CAK6140数控车床常见故障检测与维护毕业设计

CAK6140数控车床常见故障检测与维护摘要 本文主要以常见数控车床CAK6140为研究对象，研究数控车床故障检测及维护的相关内容。从数控机床故障诊断的基础内容谈起，介绍数控车床故障规律，故障诊断的一般步骤及方法。并讲述数控车床的常见故障，包括机械故障、伺服系统故障、PLC电气故障等。本文还通过一些常见实例介绍数控车床故障产生后分析处理的过程。从而得知，数控车床维护是一门复杂的技术，要熟悉数控车床的各个部分，理论与实践相结合，提高工作效率。关键词 数控车床 CAK6140 故障检测 维护目 录前言1第一章 概述2 1.1 数控机床故障诊断与维修的意义2 1.2 数控车床常见故障分类2 1.3 数控机床故障诊断的一般步骤3 1.4 数控机床故障诊断原则3 1.5 数控机床维修的特点4第二章 CAK6140数控车床的工作原理5 第三章 CAK6140数控车床机械部分常见故障及处理方案6 3.1数控车床主传动系统与主轴部件的常见故障及处理方案63.2数控车床进给系统的常见故障及处理方案7 3.3数控车床导轨副的常见故障及处理方案8第四章 CAK6140数控车床液压部分的常见故障及处理方案10第五章 CAK6140数控车床电气控制部分的常见故障及处理方案12 5.1伺服系统故障及诊断12 5.2 PLC故障诊断的方法14第六章 CAK6140数控车床的维护16 6.1数控车床的保养知识16 6.2数控车床系统的维护16第七章 数控车床故障维修实例18 7.1主传动系统故障维修实例18 7.2进给系统故障维修实例18 7.3刀架系统故障维修实例19 7.4伺服系统故障维修实例19 7.5电气控制系统故障维修实例19结论20致谢21参考文献22前 言数控机床是机电一体化的高技术产品，它的产生是20世纪中期计算机技术，微电子技术和自动化技术高速发展的结果,是在机械制造业要求产品高精度、高质量、高生产率、低消耗和中、小批量、多品种产品生产实现自动化生产的结果,机械制造业是国民经济的支柱产业之一，但在实现多品种、小批量产品自动化生产方面曾遇到困难,对于大批大量生产，实现自动流水作业比较容易，但对于多品种小批量生产的自动化经历了漫长的道路,因为机械制造业属于离散型生产，它与化工生产、电力生产等连续型生产类型截然不同,在机械加工中，产品是经过一道道工序、多次换刀与一系列动作逐步累加而成型的,通过成组技术将产品分类，力求把中、小批量产品转换成大批大量生产的形式，组成流水生产作业，在一定程度上可以使机械加工生产类型由离散型转化为连续型。但要把这种连续型生产实现柔性自动化，只有在数控车床诞生以后，把计算机技术引入金属切削车床之中，才从根本上解决了“柔性制造”（Flexible Manufacturing）、自动化生产的实际问题,因此，毫不夸张地说：数控车床的产生是机械制造业领域中的一场重大的技术革新, 经过半个世纪的不断改进、开拓与发展，数控车床已形成品种齐全，种类繁多、性能完善与外观造型完美的自动化生产装备,而且正在迈向更高的层次实现无人加工厂。目前，数控车床的应用越来越广泛，其加工柔性好，精度高，生产效率高，具有很多的优点，但数控车床是复杂的大系统，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、灰尘等，但由于技术越来越先进、复杂，且我国从事数控车床电气设计、应用与维修技术工作的工程技术人员数以万计，然而由于此项技术的复杂性、多样性和多变性以及一些客观环境因素的制约，在数控车床电气维修技术方面还没有形成一套成熟的、完整的理论体系。当今控制理论与自动化技术的高速发展，尤其是微电子技术和计算机技术的日新月异，使得数控技术也在同步飞速发展，数控系统结构形式上的PC基、开放化和性能上的多样化、复杂化、高智能化不仅给其应用从观念到实践带来了巨大变化，也在其维修理论、技术和手段上带来了很大变化。因此对维修人员的素质要求很高的维修经验，要求他们具有较深的专业知识和丰富的维修经验,在数控车床出现故障才能及时排除，没有理论指导的实践是盲目的实践,没有实践的理论空洞的理论。伴随着数控车床的普遍应用，数控车床的维修与保养技术也应运而生，本文旨在通过对数控车床故障的分析与维修保养等方面做了必要的介绍，是因为每台数控车床经过长时间使用后都会出现零部件的损坏，且在首次使用数控车床或由工人不熟练操作时，在一段时间里有1/3以上的故障是由操作不当引起的 ，但是即使开展有效的预防性维护可以延长元器件的工作寿命，延长机械部件的磨损周期，防止意外恶性事故的发生，延长车床的工作时间。数控车床具有集机电液于一身的特点，是一种自动化程度高的先进设备，为了充分发挥其效益，以减少故障延长系统的平均无故障时间，所以要求数控车床维护人员不仅要有机械加工工艺以及液压气动方面的知识，还要具备电子计算机自动控制驱动及测量技术等方面的知识 ，这样才能全面的了解和掌握数控车床，及时搞好维护保养工作。第一章 概述1.1 数控机床故障诊断与维修的意义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，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。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，目前它已经成为一门专门的科学。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每一时刻都能准确无误地工作。任何部分的故障与失效，都会使机床停机，从而造成生产停顿。因而对数控机床这样原理复杂、结构精密的装置进行维修就显得十分重要了。尤其对引进的CNC 机床，大多花费了几十万到上千万。在许多行业中，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排除故障，就会造成较大的经济损失。我们现有的维修状况和水平，与国外进口设备的设计与制造技术水平还存在很大的差距。本文的目的就是分析数控车床常见故障的原因和部位，以便维修人员或操作人员尽快地进行故障的修复。1.2 数控机床常见故障分类 数控车床是一种技术含量高且较复杂的机电一体化设备，其故障发生的原因一般都较复杂，给数控车床的故障诊断与排除带来不少困难。为了便于故障分析和处理，数控车床的故障大体上可以分为主机故障和电气故障。一般说来，机械故障比较直观，易于排除，电气故障相对而言比较复杂。电气方面的故障基本可分为电气部分故障、伺服放大及位置检测部分故障、计算机部分故障及主轴控制部分故障。至于编程而引起的故障，大多是由于考虑不周或输入失误而造成的，只需按提示修改即可。1.主机故障数控车床的主机部分主要包括机械、润滑、冷却、排屑、液压、气动与保护等装置。常见的主机故障有机械安装、调试及操作使用不当等原因引起的机械传动故障与导轨运动摩擦过大故障。故障表现为传动噪声大，加工精度差，运行阻力大。2.电气故障（1）机床本体上的电气故障。此种故障首先可利用机床自诊断功能的报警号提示，查阅梯形图或检查IO 接口信号状态，根据机床维修说明书所提供的图纸、资料、排故流程图、调整方法，并结合工作人员的经验检查。（2）伺服放大及检测部分故障。此种故障可利用计算机自诊断功能的报警号，计算机及伺服放大驱动板上的各信息状态指示灯，故障报警指示灯，参阅维修说明书上介绍的关键测试点的波形、电压值，计算机、伺服放大有关参数设定，短路销的设置及其相关电位器的调整，功能兼容板或备板的替换等方法来作出诊断和故障排除。（3）计算机部分故障。此种故障主要利用计算机自诊断功能的报警号，计算机各板上的信息状态指示灯，各关键测试点的波形、电压值，各有关电位器的调整数值的设定，专用诊断组件，并参考计算机控制系统维修手册、电气图等加以诊断及排除。（4）交流主轴控制系统故障。交流主轴控制系统发生故障时，应首先了解操作者是否有过不符合操作规程的意外操作，电源电压是否出现过瞬间异常，进行外观检查是否有短路器跳闸、熔丝断开等直观易查的故障。如果没有，再确认是属于有报警显示类故障，还是无报警显示类故障，根据具体情况而定。1.3数控机床故障诊断的一般步骤无论是处于哪一个故障期，数控机床故障诊断的一般步骤都是相同的。当数控机床发生故障时，除非出现危险及数控机床或人身安全的紧急情况，一般不要关断电源，要尽可能地保持机床原来的状态不变，并对出现的一些信号和现象做好记录，这主要包括：故障现象的详细记录故障发生的操作方式及内容故障号及故障指示灯的显示内容故障发生时机床各部分的状态与位置有无其他偶然因素，如突然停电、外线电压波动较大、打雷、某部位进水等。数控机床一旦发生故障，首先要沉着冷静，根据故障情况进行全面的分析，确定查找故障源的方法和手段，然后有计划、有目的地一步步仔细检查，切不可急于动手，凭着看到的部分现象和主观臆断乱查一通。故障诊断一般按下列步骤进行： (1)详细了解故障情况。例如，当数控机床发生颤振、振动或超调现象时，要弄清楚是发生在全部轴还是某一轴；如果是某一轴，是全程还是某一位置；是一运动就发生还是仅在快速、进给状态某速度、加速或减速的某个状态下发生。为了进一步了解故障情况，要对数控机床进行初步检查，并着重检查荧光屏上的显示内容，控制柜中的故障指示灯、状态指示灯等。当故障情况允许时，最好开机试验，详细观察故障情况。 (2)根据故障情况进行分析，缩小范围，确定故障源查找的方向和手段。对故障现象进行全面了解后，下一步可根据故障现象分析故障可能存在的位置。有些故障与其他部分联系较少，容易确定查找的方向，而有些故障原因很多，难以用简单的方法确定出故障源的查找方向，这就要仔细查阅数控机床的相关资料，弄清与故障有关的各种因素，确定若干个查找方向，并逐一进行查找。 (3)由表及里进行故障源查找。故障查找一般是从易到难、从外围到内部逐步进行。所谓难易，包括技术上的复杂程度和拆卸装配方面的难易程度。技术上的复杂程度是指判断其是否有故障存在的难易程度。在故障诊断的过程中，首先应该检查可直接接近或经过简单的拆卸即可进行检查的那些部位，然后检查需要进行大量的拆卸工作之后才能接近和进行检查的那些部位。1.4数控机床故障诊断原则（1）先外部后内部。数控机车是集机械、液压、电气为一体的机床，故其故障的发生也我由这三者综合反映出来。维修人员应该由外向内逐一进行排查。尽量避免随意地启封、拆卸，否者会扩大故障，使机床丧失精度，降低性能。（2）先机械后电气。一般说来，机械故障容易发觉，而数控系统的故障的诊断难度较大。在故障的检修之前，首先排除机械的故障。（3）先静后动。先在机车断电的静止状态下，通过了解，观察测试，分析确认为非破坏性故障，必须先排除危险后，方可以通电。（4）先简单后复杂。当出现多种故障相互交织掩盖，一时无从下手时，先解决容易的问题，后解决难度较大的问题。往往简单的解决了，难度大的问题也简单化了。1.5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。第二章 CAK6140数控车床的工作原理在对零件进行数控加工之前，首先要根据被加工零件的图样和工艺方案，用规定的代码和程序格式编写加工程序，并用适当的方法将程序指令输入到机床的数控装置中。数控系统对输入的加工程序进行译码、运算之后，向机床输出各种信息和指令，控制其各部分按规定有序地动作（包括机床主运动的变速、启停，进给运动的速度、方向和位移大小，以及其他诸如刀具选择交换、工件夹紧松开和冷却润滑液的启、停等）。伺服系统的作用就是将进给速度、位移量等信息转换成机床的进给运动，数控系统要求伺服系统能准确、快速地跟随控制信息，执行机械运动，同时，检测系统将机械运动的实际位置、速度等信息反馈至数控系统中，并与指令数值进行比较后发出相应指令，修正所产生的偏差，提高数控机床的位置控制精度。从数控机床最终要完成的任务看，主要有以下三个方面的内容：1.主轴运动 和普通机床一样，主轴运动主要完成切削任务，其动力约占机床动力的70%80%。基本控制功能是主轴的正、反转和停止，可自动换挡及无极调速；对加工中心和有些数控车床，还要求主轴进行高精确度准停和分度功能。2.进给运动 进给运动是数控机床区别于普通机床最主要的地方，即用电气驱动代替了机械驱动，数控机床的进给运动是由进给伺服系统完成的。进给伺服系统由进给伺服驱动装置、伺服电动机、进给传动链及位置检测反馈装置等组成（如下图所示）。CNC伺服驱动装置伺服电动机 速度检测工作台位置检测反馈位置检测速度反馈 一般说来，数控机床功能的强弱主要取决于计算机数控系统（CNC）装置，而数控机床性能的优势，如运动速度与精度等，主要取决于进给伺服驱动系统。为了保证进给运动的位置精度，可采取一些有效的措施。如对机械传动链进行预紧和反向间隙调整；采用高精度的位置检测装置；采用高性能的伺服驱动装置和伺服电动机，来提高数控系统的运算速度等。3.输入/输出（I/O）接口 数控系统对加工程序处理后输出的控制信号除了对进给运动轨迹进行精确的控制外，还需要对机床主轴启/停、换向、刀具更换、工件夹紧/松开以及液压、冷却、润滑、分度工作台转位等辅助运动进行控制。例如，通过对加工程序中的M代码指令、机床操作面板上的控制开关及分布在机床各部位的行程开关、接近开关、压力开关等输入原件的检测，由数控系统内的可编程控制器（PLC）进行逻辑运算，输出控制信号驱动中间继电器、接触器、电磁阀及电磁制动器等输出原件，对冷却泵、润滑泵、液压系统和启动系统进行控制。数控机床是一种高效能自动化加工设备。第三章 CAK6140数控车床机械部分常见故障及处理方案CAK6140数控车床机械部分的故障与普通车床机械部分的故障有许多共同点，因此在对机械故障进行诊断及维修时，有许多地方是相通的。但是，数控车床大量采用电气控制与电气驱动，这就使得数控车床的机械结构与普通车床的机械结构相比有很大的简化，使其机械结构的故障呈现出一些新的特征。在实际中，机械故障的种类繁多，在此研究一些机械部分常见故障，如主传动系统、进给系统、机床导轨等。 3.1数控车床主传动系统与主轴部件的常见故障及处理方案数控车床的主传动承受主切削力，它的功率大小与回转速度直接影响着车床的加工效率。而主轴部件是保证车床加工精度和自动化程度的主要部件，它们对数控车床的性能有着决定性的影响,主传动系统的常见故障及排除方法。（见表1）表1 主轴部件故障诊断序号故障现象故障原因排除方法1加工精度达不到要求机床在运输过程中受到冲击检查对机床精度有影响的各部位，特别是导轨副安装不牢固、安装精度低或有变化重新安装调平、紧固2切削振动大主轴箱和床身连接螺钉松动恢复精度后紧固连接螺钉轴承预紧力不够，游隙过大重新调整轴承游隙。但预紧力不宜过大，以免损坏轴承轴承预紧螺母松动，使主轴窜动紧固螺母，确保主轴精度合格轴承拉毛或损坏更换轴承主轴与箱体超差修理主轴或箱体，使其配合精度、位置精度达到要求3主轴箱噪声大主轴部件动平衡不好重做动平衡齿轮啮合间隙不均匀或严重损伤调整间隙或更换齿轮轴承损坏或传动轴弯曲修复或更换轴承，校直传动轴传动带长度不一或过松调整或更换传动带，不能新旧混用齿轮精度差更换齿轮润滑不良调整润滑油量，保持主轴箱的清洁度4齿轮和轴承损坏变挡压力过大，齿轮受冲击产生破损按液压原理图，调整到适当的压力和流量变档机构损坏或固定销脱落修复或更换零件轴承预紧力过大或无润滑重新调整预紧力，并使之润滑充足5主轴无变速电气变档信号是否输出维修人员检查处理压力是否足够检测并调整工作压力变档液压缸研损或卡死修去毛刺和研伤，清洗后重装变档电磁阀卡死检测并清洗电磁阀变档液压缸拨叉脱落修复或更换变档液压缸窜油或内泄更换密封圈变档复合开关失灵更换开关6主轴不转动主轴转动指令是否输出维修人员处理检查保护开关没有压合或失灵检测压合保护开关或更换卡盘未夹紧工件调整或修理卡盘变挡复合开关损坏更换复合开关变档电磁阀体内泄漏更换电磁阀7主轴发热主轴轴承预紧力过大调整预紧力轴承研伤或损坏更换轴承润滑油脏或有杂质清洗主轴箱，更换新油3.2数控车床进给系统的常见故障及处理方案数控车床的进给传动系统的任务是实现执行机构（刀架、工作台等）的运动。大部分数控车床的进给系统是由伺服电动机经过联轴器与滚珠丝杠直接相连，然后由滚珠丝杠螺母副驱动工作台运动，其机械结构比较简单。滚珠丝杠副是在丝杆和螺母之间以滚珠为滚动体的螺旋传动元件。滚珠丝杠副的常见故障及排除方法。（见表2）表2 滚珠丝杠副故障诊断序号故障现象故障原因排除方法1滚珠丝杠螺母副噪声丝杆支承轴承的压盖压合情况不好调整轴承压盖，使其压紧轴承端面丝杆支承轴承可能破损更换新轴承电动机与丝杆联轴器松动拧紧联轴器锁紧螺钉丝杆润滑不良改善润滑条件，使润滑油量充足滚珠丝杠螺母副滚珠有破损更换新滚珠2滚珠丝杠运动不灵活轴向预加载荷太大调整轴向间隙和预加载荷丝杆与导轨不平行调整丝杆支座的位置，使丝杆与导轨平行螺母轴线与导轨不平行调整螺母座的位置丝杆弯曲变形校直丝杆3滚珠丝杠螺母副传动状况不良滚珠丝杠螺母副润滑状况不良用润滑脂润滑的丝杆需要移动工作台取下套罩，涂上润滑脂3.3数控车床导轨副的常见故障及处理方案导轨副是车床的重要部件之一，它在很大程度上决定数控车床的刚度、精度和精度保持性。数控车床导轨必需具有较高的导向精度、高刚度、高耐磨性，机床在高速进给时不振动、低速进给不爬行等特性。影响机床正常运行和加工质量的主要环节是：导轨副间隙；滚动导轨副的预紧力；导轨的直线度和平行度以及导轨的润滑、防护装置。导轨副的常见故障及排除方法(见表3)表3 导轨副故障诊断序号故障现象故障原因排除方法1导轨研伤车床经长时间使用，地基与床身水平度有变化，使得导轨局部单位面积负荷过大定期进行床身导轨的水平调整，或修复导轨精度长期加工短工件或承受过分集中的负荷，使得导轨局部磨损严重注意合理分布短工件的安装位置，避免负荷过分集中导轨润滑不良调整导轨润滑油量，保证润滑油压力导轨材质不佳采用电加热自冷淬火对导轨进行处理，导轨上增加锌铝铜合金板，以改善摩擦情况刮研质量不符合要求提高刮研修复的质量机床维护不良，导轨里面落入脏物加强车床保养，保护好机床防护装置2导轨上移动部件运动不良或不能移动导轨面研伤用砂布修磨机床与导轨面的研伤导轨压板研伤卸下压板，调整压板与导轨间隙导轨镶条与导轨间隙太小，调的太紧松开镶条防松螺钉，调整镶条螺栓，使得运动部件运动灵活，保证0.03mm的塞尺不得塞入，然后锁紧防松螺钉3加工面在接刀处不平导轨直线度超差调整或刮研导轨允差工作台镶条松动或镶条弯度太大调整镶条间隙机床水平度差，使得导轨发生弯曲调整机床安装水平度第四章 CAK6140数控车床液压部分的常见故障及处理方案CAK6140型数控车床卡盘的夹紧与松开，主轴的机械变速，转塔刀架的松开与夹紧，刀架刀盘的正转与反转，尾座套筒的伸出与退回，尾座的夹紧与松开都是由液压系统驱动的，液压系统中各电磁阀电磁铁的动作是由数控系统的PC 控制实现的。机床的液压系统采用变景泵来驱动。压力油经滤油器进入控制油路。整个油路的压力由液压泵来调节，一般压力调整在5-5.5Mpa，压力计起显示检查作用。主轴箱中液压拨叉操纵一个双联滑移齿轮得到两种变速，液压拨叉变速油缸的换向是通过电磁阀来实现，压力调节则通过减压阀来完成；电磁换向阀控制液压卡盘的夹紧和松开，夹紧力的大小由减速阀来控制。电磁阀控制液压缸活塞运动实现尾座套筒伸缩。顶尖对工件的顶紧力可根据加工工件直径大小，任意调节减压阀手柄，使尾座液压油路的压力升高或降低达到同顶紧力目的。尾座与床身的夹紧则依靠电磁阀控制两只液压缸紧固两块压板来实现。转塔刀架的转位由一个液压马达通过凸轮传动机构和识别开关来完成。电磁换向阀控制液压马达转速，刀盘的夹紧和松开动作依靠电磁换向阀控制液压缸来实现。在转动过程中，控制刀盘的电磁换向阀均失电。图中单向阀的作用是当刀盘转到所需刀位前一位置时，PC 发出减速信号，液压马达的回油经节流阀减小，使刀盘慢速转动至所需刀位附近。机床进行切削加工时，只需要保持液压卡盘的压力，尾座压板夹紧力，尾座套筒顶紧力，刀架夹紧力和液压拨叉的位置，所以液压系统不消耗流量。此时液压泵即自动卸荷。液压油可采用40减磨液压油。液压系统的常见故障及排除方法(见表4)表4 液压部分故障诊断序号故障现象故障原因排除方法1液压泵不供油或流量不足压力调节弹簧过松将压力调节螺钉顺时针转动使弹簧压缩，启动液压泵，调节压力流量调节螺钉调节不当，定子偏心方向相反按逆时针方向逐步转动流量调节螺钉液压泵转速太低，叶片不能甩出将转速控制在最低转数以上吸油管堵塞清除堵塞物液压泵转向相反调转向叶片在转子槽内卡死拆开油泵修理，清除毛刺、重新装配油量不足，吸油管露出油面吸入空气加油到规定位置，将滤油器埋入油下油的粘度过高，使叶片运动不灵活采用规定牌号的油2液压泵有异常噪声或压力下降油量不足加油到规定位置吸油管吸入空气找出泄露部位，修理或更换零件回油管高出油面，空气进入油池保证回油管埋入最低油面下一定深度进油口滤油器容量不足更换滤油器，进油容量应是油泵最大排量的2倍以上滤油器局部堵塞清洗滤油器液压泵转速过高或液压泵装反按规定方向安装转子液压泵与电动机联接同轴度差同轴度应在0.05mm内定子和叶片磨损，轴承和轴损坏更换零件泵与其他机械共振更换缓冲胶垫3液压泵发热、油温过高液压泵工作压力超载按预定压力工作吸油管和系统回油管距离太近调整油管，使工作后的油不直接进入油泵油箱油量不足按规定加油摩擦引起机械损失泄露引起容积损失检查或更换零件及密封圈压力过高油的粘度过大，按规定更换4系统及工作压力低，运动部件爬行泄露检查漏油部件，修理或更换检查是否有高压腔向低压腔的内泄将泄露的关键、接头、阀体修理或更换5尾座顶不紧或不运动压力不足用压力表检查液压缸活塞拉毛或研损更换或维修密封圈损坏更换密封圈液压阀断线或卡死清洗、更换阀体或重新接线套筒研损修理研损部件6导轨润滑不良分油器堵塞更换损坏的定量分油器油管破裂或渗透修理或更换油管没有气体动力源查气动柱赛泵有否堵塞，是否灵活油路堵塞清除污物，使油路畅通7滚珠丝杠润滑不良分油管是否分油检查定量分油路油管是否堵塞清除污物，使油路畅通第五章 CAK6140数控车床电气控制部分的常见故障及处理方案5.1伺服系统故障及诊断1.伺服超差:机床的实际进给值与指令值之差超过限定的允许值.(1)检查CNC控制系统与驱动放大模块之间,CNC控制系统与位置（2）检测器之间,驱动放大器与伺服电机之间的边线是否正确、可靠（3）检查位置检测器的信号及相关的D/A转换电路是否有问题（4）检查驱动放大器电压是否有问题（5）检查电动机轴与传动机械间是否配合良好，是否有松动或间隙存在（6）检查位置环增益是否符合要求，若不符合要求对有关的电位器应予以调整2.机床停止时，有关进给轴振动（1）检查高频脉动信号并观察其波形及振幅，若不符合应调节有关电位器（2）检查伺服放大器速度环的补偿功能，若不符合应调节补偿用电位器（3）检查位置检测用编码盘的轴、联轴节、齿轮系是否啮合良好3.机床运行时声音不好，有摆动现象（1）检查测速发电机换向器表面是否光滑、清洁，电刷与换向器间是否接触良好（2）检查伺服放大器速度环的补偿功能，若不符合应调节补偿用电位器（3）检查伺服放大器位置环增益是否符合要求，若不符合要求对有关的电位器应予以调整（4） 检查位置检测器与联轴节间的装配是否有松动（5） 检查由位置检测器来的反馈信号的波形及D/A转换后的波形幅度4.飞车现象（1）位置传感器或速度传感器的信号反相，或者是电枢线接反了，即整个系统不是负反馈而变成正反馈了（2） 速度指令给的不正确（3） 位置传感器或速度传感器的反馈信号没有接或者是有接线断开5.CNC控制系统或伺服控制板有故障电源板有故障而引起的逻辑混乱（1） 所有的轴均不运动（2） 用户保护性锁紧如急停制动,或有关运动的相应开关位置不正确（3） 主电源熔丝断(4)由于过载保护用断路器动作或监控用继电器的触点未接触好6.电动机过热（1） 滑板运行时摩擦力或阻力太大（2） 热保护继电器脱扣,电流设定错误（3）励磁电流太低或永磁式电动机失磁时,为获得所需力矩也可引起电枢电流增高而使电动机发热（4）切削条件恶劣（5）运动夹紧/制动装置没充分释放(6)齿轮传动系损坏或传感器有问题(7)电机本身内部匝间短路而引起的过热（8）带风扇冷却的电动机,风扇坏7.机床定位精度不准（1） 滑板运行时阻力太大（2） 位置环的增益或速度环的低频增益太低（3） 机械传动部分有反向间隙（4） 位置环或速度环的零点平衡调整不合理（5） 接地屏蔽不好或电缆布线不合理8.零件加工表面粗糙（1） 检查测速发电机换向器的表面光滑状况及电刷的磨合状况（2） 检查高频脉冲波形的振幅、频率、及滤波形状（3） 检查切削条件是否合理，刀尖是否损坏（4） 检查机械传动的反向间隙（5） 检查位置检测信号的振幅（6） 检查机床的振动状况如机床水平状态、地基、主轴旋转时有否振动等5.2 PLC故障诊断的方法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做出正确的诊断。第六章 CAK6140数控车床的维护数控车床的维修概念，不能单纯局限于数控系统发生故障时，如何排除故障和及时修复，使数控系统尽早投入使用，还应包括正确使用和日常保养等。6.1数控车床的保养知识数控设备是一种自动化程度较高，结构较复杂的先进加工设备，是企业的重点、关键设备。要发挥数控设备的高效益，就必须正确的操作和精心的维护，才能保证设备的利用率。正确的操作使用能够防止车床非正常磨损，避免突发故障；做好日常维护保养，可使设备持良好的技术状态，延缓劣化进程，及时发现和消灭故障隐患，从而保证安全运行。1数控设备使用中应注意的问题（1）数控设备的使用环境为提高数控设备的使用寿命，一般要求要避免阳光的直接照射和其他热辐射，要避免太潮湿、粉尘过多或有腐蚀气体的场所。腐蚀气体易使电子元件受到腐蚀变质，造成接触不良或元件间短路 ，影响设备的正常运行。精密数控设备要远离振动大的设备，如冲床、锻压设备等。（2）电源要求为了避免电源波动幅度大（大于10%）和可能的瞬间干扰信号等影响，数控设备一般采用专线供电（如从低压配电室分一路单独供数控车床使用）或增设稳压装置等，都可减少供电质量的影响和电气干扰。（3）操作规程操作规程是保证数控车床安全运行的重要措施之一，操作者一定要按操作规程操作。车床发生故障时，操作者要注意保留现场，并向维修人员如实说明出现故障前后的情况，以利于分析、诊断出故障的原因，及时排除。 另外，数控车床不宜长期封存不用，购买数控车床以后要充分利用，尤其是投入使用的第一年，使其容易出故障的薄弱环节尽早暴露，得以在保修期内得以排除。在没有加工任务时，数控车床也要定期通电，最好是每周通电1-2次，每次空运行1小时左右，以利用车床本身的发热量来降低机内的湿度，使电子元件不致受潮，同时也能及时发现有无电池报警发生，以防止系统软件、参数的丢失。2、数控车床的维护保养由于数控车床系统的不同，各具不同的特性。其维护保养的内容和规则也各有其特色，具体应根据其车床系统种类、型号及实际使用情况，并参照车床使用说明书要求，制订和建立必要的定期、定级保养制度。6.2数控车床系统的维护1、要做到正确的维护数控系统就要从以下几个方面做起：（1）严格遵守操作规程和日常维护制度。（2）应尽量少开数控柜和强电柜的门。在机加工机间的空气中一般都会有油雾、灰尘甚至金属粉末，一旦它们落在数控系统内的电路板或电子器件上，容易引起元器件间绝缘电阻下降，甚至导致元器件及电路板损坏。有的用户在夏天为了使数控系统能超负荷长期工作，采取打开数控柜的门来散热，这是一种极不可取的方法，其最终将导致数控系统的加速损坏。（3）定时清扫数控柜的散热通风系统。应该检查数控柜上的各个冷却风扇工作是否正常。每半年或每季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象，若过滤网上灰尘积聚过多，不及时清理，会引起数控柜内温度过高。（4）数控系统的输入/输出装置的定期维护。80年代以前生产的数控车床，大多带有光电式纸带阅读机，如果读带部分被污染，将导致读入信息出错。为此，必须按规定对光电阅读机进行维护。（5）直流电动机电刷的定期检查和更换。直流电动机电刷的过渡磨损，会影响电动机的性能，甚至造成电动机损坏。为此，应对电动机电刷进行定期检查和更换。数控车床、数控铣床、加工中心等，应每年检查一次。（6）定期更换存储用电池。一般数控系统内对存储器件设有可充电电池维护电路，以保证系统不通电期间能保持其存储器的内容。在一般情况下，即使尚未失效，也应每年更换一次，以确保系统正常工作。电池的更换应在数控系统供电状态下进行，以防更换时RAM内信息丢失。（7）备用电路板的维护。备用的电路板长期不用时，应定期装到数控系统中通电运行一段时间，以防损坏。2、机械部件的维护（1）主传动链的维护，定期调整主轴驱动带的松紧程度，防止因带打滑造成的掉转现象；检查主轴润滑的恒温油箱、调节温度范围，及时补充油量，并清洗过滤器；主轴中刀具夹紧装置长时间使用后，会产生间隙，影响刀具的夹紧，需及时调整液压缸活塞的位移量。（2）滚珠丝杠螺纹副的维护，定期检查、调整丝杠螺纹副的轴向间隙，保证反向传动精度和轴向刚度；定期检查丝杠与床身的连接是否有松动；丝杠防护装置有损坏要及时更换，以防灰尘或切屑进入。（3）刀库及换刀机械手的维护，严禁把超重、超长的刀具装入刀库，以避免机械手换刀时掉刀或刀具与工件、夹具发生碰撞；经常检查刀库的回零位置是否正确，检查车床主轴回换刀点位置是否到位，并及时调整；开机时，应使刀库和机械手空运行，检查各部分工作是否正常，特别是各行程开关和电磁阀能否正常动作；检查刀具在机械手上锁紧是否可靠，发现不正常应及时处理。（4）车床精度的维护，定期进行车床水平和机械精度检查并校正。机械精度的校正方法有软硬两种。其软方法主要是通过系统参数补偿，如丝杠反向间隙补偿、各坐标定位精度定点补偿、车床回参考点位置校正等；硬方法一般要在车床大修时进行，如进行导轨修刮、滚珠丝杠螺母副预紧调整反向间隙等。第七章 数控车床故障维修实例7.1主传动系统故障维修实例例1. 主轴噪声的故障维修故障现象：车床CAK6140在1200转时，主轴噪声变大分析及处理过程：CK6140采用的是齿轮变速传动。一般来讲主轴产生噪声的噪声源主要有：齿轮在啮合时的冲击和摩擦产生的噪声；主轴润滑油箱的油不到位产生的噪声；主轴轴承的损坏引起的噪声。将主轴箱上盖的固定螺钉松开，卸下上盖，发现油箱的油在正常水平。检查该挡位的齿轮及变速用的拨叉，看看齿轮有没有毛刺及啮合硬点，结果正常，拨叉上的铜块没有摩擦痕迹，且移动灵活。在排除以上故障后，卸下皮带轮及卡盘，松开前后锁紧螺母，卸下主轴，检查主轴轴承，检查中发现轴承的外环滚道表面上有一个细小的凹坑碰伤，更换轴承，重新安装好后，用声级计检测，主轴噪声达到正常范围。例2. 加工件粗糙度不合格故障现象：CA6140车床车削工件粗糙度不合格分析及处理过程：该机床在车削外圆时，车削纹路不清晰，精车后粗糙度达不到。在排除工艺方面的因素后（如刀具、转速、材质、进给量、吃刀量等），将主轴挡位挂到空挡，用手旋转主轴，感觉主轴较松。打开主轴防护罩，松开主轴止退螺钉，收紧主轴锁紧螺母用手旋转主轴，感觉主轴合适后，锁紧主轴止退螺钉，重新精车削，问题得到解决。7.2进给系统故障维修实例例1. 车床X轴反向间隙过大故障现象：CAK6140加工圆弧过程中X轴出现加工误差过大。分析及处理过程：在自动加工过程中，从直线到圆弧时接刀处出现明显的加工痕迹。用千分表分别对车床的Z、X轴的反向间隙进行检测，发现Z轴为0.008mm，而X轴有0.08mm。可以确定该现象是由X轴间隙过大引起的。分别对电动机连接的同步带、带轮等检查无误后，将X轴分别移动至正、负极限处，将千分表压在X轴侧面，用手左右推拉X轴中拖板，发现有0.06mm的移动值。可以判断是X轴导轨镶条引起的间隙。松开镶条止退螺钉，调整镶条调整螺母，移动X轴，X轴移动灵活，间隙测试值还有0.01mm，锁紧止退螺钉，在系统参数里将“反向间隙补偿”值设为10，重新启动系统运行程序，上述故障现象消失。例2. 跟踪误差过大报警故障现象：CAK6140运动过程中Z轴出现跟踪误差过大报警。分析及处理过程：该机床采用半闭环控制系统，在Z轴移动时产生跟踪误差报警，在参数检查无误后，对电动机与丝杠的连接等部位进行检查，结果正常。将系统的显示方式设为负载电流显示，在空载时发现电流为额定电流的40%左右，在快速移动是就出现跟踪误差过大报警。用手触摸Z轴电动机，明显感受到电动机发热。检查Z轴导轨上的压板，发现压板与导轨间隙不到0.01mm。可以判断是由于压板压的太紧而导致摩擦力太大，使得Z轴移动受阻，导致电动机电流过大而发热，快速移动时产生丟步而造成跟踪误差过大报警。松开压板，使得压板与导轨间的间隙在0.02mm0.04mm之间，锁紧紧定螺母，重新运行，机床故障排除。7.3刀架系统故障维修实例例1. 车床刀架转不到位故障现象：CAK6140换刀时3号刀位转不到位。分析及处理过程：一般有两种原因，第一种是电动机相位接反，但调整电动机相位线后故障不能排除。第二种是磁钢与霍尔元件高度位置不准。拆开刀架上盖，发现3号磁钢与霍尔元件高度位置相差距离较大，用尖嘴钳调整3号磁钢与霍尔元件高度与其他刀号位基本一致，重新启动系统，故障排除。7.4伺服系统故障维修实例例1 X轴无规律振动故障现象：X轴无规律振动分析及处理过程：机床在低速时触摸有振动的感觉，快速时感觉不明显，加工工件尺寸正常。但在车削圆锥面时即X轴有插补进给时，工件表面有沟痕出现，且无任何报警。根据伺服系统的控制框图，应用稳定性的判定条件分析，故障位置不在位置环，而应在速度环。检查速度环发现测速电动机个别碳刷已全部磨损。更新碳刷后，故障排除。例2.X轴定位不准故障故障现象：运行中发现X轴定位不准分析及处理过程：故障发生后，重点检查X轴的重复定位精度，驱动X轴正、负方向进行重复定位，每一次的误差均为0.1mm以上，且连续重复几次后，误差便累计到1mm左右。为判断是X轴驱动单元故障，还是数控系统主板故障，采用交换法，将X轴驱动板与Z轴驱动板互换，结果，故障就转到Z轴，而X轴定位恢复正常，说明故障源在X轴驱动板上，而不在数控系统主板上。更换一块新的驱动板后，故障排除。7.5电气控制系统故障维修例1NC启动后CRT无显示故障现象：CAK6140数车启动就断电，且CRT无显示分析及处理过程：初步分析可能是某处接地不良，经过各个接地点的检测处理，故障未排除。之后检查了一下CNC各个板的典雅，用示波器测量发现数字接口板上集成电路的工作电压有将强的纹波，经检查电源低频滤波电容正常。在电源两端并接一下小容量滤波电容，启动机床正常，故障排除。例2.工作后系统经常死机故障故障现象：CAK6140数控系统，工作后系统经常死机，停电后经常丢失机床参数和程序分析及处理过程：经分析和诊断，出现故障的原因一般有如下几点：电池不良；系统存储器出错；软件本身不稳定。根据如上分析，逐条进行检查：首先用万用表直接测量系统断电存储电池，发现电池有问题；测量主板上的电池电压，发现时有时无，进一步检查发现当用于按着主板一侧测量时的电压正确，松开手是电压不正确，因此初步诊断为接触不良所知；拆下该主板，仔细发现主板已经弯曲变形，校正后重新试验，故障排除。结 论本文从数控车床故障的产生以及诊断维修的意义论述到数控车床故障的常见故障的解决方法。可以清楚地知道数控车床是技术含金量很高的设备，在使用过程中要严格遵照使用要求。当设备出现问题后，要及时冷静地进行故障诊断，寻找合适的方法解决问题。维护人员要注重实践，在实践中不断提高自己的水平。只有当自身的水平提高了，数控车床的故障诊断和修理过程才能更迅速、更准确，才能更好地提高工作效率，多创效益。致 谢本文的研究工作是在我尊敬的葛老师的悉心指导下完成的,所以我要感谢她对我的关怀和帮助。同时还要感谢以前教我知识的所有老师，是他们四年辛勤的教学，让我用掌握的知识与实践紧密的联系起来完成了这次毕业设计。我还要感谢所有支持我的同学和朋友，正因为有了他们的支持，我的毕业论设计才得以更快、更好的完成。最后，我希望在未来的学习或者工作过程中，以更加丰厚的成果来答谢曾经关心、帮助和支持过我的所有领导、老师、同学和朋友。参考文献1王润孝、秦观生，机床数控原理与系统，西北工业大学出版社,20002龚仲华，数控机车故障诊断与维修500例，机械工业出版社出，2005 3龚仲华，数控技术，机械工业出版社，20104刘永久，数控机车故障诊断与维修技术，机械工业出版社出版，20055王忠峰、郝继光, 数控机床故障诊断及维修实例,国防工业出版社,20066田宏宇， 数控机床结构与维修,上海交通大学出版社,20117余仲裕，数控机床维修，机械工业出版社，2011 CAK6140 CNC lathe common fault detection and maintenanceAbstract This paper mainly common numerical control lathe CAK6140 as the research object, the numerical control lathe fault detection and maintenance related content. From the nc machine tool fault diagnosis basis of content, introduces nc lathe fault, fault diagnosis rules of the general steps and methods. And about nc lathe the common failure, including mechanical failure, servo system fault, PLC electrical failure, etc. This paper also through introducing some common CNC lathe fault generated after the process of analysis. And that the numerical control lathe maintenance is a complicated technology, must be familiar with the CNC lathe parts, combining theory with practice, improve w