数控机床日常维护技术【优秀机械课程毕业设计论文】
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数控机床
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文档包括:
说明书一份，30页，21000字左右。
任务书一份。
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金 华 职 业 技 术 学 院 F 业 综合项目 成果 （ 20 届） 题 目 数控机床日常维护技术 学 院 专 业 班 级 学 号 姓 名 指导教师 年 月 日 金华职业技术学院毕业综合项目 成果 目 录 引言 . - 1 - 1 数控机床概述 . - 1 - 控加工概念 . - 2 - 控机床的组成 . - 3 - 控机床的分类和应用 . - 4 - 工艺用途分类 . - 4 - 运动方式分类 . - 4 - 控制方式分类 . - 4 - 数控机床的性能分类 . - 5 - 所用数控装置的构成方式分类 . - 5 - 控机床技术发展趋势 . - 5 - 2 数控机床的日常维护 . - 6 - 控机床故障诊断 . - 6 - 理使用数控机床 . - 6 - 控机床的常见故障 . - 9 - 控系统常见故障分析 . - 13 - 控机床的维护 . - 14 - 控机床的日常维护 . - 14 - 谈数控机床的维护 . - 16 - 控机床的现场维护 . - 21 - 口数控机床的管理与维护 . - 22 - 控机床的保养 . - 24 - 控机床的日常保养 . - 24 - 控机床维护保养 . - 25 - 控机床的维护与保养经验 . - 25 - 控机床维护保养的重要性 . - 27 - 控机床维护保养的方法 . - 27 - 谢辞 . - 28 - 参考文献 . - 28 - - 1 - 数控机床日常维护技术 *学院 *专业 学生姓名 摘要 ： 科 学技术的发展 ， 对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求 ， 而且产品的更新换代也在加快，这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求，而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。 数控机床是现代加工制 造业的重要工具，正在被广泛地应用在加工制造业的各个领域。它也 是高精度自动化装备，价格昂贵，为了保证机床长期安全平稳运行，发挥更大效益，需要注重数控机床的维护保养方法。 本文介绍数控机床的操作、管理，使用环境以及自身的故障有其特殊性操作，维修人员需要重点预防维护的部位及其常用方法。从数控加工的概念和数控机床的特点着手，简要介绍了数控机床应用和维护方面的一些知识。 简述加强数控系统日常维护保养的必要性。 关键词： 数控机床 故障诊断 日常维护 引言 数控机床是一种技术含量很高的机、电、仪一体化的高效的自动化机床，综 合了计算机技术、自动化技术、伺服驱动、精密测量和精密机械等各个领域的新的技术成果，是一门新兴的工业控制技术。 为了延长机械和电器件的使用寿命及零部件的磨损周期，减少不必要的事故，加强数控系统的日常维护保养是十分必要的。操作者、维修和编程人员必须熟悉操作、维修、诊断手册等资料，以及有关数控机床使用和保养规定。近年来 ，数控机床大量用于制造业中，成为企业生产的关键设备，带来很大的效益 ;但是数控机床的先进性、复杂性、智能化高的特点，也使数控机床维护保养工作要求较高，出现的故障种类增多，诊断较为困难。 随着科技发展， 对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求，而且也提出了通用性和灵活性的要求，数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化床。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流，是衡量机械制造工艺水平的重要指标，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用。因此，如何更好地使用数控机床是一个很重要的问题，同时由于数控机床是一种价格昂贵的精密设备，其维护更是不容忽视。 1 数控机床概述 - 2 - 控加工概念 数控机床的工作原理是将加工 过程所需的各种操作 (如主轴变速、工件的松开与夹紧、进刀与退刀、开车与停车、自动关停冷却液 )和步骤以及工件的形状尺寸等用数字化的代码表示，通过控制介质 (如穿孔纸带或磁盘等 )将数字信息送入数控系统，数控系统对输入的信息进行处理与运算，发出各种控制信号，控制机床的伺服系统或其他驱动元件，使机床自动加工出所需要的工件 。 所以，数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。数控加工一般包括以下几个内容 : （ 1） 对图纸进行分析，确定需要数控加工的部分 ； （ 2） 利用图形软件 (如 对需要数控加工的部 分造型 ； （ 3） 根据加工条件，选择合适的加工参数，生成加工轨迹 (包括粗加工、 半精加工、精加工轨迹 )； （ 4） 轨迹的仿真检验 ； （ 5） 生成 （ 6） 传给机床加工。 点 数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控机床的大脑。与普通机床相比，数控机床有如下特点： 在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序，它与普通机床不同。不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调整机床。因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。也就是适合单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产 准备周期，节省了大量工艺设备的费用。 加工精度高 般可达到 0 005 0 1控机床是按数字信号形式控制的，数控装置每输出一个脉冲信号，则机床移动部件移动 个脉冲当量 (一般为0 001而且机床进给传动链的反向问隙与丝杠螺距平均误差可由数控装置进行补偿，因此，数控机床定位精度比较高。 靠 加工同一批零件，在同一机床，在相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀轨迹完全相同，零件的一致性好质量稳定。 - 3 - 数控机床可有效地减少零件 的加工时间和辅助时间，数控机床的主轴转速和进给量的范围大。允许机床进行大切削量的强力切削，数控机床目前正进入高速加工时代，数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工。减少了半成品的工序问周转时问，提高了生产效率。 数控机床加工前经调整好后，输入程序并启动，机床就能自动连续的进行加工，直至加工结束。操作者主要是程序的输入、编辑、装卸零件、刀具准备、加工状态的观测，零件的检验等工作，劳动强度极大降低，机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外，机床一般是封闭式加工，即清洁，又安全。 理现代化 数控机床的加工可预先精确估计加工时间，所使用的刀具、夹具可进行规范化、现代化管理。数控机床使用数字信号与标准代码为控制信息，易于实现加工信息的标准化，目前已与计算机辅助设计与制造有机地结合起来，是现代集成制造技术的基础。 控机床的组成 在数控加工中，数控铣削加工最为复杂，需要解决的问题也最多。除数控铣削加工之外的数控线切割 、数控电火花成型、数控车削、数控磨削等的数控编程个有其特点，伺服系统的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。具体有以下部分组成； 是数控 机床的主体，包括床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。 是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、 盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。 是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电野伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。 数控机床的一些必要的配套部件，用于保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。 用来再机外进行零件的程序编制、存储等。 - 4 - 自从 1952年美国麻省理工学院研制出世界 上第一台数控机床以来，数控机床在制造工业，特别是在汽车、航空航天、以及军事工业中广泛地应用，数控技术无论在硬件和软件方面，都有飞速发展。 控机床的分类和应用 工艺用途分类 金属切削 类数控机床；包括数控车床，数控钻床，数控铣床，数控磨床，数控镗床以及加工中心。这些机床都有适用于单件、小批量和多品种和零件加工，具有很好的加工尺寸的一致性、很高的生产率和自动化程度，以及很高的设备柔性。 金属成型类数控机床； 这类机床包括数控折弯机，数控组合冲床、数控弯管机、数控回转头压力机等。 数控特种加工机床； 这类机床包括数控线（电极）切割机床、数控电火花加工机床 、数控火焰切割机、数控激光切割机床、专用组合机床等。 其他类型的数控设备；非加工设备采用数控技术，如自动装配机、多坐标测量机、自动绘图机和工业机 器人等。 运动方式分类 点位控制；点位控制数控机床的特点是机床的运动部件只能实现从一个位置到另一个位置的精确运动，在运动和定位过程中不进行任何加工工序。如数控钻床、数控坐标镗床、数控焊机 和数控弯管机等。 直线控制；点位直线控制的特点是机床的运动部件不仅要实现一个坐标位置到另一个位置的精确移动和定位，而且能实现平行于坐标轴的直线进给运动或控制两个坐标轴实现斜线进给运动。 轮廓控制；轮廓控制数控机床的特点是机床的运动部件能够实现两个坐标轴同时进行联动控制。它不仅要求控制机床运动部件的起点与终点坐标 位置，而且要求控制整个加工过程每一点的速度和位移量，即要求控制运动轨迹，将零件加工成在平面内的直线、曲线或在空间的曲面。 控制方式分类 开环控制；即不带位置反馈装置的控制方式。 半闭环控制；指在开环 控制伺服电动机轴上装有角位移检测装置，通过检测伺服电动机的转角间接地检测出运动部件的位移反馈给数控装置的比较器，与输入的指令进行比较，用差值控制运动部件。 - 5 - 闭环控制；是在机床的最终的运动部件的相应位置直接直线或回转式检测装置，将直接接测量到的位移或角位移值反馈到数控装置的比较器中与输入指令移量进行比 较，用差值控制运动部件，使运动部件严格按实际需要的位移量运动。 数控机床的性能分类 经济型数控机床；中档数控机床；高档数控机床； 所用数控装置的构成方式分类 硬线数控系统；软线数控系统； 控机床 技术发展趋势 高速 、精密、复合、智能和绿色是数控机床技术发展的总趋势，近几年来，在实用化和产业化等方面取得可喜成绩。主要表现在： 合加工技术日趋成熟，包括铣车复合、车铣复合、车镗钻齿轮加工等复合，车磨复 合，成型复合加工、特种复合加工等，复合加工的精度和效率大大提高。 “一台机床就是一个加工厂” 、 “一次装卡，完全加工”等理念正在被更多人接受， 复合加工机床发展呈现多样化的态势。 数控系统的性能上得到了较多体现。如：自动调整干涉防碰撞功能、断电后工件自动退出安全区断电保护功能、加工零件检测和自动补偿学习 功能、高精度加工零件智能化参数选用功能、加工过程自动消除机床震动等功能进入了实用化阶段，智能化提升了机床的功能和品质。 广泛应用，使得柔性线更加灵活、功能进一步扩展、柔性线进一步缩短、效率更高。机器人与加工中心、车铣复合机床、磨床、齿轮加工机床、工具磨床、电加工机床、锯床、冲压机床、激光加工机床、水切割机床等组成多种形式的柔性单元的柔性生产线已经开始应用。 升到目前的微米级（ 有些品种已达到 精密数控机床的微细切削 和磨削加工，精度可稳定达到 状精度可达 用光 、电、化学等能源的 特种加工精密可达到纳米级（ 通过机床结构设计优化、机床零部件的超精加工和精密装配、采用高精度的全闭环控制及温度、振动等动态误差补偿技术，提高机床加工的几何精度，降低形位误差、表面粗糙度等，从而进入亚微米、纳米级超精加工时代。 精度、大功率和智能化方向发 - 6 - 展，并取得成熟的应用。全数字交流伺服电机 和驱动装置，高技术含量的电主轴、力矩电机、直线电机，高性能的直线滚动组件，高精度主轴单元等功能部件推广应用，极大的提高数控机床的技术水平。 2 数控机床的 日常维护 控机床故障诊断 理使用数控机床 使用数控机床之前，应仔细阅读机床使用说明书以及其他有关资料，并 注意 以下几点： 一、 使用注意事项 (1)机床使用、维护人员必须是掌握相应机床专业知识的专业人员或经过技术培训的人员， 而 且，必须按安全操作规程及安全操作规定操作机床。 (2)非专业人员不得打开电柜门，打开电柜门前必须确认已经关掉了机床总电源开关。 (3)除一些供用户使用并可以改动的参数外，其它系统参数、主轴参数、伺服参数等，用户不能私自修改。 (4)修改参数后，进行第一次加工时，机床 在不装刀具和工件的情况下用机床锁住、单程序段等方式进行试运行，确认机床正常后再使用机床。 (5)机床的 需修改。不正确的修改，操作机床可能造成机床损坏，甚至伤害操作者。 (6)建议机床连续运行最多 24小时，如果连续运行时间太长会影响电气系统和部分机械器件的寿命，从而影响机床的精度。 (7)机床全部连接器、接头等，不允许带电拔、插操作，否则将引起严重后果。 (8)开机前的注意事项 1、操作人员必须熟练该数控机床的性能，操作方法。经机床管理人员同意方可操作机床。 2、机床 通电前，先检查电压、气压、油压是否符合工作要求。 3、检查机床可动部分是否处于可正常工作状态。 4、检查工作台是否有越位，超极限状态。 5、检查电气元件是否牢固，是否有接线脱落。 - 7 - 6、检查机床接地线是否和车间底线可靠连接（初次开机特别重要）。 7、已完成开机前的准备工作后方可合上电源总开关。 (9)开机过程注意事项 1、严格按机床说明书中的开机顺序进行操作。 2、一般情况下开机过程中必须先进行回机床参考点操作，建立机床坐标系。 3、开机后让机床空运转 15机床达到平衡状态。 4、关机以后必须等待 5有特殊情况不得随意频繁进行开机或关机操作，。 (10)调试过程注意事项 1、编辑、修改、调试好程序。若是首件试切必须进行空运行，确保程序正确无误。 2、按工艺要求安装、调试好夹具，并清除各定位面的铁屑和杂物。 3、按定位要求装夹好工件，确保定位正确可靠。不得在加工过程中发生工件有松动现象。 4、安装好所要用的刀具，若是加工中心，则必须使刀具在刀库上的刀位号与程序中的刀号严格一致。 5、按工件上的编程原点进行对刀，建立工件坐标系。若用多把刀具，则其余各把刀具分别进行长度补偿或 位置补偿。 正确操作和使用步骤 (1)通电前的检查： 1、 检查机床数控系统内的各个印刷线路板是否紧固，各个插头有无松动。 2、 认真检查数控系统与外界间的全部连接电缆是否按随机提供的连接手册规定，正确可靠地连接。 3、 交流输入电源的连接是否符合数控系统规定的要求。 4、 确认数控系统内的各种硬件设定是否符合要求。只有经过上述检查，数控机床才能投入通电运行。 (2)通电后的检查 ： 1、首先要检查数控系统中各个风扇是否正常运转。 2、确认各个印刷线路或模块上的直流电源是否正常，是否在允许的波动范围之内。 3、进一步 确认数控系统的各种参数。 4、当数控系统与机床联机通电时，应在接通电源的同时，作为按压紧急停止按钮 - 8 - 的准备，以备出现紧急情况时随时切断电源。 5、用手动以低速给移动各个轴，观察机床移动方向的显示是否正确。 6、进行几次返回机床基准点的动作，用来检查数控机床是否有返回基准点功能，以及每次返回基准点的位置是否完全一致。 7、数控系统的功能测试。 二、 数控机床 的工作场地选择 (1)避免阳光的直接照射和其它热辐射、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 20左右。由于我国处于温带气候、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。 (2)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。 (3)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 用防振措施。 (4)要远离强电磁千扰源，使机床工作稳定。 三、数控机床的电源 数控系统对电源要求较严，一般要求工作电压为 2200%a。针对我国供电工况，对于有条件的企业，可为数控机床采取专线供电或增设稳压装置，以减少供电品质差的影响，为数控系统的正常运 行提供有力保证。 四、数控机床配置合适的自动编程系统 手工编程对于外形不太复杂或编程量不大的零件程序，简单易行。当工件比较复杂时 (如凸轮或多维空间曲面等 )，手工编程周期长 (数天或数周 )、精度差、易出错。因此，快速、准确地编制程序就成为提高数控机床使用率的重要环节 ;为此，有条件的用户最好配置必要的自动编程系统，提高编程效率。 五、数控机床配置必要的附件和刀具 为充分发挥数控机床的加工能力，必须配备必要的附件和刀具。切忌花了几十万元钱买来一台数控机床，因缺少一个几十元或几百元的附件或刀具而影响整机的正常运行。由 于单独签订合同购买附件的单价大大高于随同主机一起供货的附件单价，因此，有条件的企业尽量在购买主机时一并购置易损坏部件及其它附件。 六、加工前的准备 加工前要审查工件的数控加工工艺性，应重视生产技术准备工作 (包括工件数控加 - 9 - 工工艺分析、加工程序编制、工装与刀具配置、原材料准备及试切加工等 )以缩短生产准备时间，充分提高数控机床的使用效率。合理安排适合在数控机床加工的各种工件，安排好数控机床加工运转所需的节拍。 七、为维修保养做好准备 建立一支高水平的维修队伍，保存好设备的完整资料、手册、线路图、维修说明书(包括 ，以及接口、调整与诊断、驱动说明书、 包括 、元器件表格等，必要的维修工具、仪器、仪表、接线、微机。最好有小型编程系统或编程器，用以支持设备调试。 控机床的常见故障 一、 故障发生的阶段 故障是指设备或系统因自身原因而丧失规定功能的现象。发生故障具有相同的规律，一般分为三个区域 : (1)初期运行区，故障率较高，故障曲线呈上升趋势，此区故障多数属于设计制造和装配缺陷造成的。 (2)正常运行区，此时故障曲线趋近水平，故障率低，此区故障一般是由操作和维护不良 造成的偶发事故。 (3)衰老区，此区故障率大 ， 故障曲线上升快，主要原因是运行过久、机件老化和磨损过度 二、 故障的分类 按结构分为机械和电气两类 ;按故障源分为机械故障和控制故障两类 ;就其 数控 系统而言分为硬件故障、软件故障、干扰故障三类。 (1)按数控系统分类 1、硬故障 这类故障主要指 服驱动单元、位置和速度检测装置，以及继电器、接触器、开关、熔断器、电动机、电磁铁、行程开关等电器元件失效引起的故障，它们的发生往往与上述元器件的质量、性能、组件排列以及工作环境等因素有关。这类故障一旦 发生，必须对失效的元器件进行维修或更换，系统才能恢复工作，还有机械类故障包括机床的传动装置，移动部件等故障和换刀机构故障。 2、软故障 这类故障是指由于软件内容变化或丢失、系统配置参数的误设置或因干扰出错、丢失等原因而产生的故障，它们的发生主要与操作失当、存放系统配置参数的 常是带后备电池的 电（电池失效）、系统电源干扰脉冲串入总线引起 - 10 - 时序错误，导致数控计算机进入死锁状态等因素有关。这类故障发生后，只要退出故障状态或修正错误的参数或软件，然后按复位键或重新启动，系统就能恢复工作。 3、编程和 操作错误引起的故障 这类故障不是 是由加工程序的编制错误或操作错误导致的故障。它不需进行维修，只要将报警信息所指出的错误进行修改后，系统即可进行正常的工作。 (2)按故障发生的部位分类 1)主机故障 数控机床的主机通常指组成数控机床的机械 、 润滑 、 冷却 、 排屑 、 液压 、 气动与防护等部分。主机常见的故障主要有： 1、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 2、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 3、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 、 机械部件运作不进行 、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”现象发生是减少主机部件故障的重要措施。 2)电气控制系统故障 从所使用的元器件类型上。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。数控机床的弱点部分包括 输入输出单元等。 “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 、 分立电子元件 、 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常情况下所出现的动作出错 、 数据丢失等故障。常见的有，加工程序出错，系统程序和参数的改变或丢失，计算机运算出错等。 “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重视。 (3)按故障的性质分类 1)确定性故障 确定性故障是指控制系统主机中的硬件损坏或只要满足一定的条件，数控机床必然会发生的故障。这一类故障现象在数控机床上最为常见，但由于它具 - 11 - 有一定的规律，因此也给维修带来了方便。 确定性故障具有不可恢复性，故障一旦发生，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。正确的使用与精心维护时杜绝或避免故障发生的重要措施。 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 的故障此类故障的发生原因较隐蔽，很难找出其规律性，故常称之为“软故障”，随机性故障的原因分析与故障诊断比较困难，一般而言，故障的发生往往与部件的安装质量、参数的设定、元器件的品质、软件设计不完善、工作环境的影响等诸多因素有关。 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措施。 (4)按故障的指示形式分类 1)有报带显示的故障 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： 1、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 示的报警。根据数控系统的状态指示灯，即使在显示器故障时，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。 2、显示器显示报警 显示器显示报警是指可以通过 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的报警少则几十秒，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 者为数控生成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成厂家设置的 于机床侧的故障显示。它可对照机床生产厂家提供的“机床维修手册”中的有关内容，确定故障产生的原因。 2)无报警显示的故障 这类故障发生时，机床与系统均无报警显示，其分析诊断难度通常较大。需要通过仔 细、认真的分析判断才能予以确认。特别是对于一些早期的数控系统，由于系统本身的诊断功能不强，或无 现无报警显示的故 - 12 - 障情况则更多。 对于无报警显示故障，通常要具体情况具体分析，根据故障发生前后的变化。进行分析判断，原理分析法与 (5)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于数控机床自身的原因所引起的，与外部使用环境条件无关。数控机床所发生的极大多数故障均属此类故障。 2)数控机床外部故障 这类故障是由于外部原因所造成的。 供电电压过低、过高，波动过大；电源相序不正确或三相输入电压的不平衡；环境温度过高；有害气体、潮气、粉尘授入；外来振动和干扰源等都是引起故障的原因。 此外，人为因素也是造成数控机床故障的外部原因之一，据有关资料统计，首次使用数控机床或由不熟练工人来操作数控机床，在使用的第一年，操作不当所造成的外部故障要占机床总故障的三分之一以上。 除上述常见故障分类方法外，还有其他多种不同的分类方法。如：按故障发生时有无破坏性，可分为破坏性故障和非破坏性故障两种；按故障发生与需要维修的具体功能部位，可分为数控装置故障，进给伺 服系统故障，主轴驱动系统故障，自动换刀系统故障等等，这一类方法在维修时常用。 要判断是机械方面故障还是控制系统故障，其分析方法是 :先检 查控制系统，看程序能否正常运行，显示和其它功能键是否正常，有无报 警现象等 ;再检查电机和检测元件，是否能正常运转 ，有无间歇或抖动现象，有无定位不准等问题。如果没有上述问题，则可初步判断故障原因在机械方面，着重检查传动环节。检查传动环节时应使电机断电，用手动并配合打表检查机器。 三、数控机床故障类型分布 电子、电气类故障约占数控机床全部故障的一半（如附图所示），包括数控装置、驱动装置、测量系统的故障，而伺服驱动系统的故障占全部的 1/3以上，为最常见故障。机械类故障包括机床的传动装置、移动部件和换刀机构等故障，其中换刀机构故障占其故障的 1/7以上，也是常见的故障。 - 13 - 控系统常见故障分析 一、 位置环 这使数控系统发出控制指令，并与位置检测系统的反馈值相比较，进一步完成控制任务的关键环节 ;它有很高的工作频度，并与外设相联接，容易发生故障。常见的故障有 : 1、 位控环报警 :可能是测量回路开路，测量系统损坏，位控单元内部损坏。 2、 不发指令就运动，可能是漂移过高，正 反馈，位控单元故障，测量元件损坏。 3、 测量元件故障，一般表现为无反馈值 ， 机床回不了基准点 ， 高速时漏脉冲产生报警，可能的原因是光栅或读头脏了 ， 光栅坏了。 二、 伺服驱动系统 它与电源电网、机械系统等相关联 ，工作中一直处于频繁的启动和运行状态，也是故障多 发部位。其主要故障有 : 1、 系统损坏。一般由网络电压波动太大或电压冲击造成。地区电网质量不好，会给机床带来电压超限，尤其是瞬间超限，若无专门的电压监控仪，则很难测到。在查找故障原因时，要加以注意，还有一些是由于特殊原因造成的损坏。 2、 加工时工件表面达不到要 求，走圆弧插补轴换向时出现凸台，电机低速爬行或振动，这类故障一般是由于伺服系统调整不当， 各轴增益系统不相等或与电机匹配不合适引起，解决办 法是进行最佳化调节。 - 14 - 3、 保险烧断，或电机过热，以至烧 坏，这类故障一般是机械负载过大或卡死。 三、 电源部分 电源失效或故障的直接结果是造成系统的停机或毁坏整个系统。一般在欧美国家，这类问题较少，在设计方面的因素考虑的不多 ， 但在中国由于电源波动较大、质量差，还隐藏有高频脉冲类的干扰，加上人为的因素 (如突然拉闸断电等 )，这些原因可造成电源故障失控或损坏。再者，数控系统部分 运行数据 、设定数据以及加工程序等一般存贮在 统断电后依靠电源的后备蓄电池或铿电池保持。因而 ，停机时间比较长，拔插电源或存贮器都可能造成数据 丢失，使系统不能运行。 四、可编程序控制器逻辑接口 数控系统的逻辑控制 (如刀库管理，液压启动等 )，主要由 须采集各控制点的状态信息 (如断电器，伺服阀，指示灯等 ) ，它与外界繁多的各种信号源和执行元件相连接， 变化频繁，发生故障的可能性较多，故障类型较多。 其它 由于环境条件，例如干扰，温度，湿度超过允许范围，操作不当，参数设定不当，都可能造 成停机或故障。不按操作规程拔插线路板，或无静电防护措施等，也可能造成停机故障甚至毁坏系统。 控机床的维护 控机床的日常维护 一、维修前的准备工作 1人员 数控机床是将电子技术、测量技术、自动化技术、电力半导体技术、计算机技术及电机技术等集于一体的自动化设备。要求维修人员不但要有 要掌握跨专业的知识如机械结构、加工工艺及编程等知识，还要懂外语，同时要有较强的责任感和良好的职业道德。 2 维修手段 维修人员必须配备必要的工具、测试仪表等。主要有精度较高的数字式和机械式万用表、相序表、双通道带记忆功能的示波器（带宽应大于 20M）、逻辑笔和信号发生器等，必要的清洁剂如无水酒精。 3 备件 除常用的保险（熔断器）等备件外，印刷板类的备件必不可少。因为 15 - 成部分相当复杂，各部件间的制约性强，而生产厂家一般很少提供印刷板的电路图，大多只提供原理框图，这样一旦印刷板有了故障，维修起来就比较麻烦，势必造成长时间的停机，影响生产。若有备板可快速确定故障部位，缩短停机时间。 4 资料 资料应尽量齐全，并要完整 地保存好维修用的技术文件。主要有：系统操作说明书、维修说明书、有关系统的参数资料等。尤其是随机带来的 绝对保存好，因为往往是一个参数受外界干扰发生变化，会影响到整个系统的性能，给设备带来莫名其妙的故障。 二、日常维护 1 制定数控系统日常维护的规章制度，根据各种部件的特点，逐步完善保养条例。 2 防止数控装置过热，定期清理数控设备的散热通风装置，检查各冷却风扇工作是否正常，视车间环境状况每半年或一季度清扫一次。 3 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变动范围在额定值的 +10% 15%， 若超出此范围，轻则使数控系统不能正常工作，重则会造成重要电子部件损坏。 4 经常检查数控系统的接地状况。目前我国的电网电压局部用户出现污染，也就是说波动和干扰很严重。因此要避开能产生高频、电压冲击的设备。如高频淬火机床，磁粉探伤机等。原因是数控系统内存大部分采用的是 果受到强脉冲干扰，加上内部电路中电流的自身放大，容易冲击内存，造成数据混乱，影响数控系统的正常工作。有条件的用户最好将数控系统的供电与干扰源供电隔开。 5 定期检查和更换直流电机的电刷。目前一些老的数控机床上使 用的大部分是直流电机，这种电机电刷的过度磨损会影响其性能甚至会损坏电机。所以电刷应每年检查一次。 6 经常检查数控系统对外接插件的接插情况，防止松动，同时还要保证数控系统净化，尽量少开电气柜门。因为车间内空气中飘浮的灰尘和金属粉末落在印刷电路板和电气接插件上，容易造成元件间绝缘电阻下降，从而出现故障甚至使元件损坏。有些数控机床的主轴控制系统安装在强电柜中，强电柜柜门关得不严，是使元件损坏，主轴控制失灵的一个原因。有些使用者当夏天气温过高时干脆打开柜门，采用电风扇向数控柜内送风，以降低机内温度，使机床勉强工作 ，这种做法会导致系统加速损坏。 7 备板的维护。印刷电路板长期不用容易出故障，因此对所购的备板应定期安装 - 16 - 在数控系统中通电运行一段时间，以防止损坏。 8 存储器所用的电池应定期检查和更换。通常数控系统中部分 储器中贮存的内容，在失电时靠电池供电保持，一般采用锂电池或可充电的镍镉电池。当电池电压下降到一定值时就会造成参数丢失。当电池电压下降至限定值出现电池电压报警时，应及时更换电池。更换电池时一般要在数控系统通电状态下进行，这样才不会造成贮存的参数丢失。如果一旦参数丢失，在调换新电池后可重新将参数输入 。 9 数控系统长期不用时的维护。为了提高数控系统的利用率和减少数控系统的故障，数控系统应满负荷使用，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（即伺服电机不转），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 轴伺服驱动时，应将电刷从直流电机中取出，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，甚至使整台电机损坏。 谈数控机床的维护 一、 维护时应注意的一些问题： 为了延长机械和电器件的使用寿命及零部件的磨损周期，减少不必要的事故，加强数控系统的日常维护保养是十分必要的。操作者、维修和编程人员必须熟悉操作、维修、诊断手册等资料，以及有关数控机床使用和保养规定。要保证数控系统正常运转，应注意以下几个方面。 1. 制定数控系统的日常维护规章制度，根据各种部件特点和数控系统维修手册，确定保养条例 。操作者和维修人员要认真填写机床的运行和维修保养日记 2. 要保证供给数控系统的电气、液压和空气的质量。供电系统要保证电压和频率的稳定性，在大型设备经常起动的条件下对数控系统的电源要单独提供稳压设备。液压油的各项指标要符合规定。压缩空气要清洁并使压力恒定，如果供气的压力管路比较长，一定要在压力空气进人机床前增加 4、两级空气过滤器，以滤除空气中油雾和杂质。要定期清理液压、空气过滤器 3. 对数控机床提供的加了冷却液要保证质量 ， 不但能提高加工件精度、光度，降 - 17 - 低加工时的切削热，还可提高刀具使用寿命。严禁使用对机床 电设备有腐蚀和污染作用的冷却液建议使用数控切削液。冷却液使用后要定期更新，并定期清理冷却液箱。 4. 尽量少打开数控柜和强电柜的门。因为即使条件比较讲究的数控车间，空气中一般都含有油雾、飘浮的灰尘甚至金属粉末，一旦落在数控装置内的印制电路或电子元件卜，容易引起元器件绝缘电阻下降，导致元器件及印制电路板损坏。强电柜门一般有闭锁装置，合电状态下不能打开 ;除非在维修时可暂时撤消这种闭锁装置，正常运转时一定要恢复闭锁装置，以减少不必要事故的发生。 5 定时清理数控机床主轴电动机的冷却通风系统和过滤器，以免引起主轴 电动机或数控柜内温度过高，导致卞轴电动机过热或数控系统过热报警。 6. 对数控系统的键盘，光电阅读机和 输出装置要定期维护。键盘和光电式纸带阅读机要避免污染。要保证纸带阅读机的清洁，不得将有油污或不清洁的纸带在纸带上阅读。一 应将装有纸带阅读机的小门关 上 。 7. 要定期检查主轴直流伺服电动机和各轴伺服电动机的电刷。电动机电刷过度磨损将影响其性能，甚至造成电动机损坏。检查周期随使用的频率而异，一般至少每半年或年检查一次 . 8. 数控系统主存储器的支持备用电池是自行充电的，输 出电压是 +812期使用的备用电池，当电压稍低于正常值时应及时更换，以免存储器的内容遭到破坏。当主电源停电 5天或超过 5天时 (一般机床大修或放长假期问 )要断开存储器的备用电池的充电开关和输出开关，以免备用电池过度充放电而失效。一般，正常使用的数控系统其备用电池用到两年时，即使没有失效也应及时更换。 9 应尽可能发挥数控机床的作用，提高利用率，减少数控机床的停机时间。对长期不使用的数控机床，应定期通电开动。利用电气元件本身的发热来驱除数控装置的潮气 10. 对购置的数控系统的备用印制电路板如输 出板 (输入 板 (及101,2定期装到数控柜中通电运行一定时间，以防长期不用而损坏 。 11 操作人员素质问题 操作人员必须有较高的文化水平，应能读懂加工程序并会编制简单的加工程序，能对简单的故障进行处理。如超程问题，正常操作是不会出现超程的，超程都是由于误操作引起的。有的操作者一看到报警就找维修人员，其实，通过超程释放按钮，故障很容 - 18 - 易解决。操作者应该记住一些常见的报警号，比如润滑油低报警，操作者加点油就行了，没有必要再找维修 人员。有的操作者不熟悉机床操作，而经常发生撞车、撞刀事故，不仅对机床精度造成损害，也给工厂带来不必要的损失。所以，应该对操作者进行必要的技术培训，提高操作者的素质是降低数控机床故障率的主要措施之一。 12 关于伺服单元送电问题 。 13 机床自动加工时，程序不往下执行 出现此问题，主要是由于某个信号没有送出。比如主轴转速到达信号，冷却信号 塔转位完成信号、门开关信号等，如果这些信号没有输出，程序就不往下执行。 14 接地和接零问题 数控机床的接零问题很重要。如果接零不好，会使系统产生过电流报警。有过这 种情况：机床一开动，就显示过电流报警，但机床并没有加工零件，负载并不大。后来发现直流伺服电机的零线已经氧化了，阻值增大，从而使机床产生过电流报警。对零线进行处理，故障即解除。数控机床的接地问题更重要。数控机床的地线和零线应该分开。现在的大多数供电系统都采用三相四线制，地线和零线混接在一起，这是不合理的。如果三相电源电流不平衡，就会使零线电位升高，零线不再是零电位。这样，就会对数控机床产生干扰，使机床产生误动作，有时还会烧坏电路板、产生 以，数控机床的地线和零线应该分开，最 好采用三相五线制供电系统，如果是三相四线制，应在机床附近做一条地线，以确保数控机床的地线为真正的零电位，从而增强系统的抗干扰能力。 15 接触不良问题 数控机床在使用前应把所有插接
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