数控机床的维护与常见故障分析.doc

商丘职业技术学院毕业论文 数控机床维护与常见故障分析 毕业（论文）设计题目：数控机床的维护与常见故障分析院 系： 机电工程系 专 业： 机电一体化 指导老师： 姓 名： 班 级： 机电四班 学 号： 0 撰写日期：2009年12月18日 摘 要随着我国正向现代化信息化工业化的国家大步迈进，所以机械制造业发展的一个新趋势就出现了。它越来越广泛的应用数控技术，但是数控机床是一种高投入高自动化机床，在生产和保养是投入较高。是一种高精度高效益高价值的设备，在使用过程中难免会出现损坏和故障之呈现出来，如何尽可能的长时间长时间保持其良好的技术状态，延缓劣化进程，及时发现和消灭故障隐患，从而提高数控机床的平均无故障工作时间和使用寿命，及时做好数控设备的日常维护和保养工作，随时解决出现的故障问题也是当前数控机床使用过程中急需解决的问题之一。因此，培养掌握数控机床原理车床组成故障维修和维修保养技能的专业型技术人才的工作显得尤为重要。关键词：数控车床，检测维护，故障分析，维修ABSTRACTWith the modernization of Chinas positive information strides industrialized countries, so the development of machinery manufacturing industry is a new trend has emerged. It is more and more widely used in CNC technology, but the CNC machine tool is a high input, high-automatic machine tools, inputs in the production and maintenance is higher. Is a high-precision, high-efficiency, high-value equipment, the use of the process will inevitably be damaged and failure is seen to come out, how long a long time as possible to maintain their good technical condition, slow down the deterioration process, the timely detection and eliminate hidden faults, thereby enhancing numerical control machine tool, the average time between failures and service life, in a timely manner CNC equipment, routine maintenance and repair work at any time of the failure to address emerging issues are also currently in the process of CNC machine tool, one of the problems be solved. Therefore, the train master the principles of CNC machine tools, lathe component fault repair and maintenance skills in the work of professional and technical personnel is particularly important. KEY WORDS：NC lathes, inspection and maintenance, fault analysis and repair目 录摘 要1前 言5第1章 数控机床的概述71.1 数控机床的产生与发展71.2 数控机床的主要组成和工作过程81.2.1数控机床的组成81.2.2数控机床的工作过程81.3 数控机床的分类91.3.1按加工工艺方法分类91.3.2按控制运动的方式分类101.3.3按所用进给伺服系统的类型分类10第2章 数控机床的维护与维修112.1数控机床维修与维护的基本要求112.1.1维修人员的要求112.1.2.技术资料的要求112.1.3工具及备件的要求112.2 数控机床常见故障112.2.1主机故障和电气故障122.2.2系统性故障和随机故障122.2.3有显示故障和无显示故障132.2.4破坏性故障和非破坏性故障142.2.5硬件故障和软件故障142.3 数控机床的维护142.3.1刀库及换机械手的维护主要有152.3.2数控机床润滑维护152.3.3 数控系统长期不用时的维护162.3.4预防性维护16第3章 数控机床的故障诊断与排除183.1故障诊断的基本内容183.1.1数控机床故障诊断的必要性和基本条件183.2故障分析的基本方法183.2.1常规分析法183.2.2动作分析法193.2.3状态分析法193.2.4操作、编程分析法193.2.5利用CNC系统自珍断功能193.3 故障诊断的基本方法193.3.1维修遵循原则193.3.2常用的故障诊断方法203.3.3干扰及其预防223.4 数控系统的故障排除223.4.1电源223.4.2数控系统位置环故障233.4.3机床坐标找不到零点233.4.4动态特性变差，工件加工质量下降，甚至在一定速度下机床发生振动233.5维修排故后的总结提高工作233.5.1总结提高工作的主要内容包括233.5.2总结提高工作的好处是24第4章 数控系统故障诊断与维修实例254.1 电源类故障诊断与维修254.1.1电源不能接通类故障254.2 数控机床的维修实例27结 论30参考文献31致 谢32前 言伴随着我国制造业的迅猛发展，数控机床得到了广泛的应用，走进了千万家企业，从而也推动我国制造业向更高的层次发展。由于数控机床在我国制造业中被大量的使用，所以也需要大量的专业维修人员。然而由于数控维修技术的复杂性、多样性和多变性以及一些客观环境因素的制约，在数控机床维修技术方面还没有形成一套成熟的、完整的理论体系。虽然如此，但经过众多专业维修人员多年来的努力，还是总结出来了一些宝贵的经验。一般说来，数控机床的故障分为三类，分别为系统故障、机械故障和电气控制故障。数控机床是一种综合应用了计算机、自动控制、精密测量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、价格昂贵，因此不仅要求维修人员要有较高的素质，而且还对维修资料、维修仪器等方面提出了比普通机床更高的要求。数控机床是一种新型的自动化机床,采用计算机技术,是机电一体化的产品。由于数控机床加工精度高、柔性好、效率高、可以加工形状非常复杂的工件,所以,得到了广泛应用。但是,由于数控机床技术先进,构成复杂,所以,比普通设备容易出现问题,并且很多问题诊断、排除的难度都比较大。随着数控机床应用的普及,对数控机床的有效利用率要求越来越高,这一方面要求数控机床的可靠性要高,另一方面,数控机床出现故障后要求尽快排除。所以,要求数控机床的维修人员不但要有理论知识,而且要有快速发现问题、解决问题的能力和丰富的实践经验。另外任何一台数控设备都是一种过程控制设备，这就要求它在实时控制的每一时刻都准确无误地工作。任何部分的故障与失效，都会使机床停机，从而造成生产停顿。因而对数控机床这样原理复杂、结构精密的装置进行维修就显得十分必要了。在许多行业中，这些设备均处于关键的工作岗位，若在出现故障后不及时维修排除故障，就会造成较大的经济损失先进制造技术的核心是数控技术。数控机床、加工中心是机电一体化高新技术产品，同时又是先进制造技术的工艺装备。目前，我国许多机床厂都在大批量生产数控车床、数控铣床、加工中心等数控产品，随着国内数控机床用量的剧增，急需培养一大批能够熟练掌握现代数控机床编程、操作和维修的应用型人才。加入世界贸易组织（WTO）以后我国制造业获得了空前发展，并快速成为全球重要的制造基地，对掌握数控加工等现代制造技术的技能型人才形成了巨大的需求。本着“必需、够用”的原则，以岗位为目标，以能力培养为主线，突出了实践技能的培养。为了奠定扎实的数控技术基础，对数控机床进行了系统的介绍。通过典型的维修实例，阐述了数控机床的维修与实训方法，把寻找故障的过程作为重点。考虑到目前的生源状况，做到了内容浅显易懂，解析说明。在实施性和实用性方面有较大的突破，体现了高等职业教育教材的特色。我们现有的维修状况和水平，与国外进口设备的设计与制造技术水平还存在很大的差距。造成差距的原因在于：人员素质较差，缺乏数字测试分析手段，数域和数域与频域综合方面的测试分析技术等有待提高等等。第1章 数控机床的概述1.1 数控机床的产生与发展数字控制技术简称数控技术，是指用数字指令控制机器动作的一门技术。随着科学技术和社会生产力的迅速发展，机械产品日趋复杂，社会对机械产品的质量和生产率提出了更高的要求。因而，一种灵活、通用、高精度、高效率的“柔性”自动化设备?数控机床应运而生。数控机床由程序介质、数控系统、伺服驱动和机床主体四大部分组成，它是在机械制造技术和控制技术的基础上发展起来的，其过程大致如下1948年，美国帕森斯公司接受美国空军的委托，研制直升机螺旋桨叶片轮廓检验用的样板加工设备。于是提出了采用数字脉冲控制机床的设想。1949年，帕森斯公司与美国麻省理工学院开始共同研究，并于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床，当时数控装置采用电子管元件。1959年数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板，出现带自动换刀装置的数控机床，称为加工中心，使之进入了第二代。1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进数控机床品种和产量的发展。19世纪60年代末，出现了有一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统（简称DNC），又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统（简称CNC），是数控装置进入了以小计算机为特征的第四代。1974年，研制成功使用微处理和半导体储存器的微型计算机数控装置（简称MNC），这是第五代数控系统。20世纪80年代初随着计算机的发展，出现了能进入人机对话式自动编制程序的数控装置。数控装置小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测共建等功能20世纪90年代后期，出现了PC+CNC智能数控系统，即以PC机为数控系统的硬件部分，在PC机上安装NC系统此种系统维护方便，易于实现网络化制造。近年来，带有刀具库并能自动换刀具的数控机床加工中心的发展速度十分迅速。相继出现的双托盘自动交换的加工中心和柔性制造单元（FMC），由多台加工中心、物流系统、工业机器人及相应的信息流和中央控制系统组成的柔性制造系统（FMS），可实现24120小时无人化运转。办公自动化（OA）与柔性制造系统（FMS）集成，实现工厂自动化(FA)生产。这些都改变了传统的制造模式，是制造业朝着自动化、柔性化、集成化方向发展。1.2 数控机床的主要组成和工作过程1.2.1数控机床的组成1.2.2数控机床的工作过程（1）程序的储存介质数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。（2）输入、输出（I/O）装置输入装置的作用是将程序载体（信息载体）上的数控代码传递并存入数控系统内。（3）数控装置数控系统是机床实现自动加工的核心，是整个数控机床的灵魂所在。数控系统主要由输入元件、监视器、主控制系统、可编程控制器、输入/输出接口等组成。主控制系统主要由CPU、存储器、控制器等组成。数控系统的主要控制对象是位置、角度、速度等机械量，以及温度、压力、流量等物理量，其控制方式可分为数据运算处理控制和时序逻辑控制两大类。（4）伺服系统伺服系统包括私服驱动电机，各种伺服驱动元件和执行机构等，它是数控系统的执行部分。它的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换为机床移动部件的运动。（5）检测反馈系统检测反馈装置的作用是对机床的实际运动速度、方向、位移量以及加工状态加以检测，把检测结果转化为电信号反馈给数控装置，通过比较，计算出实际位置与指令之间的偏差，并发出纠正误差指令。位置检测装置包括光栅、旋转编码器、磁栅等，用于检测执行部件的角度和位移量。（6）机床本体数控机床的机床本体与传统机床相似，由主传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。（7）辅助装置辅助装置主要包括自动换刀装置ATC(Automatic Tool Changer)、自动交换工作台机构APC(Automatic Paller Changer)、工件加紧放松机构、回转工作台、液压控制系统、润滑装置、切削液装置、排屑装置、过载和保护装置等。数控机床就是将加工过程的各种机床动作，由数字化的代码表示，通过某种载体将信息输入数控系统，控制计算机对输入的数据进行处理，来控制机床的伺服系统或其他执行元件，使机床加工出所需的工件。其主要内容包括如下:a根据零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数、位置数据、夹具选用和刀具类型选择等。b用规定的程序代码和格式编写零件加工序单；或用自动编程软件进行计算机辅助设计与制造（CAC/CAM）工作，直接生成零件的加工程序文件。c程序的输入与传输。d将输入传输倒数控单元的加工程序，进行试运行、刀具路径模拟等。e通过对机床的正确操作，运行调试程序。f完成零件的加工。1.3 数控机床的分类1.3.1按加工工艺方法分类普通数控机床为了不同的工艺需要，普通数控机床有数控车床、铣床、钻床、镗床及磨床等，而且每一类又有很多品种。数控加工中心数控加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床。典型的数控加工中心有镗铣加工中心和车削加工中心。多坐标数控机床多坐标联动的数控机床，其特点是数控装置能同时控制的轴数较多，机床结构也较复杂。坐标轴数的多少取决于加工零件的复杂程度和工艺要求，现在常用的有四、五、六坐标联动的数控机床。数控特种加工机床数控特种加工机床包括电火花加工机床、数控线割机床、数控激光切割机床等。1.3.2按控制运动的方式分类点位控制数控机床这类机床只控制运动部件从一点移动到另一点的准确位置，在移动过程中不进行加工，对两点间的移动速度和运动轨迹没有严格要求，可以沿多个坐标同时移动，也可以沿各个坐标先后移动。采用点位控制的机床有数控钻床、数控坐标镗床、数控冲床和数控测量机等。直线控制数控机床这类机床不仅要控制点的准确定位，而且要控制(或工作台)以一定的速度沿与坐标轴平行的方向进行切削加工。轮廓控制数控机床这类机床能够对两个或两个以上运动坐标的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的平面或空间运动轨迹能满足零件轮廓的要求。轮廓控制数控机床有数控铣床、车床、磨床和加工中心等。1.3.3按所用进给伺服系统的类型分类开环数控机床开环数控机床采用开环进给伺服系统，伺服驱动部件通常为反应式步进电动机或混合式伺服步进电动机。闭环数控机床闭环数控机床的进给伺服系统是按闭环原理工作的，带有直线位移检测装置，直接对工作台的实际位移量进行检测。伺服驱动部件通常采用直流伺服电动机和交流伺服电动机。半闭环数控机床这类控制系统与闭环控制系统的区别在于采用角位移检测元件，检测反馈信号不是来自工作台，而是来自与电动机相联系的角位移检测元件。第2章 数控机床的维护与维修2.1数控机床维修与维护的基本要求 数控机床的维修随着数控技术的发展已成为一个很宽广的领域，所以数控机床种类也越来越多，维修工作成了一个不可缺少的工作内容。数控机床是一种综合应用了计算机、自动控制、精密测量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、价格昂贵，因此它对人维修人员素质、维修资料的准备、维修仪器的使用等方面提出了比普通车床更高的要求，这些要求主要包括以下方面。2.1.1维修人员的要求（1）有较广的知识面；（2）善于思考；（3）重视总结积累；（4）善于学习；（5）能熟练操作机床和使用维修仪器；（6）具有较强的动手能力。2.1.2.技术资料的要求（1）机床的使用说明书，它是由机床生产厂家编制并随机床提供的随机资料。包括以下内容：a机床的操作过程和步骤；b机床主要机械传动系统及主要部件的结构原理示意图；c机床的液压、气动、润滑系统图；d机床安装和调整的方法与步骤；e机床电器控制原理图；f机床使用的特殊功能及其说明等。（2）系统的操作、编程说明书；（3）PLC程序清单；（4）机床参数清单；（5）伺服驱动系统、主轴驱动系统及步进驱动器的使用说明；（6）机床主要配套功能部件的说明书和资料。2.1.3工具及备件的要求（1）常用仪器，它包括测振仪、红外测温仪、示波器、IC在线测试仪。（2）常用仪表类，它包括数字万用表、数字转速表、相序表、常用的长度测量工具长度测量工具（如：千分表、万分表等）；（3）常用工具类，它包括钳类工具、扳手类工具、化学用品。（4）其他：电烙铁、吸锡器、螺丝刀、剪刀、镊子、吹尘器、清洗盘、连接线、卷尺、刷子等。2.2 数控机床常见故障数控车床是一种技术复杂的机电一体化设备，其故障发生的原因一般都比较复杂，这给故障诊断和排除带来了不少困难。为了便于分析故障和处理，本节按故障部件、故障性质机故障原因等对常见故障作了如下分类。2.2.1主机故障和电气故障（1）主机故障数控机床的主机部分，主要包括机械、润滑、冷却、排屑、液压、气动与防护等装置。主机常见的故障主要有：a.因机械部件安装、调试、操作使用不当及设计不合理等原因引起的机械传动故障；b.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；c.因机械零件的损坏、联结不良等原因引起的故障。主机故障主要表现为传声噪声大、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”现象是减少主机部分故障的重要措施。（2）电气故障电气故障分弱电故障与强电故障。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。弱电故障又有硬件故障与软件故障之分。硬件故障是指上述各部分的集成电路芯片、电子元件、接插件以及外部连接组件等发生的故障。软件故障是指在硬件正在常情况写所出现的动作出错、数据丢失等故障，常见的有：加工程序出错、机床数据丢失、系统程序和参数的改变或丢失等。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、变压器、电动机、电磁铁、行程开关等电气元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，但发生故障的几率要高于弱电部分，必须引起维修人员足够重视。2.2.2系统性故障和随机故障（1）系统性故障系统性故障，通常是指只要满足一定的的条件或超过某一设定的限度，工作中的数控机床必然会发生的故障。比如：网络电压过高或过低，系统就会产生电压过高报警或电压过低报警；切削量安排得不合适，就会产生过载报警；加工时间过长，电机温度过高，就会产生过热报警等。（2）随机性故障随机性故障是指数控机床在工作过程中偶然发生的故障，此类故障是指在同样的条件下，只偶尔出现一次或两次的故障。此类故障的发生的原因较隐蔽，故障的原因分析与故障的诊断的排除都是很困难的，一般情况下，故障的发生往往与部件的安装质量、参数设定、软件设计不完善、工作环境的影响、机械结构的局部松动、错位、机床电器元件可靠性下降等诸多因素有关。因此，排除此类故障应该经过反复试验，综合判断。随机性故障有可恢复性，故障发生后，通过重新开机等措施，机床通常可恢复正常，但在运行过程中，又可能发生同样的故障。加强数控系统的维护检查，确保电气箱的密封，可靠的安装、连接，正确的接地和屏蔽，是减少、避免此类故障发生的重要的措施。2.2.3有显示故障和无显示故障（1）有报警显示故障数控机床的故障显示可分为指示灯显示与显示器显示两种情况。a.指示灯显示报警指示灯显示报警是指通过控制系统各单元上的状态指示灯（一般由LED发光管或小型指示灯组成）显示的报警。根据数控系统的状态指示灯，如果系统的诊断软件以及显示电路不正常，显示器不显示报警时，仍可大致分析判断出故障发生的部位与性质。因此，在维修、排除故障过程中应认真检查这些状态指示灯的状态。b.显示器显示报警显示器显示报警是指可以通过CNC显示器显示出报警号和报警信息的报警。由于数控系统一般都具有较强的自诊断功能，如果系统的诊断软件以及显示电路工作正常，一旦系统出现故障，可以在显示器上以报警号及文本的形式显示故障信息。数控系统能进行显示报警少则几十种，多则上千种，它是故障诊断的重要信息。在显示器显示报警中，又可分为NC的报警和PLC的报警两类。前者为数控生产厂家设置的故障显示，它可对照系统的“维修手册”，来确定可能产生该故障的原因。后者是由数控机床生产厂家设置的PLC报警信息文本，属于机床侧的故障显示。它可对照机床生产厂家所提供的“机床维修手册”中有关内容，确定故障所产生的原因。（2）无报警显示故障数控机床生产的故障还有一种情况，那就是无任何报警显示，但机床却不能正使用，往往是机床停在某一位置上不能正常工作，甚至连手动操作都失灵。2.2.4破坏性故障和非破坏性故障以故障产生时有无破坏性而将故障分为破坏性故障和非破坏性故障。（1）破坏性故障人为因素也是造成数控机床故障的外部原因之一。此类故障产生会对机床和操作者造成伤害，导致机床损坏或人身伤害，如：飞车、超程运动、部件碰撞等等。（2）非破坏性故障大多数的故障属于此类故障，这种故障往往通过“清零”即可消除。维修人员可以重现此类故障，通过现象分析、判断。2.2.5硬件故障和软件故障（1）硬件故障硬件故障是指控制系统主机中的硬件损坏，导致数控机床必然会发生的故障。这一类故障具有不可恢复性，故障一旦产生，如不对其进行维修处理，机床不会自动恢复正常，但只要找出发生故障的根本原因，维修完成后机床立即可以恢复正常。正确使用与精心维护是避免故障发生的重要措施。（2）软件故障软件故障分为两类：a.程序编制错误造成的软件故障；b.参数设置不正确造成的软件故障。这两类故障排除比较容易，只要认真检查程序和修改参数就可以解决。但是，参数的修改要慎重，一定要搞清参数的含义以及与其相关的其它参数，方可改动，否则顾此失彼还会带来很大的麻烦。一般在机床投入生产之前将其参数备份，以便于解决这类问题。2.3 数控机床的维护数控系统是数控机床的核心部件，因此，数控机床的维护主要是数控系统的维护。数控系统经过一段较长时间的使用，电子元器件性能要老化甚至损坏，有些机械部件更是如此，为了尽量地延长元器件的寿命和零部件的磨损周期，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。概括起来，要注意以下几个方面。1. 制订数控系统日常维护的规章制度。根据各种部件特点，确定各自保养条例。如明文规定哪些地方需要天天清理（如CNC系统的输入输出单元光电阅读机的清洁，检查机械结构部分是否润滑良好等），哪些部件要定期检查或更换（如直流伺服电动机电刷和换向器应每月检查一次）。 2. 应尽量少开数控柜和强电柜的门 因为在机加工车间的空气中一般都含有油雾、灰尘甚至金属粉末。一旦它们落在数控系统内的印制线路或电器件上，容易引起元器件间绝缘电阻下降，甚至导致元器件及印制线路的损坏。有的用户在夏天为了使数控系统超负荷长期工作，打开数控柜的门来散热，这是种绝不可取的方法，最终会导致数控系统的加速损坏。正确的方法是降低数控系统的外部环境温度。因此，应该有一种严格的规定，除非进行必要的调整和维修，不允许随便开启柜门，更不允许在使用时敞开柜门。2.3.1刀库及换机械手的维护主要有（1）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。夹具等发生碰撞（2）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，否则不能完成换刀工作。（3）开机时，应使刀库和机械手和机械手空运行，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工作。（4）检查机械手液压系统的压力是否正常，刀具在机械手上锁紧是否可靠，发现不正常应及时处理。（5）手动换刀时，要保证刀具安装到位，刀座锁紧可靠。注意保持刀具刀柄和刀套的清洁。2.3.2数控机床润滑维护所有数空空机床都使用自动润滑单元，用于机床导轨，滚珠丝杠等的润滑。操作工应每周定期加油一次，找出耗油量的规律，发现供油减少时应及时通知维修工检修。操作者应随时注意CRT显示器上的运动轴监控画面，发现电流增大等异常现象时，通知维修工维修。维修工每年应进行一次润滑分配装置的检查，发现油路堵塞或漏油应及时疏通或修复。有些加工中心的主轴轴承和旋转工作台的润滑液使用自动润滑，对这些润滑部位，也应该注意维护保养。2.3.3 数控系统长期不用时的维护为提高数控系统的利用率和减少数控系统的故障，数控机床应满负荷使用，而不要长期闲置不用，由于某种原因，造成数控系统长期闲置不用时，为了避免数控系统损坏，需注意以下两点： (1) 要经常给数控系统通电，特别是在环境湿度较大的梅雨季节更应如此，在机床锁住不动的情况下（即伺服电动机不转时），让数控系统空运行。利用电器元件本身的发热来驱散数控系统内的潮气，保证电子器件性能稳定可靠，实践证明，在空气湿度较大的地区，经常通电是降低故障率的一个有效措施。 (2) 数控机床采用直流进给伺服驱动和直流主轴伺服驱动的，应将电刷从直流电动机中取出，以免由于化学腐蚀作用，使换向器表面腐蚀，造成换向性能变坏，甚至使整台电动机损坏。2.3.4预防性维护预防性维护的目的是为了降低故障率，其工作内容主要包括下列几方面的工作。(1)人员安排 为每台数控机床分配专门的操作人员、工艺人员和维修人员，所有人员都要不断地努力提高自己的业务技术水平。(2)建规建档 针对每台机床的具体性能和加工对象制定操作规章，建立工作与维修档案，管理者要经常检查、总结、改进。(3)日常保养 对每台数控机床都应建立日常维护保养计划，包括保养内容(如坐标轴传动系统的润滑、磨损情况，主轴润滑等，油、水气路，各项温度控制，平衡系统，冷却系统，传动带的松紧，继电器、接触器触头清洁，各插头、接线端是否松动，电气柜通风状况等等)及各功能部件和元气件的保养周期(每日、每月、半年或不定期)。(4)提高利用率 数控机床如果较长时间闲置不用，当需要使用时，首先机床的各运动环节会由于油脂凝固、灰尘甚至生锈而影响其静、动态传动性能，降低机床精度，油路系统的 堵塞更是一大烦事；从电气方面来看，由于一台数控机床的整个电气控制系统硬件是由数以 万计的电子元器件组成的，他们的性能和寿命具有很大离散性，从宏观来看分三个阶段：在一年之内基本上处于所谓“磨合”阶段。在该阶段故障率呈下降趋势，如果在这期间不断开动机床则会较快完成“磨合”任务，而且也可充分利用一年的维修期；第二阶段为有效寿命 阶段，也就是充分发挥效能的阶段。在合理使用和良好的日常维护保养的条件下，机床正常运转至少可在五年以上；第三阶段为系统寿命衰老段，电器硬件故障会逐渐增多，数控系统的使用寿命平均在810年左右。因此，在没有加工任务的一段时间内，最好较低速度下空运行机床，至少也要经常给数控系统通电，甚至每天都应通电。第3章 数控机床的故障诊断与排除3.1故障诊断的基本内容3.1.1数控机床故障诊断的必要性和基本条件（1）数控机床故障诊断的必要性任何一台数控机床都是一个由机、电、液合为一体的过程处理器，因而就要求它在工作过程中实施实时控制，即每一时刻都必须按着指令准确无误的工作。任何部分的故障和失败，都会造成机床停机，从而造成生产的停顿等，带来不必要损失。因此对数控车床进行故障诊断和维修就显得十分重要。（2）故障诊断工作的基本条件a.高度的责任心和良好的职业素质；b.熟悉数控机床，具备实验、测试和实际手动操作的能力。2.现场诊断现场故障诊断是对数控机床所出现的故障进行诊断，找到故障产生的原因，确认故障部位，想办法排除故障，或是更换备件，或是修改参数，从而恢复数控机床功能，使其正确运行工作过程。由于数控机床是机、电、液一体化的整体，故在诊断时首先采用分部方法：即确定故障发生的部位是在主机部分、电气部分（包括CNC系统、伺服部分、主电动机驱动系统、机床电器），还是液压部分，然后再着手进行故障排除。在实际诊断过程中，故障可能是相互交叉的，故障诊断的准确性和速度取决于对设备结构掌握程度以及方法是否得当。3.2故障分析的基本方法3.2.1常规分析法(1)检查电源的规格（包括电压、频率、相序、容量等）是否符合要求；(2)检查CNC伺服驱动、主轴驱动、步进驱动、电动机、输入输出信号的连接是否正正确、可靠；(3)检查CNC伺服驱动等装置内印刷电路板是否安装牢固，接插部位是否松动；(4)检查CNC伺服驱动、主轴驱动、步进驱动等部分的设定端、电位器的设定、调整是否准确；(5)检查液压、气动、润滑部件的油压、气压等是否符合机床要求；(6)检查电器元件、机械部件是否有明显的损坏等等。3.2.2动作分析法动作分析法是通过观察、监视机床动作，判定动作不良部位，并有来此判断故障根源的一种方法。3.2.3状态分析法状态分析法是通过检测执行元件的工作状态，判定故障的一种方法，这一方法在数控机床过程中使用最广。3.2.4操作、编程分析法操作、编程分析法是通过 某些特殊的操作或编制专门的测试程序段，确认故障原因的一种方法。如手动单步执行换刀、自动交换工作台等，这种方法可以判定故障发生的原因与部件，检查程序编制的正确性。3.2.5利用CNC系统自珍断功能(1)开机自诊断(2)运行自诊断(3)脱机诊断(4)数控系统的硬件报警诊断3.3 故障诊断的基本方法3.3.1维修遵循原则（1）充分调查故障现场这是维修人员取得维修第一材料的一个重要手段。调查故展现场，首先要查看故障记录单；同时应向操作者调查、询问出现故障的全故障，充分了解发生的故障现象，以及才去过的措施等。此外，维修人员还应对现场做细致的检查，观察系统的外观、内部各部是否异常之处；在确认数控系统通电无危险的情况下方可通电，通电后在观察系统有何异常，CRT显示的报警内容是什么等。（2）认真分析故障的原因数控系统各有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。分析故障时，维修人员也不应局限于CNC部分，而是要对机床强电、机械、液压、气动等方面都做详细的检查，并进行综合判断，达到确诊和最终故障的目的。3.3.2常用的故障诊断方法（1）直观法直观法是一种最基本、最简单地方法，就是利用人的感官注意发生故障时的现象，并判断故障可能发生的部位。如：是否有响声、火花、亮光发生，有无焦糊味、发热等异常现象。（2）利用CNC系统自诊断功能a.开机自诊断系统内部自诊断程序b.数控系统的硬件报警功能（3）利用状态显示诊断功能状态显示是指数控系统和机床之间所传递的信号的状态显示。（4）参数检查法数控系统的机床参数是保证机床正常运行的前提条件，它们直接影响着数控机床的性能。参数通常存放在系统存储器中，一旦电池不足或受到外界的干扰，可能导致部分参数的丢失或变化，是机床无法正常工作。通过核对、调整参数，有时可以迅速排除故障；特别是对机床长期不用的情况，参数丢失得现象经常发生。因此，检查和恢复机床参数，是维修中行行之有效地方法之一。（5）功能测试法所谓功能测试法是通过功能测试程序，检查机床的实际动作，判别故障的一种方法。（6）交换法（备件替换法）所谓交换法，是指在故障范围大致确认，并在确认外部条件完全正确的情况下，利用同样的印制电路板、模块、集成电路芯片或或元器件替换有疑点的部分地方法。备件替换法是一种简单、易行、可靠的方法，也是维修过程中最常用的故障判别方法之一。（7）测量比较法数控系统的印制电路板制造时，为了调整、维修的便利，通常都设置有检测用的测量端子。测量比较法使用的前提是：维修人员应了解或实际测量正确的印制电路板关键部位、易出故障部位的正常电压值、正确的波形，才能进行比较分析，而且这些数据应随时做好记录，并作为资料积累。（8）原理分析法原理分析法是排除故障的最基本方法，当其他检查方法难于奏效时，可从电路基本与那里出发，根据数控系统的组成及工作原理，分析各点的电瓶和参数，进而对故障进行系统检查的一种方法。（9）隔离法有些故障，如：轴转动、爬行，一时难以区分是数控部分，还是伺服系统或机械部分造成，常采用隔离法。将机、电分离，数控与伺服分离，或将位置闭环分离作开环处理，这样复杂的问题就化为简单问题，就能较快地找到故障原因。（10）局部升温法人为地将元器件温度升高（应注意器件的温度参数）或降低，加速一些温度特性较差的元器件“生病证”或使“病症”消除来寻找故障原因。（11）对比法本方法是以正确的电压、电瓶或波形与异常的相比较来寻找故障部位。（12）电压拉偏法有些不定期出现的软故障与外界电网电压波动有关，当机床出现此类故障时，可把电源电压人为地调高或调低，模拟恶劣的条件让故障容易暴露。（13）插拔法插拔法是通过监视插件板或组件拔出再插入的过程，确定拔出插入的连接界面是否为故障部位。值得注意的是，在插件或组件插件板和组件拔出再插入的过程中，改变状态的部位可能不只是连接接口。因此，不能因为拔出插入后故障消失，就肯定是接口的接触不良，还有内部的焊点虚焊恢复接触状态、内部的短路点回复正常等可能性。（14）敲击法数控系统是由各种电路板组成，电路板上、接插件等处有虚焊或接口槽接触不良都会引起故障。可用绝缘物轻轻敲打疑点处，判断敲击处是否就是故障部位。3.3.3干扰及其预防干扰是造成数控系统“软”故障，且容易被忽视的一个重要的方面。消除系统干扰可以从下述几个方面着手。（1）正确连接机床、系统的地线数控机床必须采用一点接地法,切不可为了省事，在机床的各部位就近接地，造成多点接地环流。（2）防止强电干扰数控机床强电柜内的接触器、继电器等电磁部件都是干扰源。（3）抑制或减小供电线路上的干扰在某些电力不足或频率不稳的场合，如：电压的冲击、欠压，频率和相位漂移，波形的失真、共模噪声及常模噪声等，将影响系统的正常工作，应尽可能减小线路上的此类干扰。3.4 数控系统的故障排除3.4.1电源电源是维修系统乃至整个机床正常工作的能量来源，它的失效或者故障轻者会丢 失数据、造成停机。重者会毁坏系统局部甚至全部。西方国家由于电力充足，电网质量高，因此其电气系统的电源设计考虑较少，这对于我国有较大波动和高次谐波的电力供电网来说就略显不足，再加上某些人为的因素，难免出现由电源而引起的故障。我们在设计数控机床的供电系统时应尽量做到：(1)提供独立的配电箱而不与其他设备串用。(2)电网供电质量较差的地区应配备三相交流稳压装置。(3)电源始端有良好的接地。(4)进入数控机床的三相电源应采用三相五线制，中线(N)与接地(PE)严格分开。 (5)电柜内电器件的布局和交、直流电线的敷设要相互隔离。3.4.2数控系统位置环故障(1)位置环报警。可能是位置测量回路开路；测量元件损坏；位置控制建立的接口信号不存在等。 (2)坐标轴在没有指令的情况下产生运动。可能是漂移过大；位置环或速度环接成正反馈；反馈接线开路；测量元件损坏。3.4.3机床坐标找不到零点可能是零方向在远离零点；编码器损坏或接线开路；光栅零点标 记移位；回零减速开关失灵。3.4.4动态特性变差，工件加工质量下降，甚至在一定速度下机床发生振动这其中有很 大一种可能是机械传动系统间隙过大甚至磨损严重或者导轨润滑不充分甚至磨损造成的；对于电气控制系统来说则可能是速度环、位置环和相关参数已不在最佳匹配状态，应在机械故障基本排除后重新进行最佳化调整。3.5维修排故后的总结提高工作对数控机床电气故障进行维修和分析排除后的总结与提高工作是排故的第三阶段，也是十分重要的阶段，应引起足够重视。3.5.1总结提高工作的主要内容包括(1)记录从故障的发生、分析判断到排除全过程中出现的各种问题，采取的各种措施，涉 及到的相关电路图、相关参数和相关软件，其间错误分析和排故方法也应记录并记录其无效的原因。除填入维修档案外，内容较多者还要另文详细书写。(2)件的维修人员应该从较典型的故障排除实践中找出常有普遍意义的内容作为研究课题 进行理论性探讨，写出论文，从而达到提高的目的。特别是在有些故障的排除中并未经由认真系统地分析判断而是带有一定地偶然性排除了故障，这种情况下的事后总结研究就更加必要。(3)故障排除过程中所需要的各类图样、文字资料，若有不足应事后想办法补济，而且在 随后的日子里研读，以备将来之需。(4)从排故过程中发现自己欠缺的知识，制定学习计划，力争尽快补课。(5)找出工具、仪表、备件之不足，条件允许时补齐。3.5.2总结提高工作的好处是 (1)迅速提高维修者的理论水平和维修能力。 (2)提高重复性故障的维修速度。 (3)利于分析设备的故障率及可维修性，改进操作规程，提高机床寿命和利用率。 (4)可改进机床电气原设计之不足。 (5)资源共享。总结资料可作为其他维修人员的参数资料、学习培训教材第4章 数控系统故障诊断与维修实例4.1 电源类故障诊断与维修4.1.1电源不能接通类故障（1）接通总电源开关后，机床电源没有显示故障分析：a.外部电源开关未接通；b.电源进线熔断器熔芯或机床总熔断熔芯断；c.机床电源进线断；d.机床总电源坏；e.控制变压器输入端熔断器熔芯断（或断路器跳）；f.指示灯控制电路中熔断器熔芯断或断线；g.电源指示灯灯泡坏。（2）抢点部分接通后，马上跳闸故障分析：a.机床设计时选择空气开关容量过小，或空气开关的电流选择拨码开关选择了一个较小的电流；b.机床上使用了较大功率的变频器和伺服驱动。（3）电源开关与机床开关闭合后，电源不能接通故障分析：a.电源输入端熔断器熔芯熔断或爆断（或自动开关跳闸）；b.机床电源进线断；c.机床总电源开关坏；d.电气控制柜门未关好，开门断电保护开关动作；e.电气控制柜上的开门断电保护开关损坏或关门后与碰块接触不良。（4）控制电源故障故障分析：a.控制变压器无输入电压（输入段保险烧断或断路器跳闸）；原因：检查变压器内部是否存在短路、过载、过压、电流过大等现象。b.无DC电流输出；原因：检查变压器内部是否存在因直流侧短路、过压、过热等造成整流模块或直流电源损坏；整流电路有断线或接触不良等现象。c.电源连接线接触不良或断线；d.控制变压器输入电源电压过高过低（超过10）或电压波动大；e.控制变压器损坏；原因：检查熔断器、断路器的电流是否过大，是否起到保护作用；是否存在电源短路、串接符合过大、内部绕组短路等现象。f.控制变压器输出端熔断器熔断或爆断。（5）伺服电源故障a.伺服变压器输入端断路器跳闸；b.机床进行预启动操作后，伺服变压器控制接触器未吸合；c.伺服变压器温控开关断开；d.伺服变压器电源电路断路器跳闸或输出端无输出电压；e.伺服放大器无电源。（6）输入电源故障a.电柜门互锁触点闭合；b.外部电源切换触点闭合；c. MDI/CRT单元的电源切断OFF按钮触点闭合；d.系统电源模块无报警，报警触点断开；（7）CNC电源单元不能通电a.电源单元的保险熔断；b.电源单元内部接触不良，元器件损坏；（8）I/O无输入信号，+24V电源报警a.+24V电源保险烧坏I/O输入短路，检查输入+24V电源是否对地短路，排除故障；b.I/O无输入信号。（9）在机床运行中，控制系统偶尔出现突然断电现象a.检查电源供应系统；b.更换系统电源；c.电源输入单元。(10)更换电池，造成参数丢失a.检查确认电池连接电缆是否破损；b.存储板上的电池保持回路不良，请更换存储板；c.电池质量不好，更换质量较好的电。4.2 数控机床的维修实例为了充分发挥数控加工中心应有的功效，数控机床的正常运行是十分关键的，在数控设备出现问题，及时排除故障就显得尤为重要。但对于接触加工中心不多的维修 员来说，当机床出现故障时，往往不知从那里下手，延误维修时间。这时如果我们能借助于数控系统本身具有的自诊断功能，将对我们的维修产生很大帮助。同时，作为维修人员当数控机床发生故障后，首先要向操作者了解故障产生症状，产生在哪道程序及时间，操作方法是否得当，才能及时发现问题，以免隐患过大，造成损失。其次，要检查按钮、熔断器，接线端子等元件，在接线时螺钉是否拧紧，航空插头和插座是否拧紧，电路板上的插头是否拧紧，各拨把开关，操作方式是否正确等。并且根据机械故障较易察觉的特点，当发生机床过载，过热报警时，应首先检查滑板的镶条是否装过紧，滑板和床身导轨之间摩擦力增大，从而使电机运转困难，还有滚珠丝杠和托架之间是否同心，如丝杠中滚珠磨损造成丝杠过紧，也可使电机过载、过热，从而引起电气故障。因此我们在数控机床的正常维修当中，认真做好以上几个方面的工作，共同配合，可以少走弯路，较快排除故障，减少数控机床的停机时间，提高数控机床的使用率，使公司生产得以顺利进行，完成生产进度。下面结合自己在数控机床的维修方法及经验，将几例有代表性的故障例子，介绍给大家供考。我公司现有两台北京机床研究所生产的JCS-018立式加工中心，其系统是采用日本FANVC-BESk7M系统全功能数控机床，7M系统采用16位微处理器控制，伺服驱动单元为大惯量直流伺服电机，主电机由三相全波可控硅无环流电路驱动，旋转变压器作为位置检测元件，测速发电机构成速度反馈，该机床在运行中曾发生多次异常报警和异常现象，我们根据CRT显示的报警答号将故障迅速排除，保证了机床的正常运行。例1、故障现象，CRT显示0507报警故障检查与分析：查FANVC- BESK7M系统维修手册，05为紧急停车信号接通，07系速度控制单元报警，从维修手册中看，05报警是由紧急停车造成的，故排除其故障较为容易，如急停开关是否压上，X、Y、Z各轴超程限位是否压合，检查均正常，按清除键，05消失，07报警仍存在，抬起手05又现。经过分析，认为07报警是关键，由它异常后，而采用紧急停车来加以保护，从而同时出现05、07报警。对于07报警，维修手册中指出：任意一轴的速度控制单位处于报警条件，或电机电源线的接触器断路。产生该报警，可考虑以下原因：电机过载。速度控制的电源变压器过热。速度控制电源变压器的电源保险丝断。速度控制单元的保险丝断。在控制部分电源输入支架上，接线座的ZMGIN和2点间的触点开路。在控制部分电源输入支架上，交流100V保险丝（F5）断。连接速度控制单元与控制部分之间的信号电缆断开，或者从插头中脱落。由于某种其它伺服机构报警，电机电源线上的接触器（MCC）断开。分析：逐一检查，先易后难。A项：用表查热元件元异常，并且是在开NC后，X轴、Y轴、Z轴，刀库各轴未移动而产生05、07报警，故A项否。B项：用手摸变压器，不过热，用万用表查OH1、OH2正常，检查C、D、F中的保险，未断。E项：用万用表查接