数控车床的故障诊断与维护

1、毕业设计（或论文）毕业设计（论文）数控车床的故障诊断与维护学生姓名 系（部） 专 业 指导教师 年 月 日摘 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，这对车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。数控车床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。数控车床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体，是高度机电一体化的典型产品。它本身又是机电一体化的重要组成部分，是现代机床技术水平的重要标志。数控车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

2、制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用。因此，如何更好的使用数控车床是一个很重要的问题。由于数控车床是一种价格昂贵的精密设备，因此，其维护更是不容忽视。关键词：数控车床、调试与验收、自诊断 abstractscience and technology, made high-precision mechanical products, high complexity requirements, but also speed up the upgrading of products, which not only made machine tool accuracy and efficienc

3、y requirements, but also for their versatility and made flexibility requirements. cnc machine tools is required for this generated a new type of automatic machine tools. cnc machine tool set microelectronics, computer technology, automatic control technology and servo drive technology, precision mac

4、hinery technology, and is highly typical mechatronic product. it is itself an important part of mechanical and electrical integration, is an important technical level of modern machine tool marks. cnc machine tool technology reflects the progress of the current mainstream of the world, is a measure

5、of mechanical manufacturing processes important indicator of the level, the flexible production and computer integrated manufacturing and other advanced manufacturing technology plays an important basis for the central role. therefore, how to make better use of cnc machine tools is a very important

6、issue. because cnc machine tools is an expesive precision equipment, and therefore its maintenance can not be ignoredkeywords:cnc lathe , commissioning and acceptance,self-diagnosis目 录前言5第一章 数控车床简介6第一节 数控车床的概念6第二节 数控车床的组成及分类6第三节 数控车床的选用原则与安装方法8第四节 数控车床的调试与验收10第五节 数控车床的发展方向12第二章 数控车床故障诊断与维护的原则13第三章 数

7、控车床的故障类型与主要故障14第一节 数控车床的故障特点14第二节 数控车床的故障类型与主要故障14第四章 数控车床故障诊断的常用方法17第五章 数控车床的维护20第一节 数控车床维护与保养20第二节 数控车床的使用条件23第六章 数控系统的故障成因分析与自诊断技术25第一节 cnc系统25第二节 cnc系统故障自诊断功能26第三节 伺服系统与伺服控制28第四节 主轴伺服系统的主要故障与诊断30参考文献34致谢 35前 言数控车床是机电一体化的典型产品，数控车床控制技术是集计算机及软件技术、自动控制技术、电子技术、自动检测技术、液压与气动技术和精密机械等技术为一体的多学科交叉的综合技术。随着科

8、学技术的高速发展，机电一体化技术迅猛发展，数控车床在企业普遍应用，对生产线操作人员的知识和能力要求越来越高。目前，数控机床广泛使用数控技术，数控技术是制造业实现自动化，柔性化，集成化生产的基础，离开了数控技术，先进制造技术就是无本之木，无源之水。本文介绍了数控车床的组成及分类，主要故障类型及诊断与维修应遵循的原则，数控车床的维护与管理，数控系统的故障成因分析及自诊断技术等。由于本人所学知识水平有限，存在不足在所难免，恳请老师批评指正。 第一章 数控车床简介第一节 数控车床的概念数控车床又称为 cnc车床，即计算机数字控制车床，是目前国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床，约占数控机床总数的2

9、5%。数控车床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控车床的大脑。与普通车床相比，有如下特点： （1）加工精度高，具有稳定的加工质量； （2）可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件； （3）加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间； （4）机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的35倍）； （5）机床自动化程度高，可以减轻劳动强度； （6）对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。 第二节 数控车床的组成及分类1.数控车床的基本组成数控车床由数控装置、床身、主轴箱、刀架进给系统、尾座、液压系统、冷却系统、润滑系统等部分组成。

10、 平行双主轴数控车床数控车床分为立式数控车床和卧式数控车床两种类型。 立式数控车床用于回转直径较大的盘类零件车削加工。 卧式数控车床用于轴向尺寸较长或小型盘类零件的车削加工。 卧式数控车床按功能可进一步分为经济型数控车床、普通数控车床和车削加工中心。 (1)经济型数控车床：采用步进电动机和单片机对普通车床的车削进给系统进行改造后形成的简易型数控车床。成本较低，自动化程度和功能都比较差，车削加工精度也不高，适用于要求不高的回转类零件的车削加工。 (2)普通数控车床：根据车削加工要求在结构上进行专门设计，配备通用数控系统而形成的数控车床。数控系统功能强，自动化程度和加工精度也比较高，适用于一般回转

11、类零件的车削加工。这种数控车床可同时控制两个坐标轴，即x轴和z轴。 (3)车削加工中心：在普通数控车床的基础上，增加了c轴和动力头，更高级的机床还带有刀库，可控制x、z和c三个坐标轴，联动控制轴可以是(x、z)、(x、c)或(z、c)。由于增加了c轴和铣削动力头，这种数控车床的加工功能大大增强，除可以进行一般车削外，还可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工。 2.液压卡盘和液压尾架 液压卡盘是数控车削加工时夹紧工件的重要附件，对一般回转类零件可采用普通液压卡盘；对零件被夹持部位不是圆柱形的零件，则需要采用专用卡盘；用棒料直接加工零件时需要采用弹簧卡盘。

12、 数控轴承车床对轴向尺寸和径向尺寸的比值较大的零件，需要采用安装在液压尾架上的活顶尖对零件尾端进行支撑，才能保证对零件进行正确的加工。尾架有普通液压尾架和可编程液压尾架。 3.数控车床的刀架 数控车床可以配备两种刀架： (1)专用刀架 由车床生产厂商自己开发，所使用的刀柄也是专用的。这种刀架的优点是制造成本低，但缺乏通用性。 (2)通用刀架 根据一定的通用标准(如vdi，德国工程师协会)而生产的刀架，数控车床生产厂商可以根据数控车床的功能要求进行选择配置。 4.铣削动力头 数控车床刀架上安装铣削动力头后可以大大扩展数控车床的加工能力。如：利用铣削动力头进行轴向钻孔和铣削轴向槽。 5. 数控车床

13、的刀具 在数控车床或车削加工中心上车削零件时，应根据车床的刀架结构和可以安装刀具的数量，合理、科学地安排刀具在刀架上的位置，并注意避免刀具在静止和工作时，刀具与机床、刀具与工件以及刀具相互之间的干涉现象。第三节 数控车床的选用原则与安装方法一. 数控车床的选用原则1. 前期准备 确定典型零件的工艺要求、加工工件的批量，拟定数控车床应具有的功能是做好前期准备，合理选用数控车床的前提条件 满足典型零件的工艺要求 典型零件的工艺要求主要是零件的结构尺寸、加工范围和精度要求。根据精度要求，即工件的尺寸精度、定位精度和表面粗糙度的要求来选择数控车床的控制精度。根据可靠性来选择，可靠性是提高产品质量和生产

14、效率的保证。数控机床的可靠性是指机床在规定条件下执行其功能时，长时间稳定运行而不出故障。即平均无故障时间长，即使出了故障，短时间内能恢复，重新投入使用。选择结构合理、制造精良，并已批量生产的机床。一般，用户越多，数控系统的可靠性越高。 2. 机床附件及刀具选购 机床随机附件、备件及其供应能力、刀具，对已投产数控车床、车削中心来说是十分重要的。选择机床，需仔细考虑刀具和附件的配套性。 3. 注重控制系统的同一性 生产厂家一般选择同一厂商的产品，至少应选购同一厂商的控制系统，这给维修工作带来极大的便利。教学单位，由于需要学生见多识广，选用不同的系统，配备各种仿真软件是明智的选择。 4. 根据性能价

15、格比来选择 做到功能、精度不闲置、不浪费，不要选择和自己需要无关的功能。 5. 机床的防护 需要时，机床可配备全封闭或半封闭的防护装置、自动排屑装置。 在选择数控车床、车削中心时，应综合考虑上述各项原则。 二. 安装方法1. 起吊和运输 机床的起吊和就位，应使用制造厂提供的专用起吊工具，不允许采用其他方法进行。不需要专用起吊工具，应采用钢丝绳按照说明书规定部位起吊和就位。 2.基础及位置 机床应安装在牢固的基础上，位置应远离振源；避免阳光照射和热辐射；放置在干燥的地方，避免潮湿和气流的影响。机床附近若有振源，在基础四周必须设置防振沟。 3.机床的安装 机床放置于基础上，应在自由状态下找平，然后

16、将地脚螺栓均匀地锁紧。对于普通机床，水平仪读数不超过0.04/1000mm，对于高精度的机床，水平仪不超过0.021000mm。在测量安装精度时，应在恒定温度下进行，测量工具需经一段定温时间后再使用。机床安装时应竭力避免使机床产生强迫变形的安装方法。机床安装时不应随便拆下机床的某些部件，部件的拆卸可能导致机床内应力的重要新分配，从而影响机床精度。 4. 试运转前的准备机床几何精度检验合格后，需要对整机进行清理。用浸有清洗剂的棉布或绸布，不得用棉纱或纱布。清洗掉机床出厂时为保护导轨面和加工面而涂的防锈油或防锈漆。清洗机床外表面上的灰尘。在各滑动面及工作面涂以机床规定使滑油。 仔细检查机床各部位是

17、否按要求加了油，冷却箱中是否加足冷却液。机床液压站、自动间润滑装置的油是否到油位批示器规定的部位。 检查电气控制箱中各开关及元器件是否正常，各插装集成电路板是否到位。第四节 数控车床调试与验收数控车床的验收应按国家颁布实行的数控卧式车床制造与验收技术要求进行，在验收过程中，如发生争执，应以国家有关标准为依据，通过协商解决。 一. 开箱验收按随机装箱单和合同中特定附件清单对箱内物品逐一核对检查，并做检查记录有如下内容： 1.包装箱是否完好，机床外观有无明显损坏，是锈蚀、脱漆； 2.有无技术资料，是否齐全； 3.附件品种、规格、数量； 4.备件品种、规格、数量； 5.工具品种、规格、数量； 6.刀

18、具刀片品种、规格、数量； 7.安装附件； 8.电气元器件品种、规格、数量； 二. 开机试验机床安装调试完成后，即通知制造厂派人调试机床。试验主要有如下： 1.各种手动试验 a.手动操作试验试验手动操作的准确性。 b.点动试验 c.主轴变档试验 d.超程试验 2.功能试验 a.用按键、开关、人工操纵对机床进行功能试验。试验动作的灵活性、平稳性及功能的可靠性。 b.任选一种主轴转速做主轴启动、正转、反转、停止的连续试验。操作不少于7次。 c.主轴高、中、低转速变换试验。转速的指令值与显示值允差为5%。 d.任选一种进给量，在xz轴全部行程上，连续做工作进给和快速进给试验。快速行程应大于1/2全行程

19、。正反方和连续操作不少于7次。 e.在x、z轴的全部行程上，做低、中、高进给量变换试验。 转塔刀架进行各种转位夹紧试验。 f.液压、润滑、冷却系统做密封、润滑、冷却性试验，做到不渗漏。 g.卡盘做夹紧、松开、灵活性及可靠性试验。 h.主轴做正转、反转、停止及变换主轴转速试验。 i.转塔刀架进行正反方向转位试验。 j.进给机构做低中高进给量为快速进给变换试验。 k.试验进给坐标超程、手动数据输入、位置显示，回基准点，程序序号批示和检索、程序暂停、程序删除、址线插补、直线切削徨、锥度切削循环、螺纹切削循环、圆弧切削循环、刀具位置补偿、螺距补偿、间隙补偿等功能的可靠性、动作灵活性等。 3.空动转试验

20、 a. 主动动机构运转试验，在最高转速段不得少于1小时，主轴轴承的温度值不超过70，温升值不超过40； b. 连续空运转试验，其运动时间不少于8小时，每个循环时间不大于15分钟。每个循环终了停车，并模拟松卡工件动作，停车不超过一分钟，再继续运转。 4.负荷试验 用户准备好典型零件的图纸和毛坯，在制造厂调试人员指导下编程和输入程序，选择切削刀具和切削用量。负荷试验可按如下三步进行，粗车、重切削、精车。每一步又分单一切削和循环程序切削。每一次切削完成后检验零件已加工部位实际尺寸并与指令值进行比较，检验机床在负荷条件下的运行精度、即机床的综合加工精度，转塔刀架的转位精度。 5. 验收 机床开箱验收，

21、功能试验，空运转试验、负荷试验完成后，加工出合格产品，即可办理验收移交手续。如有问题，制造厂应负责解决。第五节 数控车床的发展方向1.高速化、高精度化、高可靠性 高速化：提高进给速度与提高主轴转速。 高精度化：其精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级(l0nm)，其应用范围日趋广泛。高可靠性：一般数控系统的可靠性要高于数控设备的可靠性在一个数量级以上，但也不是可靠性越高越好，因为商品受性能价格比的约束。 2.复合化 数控机床的功能复合化的发展，其核心是在一台机床上要完成车、铣、钻、攻丝、绞孔和扩孔等多种操作工序，从而提高了机床的效率和加工精度，提高生产的柔性。 3.智能化 智能化的内容包括在数控系

22、统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化；为提高驱动性能及使用连接方便等方面的智能化；简化编程、简化操作方面的智能化；还有如智能化的自动编程、智能化的人机界面等，以及智能诊断、智能监控等方面的内容，方便系统的诊断及维修。 4.柔性化、集成化 当今世界上的数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是：从点(数控单机、加工中心和数控复合加工机床)、线（fmc、fms、ftl、fml）向面(工段车间独立制造岛fa)、体（cims、分布式网络集成制造系统）的方向发展，另一方面向注重应用性和经济性方向发展。柔性自动化技术是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的主要手段，是各国制造业发展的主流趋势，是

23、先进制造领域的基础。 第二章 数控车床故障诊断与维护的原则由于数控车床结构比较复杂，所以在实际的生产中总会出现这样或那样的故障。在数控车床故障检测排除时，应遵循一下原则：（1）先外部后内部。当数控机床发生故障后，维修人员应先采用望闻听问摸等方法检查。（2）先机械后电气。数控机床的故障大部分是机械动作失灵引起的，先检查机械部分是否正常再检查行程开关是否灵活等，可以达到事半功倍的效果。（3）先静后动。维修人员本身应该做到先静后动，不可盲目动手，应先了解情况。（4）先公用后专用。公用性问题影响全局，专用性问题只影响局部。（5）先简单后复杂。出现多种故障交织掩盖，应先解决简单的，后解决难度大的。（6）

24、先一般后特殊。出现故障，应先考虑最常见的可能原因，后分析很少发生故障的特殊原因。36第三章 数控车床的故障类型与主要故障第一节 数控车床的故障特点数控车床故障是指数控机床失去了规定的功能。数控车床故障发生率，随着使用时间不同而故障发生率是不相同的，在车床的使用期间大致可以分为三个阶段即磨合期，稳定工作期，和衰退期。1 磨合期：新车床在安装调试后，在半年到一年左右的时间内，由于机修零部件的加工表面还存在几何形状偏差比较粗糙，电器元件收到狡辩符合等冲击，故障频率较高一般没有规律。其中，电气，液压和气动系统故障频率大约为90左右。2 稳定工作期：车床在经历了初期磨合后，进入了稳定的工作期。这是故障发

25、生率较低，但由于使用条件和人为的因素，偶尔故障在所难免所以在稳定期内故障诊断非常重要。在此期间，机，电故障发生的概率差不多，并且大多数可以排除这个时期大约为610年。3 衰退期：车床零部件在正常寿命之后，开始迅速磨损和老化，故障发生率逐渐增多。此时期的故障大多数具有规律性，属于渐变性和器质性的，并且大部分可以排除。数控车床本身的复杂性使其故障诊断具有复杂性和特殊性。因此数控车床的故障应是多方面的，有些故障的现象是机械方面的，但是引起故障的原因却是电气方面的; 有些故障的现象是电气方面的,但是引起故障的原因却是机械方面的; 些故障的现象是机械方面和电气方面共同引起的。因而，对同一个现象，极可能是

26、机械的问题，也可能是电气的原因，或许两者兼而有之非常复杂。这就要求必须根据实际情况进行综合考虑，才能做出正确的判断。第二节 数控车床的故障类型与主要故障一、按发生的故障性质分类 ：1系统故障 这类故障是指只要满足一定的条件，机床或者数控系统就必然出现的故障。例如电网电压过高，系统就会产生电压过高报警；切削量过大时，就会产生过载报警等。 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，维修完成后机床可以立即恢复正常。正确的使用与精心维护是杜绝或避免这类故障发生的重要措施。2 随机性故障 这类故障是指在同样条件下，只偶尔出现一次或二次的故

27、障。有时很长时间也很难再遇到一次。要想人为地再现同样的故障则不容易，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”。 随机性故障有可恢复性，制作新备件，故障发生后，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。 二、按发生故障后有无报警显示分类 按故障发生后有无报警显示，可分为有报警显示故障和无报警显示两类。1 有报警显示故障这类故障又可分为硬件报警显示和软件报警显示两种。(l) 硬件报警显示的故障。硬件报警显示通常是指各单元装置上的指示灯的

28、报警指示。在数控系统中有许多用以指示故障部位的指示灯，如控制系统操作面板、 cpu 主板、伺服控制单元等部位，一旦数控系统的这些指示灯指示故障状态后，根据相应部位上的指示灯的报警含义，均可以大致判断故障发生的部位和性质，这无疑会给故障分析与诊断带来极大好处。因此维修人员在日常维护和故障维修时应注意检查这些指示灯的状态是否正常。(2) 软件报警显示的故障。软件报警显示通常是指数控系统显示器上显示出的报警号和报警信息。由于数控系统具有自诊断功能，一旦检查出故障，即按故障的级别进行处理，同时在显示器上显示报警号和报警信息。2 无报警显示的故障这类故障发生时没有任何硬件及软件报警显示，因此分析诊断起来

29、比较困难。遇到这类问题，通常要具体问题具体分析。要根据故障现象、机床工作原理、数控系统工作原理、 plc 梯形图以及维修经验来分析诊断故障。 三、按故障产生的原因分类 1 数控车床自身故障 这类故障的发生是由于数控车床自身的原因所引起的，与外部使用环境条件无关，数控车床所发生的极大多数故障均属此类故障。 2 数控车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人电压的不平衡；环境温度过高；有害气体、潮气、粉尘侵人；外来振动和干扰等都是引起故障的原因。此外，人为因素如操作不当也是造成的外部故障原因之一。 四、按故障发生的破坏程度分类 1 破坏性故障

30、 这类故障出现会对操作者或设备造成伤害或损害，如超程运行、飞车、部件碰撞等。例如，一台数控车床在正常加工的情况下，刀具撞到工件，造成重大的损失，经过仔细的分析，发现是返回参考点错误，行程开关（挡块）位置与电子栅格位置重合，造成 z 方向进给多出一个电子栅格，从而造成刀具与工件相撞的破坏性故障。移动行程开关位置，使问题得到圆满解决。 2 非破坏性故障 数控车床的绝大多数故障属于这类故障，出现故障时对车床和操作人不会造成任何伤害，所以诊断这类故障时，可以再现故障，并可以仔细观察故障现象，通过故障现象对故障进行分析和诊断。第四章 数控车床故障诊断的常用方法数控车床在故障检测过程中，应充分利用数控系统

31、的自诊断功能来进行判断，同时还要灵活运用故障检查的一些常用方法。 1.常规检查法 常规检查法主要是利用人的手、眼、耳、鼻等器官对故障发生时的各种光、声、味等异常现象的观察以及认真察看系统的每一处，遵循“先外后内”的原则，诊断故障采用望、听、嗅、问、模等方法，由外向内逐一检查，往往可将故障范围缩小到一个模块或一块印刷线路板。这要求维修人员具有丰富的实际经验，要有多学科的较宽的知识和综合判断的能力。2.自诊断功能法 现代的数控系统虽然尚未达到智能化很高的程度.但已经具备了较强的自诊断功能。能随时监视数控系统的硬件和软件的工作状况。一旦发现异常，立即在crt（显示器）上显示报警信息或用发光二极管指示

32、出故障的大致起因。利用自诊断功能，也能显示出系统与主机之间接口信号的状态，从而判断出故障发生在机械部分还是数控系统部分，并指示出故障的大致部位。这个方法是当前维修工作最有效的一种方法。 3.功能程序测试法 所谓功能程序测试法就是将数控系统的常用功能和特殊功能，如直线定位、圆弧插补、螺旋切削、固定循环、用户宏程序等用手工编程或自动编程方法，编制成一个功能程序测试程序，送入数控系统中，然后启动数控系统使之运行，借以检查机床执行这些功能的淮确性和可靠性，进而判断出故障发生的可能起因。 4.备件替换法 备件替换法是一种简单易行的方法，也是现场判断时最常用的方法之一。所谓备件替换法就是在分析故障大致起因

33、的情况下，维修人员可以利用备用的印刷线路板、模板，集成电路芯片或元器件替换有疑点的部分，从而把故障范围缩小到印刷线路板或芯片一级。但在备用板交换之前，应仔细检查备用板是否完好，并应检查备用板的状态应与原板状态完全一致。这包括检查用板上的选择开关，短路棒的设定位置以及电位器的位置。在置换cnc的存储器板时，往往还需要对系统作存储器的初始化操作（如日本fanuc公司的fs-6系统用的磁泡存储器就需要进行这项工作），重新设定各种数控数据，否则系统仍将不能正常工作。又如更换fanuc公司的fs-7系统的存储器板之后，须重新输入参数，并对存储器区进行分配操作。有的数控系统在更换了主板之后，还需进行一些特

34、定的操作。总之，一定要严格地按照有关系统的操作、维修说明书的要求进行操作。 5.转移法 所谓转移法就是将数控系统中具有相同功能的两块印刷线路板、模板、集成电路芯片或元器件互相交换，观察故障现象是否随之转移。6.参数检查法 众所周知，数控参数能直接影响数控机床的性能。参数通常是存放在存储器上，一旦个别参数丢失或变化，发生混乱，使机床无法正常工作。此时，通过校对、修正参数，就能将故障排除。当机床长期闲置重新工作时无缘无故地出现不正常现象或有故障而无报警时，就应根据故障特征，检查和校对有关参数。 经过长期运行的数控机床，由于其机械传动部件磨损，电气元件性能变化等原因，也需对其有关参数进行调整。有些机

35、床的故障往往就是由于未及时修改某些不适应的参数所致。当然这些故障都是属于软故障的范畴。 7.测量比较法 数控系统生产厂在设计印刷线路板时，为了调整、维修的便利，在印刷线路板上设计了多个检测端子。用户也可利用这些端子比较测量正常的印刷线路板和有故障的印刷线路板之间的差异。可以检测这些测量端子的电压和波形，分析故障的起因和故障的所在位置。甚至，有时还可对正常的印刷线路板人为地制造“故障”，如断开连线或短路、拔去组件等，以判断真实故障的起因。为此，维修人员应在平时积累印刷线路板上关键部位或易出故障部位在正常时的正确波形和电压值。因为数控系统生产厂往往不提供有关这方面的资料。 8.原理分析法 根据数控

36、系统的组成原理，可从逻辑上分析各点的逻辑电平和特征参数（如电压值或波形），然后用万用表、逻辑笔、示波器或逻辑分析仅进行测量、分析和比较，从而对故障定位。运用这种方法，要求维修人员必须对整个系统或每个电路的原理有清楚的、较深的了解。 9.机、电、液综合分析法 数控车床是一种高度机、电、液一体化的产品，它应用了精密机械、液压技术、电气技术、微电子技术等，对数控车床的故障分析也要从机、电、液不同的角度对同一故障进行分析诊断，可以避免片面性，少走弯路。最后确认是机、电、液中的哪一个系统有问题，以便在相应系统中做进一步的诊断及排除故障。 第五章 数控车床的维护 第一节 数控车床维护与保养1数控车床日常维

37、护保养内容和要求数控车床操作人员要严格遵守操作规程和机床日常维护和保养制度，严格按机床和系统说明书的要求正确、合理操作机床，尽量避免因操作不当影响机床使用。（1）每天导轨润滑油箱检查油标、油量，及时添加润滑油，润滑泵能及时启动打油及停止。（2）每天x、z轴向导轨面清除切屑及脏物，检查润滑油是否充实，导轨面有无划伤损坏。（3）每天压缩空气源检查气动控制系统压力，应在正常范围。（4）每天气源自动分水滤水器，自动空气干燥器及时清理分水器中滤出的水，保证自动空气干燥器正常工作。（5）每天气动转换器和增压器油面发现油面不够时及时补足油（6）每天主轴润滑恒温油箱工作正常，油量充足，工作范围合适（7）每天液

38、压平衡系统平衡压力指示正常，快速移动时平衡阀工作正常。（8）每天机床液压系统油箱、油泵无异常噪音，压力表指示正常，管路及各接头无泄露，工作油面高度正常。（9）每天电气柜各散热通风装置，各电气柜冷却风扇工作正常，风道过滤网无堵塞（10）每天cnc输入/输出装置检查i/o设备清洁，机械结构润滑良好等。（11）每天各种防护装置导轨、机床防护罩等应无松动、漏水。（12）每周各电气柜过滤网清洗各电气柜过滤网。（13）不定期冷却油箱、水箱随时检查液面高度，及时添加油或水，太脏时需要更换清洗油箱、水箱和过滤器。（14）不定期废油池及时取走存集的废油，避免溢出。（15）不定期排屑器经常清理切屑，检查有无卡住等

39、。（16）不定期检查主轴驱动皮带要说明书要求调整皮带松紧度，若皮带破损应及时更换。（17）不定期检查各轴导轨上镶条、压紧滚轮根据机床说明书调整松紧状态（18）每半年滚珠丝杠清洗丝杠上旧的润滑脂，涂上新油脂。（19）每半年液压油路清洗溢流阀、减压阀、滤油器、油箱，更换或过滤液压油。（20）每一年主轴润滑恒温油箱清洗过滤器、更换润滑油（21）每一年检查并更换直流伺服电机电刷检查换向器表面，吹净炭粉，去除毛刺，更换长度过短的电刷。（22）每一年润滑油泵、过滤器清理润滑油池底，更换滤油器。2机械结构日常维护数控车床具有集机、电、液为一体的自动化机床，经各部分的执行功能最后共同完成机械执行机构的移动、转

40、动、夹紧、松开、变速和换刀等各种动作，可见做好数控车床的机械执行机构日常维护保养将直接影响机床性能。数控车床机械结构日常维护主要包括机床本体、主轴部件、滚珠丝杠螺母副、导轨副等维护。（1）外观保养每天做好机床清扫卫生，清扫铁屑，擦干净导轨部位的冷却液。下班时所有的加工面抹上机油防锈防止导轨生锈。每天注意检查导轨、机床防护罩是否齐全有效。每天检查机床内外有无磕、碰、拉伤现象。定期清除各部件切屑、油垢，做到无死角，保持内外清洁，无锈蚀。（2）主轴的维护在数控车床中，主轴是最关键的部件，对机床的加工精度起着决定性作用。它的回转精度影响到工件的加工精度，功率大小和回转速度影响到加工效率。主轴部件机械结

41、构的维护主要包括主轴支撑、传动、润滑等。定期检查主轴支撑轴承：轴承预紧力不够，或预紧螺钉松动，游隙过大，会使主轴主轴产生轴向窜动，应及时调整；轴承拉毛或损坏应及时更换。定期检查主轴润滑恒温油箱，及时清洗过滤器，更换润滑油等，保证主轴有良好的润滑。 定期检查齿轮轮对，若有严重损坏，或齿轮啮合间隙过大，应及时更换齿轮和调整啮合间隙。 定期检查主轴驱动皮带，应及时调整皮带松紧程度或更换皮带。（3） 滚珠丝杠螺母副的维护滚珠丝杠传动由于其有传动效率高、传动精度高、运动平稳、寿命长以及可预紧消隙等优点，因此在数控车床使用广泛。其日常维护保养包括以下几个方面： 定期检查滚珠丝杠螺母副的轴向间隙：一般情况下

42、可以用控制系统自动补偿来消除间隙；当间隙过大，可以通过调整滚珠丝杠螺母副来保证，数控车床滚珠丝杠螺母副多数采用双螺母结构，可以通过双螺母预紧消除间隙。 定期检查丝杠防护罩：以防止尘埃和磨粒黏结在丝杠表面，影响丝杠使用寿命和精度，发现丝杠防护罩破损应及时维修和更换。 定期检查滚珠丝杠螺母副的润滑：滚珠丝杠螺母副润滑剂可以分为润滑脂和润滑油两种。润滑脂没半年更换一次，清洗丝杠上的旧润滑脂，涂上新的润滑脂；用润滑油的滚轴丝杠螺母副，可在每次机床工作前加油一次。 定期检查支撑轴承：应定期检查丝杠支撑轴承与机床连接是否有松动，以及支撑轴承是否损坏等，如有要及时紧固松动部位并更换支撑轴承。 定期检查伺服电

43、动机与滚珠丝杠之间的连接：伺服电动机与滚珠丝杠之间的连接必须保证无间隙。（4）导轨副的维护 导轨副是数控车床的重要的执行部件，常见的有滑动导轨和滚动导轨。导轨副的维护一般是不定期，主要内容包括： 检查各轴导轨上镶条、压紧滚轮，保证导轨面之间有合理间隙。根据机床说明书调整松紧状态，间隙调整方法有压板间隙调整间隙、镶条调整间隙和压板镶条调整间隙等。 注意导轨副的润滑：导轨面上进行润滑后，可以降低摩擦，减少磨损，并且可以防止导轨生锈。根据导轨润滑状况及时调整导轨润滑油量，保证润滑油压力，保证导轨润滑良好。 经常检查导轨防护罩：以防止切屑、磨粒或冷却液散落在导轨面上引起的磨损、擦伤和锈蚀。发现防护罩破

44、损应及时维修和更换。3电气控制系统日常维护数控车床电气控制系统是机床的关键部分，主要包括伺服与检测装置、plc、电源和电气部件等，其日常维护包括以下几个方面：（1）定期检查电气部件，检查各插头、插座、电缆、各继电器触点是否出现接触不良，短路层故障；检查各印制电路板是否干净；检查主电源变压器、各电机绝缘电路是否在1m以上。平时尽量少开电气柜门，保持电气柜内清洁。（2）直流伺服电动机的维护在20世纪80年代生产的数控机床，大多数采用直流伺服电机，这就存在电刷的磨损问题，为此对于直流伺服电机需要定期检查和更换直流电机电刷。每天在机床运行时的维护检查。在运行过程中要注意观察的旋转速度；是否有异常的振动

45、和噪声；是否有异常臭味；检查电动机的机壳和轴承的温度。定期维护。由于直流伺服电动机带有数对电刷，旋转时，电刷与换向器摩擦而逐渐磨损。电刷异常或过度磨损，会影响工作性能，所以对直流伺服电动机的日常维护也是相当必要的。定期检查和更换直流电机电刷第二节 数控车床的使用条件数控车床的正常使用必须满足如下条件，机床所处位置的电源电压波动小，环境温度低于30摄示度，相对温度小于80%。 一.机床位置环境要求机床的位置应远离振源、应避免阳光直接照射和热辐射的影响，避免潮湿和气流的影响。如机床附近有振源，则机床四周应设置防振沟。否则将直接影响机床的加工精度及稳定性，将使电子元件接触不良，发生故障，影响机床的可

46、靠性。 二.电源要求一般数控车床安装在机加工车间，不仅环境温度变化大，使用条件差，而且各种机电设备多，致使电网波动大。因此，安装数控车床的位置，需要电源电压有严格控制。电源电压波动必须在允许范围内，并且保持相对稳定。否则会影响数控系统的正常工作。 三.温度条件数控车床的环境温度低于30摄示度，相对温度小于80%。一般来说，数控电控箱内部设有排风扇或冷风机，以保持电子元件，特别是中央处理器工作温度恒定或温度差变化很小。过高的温度和湿度将导致控制系统元件寿命降低，并导致故障增多。温度和湿度的增高，灰尘增多会在集成电路板产生粘结，并导致短路。 四. 按说明书的规定使用机床用户在使用机床时，不允许随意

47、改变控制系统内制造厂设定的参数。这些参数的设定直接关系到机床各部件动态特征。只有间隙补偿参数数值可根据实际情况予以调整。 用户不能随意更换机床附件，如使用超出说明书规定的液压卡盘。制造厂在设置附件时，充分考虑各项环节参数的匹配。盲目更换造成各项环节参数的不匹配，甚至造成估计不到的事故。 使用液压卡盘、液压刀架、液压尾座、液压油缸的压力，都应在许用应力范围内，不允许任意提高。第六章 数控系统的故障成因分析与自诊断技术第一节 cnc系统cnc系统是一种位置控制系统，它是根据输入数据插补出理想的运动轨迹，然后输出到执行部件加工出所需要的零件。与nc系统相比，cnc系统主要的优点有：1、灵活性这是cn

48、c系统的突出优点。对于传统的nc系统，一旦提供了某些控制功能，就不能被改变，除非改变相应的硬件。而对于cnc系统，只要改变相应的控制程序就可以补充和开发新的功能，并不必制造新的硬件。cnc系统能够随着工厂的发展而发展，也能适应将来改变工艺的要求。在cnc设备安装之后，新的技术还可以补充到系统中去，这就延长了系统的使用期限。因此，cnc系统具有很大的“柔性”灵活性。 2、通用性在cnc系统中，硬件系统采用模块结构，依靠软件变化来满足被控设备的各种不同要求。采用标准化接口电路，给机床制造厂和数控用户带来了许多方便。于是，用一种 cnc 系统就可能满足大部分数控机床 (包括车床、铣床、加工中心、钻镗

49、床等) 的要求，还能满足某些别的设备应用。当用户要求某些特殊功能时，仅仅是改变某些软件而已。由于在工厂中使用同一类型的控制系统，培训和学习也十分方便。3、可靠性在cnc系统中，加工程序常常是一次送入计算机存储器内，避免了在加工过程中由于纸带输入机的故障而产生的停机现象 (普通数控装置的故障有一半以上发生在逐段光电输入时) 。同时，由于许多功能都由软件实现，硬件系统所需元器件数目大为减少，整个系统的可靠性大大改善，特别是随着大规模集成电路和超大规模集成电路的采用，系统可靠性更为提高。据美国第13届 ncs 年会统计的世界上数控系统平均无故障时间是：硬线nc系统为136h ，小型计算机cnc系统为

50、984h ，而微处理机 cnc 系统据日本发那科公司宣称已达23000h 。4、易于实现许多复杂的功能cnc 系统可以利用计算机的高度计算能力，实现一些高级的复杂的数控功能。刀具偏移、英公制转换、固定循环等都能用适当的软件程序予以实现；复杂的插补功能，例如抛物线插补、螺旋线插补等也能用软件方法来解决；刀具补偿也可在加工过程中进行计算；大量的辅助功能都可以被编程；子程序概念的引入，大大简化了程序编制。 5、使用维修方便cnc 系统的一个吸引人的特点是有一套诊断程序，当数控系统出现故障时，能显示出故障信息，使操作和维修人员能了解故障部位，减少了维修的停机时间。另外，还可以备有数控软件检查程序，防止

51、输入非法数控程序或语句，这将给编程带来许多方便。第二节 cnc系统故障自诊断功能1、cnc系统自诊断的概念系统故障:指系统的组成单元处于非正常状态或劣化状态,并可导致系统相应功能丧失,或系统性能和品质下降,使系统的行为(输出)超出允许范围,或不能在规定的时间内和条件下完成预定功能的事件。在cnc系统中编程错误也是故障。当用户编制的零件加工程序发生错误(语法错误,非法代码,精度超差,过切削预报等)时,cnc系统在运行前或运行中中也会发出报警,从广义上来讲,也可称其为故障.2、故障的诊断包括两方面的内容:诊和断.诊:对是客观状态作检测或测试.断:确定故障的性质,程度,类别,部位,并指明故障产生的原

52、因,提供相应的处理对策等.故障自诊断技术:在硬件模块,功能部件上各状态测试点(在系统设计制状态,并在预知系统故障或系统性能,系统运行品质劣化动向时,及时自动发出报警信息的技术。3、cnc系统故障诊断的基本要求故障诊断方法对故障的覆盖率应尽可能高,即系统的故障应能尽可能多的被其诊断系统检测出来诊断出的故障定位应尽可能准确,范围应尽可能小,通常要求定位到容易快速更换的模块或印刷线路板这一级,以缩短修理时间.故障诊断所需时间应尽可能短.尤其对那些破坏性严重的故障,更应快速诊断快速响应,以尽量减少故障对系统的破坏程度.进行故障诊断所需的附加设备尽可能减少,尽量利用软件实现诊断功能,以降低数控系统的诊断成本.4 、cnc故障分类硬故障这类故障主要是指装置,plc控制器,伺服驱动单元,位置和速度检测装置等电子器件,以及继电器,接触器,开关,熔断器,电动机,电磁铁,行程开关等电气元件失效引起的故障,它们的发生往往与