(答案)数控机床故障诊断与维修试题

一、填空题每空 1 分共 20 分 1、滚珠丝杠螺母副按滚珠返回的方式不同可以分为内循环式和外循环式两种。2、导轨副的维护一 般包括导轨副的润滑 、 滚动导轨副的预紧和导轨副的防护 。3、数控机床自动换刀装置的形式有回 转刀架换刀 、 更换主轴头换刀和带刀库的自动换刀 。 4、数控机床上常用的刀库形式有直线式刀库 、 盘式刀库 、 链式刀库和密集形格子式刀库 。5、刀具 常用交换方式有顺序选刀和任意选刀两类。6、滚珠丝杠螺母副的润滑油为一般机油或 90180#透 平油、140#或 N15 主轴油 而润滑油一般采用锂基润滑脂 。7、数控机床按控制运动轨迹可分为点位控制、 直线控制和轮廓控制等几种。8、数控机床的自动换刀装置中实现刀库和机床主轴之间传递 和装卸刀具的装置称为刀具交换装置。 一、 选择题 1、数控车床床身中排屑性能最差的是 A 。A、平床身 B、斜床身 C、立床身 2、一般数控铣床是指规格 B 的升降台数控铣床其工作台宽度多在 400mm 以下。A、较大 B、 较小 C、齐全 D、系列化 3、采用数控机床加工的零件应该是 B 。A、单一零件 B、中小批量、形状复杂、型号多变的零件 C、大 批量零件 4、数控机床四轴三联动的含义是 B 。A、四轴中只有三个轴可以运动 B、有四个控制轴其中任意三 个轴可以联动 C、数控系统能控制机床四轴运动其中三个轴能联动 5、数控机床主轴锥孔的锥度通常为 724之所以采用这种锥度是为了 C A、靠摩擦力传递扭矩 B、 自锁 C、定位和便于装卸刀柄 D、以上几种情况都是 6、目前在我国数控机床的自动换刀装置中机械手夹持刀具的方法多采用 A A、轴向夹持 B、径向 夹持 C、法兰盘式夹持 7、数控机床导轨按接触面的摩擦性质可分为滑动导轨、滚动导轨和 B 导轨三种。贴塑 静压动摩 擦 静摩擦 、数控机床自动选择刀具中任选刀具的方法是采用 A 来选刀换刀。 A、刀具编码 B、刀座编码 C、 计算机跟踪 9、数控机床的回转运动通常是由 B 实现的。A、分度工作台 B、数控回转工作台 C、主轴的摆动 10、双导程蜗杆副消除传动侧隙的方法是 C 。、缩小蜗轮蜗杆的中心距 、增大蜗轮蜗杆的中心 距 、使蜗杆产生轴向移动 二、 判断题每小题 2 分共分 、 加工中心是可以完成一个工件所有加工工序的数控机床。 、 主轴上刀具松不开的原因之一可能是系统压力不足。 、 对于一般数控机床和加工中心由于采用了电动机无级变速故简化了机械变速机构。 、 数控机床进给传动机构中采用滚珠丝杠的原因主要是为了提高丝杠精度。 、 数控机床传动丝杠的反方向间隙是不能补偿的。 、 自动换刀装置只需满足换刀时间短、刀具重复定位精度高的基本要求即可。 、 数控机床对刀具的要求是高的使用寿命、高的交换精度和快的交换速度。 、 有安全门的加工中心在安全门打开的情况下也能进行加工。 、 造成液压卡盘失效故障的原因一般是液压系统故障。 、 闭环控制系统是不带反馈装置的控制系统。 三、 简答题每小题 10 分共分 、 简述数控机床对进给系统机械部分的要求。 答1 减少摩擦 为了提高数控机床进给系统的快速响应性能和运动精度 必须减小运动件的摩擦阻力和动、 静摩擦因数之差。尤其是减少丝杆传动和工作台运动导轨的摩擦以消除低速进给爬行现象提高整个伺服系 统的稳定性。在数控机床上广泛采用滚珠丝杆和滚动导轨以及塑料滑动导轨和静压导轨来减少摩擦。在减少摩 擦力的同时还必须考虑运动部件要有适当的阻尼以保证系统的稳定性。 2减少运动惯量 进给系统由于经常要进行启动、停止、变速或反向若机械传动装置惯量大会增大负 载并使系统动态性能变差。因此在满足强度与刚度的前提下应尽可能减小运动部件的质量以及各传动元件 的尺寸以提高传动部件对指令的快速响应能力。 3消除传动间隙 机械间隙是造成进给系统反向死区的另一个主要原因因此对传动链的各个环节包 括齿轮副、丝杠螺母副、联轴器及其支撑部件等均应采用消除间隙的结构措施。 4 提高传动精度和刚度 进给传动系统的高传动刚度主要取决于丝杠螺母副 直线运动 或蜗轮蜗杆副 回 转运动及其支撑部件的刚度。如果刚度不足在摩擦阻力的作用下会导致工作台产生爬行现象以及造成反向 死区影响传动准确性。缩短传动链合理选择丝杠螺母副及支撑部件等预紧是提高传动刚度的有效途径。 5使用维护方便 数控机床进给系统的结构设计应便于维护和保养最大限度地减少维修工作量以提高 机床利用率。 、顺序方式和任选方式的选刀过程各有什么特点 答 1顺序选刀是将刀具按加工工序的顺序依次插入刀库的刀套中加工时按顺序调刀。其优点结构简单、 不需要刀具识别装置、驱动控制也简单工作可靠。但若要加工不同的零件就必须重调刀具的安装顺序顺序 不能搞错因而操作繁琐。 2任选刀具的换刀方式分为刀具编码、刀套编码、和记忆等。刀具编码或刀套编码需要在刀具或刀套上安装 编码识别装置换刀时通过识别装置根据换刀指令代码在刀库中寻找出所需要的刀具。目前绝大多数加 工中心都选用记忆方式任选换刀这种方式能将刀具号和刀库中的刀套位置对应的记忆在数控系统的 PLC 中 无论刀具放在哪个刀套内都始终记忆住其位置。刀库上装有位置检测装置可以检测出每个刀套的位置。这样 刀具就可以任意取出并送回。此外刀库上还设有机械原点使每次选刀时就近选取。 、 数控机床机械故障的常规处理步骤有哪些 答 1注意故障信息机械故障发生时报警号和报警提示是什么那些指示灯和发光管指示了什么报警系 统处于何种工作状态系统的自诊断结果是什么。故障发生哪个部位执行何种指令故障发生前进行了何 种操作轴处于什么位置与指令值的误差量有多大。以前是否发生过类似故障现场有无异常现象等。 2分析故障原因 要在充分调查现场掌握第一手资料的基础上把故障问题正确的列出来把故障现象表述清楚。 善于运用发散思维尽可能列出故障的原因以及每种可能解决的方法进行综合、判断和筛选最后找出解 决方案。 对故障进行深入分析的基础上预测故障原因并拟定检查的内容、步骤和方法。 3检测、排除故障先查外部后查内部。先查机械后查电气。先简单后复杂。 、与有关的故障检测思路和方法有哪些 答 1 、根据故障信号诊断故障 2 、根据动作顺序诊断故障 3 、根据控制对象原理诊断故障 4 、根 据 PLC 的 I/O 状态诊断故障 5 、通过梯形图诊断故障 6 、动态跟踪梯形图诊断故障。 一、填空题 1.采用数控技术进行控制的机床称为_数控机床NC 机床_。它是一种综合应用了计算机技术、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是现代制造技术的基础。 2常用较为先进的数控系统一般都带有_内部可编程控制器_作为机床的辅助控制装置。 3在金属切削机床上_主轴驱动装置也可以成为数控系统的一个部分在闭环数控机床上_测量_、_ 检测_装置也是数控系统必不可少的。 4PLC 具有_响应快_、_性能可靠_、_使用方便_、_编程和_调试容易等特点并可直接驱动部分机床电 器因此被广泛用来作为数控设备的辅助控制装置。 5数控机床的主机部分主要包括_机械_、_润滑_、_冷却_、_排屑_、_液压_、_气动与防护装置。 6CNC 机床自诊断系统功能的强弱是评价一个 CNC 系统_性能_高低的一项重要指标。 7精密数控机床要求工作在恒温条件下以保证机床的可靠运行保持机床的精度与加工精度。普通 数控机床虽不要求工作在恒温条件下但是环境温度过高会导致机床故障率的增加这是由于数控系统的电子 元器件有工作温度的限制。 8潮湿的环境会使数控机床的印刷电路板、元器件、接插件、电气柜、机械零部件等锈蚀造成接触 不良、控制失灵、机床的机械精度降低。 9数控机床的 CNC 装置、伺服驱动系统虽进行了电磁兼容设计但其抗干扰能力还是有限度的强电 磁干扰会导致数控系统失控所以数控机床要远离焊机、大型吊车和产生强电磁干扰的设备。 10数控机床要有良好的地线连接保证设备、人身安全并减少电气干扰。 11车床数控系统(即 T 系统)和铣床数控系统(即 M 系统)同样也有很大的区别前者适用于回转体零件 的加工后者适用于异形非回转体零件的加工。 12数控系统一般由输入输出装置、数控装置(或数控单元)、主轴单元、伺服单元、驱动装置(或称 执行机构)、PLC 及电气控制装置、辅助装置、测量装置组成。 13当数控系统出现自动报警信息后需按下急停按钮。待查看报警信息并排除故障后再松开急停按 钮使数控系统复位并恢复正常。 14在各种数控机床中由于加工用刀具、被加工材料、主轴转速以及零件加工艺要求的不同为保证 在任何情况下都能得到最佳切削条件这就要求进给驱动系统必须具有足够宽的无级调速范围(通常大于 1:10000)。尤其在低速(如小于 0.lrmin)时要仍能平滑运动而无爬行现象。 15数控机床的进给驱动系统一般由驱动控制单元、驱动单元、机械传动部件、执行机构和检测反馈环 节等组成。驱动控制单元和驱动单元组成伺服驱动系统。机械传动部件和执行机构组成机械传动系统。检测元 件和反馈电路组成检测装置也称检测系统。 16. 进给驱动系统分为开环和闭环控制两类。 17开环控制与闭环控制的主要区别为是否采用了位置和速度检测反馈元件组成了反馈系统。 18无位置反馈装置的进给驱动系统称为开环进给控制系统。 19开环进给控制系统一般使用步进驱动器和步进电动机。 20诊断伺服系统的故障一般可利用状态指示灯诊断法、数控系统报警显示诊断法、系统诊断信号检查 法、原理分析法等。 21与直流伺服电动机相比交流伺服电动机最大的优点是不存在电刷维护的问题。 22数控机床的主轴驱动系统也就是主传动系统它的性能直接决定了加工工件的表面质量。 23随着交流调速技术的发展目前数控机床的主轴驱动多采用交流主轴配变频器控制的方式。 24一般中小规格的数控机床的主轴部件多采用成组的高精度滚动轴承重型数控机床采用液体静压轴 承高精度数控机床采用气体静压轴承。 25数控机床主轴部件是影响机床加工精度的主要部件要求主轴部件具有与本机床工作性能相适应的 高回转精度、刚度、抗振性、耐磨性和低温升其结构必须很好能解决刀具和工具的装夹、轴承的配置、轴承 间隙调整和润滑密封等问题。 26为了保证主轴良好的润滑减少摩擦发热同时又能把主轴组件的热量带走通常采用循环式润滑 系统用液压泵供油强力润滑在油箱中使用油温控制器控制油液温度。 27数控机床进给系统中的机械传动装置和器件具有高寿命、高刚度、无间隙、高灵敏度和低摩擦阻力 等特点。 28数控机床导轨必须具有较高的导向精度、高刚度、高耐磨性这样机床在高速进给时才具备不振动、 低速进给不爬行等特性。目前数控机床使用的导轨主要有 3 种贴塑滑动导轨、滚动导轨和静压导轨。 29为了提高滚动导轨的刚度对滚动导轨应进行预紧。预紧可提高接触刚度和消除间隙在立式滚动 导轨上预紧可防止滚动体脱落和歪斜。 30液压系统的工作总是由压力、流量、液流方向来实现的可按照这些特征找出故障的原因并及时给 予排除。 二、选择题 1 在数控机床上 _A _的含义。 A. PC、 PLC、 PMC 具有完全相同 B. PC、 PLC、 PMC 具有完全不相同 C PC、 PLC 具有完全相同 D. PC、PLC 具有完全不相同 2数控机床有报警显示的故障这类故障又可分为_C_。A硬件报警显 B. 软件报警显示 C. 硬件报 警显示与软件报警显示两种 3诊断程序一般分为_B _。A两套即启动诊断、在线诊断 B. 三套即启动诊断、在线诊断和离线 诊断 C. 在线诊断 4当 CNC 系统出现故障或要判断系统是否真正有故障时往往要停机检查此时称为 A _。A离线诊断 B. 启动诊断 C. 在线诊断 5 外观检查是指依靠_B_来寻找机床故障的原因。 这种方法在维修中是常用的 也是首先采用的。 A 人 的五官等感觉 B. 人的五官等感觉并借助于一些简单的仪器 C. 借助于一些简单的仪器 6电网供电要满足数控机床正常运行所需总容量的要求电压波动按我国标准不能超过_ B _否则会 造成电子元器件的损坏。 A. +15%-15%B. +10%-15% C. +20%-20% D. +25%-25% 7. 为了安全和减少电磁干扰数控机床要求良好的接地接地电阻要小于_A_。 A. 47 B. 58 C. 36 D. 510 8. 数控机床不得有渗油、渗水、渗气现象。检查主轴运行温度稳定后的温升情况一般其温度最高不超 过 70温升不超过_A_。A. 32 B. 23 C. 30 D. 20 9配置 FANOC0-TD 系统的数控车床在自动加工时发现机床不执行螺纹加工程序。数控车床加工螺纹 其实质是主轴的转角与 Z 轴进给之间进行的插补。主轴的角位移通过主轴编码器进行测量。由于主轴能正常旋 转与变速 分析故障原因主要有_ D _。 A. 主轴编码器与主轴驱动器之间的连接不良 B. 主轴编码器故障 C. 主 轴驱动器与数控装置之间的位置反馈信号电缆连接不良 D. 以上三种 10主轴振动或噪声过大首先要区别异常噪声及振动发生在主轴机械部分还是在电气驱动部分。检查 出可能的故障_ D _。 A. 若在减速过程中发生 一般是由驱动装置造成的 如交流驱动中的再生回路故障 B. 若 在恒转速时产生可通过观察主轴在停车过程中是否有噪声和振动来区别如存在则主轴机械部分有问题 C. 检查振动周期是否与转速有关如无关一般是主轴驱动装置未调整好如有关系应检查主轴机械部分是 否良好测速装置是否正常。 D. 以上三种 11要求主轴在正、反向转动时均可进行自动加、减速控制并且加、减速时间要短。目前一般伺服主 轴可以在_ A _内从静止加速到 6000 rmin。A. ls B. 2s C. 3s D. 4s 12当采用位置编码器作为位置检测器件时由于安装不方便主轴与编码器之间必须是_ A _的传动 或将编码器直接安装在主轴轴端。A. 1:1 B. 2:1 C. 3:1 D. 1:2 13某配置 SIEMENS 6RA26XX 系列直流主轴驱动器的数控机床开机后显示主轴报警。检查 SIEMENS 6RA26XX 系列直流主轴驱动器发现报警的含义与提示是“电源故障” 其可能的原因有_ D _。 A. 电源相序接反B. 电源缺相相位不正确C. 电源电压低于额定值的 80 D. 以上三种 14. 当进给伺服系统出现故障时通常有_ D _表现形式及故障产生原因。A. 在 CRT 或操作面板上显示 报警内容和报警信息这是利用软件的诊断程序来实现的 B. 利用进给伺服驱动单元上的硬件(如报警灯或数 码管指示保险丝熔断等)显示报警驱动单元的故障信息C. 进给运动不正常但无任何报警信息。 D. 以上 三种 15根据数控机床的规格、精度主轴结构采用不同的轴承。一般高精度数控机床采用气体静压轴承 转速达_ B _以上的主轴采用磁力轴承或氮化硅材料的陶瓷滚珠轴承。A. 20000 rmin 以下 B. 20000 r min 以上 C. 30000 rmin 以上 D. 30000 rmin 以下 16现在许多数控机床的主轴采用高级锂基润滑脂封闭方式润滑每加一次油脂可以使用能 A 简化 了结构降低了成本且维护保养简单但是需要防止润滑油和油脂混合通常采用迷宫式密封方式。A. 710 年 B.78 年 C 35 年 D58 年 17在自动换刀机床的刀具自动夹紧装置中刀具自动夹紧装置的刀杆常采用 A 的大锥度锥柄既 利于定心也为松刀带来方便。A. 724 B. 824 C. 720 D. 620 18接地的含义是提供一个等电位点或电位面。为了防止共地线阻抗干扰在每个设备中可能有多种接 地线但概括起来_D_。A. 保护地线(安全接地) B. 工作地线(工作接地) C. 屏蔽地线(屏蔽接地) D. 可以 分为以上三类 三、名词解释 1 启动自诊断答启动自诊断是指数控系统通电时由系统内部诊断程序自动执行的诊断它类似于计 算机的开机诊断。 2. 测量装置答测量装置也称反馈元件通常安装在机床的工作台或丝杠上它将机床工作台的实际位 移转变成电信号反馈给数控装置 供数控装置与指令值比较产生误差信号以控制机床向消除该误差的方向移动。 此外由测量装置和数显环节构成数显装置可以在线显示机床坐标值大大提高工作效率和工件的加工精度。 常见测量装置有光电编码器、光栅尺、旋转变压器等。 3直流伺服电动机存放要求答不要将直流伺服电动机长期存放在室外也要避免存放在适度高温度 有急剧变化和灰尘多的地方如需存放一年以上应将电刷从电动机上取下来否则容易腐蚀损坏换向器。 4机床长期不运行时的保养答当机床长达几个月不开动的情况下要对全部电刷进行检查并认真检 查换向器表面是否生锈。如有锈要用特别缓慢的速度充分、均匀地运转经过 12h 后再行检查直至处于 正常状态方可使用机床。 5主轴驱动系统答主轴驱动系统是在数控系统中完成主运动的动力装置部分。主轴驱动系统通过传 动机构转变成主轴上安装的刀具或工件的切削力矩和切削速度配合进给运动加工出理想的零件。主轴的运动 是零件加工的成形运动之一其精度对零件的加工精度有较大的影响。 6滚珠丝杠副答滚珠丝杠副是在丝杠和螺母之间以滚珠为滚动体的螺旋传动元件。它将电动机的旋转 运动转化为工作台的直线运动。 7 导轨副答导轨副是数控机床的重要部件之一它在很大程度上决定数控机床的刚度、精度和精度 保持性。 8 液体静压导轨答液体静压导轨是将具有一定压力的油液经节流器输送到导轨面的油腔形成承载 油膜将相互接触的金属表面隔开实现液体摩擦。这种导轨的摩擦系数小(约 0.0005)机械效率高由于导 轨面间有一层油膜吸振性好导轨面不相互接触不会磨损寿命长而且在低速下运行也不易产生爬行。 但是静压导轨结构复杂制造成本较高一般用于大型或重型数控机床。 9刀库答刀库是加工中心机床的关键部件之一在加工中心机床中用来存储和运送刀具的装置其结 构主要有盘式和链式两种。盘式刀库存储容量小(30 把刀以下)链式刀库的存储量较大。 10气缸点检内容答活塞杆与端面之间是否漏气活塞杆是否划伤、变形管接头、配管是否 划伤、损坏气缸动作时有无异常声音缓冲效果是否合乎要求。 四、简答题 1. 数控机床维修人员应具备以下六条基本素质 答(1)工作态度要端正。应有高度的责任心和良好的职业道德。(2) 具有较广的知识面。 (3) 具有一定的外语基础和专业外语基础。(4) 善于学习勤于学习善于思考。(5) 有较强的动手能力和实验技能(6) 应养成良好的工作习惯。 2数控机床通电试车前应检查以下五项内容。 答(1)检查数控机床与电柜的外观(2)粗调数控机床的主要几何精度(3)进行安装前期工作后再安 装数控机床及机械部分(4)通电调试 5检查有无异常情况。 3参数设定错误引起的部分故障现象 答(1)系统不能正常启动(2)数控机床不能正常运行(3)数控机床运行时经常报跟踪误差(4)数控 机床轴运动方向或回零方向反(5)运行程序不正常(6)螺纹加工不能够进行(7)系统显示不正常(8)死机。 参数是整个数控系统中很重要的一部分如果参数出现了问题可以引起各种各样的问题所以在维修调试的时 候一定要注意检查参数首先排除因为参数设置不合理而引起的故障再从别的位置查找问题的根源。 4数控机床对进给驱动系统的五条要求是 答1调速范围要宽 2定位精度要高3快速响应无超调4低速大转矩过载能力强5可靠 性高。 5数控机床对主轴驱动系统的要求 答1调速范围宽并实现无级调速2.恒功率范围宽3.具有 4 象限驱动能力4.具有位置控制能力 5.具有较高的精度与刚度传动平稳噪音低6.良好的抗振性和热稳定性。 6主轴驱动系统的分类 答主轴驱动系统包括主轴驱动器和主轴电动机。数控机床主轴的无级调速是由主轴驱动器完成。主轴 驱动系统分为直流主轴驱动系统和交流主轴驱动系统目前数控机床的主轴驱动多采用交流主轴驱动系统即 交流主轴电动机配备变频器(或主轴伺服驱动器控制)的方式。 7对于工作正常的主轴驱动系统应进行如下日常维护 答(1)电柜的空气过滤器每月应清扫一次(2)电柜及驱动器的冷却风扇应定期检查(3)建议操作人员 每天注意主轴的旋转速度、异常振动、异常声音、通风状态、轴承温度、外表温度和异常臭味(4)建议维护人 员每月对电刷、换向器进行检查(5)建议维护人员每半年对测速发电机、轴承、热管冷却部分、绝缘电阻进行 检测。 8导轨的防护 答为了防止切屑、磨粒或冷却液散落在导轨面上而引起磨损、擦伤和锈蚀导轨面上应有可靠的防护 装置。常用的刮板式、卷帘式和叠层式防护罩大多用于长导轨上。在机床使用过程中应防止损坏防护罩对叠 层式防护罩应经常用刷子蘸机油清理移动接缝以避免碰壳现象的产生。 9回转刀架换刀 答数控车床上用得最多的就是电动回转刀架。主要有四工位转位刀架、六工位转位刀架及八工位转位 刀架。其主要工作原理是选刀时刀架电动机正转刀架转位刀位信号到达后刀架电动机反转刀架定位压紧。 10在机器运行过程中齿轮泵常见的故障有 答噪声严重及压力波动输油量不足泵工作不正常或有咬死现象 五、故障分析题 1配置某系统的卧式加工中心出现故障。机床工作过程中突然发生Y、Z轴不能动作发出 401 号报警。 后来关机后再启动还能继续工作此后关机也不起作用即不动了。 答1故障诊断检查 401 号报警内容表X、Y、Z轴速度控制“READY”信号断开。由此检查X、Y、 Z轴的速度控制单元板发现Y轴速度控制单元板A06B-6045-C001的 TGLS 报警灯亮说明是Y轴伺服系统 的故障。提示可能原因有 印制电路板设定不合适 速度反馈电压没给或是断续给 电动机动力电缆没有接到速度控制 单元 T1 板的 5、6、7、8 端子上或动力电缆短路。 2故障排除经检查电动机动力电缆已烧断更换电刷故障排除。 2. 一普通数控车床NC 启动就断电且 CRT 无显示。 答1故障诊断初步分析可能是某处接地不良经过对各个接地点的检测处理故障未排除。之后 检查了一下 CNC 各个板的电压用示波器测量发现数字接口板上集成电路的工作电压有较强的纹波经检查电 源低频滤波电容正常。