第1章数控机床维修概述(1

1、第1章 数控机床故障诊断与维修概述重点、难点 （1） 数控机床的组成和特点 （2）了解数控机床故障诊断与维修的意义。 （3）掌握数控机床故障诊断与维修的基本要求。 第第1章章 绪绪 论论0.0 数控机床的组成数控机床的组成n 0.0.1 数控机床的组成数控机床的组成 数控机床由数控装置、伺服驱动装置、检测反馈装置和机床本体四大部分组成，再加上程序的输入/输出设备、可编程控制器、电源等辅助部分。数控系统数控驱动装置数控装置数控机床数控反馈装置第第0章章 绪论绪论 数控系统的核心。 由硬件和软件部分组成，接受输入代码经缓存、译码、运算插补）等转变成控制指令，实现直接或通过PLC对伺服驱动装置的控制

2、。u 1）数控装置）数控装置u 2）伺服驱动装置伺服驱动装置 数控装置和机床主机之间的联接环节。 接受数控装置的生成的进给信号，经放大驱动主机的执行机构，实现机床运动。 FANUC FANUC 系统配置系统配置显示装置和MDI键盘机床操作面板 CNCCNC装置装置系列伺服单元C系列伺服电动机主轴电动机 变频器 计算机 CNC单元单元 显示装置与操作面板显示装置与操作面板 1. FANUC1. FANUC系统硬件构成系统硬件构成第第0章章 概述概述 通过检测元件将执行元件（电机、刀架）或工作台的速度和位移检测出来，反馈给数控装置构成闭环或半闭环系统。u 3）检测反馈装置）检测反馈装置u 4）机床

3、本体）机床本体 数控机床的机械结构件。 床身箱体、立柱、导轨、工作台、主轴和进给机构等。0.1 数控机床故障诊断与维修的意义 随着电子技术和自动化技术的发展，数控技术的应用越来越广泛。以微处理器为基础，以大规模集成电路为标志的数控设备，已在我国批量生产、大量引进和推广应用，它们给机械制造业的发展创造了条件，并带来很大的效益。但同时，由于它们的先进性、复杂性和智能化高的特点，在维修理论、技术和手段上都发生了飞跃的变化。 0.1.1 数控机床故障诊断与维修的必要性 数控维修技术不仅是保障正常运行的前提，对数控技术的发展和完善也起到了巨大的推动作用，因此，目前它已经成为一门专门的学科。 另外任何一台

4、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。因而对数控系统这样原理复杂、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，花费了几十万到上千万美元引进的数控机床，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和排除故障，就会造成较大的经济损失。0.1.2 数控机床维修的技术指标n 数控系统的可靠性数控系统的可靠性 数控机床除了具有高精度、高效率和高技术的要求外，还应该具有高可靠性。 衡量的指标有：F MTBF平均无故障时间。 MTBF=总工作时间/总故障次数F MTTR平均修复时间F 平均有效

5、度A： A=MTBF/（MTBF+MTTR）0.2 数控机床故障诊断与维修的基本要求 数控机床的身价从几十万元到上千万元，数控机床的身价从几十万元到上千万元，一般都是企业中关键产品和关键工序的关一般都是企业中关键产品和关键工序的关键设备，一旦故障停机，其影响和损失往键设备，一旦故障停机，其影响和损失往往很大。但是，人们对这样的设备往往更往很大。但是，人们对这样的设备往往更多地是看重其效能，不仅对合理地使用不多地是看重其效能，不仅对合理地使用不够重视，更对其保养及维修工作关注太少，够重视，更对其保养及维修工作关注太少，日常不重视保养与维修工作，对保养与维日常不重视保养与维修工作，对保养与维修工作

6、条件的创造和投入不够，故障出现修工作条件的创造和投入不够，故障出现临时抱佛脚的现象很是普遍。因此，为了临时抱佛脚的现象很是普遍。因此，为了充分发挥数控机床的效益，一定要重视维充分发挥数控机床的效益，一定要重视维修工作，创造出良好的维修条件。修工作，创造出良好的维修条件。0.2.1 故障诊断与维修的基本要求 0.2.1. 人员要求人员要求 （1 1）首先是有高度的责任心和良好的职业）首先是有高度的责任心和良好的职业道德。道德。 （2 2）知识面要广。要学习并基本掌握有关）知识面要广。要学习并基本掌握有关数控机床机械结构和电气控制的各学科知数控机床机械结构和电气控制的各学科知识，如计算机技术、模拟

7、与数字电路技术、识，如计算机技术、模拟与数字电路技术、自动控制与拖动理论、控制技术、数控加自动控制与拖动理论、控制技术、数控加工工艺和机械传动技术。工工艺和机械传动技术。 （3 3）应经过良好的技术培训。数控技术基）应经过良好的技术培训。数控技术基础理论的学习，尤其是针对具体数控机床础理论的学习，尤其是针对具体数控机床的技术培训，首先是参加相关的培训班和的技术培训，首先是参加相关的培训班和机床安装现场的实际培训，然后向有经验机床安装现场的实际培训，然后向有经验的维修人员学习，而更重要的是自学。的维修人员学习，而更重要的是自学。 （4 4）勇于实践。要积极投入数控机床的维）勇于实践。要积极投入数

8、控机床的维修与操作的工作中去，在不断的实践中提修与操作的工作中去，在不断的实践中提高分析能力和动手能力。高分析能力和动手能力。（5 5）掌握科学的方法。要做好维修工作光）掌握科学的方法。要做好维修工作光有热情是不够的，还必须在长期的学习和有热情是不够的，还必须在长期的学习和实践中总结提高，从中提炼出分析问题、实践中总结提高，从中提炼出分析问题、解决问题科学的方法。解决问题科学的方法。 （6 6）学习并掌握各种电气维修中常用的仪）学习并掌握各种电气维修中常用的仪器、仪表和工具。器、仪表和工具。 （7 7）掌握一门外语，特别是英语，起码应）掌握一门外语，特别是英语，起码应做到能看懂技术资料。做到能

9、看懂技术资料。 （8 8）掌握各种常用（尤其是现场）的测试）掌握各种常用（尤其是现场）的测试仪器、仪表和各种工具。仪器、仪表和各种工具。2. 物质条件（1）准备好常用备品、配件。（2）随时可以得到微电子元器件的实际支援或供应。（3）必要的维修工具、仪器、仪表、接线、微机，最好配有笔记本电脑并装有必要的维修软件，用以支援设备调试。（4）完整的资料、手册、线路图、维修说明书（包括CNC操作说明书）、接口的调整与诊断说明书、驱动说明书、PLC说明书（包括PLC用户程序单）和元器件表格等。3. 3. 工作环境工作环境 良好的工作环境是提高数控机床可靠性的良好的工作环境是提高数控机床可靠性的必要条件，数

10、控机床的环境要求是综合性必要条件，数控机床的环境要求是综合性的。的。 （1 1）数控机床需要有稳定的机床基础，否）数控机床需要有稳定的机床基础，否则数控机床的精度无法保证。精密数控机则数控机床的精度无法保证。精密数控机床有恒温要求，普通数控机床没有恒温要床有恒温要求，普通数控机床没有恒温要求，但是环境温度过高会引起故障率的增求，但是环境温度过高会引起故障率的增加。加。 （2 2）由于数控机床本身所使用的电子元器）由于数控机床本身所使用的电子元器件有工作温度的限制，电子元器件的工作件有工作温度的限制，电子元器件的工作温度一般要求在温度一般要求在40404545以下，室温达以下，室温达到到3535

11、时，使用中的数控机床计算机数控时，使用中的数控机床计算机数控（CNCCNC）装置内和电气柜内的温度可以达到）装置内和电气柜内的温度可以达到4040左右，其内部的元器件很可能不能正左右，其内部的元器件很可能不能正常工作。常工作。 （3 3）数控机床的工作车间要保持空气流通）数控机床的工作车间要保持空气流通和干净，灰尘、油雾和金属粉末会使得元和干净，灰尘、油雾和金属粉末会使得元器件之间的绝缘电阻下降或短路，造成元器件之间的绝缘电阻下降或短路，造成元器件损坏。器件损坏。 （4 4）潮湿的环境会使印刷电路板、元器件、）潮湿的环境会使印刷电路板、元器件、接插件、床身、电气柜、机床防护罩锈蚀，接插件、床身

12、、电气柜、机床防护罩锈蚀，造成接触不良、控制失灵和机床的机械精造成接触不良、控制失灵和机床的机械精度降低。度降低。 （5 5）电网供电要满足数控机床正常运行所）电网供电要满足数控机床正常运行所需总容量的要求，电压波动不能超过需总容量的要求，电压波动不能超过10%10%，否则要损坏电子元器件。否则要损坏电子元器件。 （6 6）为了安全和减少干扰，数控机床要有）为了安全和减少干扰，数控机床要有接地线；接地点要可靠，应该与车间接地网接地线；接地点要可靠，应该与车间接地网相连或者单独制作接地装置，接地电阻要小相连或者单独制作接地装置，接地电阻要小于于4 4 7 7 。 （7 7）数控机床的）数控机床的

13、CNCCNC装置、伺服驱动系统的装置、伺服驱动系统的抗干扰能力是有限度的，强电磁干扰会导致抗干扰能力是有限度的，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、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。大型吊车和产生强电磁干扰的设备。 4. 4. 维修前的准备维修前的准备 尽快地获取现场信息、现场情况和故障信尽快地获取现场信息、现场情况和故障信息。如数控机床的进给与主轴驱动型号、息。如数控机床的进给与主轴驱动型号、报警指示或故障现象、现场有无备件等。报警指示或故障现象、现场有无备件等。据此预先分析可能出现的故障原因与部位，据此预先分析可能出现的故障原因与部位，

14、而后在出发到现场之前，准备好有关的技而后在出发到现场之前，准备好有关的技术资料、维修服务工具和仪器备件等，做术资料、维修服务工具和仪器备件等，做到心中有数。到心中有数。1.2.2 1.2.2 预防性维护预防性维护 顾名思义，所谓预防性维修，就是要注意顾名思义，所谓预防性维修，就是要注意把有可能造成设备故障和出了故障后难以把有可能造成设备故障和出了故障后难以解决的因素排除在故障发生之前，预防性解决的因素排除在故障发生之前，预防性维护的目的是为了降低故障率，其工作内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。容主要包括下列几方面的工作。 1. 1. 从维修角度看数控设备的选型从

15、维修角度看数控设备的选型 在设备的选型调研中，除了设备的可用性在设备的选型调研中，除了设备的可用性参数外，其可维修性参数应包含：设备的参数外，其可维修性参数应包含：设备的先进性、可靠性和可维修性技术指标。先先进性、可靠性和可维修性技术指标。先进性是指设备必须具备时代发展水平的技进性是指设备必须具备时代发展水平的技术含量；术含量； 可靠性是指设备的平均无故障时间、平均可靠性是指设备的平均无故障时间、平均故障率，尤其是控制系统是否通过国家权故障率，尤其是控制系统是否通过国家权威机构的质检考核等；可维修性是指其是威机构的质检考核等；可维修性是指其是否便于维修，是否有较好的备件市场购买否便于维修，是否

16、有较好的备件市场购买空间，各种维修的技术资料是否齐全，是空间，各种维修的技术资料是否齐全，是否有良好的售后服务、维修技术能力是否否有良好的售后服务、维修技术能力是否具备和设备性能价格比是否合理等。具备和设备性能价格比是否合理等。 2. 2. 人员安排人员安排 为每台数控机床分配专门的操作人员、工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。努力提高自己的业务技术水平。 3. 3. 正确地使用设备正确地使用设备 针对每台机床的具体性能和加工对象制定针对每台机床的具体性能和加工对象制定操作规程，建立工作档案和

17、维修档案，管操作规程，建立工作档案和维修档案，管理者要经常检查、总结和改进理者要经常检查、总结和改进。 4. 4. 坚持设备运行中的巡回检查坚持设备运行中的巡回检查 根据数控设备的先进性、复杂性和智能化根据数控设备的先进性、复杂性和智能化高的特点，使得它的维护、保养工作比普高的特点，使得它的维护、保养工作比普通设备复杂且要求高的多，维修人员应通通设备复杂且要求高的多，维修人员应通过经常性的巡回检查，如过经常性的巡回检查，如CNCCNC系统的排风扇系统的排风扇运行情况，机柜、电机是否发热，是否有运行情况，机柜、电机是否发热，是否有异常声音或有异味，压力表指示是否正常，异常声音或有异味，压力表指示

18、是否正常，各管路及接头有无泄漏、润滑状况是否良各管路及接头有无泄漏、润滑状况是否良好等，积极做好故障和事故预防，若发现好等，积极做好故障和事故预防，若发现异常应及时解决，只有这样才有可能把故异常应及时解决，只有这样才有可能把故障消灭在萌芽状态之中，从而可以减少或障消灭在萌芽状态之中，从而可以减少或避免损失。避免损失。 5. 5. 日常保养日常保养 对每台数控机床都应建立日常维护保养计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、油路、水气润滑、磨损情况、主轴润滑、油路、水气路、各项温度控制、平衡系统、冷却系

19、统、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、传动带的松紧、继电器、接触器触头清洁、各插头、接线端是否松动和电气柜通风状各插头、接线端是否松动和电气柜通风状况等等）及各功能部件和元器件的保养周况等等）及各功能部件和元器件的保养周期（每日、每月、半年或不定期）。期（每日、每月、半年或不定期）。 6. 6. 提高利用率提高利用率 数控机床如果较长时间闲置不用，当需要数控机床如果较长时间闲置不用，当需要使用时，机床的各运动环节会由于油脂凝使用时，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

20、路系统的堵塞更性能，降低机床精度，油路系统的堵塞更是麻烦；从电气方面来看，由于一台数控是麻烦；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，它们的性能和寿计的电子元器件组成的，它们的性能和寿命具有很大离散性，从宏观来看分三个阶命具有很大离散性，从宏观来看分三个阶段：在第一年基本上处于段：在第一年基本上处于“磨合磨合”阶段，阶段，在该阶段故障率呈下降趋势，如果在这期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间不断开动机床则会较快完成“磨合磨合”任任务，而且也可充分利用第一年的维修期；务，而且也可充分利用第一年的维修期； 第二阶段为有效寿命阶段，也就是充分发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挥效能的阶段，在合理使用和良好的日常维护保养条件下，机床正常运转至少可在维护保养条件下，机床正常运转至少可在五年以