第五章数控机床机械故障诊断与维修

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1、第5章 数控机床机械故障诊断与维修5.1 数控机床机械故障诊断方法5.2 数控机床进给传动部件故障的维修5.3 主轴部件故障的维修5.4 机械辅助部件故障的维修主要内容主要内容 返回目录返回目录普通高等教育“十一五”国家级规划教材5.1 数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法5.1.1 数控机床故障分类数控机床故障分类5.1.2 数控机床故障诊断原则数控机床故障诊断原则5.1.3 数控机床的故障诊断技术数控机床的故障诊断技术5.1.4 数控机床的常见故障排除方法数控机床的常见故障排除方法5.1.5 数控机床维修后的开机调试数控机床维修后的开机调试5.1.6 维修调试后的技术处理维修调

2、试后的技术处理作作 业业 5.1 数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法5.1.1 5.1.1 数控机床故障分类数控机床故障分类 1按故障发生的部位分类 （1）主机故障 主机故障主要表现为传动噪声大、加工精度低、运行阻力大、机械部件不动作、机械部件损坏等等 主机常见的故障主要有 1）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、连接不良等原因引起的故障等。5.1 数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法（2 2）电气控制系统故障）电气控制系统故障 电气控制系统故障通常分为“强电”故

3、障和“弱电”故障两大类；“弱电”故障又有硬件故障与软件故障之分 5.1 数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法2 2按故障的性质分类按故障的性质分类（1）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。（2）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。5.1 数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法3 3按故障的指示形式分类按故障的指示形式分类（1）有报警显示的故障 1）指示灯报警显示 2）显示器报警显示（2）无报警显示的故障 4 4按故障产生的原因分类按故障产生的原因分类（1）数控机床自身故障（2）数控机床

4、外部故障 5.1 数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法5.1.25.1.2、数控机床故障诊断的原则、数控机床故障诊断的原则 1).先外部后内部 2).先机械后电气 3).先静态后动态 4).先简单后复杂5.1 数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法5.1.3 5.1.3 数控机床的故障诊断技术数控机床的故障诊断技术 1 1起动诊断起动诊断 起动诊断是指CNC装置每次从通电开始，系统内部诊断程序就自动执行诊断 2 2在线诊断在线诊断 在线诊断是指通过CNC装置的内装程序，在CNC装置处于正常运行状态时对CNC装置本身及与CNC装置相连的各个进给伺服单元、伺服电动机、主轴伺服

5、单元和主轴电动机以及外部设备等进行自动诊断和检查。只要系统不停电，在线诊断就不会停止 5.1 数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法 3 3离线诊断离线诊断 离线诊断是指数控系统出现故障后，数控系统制造厂家或专业维修中心利用专用的诊断软件和测试装置进行停机（或脱机）检查.4 4现代诊断技术现代诊断技术（1）通信诊断 （2）自修复系统 5.1 数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法5.1.4 5.1.4 数控机床的常见故障排除方法数控机床的常见故障排除方法 1直观检查法 (1)询问法 (2)目视法 (3)触摸法 (4)通电法5.1 数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断

6、方法 例例1 1 一台数控加工中心在运行一段时间后，CRT显示器突然出现无显示故障，而机床还可继续运转。停机后再开又一切正常。观察发现，设备运转过程中，每当发生振动时故障就可能发生。初步判断是元件接触不良。当检查显示板时，CRT显示突然消失。检查发现有一晶振的两个引脚均虚焊松动。重新焊接后，故障消除。5.1 数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法 2 2初始化复位法初始化复位法 例2 一台数控车床当按下自动运行键，计算机拒不执行加工程序，也不显示故障自检提示，显示屏幕处于复位状态（只显示菜单）。有时手动、编辑功能正常，检查用户程序、各种参数完全正确；有时因记忆电池失效，更换记忆电池等

7、，系统显示某一方向尺寸超量或各方向的尺寸都超最大尺寸（显示尺寸超过数控机床实际能加工的最大尺寸或超过系统能够认可的最大尺寸）。排除方法：采用初始化复位法使系统清零复位（一般要用特殊组合健或密码）。5.1 数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法3 3自诊断法自诊断法数控系统已具备了较强的自诊断功能，并能随时监视数控系统的硬件和软件的工作状态 （1）硬件报警指示（2）软件报警指示5.1 数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法例例3 AX15Z3 AX15Z数控车床，配置数控车床，配置FANUC 0TEFFANUC 0TEF系统，故障显示：系统，故障显示：FS10TE 1399B

8、 FS10TE 1399B ROM TEST ROM TEST：ENDEND RAM TEST RAM TEST：测试未能通过：测试未能通过 CRTCRT的显示表明的显示表明ROMROM测试通过，测试通过，RAMRAM测试未能通过。测试未能通过。RAMRAM测试未能通过，不一定是测试未能通过，不一定是RAMRAM故障，可能是故障，可能是RAMRAM中参中参数丢失或电池接触不良引起的参数丢失，经检查故障原数丢失或电池接触不良引起的参数丢失，经检查故障原因是由于更换电池后电池接触不良，所以一开机就出现因是由于更换电池后电池接触不良，所以一开机就出现上述故障现象。上述故障现象。5.1 数控机床机械故

9、障诊断方法数控机床机械故障诊断方法4 4功能程序测试法功能程序测试法 功能程序测试法常应用于以下场合：（1）机床加工造成废品而一时无法确定是编程操作不当、还是数控系统故障引起。（2）数控系统出现随机性故障，一时难以区别是外来干扰，还是系统稳定性不好。（3）闲置时间较长的数控机床在投入使用前或对数控机床进行定期检修时。5.1 数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法5 5备件替换法备件替换法 例例5 5 一台采用西门子SINUMERIK SYSTEM 3系统的数控机床，其PLC采用S5130w/B，一次发生故障时，通过CNC装置PC功能输入的R参数，在加工中不起作用，不能更改程序中R参数

10、的数值。通过对CNC装置工作原理及故障现象的分析，认为PLC的主板有问题，与另一台数控机床的主板对换后，进一步确定为PLC主板的问题。经专业厂家维修，故障被排除。5.1 数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法6 6交叉换位法交叉换位法 例例6 6 一台数控车床X轴向进给正常，Z轴向进给出现了振动、噪音大、精度差，采用手动和手摇脉冲进给时也是如此。观察各驱动板指示灯亮度及其变化基本正常，怀疑是Z轴步进电动机及其引线开路或Z轴机械故障。遂将Z轴电动机引线换到X轴电动机上，X轴电动机运行正常，说明Z轴电动机引线正常；又将X轴电动机引线换到Z轴电动机上，故障依旧；可以断定是Z轴电动机故障或Z

11、轴机械故障。测量电动机引线，发现一相绕组开路。修复步进电动机，故障排除。5.1 数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法 7 7参数检查法参数检查法例例7 7 一台数控铣床上采用了测量循环系统，这一功能要求有一个背景存储器，调试时发现这一功能无法实现。通过检查发现，确定背景存储器存在的数据位没有设定，经设定后该功能正常。5.1 数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法例例8 8 一台数控车床数控刀架换刀时突然出现故障，系统无法自动运行，在手动换刀时，总要过一段时间才能再次换刀。于是，对刀具补偿等参数进行检查，发现一个手册上没有说明的参数P20变为20，经查有关资料P20是刀架换

12、刀时间参数，将其清零，故障排除。5.1 数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法 8测量比较法 9敲击法10局部升温法 11原理分析法 总之，根据不同的故障现象，可以同时选用几种方总之，根据不同的故障现象，可以同时选用几种方法灵活应用、综合分析，才能逐步缩小故障范围，较快法灵活应用、综合分析，才能逐步缩小故障范围，较快地排除故障。地排除故障。5.1 数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法5.1.5 5.1.5 数控机床维修后的开机调试数控机床维修后的开机调试 数控机床的故障排除后通常分两大步进行通电试车 1自动状态试验 2正常加工试验5.1.6 5.1.6 维修调试后的技术处

13、理维修调试后的技术处理 认真填写维修记录，列出有关必备的备件清单，建立用户档案 5.1 数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法复习思考题：复习思考题：1.数控机床机械故障诊断主要包括哪些内容?2.数控机床故障通常分为哪几种类型?3.数控机床的常见故障排除方法?主编：撰稿教师：（以姓氏为序）制作：责任编辑：电子编辑：5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修5.2.1 5.2.1 滚珠丝杠螺母副的维修滚珠丝杠螺母副的维修 5.2.2 5.2.2 导轨副的维修导轨副的维修作作 业业5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维

14、修 进给传动系统的故障大部分是由于运动质量下降造成的，例如，运动质量下降会导致机械执行部件不能到达规定的位置、定位精度下降、反向间隙过大、机械出现爬行、轴承磨损严重、噪声过大、机械摩擦过大等问题。因此，故障的诊断和排除，经常是通过调整各运动副的预紧力、调整松动环节、调整补偿环节等排除故障，以达到提高运动精度的目的。5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修5.2.1 滚珠丝杠螺母副的维修 滚珠丝杠螺母副的维护（1）支承轴承的定期检查 应定期检查丝杠支承轴承与床身的联接是否有松动，以及支承轴承是否应定期检查丝杠支承轴承与床身的联接是否有松动，以及支承轴承是否严重

15、磨损或损坏等。严重磨损或损坏等。（2）轴向间隙的调整 滚珠丝杠螺母副的轴向间隙直接影响其反向传动精度和轴向刚度。常滚珠丝杠螺母副的轴向间隙直接影响其反向传动精度和轴向刚度。常用的双螺母丝杠调整间隙的方法有垫片调隙法；螺纹调隙法；齿差调隙法用的双螺母丝杠调整间隙的方法有垫片调隙法；螺纹调隙法；齿差调隙法5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修（3 3）滚珠丝杠螺母副的润滑）滚珠丝杠螺母副的润滑 （4 4）滚珠丝杠螺母副的保护）滚珠丝杠螺母副的保护 （5 5）滚珠丝杠螺母副的故障诊断及排除）滚珠丝杠螺母副的故障诊断及排除 5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障

16、的维修数控机床进给传动部件故障的维修 垫片调整式垫片调整式 螺纹调整式螺纹调整式 齿差调整式齿差调整式 5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修5.2.2 5.2.2 导轨副的维修导轨副的维修导轨副是数控机床的重要执行部件，主要有滚动导轨、静压导轨、贴塑导轨等 1导轨副的维护（1）间隙调整 导轨副维护的一项重要工作是保证导轨面之间具有合理的间隙 1）压板调整间隙 2）镶条调整间隙 3）压板镶条调整间隙 5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修 图图5-4 5-4 压板调整间隙压板调整间隙a)a)修复刮研式修复刮研式 b)b

17、)镶条式镶条式 c)c)垫片式垫片式5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修 图图5-5 5-5 镶条调整间隙镶条调整间隙 a)a)等厚度镶条等厚度镶条 b)b)斜镶条斜镶条5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修图图5-6 5-6 压板镶条调整间隙压板镶条调整间隙5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修（2）滚珠导轨副的预紧 1）采用过盈配合法 2）采用调整法（3）导轨的润滑 1)导轨面上进行润滑后，可降低摩擦，减少磨损，并且可防止导轨面锈蚀 2)导轨常用的润滑剂有润滑油和润滑脂（4）

18、导轨的防护为了防护切削、磨粒（切屑）或冷却液散落在导轨面上而引起磨损、擦伤和锈蚀，导轨面上应加可靠的防护装置 常用的有刮板式、卷帘式和叠层式防护罩，大多用于长导轨上 5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修 图图5-7 5-7 滚珠导轨的预紧滚珠导轨的预紧5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修 例例9 9 由某龙门数控铣削中心加工的零件，在检验中发现工件由某龙门数控铣削中心加工的零件，在检验中发现工件Y Y轴方轴方向的实际尺寸与程序编制的理论数据存在不规则的偏差。向的实际尺寸与程序编制的理论数据存在不规则的偏差。该数控机

19、床布局如图5-8所示。图5-8 龙门数控铣削中心5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修从数控机床控制的角度来说，零件在Y轴方向的尺寸偏差是由机床的Y轴在进给过程中产生的偏差所造成。该机床数控系统为SINUMERIK 810M，伺服系统为SIMODRIVE 611A驱动装置，Y轴进给电动机为带内装式ROD302编码器的1FT5交流伺服电动机。1）通过检查Y轴有关位置参数（如反向间隙、夹紧允许误差等）均在要求范围内，故可排除由于参数设置不当引起故障的因素。2）检查Y轴进给传动链。该机床Y轴进给传动链如图5-9所示 图5-9 Y轴进给传动链5.2 5.2 数控机

20、床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修从图5-9中可以看出，传动链中任何连接部分均有存在间隙或松动的可能，均可引起位置偏差，从而造成加工零件尺寸超差通过以上分析作如下诊断：1）如图5-10a所示，将一个千分表座吸在横梁上，表头对准主轴并可沿Y轴的“-”方向运动，找正时使表头压缩到50m左右，然后把表头复位到零。图5-10 安装千分表方式a)测量径向偏差 b)测量轴向偏差1轴 2滚珠丝杠 3滚珠 4千分表5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修2）将机床操作面板上的工作方式开关置于增量方式（INC）的10档，轴选择开关置于Y轴档，按“-”方向进

21、给键，观察千分表读数的变化。理论上应该每按一下，千分表读数增加10m。在补偿掉反向间隙的情况下，每按一下“+”方向进给键，千分表的读数应减掉10m。经测量，Y轴“+、-”两个方向的增量运动都存在不规则的偏差。3）找一粒滚珠置于滚珠丝杠的端部中心，用千分表的表头顶住滚珠，如图5-10b所示。将机床操作面板上的工作方式开关置于手动方式（JOG），分别按Y轴“+、-”的进给键，主轴沿Y轴“+、-”方向连续运动，通过观察千分表读数无明显变化，故排除滚珠丝杠轴向窜动的可能。4）检查与Y轴伺服电动机和滚珠丝杠连接的同步齿形带轮，发现与伺服电动机转子轴连接的带轮锥套有松动，使得进给传动与伺服电动机驱动不同步

22、。由于在运动中松动是不规则的，从而造成位置偏差的不规则，最终使零件的加工尺寸出现不规则的偏差。5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修通过对故障的分析与诊断总结如下：该数控机床Y轴采用ROD320编码器组成半闭环位置控制系统，编码器检测的位置值不能真正反映Y轴的实际位置，位置控制精度在很大程度上由进给传动链的传动精度决定。1）在日常维护中要注意对进给传动链的检查，特别是有关连接元件，如联轴器、锥套等有无松动现象。2）根据传动链的结构形式，采用分步检查的方式，排除可能引起故障的因素，最终确定故障的部位。3）通过对加工零件的检测，随时监测数控机床的动态精度，以决

23、定是否对数控机床的机械装置进行调整。4）进给轴运动的故障通常表现为5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修 进给轴不能运动 a 操作方式不对。b 从PLC传至NC的信号不正常。c 位控板有故障（如03350，03325，03315板有故障）。d 发生22号报警，它表示位置环未准备好。e 测量系统有故障。如产生108，118，128，138号报警，这是测量传感器太脏引起的，如产生104，114，124，134报警，则位置环有硬件故障。f 运动轴处于软件限位状态。只要将机床轴往相反方向运动即可解除。g当发生101，111，121，131号报警时，表示机床处于机械

24、夹紧状态。进给轴运动不连续 进给轴颤动a 进给驱动单元的速度环和电流环参数没有进行最佳化或交流电动机缺相或测速元件损坏，均可引起进给轴颤动。b CNC装置的位控板有故障。c机构磨擦力太大。d数控机床数据有误.5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修进给轴失控 a 如有101，111，121，131号报警请对夹紧进行检查。b 如有102，112，122，132号报警，则说明指令值太高。c 进给驱动单元有故障。d 数控机床数据设定错误，造成位置控制环路为正反馈。e CNC装置输至驱动单元的指令线极性错误。103133号报警。这是轮廓监控报警。速度环参数没有最佳化

25、或者kV系数太大。105135号报警。位置漂移太大引起的。移量超过500mv，检查漂移补偿参数N230N233。5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修复习思考题：复习思考题：1.滚珠丝杠螺母副维护的特点?间隙调整的方法有哪些?2.导轨副维护有何特点?间隙调整的方法有哪些?主编：撰稿教师：（以姓氏为序）制作：责任编辑：电子编辑：5.3 主轴部件故障的维修主轴部件故障的维修 数控机床主轴部件是影响机床加工精度的主要部件，数控机床主轴部件是影响机床加工精度的主要部件，它的回转精度影响工件的加工精度；它的功率大小与回它的回转精度影响工件的加工精度；它的功率大小与回

26、转速度影响加工效率；它的自动变速、准停和换刀等影转速度影响加工效率；它的自动变速、准停和换刀等影响机床的自动化程度。响机床的自动化程度。5.3 主轴部件故障的维修主轴部件故障的维修例例1010 采用FANUC 0M数控系统的台湾VMC-65A加工中心使用半年后，主轴出现拉不紧刀，数控机床无任何报警信息的故障。故障分析与判断：主轴出现拉不紧刀的主要原因有：1）主轴拉紧蝶簧损坏或变形。2）拉紧液压缸动作不到位。3）拉杆与刀柄夹头间的连接松动，刀柄夹头随着刀具的插拔发生旋转，后退约1.5mm。5.3 主轴部件故障的维修主轴部件故障的维修一般来说，拉杆与刀柄头间的连接应非常牢固，通常采用螺纹连接，外加

27、螺母锁紧、锁紧螺钉锁紧或连接时采用螺纹锁固密封胶防松。而该数控机床的拉杆与刀柄夹头间没有任何防松措施。在插拔刀具时，若刀具中心与主轴锥孔稍有偏差，拉杆与刀柄夹头间就存在一个偏心摩擦。刀柄夹头在这种摩擦与冲击的共同作用下，随着时间的推移，螺纹松动退扣，出现主轴拉不紧刀具的现象。故障处理：故障处理：将主轴拉杆与刀柄夹头的螺纹连接，用螺纹锁固、密封胶锁固及锁紧螺母锁紧后，故障排除。5.3 主轴部件故障的维修主轴部件故障的维修复习思考题：复习思考题：1.数控机床主轴常见的故障有哪些?如何诊断与排除?主编：撰稿教师：（以姓氏为序）制作：责任编辑：电子编辑：5.4 5.4 机械辅助部件故障的维修机械辅助部

28、件故障的维修5.4.1 ATC5.4.1 ATC故障排除故障排除5.4.2 5.4.2 液压与气压传动系统的维修液压与气压传动系统的维修5.4.3 5.4.3 返回参考点故障的维修返回参考点故障的维修5.4.4 5.4.4 数控车床刀塔系统的维修数控车床刀塔系统的维修5.4.5 5.4.5 机床的爬行与振动机床的爬行与振动作业作业5.4 5.4 机械辅助部件故障的维修机械辅助部件故障的维修5.4.1 ATC5.4.1 ATC故障排除故障排除1）自动换刀装置（ATC）是数控机床的重要执行部件。2）换刀过程中其故障主要表现 刀库运动故障、定位误差过大、机械手夹持刀柄不稳定和机械手运动误差过大等，造

29、成换刀卡位，机床停止工作 5.4 5.4 机械辅助部件故障的维修机械辅助部件故障的维修1 1刀库与换刀机械手的维护要点刀库与换刀机械手的维护要点1）严禁把超重、超长的刀具装入刀库，防止机械手换刀时掉刀或发生碰撞 2）不管什么方式选刀时，刀具号要和刀库上所需刀具一致 3）手动方式放往刀库上装刀时，要确保装到位、装牢靠。刀座上的锁紧也要可靠4）经常检查刀库的回零位置是否正确，主轴轴回换刀点位置到位，及时调整。5）要保持刀具刀柄和刀套的清洁。6）开机时，应先使刀库和机械手空运行，检查各部分工作是否正常（行程开关、电磁阀、液压系统的压力等）。2 2刀库与换刀机械手的故障诊断与排除刀库与换刀机械手的故障

30、诊断与排除5.4 5.4 机械辅助部件故障的维修机械辅助部件故障的维修例例11 11 日本东芝公司的日本东芝公司的TOSNAC BMC125TOSNAC BMC125型卧式数控型卧式数控加工中心是加工中心是2020世纪世纪8080年代初期生产的数控机床。年代初期生产的数控机床。其自动换刀装置其自动换刀装置ATCATC控制回路示意框图如图控制回路示意框图如图5-115-11所示。所示。5.4 5.4 机械辅助部件故障的维修机械辅助部件故障的维修图5-11 自动换刀装置控制回路框图5.4 5.4 机械辅助部件故障的维修机械辅助部件故障的维修 当刀具交换时，共分19步动作，并要求在15s内完成上述各

31、步动作，当出现故障时，上述各步动作中任何一步动作失误，均会使ATC装置刀具交换时间延长，从而发生报警。BMC125型数控加工中心的换刀是属于有机械手进给刀具自动交换的形式，所以从结构上和动作上均属于比较复杂的一种。大多数的BMC125型数控加工中心的用户在使用中反映，ATC刀具自动交换装置故障出现的原因，大多数在于限位开关失灵，凡此类故障排除方法是通过手动复位后即可。对于限位开关元件，则应在故障出现后严格检测，必要时应更换。5.4 5.4 机械辅助部件故障的维修机械辅助部件故障的维修液压传动系统液压传动系统 的驱动对象的驱动对象 液压卡盘液压卡盘 主轴箱的主轴箱的液压平衡液压平衡 液压驱动液压

32、驱动机械手机械手和和主轴上松刀主轴上松刀液压缸等液压缸等 液压拨叉变速液压拨叉变速液压液压缸液压液压缸 静压导轨静压导轨 5.4.2 5.4.2 液压与气压液压与气压传动系统的维修传动系统的维修5.4 5.4 机械辅助部件故障的维修机械辅助部件故障的维修（2 2）液压系统的维护要点）液压系统的维护要点 1）控制油液污染，保持油液清洁（80%故障）。2）控制液压系统中油液的温升（效率、压力、速度、动作可靠、泄漏、氧化）。3）控制液压系统的泄漏（提高液压元件零部件的加工精度、元件和管道的安装质量以及提高密封件的质量和定期更换）。4）防止液压系统振动和噪声（螺钉松动、管接头松脱而引起泄漏）。5）严格

33、执行日常点检制度（液压故障有隐蔽性、可变性和难于判断性的特点）。6）严格执行定期紧固、清洗、过滤和更换制度（防止松动、污染、堵塞、磨损等情况的发生）。5.4 5.4 机械辅助部件故障的维修机械辅助部件故障的维修2 2气压传动系统气压传动系统（1）驱动对象 1）数控机床主轴锥孔的吹气和开关防护门。2）主轴的松刀。3）实现机械手的动作。5.4 5.4 机械辅助部件故障的维修机械辅助部件故障的维修图图5-12 5-12 某加工中心气动控制原理图某加工中心气动控制原理图11气源气源 22压缩空气调整装置压缩空气调整装置 33消音器消音器 44主轴主轴 55防护门气缸防护门气缸 5.4 5.4 机械辅助

34、部件故障的维修机械辅助部件故障的维修（2 2）气动系统维护的要点）气动系统维护的要点 1）保证供给洁净的压缩空气（水分、油分、粉尘）。2）保证空气中含有适量的润滑油（使气动控制和执行元件适度的润滑）。3）采用压缩空气调整装置。4）保持气动系统的密封性。漏气将增加能量的消耗、导致供气压力下降甚至气动元件工作失常，使用仪表或肥皂水捡漏。5）保证气动元件中运动零件的灵敏度。使用油雾分离器分离油雾。6）保证气动装置具有合适的工作压力和运动速度。5.4 5.4 机械辅助部件故障的维修机械辅助部件故障的维修5.4.3 5.4.3 返回参考点故障的维修返回参考点故障的维修 零点开关在返回参考点时是一个关键的

35、元件，为了保证参考点的唯一性，只有伺服轴压上零点开关或者离开零点开关，数控系统才能接受到零点脉冲。诊断是否为零点开关的故障，观察在经过零点开关时是否有减速过程，或者利用数控系统的PLC状态显示功能，检查压上或者离开零点开关时，相应的PLC的输入状态是否改变。5.4 5.4 机械辅助部件故障的维修机械辅助部件故障的维修例12 一台配置FANUC 0TC系统的数控车床X轴找不到参考点。故障现象：这台机床在开机返回参考点时，X轴找不到参考点，出现报警2041“X-AXIS OVER TRAVEL”（X轴超行程）。故障分析与判断：观察寻找参考点的过程，X轴一直向前运动，没有减速过程，直到压上限位开关。

36、根据故障现象和工作原理进行分析，预测零点开关有问题，检查发现确实是零点开关损坏，使PLC没有向数控系统反馈减速信号，所以X轴一直向前运动直至压上限位开关才停止。故障处理：更换新的开关，故障得到排除。5.4 5.4 机械辅助部件故障的维修机械辅助部件故障的维修例例13 13 一台配置一台配置FANUC 0TCFANUC 0TC系统的数控车床在系统的数控车床在Z Z轴返回参考点时出现轴返回参考点时出现20422042号报警信息。号报警信息。故障现象：这台数控车床在开机之后返回参考点时出现报警2042“Z-AXIS OVER TRAVEL”（Z轴超行程），并停机。故障分析与判断：根据数控系统的工作原

37、理，2042报警是PMC报警，指示Z轴压上限位开关。通过对故障现象观察与查找，在数控机床开机之后返回参考点时，按+X键后，X轴先正向移动，返回参考点没有问题。按+Z键，Z轴正向运动，屏幕上显示Z轴运动的数值，在压上零点开关后，Z轴减速后一直运动直到压上限位开关，并显示2042报警，Z轴超限位。在返回的过程中具有减速运动，说明零点开关无故障，可能是Z轴脉冲编码器有问题，更换编码器后故障依然存在。再更换数控系统的伺服驱动模块，故障也没有消除 5.4 5.4 机械辅助部件故障的维修机械辅助部件故障的维修通过仔细分析返回参考点的工作原理，在返回参考点时，压上零点开关后，开始减速，在离开零点开关之后，再

38、接收编码器的零点脉冲，以确定参考点。压上零点开关能减速只能说明减速开关压上后触点可以断开，用DGNOS PARAM功能检查Z轴零点开关的输入X17.5的状态，压上零点开关后其状态从“1”变成“0”，但离开开关之后没有马上变回“1”，而是在报警出现之后才变成“1”。这说明零点开关有问题，虽然常闭触点能断开，但可能簧片弹性有问题而不能及时闭合，通过对开关拆开检查，发现数控机床的切削液进入开关内，使开关失灵。故障处理故障处理：将零点开关内的油污清除，将开关修复。重新安装上零点开关后，机床故障消除。5.4 5.4 机械辅助部件故障的维修机械辅助部件故障的维修例例14 14 一台配置一台配置SIEMEN

39、S 810TSIEMENS 810T系统的数控车床系统的数控车床Z Z轴找不到参考点。轴找不到参考点。故障现象：观察故障的发生过程，当返回参考点时首先X轴返回参考点，没有问题，然后Z轴返回参考点，这时Z轴一直正向运动，没有减速过程，直至运动到压上限位开关，产生超限位报警。故障分析与判断：根据故障现象和工作原理进行分析，可能是零点开关有问题。Z轴的零点开关接入PLC的输入I12.2，用数控系统的DIAGNOSIS功能检查PLC输入I12.2的状态，发现其状态为“0”，在返回参考点的过程中一直没有变化，更证明是零点开关出现了问题；但检查零点开关却没有问题，再检查其电气连接线路，发现这个开关的电源线

40、折断，使PLC得不到零点开关的变化信号而没有产生减速信号。故障处理：重新连接线路，故障消除。5.4 5.4 机械辅助部件故障的维修机械辅助部件故障的维修例例15 15 一台配置一台配置SIEMENS 810TSIEMENS 810T系统的数控车床系统的数控车床X X轴找不到参考点。轴找不到参考点。故障现象：这台数控车床在返回参考点时出现报警1120“CLAMPING MONITORING”（卡紧监视），指示X轴出现问题。故障分析与判断：观察故障现象，在返回参考点时X轴正向运动，但没有减速的过程，直到出现1120号报警。根据故障现象分析，因为没有减速过程说明可能是X轴零点减速开关有问题，压上后，

41、开关触点没有动作，X轴为寻找零点减速开关还一直正向运动直到撞上机械限位机构（经检查限位开关撞块已移位，不能起到保护作用），出现1120报警。在X轴返回参考点的过程中，通过系统的PLC状态信息显示功能检查正向限位开关的PLC输入I12.1的状态，发现其状态一直为“1”，没有变化，说明确实是减速零点开关损坏。故障处理：更换零点开关，机床故障消除。5.4 5.4 机械辅助部件故障的维修机械辅助部件故障的维修5.4.4 数控车床刀塔系统的维修1）刀塔是数控车床的重要配置，一般数控车床都配有412把刀塔，在加工过程中自动寻找刀号，提高加工效率 2）数控车床的刀塔分为转塔式和排刀式两大类 3）刀塔换刀动作

42、根据数控指令进行，由液压系统通过电磁换向阀和顺序阀进行控制，其动作过程可分为如下几步 1刀塔浮起 2刀塔旋转 3刀塔刀号检测 4刀塔定位与锁紧5.4 5.4 机械辅助部件故障的维修机械辅助部件故障的维修例例16 16 一台配置一台配置SIEMENS 810TSIEMENS 810T系统的数控车床刀塔不转。系统的数控车床刀塔不转。故障现象故障现象：一次这台数控车床出现故障，加工换刀时刀塔不转。故障分析与判断故障分析与判断：这台数控车床刀塔的旋转是由伺服电动机带动，在起动刀塔旋转时，测量伺服控制器的给定信号，没有问题，伺服放大器也输出驱动电压信号，分析可能是机械传动有问题。将刀塔保护罩拆开检查，这

43、台数控车床刀塔伺服电动机通过同步齿带带动刀塔旋转，进一步检查发现同步齿带已经断裂，不能带动刀塔旋转。故障处理故障处理：更换同步齿带，刀塔恢复正常使用。5.4 5.4 机械辅助部件故障的维修机械辅助部件故障的维修例例17 17 一台配置一台配置FANUC 0TCFANUC 0TC系统的数控机床出现报警系统的数控机床出现报警2031“TURRET NOT 2031“TURRET NOT CLAMP”CLAMP”（刀塔没有卡紧）。（刀塔没有卡紧）。故障现象故障现象：这台机床一次出现故障，刀塔旋转后出现2031报警，指示刀塔没有卡紧，不能进行自动加工。故障分析与判断故障分析与判断：因为报警指示刀塔没有

44、卡紧，为此对刀塔进行检查，发现已经卡紧没有问题。根据机床工作原理，如图5-13所示，刀塔卡紧是通过开关PRS13检测的，接入PMC输出X2.6。利用系统DGNOS PARAM（诊断）功能检查PMC输入X2.6的状态，发现为“0”，说明PMC没有接收到卡紧信号。原因之一可能是检测开关有问题，将刀塔后盖打开，检查发现检测开关确实有问题。故障处理故障处理：更换卡紧检测开关，数控机床恢复正常工作。5.4 5.4 机械辅助部件故障的维修机械辅助部件故障的维修5.4.5 5.4.5 机床的爬行与振动机床的爬行与振动 由于数控机床传动部件润滑不良，使数控机床工作台在移动时摩擦阻力增大而出现机床爬行。当电动机驱动时，工作台不向前运动，使滚珠丝杠产生弹性变形，将电动机的能量储存在变形上。电动机继续驱动，储存的能量所产的弹性力大于静摩擦力时，机床工作台向前蠕动，周而复始地这样运动，而产生了爬行的现象。爬行速度速度调节器三环结构给定信号反馈信号本身5.4 5.4 机械辅助部件故障的维修机械辅助部件故障的维修复习思考题：复习思考题：1.数控机床自动换刀装置常见故障有哪些?如何诊断与排除?2.数控机床液压与气动装置常见故障有哪些?如何诊断与排除?3.数控机床爬行与振动产生的原因哪些?如何诊断与排除?主编：撰稿教师：（以姓氏为序）制作：责任编辑：电子编辑：