数控机床机械维修中的维修方式及调整方法

1、摘要数控机床也是世界第三次产业革命的一个重要内容。数控机床产业本身的产值远不如汽车、化工等产业，但高效能的数控机床给制造业带来了高倍率的效益增长和现代化的生产方式，是促进国家国民经济发展的巨大源动力。特别是数控技术在制造业的扩展与延伸所产生的辐射作用和波及效果足以对机械制造业的产业结构、产品结构、专业化分工方式、机械加工方式及管理模式、社会的生产分工、企业的运行机制等带来深刻的变化。控机床故障的产生是多种多样的。所以，在维修时需要根据现象有理有据的分析、排除，最后达到维修的目的。切勿盲目的乱动。否则可能会导致故障更加的严重。以故障出现时有无指示，分为有诊断指示故障和无诊断指示故障。当今的数控系

2、统都设计有完美的自诊断程序，时实监控整个系统的软、硬件性能，一旦发现故障则会立即报警或者还有简要文字说明在屏幕上显示出来，结合系统配备的诊断手册不仅可以找到故障发生的原因、部位，而且还有排除的方法提示。机床制造者也会针对具体机床设计有相关的故障指示及诊断说明书。上述这两部分有诊断指示的故障加上各电气装置上的各类指示灯使得绝大多数电气故障的排除较为容易。无诊断指示的故障一部分是上述两种诊断程序的不完整性所致(如开关不闭合、接插松动等)。这类故障则要依靠对产生故障前的工作过程和故障现象及后果，并依靠维修人员对机床的熟悉程度和技术水平加以分析、排除关键词：数控机床 设备维修 维护数控机床机械维修中的

3、维修方式及调整方法第一章 数控机床的简介数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作数控折弯机并加工零件.数控设备的组成1.1 数控机床的简述数控技术也叫计算机数控技术（CNC，Compute Numerical Control），目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的运动轨迹和外设的操作时序逻辑控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数

4、控装置，使输入操作指令的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成，处理生成的微观指令传送给伺服驱动装置驱动电机或液压执行元件带动设备运行。应用了这种技术的机床称为数控机床。1.2数控机床的构造数控机床由以下几部分构成一、程序编制及程序载体 数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。在对加工零件进行工艺分析的基础上，确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置，即零件在机床上的安装位置；刀具与零件相对运动的尺寸参数；零件加工的工艺路线、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作等。得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后，用由文字、数字和符号组成的标准数控代码，按规定的

5、方法和格式，编制零件加工的数控程序单。编制程序的工作可由人工进行；对于形状复杂的零件，则要在专用的编程机或通用计算机上进行自动编程（APT）或CAD/CAM设计。编好的数控程序，存放在便于输入到数控装置的一种存储载体上，它可以是穿孔纸带、磁带和磁盘等，采用哪一种存储载体，取决于数控装置的设计类型。二、输入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。根据控制存储介质的不同，输入装置可以是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。数控机床加工程序也可通过键盘用手工方式直接输入数控系统；数控加工程序还可由编程计算机用RS232C或采用网络通信方式传送到数控系统中。零件加工程序

6、输入过程有两种不同的方式：一种是边读入边加工（数控系统内存较小时），另一种是一次将零件加工程序全部读入数控装置内部的存储器，加工时再从内部存储器中逐段逐段调出进行加工。三、数控装置数控装置是数控机床的核心。数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。零件的轮廓图形往往由直线、圆弧或其他非圆弧曲线组成，刀具在加工过程中必须按零件形状和尺寸的要求进行运动，即按图形轨迹移动。但输入的零件加工程序只能是各线段轨迹的起点和终点坐标值等数据，不能

7、满足要求，因此要进行轨迹插补，也就是在线段的起点和终点坐标值之间进行“数据点的密化”，求出一系列中间点的坐标值，并向相应坐标输出脉冲信号，控制各坐标轴（即进给运动的各执行元件）的进给速度、进给方向和进给位移量等。四、驱动装置和位置检测装置 驱动装置接受来自数控装置的指令信息，经功率放大后，严格按照指令信息的要求驱动机床移动部件，以加工出符合图样要求的零件。因此，它的伺服精度和动态响应性能是影响数控机床加工精度、表面质量和生产率的重要因素之一。驱动装置包括控制器（含功率放大器）和执行机构两大部分。目前大都采用直流或交流伺服电动机作为执行机构。位置检测装置将数控机床各坐标轴的实际位移量检测出来，经

8、反馈系统输入到机床的数控装置之后，数控装置将反馈回来的实际位移量值与设定值进行比较，控制驱动装置按照指令设定值运动。五、辅助控制装置辅助控制装置的主要作用是接收数控装置输出的开关量指令信号，经过编译、逻辑判别和运动，再经功率放大后驱动相应的电器，带动机床的机械、液压、气动等辅助装置完成指令规定的开关量动作。这些控制包括主轴运动部件的变速、换向和启停指令，刀具的选择和交换指令，冷却、润滑装置的启动停止，工件和机床部件的松开、夹紧，分度工作台转位分度等开关辅助动作。由于可编程逻辑控制器（PLC）具有响应快，性能可靠，易于使用、编程和修改程序并可直接启动机床开关等特点，现已广泛用作数控机床的辅助控制

9、装置。六、机床本体数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、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。但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化。这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床。数控机床的机械结构主要由以下几部分组成。 1.主传动系统 它包括动力源、传动件及主运动执行件(主轴)等，其功用是将驱动装置的运动及动力传给执行件，以实现主切削运动。 2二进给传动系统 它包括动力源、传动件及进给运动执行件(工作台、刀架)等，其功用是将伺服驱动装置的运动与动力传给执行件，以实现进

10、给切削运动。 3.基础支承件 它是指床身、立柱、导轨、滑座、工作台等，是整台机床的基础和框架，支承机床的各主要部件，并使它们在静止或运动中保持相对正确的位置。 4.辅助装皿 辅助装置是指实现浮球液位计的部件动作和辅助功能的系统和装置。辅助装置视数控机床的不同而异，按机床的功能需要选用，如自动换刀系统、液压气动系统、润滑冷却装置和排屑防护装置等第二章 数控机床机械维修数控机床的故障可分为机械故障和电气故障一 机械故障机械设备在使用运生过程中，由于某些零部件的磨损、腐蚀、烧损、变形等影响到设备的精度、性能和生产效率，所以必须对已磨损的零部件进更换、修理或改进，安排必要的检修计划，以恢复设备的精度及

11、性能，保存证加工产品质量和发挥设备应有的效能。下面介绍几种机械设备维修方式。1、预防维修：为防止机械设备性能劣化或降低机械设备故障的概率，按事先规定的计划和技术条件所进行的维修活动。就是从预防“医疗”的立场出发，根据设备经常的检查记录或运转同对主品质量、生产效能存在不正常的征兆，在机械设备发生故障前就去进行预防性的修理改进。对设备进行的计划的预防维修，防患天未然，通过掌握设备的磨损规律，有计划把进行周期性的维护检修，是维持设备正常运转、最大限度发挥其功能的重要保证。 有计划的预防维修是设备管理工作的重要环节，也是企业生产、技术、财务计划的一个组成部分，正确和切合实际的预修计划，可以统一安排人力

12、、物力及早做好修前准备工作，缩短设备停机时间，减少修理费用，既能按时检修设备，又能有计划有节奏地安排生产，做到生产、维修两误。 2、故障维修：机械设备发生故障或性能降低时采取的非计划性维修，亦称事后维修，这一维修方式是在故障发生之后的补救。 3、生产维修：从经济效益出发提高机械设备生产效率的维修方法，它根据设备对生产的影响程度对待，如果可以掌握好这一维修方式那么它将提高自己的生产效率。不重要的设备采用事后维修，重点关键设备则进行预防维修。 4、除以上几种机械设备维修方式外，还有改善维修，定期维修及无维修设计等方式二 机械故障举例分析2.1、 PAMA AT/130-2故障故障现象：PAMA数控

13、卧式加工中心，是从意大利引进5轴联动数控机床。在使用中发现冷却液温度过高，以及9242报警（刀具冷却泵开关跳闸）。诊断维修：经检查，冷却系统2泵压力过高，引起冷却液温度上升。改机床配有冷却液喷头12个，平时操作加工时不完全打开，一般只开12只喷头，而该泵为定量泵（Q=150L/min），使得冷却液阻力上升引起发热。当12只喷头一起开时冷却液飞溅严重，污染周围环境。为此，考虑在2泵出口加装卸荷阀（Q=11F-16F）卸荷，既能保护泵不发热，又能满足冷却加工要求。使用不久，又出现9242报警，经检查是冷却系统1泵过载，电流达到5A，超过额定电流45。原来该加工中心冷却系统由两只泵两只水箱组成，冷却

14、液回1水箱，经过滤由1泵抽到2水箱，再由2泵抽出参与冷却加工。由于系统加装了卸荷阀，回水直接进1水箱，这样2水箱水位下降较快，引起液位控制发讯使1泵启动抽水进2#。由于启动频繁，外加过滤器脏堵，造成1泵过载报警。经分析后，将卸荷阀回路与2水箱接通，并调换了1泵过滤芯，重新投入使用，状况良好。体会：当故障发生时，首先要充分了解故障是怎样出现的，有哪些现象；然后，西子分析原因，并结合实际，运用所学知识，大胆实践，达到解决问题的目的。2.2 MAHO GR500C/5车削中心故障故障现象：该机床为西德引进，机床在加工叶柄轴时，表面出现一段波纹。诊断维修：由于该故障未显示报警，从零件图上可知，发生波纹

15、为80150一段。经检查，工件的尺寸80.02080.040符合要求。通过了解，加工切削参数和加工程序，从现象来看，造成工件表面波纹有几个方面的因素：1. 机床主轴精度误差。2. 机床尾架精度误差，顶针松动。3. Z轴在加工处某一段丝杆精度误差。4. X轴存在间隙，而从零件波纹来看，第二种因素可能性最大。首先将套筒完全收在尾座内，并提高转速到1500rpm，精车外圆，波纹仍存在。检查顶针和工件中心孔也正常。不用顶针，直接精车外圆，波纹消失，这样问题应该出现在尾架轴上。拆下尾架检查发现，5个轴承有3个出现失效现象。由于原轴承为意大利生产，没有备件，最后选用相同形式的NSK轴承代用，同时适当调整尾

16、架轴的液压顶力，增加轴承使用寿命，使用情况良好。体会：数控机床出现同一种故障的原因是多种多样的，有机械、有电气、有控制系统等因素。因此，在故障分析时，把各种造成故障的因素尽可能列出，逐项排除，缩小故障范围，最后找出故障点排除问题。2.3 HOMMA FM-30/80BT 龙门铣故障故障现象：该机床是从日本引进的38龙门铣。机床主轴在换刀时，主轴不能正确定位。诊断维修：主轴在M19指令下定位失灵，没有报警告示，且运转不停，从现象上看，负责主轴定位的编码器零位消失，使主轴找不到准确位置而旋转不停。从现象分析可能存在几种可能：1. 编码器问题。2. 编码器输入输出接口和线问题。3. 编码器输入输出板

17、子问题。4. 编码器与主轴传动链的联轴器问题。经检查编码器的输入输出电线正常，拆下编码器检查联轴器，没有损坏。即主轴与编码器传动链还存在，打开编码器发现内部有少量油浸入，清洁干净重新装上，主轴在M19指令下旋转不停现象消失，但定位角度仍不准确，经仔细分析，发现主轴由0转到45，再同向由45转到90这之间基准没有误差，而从90反向转到45就存在误差。图1所示为主轴端面键在M19指令下的零度位置。图2为主轴端面键存在偏差的位置从图中三角形ABC可知，sin=AB/BC3.83/60，得到角度为3.66度。120为X轴测量位置，AB为Y轴测量偏差。反复试验几次基本是常量，从而表明编码器没有问题。是反

18、向间隙造成定位角度不准，而从机械角度讲，存在两种可能：1. 是主轴与编码器的传动轴相联的1：1传动齿轮由于磨损存在间隙。2. 编码器与传动轴之间的联轴器在联接中存在间隙。而齿轮间隙不可能这么大，只有联轴的连接上有问题。拆下联轴器仔细检查发现传动轴与联轴器内孔和编码器与联轴器内孔相联的键槽存在0.20.4mm松动现象。从右图可知，偏差角由联轴器与轴和联轴器与编码器的配合间隙叠加组成。sin=AB/BO=0.4/7.5=0.06,角度为3.44度。由于主轴与编码器之间的传动链误差存在，使得主轴与编码器之间的误差为0.22度。由于重新配键有困难，就在联轴器与编码器和传动轴相联的部分各加一只M8支头螺

19、钉锁死，重新启动M19主轴定位准确，故障排除。体会：造成故障原因很多，必须仔细分析故障现象，列出可能造成故障的原因，先易后难，逐项排除，找出故障。2.4 HOMMA FM-30/80BT 龙门铣漏油故障故障现象：该机床是从日本引进的38龙门铣。HOMMA龙门铣液压站一段时间来经常少油，而润滑油站却出现溢油现象。诊断维修：经系统分析，液压油站是负责Z轴平衡，C轴齿轮变档，拉刀装置的卸荷，附件的夹紧，横梁的平衡、夹紧，ATC动作，而润滑油路负责C轴齿轮润滑，附件润滑。从现象看问题，出现在Z轴和C轴刀架内，从相关部件看，又与卸荷油缸、变档油缸、夹紧油缸有关。通过检查，最终发现拉刀油缸端面油封损坏。换

20、上新的油封，故障排除。体会：该数控机床是日本本间HOMMA公司生产，图纸资料查看有一定困难，涵盖面广，由机、电、液、气系统组成。因此，必须熟悉图纸和机床结构分布，才能快速判断问题所在。2.5 SC50/6.5数控立车故障故障现象：该机床是90年代初从罗马尼亚引进的6.5米数控立车。主轴在运转时工作台发出严重撞击声。诊断维修：经检查，工作台驱动齿轮箱有严重撞击响声，但时好时坏，电流表指针上下波动较大，工作台转速不稳定，检查了工作台静压压力正常，工作台上浮量0.20正常。从现象看可能存在：1. 传动齿轮箱内输出轴上轴承损坏。2. 主电机齿轮箱输入轴联轴器联接有问题。3. 主轴调速装置欧陆590和电

21、机上测速发电机有问题。4. 主电机有问题。经检查，主轴传动齿轮箱没有异常现象，内部较干净，而电机联轴器也没有松动现象，不存在由于联轴器松动引起测速反馈波动，检查了欧陆590也没有报警，显示正常，检查测速发电机也符合要求，最后检查断定问题点在主电机上，由于该机床安装使用至今有18年而电机只保养过一次，电机的整流子和电刷磨损严重，造成电机输出转速不稳定，使得驱动齿轮与工作台上齿圈啮合出现脉动现象，而发出严重撞击响声。将主电机拆下保养后，撞击响声消失，工作台转速非常平稳，故障排除。体会：由于数控机床系统复杂，考虑问题必须全方位机电相结合，综合分析，才能解决问题。2.6 SC50/6.5数控立车故障故障现象：该机床是90年代初从罗马尼亚引进的6.5米数控立车。曾出现工作台静压压力低，主油站液位低报警。诊断维修：经检查工作台