數(shù)控機(jī)床故障診斷

1、 數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)加工中心坐標(biāo)軸爬行故障加工中心坐標(biāo)軸爬行故障 運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)給時(shí)不是連續(xù)的勻速運(yùn)動(dòng)，而是時(shí)走時(shí)停，這種運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)給時(shí)不是連續(xù)的勻速運(yùn)動(dòng)，而是時(shí)走時(shí)停，這種 現(xiàn)象稱(chēng)為爬行。爬行多發(fā)生在低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，速度有時(shí)為現(xiàn)象稱(chēng)為爬行。爬行多發(fā)生在低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，速度有時(shí)為 0.05mm/min，微小位移達(dá)，微小位移達(dá)0.001mm/次。在機(jī)械傳動(dòng)方面，次。在機(jī)械傳動(dòng)方面，產(chǎn)生爬產(chǎn)生爬 行的主要原因是由摩擦系數(shù)隨相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度不同而造成的，為避免行的主要原因是由摩擦系數(shù)隨相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度不同而造成的，為避免 爬行現(xiàn)象的出現(xiàn)，可同時(shí)采取幾項(xiàng)措施，包括：采用滾動(dòng)導(dǎo)軌、塑爬行現(xiàn)象的

2、出現(xiàn)，可同時(shí)采取幾項(xiàng)措施，包括：采用滾動(dòng)導(dǎo)軌、塑 料導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌等；在電氣控制方面，若電氣參數(shù)（如增益等）、料導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌等；在電氣控制方面，若電氣參數(shù)（如增益等）、 垂直軸的平衡、電磁制動(dòng)器、位置檢測(cè)、速度檢測(cè)等調(diào)整不當(dāng)、污垂直軸的平衡、電磁制動(dòng)器、位置檢測(cè)、速度檢測(cè)等調(diào)整不當(dāng)、污 染等都會(huì)引起爬行現(xiàn)象。染等都會(huì)引起爬行現(xiàn)象。 速度速度 位移位移 爬行爬行 現(xiàn)象現(xiàn)象 數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng) 診斷流程圖診斷流程圖 加工中心坐標(biāo)軸爬行故障加工中心坐標(biāo)軸爬行故障 數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng) 主軸箱主軸箱 立柱立柱 平衡平衡 油缸油缸 伺服電機(jī)伺服電機(jī) 電

3、磁制動(dòng)器電磁制動(dòng)器 Y 機(jī)殼機(jī)殼 制動(dòng)盤(pán)制動(dòng)盤(pán) 銜鐵銜鐵 電磁鐵心電磁鐵心 勵(lì)磁線圈勵(lì)磁線圈 電機(jī)轉(zhuǎn)子電機(jī)轉(zhuǎn)子 彈簧彈簧 參考參考P44 圖圖3-11 平衡油缸和平衡油缸和電磁制動(dòng)器電磁制動(dòng)器 加工中心坐標(biāo)軸爬行故障加工中心坐標(biāo)軸爬行故障 蓄能器蓄能器 主軸箱主軸箱 平衡平衡 鏈條鏈條 立柱立柱 平衡鏈條平衡鏈條 數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng) 外加電壓參考法外加電壓參考法 9 65 14 56 DC+24V -10+10V SIMODRIVE611A驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)裝置 閉環(huán)控制閉環(huán)控制 插入單元插入單元 功率模塊功率模塊 電位器電位器 干電池干電池 使能信號(hào)短接使能信號(hào)短接 參考

4、參考P223 圖圖4-29 -X331接線端子接線端子 加工中心坐標(biāo)軸爬行故障加工中心坐標(biāo)軸爬行故障 數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)進(jìn)給傳動(dòng)鏈故障進(jìn)給傳動(dòng)鏈故障 故障部位故障部位 X Y Z W 參考參考P226 圖圖10-6 立柱立柱 工作臺(tái)（沿床身前后運(yùn)動(dòng)）工作臺(tái)（沿床身前后運(yùn)動(dòng)） 橫梁（沿立柱上下運(yùn)動(dòng)）橫梁（沿立柱上下運(yùn)動(dòng)） 主軸箱（沿橫梁左右運(yùn)動(dòng)）主軸箱（沿橫梁左右運(yùn)動(dòng)） 主軸頭及刀主軸頭及刀 具交換裝置具交換裝置 主軸頭主軸頭 及刀庫(kù)及刀庫(kù) 數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)進(jìn)給傳動(dòng)鏈故障進(jìn)給傳動(dòng)鏈故障 故障部位故障部位 1同步齒形帶同步齒形帶 2帶輪帶輪 3

5、Y軸伺服電機(jī)軸伺服電機(jī) 4光電編碼器光電編碼器 5橫梁橫梁 6主軸箱主軸箱 反向間隙反向間隙 軸向竄動(dòng)軸向竄動(dòng) 聯(lián)接聯(lián)接 松動(dòng)松動(dòng) 編碼器損壞編碼器損壞伺服電機(jī)故障伺服電機(jī)故障 數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)進(jìn)給傳動(dòng)鏈故障進(jìn)給傳動(dòng)鏈故障 故障診斷故障診斷 1.反向間隙診斷反向間隙診斷 YY 主軸主軸 千分表千分表 工作方式開(kāi)關(guān)工作方式開(kāi)關(guān) 手動(dòng)增量點(diǎn)動(dòng)手動(dòng)增量點(diǎn)動(dòng) INC10m 找正千分表，找正千分表，Y向點(diǎn)動(dòng)向點(diǎn)動(dòng)10次，次，Y 向累積移動(dòng)向累積移動(dòng)50m，再，再Y向點(diǎn)動(dòng)向點(diǎn)動(dòng)10次，次， 觀察千分表指針是否歸零，以此判斷觀察千分表指針是否歸零，以此判斷Y 軸是否存在反向間隙。

6、軸是否存在反向間隙。 參考參考P226 圖圖10-8a 數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)進(jìn)給傳動(dòng)鏈故障進(jìn)給傳動(dòng)鏈故障 故障診斷故障診斷 2.軸向竄動(dòng)診斷軸向竄動(dòng)診斷 Y軸滾珠絲杠軸滾珠絲杠 滾珠滾珠 千分表千分表 JOG手動(dòng)連續(xù)手動(dòng)連續(xù) Y Y 工作方式開(kāi)關(guān)工作方式開(kāi)關(guān) 找正千分表，在找正千分表，在JOG方式下，主軸方式下，主軸 箱沿箱沿Y軸正、反向連續(xù)運(yùn)動(dòng)，觀察千分軸正、反向連續(xù)運(yùn)動(dòng)，觀察千分 表表針有無(wú)明顯擺動(dòng)，以此判斷絲杠在表表針有無(wú)明顯擺動(dòng)，以此判斷絲杠在 Y軸是否存在竄動(dòng)。軸是否存在竄動(dòng)。 參考參考P226 圖圖10-8b 數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)進(jìn)給

7、傳動(dòng)鏈故障進(jìn)給傳動(dòng)鏈故障 故障診斷故障診斷 3.聯(lián)結(jié)松動(dòng)聯(lián)結(jié)松動(dòng) 伺服電機(jī)與同步齒形伺服電機(jī)與同步齒形 帶輪的聯(lián)結(jié)有松動(dòng)，造帶輪的聯(lián)結(jié)有松動(dòng)，造 成伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)同步成伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)同步 帶輪出現(xiàn)忽緊忽松的現(xiàn)帶輪出現(xiàn)忽緊忽松的現(xiàn) 象。象。 同步帶輪同步帶輪 電機(jī)軸電機(jī)軸 緊固螺母緊固螺母 伺服電機(jī)伺服電機(jī) 數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)進(jìn)給傳動(dòng)鏈故障進(jìn)給傳動(dòng)鏈故障 故障分析故障分析 伺服伺服 驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng) 數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng) 光電編碼器光電編碼器 Y軸伺服電機(jī)上的光電編碼軸伺服電機(jī)上的光電編碼 器在器在Y軸傳動(dòng)鏈之外，通過(guò)同軸傳動(dòng)鏈之外，通過(guò)同 步齒形帶的傳動(dòng)比和絲杠螺距步齒形帶的傳動(dòng)

8、比和絲杠螺距 間接測(cè)量出間接測(cè)量出Y軸的直線位移量，軸的直線位移量， 組成半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。組成半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。 若傳動(dòng)鏈中某個(gè)部位出現(xiàn)若傳動(dòng)鏈中某個(gè)部位出現(xiàn) 問(wèn)題，編碼器是測(cè)量不出來(lái)的，問(wèn)題，編碼器是測(cè)量不出來(lái)的， 數(shù)控系統(tǒng)認(rèn)為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是好的，數(shù)控系統(tǒng)認(rèn)為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是好的， 不產(chǎn)生報(bào)警。因此，當(dāng)同步帶不產(chǎn)生報(bào)警。因此，當(dāng)同步帶 輪聯(lián)結(jié)出現(xiàn)松動(dòng)時(shí)，造成輪聯(lián)結(jié)出現(xiàn)松動(dòng)時(shí)，造成Y軸軸 運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)隨機(jī)性的抖動(dòng)，表現(xiàn)運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)隨機(jī)性的抖動(dòng)，表現(xiàn) 為為Y軸方向尺寸無(wú)規(guī)律的超差，軸方向尺寸無(wú)規(guī)律的超差， 但但編碼器不能直接測(cè)量出編碼器不能直接測(cè)量出這個(gè)這個(gè) 由傳動(dòng)鏈問(wèn)題造成的尺寸誤差，由傳動(dòng)鏈問(wèn)題造成的尺寸誤差，

9、 也就不能對(duì)也就不能對(duì)Y軸進(jìn)行精確的位軸進(jìn)行精確的位 置控制。置控制。 數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)加工中心換刀故障加工中心換刀故障 （緊刀）（緊刀） （松刀）（松刀） 因?yàn)橹鬏S軸線與刀庫(kù)刀因?yàn)橹鬏S軸線與刀庫(kù)刀 位點(diǎn)軸線中心距大于換刀臂位點(diǎn)軸線中心距大于換刀臂 的回轉(zhuǎn)直徑，因此，換刀臂的回轉(zhuǎn)直徑，因此，換刀臂 分別在刀庫(kù)和主軸處進(jìn)行拔分別在刀庫(kù)和主軸處進(jìn)行拔 刀和插刀的動(dòng)作。刀和插刀的動(dòng)作。 刀庫(kù)、換刀臂和主軸之間的關(guān)系刀庫(kù)、換刀臂和主軸之間的關(guān)系 參考參考P227-228 圖圖10-10 數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)加工中心換刀故障加工中心換刀故障 換刀臂運(yùn)動(dòng)

10、軌跡換刀臂運(yùn)動(dòng)軌跡 復(fù)位（換刀開(kāi)復(fù)位（換刀開(kāi) 始、結(jié)束點(diǎn)）始、結(jié)束點(diǎn)） 刀庫(kù)抓刀刀庫(kù)抓刀 （新）（新） 刀庫(kù)選刀完刀庫(kù)選刀完 成，新刀具成，新刀具 到換刀點(diǎn)到換刀點(diǎn) 刀庫(kù)拔刀刀庫(kù)拔刀 （新）（新） 復(fù)位復(fù)位 主軸抓刀主軸抓刀 （舊）（舊） 主軸準(zhǔn)停，主軸準(zhǔn)停， 抓刀后松刀抓刀后松刀 主軸拔刀主軸拔刀 （舊）（舊） 主軸插刀主軸插刀 （新）（新） 換刀臂旋換刀臂旋 轉(zhuǎn)，新舊轉(zhuǎn)，新舊 刀具交換刀具交換 插刀后插刀后 緊刀緊刀 復(fù)位復(fù)位 刀 庫(kù) 旋刀 庫(kù) 旋 轉(zhuǎn) ， 舊轉(zhuǎn) ， 舊 刀 位 到刀 位 到 換刀點(diǎn)換刀點(diǎn) 刀庫(kù)插刀刀庫(kù)插刀 （舊）（舊） 刀庫(kù)軸線刀庫(kù)軸線 換刀臂軸線換刀臂軸線 主軸軸線主軸

11、軸線 換刀平面換刀平面 數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)伺服過(guò)載故障伺服過(guò)載故障 故障顯示故障顯示 400號(hào)伺服報(bào)警：號(hào)伺服報(bào)警：X軸過(guò)載軸過(guò)載 診斷數(shù)據(jù)位診斷數(shù)據(jù)位720.1727.1 為為“1”，“過(guò)載報(bào)警過(guò)載報(bào)警”確確 認(rèn)認(rèn) 數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)伺服過(guò)載故障伺服過(guò)載故障 故障診斷流程故障診斷流程 系列伺服放大單元系列伺服放大單元 數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)伺服過(guò)載故障伺服過(guò)載故障 過(guò)載原因過(guò)載原因 1.外部因素外部因素 l環(huán)境溫度高，散熱不好。環(huán)境溫度高，散熱不好。 l電網(wǎng)電壓低或缺相，造成整流電壓電網(wǎng)電壓低或缺相，造成整流電壓 降低

12、，電流增大。降低，電流增大。 l切削條件苛刻，負(fù)載增大。切削條件苛刻，負(fù)載增大。 2.內(nèi)部因素內(nèi)部因素 l伺服電機(jī)退磁，在轉(zhuǎn)矩不變的情況伺服電機(jī)退磁，在轉(zhuǎn)矩不變的情況 下，磁場(chǎng)強(qiáng)度降低，造成電流增大。下，磁場(chǎng)強(qiáng)度降低，造成電流增大。 l伺服電機(jī)內(nèi)熱敏電阻靈敏度降低，伺服電機(jī)內(nèi)熱敏電阻靈敏度降低， 造成過(guò)熱誤報(bào)警。造成過(guò)熱誤報(bào)警。 l驅(qū)動(dòng)裝置主電路整流或逆變端管子驅(qū)動(dòng)裝置主電路整流或逆變端管子 短路，造成電流增大。短路，造成電流增大。 PTC熱敏電阻屬于臨界溫度型。當(dāng)溫度上升到熱敏電阻屬于臨界溫度型。當(dāng)溫度上升到 某臨界點(diǎn)時(shí)，其電阻值突然下降，可用于過(guò)載保護(hù)某臨界點(diǎn)時(shí)，其電阻值突然下降，可用于過(guò)

13、載保護(hù) 電路。電路。 熱敏電阻是一種新型的半熱敏電阻是一種新型的半 導(dǎo)體測(cè)溫元件，有正溫度系數(shù)導(dǎo)體測(cè)溫元件，有正溫度系數(shù) 熱敏電阻（熱敏電阻（PTC）和負(fù)溫度系）和負(fù)溫度系 數(shù)熱敏電阻（數(shù)熱敏電阻（NTC）兩大類(lèi)。）兩大類(lèi)。 前者是電阻值隨溫度升高而增前者是電阻值隨溫度升高而增 大；后者是電阻值隨溫度升高大；后者是電阻值隨溫度升高 而減小。熱敏電阻的測(cè)量范圍而減小。熱敏電阻的測(cè)量范圍 為為50300 C。 數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)機(jī)床數(shù)據(jù)機(jī)床數(shù)據(jù) 故障報(bào)警故障報(bào)警 CRT顯示顯示1160報(bào)警：報(bào)警：“Contour monitoring” 輪廓監(jiān)控輪廓監(jiān)控 “0”為第一軸，

14、設(shè)定為為第一軸，設(shè)定為X軸軸 第第116號(hào)報(bào)警號(hào)報(bào)警 查報(bào)警手冊(cè)，對(duì)查報(bào)警手冊(cè)，對(duì)116 報(bào)警的說(shuō)明（報(bào)警的說(shuō)明（ “ ”為軸號(hào)，可表示為為軸號(hào)，可表示為0、1、2、3） 參考參考P219-220 表表10-1 數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)機(jī)床數(shù)據(jù)機(jī)床數(shù)據(jù) 故障所涉及的機(jī)床數(shù)據(jù)故障所涉及的機(jī)床數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)號(hào)數(shù)據(jù)號(hào) 含含 義義 允許值允許值 標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值 MD332 輪廓監(jiān)控允差帶輪廓監(jiān)控允差帶032000 1000 MD336 輪廓監(jiān)控生效速度輪廓監(jiān)控生效速度124000 0 MD156 伺服使能切斷延遲時(shí)間伺服使能切斷延遲時(shí)間016000 200 m125 10001 1251

15、000 1000 125*332MD V ）（ 輪廓監(jiān)控允差帶 K 數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)機(jī)床數(shù)據(jù)機(jī)床數(shù)據(jù) 輪廓監(jiān)控允差帶輪廓監(jiān)控允差帶 在穩(wěn)速階段，跟隨誤差在穩(wěn)速階段，跟隨誤差E是穩(wěn)定的，輪廓無(wú)偏差。但是，由于負(fù)載是穩(wěn)定的，輪廓無(wú)偏差。但是，由于負(fù)載 擾動(dòng)等因素造成進(jìn)給速度波動(dòng)。在輪廓控制過(guò)程中，微小的跟隨誤差波擾動(dòng)等因素造成進(jìn)給速度波動(dòng)。在輪廓控制過(guò)程中，微小的跟隨誤差波 動(dòng)還是允許的。當(dāng)實(shí)際輪廓誤差大于動(dòng)還是允許的。當(dāng)實(shí)際輪廓誤差大于MD332 設(shè)定值時(shí)，就要產(chǎn)生設(shè)定值時(shí)，就要產(chǎn)生116 報(bào)報(bào) 警。警。 數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng) 故障處理故障處理

16、 機(jī)床數(shù)據(jù)機(jī)床數(shù)據(jù) 1）增大）增大MD332 的設(shè)定值，使允差帶大于輪廓偏差。但是，如果的設(shè)定值，使允差帶大于輪廓偏差。但是，如果 實(shí)際輪廓偏差已經(jīng)很大了，片面地用增大允差帶的的方法來(lái)消除報(bào)警實(shí)際輪廓偏差已經(jīng)很大了，片面地用增大允差帶的的方法來(lái)消除報(bào)警 是不合適的。是不合適的。 2）在保持）在保持MD332 設(shè)定值不變的情況下，減小位置增益設(shè)定值不變的情況下，減小位置增益KV可以增可以增 大允差帶，使實(shí)際輪廓偏差在大允差帶，使實(shí)際輪廓偏差在允差帶內(nèi)。允差帶內(nèi)。如設(shè)如設(shè)MD332 為為1000，KV由由1 改為改為0.7，則允差帶由原來(lái)的，則允差帶由原來(lái)的125m增大為增大為160m。但減小。但減小KV值會(huì)影響值會(huì)影響 系統(tǒng)的快速響應(yīng)性。系統(tǒng)的快速響應(yīng)性。 3）增大速度環(huán)