机电一体化毕业-数控机床故障分析与维修维护技术

江西工业工程职业技术学院毕业论文江西工业工程职业技术学院毕 业 论 文 题 目 数控机床故障分析与维修维护技术 学生姓名 系 部 机电工程系 学 号 2009xxxx 专业名称 机电一体化 班 级 机电09x 指导教师 xxx 江西工业工程职业技术学院数控机床故障分析与维修维护技术【摘 要】全文共分三章节，主要介绍了数控机床基本知识，数控机床故障与维修的基本知识，数控机床故障规律，故障诊断的一般步骤及方法，包括直观检查法，仪器检查法，信号和报警指示分析法，参数调整法，接着讲述数控机床的常见故障，包括机械故障、伺服系统故障、PLC等电气故机械零件的修理方法，机床电气设备维修与故障故障排除，数控机床故障诊断与维修内容。并将传统设备维修技术与现代维修新技术，新工艺相结合，最后通过实例具体介绍数控机床故障产生后分析处理的过程，可以熟悉数控机床的各个部分和机械设备中机、液、电装置故障诊断与维修的基本思路方法和技术，以及必要的基本理论加加实践，提高工作效率。关键词：数控机床，维护，故障处理、诊断前 言数控机床是一种高效的自动化机床，它综合了计算机技术、自动化技术、何服驱动技术、气动与液压传动技术、精密测量与检测技术、精密机械设计与制造技术等各个领域的新技术成果，是一门新兴的工业控制技术。数控机床以其高精度、高效率、高柔性所带来的巨大效益引起了世界各国科技界和工业界的广泛重视。但是，随着社会的进步和科技的发展，数控机床正朝着大型化、自动化、高精度化方向发展，生产系统的规模变得越来越大，设备的结构也变得越来越复杂。数控机床是集高、精、尖技术于一体，集机、电、光、液于一身的高技术产物。具有加工精度高、加工质量稳定可靠、生产效率高、适应性强、灵活性好等众多优点，在各个行业受到广泛欢迎，在使用方面，也是越来越受到重视。但由于它是集强、弱电于一体，数字技术控制机械制造的一体化设备，一旦系统的某些部分出现故障，就势必使机床停机，影响生产，所以如何正确维护设备和出现故障时能及时抢修就是保障生产正常进行的关键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。数控机床是个很复杂的大系统，它涉及光、机、电、液、气等很多技术，发生故障是难免的。数控机床的维修在工厂中越来越重要，数控系统种类繁多和故障复杂也给数控维修带来很大困难，根据对数控维修的一些经验，现总结一些数控机床故障处理的方法和步骤，供维修人员参考。为了充分发挥数控机床的效益，减少故障的发生，重要的一环是做好预防性的维修。数控机床故障的诊断是数控机床维修的关键。一般来说，随着故障类型的不同，采取的故障诊断的方法也就不同。论文将从数控机床简单介绍、故障诊断的内容、原则、方法等方面入手来简要阐述一下数控机床故障的诊断、排除方法以及数控机床日常的维护。目 录第一章 数控简介 . 11.1数控机床的基本概念 . . 11.2数控机床的组成 . 11.3数控机床机械结构特点与结构组成 . 31.3.1 数控机床机械结构的特点. 31.3.2 数控机床机械结构的组成 . 3第二章 数控机床故障与维修的基本知识 . 42.1 故障的基本概念 . 42.2 故障的分类 . 42.3 数控机床产生的故障规律 . 52.4 数控系统的可靠性 . 62.5数控机床维修的特点 . 7第三章 数控机床常见故障诊断与维修 . 73.1 数控机床系统的故障诊断 . 73.1.1 初步判别 . 73.1.2 报警处理 . 7 3.2 电气故障的常用诊断方法 . 8 3.2.1 直观检查法 . 8 3.2.2 仪器检查法 . 8 3.2.3信号和报警指示分析法 . 8 3.2.4 参数调整法 . 8 3.3 常见电气故障维修和排除 . 9 3.3.1 电源 . 9 3.3.2 数控系统位置环故障 . 9 3.3.3 机床坐标找不到零点 . 9 3.3.4 机床动态异常 . 9 3.3.5 偶发性停机故障 . 9 3.4 常见伺服系统故障及诊断 . 10 3.4.1伺服系统故障及诊断 . 10 3.5 数控机床PLC故障诊断方法 . 11 3.6 数控机床常见故障诊断及维修实例 . 13 3.7 数控机床日常维护 . 133.7.1电源的维护与保养 . 143.7.2 电气部分的维护保养 . 14 结论 . 15 致谢 . 16 参考文献 . 17第一章 数控简介数控（英文名字：Numerical Control 简称:NC）技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。数控一般是采用通用或专用计算机实现数字程序控制，因此数控也称为计算机数控(Computerized Numerical Control )，简称CNC，国外一般都称为CNC数控实训室，很少再用NC这个概念了。 它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。1908年，穿孔的金属薄片互换式数据载体问世；19世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明；1938年，香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括计算机数字控制系统的基础。数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。1952年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。 现在，数控技术也叫计算机数控技术（CNC，Computerized 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。1.1数控机床的基本概念数控又称数字控制（Numerical Control），简称NC。数控机床就是将加工过程所需的各种操作(如主轴变速,松夹工件,进刀与退刀,自动关停冷却液等)和步骤以及工件的形状尺寸用数字化的代码表示通过控制介质将数字信息进行处理与运算，发出各种控制信号，控制机床的伺服系统或其他驱动元件，从而使机床自动加工出所需的工件。数控技术的基本概念:数字控制机床(Numerical Control Machine Tools)简称数控机床，这是一种将数字计算技术应用于机床的控制技术。它把机械加工过程中的各种控制信息用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。1.2 数控机床的组成数控机床通常由以下几个部分组成：控 制 介 质输 入 装 置数 控 装 置驱 动 装 置辅助控制装置机 床 本 体检 测 装 置1.控制介质控制介质以指令的形式记载各种加工信息，如零件加工的工艺过程、工艺参数和刀具运动等，将这些信息输入到数控装置，控制数控机床对零件切削加工。2.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。3.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4.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。5.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装置。6.机床主体机床本体是加工运动的实际机械部件，主要包括：主运动部件，进给运动部件（如工作台、刀架）和支撑部件（如床身、立柱等），还有冷却润滑、转位部件。如夹紧、换刀机械手等辅助装置。1.3.数控机床机械结构特点与结构组成 1.3.1数控机床机械结构的特点数控机床是机电一体化产品的典型代表，尽管它的机械结构与普通机床的结构有许多相似之处，但并不是简单地在普通机床上配备数控系统即可，它与普通机床相比，结构上进行了改进，主要表现在以下几个方面：1）主传动装置多采用无级变速或分段无级变速方式，可利用程序控制主轴的变向和变速，主传动具有较宽的调速范围。有些数控机床的主传动系统已开始采用结构紧凑、性能优异的电主轴。2）进给传动装置中广泛采用无间隙滚珠丝杠传动和无间隙齿轮传动，利用贴塑导轨或静压导轨来减少运动副的摩擦力，提高传动精度。有些数控机床的进给部件直接使用直线电机驱动，从而实现了高速、高灵敏度伺服驱动。3）床身、立柱、横梁等主要支承件采用合理的截面形状，且采取一些补偿变形的措施，使其具有较高的结构刚度。4）加工中心备有刀库和自动换刀装置，可进行多工序、多面加工，大大提高了生产率。1.3.2数控机床机械结构的组成数控机床的机械结构主要由以下几个部分组成：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）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，它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)辅助装置指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。第二章 数控机床故障与维修的基本知识2.1 故障的基本概念和诊断故障指整机或部件在规定的时间和使用条件下不能完成规定的功能，或各项技术经济指标偏离了它的正常状况，但在某种情况下尚能维持一时间工作，若不能得到妥善处理将导致事故，如电动机功率降低，传动系统失去平衡噪声增大，工作机构能力下降，润滑油的消耗增加等。故障诊断是在数控机床运行中，根据设备的故障现象，在掌握数控系统各部分工作原理的前提下，对现行的状态进行分析，并辅以必要检测手段，查明故障的部位和原因。提出有效的维修对策2.2 故障的分类1）从故障的起因分类关联性故障和系统的设计、结构或性能等缺陷有关而造成（分固有性和随机性）。非关联性故障和系统本身结构与制造无关的故障。2）从故障发生的状态分类突然故障发生前无故障征兆，使用不当。渐变故障发生前有故障征兆，逐渐严重。3)按故障发生的性质分类软件故障程序编制错误、参数设置不正确、机床操作失误等引起。硬件故障电子元器件、润滑系统、限位机构、换刀系统、机床本体等硬件损坏造成。干扰故障由于系统工艺、线路设计、电源地线配置不当等以及工作环境的恶劣变化而产生。4）按故障的严重程度分类危险性故障数控系统发生故障时，机床安全保护系统在需要动作时，因故障失去保护动作，造成人身或设备事故。安全性故障机床安全保护系统在不需要动作时发生动作，引起机床不能起动。5）按故障发生时间分类（1）早发性故障：这类故障是由于设备在设计、制造、装备、安装、调试、等方面存在问题而引起的。（2）突发性故障：主要是由各种不利因素和外界影响共同作用的结果，其发生特点是具有偶然性，一般与机床使用时间无关，因而是难以预测的。但它一般容易排除，因此通常不影响机床的寿命。 （3）渐进性故障：主要是由产品参数的劣化过程（磨损、腐蚀、疲劳、老化）逐渐发展而形成的。其特点是发生的概率与使用时间有关，且只是在产品的有效寿命的后期才表现出来。渐进性故障一经发生，就标志着产品寿命的终结。因而它往往是机械进行大修的标志。由于这种故障是逐渐发展的，因此，通常是可以进行预测的。（4）复合性故障：这类故障包括上述故障特征，其故障发生时间不定。设备工作能力耗损过程的速度与其耗损的性能有关。2.3 数控机床产生的故障规律与一般设备相同，数控机床的故障率随时间变化的规律可用下图的浴盆曲线(也称失效率瞌线)表示。整个使用寿命期，根据数控机床的故障频率大致分为三个阶段，即早期故障期、偶发故障期和耗损故障期。1早期故障期这个时期数控机床故障率高，但随着使用时间的增加迅速下降。这段时间的长短，随产品、系统的设计与制造质量而异，约为10个月。数控机床使用初期之所以故障频繁，原因大致如下：(1)机械部分机床虽然在出厂前进行过磨合，但时间较短，而且主要是对主轴和导轨进行磨合。由于零件的加工表面存在着微观的和宏观的几何形状偏差，部件的装配可能存在误差，因而，在机床使用初期会产生较大的磨合磨损，使设备相对运动部件之间产生较大的问隙，导致故障的发生。(2)电气部分数控机床的控制系统使用了大量的电子元器件，这些元器件虽然在制造厂经过了严格的筛选和整机考机处理，但在实际运行时，由于电路的发热，交变负荷、浪涌电流及反电势的冲击，性能较差的某些元器件经不住考验，因电流冲击或电压击穿而失效，或特性曲线发生变化，从而导致整个系统不能正常工作。(3)液压部分由于出厂后运输及安装阶段的时问较长，使得液压系统中某些部位长时间无油，气缸中润滑油干涸，而油雾润滑又不可能立即起作用，造成油缸或气缸可能产生锈蚀。此外，新安装的空气管道若清洗不于净，一些杂物和水分也可能进入系统，造成液压、气动部分的初期故障。除此之外，还有元件、材料等原因会造成早期故障，这个时期一般在保修期以内。因此，数控机床购回后，应尽快使用，使早期故障尽量地显示在保修期内。2偶发故障期数控机床在经历了初期的各种老化、磨合和调整后，开始进入相对稳定的偶发故障期，即正常运行期。正常运行期约为710年。在这个阶段，故障率低而且相对稳定，近似常数。偶发故障是由于偶然因素引起的。3耗损故障期耗损故障期出现在数控机床使用的后期，其特点是故障率随着运行时间的增加而升高。出现这种现象的基本原因是数控机床的零部件及电子元器件经过长时间的运行，由于疲劳、磨损、老化等原因，使用寿命已接近完结，从而处于频发故障状态。数控机床故障率曲线变化的3个阶段，真实地反映了从磨合、调试、正常工作到大修或报废的故障率变化规律，加强数控机床的日常管理与维护保养，可以延长偶发故障期。准确地找出拐点，可避免过剩修理或修理范围扩大，以获得最佳的投资效益。2.4 数控系统的可靠性数控机床除了具有高精度、高效率和高技术的要求外，还应该具有高可靠性。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。衡量的指标有：MTBF平均无故障时间MTTR排除故障的修理时间平均有效度AA=MTBF/（MTBF+MTTR）2.5 数控机床维修的特点1）数控机床是高投入、高精度、高效率的自动化设备；2）一些重要设备处于关键的岗位和工序，因故障停机时，影响产量和质量；3）数控机床在电气控制系统和机械结构比普通机床复杂，故障检测和诊断有一定的难度。第三章 数控机床常见故障诊断与维修 3.1 数控机床系统的故障诊断数控系统的故障诊断一般有故障检测、故障判断、隔离及故障定位三个阶段。第一个阶段的故障检测是对数控系统进行测试，判断是否存在故障；第二阶段是判断故障性质，并分离出故障部件或模块；第三阶段是将故障定位到可以更换的模块或印制线路板上，以缩短修理时间。3.1.1 初步判别通常在资料较全时，可通过资料分析判断故障所在，或采取接口信号法，根据故障现象判别可能发生故障的部位，而后再按照故障与这一部位的具体特点，逐个部位检查，初步判别。3.1.2 报警处理a系统报警的处理：数控系统发生故障时，一般在显示屏或操作面板上给出故障报警信号和相应的信息。通常系统的操作手册中都有详细的报警信号、报警内容和处理方法。由于系统的报警设置单一、齐全，维修时可根据每一报警后面给出的信息与处理办法自行处理；b机床报警和操作信息的处理：机床制造厂根据机床的电气特点，应用PLC程序，将一些能反映机床接口电气控制方面的故障或操作信息以特定 3.2 电气故障的常用诊断方法 3.2.1 直观检查法 直观检查法是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的检查。（1）询问向故障现场人员仔细询问故障产生的过程、故障表象及故障后果，并且在整个分析判定过程中可能要多次询问。（2）目视总体查看机床各部分工作状态是否处于正常状态(例如各坐标轴位置、主轴状态、刀库、机械手位置等)，各电控装置(如数控系统、温控装置、润滑装置等)有无报警指示，局部查看有无保险烧煅，元器件烧焦、开裂、电线电缆脱落，各操作元件位置正确和否等等。3.2.2 仪器检查法 使用常规电工仪表，对各组交、直流电源电压，对相关直流及脉冲信号等进行测量，从中找寻可能的故障。例如用万用表检查各电源情况，及对某些电路板上设置的相关信号状态测量点的测量，用示波器观察相关的脉动信号的幅值、相位甚至有无，用PLC 编程器查找PLC 程序中的故障部位及原因等3.2.3 信号和报警指示分析法 （1） 硬件报警指示这控系统、伺服系统在内的各电子、电器装置上的各种状态和故障指示灯，结合指示灯状能说明便可获知指示内容及故障原因和排除方法。（2）软件报警指示如前所述的系统软件、PLC 程序和加工程序中的故障通常都设有报警显示，依据显示的报警号对照相应的诊断说明手册便可获知可能的故障原因及故障排除方法。3.2.4 参数调整法 数控系统、PLC 及伺服驱动系统都设置许多可修改的参数以适应不同机床、不同工作状态的要求。这些参数不仅能使各电气系统和具体机床相匹配，而且更是使机床各项功能达到最佳化所必需的。因此，任何参数的变化(尤其是模拟量参数)甚至丢失都是不答应的；而随机床的长期运行所引起的机械或电气性能的变化会打破最初的匹配状态和最佳化状态。此类故障多指故障分类一节中后一类故障，需要重新调整相关的一个或多个参数方可排除。3.3常见电气故障维修和排除电气故障的分析过程也就是故障的排除过程，因此电气故障的一些常用排除方法在上一节的分析方法中已综合介绍过了，本节则列举几个常见电气故障做一简要介绍，供维修者参考。3.3.1 电源电源是维修系统乃至整个机床正常工作的能量来源，它的失效或者故障轻者会丢数据、造成停机。重者会毁坏系统局部甚至全部。西方国家由于电力充足，电网质量高，因此其电气系统的电源设计考虑较少，这对于我国有较大波动和高次谐波的电力供电网来说就显不足，再加上某些人为的因素，难免出现由电源而引起的故障。3.3.2 数控系统位置环故障（1）位置环报警。可能是位置测量回路开路；测量元件损坏；位置控制建立的接口信号不存在等。（2）坐标轴在没有指令的情况下产生运动。可能是漂移过大；位置环或速度环接成正反馈；反馈接线开路；测量元件损坏。 3.3.3 机床坐标找不到零点可能是零方向在远离零点；编码器损坏或接线开路；光栅零点标记移位；回零减速开关失灵。3.3.4 机床动态异常 机床动态特性变差，工件加工质量下降，甚至在一定速度下机床发生振动。这其中有很大一种可能是机械传动系统间隙过大甚至磨损严重或者导轨润滑不充分甚至磨损造成的；于电气控制系统来说则可能是速度环、位置环和相关参数已不在最佳匹配状态，应在机械故障基本排除后重新进行最佳化调整。3.3.5 偶发性停机故障这里有两种可能的情况摘要：一种情况是如前所述的相关软件设计中的新问题造成在某些特定的操作和功能运行组合下的停机故障，一般情况下机床断电后重新通电便会消失；另一种情况是由环境条件引起的，如强力干扰(电网或周边设备)、温度过高、湿度过大等。这种环境因素往往被人们所忽视，例如南方地区将机床置于普通厂房甚至靠近敞开的大门四周，电柜长时间开门运行，四周有大量产生粉尘、金属屑或水雾的设备等等。这些因素不仅会造成故障，严重的还会损坏系统和机床，务必注重改善。 3.4伺服系统的故障诊断在自动控制系统中，把输出量能够以一定准确度跟随输入量的变化而变化的系统称为伺服系统。伺服系统主要是控制机床的进给运动和主轴转速。伺服系统是一种反馈控制系统;它以指令脉冲为输入给定值，与输出量进行比较，利用比较后产生的偏差值对系统进行自动调节，以消除偏差，使被调量跟踪给定值。3.4.1伺服系统故障及诊断数控机床进给伺服系统的作用是:根据CNC发出的动作指令，迅速、准确地完成在各坐标轴的方向，与主轴驱动相配合，实现对工件的高精度加工。因此，进给伺服系统的性能是影响数控机床整体性能的重要因素，做好进给伺服系统的维护保养，及时发现故障、排除故障是十分必要的。机床进给伺服系统的常见故障有进给运动超程；伺服运动定位精度超差；进给运动过载、爬行、窜动；机床振动；伺服电机不转；坐标轴漂移等。各类报警中的典型故障如下：1、超 程当进给运动超过由软件设定的软限位或者硬限位开关位置时，就会发生超程报警，一般会在数控系统的显示器上显示报警内容，根据数控系统的说明书及电气原理图，即可排除，解除报警。注意：如果机床的某个轴未行使至终端位置而发生超程报警，通常是由于机床在行驶过程中限位开关线断或限位开关被东西卡住。2、过 载通常当进给运动的负载过大，频繁正、反向运动以及传动链润滑不良或斜铁有研伤，电机动力线接地等原因时，均会引起伺服电机电流大，电机温度过高或电机过载报警。有时机床运行的过程中驱动控制单元、驱动元件、电机本身故障也会引起过载报警。一般会在数控系统的显示器上显示伺服电动机过载、过热或过流等报警信息。同时，在强电柜中的进给驱动单元上、指示灯或数码管会提示驱动单元过载、过电流等信息。3、爬行发生在起动加速段或低速进给时，一般是由于进给传动链的润滑状态不良、伺服系统增益低及外加负载过大等因素所致。尤其要注意的是：伺服电动机和滚珠丝杠联接用的联轴器，由于联接松动或联轴器本身的缺陷，如裂纹等，造成滚珠丝杠与伺服电动机的转动不同步，从而使进给运动忽快忽慢，产生爬行现象。4、振动在进给（尤其是低速）时，机床某轴出现振动现象通常是由于测速信号不稳定，如测速装置故障、测速反馈信号干扰等；速度控制信号不稳定或受到干扰；接线端子接触不良，如螺钉松动等。当振动发生在由正方向运动与反向运动的换向瞬间时，一般是由于进给传动链的反向间隙或伺服系统增益过大所致。机床以高速运行时，可能产生振动，这时就会出现过流报警。机床振动问题一般属于速度问题，所以就应去查找速度环；而机床速度的整个调节过程是由速度调节器来完成的，即凡是与速度有关的问题，应该去查找速度调节器，因此振动问题应查找速度调节器。主要从给定信号、反馈信号及速度调节器本身这三方面去查找故障。5、伺服电动机不转 数控系统至进给驱动单元除了速度控制信号外，还有使能控制信号，一般为DC+24V直流电压。伺服电动机不转，常用的诊断方法有：检查数控系统是否有速度控制信号输出；检查使能信号是否接通。通过数控系统的显示器观察I/O状态，分析机床的PLC梯形图（或流程图）以确定进给轴的起动条件，如润滑、冷却等是否满足；对带电磁制动的伺服电动机，应检查电磁制动是否释放；检查进给驱动单元故障，伺服电动机是否故障。6、位置误差当伺服轴动动超过位置允差范围时，数控系统就会产生位置误差过大的报警，包括跟随误差、轮廓误差和定位误差等。主要原因有：系统设定的允许范围小；伺服系统增益设置不当；位置检测装置有污染或调整不当；进给传动链累积误差过大：主轴箱垂直运动时平衡装置（如平衡液压缸等）不稳。7、漂移漂移是指当给定指令值为零时，坐标轴仍移动。通过数控系统误差补偿和驱动单元的零速调整来消。8、机械传动部件的间隙与松动在数控机床的进给传动链中，常常由于传动元件的键槽与键之间的间隙使传动受到破坏，因此，除了在设计时慎重选择键联结机构外，对加工和装配必须进行严查。在装配滚珠丝杠时应当检查轴承的预紧情况，以防止滚珠丝杠的轴向窜动，因为游隙也是产生明显传动间隙的另一个原因。3.5 数控机床PLC故障诊断方法数控机床是典型的机电一体化系统。PLC工程现场界面涉及光、机、电、气、液等复杂的输入输出信令，加之PLC对于信号的逻辑处理具有的抽象运算特征，使得工业现场故障处理工作通常是相当的复杂困难，PLC机电系统现场故障往往使得缺少工程经验的设备管理者们束手无策，较长时间的故障处理处理可以大幅度降低产能，严重影响生产。本文以就事论事的方式平铺直叙具体的机电工程现场故障处理案例，保留住故障处理经验中最珍贵的分析判断过程。（1）根据报警信号诊断故障数控系统的故障报警信息，为用户提供排除故障的信息。（2）根据动作顺序诊断故障数控机床上刀具及托盘等装置的自动交换动作，都是按一定的顺序来完成因此，观察机械装置的运动过程，比较故障和正常时的情况，就可发现疑点，诊断出故障原因。（3）根据控制对象的工作原理诊断故障数控机床的PLC程序是按照控制对象的工作原理设计的，通过对控制对象工作原理的分析，结合PLC的I/O状态是诊断故障很有效的方法。（4）根据PLC的I/O状态诊断故障在数控机床中，输入/输出信号的传递，一般要通过PLC的I/O接口来实现，因此一些故障会在PLC的I/O接口通道上反映出来。数控机床的这个特点为故障诊断提供了方便。如果不是数控系统硬件故障，可以不必查看梯形图和有关电路图，通过查询PLC的I/O通常状态和故障状态来进行诊断。另外一种简单实用的方法，就是将数控机床的输入/输出状态列表，通过比较通常状态和故障状态，就能迅速诊断出故障部位。（5）通过PLC梯形图诊断故障根据PLC的梯形图来分析和诊断故障是解决数控机床外围故障的基本方法。如果采用这种方法诊断机床故障，首先应该查清机床的工作原理、动作顺序和连锁关系，然后利用CNC系统的自诊断功能或通过机外编程器，根据PLC梯形图查看相关的输入、输出及标志的状态，以确定故障原因。（6）动态跟踪梯形图诊断故障有些PLC发生故障时，查看输入/输出及标志状态均为正常，此时必须通过PLC动态跟踪，实时跟踪输入/输出及标志状态的瞬间变化。根据PLC动作原理作出诊断。综上所述，PLC故障诊断的要点是:要了解数控机床各部分检测开关的安装位置。如加工中心的刀库，机械手和回转工作台，数控车床的旋转刀架和尾架，机床的气、液压系统中的限位开关，接近开关和压力开关等，要清楚检测开关作为PLC输入信号的标志。要了解执行机构的动作顺序。如液压缸、气缸的电磁换向阀等，要清楚对应的PLC输出信号标志。要了解各种条件标志。如启动、停止、限位、夹紧和放松等标志信号借助编程器跟踪梯形图的动态变化，分析故障的原因，根据机床的工作原理作出正确的诊断。3.6数控机床常见故障诊断及维修实例1.主轴出现噪声的故障维修故障现象：主轴噪声较大，主轴无载荷情况下，负载表指示超过40%。分析诊断：首先检查主轴参数设定，包括放大器型号、电动机型号及伺服增益等，在确认无误后，则将检查重点放在机械侧。发现主轴轴承损坏，经更换轴承后，在脱开机械侧的情况下检查主轴电动机旋转情况，发现负载表指示已正常但仍有噪声。随后，讲主轴参数00号设定为1，即让主轴驱动系统开环运行，结果噪声消失，说明速度检测元件有问题。经检查发现安装不正，调整位置之后再运行主轴电动机，噪声消失，机床能正常工作。2一加工中心使用FANUC 18系统，停机后再启动有时会出现准备不足报警 首先，检查了急停和超程信号，系统启动和伺服，均没有问题，调出梯形图对相关的信号进行检查，发现主轴准备信号时有时无，查到这个信号来源于主轴冷却部分，检查其冷却接线与电器元件，发现主轴“准备好”的信号线虚接，重接后故障排除。3.一立式加工中心，开机后屏幕无显示 故障分析：该加工中心使用进口数控系统，造成屏幕无显示的原因有很多，经对故障进行了检查，后确认系统提供的外部电源是正确的，但主板上的电压不正常，时有时无，可以确认是因主板故障造成，因此进行了更换，更换主板后系统有显示，由于主板更换后参数需要重新设置，按系统参数设置步骤，对照机床附带的参数表进行了设置调整后机床正常。屏幕上无显示的故障原因很多，首先必须找出原因排除，如还有其他故障，根据机床的报警和其他故障信息作出处3.7 数控机床日常维护数控机床具有很强的自诊断功能, 因此维护工作并非十分困难,以下主要针对这种现象及初次使用数控机床的用户介绍一些处理故障的方法。1.机床电气柜的散热通风门上热交换器或轴流风扇对控制柜的内外进行空气循环。（少开柜门）2.带阅读机的定期维护对光电头、纸带压板定期进行防污处理3.支持电池的定期更换在机床断电期间，有电池供电保持存储在COMS器件内的机床数据4.检测反馈元件的维护光电编码器、接近开关、行程开关与撞块、光栅等元件的检查和维护5.备用电路板的定期通电备用电路板应定期装到CNC系统上通电运行，长期停用的数控机床也要经常通电，利用电器元件本身的发热来驱散电气柜内的潮气。保证电器元件性能的稳定可靠。3.7.1电源的维护与保养保养内容1）电压值是否正常，有否偏相；2）电气连接是否良；3）开关是否有效；4）电器、接触器是否正常工作；5）热继电器、电弧抑制器等保护器件是否有效；6）电气柜防尘滤网、冷却风扇是否正常；7）二极管保护直流电感元件在断电时，在线圈着将产生较大的感应电动势并联的二极管可减少对控制电路3.7.2 电气部分的维护保养为降低机床故障率，提升数控机床工作效率，要求我们对数控机床做好日常维护和定期保养。电气部分包括动力电源输入线路、继电器、接触器、控制电路等及部分。具体检查可按如下步骤进行：检查三相电源的电压值是否正常，有无偏向，如果输入的电压超出允许范围则进行相应调整。检查所有电气连接是否良好；检查各类开关是否有效，可借助于数控系统CRT显示的诊断画面及可编程控制器、输入输出模块上的LED指示灯检查确认，若不良应更换；检查各继电器、接触器是否工作正常，触电是否完好，可利用数控编程语言编辑一个功能测试程序，通过运行该程序确认各控制器件是否完好有限；检查热继电器、电弧抑制器等保护期间是否有效，等等。结 论数控机床由于其加工精度高、加工质量稳定, 加工柔性好、自动化程度高, 能直接加工一般机床加工不了的复杂曲线和曲面, 在机械制造领域中的应用越来越普遍。随着生产力的发展，科学技术进步的需求而不断发展和完善起来的生产工具，是生产力的重要素。在国民经济中，机械制造业是基础产业部门 。工业、农业、 国防和科技的现代化，要求机械行业必须不断提供各种先进而性能优良的设备与装备。我国从七八十年代开始引进国外的数控机床产品, 到现在数控机床的保有量已相当可观,1998 年底包括国产和进口的, 全国已达十多万台在今后的若干年中, 数控机床的拥有量还将急剧地增加。这些设备在各企业生产中发挥着巨大的作用, 但同时, 其中的相当一部分也已逐渐进人维修的高峰期故障频发期。维修好数控机床,充分发挥设备的使用功能具有极大的经济价值和社会意义。然而我们更加努力学习对数控机床的操作，维修与维护等方面的知识是所学知识更加系统化、专业化。学有所用，用有所成。在本次设计中，尽量的炼发自我提高自我。把所学知识与技能用到实际操作中去，使得操作更加规范化。并学会检测与维修，发现一些常见故障是的一些基本方法。掌握了不同故障现象的正确诊断分析思路，合理应用所学的诊断方法是十分重要的。致 谢借此论文完稿之际，谨向在我大学三年的学习生活和毕业设计（毕业论文写作）完成过程中给予我指导、关心、支持和帮助的所有老师、同学表示最衷心的感谢和最诚挚的祝福。 首先要感谢我的所有指导老师，在您的悉心指导下我的毕业设计（毕业论文）才得以顺利完成。老师丰富的学识、扎实的理论功底、严谨的治学态度、执著的敬业精神以及宽阔的胸怀都是我学习的榜样；在这毕业设计（毕业论文写作）中，老师不仅在学术上给我以指导，还身体力行影响着我的学习工作态度及人生价值观，特别是在为人处世方面，每次见面老师都会给我们讲很多人生的大道理，使我们获益匪浅。在此，我向闫老师致以我最真挚的谢意，并将终生铭记她的教诲。最后，祝所有的老师身体健康、工作顺利！参考文献1李宏胜.1997.数控原理与系统.北京：机械工业出版社2王侃夫.2000.数控机床故障诊断与维护.北京：机械工业出版社3李宏胜.2001.机床数控技术及应用.北京: 高等教育出版社4齐占伟.2003.电气控制及维修.北京：机械工业出版社5张涛、李立宗.2003.数控技术的现状与发展趋势.中国数控技术网6陈则钧.2004.机电设备故障诊断与维修.北京：高等教育出版社7 王炳实. 机床电气控制.第三版. 北京：机械工业出版社，2004年8 王本轶. 机床设备控制基础. 北京：机械工业出版社，2005年9 丁树模. 液压传动. 北京：机械工业出版社，2007年10工业机械设计基础高等教育出版社，2004年11机械零件设计手册编读液压传动和气动传动 天津科学技术出版社2005年12机械设计手册石油化学出版社2004年13机械零件设计手册国防工业出版社2006年14机械设计手册上，中，下，化学工业出版设2005年15可编程学序控制及应用重庆大学出版社2004年16 索罗门采夫. 工业机器图册. 北京 机械工业出版社，1993 17 周伯英. 工业机器设计. 北京 机械工业出版社，199518 郭洪红 贺继林 田宏宇 席巍. 工业机器技术. 西安电子科技大学出版社，200619 三浦宏文. 机电一体化实用手册. 科学出版社 OHM社，200120 陈国联 王建华 夏建生. 电子技术. 西安交通大学出版社，200221 沈裕康 严武升 杨庚辰. 电机与电器. 北京理工大学出版社，2002评 语 指导老师（签字） 答辩小组意见答辩委员会负 责 人（签字） 成绩 院系（盖章） 20 年 月 日 第 - 18 - 页 共19页