第1章数控机床故障诊断与维修概述

1、开始开始重点、难点l（1）了解数控机床的日常维护、保养方法，）了解数控机床的日常维护、保养方法，熟悉提高机床使用寿命的措施。熟悉提高机床使用寿命的措施。l（2）掌握数控机床故障诊断的目测法、通电）掌握数控机床故障诊断的目测法、通电法、仪器测量法、接口信号检查法、备件替换法、仪器测量法、接口信号检查法、备件替换法等常规方法，熟悉数控机床故障诊断的先进法等常规方法，熟悉数控机床故障诊断的先进方法。方法。l（3）熟悉数控机床安装调试的性能指标和检）熟悉数控机床安装调试的性能指标和检测精度指标。测精度指标。l（4）掌握数控机床维修工技术等级标准。）掌握数控机床维修工技术等级标准。 1.1 1.1 数控

2、机床故障诊断与维修的意义数控机床故障诊断与维修的意义l随着电子技术和自动化技术的发展，数控技术的应用越来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。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，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。在

3、维修理论、技术和手段上都发生了飞跃的变化。l1.1.1 数控机床故障诊断与维修的必要性数控机床故障诊断与维修的必要性l数控维修技术不仅是保障正常运行的前提，对数控技术的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。成为一门专门的学科。l另外任何一台数控设备都是一种过程控制设备，这就要求另外任何一台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

4、停顿。因而故障与失效，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。济损失。1.1.2 1.1.2 数控机床维修的技术指标数控机床维修的技术指标l要发挥数控机床的效率，就要求机床开动率高，这对数控机床

5、提要发挥数控机床的效率，就要求机床开动率高，这对数控机床提出了可靠性的要求。衡量可靠性的主要指标是平均无故障工作时出了可靠性的要求。衡量可靠性的主要指标是平均无故障工作时间间MTBF（Mean Time Between Failure），平均无故障工作时），平均无故障工作时间是指设备在一个比较长的使用过程中，两次故障间隔的平均时间是指设备在一个比较长的使用过程中，两次故障间隔的平均时间如下式所示。间如下式所示。l当数控设备发生了故障，需要及时进行排除，从开始排除故障直当数控设备发生了故障，需要及时进行排除，从开始排除故障直到数控设备能正常使用所需要的时间称为平均修复时间到数控设备能正常使用所需

6、要的时间称为平均修复时间MTTR（Mean Time To Repair），反映了数控设备的可维修性，衡量），反映了数控设备的可维修性，衡量数控机床的可靠性和可维修性的指标是平均有效度数控机床的可靠性和可维修性的指标是平均有效度A，其计算方，其计算方法如下式所示。法如下式所示。l平均有效度是指可维修的设备在某一段时间内维持其性能的概率，平均有效度是指可维修的设备在某一段时间内维持其性能的概率，这是一个小于这是一个小于1的正数，数控机床故障的平均修复时间越短，则的正数，数控机床故障的平均修复时间越短，则A就越接近就越接近1，那么数控机床的使用性能就越好。，那么数控机床的使用性能就越好。1.2 1

7、.2 数控机床故障诊断与维修的基本要求数控机床故障诊断与维修的基本要求 l数控机床的身价从几十万元到上千万元，一般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键设备，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，其影响和损失往往很大。但是，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多地是看重其效能，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够重视，更对其保养及维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，日常不重视保养与维修工作，修工作关注太少，日常不重视保养与维修工作，对保养与维修工作条件的创造和投入不够，

8、故对保养与维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，为障出现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，一定要重视维修了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。工作，创造出良好的维修条件。1.2.1 故障诊断与维修的基本条件故障诊断与维修的基本条件l1. 人员条件l（1）首先是有高度的责任心和良好的职业道德。）首先是有高度的责任心和良好的职业道德。l（2）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）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识，如计算机技术、模拟与数字电路技术、自气控制的各

9、学科知识，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、数控加工工艺和机械传动技术。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。l（3）应经过良好的技术培训。数控技术基础理论的学习，尤其是）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的技术培训，首先是参加相关的培训班和机床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。的是自学。l（4）勇于实践。要积极投入数控机床的维修与操作的工作中去，）勇于实践。要积极投入数

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

11、常用（尤其是现场）的测试仪器、仪表和各种工具。）掌握各种常用（尤其是现场）的测试仪器、仪表和各种工具。2. 2. 物质条件物质条件（1）准备好常用备品、配件。）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）随时可以得到微电子元器件的实际支援或供应。支援或供应。（3）必要的维修工具、仪器、仪表、接）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。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）完整的资料、手册、线路图、维修说明书（包括说明书（包括CNC操作说明书）、接口的操作

12、说明书）、接口的调整与诊断说明书、驱动说明书、调整与诊断说明书、驱动说明书、PLC说说明书（包括明书（包括PLC用户程序单）和元器件表用户程序单）和元器件表格等。格等。3. 3. 工作环境工作环境l良好的工作环境是提高数控机床可靠性的必要条件，数控机床的环境良好的工作环境是提高数控机床可靠性的必要条件，数控机床的环境要求是综合性的。要求是综合性的。l（1）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）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。精密数控机床有恒温要求，普通数控机床没有恒温要求，但是环证。精密数控机床有恒温要求，普通数控机床没有恒温要求，但是环境温度过高会

13、引起故障率的增加。境温度过高会引起故障率的增加。l（2）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）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，电子元器件的工作温度一般要求在子元器件的工作温度一般要求在4045以下，室温达到以下，室温达到35时，时，使用中的数控机床计算机数控（使用中的数控机床计算机数控（CNC）装置内和电气柜内的温度可以）装置内和电气柜内的温度可以达到达到40左右，其内部的元器件很可能不能正常工作。左右，其内部的元器件很可能不能正常工作。l（3）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）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

14、粉末会使得元器件之间的绝缘电阻下降或短路，造成元器件损坏。属粉末会使得元器件之间的绝缘电阻下降或短路，造成元器件损坏。l（4）潮湿的环境会使印刷电路板、元器件、接插件、床身、电气柜、）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，造成接触不良、控制失灵和机床的机械精度降低。机床防护罩锈蚀，造成接触不良、控制失灵和机床的机械精度降低。l（5）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）电网供电要满足数控机床正常运行所需总容量的要求，电压波动不能超过动不能超过10%，否则要损坏电子元器件。，否则要损坏电子元器件。l（6）为了安全和减少干扰，数控机床要有接地线；

15、接地点要可靠，）为了安全和减少干扰，数控机床要有接地线；接地点要可靠，应该与车间接地网相连或者单独制作接地装置，接地电阻要小于应该与车间接地网相连或者单独制作接地装置，接地电阻要小于4 7 。l（7）数控机床的）数控机床的CNC装置、伺服驱动系统的抗干扰能力是有限度的，装置、伺服驱动系统的抗干扰能力是有限度的，强电磁干扰会导致数控系统失控，所以数控机床要远离焊机、大型吊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。车和产生强电磁干扰的设备。l4. 维修前的准备维修前的准备l尽快地获取现场信息、现场情况和故尽快地获取现场信息、现场情况和故障信息。如数控机床

16、的进给与主轴驱障信息。如数控机床的进给与主轴驱动型号、报警指示或故障现象、现场动型号、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有无备件等。据此预先分析可能出现的故障原因与部位，而后在出发到现的故障原因与部位，而后在出发到现场之前，准备好有关的技术资料、维场之前，准备好有关的技术资料、维修服务工具和仪器备件等，做到心中修服务工具和仪器备件等，做到心中有数。有数。1.2.2 预防性维护预防性维护l顾名思义，所谓预防性维修，就是要注意把有可能造成顾名思义，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解决的因素排除在故障发生设备故障和出了故障后难以解决的因素排除在故障

17、发生之前，预防性维护的目的是为了降低故障率，其工作内之前，预防性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。l1. 从维修角度看数控设备的选型l在设备的选型调研中，除了设备的可用性参数外，其可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：设备的先进性、可靠性和可维修性维修性参数应包含：设备的先进性、可靠性和可维修性技术指标。先进性是指设备必须具备时代发展水平的技技术指标。先进性是指设备必须具备时代发展水平的技术含量；可靠性是指设备的平均无故障时间、平均故障术含量；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

18、过国家权威机构的质检考核率，尤其是控制系统是否通过国家权威机构的质检考核等；可维修性是指其是否便于维修，是否有较好的备件等；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空间，各种维修的技术资料是否齐全，是否有市场购买空间，各种维修的技术资料是否齐全，是否有良好的售后服务、维修技术能力是否具备和设备性能价良好的售后服务、维修技术能力是否具备和设备性能价格比是否合理等。格比是否合理等。 l2. 人员安排l为每台数控机床分配专门的操作人员、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，所有人员都要不工艺人员和维修人员，所有人员都要不断地努力提高自己的业务技术水平。断地努力提高自己的业

19、务技术水平。l3. 正确地使用设备l针对每台机床的具体性能和加工对象制针对每台机床的具体性能和加工对象制定操作规程，建立工作档案和维修档案，定操作规程，建立工作档案和维修档案，管理者要经常检查、总结和改进。管理者要经常检查、总结和改进。l4. 坚持设备运行中的巡回检查坚持设备运行中的巡回检查l根据数控设备的先进性、复杂性和智能化高的特点，使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、保养工作比普通设备复杂且要求高的多，得它的维护、保养工作比普通设备复杂且要求高的多，维修人员应通过经常性的巡回检查，如维修人员应通过经常性的巡回检查，如CNC系统的排风系统的排风扇运行情况，机柜、电

20、机是否发热，是否有异常声音或扇运行情况，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，各管路及接头有无泄漏、有异味，压力表指示是否正常，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，若发润滑状况是否良好等，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障消灭在萌现异常应及时解决，只有这样才有可能把故障消灭在萌芽状态之中，从而可以减少或避免损失。芽状态之中，从而可以减少或避免损失。l5. 日常保养日常保养l对每台数控机床都应建立日常维护保养计划，包括保养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润滑、磨损情况

21、、主轴润滑、内容（如坐标轴传动系统的润滑、磨损情况、主轴润滑、油路、水气路、各项温度控制、平衡系统、冷却系统、油路、水气路、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、各插头、接传动带的松紧、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况等等）及各功能部件和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期（每日、每月、半年或不定期）。元器件的保养周期（每日、每月、半年或不定期）。l6. 提高利用率l数控机床如果较长时间闲置不用，当需要使用时，机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固、灰尘甚至生锈而影

22、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、动态传动性能，降低机床精度，油路系统的响其静、动态传动性能，降低机床精度，油路系统的堵塞更是麻烦；从电气方面来看，由于一台数控机床堵塞更是麻烦；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计的电子元器件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，它们的性能和寿命具有很大离散性，从宏观组成的，它们的性能和寿命具有很大离散性，从宏观来看分三个阶段：在第一年基本上处于来看分三个阶段：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，如果在这期间不断开动在该阶段故障率呈下降趋势，如果在这期间不断开动机

23、床则会较快完成机床则会较快完成“磨合磨合”任务，而且也可充分利用任务，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，也就是第一年的维修期；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维护充分发挥效能的阶段，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五年以上；第三保养条件下，机床正常运转至少可在五年以上；第三阶段为系统寿命衰老阶段，电气硬件故障会逐渐增多，阶段为系统寿命衰老阶段，电气硬件故障会逐渐增多，数控系统的使用寿命平均在数控系统的使用寿命平均在810年左右。年左右。 1.2.3 数控设备的管理数控设备的管理l1. 数控设备的管理模式数控

24、设备的管理模式l数控设备的使用情况直接影响着企业的生产效率和经济效数控设备的使用情况直接影响着企业的生产效率和经济效益，而管理方式又直接决定着数控设备的使用，可见数控益，而管理方式又直接决定着数控设备的使用，可见数控设备的管理是十分重要的，在数控设备少，类型单一时，设备的管理是十分重要的，在数控设备少，类型单一时，要形成数控设备管理、使用和维修三位一体的封闭形管理要形成数控设备管理、使用和维修三位一体的封闭形管理模式。模式。 l2. 数控设备的基础管理和技术管理数控设备的基础管理和技术管理l对于企业来说，数控机床的拥有是企业现代化的标志，最对于企业来说，数控机床的拥有是企业现代化的标志，最大限

25、度地利用数控设备，对企业效益是十分有益的，企业大限度地利用数控设备，对企业效益是十分有益的，企业不能只注意设备的利用率和最佳功能，还必须重视设备的不能只注意设备的利用率和最佳功能，还必须重视设备的保养与维修。（保养与维修。（1）健全维修机构。）健全维修机构。 （2）制定和健全规）制定和健全规章制度。章制度。 （3）建立完善的维修档案。）建立完善的维修档案。 （4）建立基础管）建立基础管理信息库。理信息库。 （5）加强数控设备的验收。）加强数控设备的验收。 1.3 数控机床故障诊断的类型与特点l1.3.1 数控机床故障诊断的特点数控机床故障诊断的特点l1. 数控设备维修的特点数控设备维修的特点l

26、数控设备的修理则大不相同，首先要懂得计算机如何修理，数控设备的修理则大不相同，首先要懂得计算机如何修理，PLC如何如何查找故障，如何利用查找故障，如何利用NC和和PLC的诊断系统来查找故障，也就是如何的诊断系统来查找故障，也就是如何充分利用充分利用NC和和PLC提供的故障信息来查找故障。提供的故障信息来查找故障。l2. 数控系统的维修数控系统的维修l数控系统的核心是计算机，计算机的修理问题主要是判断集成电路板数控系统的核心是计算机，计算机的修理问题主要是判断集成电路板的好坏，要有专门的测量仪器，但在实际工作中，遇到的大量问题是的好坏，要有专门的测量仪器，但在实际工作中，遇到的大量问题是通过简单

27、电压、电阻的测量就可以判断它是好还是坏，这就要求维修通过简单电压、电阻的测量就可以判断它是好还是坏，这就要求维修人员对集成电路板的特性全面掌握。人员对集成电路板的特性全面掌握。 l3. 接口电路接口电路l接口电路是经常容易出现问题的部分，从主板来的信号经过接口电路，接口电路是经常容易出现问题的部分，从主板来的信号经过接口电路，去控制去控制24V的信号，主要的问题是的信号，主要的问题是24V的控制信号电路产生短路，引的控制信号电路产生短路，引起主板烧坏，这部分问题比较多。起主板烧坏，这部分问题比较多。l4. 光电编码器l光电编码器是一个关键部件，但要真正达到了解它，光电编码器是一个关键部件，但要

28、真正达到了解它，熟悉它，甚至修理它，还要在实践中进一步摸索。发熟悉它，甚至修理它，还要在实践中进一步摸索。发光器件、光点变换器都比较容易损坏，有时整形放大光器件、光点变换器都比较容易损坏，有时整形放大器也容易损坏，这就要准备一些必需的备用件，以便器也容易损坏，这就要准备一些必需的备用件，以便及时能修理好。及时能修理好。 l5. CRT显示器lCRT显示器也是难处理的部件，这是因为很多人不熟悉电视电路，即使你了解电视电路，数控机床的CRT显示器又与电视信号不同，但CRT显示器具有与电视电路相同的光栅原理、同步原理，但也有本身的特点，如视频存储器、字符发生器等在电视电路中是没有的，因此，为了维修好

29、CRT显示器，一方面要学习电视电路的知识，同时还要进一步学习数控机床的专用CRT显示器原理，特别是CRT显示器与数控系统的连接和通讯软件知识。1.3.2 数控机床常见电气故障类型与特点数控机床常见电气故障类型与特点l1. 故障发生的部位故障发生的部位l以故障发生的部位，分为硬件故障和软件故障。硬件故障是以故障发生的部位，分为硬件故障和软件故障。硬件故障是指电子、电器、印刷电路板、电线电缆和接插件等的不正常指电子、电器、印刷电路板、电线电缆和接插件等的不正常状态甚至损坏，需要修理甚至更换才可排除的故障。状态甚至损坏，需要修理甚至更换才可排除的故障。l2. 故障出现时有无指示故障出现时有无指示l以

30、故障出现时的形式，分为有诊断指示故障和无诊断指示故以故障出现时的形式，分为有诊断指示故障和无诊断指示故障。现代数控系统都有自诊断程序，实时监控整个系统的软、障。现代数控系统都有自诊断程序，实时监控整个系统的软、硬件性能，一旦发现故障则会立即报警和有简要的文字说明硬件性能，一旦发现故障则会立即报警和有简要的文字说明在屏幕上显示出来，结合系统配备的维修诊断手册，不仅可在屏幕上显示出来，结合系统配备的维修诊断手册，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。以找到故障发生的原因、部位，而且还有排除的方法提示。 l3. 故障出现时有无破坏性故障出现时有无破坏性l以故障出现时有无破坏性，分

31、为破坏性故障和非破坏性故障。以故障出现时有无破坏性，分为破坏性故障和非破坏性故障。对于破坏性故障，损坏工对于破坏性故障，损坏工 件甚至机床的故障，维修时不允件甚至机床的故障，维修时不允许重演，这时只能根据产生故障时的现象进行相应的检查、许重演，这时只能根据产生故障时的现象进行相应的检查、分析来排除，技术难度较高且有一定风险。如果可能会损坏分析来排除，技术难度较高且有一定风险。如果可能会损坏工件，则可卸下工件，试着重现故障过程，但应十分小心。工件，则可卸下工件，试着重现故障过程，但应十分小心。 l4. 故障出现的或然性故障出现的或然性l以故障出现的偶然性，分为系统性故障和随机性故障。以故障出现的

32、偶然性，分为系统性故障和随机性故障。系统性故障是指只要满足一定的条件则一定会产生的确系统性故障是指只要满足一定的条件则一定会产生的确定故障；而随机性故障是指在相同的条件下偶尔发生的定故障；而随机性故障是指在相同的条件下偶尔发生的故障，这类故障的分析较为困难，通常多与机床的机械故障，这类故障的分析较为困难，通常多与机床的机械结构局部松动错位、部分电气元件的可靠性降低、电气结构局部松动错位、部分电气元件的可靠性降低、电气装置内部温度过高有关，此类故障的分析，需要反复试装置内部温度过高有关，此类故障的分析，需要反复试验、综合判断才能排除。验、综合判断才能排除。l5. 机床的运动品质特性机床的运动品质

33、特性l以机床的运动品质特性来衡量，就是机床运动特性下降以机床的运动品质特性来衡量，就是机床运动特性下降方面的故障，在这种情况下，机床虽能正常运转却加工方面的故障，在这种情况下，机床虽能正常运转却加工不出合格的工件。例如，机床定位精度超差、反向死区不出合格的工件。例如，机床定位精度超差、反向死区过大、坐标运行不平稳等，这类故障必须使用检测仪器过大、坐标运行不平稳等，这类故障必须使用检测仪器确诊产生误差的机械、电气环节，然后通过对机械传动确诊产生误差的机械、电气环节，然后通过对机械传动系统、数控系统和伺服系统的最优化调整来排除。系统、数控系统和伺服系统的最优化调整来排除。1.3.3 数控机床常见机

34、械故障类型与特点数控机床常见机械故障类型与特点l1. 无报警故障l（1）一台卧式加工中心，工作时出现Y轴正向误差增大，所加工的零件报废，测量检查发现误差范围为0.010.50mm。经检查和分析，数控系统和伺服放大器都是正常的，引起故障的原因还是在联轴器上，Y轴的联轴器如图1.1所示，将电动机拆卸，对联轴器进行仔细检查、测量后发现有如下问题，中间的联接块的键与轴上连接套的槽配合过松，且键与槽接触的深度不够，槽内有2/3的空隙，经重新装配中间联接块，调整接触深度后故障排除。图1.1 有故障的联轴器l2. 机床爬行与振动故障机床爬行与振动故障l在数控机床中有很多明显的不正常现象，但在某些经济型数控系

35、在数控机床中有很多明显的不正常现象，但在某些经济型数控系统的机床中，却没有报警，即使有时出现报警，这个报警信息不统的机床中，却没有报警，即使有时出现报警，这个报警信息不能完全反映数控机术的故障，机床出现爬行与振动就是一个明显能完全反映数控机术的故障，机床出现爬行与振动就是一个明显的例子。机床以低速运行时，机床工作台是蠕动着向前运动，机的例子。机床以低速运行时，机床工作台是蠕动着向前运动，机床要以高速运行时，就出现振动。床要以高速运行时，就出现振动。l3归基准点的故障归基准点的故障l（1）无自动方向识别方式或虽有自动识别方式，但坐标轴在执行）无自动方向识别方式或虽有自动识别方式，但坐标轴在执行归

36、基准点时，没有减速过程，一直要等碰到位置极限开关才停机，归基准点时，没有减速过程，一直要等碰到位置极限开关才停机，从而造成归基准点操作失效。从而造成归基准点操作失效。l（2）归基准点过程有减速，就是以机床的关机速度来移动机床，）归基准点过程有减速，就是以机床的关机速度来移动机床，直到触及限位开关而停机，没有找到基准点，归基准点操作失败。直到触及限位开关而停机，没有找到基准点，归基准点操作失败。l（3）归基准点过程有减速，有归基准点标记和归基准点脉冲出现，）归基准点过程有减速，有归基准点标记和归基准点脉冲出现，有制动到零的过程，但未到基准点即触及到极限位置开关而停机，有制动到零的过程，但未到基准

37、点即触及到极限位置开关而停机，即归基准点操作失败；该故障原因可能是归基准点的基准脉冲已即归基准点操作失败；该故障原因可能是归基准点的基准脉冲已被超越，因此坐标轴未移动到指定距离就已触及到限位开关，所被超越，因此坐标轴未移动到指定距离就已触及到限位开关，所以停机。以停机。l4. 刀架不能启动刀架不能启动l（1）手动换刀正常、机动不换刀。应重点检查主机与刀架控）手动换刀正常、机动不换刀。应重点检查主机与刀架控制器引线、微机制器引线、微机I/O接口和刀架到位的信号。接口和刀架到位的信号。l（2）刀架预紧力过大。当用六角扳手插入蜗杆端部旋转时不）刀架预紧力过大。当用六角扳手插入蜗杆端部旋转时不易转动，

38、而用力时，可以转动，但下次夹紧后刀架仍不能启动。易转动，而用力时，可以转动，但下次夹紧后刀架仍不能启动。原因是预紧力过大，可通过调小刀架电机的夹紧力来原因是预紧力过大，可通过调小刀架电机的夹紧力来 排除。排除。l（3）刀架内部机械卡死。当从蜗杆端部转动蜗杆时，顺时针）刀架内部机械卡死。当从蜗杆端部转动蜗杆时，顺时针方向转不动，原因是机械卡死，首先，检查夹紧装置反靠定位方向转不动，原因是机械卡死，首先，检查夹紧装置反靠定位销是否在反靠棘轮槽内，若在，则需将反靠棘轮与螺杆连接销销是否在反靠棘轮槽内，若在，则需将反靠棘轮与螺杆连接销孔回转一个角度重新打孔连接；其次，检查主轴螺母是否锁死，孔回转一个角

39、度重新打孔连接；其次，检查主轴螺母是否锁死，如螺母锁死，应重新调整；再次，由于润滑不良造成旋转件卡如螺母锁死，应重新调整；再次，由于润滑不良造成旋转件卡死，此时应拆开，观察实际情况，加润滑油。死，此时应拆开，观察实际情况，加润滑油。l（）当选择刀具号完成后，在（）当选择刀具号完成后，在X、Y轴移动的同时，机床就进轴移动的同时，机床就进行换刀动作，但是，行换刀动作，但是，X、Y轴移动的距离，与轴移动的距离，与X、Y轴的移动指轴的移动指令不相吻合，并且每次实际移动的距离与移动指令的距离之差令不相吻合，并且每次实际移动的距离与移动指令的距离之差不一样，没有任何报警，就是属于软件的参数设置有问题，应不

40、一样，没有任何报警，就是属于软件的参数设置有问题，应修改软件参数。修改软件参数。5. 无任何显示故障无任何显示故障（1）加工出来的零件形状发生如图）加工出来的零件形状发生如图1.2所示的误差时应考虑到以下因所示的误差时应考虑到以下因素：素： 伺服系统传动链存在不稳定的弹性变形和摩擦阻尼等，造成反向失伺服系统传动链存在不稳定的弹性变形和摩擦阻尼等，造成反向失动量，修正用电器补偿的办法。如图动量，修正用电器补偿的办法。如图1.2（a）所示。）所示。 传动丝杠存在间隙而造成。如图传动丝杠存在间隙而造成。如图1.2（b）所示。）所示。 两坐标的实际系统增益不一致造成，在排除机械部分、装配质量、两坐标的

41、实际系统增益不一致造成，在排除机械部分、装配质量、负载等方面因素后，应调整速度增量、位置增量等参数。如图负载等方面因素后，应调整速度增量、位置增量等参数。如图1.3（c）所示。所示。 单轴的速度控制、位置控制、负载不均匀等造成。有爬行现象或旋单轴的速度控制、位置控制、负载不均匀等造成。有爬行现象或旋转变压器与伺服电动机的连接有偏心误差，会造成零件转变压器与伺服电动机的连接有偏心误差，会造成零件45方向上的方向上的毛刺。毛刺。图1.2 零件加工误差示意图l7. 诊断备件替换法l现代数控系统是采用模块化设计，随着现代技术的发展，电路的集成规模越来越大，技术也越来越复杂，按常规方法，很难把故障定位到

42、一个很小的区域，而一旦系统发生故障，为了缩短停机时间，都是根据模块的功能与故障现象，初步判断出可能的故障模块，用诊断备件将其替换，这样做可以迅速判断出有故障的模块。l8. 利用系统的自诊断功能判断l现代数控系统都具有很强的自诊断能力，通过实时监控系统各部分的工作，及时判断故障，给出报警信息，并做出相应的动作，避免事故发生。 l3. 人工智能与专家系统人工智能与专家系统l这种方法是通过调用知识库的相应知识，经推理机构的推理获这种方法是通过调用知识库的相应知识，经推理机构的推理获得所需的结论。应用于数控系统诊断的人工智能技术有两方面得所需的结论。应用于数控系统诊断的人工智能技术有两方面的内容，即诊

43、断专家系统和人工智能数据库。的内容，即诊断专家系统和人工智能数据库。l4. 神经网络诊断神经网络诊断l神经网络具有联想、容错、自适应、自学习和处理复杂多模式神经网络具有联想、容错、自适应、自学习和处理复杂多模式等特点。将被诊断系统的症状作为网络输入，所得到的故障原等特点。将被诊断系统的症状作为网络输入，所得到的故障原因作为网络输出，且将经过学习所得到的知识以分布的方式隐因作为网络输出，且将经过学习所得到的知识以分布的方式隐式地存储在网络上，每个输出神经元对应一个故障原因。目前式地存储在网络上，每个输出神经元对应一个故障原因。目前常用的算法有误差反向传播算法、双向联想记忆模型和模糊认常用的算法有

44、误差反向传播算法、双向联想记忆模型和模糊认识映射等。识映射等。l5基于实例推理的诊断基于实例推理的诊断l基于实例推理的专家系统是模拟人类思维特点，即面对新问题基于实例推理的专家系统是模拟人类思维特点，即面对新问题时，搜索历史相似实例，然后依照或参照相似实例中的解决方时，搜索历史相似实例，然后依照或参照相似实例中的解决方案，有些情况下需要对其进行适度修改，来解决新问题的一种案，有些情况下需要对其进行适度修改，来解决新问题的一种程序系统。程序系统。 l6多传感器信息融合技术多传感器信息融合技术l多传感器信息融合就是充分合理地选取各种传感器，多传感器信息融合就是充分合理地选取各种传感器，提取对象的有

45、效信息，把空间或时间上的冗余信息或提取对象的有效信息，把空间或时间上的冗余信息或互补信息依据某种准则进行组合，以获得被测对象的互补信息依据某种准则进行组合，以获得被测对象的一致性解释或描述，由此获得比各组成部分的子集所一致性解释或描述，由此获得比各组成部分的子集所构成的系统更为优越的性能。构成的系统更为优越的性能。 l7智能化集成诊断智能化集成诊断l将传感器信息融合与人工智能技术、将传感器信息融合与人工智能技术、ANN技术相结合，技术相结合，建立集监测、诊断为一体的智能集成系统，是建立集监测、诊断为一体的智能集成系统，是CNC故故障诊断的新方向。障诊断的新方向。l8.“基于行为基于行为”的智能

46、化故障诊断技术的智能化故障诊断技术l“基于行为基于行为”的计算机辅助诊断的基本原理是：从某的计算机辅助诊断的基本原理是：从某台机器的实际运行状令出发，台机器的实际运行状令出发，“自下而上自下而上”，即从具，即从具体到一般体到一般(而而“基于知识基于知识”的专家系统则是的专家系统则是“自上而自上而下下”，即从一般到特殊，即从一般到特殊)，从机器工况状态的变化判，从机器工况状态的变化判断其故障属性。断其故障属性。 1.5 1.5 数控机床的安装调试数控机床的安装调试l1.5.1 安装的环境要求安装的环境要求l数控机床安装的环境要求一般是指地基、环境温度、湿度、数控机床安装的环境要求一般是指地基、环

47、境温度、湿度、电网、地线和防止干扰等。精密数控机床和重型数控机床电网、地线和防止干扰等。精密数控机床和重型数控机床需要稳定的机床基础，否则数控机床的精度调整无法进行，需要稳定的机床基础，否则数控机床的精度调整无法进行，也无法保证，用户要在机床安装之前做好机床地基，并且也无法保证，用户要在机床安装之前做好机床地基，并且需要经过一段时间的保养使之稳定。普通的数控机床对地需要经过一段时间的保养使之稳定。普通的数控机床对地基没有特殊要求，精密数控机床有恒温要求，环境温度要基没有特殊要求，精密数控机床有恒温要求，环境温度要适合数控机床的工作要求，机床的安装位置应保持空气流适合数控机床的工作要求，机床的安

48、装位置应保持空气流通和干燥，潮湿的环境会使印刷电路板和元器件锈蚀、机通和干燥，潮湿的环境会使印刷电路板和元器件锈蚀、机床电气故障增加，机床要避免阳光直接照射，要远离振动床电气故障增加，机床要避免阳光直接照射，要远离振动源和电磁干源和电磁干 扰源。扰源。l数控机床对电源供电的要求是较高的，电网波动较大会使数控机床对电源供电的要求是较高的，电网波动较大会使故障增多，电网质量不高时要安装稳压器。为了安全和抗故障增多，电网质量不高时要安装稳压器。为了安全和抗干扰，数控机床必须要有接地线，地线一般采用一点接地干扰，数控机床必须要有接地线，地线一般采用一点接地方式，地线电缆的截面积一般为方式，地线电缆的截

49、面积一般为5.514mm2。l1.5.2 数控车床的安装数控车床的安装l数控车床、车削中心，是一种高精度、高效率的自动化机床，要在生产中数控车床、车削中心，是一种高精度、高效率的自动化机床，要在生产中发挥良好的经济效果，必须合理安装数控车床。其安装方法有以下几种。发挥良好的经济效果，必须合理安装数控车床。其安装方法有以下几种。l1起吊和运输起吊和运输l2基础及位置基础及位置l3机床的安装机床的安装 l4试运转前的准备试运转前的准备l（1）机床的几何精度检验合格后，需要对整机进行清理，用浸有清洗剂）机床的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

50、床出厂时为保护导轨面和加的棉布或绸布，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上机床规定的润滑油。作面涂上机床规定的润滑油。l（2）仔细检查机床各部位是否按要求加了油，冷却箱中是否加足冷却液，）仔细检查机床各部位是否按要求加了油，冷却箱中是否加足冷却液，机床液压站、自动润滑装置的油是否达到油位指示器规定的部位。机床液压站、自动润滑装置的油是否达到油位指示器规定的部位。l（3）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）检查电气控制箱中各

51、开关及元器件是否正常，各插装集成电路板是否到位。否到位。l（4）通电，启动集中润滑装置，使各润滑部位及润滑油路中充满润滑油，）通电，启动集中润滑装置，使各润滑部位及润滑油路中充满润滑油，做好机床各部件动作前的一切准备。做好机床各部件动作前的一切准备。1.5.3 数控铣床的安装数控铣床的安装 数控铣床是按机电一体化的结构来设计的，从制造厂运到用户，都数控铣床是按机电一体化的结构来设计的，从制造厂运到用户，都是整机装运，不需要解体，因此用户收到机床后，需要按照说明书是整机装运，不需要解体，因此用户收到机床后，需要按照说明书的规定进行操作，但还应该注意如下几点。的规定进行操作，但还应该注意如下几点。

52、1. 开箱开箱机床开箱后，首先根据包装标记，找到随机技术文件，按技术文件机床开箱后，首先根据包装标记，找到随机技术文件，按技术文件中的装箱清单，清点附件、工具和备件等，如箱内实物与装箱单不中的装箱清单，清点附件、工具和备件等，如箱内实物与装箱单不符，应及时与制造厂联系，然后仔细阅读说明书，按说明书的指导符，应及时与制造厂联系，然后仔细阅读说明书，按说明书的指导进行安装工作。进行安装工作。2. 吊运吊运按照说明书中的吊装图，在适当的位置垫上木块或厚布，防止钢丝按照说明书中的吊装图，在适当的位置垫上木块或厚布，防止钢丝绳碰伤油漆和加工面，在吊运过程中，应尽量降低机床的重心，如绳碰伤油漆和加工面，在

53、吊运过程中，应尽量降低机床的重心，如果数控机床的电柜是分离的，则电柜顶部会有吊环供吊运时使用。果数控机床的电柜是分离的，则电柜顶部会有吊环供吊运时使用。3. 调整调整对于数控铣床，出厂前都已调整好，用户在安装中应注意油压的调对于数控铣床，出厂前都已调整好，用户在安装中应注意油压的调整、自动润滑的调整和检查升降台的下滑装置是否起作用等。整、自动润滑的调整和检查升降台的下滑装置是否起作用等。1.5.4 加工中心的安装加工中心的安装l1. 加工中心的吊运加工中心的吊运l用起重设备吊运有包装箱的加工中心时，应从包装箱上的用起重设备吊运有包装箱的加工中心时，应从包装箱上的起吊指示位置起吊，在吊运过程中，

54、应防止冲击和剧烈振起吊指示位置起吊，在吊运过程中，应防止冲击和剧烈振动，不得使包装箱过度倾斜，利用滚动元件搬运包装箱时，动，不得使包装箱过度倾斜，利用滚动元件搬运包装箱时，坡度不得大于坡度不得大于15，滚筒直径不得超过，滚筒直径不得超过70mm，也可以采，也可以采用铲车直接搬运。用铲车直接搬运。 l2. 加工中心的安装加工中心的安装l（1）选择一个地面平坦、四周有足够空间的地方，适度）选择一个地面平坦、四周有足够空间的地方，适度调整机床减震垫，将整机校平后拧紧减震垫螺母。调整机床减震垫，将整机校平后拧紧减震垫螺母。l（2）采用煤油或柴油清洗所有防锈表面，不得使用油漆）采用煤油或柴油清洗所有防锈

55、表面，不得使用油漆稀释剂、汽油等溶剂，清洗结束后，涂上一层稀释剂、汽油等溶剂，清洗结束后，涂上一层30#机油。机油。l（3）给自动润滑泵加满润滑油。）给自动润滑泵加满润滑油。l（4）电气连线的进线电源为三相）电气连线的进线电源为三相380V/50Hz，注意火线，注意火线和地线切勿接错。和地线切勿接错。 1.5.5 数控机床的调试数控机床的调试l1.5.5.1 数控车床开机调试数控车床开机调试l对于数控车床，是否正确和安全地开机，调试对于数控车床，是否正确和安全地开机，调试是很关键的一步，这一步的正确与否在很大程是很关键的一步，这一步的正确与否在很大程度上决定了这台数控车床能否发挥正常的经济度上

56、决定了这台数控车床能否发挥正常的经济效益以及它本身的使用寿命，而且对数控车床效益以及它本身的使用寿命，而且对数控车床的制造厂和用户都是事关重大的事，数控车床的制造厂和用户都是事关重大的事，数控车床开机、调试应按下列步骤进行。开机、调试应按下列步骤进行。l1通电前的外观检查通电前的外观检查l2车床总电压的接通车床总电压的接通l3CNC电箱通电电箱通电l4MDI试验试验1.5.5.2 数控铣床的调试数控铣床的调试l对于数控铣床，在使用前需要注意以下几个个方面。对于数控铣床，在使用前需要注意以下几个个方面。l（1）油压的调整。因为液压变速、液压拉力等机构都需）油压的调整。因为液压变速、液压拉力等机构

57、都需要合适的压力，所以数控铣床开箱后，清除防锈用的油封，要合适的压力，所以数控铣床开箱后，清除防锈用的油封，就可以向油池中注油，开动油泵调整油压，一般在就可以向油池中注油，开动油泵调整油压，一般在12MPa的压力即可。的压力即可。l（2）自动润滑的调整。数控铣床大多采用自动定时定量）自动润滑的调整。数控铣床大多采用自动定时定量润滑供油，开车前检查一下润滑油泵是否按规定的时间启润滑供油，开车前检查一下润滑油泵是否按规定的时间启动，时间的调整由继电器来完成。动，时间的调整由继电器来完成。l（3）重点检查升降台的下滑装置是否起作用。在机床通）重点检查升降台的下滑装置是否起作用。在机床通电的情况下，在床身上固定表座，用千分表测头指向工作电的情况下，在床身上固定表座，用千分表测头指向工作台面，然后将工作台突然断电，通过千分表观察工作台面台面，然后将工作台突然断电，通过千分表观察工作台面是否下沉，如果变化在是否