灵活，手柄位置和变速表应与机器的运转要求符合。高速运动机构的外面不得有凸出的螺钉头和销钉头等。各种运动件的接触表面，必须保证有足够的润滑油，并且油路要畅通。各种管路和密封件，装配后不得有渗漏现象。每一部件装配完后，必须仔细检查和清理干净，特别是在封闭的箱内(如齿轮箱等)，不得遗留任何杂物。试车时，应对各部件连接的可靠性和运动的灵活性等进行认真检查；要从低速到高速逐步进行。要根据试车情况，进行必要的调整，使其达到运转的要求。（2）装配的一般过程1)装配前的准备熟悉装配图和有关技术文件，了解所装机械的用途、构造、工作原理及各零部件的作用、相互关系、连接方法及有关技术要求，掌握装配工作的各项技术规范。确定装配的方法和程序，准备必要的工艺装备。准备好所需的各种物料(如铜皮、铁皮、保险垫片、弹簧垫圈、止动铁丝等)。所有皮质油封在装配前必须浸入加热至66的机油和煤油各半的混合液中浸泡58min；橡胶油封应在摩擦部分涂以齿轮油。检查零部件的加工质量及其在搬运和堆放过程中是否有变形和碰伤，并根据需要进行适当的修整。所有的偶合件和不能互换的零件，要按照拆卸、修理和制造时所做的记号妥善摆放，以便成对成套地进行装配。装配前，对零件进行彻底清洗，因为任何脏物或灰尘都会引起严重的磨损。2)零件和机构的装配为部件装配做准备。3)部件装配是总装配的基础。4)总装配将零件、机构和部件装配成完整的机械设备称为总装配。总装配时要避免多装、漏装零件，并防止污物进入机械内部；各部位紧固牢靠，移动部件能灵活移动，不能有歪斜、卡塞现象；滑动和旋转部位加润滑油，以防运转时拉毛、咬死甚至损坏。5)调整、检验和试车调整工作调整各零件、机构间的相互位置、配合间隙和结合程度等，目的是使各机构工作协调。检验工作检验设备的几何精度和工作精度。试车工作试验设备运转的灵活性、振动、工作温升、噪声、转速、功率等性能指标是否符合技术要求。6)装配后的整理与修饰机械设备装配、调试完毕后，要进行整理与修饰，其主要工作包括各种门、盖、罩和指示牌的安装及整机的表面修饰等。修饰的目的是防止设备表面锈蚀，使外观美观。设备外表面的修饰，就是在不加工表面涂漆，在加工表面上涂防锈油。1.4 车床总体修理后的检测和试车1.车床修理后的质量要求(1)对外观的质量要求车床大修后必须全部刷(喷)漆复新。车床各部分的颜色应按照以下规定：车床外表面刷(喷)浅灰色油漆，或按使用部门要求的颜色刷(喷)漆；车床电气箱和储油箱的内壁涂白色或其他浅颜色油漆；加润滑油的位置标志和其他安全标志涂红色油漆。不同颜色的油漆应界限分明，不得相互侵染，油漆表面要光泽平整，应有足够的强度，不得起皱和脱落，并且要有耐油和耐冷却液侵蚀的能力。装在车床外部的电器和其他附件的未加工表面涂与车床颜色相同的油漆。车床所有盖、罩壳、油盘等应保持完整。手柄、手柄球和手轮不得缺少，规格、颜色应符合规定。车床的各种标牌应清晰，位置正确，不得歪斜。(2)对装配的质量要求车床上的滑动和转动部位，要运动灵活、轻便、平稳，并且无阻滞现象。可调的齿轮、齿条和蜗杆副等传动零件装配后的接触斑点和侧隙应符合标准规定。变位齿轮应保证准确可靠的定位。啮合齿轮轮缘宽度小于或等于20mm时，轴向错位不得大于lmm；啮合齿轮轮缘宽度大于20mm时，轴向错位不能超过轮缘宽度的15，且不得大于5mm。在花键上装配的齿轮不应有摆动，动配合的花键轴与齿轮、离合器等配合件，在轴上应有滑动无阻的移动，不得有咬塞现象。传动轴上，固定配合的零件不得有松动和窜动现象；滑动配合的零件，在轴上要能自由地移动，不得有啃住和阻滞现象；转动配合的零件，转动时应灵活、均匀。重要的固定结合面应紧密贴合，紧固后用0.04mm塞尺检验时不得插入，特别重要的固定结合面，除用涂色法检验外，在紧固前后均用0.04mm的塞尺检验，不得插入。滑动、移动导轨表面除用涂色法检验外，还应用0.04mm塞尺检验，塞尺在导轨、镶条、压板端部的滑动面间插入深度不得超过下列数值：车床质量小于或等于104 kg时为20mm；车床质量大于104kg时为25mm。有刻度的手轮、手柄的反向空行程量，不得超过下列规定：高精度车床精确位移的手轮1/60r；普通车床精确位移的手轮1/40r；普通车床直接转动的手轮1/30r；普通车床很少转动的手轮1/lOr。车床运转时，不应有不正常的尖叫声和不规则的冲击声。车床噪声的测量应在空运转的条件下进行，噪声级不得超过下列规定：高精密车床75dB(A)；精密车床和普通车床85dB(A)。(3)对液压系统的质量要求车床大修后应更换新油，油面要加至规定的高度；滤油网应清洗，失去性能的应更换；油箱要仔细清理，并涂以耐油防锈白漆，并且要有防止切屑、灰尘等落入的防护装置。拆修的所有液压元件应进行清理、清洗和严格的检查。装配前，液压件要用清洁的中性轻质油进行清洗。零件表面要擦干净，并防止纤维粘在表面上。连杆、活塞、缸筒、阀芯等零件表面不得有划伤、研沟和裂纹，阀体、液压缸等铸件不得有气孔、砂眼等。用钢球密封的阀座必须经过研磨，使接触正确，从而保证密封性能良好。液压件的装配间隙应符合规定，装配后用手转动或移动时，在全程上必须保证运动灵活，感觉轻重均匀，无阻滞现象。油管不得压扁，表面不得有裂纹和明显的压坑，端部喇叭口应平整光滑，符合技术要求，油管内腔必须清洁，保证畅通。吸油管的敷设，要排列整齐，管路尽量短，金属管要用卡子固定，以免工作中产生振动而使接头松动。液压系统内形成真空的各个部分，必须可靠地进行密封。液压系统进行工作时，油箱内油液不得产生泡沫。液压系统连续工作2h以上，油温不得超过60；当环境温度达到或高于35，油温不得超过70。液压系统在工作范围内和换向时，不得发生显著振动、噪声、冲击和停滞现象，更不得爬行，回程精度和起程量应符合规定。(4)对冷却、润滑系统的质量要求冷却装置应灵活可靠，阀门、管路不得有渗漏现象，喷嘴应能调节，冷却液应能畅通地喷到切屑形成的地方。各润滑部位应有相应的注油器或注油孔，并保持完善齐全。润滑标牌应完整清晰，润滑系统必须完整无缺。所有润滑元件、油管、油孔、油道必须清洁干净，保证畅通。表示油位的标志应清晰，要能观察出油面或润滑油滴入的情况下。(5)对安全防护装置的质量要求设备上各部分超负荷安全装置的弹簧、配重块、保险销等应按有关规定予以调整配齐，不得随便调整、更换尺寸或使用不合适的材料，安全装置的动作应灵活可靠。对车床运动中有可能松脱的零件，应有防松装置。车床上卡盘的保险卡大修后应完整、齐全、可靠。露在外面的齿轮、带轮、飞轮等应有合适的防护罩，砂轮应有坚固的防护罩。所有防护罩必须用螺钉可靠地固定，不得用铁丝、布条等捆绑。防护罩不得与设备的运转部分有任何摩擦和接触。设备移动部分的行程限位装置应齐全可靠。各滑动导轨的两端应装有防尘、防切屑的毡垫。毡垫应清洗干净，保持与导轨面紧贴，外加金属压板加以固定。电机的旋转方向在适当零件的外部用箭头表示出来。2.车床总体修理后的试车车床总体修理后，应按说明书或其他技术文件的规定，使车床处于自然状态，调整至安装水平位置。在负荷实验的前后，均应检查车床的几何精度，并将实测数据记录整理保存。(1)车床空运转检查运动机构的试车检查。车床的主运动机构从最低速度起，依次逐级运转到高速，每级运转时间不少于2min，高速运转时间不少于30min，使主轴承达到稳定温度。高速运转时，检查主轴承的温度：滑动轴承不超过60，温升不超过30；滚动轴承不超过70，温升不超过40；其他机构的轴承温度不超过50。进给机构的试车检查。从低速起，各级速度运转时间不少于2min，对装有快速移动机构的车床，还应进行快速移动试验。对液压传动的车床进行液压系统稳定性试验。试验时开动液压泵，按说明书调整工作压力及润滑压力；打开放气阀，排除缸内空气后再关闭排气阀，或者使工作台在全行程上往复移动排气；开动工作台，从低速逐渐向高速运动，应无明显的冲击现象；使工作台处于全行程低速运动，时间不少于30min，使工作台运转至稳定速度。在各种速度下运转时，车床的各工作机构运动应平稳、无冲击和异常噪声。在各种速度下运转时，车床的振动应不超过10m。检查主运动与进给运动的启动及停车情况；手动和自动动作的灵活性及可靠性；重复定位、分度及转位动作的准确性；自动循环动作的可靠性；夹紧装置、快速移动机构、示数指示装置和其他附属装置的可靠性；有刻度装置的手轮反向空行程量及手轮、手柄的操纵力。检查液压系统。接头不得有漏油现象；工作时应无明显的噪声、管内液压冲动和气穴；液压传动部件在规定速度下，不应发生振动及爬行，不应有明显的冲动和阻滞现象，工作速度、换向精度和换向冲击量应符合规定；回程运动不应有冲动现象。检查电气设备及润滑、冷却系统的工作情况；检查安全防护装置的可靠性。(2)车床负荷检查车床主轴允许的最大转矩试验。工作台、滑枕、刀架等的最大作用力试验。短时间(5lOmin)超负荷(超过允许最大转矩或最大切削力的25)试验。车床工作时电机的最大功率试验。重型车床的最大静负荷试验。除以上各项内容外，可按实际需要增加或减少车床负荷试验的内容。车床的负荷试验应按试验规程进行，试验规程由企业编制或采用车床制造厂的试验规程。在负荷试验中，车床的所有机构均应正常工作，不应有明显的振动、冲击、噪声和不平衡现象。对于不需要检验最大转矩和最大切削力的精密车床，应按专门的技术要求进行负荷试验。专用车床应按产品工艺进行。(3)车床工作精度与几何精度检验车床工作精度检验应在经过车床空运转试验，并确定车床所有工作机构均已处于正常状态后才能进行，并按工作精度检验规程进行切削加工和工作精度检验，检验记录作为验收依据存入档案。通用车床工作精度检验，可按国家规定的精度标准或车床说明书中规定的精度标准进行，也可按企业选定的典型零件进行加工和检测；专用车床应按产品工艺规定进行加工和检测。车床几何精度检验通用车床几何精度检验，可按国家规定的车床精度标准或车床说明书中规定的精度标准进行检验，也可按企业规定的精度标准进行检验；专用车床应按专用精度标准进行检验，检验记录作为验收依据存人档案。在车床几何精度检验过程中，不得对影响精度的机构和零件进行调整；检验时，凡是与主轴承(或工作台、滑枕)温度有关的项目，应在主轴承(或工作台、滑枕)温度达到稳定后方可进行检验。如对影响精度的机构和零件进行过调整，应复查因调整而受影响的有关项目，包括车床工作精度的有关项目也应复查。1.5 数控系统维修实例1.5.1 数控车床CNC系统故障维修实例例1 CRT无显示故障故障设备：CK7815/1数控车床，采用FANUC 3TA控制系统。故障现象：在调试一零件程序当中，将机床锁住进行空运转时，按下起动按钮后CRT无任何显示，也无光栅。故障检查与分析：检查NC柜中电源板无24V直流电压输出，关掉机床电源，将PCB主板上与24V电源相连的接插件PC3拔下，然后给机床通电，电源板有24V直流电压，此时CRT有光栅，说明在PCB主板或与其相连的插口及电路板中有短路的地方。关掉电源，试将与PCB连接的输入/输出接LI M1、M2和M18拔下，把PC3插口恢复，通电试车，CRT显示正常。关掉电源，逐一连接Ml、M2和M18，查出输入接口M1和与PLC板连接的M18中均有短路的地方。至此，排除了PCB主板和PLC板，说明故障出现在机床侧。检查Ml和M18中的32P均与地短路，查32P所接线，都是5号(即系统直流24V电源)，通过分线盒与强电柜中的5号端子相连，将5号端子上的信号线逐一用万用表测量，有一条线与地短路，顺此线查明，故障发生在刀盘接线盒内的刀位开关上。故障处理：重新调整刀位开关和接线，故障排除，机床恢复正常。例2 数控车床停机，操作面板失电故障故障设备：美国cS一42数控车床，采用FANUC 0TB数控系统。故障现象：机床在运行中突然出现停机，且操作板失电，报警信息为914 RAM PARI TY(SERVO)。故障检查与分析：根据报警信息自诊断提示，参考该机床维修手册对“914”报警号分析，初步确认伺服系统中的RAM出现奇偶性错误。经检查CNC系统，发现主电路板报警信号灯VDA红灯亮，说明主电路板上有故障。卸下主电路板进行检测，发现驱动x轴的芯片MB81C79A一45PSK损坏。故障处理：换备件，主电路板恢复正常运行，故障排除(因主电路板断电检测时间太长，会使Nc参数丢失，原设定参数出现混乱，需重新输入Nc参数)。例3 硬件出错故障故障设备：数控车床，采用SINUMERIK 820T数控系统。故障现象：机床通电后，数控系统起动失败，所有功能操作键都失效，CRT上只显示系统页面并锁定，同时，CPU模块上的硬件出错红色指示灯亮。故障检查与分析：故障发生前，有维护人员在机床通电的情况下，曾经按过系统位控模块上的伺服轴位置反馈的插头，并用螺纹旋具紧固了插头的紧固螺钉，之后就造成了上述故障。数控系统无论在断电或通电的情况下，如果用带静电的螺纹旋具或人的肢体去触摸数控系统的连接接口，都容易使静电窜人数控系统而造成电子元器件的损坏。在通电的情况下紧固或插拔数控系统的连接插头，很容易引起接插件短路，从而造成数控系统的中断保护或电子元器件的损坏，故判断故障由上述原因引起。故障处理：在机床通电的状态下，一手按住电源模块上的复位按钮(RESET)，另一手按数控系统起动按钮，系统即恢复正常。通过INITIAL CLEAR(初始化)及SET UP ENDPW(设定结束)软键操作，进行系统的初始化，系统即进入正常运行状态。如果上述方法无效，则说明系统已损坏，必须更换相应的模块甚至系统。例4 系统自动关机故障故障设备：双工位专用数控车床，采用德国西门子公司SINUMERIK 810T数控系统，每工位各用一套数控系统。伺服系统也是采用德国西门子公司的产品，型号为6SC6101-4。故障现象：自动加工时，右工位的数控系统经常出现自动关机故障，重新起动后，系统仍可工作，而且每次出现故障时，Nc系统执行的语句也不尽相同。故障检查与分析：西门子810系统采用24V直流电源供电，当这个电压幅值下降到一定数值时，Nc系统就会采取保护措施，迫使Nc系统自动切断电源关机。该机床出现这个故障时，这台机床的左工位的Nc系统并没有关机，还在工作。而且通过图样分析，两台Nc系统共用一个直流整流电源。因此，如果是由于电源的原因引起这个故障，那么肯定是这台出故障的NC系统保护措施比较灵敏，电源电压下降，该系统就关机。如果电压没有下降或下降不多，系统就自动关机，那么不是Nc系统有问题，就是必须调整保护部分的设定值。这个故障的一个重要原因为系统工作不稳定。但因为这台机床的这个故障是在自动加工时出现的，在不进行加工时，并不出现这个故障，所以确定是否为Nc系统的问题较为困难。为此，首先对供电电源进行检查。测量所有的24V负载，但没有发现对地短路或漏电现象。在线检测直流电压的变化，发现这个电压幅值较低，只有21V左右。长期观察，发现出故障的瞬间，电压向下波动，而右工位的Nc系统自动关机后，电压马上回升到22V左右。故障一般都发生在主轴吃刀或刀塔运动的时候。据此认为24V整流电源有问题，容量不够，可能是变压器匝间短路，使整流电压偏低，当电网电压波动时，影响了NC系统的正常工作。为了进一步确定判断，用交流稳压电源将交流380V供电电压提高到400V，这个故障就再也没有出现。故障处理：为彻底消除故障，更换一个新的整流变压器，使机床稳定工作。例5 加工程序丢失故障故障设备：D015经济型数控车床，采用西安微电机研究所生产的JwK一23A型数控系统。故障现象：加工程序输入RAM后，启动主轴时，程序不能被执行，TP801单板机出现“P”显示，同时RAM内的加工程序丢失。故障检查与分析：由于这种现象是偶发的，故判断、检查非常困难。根据资料介绍，TP801单板机在程序执行中突然出现“P”显示，是由于干扰引起的，也揭示了几条干扰源，但没能发现什么问题。故障处理：根据预防干扰的措施，采用重复、加强接地、接零的方法，从电源引线管的接地螺栓上再加接一根封数控柜接地点的接地线(车床床身的接地点已经与电源引线管的接地螺栓有良好的连接)作重复接地、接零后，故障排除。提示：通过这一故障可以看出，由于数控机床的特殊性(对于干扰信号特别敏感)，故一些对普通机床不产生影响的问题在这儿就成了令人头痛的问题。数控机床必须在抗干扰上采取特殊措施，有条件的，可安装二相交流稳压净化隔离电源；没条件的，最少要做好接地及信号线的屏蔽。对数控柜直接重复接地、接零是一个可采用的办法。例6 南京JN系列数控系统02号-0080报警故障故障设备：经济型数控车床，采用南京江南机床数控工程公司的JN系列数控系统。故障现象：在输入新程序时，发生02号-0080报警。故障检查与分析：查阅机床编程说明书，从出错表中知，02号报警为编辑方式出错报警，表中列出02号报警所包含的14种出错分号的内容和处理意见，却无0080出错分号的内容，因此，该故障无帮助信息可供参考。考虑到故障发生在输入新程序的过程中，故怀疑是编程出错，着重从程序方面进行检查。首先检查新程序无故障，调用其他程序来检查也无故障。其次检查系统的程序输入情况，发现存人数控系统的加工程序已达6个之多。JN系列数控系统为经济型数控系统，虽然可存储若干个零件加工程序，但其掉电保护内存只有8KB。如果输入的零件加工程序过多，将导致发生溢出报警。为此，确定故障的原因为：存人数控系统的零件加工程序过多。重新输入新的加工程序，故障排除。提示：对于经济型数控系统而言，因其RAM为16位芯片，存储容量较小，故装入过多的零件加工程序将发生溢出报警。使用经济型数控系统的操作人员和维修人员对此应引起重视。1.5.2 数控车床伺服系统故障维修实例例7 FANUC 0TE系统401号报警故障故障设备：济南第一机床厂MJ一50型数控车床，采用FANUC 0TEA2数控系统，轴进给为交流伺服。故障现象：x轴伺服板PRDY(位置准备)绿灯不亮，OV(过载)、TG(电动机暴走)两报警红灯亮，CRT显示401号报警。通过自诊断DGNOS功能检查诊断数据DGN23。7为“1”状态，无“VRDY”(速度准备)信号；DGN56.0为“0”状态，无“PRDY”信号。x轴伺服不走。断电后，NC重新送电，DGN23.7为“0”，DGN56.0为“1”，恢复正常，CRT上无报警。按x轴正、负方向点动，能运行，但走后约23s，CRT又出现401号报警。故障检查与分析：因每次送电时，CRT不报警，说明NC系统主板不会有问题，怀疑故障在伺服系统。采用交换法，先更换伺服电路板，即x轴与z轴伺服板交换(注意：短路棒s的位置)。交换后，x轴可走，但不久出现400号报警；而z轴不报警，说明故障在x轴上。继续更换驱动部分(MCC)后，x轴正、负方向走动正常并能加工零件，但加工第二个零件时，又出现400号报警。查石轴机械负载，卸皮带，查丝杠润滑，用手可盘动刀架上下运动，确认机械负载正常。查伺服电动机，绝缘正常。电动机电缆、插接头绝缘正常。用钳形电流表测量x轴伺服电动机电流，电流值在611A范围内变动。查说明书，x轴伺服电动机额定电流为6.8A，而现空载电流已大于6A，但机械负载正常，只能怀疑是刹车抱闸未松开，电动机带抱闸转动。用万用表检查，果然刹车电源90V没有，查熔丝管又未熔断，再查，发现保险座锁紧螺母松动，板后熔丝管座的引线脱落，造成无刹车电源。故障处理：将上述部位修复后，故障排除。提示：由于x轴电动机抱闸还能转动，故容易误认为抱闸已松开，可实际上是过载。因伺服电动机电流过大，造成电流环报警，引起NC系统出现“PRDY”(位置准备)信号没有，接触器MCC不吸合又使“VRDY”(速度准备)信号没有，从而出现401号报警及OV和TG红灯亮。当电流大到一定程度就会出现400号报警。因此我们不能单纯按照说明书检查步骤表去查，而应从原理上思考分析后，去伪存真，抓住本质解决问题，以免走弯路二。例8 数控车床数字伺服系统故障故障设备：美国cs叫2数控车床，采用FANUC 0TB数控系统。故障现象：随机性报警停车，CRT上显示信息为401SEVO ALARM(VRDY OFF)414 SEVO ALARM X轴DETECT ERR 424 SEVO ALARM Z轴DETECT ERR 434 SEVO ALARM3轴DETECT ERR伺服板上HC二极管发亮显示报警。故障检查与分析：根据报警内容，判断401号报警的原因可能是数字伺服控制单元上的电磁接触器MCC未接通，数字伺服控制单元没有加上100V电源，数字伺服控制板或主控制板接触不良。414号、424号、434号报警是石轴、z轴和第三轴数字伺服系统有故障，很可能是这三个轴的输入电源电压太低，伺服电动机不能正常运转。而HC报警的主要原因是伺服板上有电流穿过伺服放大器。根据以上分析，检测MCC的线圈、连接导线、浪涌吸收器等元件均无异常。进一步检测观察，发现热保护动作。故障处理：调整MCC热保护开关，使其完全复位。例9 数控车床失控故障故障设备：德国产PNE 710L数控车床，采用SINUMERIK 5T数控系统。故障现象：在正常加工过程中，随机突然出现拖板高速移动，曾发生撞坏工件和卡盘、刀架的严重事故，由早期几个月一次，发展到每天几次，出现故障时必须按急停按钮才能停止。故障检查与分析：因为机床已经过较长时间使用，并且是自动运行，因此，故障不是出自编程和操作者。由数控系统结构框图知，x、z坐标移动指令，是由A板输出接到机床侧驱动板的5#、8#输入端子，如能测量这一点的电压情况，便可判断故障所在。但由于故障是随机的，故测量很困难。根据故障现象分析，极有可能是机床侧驱动板接触不良引起。驱动板在机床侧以底板为基础，上有两块插件板，如图6.3所示，一块为CPU，一块为ASU，其中CPU板完成驱动器的速度调节、而同步信号部分接触不良引起失控的可能性最大。该板的三项同步电源是由底板三项电源变压器通过两组插头引至该板的，是引起接触不良的关键。为此把数控柜发出模拟量移动指令的输出线，在驱动板的一侧断开5#、8#线，用绝缘物体在机床正常通电的情况下，敲击驱动板的插头部位，此时会出现拖板高速移动故障，可断定根源就在此处。故障处理：修整插头后重新连接牢固，故障排除。图6.3 系统的结构框图(局部)2 数控机床的维护与保养数控机床都是企业的重点、关键设备，要发挥数控机床的高效益，只有正确的操作和精心的维护，才能确保它的开动率。正确的操作和使用能防止机床非正常磨损，避免突发故障；精心的维护可使机床保持良好的技术状态，延缓劣化进程，及时发现和消灭故障，防患于未然，从而保障安全运行。因此，数控机床的正确使用与精心维护，是贯彻预防为主的设备维修管理方针的重要环节。2.1 数控机床使用中应注意的问题数控机床生产效率高，零件加工精度好，产品质量稳定，还可以完成很多普通机床难以完成或根本不能加工的复杂型面的零件加工。但是，数控机床整个加工过程是由大量电子元件组成的数控系统按照数字化的程序完成的，在加工中途由于数控系统或执行部件的故障造成的工件报废或安全事故，一般情况操作者是无能为力的。所以，对于数控机床工作的稳定性、可靠性的要求最为重要。为此，在使用数控机床时应予以注意以下一些问题。(1)数控机床的使用环境一般来说，数控机床的使用环境没有什么特殊的要求，可以同普通机床一样放在生产车间里，但是，要避免阳光的直接照射和其他热辐射，要避免太潮湿或粉尘过多的场所，特别要避免有腐蚀气体的场所。腐蚀性气体最容易使电子元器件受到腐蚀变质，或造成接触不良，或造成元器件问短路，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。对于高精密的数控机床，还应采取防振措施(如防振沟等)。由于电子元器件的技术性能受温度影响较大，当温度过高或过低时，会使电子元器件的技术性能发生较大变化，使工作不稳定或不可靠而增加故障的发生，特别是我国南方和北方温度差异大。因此，对于精度高、价格昂贵的数控机床使其置于有空调的环境中使用是比较理想的。(2)电源要求数控机床对电源也没有什么特殊要求，一般都允许波动10，但是由于我国供电的具体情况，不仅电源波动幅度大(有时远远超过10)，而且质量差，交流电源上往往叠加有一些高频杂波信号，用示波器可以清楚地观察到，有时还出现幅度很大的瞬间干扰信号，破坏数控系统的程序或参数，影响机床的正常运行。数控机床采取专线供电(从低压配电室就分一路单独供数控机床使用)，或增设稳压装置，都可以减少供电质量的影响和电气干扰。(3)数控机床应有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，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，及时排除故障，减少停机时间。(4)数控机床不宜长期封存不用购买数控机床后要充分利用，尽量提高机床的利用率，尤其是投入使用的第一年，更要充分利用，使其容易出故障的薄弱环节尽早暴露出来，故障的隐患尽可能在保修期内得以排除。有了数控机床舍不得用，这不是对设备的爱护，反而会由于受潮等原因加快电子元器件的变质或损坏。如果工厂没生产任务，数控机床较长时间不用，也要定期通电，不能长期封存起来，最好是每周能通电12次，每次空运行1h左右，以利用机床本身的发热量来降低机内的湿度，使电子元器件不致受潮；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。2.2 数控系统的维护数控系统经过一段较长时间的使用，某些元器件总要老化甚至损坏，有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，频繁加速机床(如冲床等)，应每两个月检查一次。检查步骤如下：要在数控系统处于断电状态，且电动机已经完全冷却的情况下进行检查。取下橡胶刷帽，用螺纹旋具拧下刷盖取出电刷。测量电刷长度，如磨损到原长的一半左右时必须更换同型号的新电刷。仔细检查电刷的弧形接触面是否有深沟或裂缝，以及电刷弹簧上有无打火痕迹，如有上述现象必须用新电刷交换，并在一个月后再次检查。如还发生上述现象，则应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、不含水分的压缩空气导入电刷孔，吹净粘在孔壁上的电刷粉末。如果难以吹净，可用螺纹旋具尖轻轻清理，直至孔壁全部干净为止。但要注意不要碰到换向器表面。重新装上电刷，拧紧刷盖。如果更换电刷，要使电动机空运行跑上一段时间，以使电刷表面与换向器表面吻合良好。(6)经常监视数控系统的电网电压通常，数控系统允许的电网电压波动范围在额定值的+10一15，如果超出此范围，轻则使数控系统不能稳定工作；重则会造成重要电子元器件损坏。因此，要经常注意电网电压的波动。对于电网质量比较恶劣的地区，应及时配置数控系统用的交流稳压装置，这将会明显降低故障率。(7)定期更换存储器用电池存储器如采用CMOS RAM，为了在数控系统不通电期间能保持存储的内容，内