数控铣床的典型故障分析及解决方案设计

0数控铣床典型故障分析及解决方案设计摘要：数控技术作为制造工业现代化的重要基础，在给传统的制造业带来强大冲击力的同时，亦使制造业逐步成为工业化标志的象征。近年来，数控技术的持续发展以及其应用领域的不断扩大，令其逐渐被应用于一些重要的民生产业如国防、汽车等，并在其中扮演着重要的角色。直至今天，现代化行业装备数字化已成为现代工业企业发展的大趋势。而数控铣床在现今制造业数字化的进程中有着不可或缺的关键作用。数控铣床较铣床而言，不需要经验工人知道操作而使用数控系统代替人力，大大节约了生产成本并提高工作效率。本文旨在通过实际案例分析阐述数控铣床常见的故障产生原因及相应解决方案，总结出行之有效的铣床维修技巧。运用这些维修技巧将在解决故障问题的基础上大幅提高维修效率。关键词：数控铣床、故障排除方法、数控系统1CNCmillingTypicalFaultAnalysisandSolutionDesignAbstract：Astheimportantbasisofmanufacturingindustrymodernization,numericalcontroltechnologynotonlybringsastrongimpacttotraditionalmanufacturingindustry,butalsomakethemanufacturingindustrybecomeasymbolofindustrialization.Inrecentyears,withthecontinueddevelopmentofnumericalcontroltechnologyanditsapplications,numericalcontroltechnologyhasbeengraduallyappliedtosomeimportantlivelihoodindustriessuchasdefense,automotive,etc.Anditplaysamoreandmoreimportantroleinit.Untilnow,themodernindustryequipmentdigitalhasbecomethemaintrendofthemodernindustrialenterprisesdevelopment.CNCmillingmachineplaysanindispensableroleinthedigitizationprocessofcurrentmanufacturingindustry.Comparedwithmillingmachine,CNCmillingmachinedoesnotneedexperiencedworkersknowingtheoperationandtheuseofCNCsystem,whichgreatlyreducetheproductioncostandimprovetheworkefficiency.ThispaperisintendedtoexplainthecommonmalfunctionofCNCmillingmachineandputforwardtherelatedsolutionthroughtheanalysisofpracticalcase.Thenitwillcomeouttheeffectivemaintenanceskillsofmillingmachine.Onthebasisofequipmentfailuresettlement,theuseofthesemaintenanceskillswilllargelyimprovetheefficiency.Keywords:CNCmillingmachine，Waysoffaultexclusion,CNCsystem2目录1.绪论.41.1数字化制造在工业中的应用.41.2数控铣床的发展.41.3故障解决对于数控系统的影响.51.4本设计研究方向.52.数控铣床的结构及其工作原理简介.62.1数控铣床的主要分类.62.2数据铣床的作业安全规则.73.数控铣床常见故障及成因.93.1电气故障.93.2机械故障.103.3其他类故障.154数控铣床的典型故障维修方法.174.1数控机床故障诊断.174.2数控机床的故障诊断技术.184.3数控机床的常见故障排除方法.204.4数控机床维修后的开机调试.244.5维修调试后的技术处理.255数控铣床的故障检测与故障排除案例.265.1实践操作案例分析.265.2案例小结.32参考文献.34致谢.3531.绪论1.1数字化制造在工业中的应用数字化制造是指将信息技术用于产品设计、制造以及管理等产品全生命周期中，以达到提高制造效率和质量、降低制造成本、实现快速响应市场需求的目的，所涉及的一系列活动的总称。数字化制造的提出是根据虚拟制造的原理，通过提供虚拟产品开发环境，利用计算机技术和网络技术，实现产品生命周期中的设计、制造、装配、质量控制和检测等各个阶段的功能，达到缩短新产品上市的时间、降低成本、优化设计、提高生产效率和产品的质量。在传统的机械加工过程中，机械的生产往往以流程为核心，不同的加工流程在不同的设备上运行，流程之间区分明确。但在市场经济的新形势与新技术的冲击之下，功能单一的传统设备正在被具有复合加工能力的加工中心逐渐取代。高速化、复合化、自动化、数字化的机械加工是未来加工行业的发展趋势。1.2数控铣床的发展数控铣床作为数字化制造业的先驱者一种被广泛用工于现在数控生产工业中。其主要模块由CNC数控系统、伺服进给系统组成。通常被用作于平面（水平面、垂直面）、沟槽（键槽、T形槽、燕尾槽等）、分齿零件（齿轮、花键轴、链轮乖、螺旋形表面（螺纹、螺旋槽）及各种曲面。图1.1数控铣床此外，还可用于对回转体表面、内孔加工及进行切断工作等。铣床在工作时，工件装在工作台上或分度头等附件上，铣刀旋转为主运动，辅以工作台或铣4头的进给运动，工件即可获得所需表面加工。由于是多刀断续切削，因而铣床的生产率较高。用铣床对工件进行铣削加工的机床，其除能铣削平面、沟槽、轮齿、螺纹和花键轴外，还能加工比较复杂的型面，效率比刨床高，在机械制造和修理部门得到广泛应用。1.3故障解决对于数控系统的影响故障及是指当系统内一个或多个参数发生变化超出系统可承受值产生系统崩溃的显现。随着现代数控机床发展迅速其数控系统以及机械零件也越发复杂，这就加大了数控机床故障的发生概率。而一台机床能正常工作的时间及MTBF又是反映一台机床品质关键性参数。如果数控机床在使用过程中发生故障一定会影响正常的工作生产，导致企业经济损失。严重情况下还会造成人员的伤亡。因而能否在机床发生故障时及时采取必要且正确的维修方法不使机床产生二次损毁就显得尤为重要。在国际上英国在故障诊断方面的研究开展较早，上世纪40年代英国首先开始对机床故障诊断做出研究。美国对该方向的研究主要是在故障发生时对于信号的处理分析比较透彻。而日本作为亚洲地区的发达国家对故障诊断技术研究比较透彻，尤其是在钢铁、航空航天、汽车等部门研究透彻。而我国在故障维修诊断领域起步较晚在20世纪80年代才正式进入研究阶段。但经历了30多年的研究发展已经成为了一门学科，在有关领域也出现了很多优秀的成果和实用性很强的专利。我国的故障诊断技术己广泛应用于军工、化工、工业制造等领域，如数控机床、汽车、发电、船舶、飞机、卫星、核反应堆等。1.4本设计研究方向本设计分析了数控铣床的常见维修方法与诊断技术，并罗列了其典型故障及解决方案。旨在能够在数控铣床故障时选择行之有效的故障诊断技术对故障数据进行分析排查，准确定位故障点。并且按照故障维修手册对故障铣床进行故障维修。从而提高故障维修效率节约故障诊断成本，避免由于生产中断而造成过多的经济损失。52.数控铣床的结构及其工作原理简介2.1数控铣床的主要分类2.1.1按布局形式和适用范围加以分类区分铣床图2.1数控立铣床（1）升降台铣床：现今应用最为广泛的一种铣床分为卧式、立式等，主要用于加工中、小型工件。（2）龙门铣床：该铣床普遍用于加工大型大尺寸零件，可进行X、Y方向铣削移动分为；龙门镗刨床和双柱铣床。（3）单柱铣床和单臂铣床：两者运动方式相似，铣头或单臂做纵向运动，由工作台完成水平运动从而达到三象限加工。两者都用于加工大型零件。（4）工作台不升降铣床：以工作台形状分类可分为矩形、圆形两种。工作台不升降铣床垂直方向的运动由铣头以立柱为导轨升降来完成，属于一种中型铣床。（5）仪表铣床：工业生产中运用的一种小型铣床，尽可加工小尺寸零件。（6）其他铣床：如键槽铣床、凸轮铣床、曲轴铣床、轧辊轴颈铣床、方钢锭铣床等，是为加工相应的工件而制造的专用式铣床。按控制方式，铣床又分为仿形铣床（见仿形机床）、程序控制铣床和数字控制铣床（见数字控制机床）2.1.2按结构分（1）台式铣床：小型，用于铣削仪器、仪表等小型零件加工。6（2）悬臂式铣床：床身水平放置，将悬臂置于铣床的一侧并可延一侧立柱做垂直运动，铣头可在悬臂上自由运动。（3）滑枕式铣床：主要由滑铵滑枕两部分完成运动，机床床身水平放置，滑铵延一侧做水平运动，滑枕于滑铵上做垂直运动。（4）龙门式铣床：机床床身水平放置，两立柱与中梁连接驾与导轨之上并能延导轨运动，铣头架在中梁上做上下垂直以及横向运动。主要用于大型零件加工。（5）平面铣床：结构简单地一种铣床；床身水平布置。用于铣削平面。（6）仿形铣床：用于加工结构复杂的零件，并可对工件进行外形模仿是加工。（7）升降台铣床：该铣床床身置于水平面上可做垂直运动的升降台铣床。通常安装在升降台上的工作台可做延导轨的纵向运动。滑鞍可作横向运动。（8）摇臂铣床：床身水平放置，正上方装有摇臂，该铣床较为灵活，自由度多。摇臂可在水平面旋转运动，装在摇臂上的铣头可做一定角度的转动。（9）专用铣床：用于加工某些特定零件而生产的铣床，起应用范围窄但加工精度，生产效率较高。图2.2龙门式数控铣床2.2数据铣床的作业安全规则2.2.1安全规则（1）在装卸零件是，工作人员不可用裸手接触刀具。（2）使用旭正铣床对刀时，必须慢进或使用摇杆手摇进，禁止快进。走刀时，禁止停车。（3）当快速进退刀时注意旭正铣床手柄是否会打人，如发生紧急情况立刻按下7急停开关。（4）进刀时严禁过快或突然变速，旭正铣床限位挡块应先进行调试再使用。（5）测量工件、调整刀具、紧固变速时均必须停止旭正铣床。（6）在进行刀具拆装时，为防止摔刀，应在工作台处垫有保护板。（7）严禁手摸或用棉纱擦拭转动部位及刀具，禁止用手去托刀盘。2.2.2铣床例保作业范围（1）注意事项注意保持床身及部件的清洁。及时清扫铁屑及杂物,保持周边卫生整洁；检查各油平面；保证其不低于油标，并加注各部位润滑油；清洁工、夹、量具。清洗调整工作台、丝杆手柄、柱上镶条；检查并调整离合器；保证机床内外部清洁干净。检查油路，加注各部润滑油；使各部螺丝紧固。(2)详细例保作业规章清洁拆卸并清洗各部位油毛毡垫。擦拭各部死角、各滑动面及导轨面、擦拭工作台和横向、升降丝杆、擦拭走刀传动机构、刀架。润滑检查传动部件润滑油是否达到标有位置。保证各个孔畅通无阻。扭紧检查并且给镶条螺丝上紧；检查并给走刀传动机构、手轮、滑块固定螺丝、叉顶丝、工作台支架螺丝、装置上紧；检查是否有松动螺丝。调整检查并调整皮带及压板、镶条松紧是否适宜；检查和调整滑块、丝杆是否合令。防腐在保护喷漆面的同时，除去各部位的锈蚀，过程中严禁碰撞喷漆面；83.数控铣床常见故障及成因3.1电气故障（1）系统显示类故障故障现象一：系统显示屏自动复位因机床长时间不间断工作，导致内部复位原件损坏。断电后更换复位元件即可。故障现象二：显示屏蓝屏蓝屏不断；应为显示电路或CRT显示元件损坏，需更换主板。如连接线烧断更换联机线。时而蓝屏；因系统长时间连续工作引起，需停机冷却后，重启尝试。显示屏对比亮度未调好参照说明书，进行光亮度调整。故障现象三：显示屏出现乱码一般分为两总情况；系统内部主板故障则只能请厂商更换系统主板。元件接触不良而导致的故障则需排查出故障位置并更换故障件。故障现象四：系统无显示输入电压不正常，系统无法得到正常电压检查系统的220V电压输入。检查外部变压器是否正常工作确认无误后需检查供电回路是否连接正常。电源盒发生问题，检查其各部位电压是否正常，有无高压或短路情况。系统内部某元件短路则需返厂更换元件。检查插头是否进水漏电，检查编码器是否将+5V电压调低或调高并检查其线路有无漏电情况。显示器线路接触不良造成系统无显示，将各个接线重新插紧即可。故障现象五：死机外接输入输出线路及内部数控端线路出现短路都可能造成死机，该情况查明原因更换短路元件即可。（2）系统类故障：系统报警系统显示“急停报警”。其产生原因一般由急停开关按下或限位元件故障引起。检查急停开关是否按下或损坏，检查限位元件是否失效。由不稳定电压输入造成时，需检查外部输入段是否输入220V电压，变压器是否正9常工作。如果是在编程时产生的报错，这是系统参数乱码。需查明系统程序启动手册格式化机床程序重新安装启动。3.2机械故障（1）主轴类故障故障现象一：不带变频的主轴不转机械产生传动故障，应检查传动带是否毁坏更换传动带。如因机床挂空挡导致则选取适当档位。三相电源未能输入正常电压。更换三相电源如因反向引起则反接两根连接线。因电路错接、乱接引起。需重新正确连接电路。主轴无输出电压，采用万用表通断检测是否正常。如主轴断路这需找到断路元件进行更换。主轴有信号，则检查电源输入线路以及输出线路是否有断路情况，用万用表检测出具体断路位置更换元件及可故障现象二：带变频器的主轴不转机床传动带是否断裂如断裂这更换冲动带，如机床空挡引起这选取适当档位即可。三相电源未能输入正常电压。更换三相电源如因反向引起则反接两根连接线。变频器参数混乱，格式化并重设参数。系统与变频器的线路连接错误，查阅铣床线路连接图重新连接。电压模拟量不正常，检查电压模拟量与变频器是否一致。强电控制回路断路，检查保险管、继电器、控制回路是否断路。检查是否选取NC方式对变频器进行控制主轴，变频器参数设置不合理应检查具体驱动手册设置相关参数。故障现象三：带电磁耦合器的主轴不转保险管毁坏。电磁继电器先去断路或短路。电磁继电器的线圈没有适当220V供给使至无法工作齿轮不啮合，检查变压器。出现以上问题则更换相应故障元件。故障现象四：带抱闸线圈的主轴不转10更换控制抱闸的交流接触器。产生原因是机床的主轴不断停止启动导致制动频繁切换使控制该线路的交流继电器损坏造成通电线圈吸和主轴不松。故障现象五：变频器控制的主轴转速不受控变频主板损坏，更换主板。系统模拟电压无输入输出，系统故障则没有模拟量输出。线路短路这有模拟量输出。系统与变频器连线错误查阅连接说明书，检查连线。系统参数或变频器参数未设置好打开系统变频参数，调整变频器参数故障现象六：不带变频的主轴（换档主轴）转速不受控S01，S04指令没有反应，需要检查是否有信号输出，如是这无空挡信号输出，如无则检查电路断路。连接线路问题系统有换挡信号则检查继电器是否正常。故障现象七：主轴无制动制动电路断路或制动元件损坏；检查熔断器是否良好并检查交流继电器是否正常工作。制动时间不够长引起的主轴无制动或制动时间不稳定，需要调整系统或变频器的制动时间参数。主轴伺服系统无制动信号输出检测端位无电压输出。则更换内部故障元器件或送至专业厂家进行离线诊断维修。故障现象八：主轴启动后立即停止变频器处于点动状态参阅变频器的使用说明书，设置好参数。直流交流继电器损坏使不能自锁所致；主轴控制元件毁坏或其线路连线断路。驱动主轴电机断路，使保险丝或保护元件熔断。更换元件。主轴工作是出现滑扣，使其档位挂入空挡空转，更换毁坏部件即可。故障现象九：系统一上电，主轴立即转动系统内部IC元件被击毁，需更换该元件或者直接更换系统主板。（2）螺纹加工类故障故障现象一：无法切削螺纹没有安装主轴编码器或已安装主轴编码器但不与系统匹配导致信息控制错误无法进行加工。11主轴编码器损坏导致无法编码加工。主轴编码器接入系统方式错误，应采用万用表检查其是否通路，并拔出连接线重新连接。如还不能使用则考虑更换连接线。螺纹接收信号位于系统内部发生电路故障。应立即返厂处理维修或更换主板。伺服驱动系统攻螺纹驱动故障，检查相位正确并更换错误元件。故障现象二：攻螺纹螺距不对，乱牙由快速运动速度过大引起应检查螺纹各个指数速度设置是否合理以及加减速常数设置合理性，按照铣床加工手册初始化各个指数加减速的上下限值，以及时间常熟。电子齿轮比、步进驱动器、步距角、各传动比中任意一项参数设置错误导致，调整各参数设置。通过打百分表判断是否存在驱动器失步或存在伺服电机驱动器失步；使其出现问题。系统内编码器线的参数与编码器不能互相读取，应返厂设置相应的编码器参数或更改线形使之相互匹配方可按照所编程序攻螺纹。主轴转速与其加工的螺距设定乘机超出机床能接接受最大范围上限，需根据机床具体参数更改。操作工人未能按照机床的具体参数规程变成使系统不能识别所编参数，应培训操作人员技能。由机械故障引起及螺纹加工测量不准确或未能给所加工部件精确定位，使所加工零件错位加工零件不符合设计参数。被主轴编码器干扰使加工出现误差，保证屏蔽器信号元件连接正常，屏蔽主轴编码器干扰即可。主轴受外界干扰造成转速不一，检查传动元件是否正常。未能根据所加工材料选取对应硬度刀具，出现断刀。故障现象三：螺纹前几个螺牙乱牙，之后的部分正常由于加工螺纹是开始和结束时进给速度不一致，所以出现乱牙。当转速达到稳定是加工有助于是螺纹稳定；方法一：设置合适的系统加工参数。方法二：改变加工工艺设计更完美的程序。12改变进给速度对螺纹乱牙的影响亦可将常用的G92改为G32并进给时前加入缓慢移动指令。故障现象四：退尾，轨迹不正确编程不正确导致，应检查是否编程错误及时更改。如是系统故障则需要格式化后重新安装系统程序。（3）驱动类故障故障现象一：驱动器报警DA98驱动器驱动报警，此时应终止加工查看此类驱动器驱动说明书，根据报警编号查阅故障解决方案。步进驱动器产生报警，先检查红色报警指示灯是否亮起如果该指示灯报警则说明系统有短路情况，立刻断开电源放置机床发生不可逆损坏并采用万用表检查短路点进行更换元件。如还未能修好则可能是系统原因需将驱动器送厂维修。如加工硬度较高体积较大的零件时可能产生驱动负载过大导致驱动器报警，更改负载量并检查机械杆是否拧的过紧。采用更加合理的工序加工即可。机床连线绝缘性损坏以及机床插头进水会烧毁驱动器此时应及时更换插头或重新包过电线回复绝缘性。驱动器与电机的功率大小不匹配。驱动器回路出现短路或电机内部发生短路。前者找到断路位置更换元件即可。后者需返厂维修。故障现象二：DF3A驱动器功放一到就报警驱动器电机老化使电流不能平稳，出现电流不稳定。更换驱动器电机即可。故障现象三：DF3A驱动器有时报警，有时能正常工作驱动器内部电容损坏，引起原因可能是外部电路短接或绝缘性变差导致，应该更换元件并检查内部电容是否故障。故障现象四：加工过程中，出现DF3A驱动器几轴同时报警直接原因是驱动器供给电压过高，由于驱动器几轴通用一个电源回路。检查回路是否漏电短路并检查其电线绝缘性。（4）按产生不稳定故障的现象分类：故障现象一：工件尺寸与实际尺寸只相差几丝（如：0.010.10范围内）机床使用年限长久经磨损导致丝杆反向间隙过大。应查阅资料给予适当的刀补弥13补间隙过大。没有根据所加工工件形状正确选择进给速度或夹具未能加紧工件导致位置误差。更具所加工的零件材质形状选取适当的主轴转速、切削进给速度、切削当量。将机床水平放置于地面，平衡度不够则会使机床加工时震动差生不稳定故障并会加快机床老化。系统加工参数发生变化，未能根据所加工工件及时调整更改系统参数、紧急速度。主轴和尾座存在不稳定现象。机床丝杆磨损但反向间补无法补入，应在编程时将刀补设置及时弥补反向间补。故障现象二：工件尺寸与实际尺寸相差几毫米，或某一轴向有很大变化。G0移动速度过快或加工零件时进给速度过快。应调整参数方面G0速度以及刀具进给速度。机床长期加工产生磨损；机床丝杆磨损卡死。及时更换故障部位。由于正常的使用年限过就造成机械磨损。计算百分表在编程中加入计算后的刀补即可。编程错位，未进行刀补便结束程序。必须修改程序，需根据所加工零件材质选取最合适的加工方法。通过系统测量参数与步进角是否设置合理。故障现象三：工件的每道工序都有递增或递减的现象通过百分表检查程序所走轨迹是否按照编写程序执行。百分表定位于起点看结束后是否回归无误差。检查系统参数是否设置合理，有无认为破坏。按照启动手册重置系统参数。未选择正确的脉冲当量与配置耦合计算选择不当。重新计算后选择正确当量即可。机床伺服驱动系统或机械传动系统元件由于加工年限过长产生机械性能磨损误差。故障现象四：驱动器相位灯正常，但加工出来的工件尺存在不稳定误差机床长期加工导致机械磨损，丝杆轴承百分表较低于刀架底部。调整丝杆轴承使加入刀补使之稳定加工。刀具在长期机械加工后因磨损而产生偏差，用百分表法检查其刀补量，从系统输14入正确的刀补量加工。主轴高度运动导致拖板虽能回到起点但工件尺寸仍存在不稳定偏差，若拖板每次都能回到加工起点则更换主轴方能解决问题。故障现象五：工件车螺纹时故障但其他加工均可正常使用检查主轴车螺纹参数与主轴转速的选取常量是否合适。车螺纹垂直进给速度是否选择正确。检查工人编程时是否采取func系统格式，检查编程是否存在错误。故障现象六：工件产生锥度大小头现象机床床身未能置于水平平面上导致机床振动时影响锥度大小。将机床置于水平面即可。在加工长轴零件时，未能根据其零件材料、加工工艺、被吃到量选取正确刀具造成让刀现象。校准尾座与主轴轴心是否在同一直线上。故障现象七：批量生产中，偶尔出现工件超差大批量生产中加工零件阐述一直准确，突然出现一件零件加工参数不准(残品)该种情况一般是工人装夹零件时夹具未能夹紧或人为性因素疏忽而导致的误差。在生产中突然出现一只零件产品严重不合格，当停车重新对刀后再加工零件参数仍不合格。一般该情况是因为电路漏电产生脉冲当量干扰系统加工信号所致。应开启抗干扰，检查电路是否有漏电情况。故障现象八：工件可加工出尺寸合格零件但光洁度差因加工时间过长，刀具产生磨损而且未能及时输入正确到不值导致。用百分表测量其刀补量，或更换新刀具。机床床身未能放置于水平面上，当主轴告诉转动时产生振动影响加工零件光洁度。根据机床保洁保养方案保持孔的通常并加满润滑油至标码位置，清理机床周围铁削。调高主轴转速。3.3其他类故障故障现象一：任一段程序启动功能，可能会产生误走15当程序加工完某一零件时应返回起始点重新加工然而却直接继续加工，该情况是由于当系统执行G00指令是移动过快导致。调整系统加工参数使G00回复正常数值。故障现象二：恒线速控制下的加工方向不可改变变频器信号未能传递到主轴。检查变频器是否工作良好，用万用表检测变频器到主轴端电路是否有断路现象。及时更换坏死元件即可。调整并根据加工要求选取正确的加工进给参数，使刀具以分度为单位进给加工。有系统编程格式导致延Y轴向正方向运动时恒限速失控，但方向运动即可。故障现象三：回程序起点后，坐标和拖板位置不对程序乱码导致不回起点，重启机床后重新执行即可。由于切削当量选取过大，造成加工刀具滑步错位。应根据加工零件材料选取正确合适的加工编程。采用试错法对机床故障位置逐一排除并用万用表确定具体元部件更换即可。故障现象四：回机械零点坐标显示有偏差系统电气元件受脉冲影响定位不准确，开启抗干扰元件重新启动加工。由于系统使用撞块开关其机械松紧程度不一，机械反应速度较慢与伺服控制系统比回零产生差值越四五转。更换机械性能良好反应灵敏的机械开关即可。故障现象五：无法执行刀补用百分表确定系统所需要的正确刀补值，并反复换刀进行刀补观察。采用运动拖板方式检测。拖板运动则说明刀补值正确可进行加工。不动则说明不到位，需要检查夹具抓夹时是否产生人为误差。当我们输入一个刀补值，让系统进行反复的刀补、取消刀补、继续刀补过程。然后计算是否执行刀补前后坐标值相减可获得我们起始输入的刀补值如果可以则说明走刀到位。如果不到位则检查是否夹具装夹准确，系统编程输入无误，有无人为性操作失误。16图3.1数控铣床系统测试单元4数控铣床的典型故障维修方法数控铣床故障的维修一般分为一下三步；1.故障的诊断于分析2.故障的检测与维修3.数控系统试车4.1数控机床故障诊断（1）先外部后内部数控机床的故障大多并非因其系统本身所致。随着现代数控技术的进步，数控系统的故障率逐步降低，作为集机械、液压、电气于一体的数控机床，其故障往往反映在以上三个因素上。因此工作人员在对机床维修时，首先应按照由外向内的顺序进行检查，此方法可尽量避免因对机床的随意拆卸而导致的扩大故障，如使机床降级精度、丧失加工性能等。外部系统硬故障一般表现在液压电气系统故障。17图4.1数控铣床原理结构图（2）先机械后电气一般情况下机床发生机械故障的可能性较大，而电气故障较机械故障而言难以检测排查，因而本着高效排查故障的原则我们通常情况下先排查机械故障。（3）先静态后动态静态及指机床处于断电状态，动态指机床处于通电状态。当机床发生故障时我们为了确保故障不会对机床及工作人员发生损害应当先在静态下检测各元器件，检查导线是够漏电等情况，检查无误后及可打开机床进行通电运行并根据故障现象进行分析。（4）先简单后复杂在维修过程中，一旦出现两种或两种以上故障相互影响并阻碍排查时，应优先解决相对简单的问题，稍后解决相对复杂的问题。案例分析表明，在以上情况中，复杂的问题往往会随着简单问题的解决而趋于简单化。4.2数控机床的故障诊断技术数控系统作为一种高科技型产品，诊断技术可以保证其在发生故障时快速查找解决不影响机床正常工作生产。单独的自诊断技术前期处于功能单一并对于真复杂的电气故障常常难以诊断或发生定位不准确甚至错误诊断的情况，使得机床发生复杂故障时只得专业人员维修或者机床返厂维修费时费力。而随着微处理器技术的逐渐完善、发展，诊断技术也由单功能诊断向多功能、多途径的高级智能化诊断发展，这一过程中所衍生出的自诊断功能可视为其中的代表。自诊断能力关乎机床在发生18故障时能否及时排查因而可以此为机床质量进行分类。目前数控机床系统诊断可分为以下四类：（1）起动诊断起动诊断是指当CNC系统接通电源时，系统所自动执行的诊断。这种诊断会连续不间断的扫描系统各个重要元部件例如；RAM存储器、系统数控屏幕、以及MDI/CRT单元、中央处理器、I/O接口等元件，以及外部设备等。只有所有原件都确认正确之后，整个系统才能进入运行准备状态。否则，将会在PLC显示屏上报警并指示出典型故障信息（有些故障不在PLC报错）。此时系统将无法运行。（2）在线诊断CNC系统自我附带的一种诊断方式，知道数控机床通电，在线诊断系统就不连续不间断的检查机床各零部件；主轴控制系统、伺服驱动系统、冷却系统等。在线诊断一般采用较为直观的二进制正逻辑表示及；1表示接通、0表示断开。比较各个节点的通断显示并结合机床控制电路图采用定点故障排除法就可精确快速的找到故障点进行维修。一般故障包括；系统类故障、冷却类故障、数控单元故障、以及伺服驱动类故障。（3）离线诊断当机床发生故障并且维修人员难以修复时，将机床返厂或送至指定的专业修理厂进行大修，该诊断方式有着定位性强、复发率低、维修成本高的特点。（4）现代诊断技术随着远程互联以及电信通讯技术的发展，IC和微机性价比日益提高，近年来一些走在机床报错诊断先锋领域的国家已将该两项技术相结合在原有技术上创新突破，以人工智能为基础创造了更为现在华更加智能的诊断技术。通信诊断也被称作远程诊断技术，及不需要维修人员到场通过远程通信技术把故障机床与维修中心的数控维修装置相连。该领域尤以西门子公司最为出色，当具有远程通讯接口的机床发生故障时工作人员仅需将通信接口接入光纤接通西门子维修中心计算机，成功连接后维修中心会提取故障机床数据并进行专业的故障分析。之后将分析好的数据以及故障具体问题反馈给用户。该技术除了大大提高了维修的效率以及专业化，也广泛应用于机床定期检查。做到未坏先测，防患未然的效果。19图4.2维修人员进行通讯诊断自修复系统该系统一般用于全自动化无人工厂，及在CNC系统中安装自我检测模块，在机床通电运行时会反复不间断的扫描各个零部件从伺服控制系统至每一个电容都在其检测范围内，并且该系统能够实现在发现故障问题后第一时间显示在PLC显示屏上并检测是否存在备用零件，如装有备用则立即断路坏死端更换备用零件以保证机床正常运行。然而在机床实际生产操作中，一些故障并不主动报警并且故障现象不明显。针对此类问题我们不可盲目诊断导致错误，需及时查阅有关资料或与专业维修厂家联系解决。首先判断故障发生时机床状态，之后本着由小及大、由外及里、由机械到电气的检查方式认真检查不放过任何一个微小现象，对于故障现象观察的准确性，严重影响着故障排查的准度。在解决一些列的小问题后大故障便可迎刃而解。无论哪类故障，在查找原因之前，最务必先了解以下三点：一、故障时间：故障在开机后产生还是开机时已有故障。二、故障次数：故障时第一次出现，还是曾出现过并多次间断性出现。三、排除外界因素及了解使用机床加工是否按照规程实现，有无人为操作失误。4.3数控机床的常见故障排除方法虽然数控机床的故障诊断技术日益精湛，但依旧存在不足；故障原因时常难以判断，致使其自诊断能力并不能对系统的所有部件进行测试。在这样的条件下，往往会出现一个报警号指示出众多故障原因的情况，这时就需要维修人员对所提示的各种故障原因逐一排查，下文中将介绍9种维修中常见的故障排查方法。20图4.3数控铣床输入输出控制单元（1）直观检查法直观检查法是当故障发生时，维修人员通过一些外部的物理因素如：闪光、异响、异味等因素来判断故障发生位置的一种维修检查方法，经验丰富的工人可以通过该种方法把故障定位到某一具体部件、电路板甚至单一模块上。询问:对发生故障时在场的操作人员询问故障发生时具体情况以及是否有异响、声、光等发生。并了解故障发生经过。目视：具体操作分为两步；首先检查大的方面及是否机床有报警情况，伺服元器件是否正常工作。其次检查电器元件有无烧坏、电线有无断裂各个原件位置是否正常。触摸：在机床断电情况下，检查各个元器件是否有虚接、虚焊情况，用手插紧个接线头并轻摇检查各电路板是否安装到位。通电：对设备进行通电以对设备运行过程中是否会出现异常的声、光、气味以及触摸有无过热电动机和元件而进行检查的一种方法。检查过程中一旦发现有以上问题出现应立刻断电并进行分析。如发现对机床造成不可逆损害的故障，务必立刻断电。例：发现一台法兰克系统数控铣床正常加工后突然出现数控端显示器黑屏，无故障报警并机床仍可正常加工做。通过观察发现故障发生不稳定但设备一旦震动总会出现故障，通过仔细排查认定是原件接触不良，后检查发现一晶振的一个引脚虚21接，经重新焊接后CRT显示器一切正常，故障解决（2）初始化复位法一般情况下，由于瞬时故障引起的系统报警，可用硬件复位或开关系统电源依次来清除故障。若系统工作存储区因不正常关闭而产生系统混乱则必须备份记录后初始化系统，如还未能解决则必须进行硬件诊断。例：当输入一段程序要求机床进行加工时，机床毫无反应，主轴不转私服系统不启动，继电器并不吸和而且CRT无故障报警。在这种情况下可使用初始化复位法进行故障排查，即对系统进行清零复位的操作。（3）自诊断法在CNC系统具有良好的自诊断情况下。其工作过程为：系统不断扫描机床和主机各个元器件，判断其故障原因为机械故障或是电气故障并根据故障原因，CRT报警显示出故障问题代码。这一方法的最大优势在于数控系统可以随时对机器硬件和软件的工作状态进行监视。硬件报警指示：通过对加装于包括数控系统以及伺服系统在内的各电气装置上的指示灯状态进行判断来进行故障诊断，并结合相应的功能说明来排除故障；软件报警指示：软件报警指示通常指系统软件、PLC程序与加工程序所设有的故障报警显示系统，依据故障发生时系统所显示的报警号与诊断说明手册相对照便可进行故障排查。功能程序测试是指把已处理好的转化成程序存在一个存储器中。通过运行该程序，可快速地对故障发生的可能原因进行判断。（4）功能程序测试法常应用于以下场合：机床加工已造成废品但无法确定是因编程操作不当所引起、还是因数控系统发生故障所引起时；无法区别是因来自外部的干扰还是系统稳定性出现问题而致使数控系统出现随机性故障时；对即将投入使用的长时间闲置的数控机床进行定期检修时。(5)备件替换法以好的备件对出现故障的线路板进行替换，即维修人员可在分析出故障大概起因的情况下，通过用备用的印刷电路板、集成电路芯片或元器件替换故障机器中有疑点的部分，将故障范围缩小至印刷线路板或芯片一级。再进行相应的初始化起动，22以使机床可迅速投入到正常使用中。在现代数控的维修工作中，这种先进行自诊断再以备件替换法更换故障部分的方法被越来越广泛地使用。这种维修方案的优点在于可使故障设备停机时间缩至最短。但要注意以下几点：这种方法的操作一定要在停电的状态下进行。尽量不轻易更换CPU板、存储器板及电地，以避免程序和机床出现参数丢失而导致故障扩大。替换故障零件之前应对机器的线路板的版本、型号、各种标记、跨接是否一致等方面进行细致的检查，若不一致则不可更换。在拆线时需仔细做好标志和记录。图4.4数控铣床主轴控制单元及驱动控制单元(6)交叉换位法当发现故障板或者不能确定是否是故障板而又没有备件的情况下，可以将系统中相同或相兼容的两个板互换检查，例如通过交换两个坐标的指令板或伺服板来对故障板或故障部位进行判定。需要注意的是：在交叉换位的时候，在进行硬件接线正确交换的同时，还应将相关的参数一并进行交换。若仅交换了硬件而未交换参数，不仅无法达到目的，而且会导致新的故障。因此，维修人员一定要在交换之前设计好软、硬件交换方案且确保该方案准确无误之后方可进行相关操作。(7)参数检查法系统参数决定系统功能，错误的参数设置会导致系统出现故障，如某一功能失效等，电池电量不足或外界的干扰均会导致个别参数的丢失或变化。一旦出现类似故障，首先应对系统参数进行核对（系统参数一般保存在磁泡存储器或需由电池保持的CMOSRAM中），在确定原因后可对参数进行修正。23例：一台采用了测量循环系统的数控铣床在调试时发现该功能无法实现。经过维修人员的检查发现，要实现该功能的背景存储器存在的数据位没有设定，经设定后该功能正常。在进行参数检查法时，应注意一点：用户程序或参数错误也可能造成机器故障。对于这种情况，我们可利用系统的程序自诊断功能进行检查并对相关错误进行更正以排除故障。(8)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端子。这些检测端子可使维修人员通过测量其电压或波形，来对有关电路的工作状态进行检测，这种方法称为测量比较法。在采取测量比较法之前需要了解各个元部件作用。(9)局部升温法运行时间过久的数控系统会存在原件老化以及性能下降等问题。但由于这些原件并未完全报废，数控系统的故障会表现为时有时无。这时维修人员可对可疑元件用电烙铁或电吹风等进行局部加温以使故障快速出现。需要注意的是，在实际操作时，应先了解元器件的温度参数，以免对好的元器件造成损伤。(10)原理分析法在了解机床电路，并掌握其工作原理运动逻辑的机床上，采用一起对机床进行检测分析故障所在。除上述较为常用的故障检测方法外，还有拔插板法、电压拉偏法、开环检测法等。在实际操作中，维修人员应对先故障现象进行细致而全面的分析，之后灵活地选用一种或多种行之有效的诊断方法来逐步缩小故障范围，争取快速排除故障。24图4.5数控铣床的电气控制单元4.4数控机床维修后的开机调试一般情况下，维修人员会在机床故障排除之后进行机床的通电试车，该环节分为两部分：第一步，在机床锁住的条件下，用编制的程序进行空运转试验，这一步骤可对程序的正确性进行检测；第二步，放开机床，之后对进给倍率开关、快速超凋开关以及主轴速度超调开关进行多种变化，若机床在上述各开关的多种变化之下依然可以运行良好，则将各超调开关置于100处，在机床充分运行的情况下，对整机的运行状况是否良好进行观察判断。调试完成后按正常的程序对工件进行试加工，若加工后的工件精度达到标准要求，则维修完成。如果加工过程中出现精度不达标的问题则根据系统参数设定手册重设相关参数并重启机床。4.5维修调试后的技术处理在故障维修结束后，维修人员应认真填写维修记录以建立用户档案，并列出相25关的备件清单。对于故障发生的时间、故障分析方法、所采用的排故方法以及各种遗留问题也应在档案中做详细说明，以使每次故障有据可查，且可进行维修经验的积累。265数控铣床的故障检测与故障排除案例随着现代数控工业越发发达其系统稳定性越来越高，数控机床已经向着高MTBF高精度的方向发展。机床大部分故障的发生都不是系统本身故障引起（即电气故障），很多情况下是因为机床长期使用机械元件造成损耗而引起的硬故障（机械故障）。该种故障常发生于伺服驱动模块和旋转编码器模块有着易诊断的特点。以faunc系统机床为例，该系统具有很强的自我诊断能力，当故障发生时faunc系统便会基于预装的PMC动态梯形图启动自我检测，查明机床的故障原因并准确定位故障点，使维修人员不必进行排查故障的繁琐工作并大大节约了维修时间，提高工作效率。5.1实践操作案例分析案例一：主轴停转南京巨森生产的NCES-M数控立铣床在执行M03S400时主轴停转，CRT显示主轴停转故障报警。（1）故障现象分析：FANUC系统出现该现象报警及主轴未能正常运转。（2）故障排除要点：检查模拟量是否有输出、检查传动带是否断裂。（3）故障排除步骤：该类问题出现我们按照上文所提及的由简单到复杂的步骤对故障进行分析。首先检查系统外电路是否有电压供给，随后检查有无模拟量输出。使用万用表检查主轴是否有电压输出，在确定主轴有信号，则检查电源输入线路以及输出线路是否断路