數(shù)控機(jī)床診斷與維修期末復(fù)習(xí)

1、第一章 概述 故障：數(shù)控系統(tǒng)完全或部分喪失了系統(tǒng)規(guī)定的功能。 系統(tǒng)故障診斷技術(shù)：在系統(tǒng)運行中或基本不拆卸的情況下，即可掌握系統(tǒng)先行狀態(tài)的信息， 查明產(chǎn)生故障部位和原因，或預(yù)知系統(tǒng)的異常和故障的動向，采取必要的措施和對策 的技術(shù)。 衡量可靠性常用的標(biāo)準(zhǔn)： 1、平均無故障時間（Mean Time Between Failure,MTBF），指可修復(fù)產(chǎn)品的相鄰兩次 故障間，系統(tǒng)能正常工作時間的平均值。 MTBF=總工作時間/總故障次數(shù) 2、平均修復(fù)時間（Mean Time To repair,MTTR），指數(shù)控系統(tǒng)在壽命范圍內(nèi)，從出現(xiàn) 故障開始維修到能正常工作所用的平均修復(fù)時間。 MTTR=累計修復(fù)

2、時間/維修次數(shù) 3、有效度A，指一臺可維修的數(shù)控機(jī)床在某一段時間內(nèi)，維持其性能的概率。 A=MTBF/(MTBF+MTTR) A<1且越接近1越好 數(shù)控機(jī)床故障的分類 1、從故障起因分類：關(guān)聯(lián)性故障（固有性和隨機(jī)性）和非關(guān)聯(lián)性故障。 2、從故障時間分類：隨機(jī)故障和有規(guī)則故障。 3、從故障發(fā)生狀態(tài)分類：突然故障和漸變故障。 4、從故障影響程度分類：完全失效故障和部分失效故障。 5、從故障的嚴(yán)重程度分類：危險性故障和安全性故障。 6、從故障性質(zhì)分類：軟件故障、硬件故障和干擾性故障。 機(jī)床的精度檢驗 機(jī)床的幾何精度檢測：X、Y、Z軸的相互垂直度，主軸回轉(zhuǎn)軸線對工作臺面的平行 度，主軸在Z軸方向

3、移動的直線度，主軸軸向及徑向圓跳動X、Y、Z軸的相互垂直度，主軸回轉(zhuǎn)軸線對工作臺面的平行 度，主軸在Z軸方向移動的直線度，主軸軸向及徑向圓跳動 機(jī)床的定位精度檢測：各進(jìn)給軸直線運動精度，直線重復(fù)定位精度，直線運動軸機(jī)械 回零點的返回精度，刀架回轉(zhuǎn)精度 機(jī)床的切削精度檢測：單項切削精度檢驗，綜合試件檢驗 檢測故障過程中應(yīng)掌握的原則：1、先外部后內(nèi)部 2、先機(jī)械后電氣 3、先靜后動 4、先 公用后專用 5、先簡單后復(fù)雜 6、先一般后特殊 第二章 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的故障診斷與維修 主軸變速方式：1、無級變速2、分段無級變速3、液壓撥叉變速機(jī)構(gòu) 4、電磁離合器變速 滾珠絲杠螺母副 循環(huán)方式：外循環(huán)、內(nèi)

4、循環(huán) 預(yù)緊目的：為了消除絲杠與螺母之間的間隙和施加預(yù)緊力，以保證滾珠絲杠反向傳動 精度和軸向剛度。 預(yù)緊方法：1、修配墊片消隙式2、雙螺母消隙式3、齒差消隙式4、彈簧自動式 支承方式： 1、固定-自由：適用于低轉(zhuǎn)速、中精度、短軸向絲杠 2、支承-支承：適應(yīng)于中等轉(zhuǎn)速、中精度 3、固定-支承：適用于中等轉(zhuǎn)速、高精度 4、固定-固定：適用于高轉(zhuǎn)速、高精度 主傳動鏈故障診斷 書P31 表2-1故障現(xiàn)象故障原因排除方法1加工精度達(dá)不到要求機(jī)床在運輸工程中收到?jīng)_擊檢查對機(jī)床精度有影響的各部分，特別是導(dǎo)軌副，并按出廠精度要求重新調(diào)整或修復(fù)安裝不牢固、安裝精度低或有變化重新安裝調(diào)平、緊固2切削振動大主軸箱和

5、床身連接螺釘松動恢復(fù)精度后緊固連接螺釘軸承預(yù)緊力不夠、游隙過大重新調(diào)整軸承游隙，但預(yù)緊力不宜過大軸承預(yù)緊螺母松動，使主軸竄動緊固螺母，確保主軸精度合體軸承拉毛或損壞更換軸承主軸與箱體超差修理主軸或箱體，使配合、位置精度達(dá)到要求其他因素檢查刀具或切削工藝問題如果是車床，則可能是轉(zhuǎn)塔刀架運動部位松動或壓力不夠而未卡緊調(diào)整修理 滾動導(dǎo)軌的安裝預(yù)緊 安裝固定方式：主要有螺栓固定、壓板固定、定位銷固定和斜楔塊固定 預(yù)緊是為了提高滾動導(dǎo)軌的剛度，可提高接觸剛度和消隙；在立式導(dǎo)軌上，預(yù)緊可防 止?jié)L動體脫落和歪斜。常見預(yù)緊方式有過盈配合和調(diào)整法 滾珠絲杠常見故障、故障原因及維修方法 P42 表2-3故障現(xiàn)象故

6、障原因維修方法滾珠絲杠副噪聲絲杠支承軸承的壓蓋壓合情況不好調(diào)整軸承壓蓋，使其壓緊軸承端面絲杠支承軸承可能破裂如軸承破損，更換新軸承電動機(jī)與絲杠聯(lián)軸器松動擰緊聯(lián)軸器，鎖緊螺釘絲杠潤滑不良改善潤滑條件，使?jié)櫥土砍渥銤L珠絲杠副滾珠有破損更換新滾珠數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)組成部分主要有：除了機(jī)床基礎(chǔ)部件外，還有主傳動系統(tǒng)，進(jìn)給傳動系統(tǒng)，實現(xiàn)工件回轉(zhuǎn)，定位的裝置和附件，實現(xiàn)某些部件動作和輔助功能的系統(tǒng)和裝置，如液壓，氣壓，冷卻等系統(tǒng)和排屑，防護(hù)等裝置。刀架或自動換刀，自動托盤交換裝置，特殊功能裝置如刀具破損監(jiān)控，精度檢測和監(jiān)控裝置。為完全自動化控制功能的各種反饋信號及元器件。機(jī)床基礎(chǔ)件（機(jī)床大件通常指床身，底

7、座，立柱，橫梁，滑座。工作臺。 第三章 數(shù)控系統(tǒng)故障診斷與維修 FANUC 0i常見報警及處理方法1、P/S00#報警 故障原因：設(shè)定了重要參數(shù)，如：伺服參數(shù)，系統(tǒng)進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，需要系統(tǒng)重新啟 動，裝載新參數(shù) 恢復(fù)方法：在確認(rèn)修改內(nèi)容后，切斷電源，再重新啟動2、PS/100#報警 故障原因：修改系統(tǒng)參數(shù)時，將寫保護(hù)設(shè)置PWE=1后，系統(tǒng)發(fā)出該警報 恢復(fù)方法：發(fā)出該警報后，可照常調(diào)用參數(shù)頁面修改參數(shù)； 修改參數(shù)進(jìn)行確認(rèn)后，將寫保護(hù)設(shè)置PWE=0； 按RESET復(fù)位，如果修改了重要參數(shù)，需重新啟動系統(tǒng)3、P/S101#報警 故障原因：存儲器內(nèi)程序存儲錯誤，在程序編輯過程中，對存儲器進(jìn)行存儲操作時

8、電源斷開，系統(tǒng)無法調(diào)用存儲內(nèi)容 恢復(fù)方法：在MDI方式，將寫保護(hù)設(shè)置為PWE=1； 系統(tǒng)斷電，按著DELETE鍵，給系統(tǒng)通電； 將寫保護(hù)設(shè)置為PWE=0，按RESET將101#報警消除4、P/S90#報警 故障原因：返回參考點中，開始點距參考點過近，或是速度過慢 故障恢復(fù)：正確執(zhí)行回零動作，手動將機(jī)床向回零的反方向移動一定距離，這個位 置要求在減速區(qū)以外，再執(zhí)行回零動作； 如果以上操作后仍有報警，檢查回零減速信號，檢查回零擋塊、回零開 關(guān)及相關(guān)聯(lián)的信號電路是否正常； 機(jī)床的回零參數(shù)在機(jī)床廠已經(jīng)設(shè)置完成，可檢查回零時位置偏差（DOG 800-803）是否大于128，大于128進(jìn)行（4）項；如果低

9、于128，可根據(jù) 參數(shù)清單檢查以下參數(shù)是否有變化：PRM518-521(快速移動)，PRM559 -562（手動快移速度）。作適當(dāng)調(diào)整使回零時的位置偏差大于或等于128 如果位置偏差大于128，檢查脈沖編碼器的電壓是否大于4.75V，如果電 壓過低，更換電源；電壓正常時仍有警報需檢查脈沖編碼器和軸卡5、手動及自動均不能運行 原因及處理：位置顯示（相對、絕對、機(jī)械坐標(biāo)）全都不動時，檢查CNC的狀態(tài) 顯示，檢查急停信號、復(fù)位信號、操作狀態(tài)、到位檢測、互鎖狀態(tài)信號 數(shù)控系統(tǒng)故障診斷及維修方法（至少記五種） 1、裝置自診斷法：啟動自診斷、在線診斷、離線診斷2、常規(guī)檢查法3、機(jī).液、電綜 合分析法4、備

10、件替換法5、電路板參數(shù)測試對比法6、更新建立法7、升溫、降溫法 8、拉篇電源法9、分段優(yōu)選法10、功能程序測試法11、參數(shù)檢查法12、隔離法13、 接口狀態(tài)顯示診斷法14、測量比較法15、利用系統(tǒng)的自我診斷功能判斷法16、邏輯 電路追蹤法17、用可編程程序控制器進(jìn)行PLC中斷狀態(tài)分析法 第四章 數(shù)控機(jī)床主傳動系統(tǒng)的故障診斷與維修 主軸驅(qū)動裝置的特點：1、輸出功率大2、速度穩(wěn)定，恒功率范圍寬3、轉(zhuǎn)速波動小，過載 能力強(qiáng)4、加速時間短5、電動機(jī)溫升低6、振動、噪聲小7、電動機(jī)可靠性高，壽命 長，易維護(hù)8、體積小、質(zhì)量輕 直流主軸驅(qū)動裝置：有晶閘管和脈寬調(diào)制PWM調(diào)速兩種形式 交流主軸驅(qū)動裝置中的交

11、流異步伺服系統(tǒng)通常有模擬式、數(shù)字式兩種方式 高速電主軸的冷卻潤滑技術(shù)：1、油氣潤滑方式2、噴注潤滑方式3、突入滾道式潤滑方式 4、電動機(jī)內(nèi)裝式主軸 主軸準(zhǔn)停：主軸準(zhǔn)停功能又稱主軸定位功能，即當(dāng)主軸停止時，控制其停與固定的位置， 這是自動換刀所必須的功能。包括機(jī)械準(zhǔn)停、電氣準(zhǔn)停機(jī)械準(zhǔn)停在主軸上固定一個定位滾子，主軸上空套有一個雙向端面凸輪，該凸輪和液壓缸中活塞桿相連接，當(dāng)活塞帶動凸輪向下移動時，通過撥動定位滾子并帶動主軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)定位銷落入端面凸輪的V形槽內(nèi)，便完成了主軸準(zhǔn)停，因為是雙向端面凸輪，所以能從兩個方向撥動主軸轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)準(zhǔn)停。這種雙向端面凸輪準(zhǔn)停機(jī)構(gòu)，動作迅速可靠，但凸輪制造較麻煩。電氣

12、準(zhǔn)停可分為：1磁傳感器主軸準(zhǔn)停2編碼器型主軸準(zhǔn)停3數(shù)控系統(tǒng)控制準(zhǔn)停電氣準(zhǔn)?？刂疲?、簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)2、縮短準(zhǔn)停時間3、可靠性增加4、性能價格比高 安川變頻器報警代碼及維修技術(shù)-電壓故障報警 1、主回路低電壓故障（產(chǎn)生故障的原因：變頻器的三相交流輸入電壓過低，變頻器內(nèi)熔 斷器熔斷，變頻器的整流塊損壞，變頻器的電壓監(jiān)控電路不良 2、控制回路低電壓故障（產(chǎn)生故障的原因：電路本身故障，變頻器電壓監(jiān)控電路不良 3、浪涌電壓保護(hù)回路動作故障（產(chǎn)生故障的原因：變頻器交流輸入出現(xiàn)浪涌電壓，變頻器的浪涌吸收器損壞 4、過電壓故障（產(chǎn)生原因：變頻器交流輸入電壓過高，電動機(jī)減速時間設(shè)定過短，變頻器制動單元故障，變頻器

13、內(nèi)部電壓監(jiān)控電路不良 5、瞬時停電檢查中：變頻器運行過程中檢測出電源瞬間斷電再通電而報警。將機(jī)床斷電再重新上電操作可以解除該故障。如果此操作不能解除該報警，則需更換變頻器。 第五章 數(shù)控進(jìn)給伺服系統(tǒng)故障診斷與維修數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng) 主要是由伺服驅(qū)動控制系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床進(jìn)給機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)兩部分組成。機(jī)床進(jìn)給機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)通常是由減速齒輪，滾珠絲杠，機(jī)床導(dǎo)軌和工作臺托板等組成。伺服驅(qū)動控制系統(tǒng)，按其反饋信號的有無，分為開環(huán)，半閉環(huán)，和全閉環(huán)三種控制方式。按照系統(tǒng)的構(gòu)造特點，可分為：開環(huán)位置伺服系統(tǒng)，半閉環(huán)位置伺服系統(tǒng)，全閉環(huán)位置伺服系統(tǒng)，混合閉環(huán)位置伺服系統(tǒng)。開環(huán)位置伺服系統(tǒng) 是一種沒有位置反饋的位置

14、控制系統(tǒng)，它的伺服機(jī)構(gòu)按照指令裝置發(fā)出來的位置移動指令，驅(qū)動機(jī)械作相應(yīng)的運動，但并不對機(jī)械的實際位移量或轉(zhuǎn)角進(jìn)行檢測，從而也無法將其與指令值進(jìn)行比較。它的位置控制精度只能靠伺服機(jī)構(gòu)本身的傳動精度來保持。半閉環(huán)位置伺服系統(tǒng) 與開環(huán)位置伺服系統(tǒng)不同，半閉環(huán)位置伺服系統(tǒng)是具有位置檢測和反饋的閉環(huán)控制系統(tǒng)。它的位置檢測器與伺服電動機(jī)同軸相連，可通過它直接測出電動機(jī)軸旋轉(zhuǎn)的角位移，進(jìn)而推知當(dāng)前執(zhí)行機(jī)械的實際位置。由于位置檢測器不是直接裝在執(zhí)行機(jī)械上，位置閉環(huán)只能控制到電動機(jī)軸為止，所以稱為半閉環(huán)。它只能間接的檢測當(dāng)前的位置信息，且也難以隨時修正，消除因電動機(jī)軸后傳動鏈誤差引起的位置誤差。與普通電動機(jī)相比

15、，它具有調(diào)速范圍寬和短時輸出轉(zhuǎn)矩大的特點。這樣設(shè)計就不必再保證低速性能和擴(kuò)大轉(zhuǎn)矩而添置減速齒輪，而可將電動機(jī)軸與絲杠直接連接，使傳動鏈誤差和非線性誤差大大減小。 全閉環(huán)位置伺服系統(tǒng) 它將位置檢測器件直接安裝在機(jī)床工作臺上，從而可以獲取工作臺實際位置的精確信息，通過反饋閉環(huán)實現(xiàn)高精度的位置控制。從理論上說，這是一種最理想的位置伺服控制方案，但實際上用的比較少，因為當(dāng)采用閉環(huán)時，機(jī)床本身的機(jī)械傳動鏈也會包含在位置閉環(huán)中，伺服的電氣自動控制部分和執(zhí)行機(jī)械不再相對獨立，傳動的間隙，摩擦特性的非線性，傳動鏈的剛度等，都將影響控制系統(tǒng)的穩(wěn)定，使系統(tǒng)容易產(chǎn)生機(jī)電共振和低速爬行。同時工作臺上的負(fù)荷變化也會對系

16、統(tǒng)的摩擦特性，機(jī)械慣量等產(chǎn)生影響，給系統(tǒng)的整定造成困難。因此全閉環(huán)位置伺服系統(tǒng)的通用性設(shè)計帶來了困難，也不利于降低成本。混合閉環(huán)位置伺服系統(tǒng) 對有的執(zhí)行機(jī)械，位置伺服系統(tǒng)采用半閉環(huán)結(jié)構(gòu)容易整定，但很難補償其機(jī)械傳動部分引起的位置誤差，使位置控制精度不能達(dá)到要求的指標(biāo)；采用全閉環(huán)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)又很難整定，系統(tǒng)閉環(huán)后因環(huán)內(nèi)多種非線性因素誘發(fā)的振蕩很難消除。于是，人們提出了同時存在半閉環(huán)和全閉環(huán)?；旌祥]環(huán)位置伺服系統(tǒng)的特點：由于半閉環(huán)中電氣自動控制部分與執(zhí)行機(jī)械相對獨立，可以采用較高的位置增益，使系統(tǒng)易整定，響應(yīng)快，跟蹤誤差小，而全閉環(huán)只用于穩(wěn)態(tài)誤差補償，位置增益可選的較低以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。兩者結(jié)合可最

17、后獲得較高的位置控制精度和跟蹤速度。但由于系統(tǒng)中同時存在兩個閉環(huán)，使系統(tǒng)的控制復(fù)雜程度大大增加，它們之間的配合，增益調(diào)整等都必須仔細(xì)整定，位置伺服系統(tǒng)也因此不再具有通用性。 FANUC 進(jìn)給伺服系統(tǒng)的常見故障分析 1、SV400，SV402（過載報警） 故障原因：400為第一，二軸中有過載；402為第三，四軸中有過載，當(dāng)伺服電動機(jī)的過熱開關(guān)和伺服放大器的過熱開關(guān)動作時發(fā)出此報警。 處理方法：1過熱引起檢查是否由于機(jī)械負(fù)載過大，加減速的頻率過高，切削條件引起的過載2連接引起：檢查以上連接示意圖過熱信號的連接。3有關(guān)硬件故障，檢查各過熱開關(guān)是否正常，各信號的接口是否正常。2、SV401,，SV40

18、3（伺服準(zhǔn)備完成信號斷開報警）處理方法：檢查各個插頭是否接觸不良；查LED是否有顯示，如果沒有顯示，則是板上不能通電或電源回路壞。檢查電源單元輸出到該單元的24V是否正常，檢查控制板上的電源是否燒壞。查外部交流電壓是否都正常；查控制板上各直流電壓是否正常，如果有異常，檢查板上的熔絲及板上的電源回路有無燒壞的地方。3.SV4n6（反饋短線報警）伺服電動機(jī)使用串行編碼器組成半閉環(huán)系統(tǒng)時，由于電纜斷開或由于編碼器損壞引起的數(shù)據(jù)中斷，則報警。普通的脈沖編碼器，該信號用硬件檢查電路直接檢查反饋信號，當(dāng)反饋信號異常，則報警。軟件短線報警，當(dāng)使用全閉環(huán)反饋時，利用分離型編碼器的反饋信號和伺服電動機(jī)的反饋信號

19、，軟件進(jìn)行判別檢查，當(dāng)出現(xiàn)較大偏差時，則發(fā)生報警。4.SV4n0（停止時位置偏差過大）處理方法：當(dāng)發(fā)生故障時通過診斷號的偏差計數(shù)器觀察，一般在無位置指令情況下，該偏差計數(shù)器應(yīng)在很小的范圍內(nèi)，如果偏差較大說明有位置指令，無反饋位置信號。檢查：伺服放大器和電動機(jī)的動力線是否有斷線情況；伺服放大器的控制不良，更換電路板再試驗，軸控制板不良，參數(shù)不正確，按參數(shù)清單檢查。5.SV4n1（運動中誤差過大）處理方法：當(dāng)發(fā)生故障時，可以通過診斷來觀察偏差情況，一般在給定指令的情況下，偏差計數(shù)器的數(shù)值取決于速度給定，位置環(huán)增益，檢測單位。原因：觀察在發(fā)生報警時，機(jī)械側(cè)是否發(fā)生了位置移動，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出位置指令，機(jī)械

20、哪怕有很小的變化，可能是機(jī)械的負(fù)載引起，當(dāng)沒有發(fā)生移動時，檢查放大器。當(dāng)發(fā)生報警前有位置變化時，有可能是機(jī)械負(fù)載過大或參數(shù)設(shè)定不正常引起的，請檢查機(jī)械負(fù)載和相關(guān)參數(shù)。當(dāng)發(fā)生報警前機(jī)械位置沒有發(fā)生任何變化時，請檢查伺服放大器電路，軸卡，通過PMC檢查伺服放大器是否斷開，檢查伺服放大器和電動機(jī)之間的動力線是否斷開。 第七章1.主軸出現(xiàn)噪聲的故障維修答：首先檢查主軸參數(shù)設(shè)定，在確定無誤后，則將檢查重點放在機(jī)械側(cè)。發(fā)現(xiàn)主軸軸承損壞，經(jīng)更換軸承之后，在脫開機(jī)械側(cè)的情況下檢查主軸電動機(jī)運轉(zhuǎn)情況。發(fā)現(xiàn)負(fù)載表指示已正常但仍有噪聲。隨后，將主軸參數(shù)00號設(shè)定為1，也即讓主軸驅(qū)動系統(tǒng)開環(huán)運行，結(jié)果噪聲消失，說明速

21、度檢測器件PLG有問題。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)PLG的安裝不正，調(diào)整位置之后再運行主軸電動機(jī)，噪聲消失，機(jī)床能正常工作。2.主軸高速旋轉(zhuǎn)時發(fā)熱嚴(yán)重？答：兩個主要熱源：主軸軸承和內(nèi)藏式主電動機(jī)，最凸出的問題是內(nèi)藏式主電動機(jī)的發(fā)熱。主要解決方法是采用循環(huán)冷卻結(jié)構(gòu)，分外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩種，冷卻介質(zhì)可以是水或油，使電動機(jī)與前后軸承都能得到充分冷卻。主軸軸承是電主軸的核心支承，也是電主軸的主要熱源之一。當(dāng)前高速電主軸，大部分采用角接觸陶瓷球軸承，有以下三個優(yōu)點：1，由于滾珠重量輕，離心力小，動摩擦力矩小。2，彈性形變量小，剛度高，壽命長3，因溫升引起的熱膨脹小，使軸承的預(yù)緊力穩(wěn)定。由于電主軸的運轉(zhuǎn)速度高，因此對主軸軸承的動態(tài)，熱態(tài)性能有嚴(yán)格要求。合理的預(yù)緊力，良好而充分潤滑是保證主軸正常運轉(zhuǎn)的必要條件。采用油霧潤滑，霧化發(fā)生器進(jìn)氣壓為0.25到0.3MPa，選用20#透平油，油滴速度控制在80到100滴每分鐘，潤滑油霧在充分潤滑軸承的同時，還帶走大量的熱量。前后軸承的潤滑油分配是非常重要的問題，必須加以嚴(yán)格控制。進(jìn)氣口截面