1、毕 业 论 文 （ 设 计 ）题目 华中数控车床常见故障诊断与维修 学生姓名 郝学儒 学号 11021717 班 级 110217 专 业 数控设备应用与维护 分 院 工程技术分院 指导教师 王锐 2013 年 11 月 30 日长春职业技术学院毕业论文（设计）专用纸1目 录摘要 .1第 1 章 数控车床维修基础 .21.1 数控车床维修的基本要求 .21.2 故障的分析方法 .41.3 维修的基本步骤 .5第 2 章 华中系统的诊断与维修 .82.1 CNC 系统的主要故障 .82.2.CNC 系统软件故障纤细及其成因 .92.3.CNC 硬件故障现象及其成因 .92.4 CNC 系统的自诊
2、断 .10第 3 章 华中数控机床常见故障诊断及维修实例 .113.1 数控机床 出现急停故障 .113.1.1 机床一直处于急停状态，不能复位 .123.1.2 在自动运行的过程中，报跟踪误差过大引起的急停故障 .123.1.3 伺服单元报警引起的急停 .123.1.4 主轴单元报警引起的急停 .133.2 机床回参考点（回零）故障 .133.2.1 参考点编码器类故障分析与维修 .133.2.2 回零重复性差或参考位置偏差 .143.2.3 参考点位置偏差一个栅格（参考点发生整螺距偏移） .153.2.4 回参考点时，出现超程报警 .153.2.5 回参考点过程中出现“软超程”报警 .16
3、3.3 刀架故障 .163.3.1 刀架抬起不转动故障 .173.3.2 刀架旋转不止故障 .183.3.3 刀架定位不准故障 .183.3.4 刀架转动不到位故障 .19长春职业技术学院毕业论文（设计）专用纸23.4 数控机床 PLC 故 障诊断的方法 .19第 4 章 设计小结 .21参考文献 .22致谢 .23长春职业技术学院毕业论文（设计）专用纸1摘要系统可靠性是指数控系统在规定的条件和规定的时间内完成规定功能的能力，故障是指系统在规定的条件和规定的时间内失去了规定的功能。数控机床是复杂的大系统，它涉及光、机、电、液等很多技术，发生故障是难免的。机械锈蚀、机械磨损、机械失效，电子元器件
4、老化、插件接触不良、电流电压波动、温度变化、干扰、噪声，软件丢失或本身有隐患、灰尘，操作失误等都可导致数控机床出故障。为了便于维修，现将各系统的结构简介和维修如下。关键词: 数控机床故障诊断 ，影响，分析故障，排除故障长春职业技术学院毕业论文（设计）专用纸2第 1章 数控车床维修基础1.1 数控车床维修的基本要求数控机床是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密侧量技术和机床设计等先进技术的典型机电一体化产品，其控制系统复杂、价格昂贵，因此它对维修人员素质、维修资料的准备、维修仪器的使用等方面提出了比普通机床更高的要求这些要求主要包括以下几个方面。1.人员素质的要求：具有较广的知识面由于数
5、控机床通常是集机械、电气、液压、气动等干一体的加工设备，组成机床的各部分之间具有密切的联系，其中任何一部分发生障均会影响其他部分的正常工作。数控机床维修的第一步是要根据故障现象，尽快判别故障的真正原因与故障部位，这一点即是维修人员必须具备的素质，但同时又对维修人员提出了很高的要求，它要求数控机床维修人员不仅仅掌握机械、电气两个专业的基础知识和基础理论，而且还应该熟悉机床的结构与计思想，熟悉数控机床的性能，只有这样，才能迅速找出故障原因，判断故障所在，此外，维修对为了对某些电路与零件进行现场测绘，作为维修人员还应当具备一定的工程制图能力。善于思考数控机床的结构复杂，各部分之间的联系紧密。故障涉及
6、面广。而且在有些场合故障所反映出的现象不一定是产生故障的根本原因。作为维修人员必须从机床的故障现象通过分析故障产生的过程，针对各种可能产生的原因由表及里，透过现象看本质，迅速找出发生故障的根本原因井予以排除。重视急结积累数控机床的维修速度在很大程度上要依靠平时经验的积累，维修人员遇到过的问题、解决过的战障越多，其维修经验也就越丰富。数控机床虽然种类繁多，系统各异，但其基本的工作过程与原理却是和同的善于学习，作为数控机床维修人员不仅要注重分析与积累，还应当勤于学习，善于学习。数控机床，尤其是数控系统，其说明书内容通常都较多，有操作、编程、连接、安装调试、维修手册、功能说明、PLC 编程等。具备外
7、语基础与专业外语基础虽然目前国内生产数控机床的厂家已经日益增多，但数控机床的关键部分数控系统还主要依靠进口，其配套的说明书、长春职业技术学院毕业论文（设计）专用纸3资料往往使用原文资料数控系统的报警文本显示亦以外文居多。为了能迅速根据系统的提示与机床说明书中所提供信息，确认故障原因，加快维修进程，作为一个维修人员，最好能具备专业外语的阅读能力，提高外语水平，以便分析、处理问题。能熟练操作机床和使用维修仪器数控机床的维修离不开实际操作，特别是在维修过程中维修人员通常要进入一般操作者无法进行的特殊操作方式如：进行机床参数的设定与调整通过计算机以及软件联机调试利用 PLC 编程器监控等。此外，为了分
8、析判断故障原因维修过程中往往还需要编制相应的加工程序，对机床进行必要的运行试验与工件的试切削。因此，从某种意义上说，一个高水平的维修人员，其操作机床的水平应比操作人员更高，运用编程指令的能力应比编程人员更强。具有较强的动手能力，动手是维修人员必须具备的素质。但是，对于维修数控机床这样约精密、关键设备，动手必须有明确的目的、完整的思路、细致的操作。动手前应仔细思考、观察，找准入手点动手过程中更要做好记录，尤其是对于电气元件的安装位置、导线号、机床参数、调整值等都必须做好明显的标记，以便恢复。维修完成后，应做好“收尾”工作，如：将机床、系统的罩壳、紧固件安装到位；将电线、电缆整理整齐等。在系统维修
9、时应特别注意：数控系统中的某些模决是需要电池保持参教的，对于这些板于和模块切忌随使插拔；更不可以在不了解元器得州乍用的情况下随意调换数控系统、伺服驱动等部件中的器件、设定端子：任意调整电位器，任意改变设呈未敬：以避免产生更严重的后果。2 技术资料的要求技术资料是维修的指南，它在维修工作中起着至关重要的作用借助于技术资料可以大大提高维修工作的效率与维修的准确胜。一般来说，对于重大的数控机床故障维修在理想状态下，应具备以下技术资料：数控机床使用说明书它是由机床生产厂家编制井随机床提供的随机资料。机床使用说明书通常包括以与维修有关的内容：1）机床的操作过程和步骤2）机床主要机械传动系统及主要部件的结
10、构原理示意图。长春职业技术学院毕业论文（设计）专用纸43）机床的液压、气动、润滑系统图4）机床安装和调整的方法与步骤5）机床电气控制原理图6）机床使用的特殊功能及其说明等。3 工具的要求维修机床需要所需要的相应的工具，一般工具，特殊工具等。1.2 故障的分析方法1.按故障发生的部位分类主机故障，数控机床的主机通常指组成数控机床的机械、润滑、冷却、排屑、液压、气动与防护等部分。主机常见的故障主要有：因机械部件安装、调试、操作使用不当等原因引起的机械传动故障。2）因导轨、主轴等运动部件的干涉、摩擦过大等原因引起的故障3）因机械零件的损坏、联结不良等原因引起的故障，等等主机故障主要表现为传动噪声大，
11、加工精度差、运行阻力大、机械部件动作不进行、机械部件损坏等等。润滑不良、液压、气动系统的管路堵塞和密封不良，是主机发生故障的常见原因。数控机床的定期维护、保养控制和根除“三漏”现象发生是减少主机部分故障的重要措施电气控制系统故障，从所使用的元器件类型上根据通常习惯，电气控制系统故障通常分为“弱电”故障和“强电”故障两大类， “弱电”部分是指控制系统中以电子元器件、集成电路为主的控制部分。数控机床的弱电部分包括CNC、PLC、MDI/C RT 以及伺服驱动单元、输为输出单元等。 “弱电”故障又有硬件故障与软件故障之分硬件故障是指上述各部分的集成电路芯片、分立电子元件、接插件以及外部连接组件等发生
12、的故障。软件故障是指在硬件正常情况下所出现的动作出锗、数据丢失等故障，常见的有加工程序出错，系统程序和参数的改变或丢失，计算机运算出错等。 “强电”部分是指控制系统中的主回路或高压、大功率回路中的继电器、接触器、开关、熔断器、电源变压器、电动机、电磁铁、行程开关等电气元器件及其所组成的控制电路。这部分的故障虽然维修、诊断较为方便，但由于它处于高压、大电流工作状态，发生故障长春职业技术学院毕业论文（设计）专用纸5的几率要高于“弱电”部分必须引起维修人员的足够的重视。2.按故障的性质分类确定性故障确定性故障是指控制系统主机中的硬件损坏或只要满足一定的条件，数控机床必然会发生的故障。这一类故障现象在
13、数控机床上最为常见，但由于它具有一定的规律，因此也给维修带来了方便确定性故障具有不可恢复性，故障一旦发生，如不对其进行维修处理，机床不会自动恢复正常但只要找出发生故障的根本原因，维修完成后机床立即可以恢复正常。正确的使用与精心维护是杜绝或避免故障发生的重要措施。随机性故障随机性故障是指数控机床在工作过程中偶然发生的故障此类故障的发生原因较隐蔽，很难找出其规律性，故常称之为“软故障” ，随机性故障的原因分析与故障诊断比较困难，一般而言，故障的发生往往与部件的安装质量、参数的设定、元器件的品质、软件设计不完善、工作环境的影响等诸多因素有关随机性故障有可恢复性，故障发生后，通过重新开机等措施，机床通
14、常可恢复正常，但在运行过程中，又可能发生同样的故障。3按故障的指示形式分类有报带显示的故障数控机床的故障显示可分为指示灯显示与显示器显示两种情况：1）指示灯显示报警指示灯显示报警是指通过控制系统各单元上的状态指示灯（一般由 LED 发光管或小型指示灯组成）显示的报警根据数控系统的状态指示灯，即使在显示器故障时，仍可大致分析判断出故障发生的部位与性质，因此在维修、排除故障过程中应认真检杳这些状态指示灯的状态。2）显示器显示报警显示器显示报警是指可以通过 CNC 显示器显示出报警号和报警信息的报警。由于数控系统一般都具有较强的自诊断功能，如果系统的诊断软件以及显示电路工作正常，一旦系统出现故障，可
15、以在显示器上以报警号及文本的形式显示故障信息。数控系统能进行显示的报警少则几十种，多则上千种，它是故障诊断的重要信息。长春职业技术学院毕业论文（设计）专用纸61.3 维修的基本步骤数控机床发生故障时，操作人员应首先停止机床，保护现场，然后对故障进行尽可能详细的记录，并及时通知维修人员。故障的记录可为维修人员排除故障提供第一手材料，应尽可能详细。记录内容最好包括下述几个方面：故障发生时的情况记录1）发生故障的机床型号，采用的控制系统型号，系统的软件版本号2）故障的现象，发生故障的部位，以及发生故障时机床与控制系统的现象，如：是否有异常声音、烟、味等。3）发生故障时系统所处的操作方式，如：AUTO
16、（自动方式） 、MDI（手动数据输入方式） 、EDIT（编辑） 、HANDLE（手轮方式） 、JOG（手动方式）等4）若故障在自动方式下发生，则应记录发生故障时的加工程序号，出现故障的程序段号，加工时采用的刀其号等。5）若发生加工精度超差或轮廓误差过大等故障，应记录被加工工件号，并保留不合格工件工件6）在发生故障时，若系统有报警显示，则记录系统的报警显示情况与报警号。通过诊断画面，记录机床故障时所处的工作状态。如：系统是否在执行 M、S、T 等。功能？系统是否进入暂停状态或是急停状态？系统坐标轴是否处于“互锁”状态？进给倍率是否为 0%？等等7）记录发生故障时，各坐标轴的位置跟随误差的值8）记
17、录发生故障时各坐标轴的移动速度、移动方向，主轴转速、转向等。故障发生的频繁程度记录1）故障发生的时例与周期，如：机床是否一直存在故障？若为随机故障则一天发生几次？是否频繁发生？长春职业技术学院毕业论文（设计）专用纸72）故障发生时的环境情况，如：是否总是在用电高峰期发生？故障发生时数控机未旁边的其他机械设备下作是否正常？3）若为加工零件时发生的故障，则应记录加工同类工件时发生故障的概率情况。4）检查故障是否与“进给速度” 、 “换刀方式”或是“螺纹切削”等特殊动作有关故障的规律性记录1）在不危及人身安全和设备安全的情况下，是否可以重演故障现象？2）检查故障是否与机床的外界因素有关？3）如果故障
18、是在执行某固定程序段时出现，可利用 MDI 方式单独执行该程序段，检查是否还存在同样故障？4）若机床故障与机床动作有关，在可能的情况下，应检查在手动情况下执行该动作是否也有同样的故障？5）机床是否发生过同样的故障？周围的数控机床是否也发生同一故障？等等故障时的外界条件记录1）发生故障时的周围环境温度是否超过允许温度？是否有局部的高温存在？2）故障发生时，周围是否有强烈的振动源存在？3）故障发生时，系统是否受到阳光的直射？4）检查故障发生时电气柜内是否有切削液、润滑油、水的进入？5）故障发生时，输入电压是否超过了系统允许的波动范围？6）故障发生时，车间内或线路上是否有使用大电流的装置正在进行起、制动？7）故障发生时，机床附近是否存在吊车、高频机械、焊接机或电加工机床等强电磁干扰源？8）故障发生时，附近是否正在安装成修理、调试机床？是否正在修理、调试电气和数控装置？总之维修时应记录、检查机床的原始数据 。用户最好根据本厂的实际清
