（最新版）数控车床常见故障的维修与维护毕业论文设计

优秀论文 审核通过 未经允许 切勿外传 数控车床常见故障的维修与维护

摘要：1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从

此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对关系国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展也起着越来越重要的作用（因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势）。数控机床是机电一体化在机械加工领域中的典型产品，具有高精度、高效率和高适应性的特点。数控机床已在我国批量生产、大量引进和推广使用，它们给机械制造业的发展创造了条件，并带来了很大的经济效益。由于机床数控系统的先进性、复杂性和智能化高的特点，若其任何部分发生故障与失效现象，都会使数控机床停机，从而造成生产停顿。因此，对数控车床的故障进行诊断与排除就显得十分必要。而在数控车床的故障进行诊断与排除问题中,数控系统的故障的处理所占的比例是主要部分的。 关键词：数控车床，维护，故障处理

第一章 绪论

一、数控机床

数控（NC）机床是通过计算机编码指令编辑零件加工程序，使刀具沿着程序编制的轨迹自动定位并对零件进行加工的机床。它是以数控系统为代表的新技术对

1 传统机械制造业渗透而形成的机电一体化产品；数控机床的核心是它的控制单元即数控系统。其技术范围履盖很多领域，包括：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术：(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术：(6)软件技术等 二、数控机床的组成

数控机床由数控装置、伺服驱动装置、检测反馈装置和机床本体四大部分组成，再加上程序的输入输出设备、可编程控制器、电源等辅助部分。

1.数控装置(数控系统的核心)由硬件和软件部分组成，接受输入代码经缓存、译码、运算插补）等转变成控制指令，实现直接或通过PLC对伺服驱动装置的控制。

2.伺服驱动装置是数控装置和机床主机之间的联接环节，接受数控装置的生成的进给信号，经放大驱动主机的执行机构，实现机床运动。

3.检测反馈装置是通过检测元件将执行元件（电机、刀架）或工作台的速度和位移检测出来，反馈给数控装置构成闭环或半闭环系统。

4.机床本体是数控机床的机械结构件（床身箱体、立柱、导轨、工作台、主轴和进给机构等）。

第二章 数控机床常见故障诊断方法

一、对故障常识的了解 1.故障的基本概念

故障—数控机床全部或部分丧失原有的功能。

故障诊断—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.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

2 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。

3.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。 4.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。

二、对人员的基本要求

a.应熟悉掌握数控机床的操作技能，熟悉编程工作，了解数控系统的基本工作原理与结构组成；

b．必须详细熟读数控机床有关的各种说明书，了解有关规格、操作说明、维修说明，以及系统的性能、结构布局、电缆连接、电气原理图和机床PLC梯形图等；

C．除会用传统仪器仪表工具外，还应具备使用多通道示波器、逻辑分析仪和频谱分析仪等现代化、智能化仪器的技能；

d．在完成一次故障诊断及排除故障过程后，应能对诊断排除故障工作，进行

3 总结；

e．能做好故障诊断及维护记录，分析故障产生的原因及排除故障的方法，归类存档；

f．知识面广，掌握计算机技术、模拟与数字电路基础、自动控制与电机拖动、检测技术及机械加工工艺方面的基础知识与具备一定的外语水平。 三、对排故手段的要求

a．准备好常用备品、配件并随时可以得到微电子元器件的实际供应； b．必要的维修工具、仪器、仪表、接线、微机等；

C ．完整资料、手册、线路图、维修说明书(包括CNC操作说明书)以及接口、调整与诊断、PLC说明书等： 四、 排故前的准备工作

接到用户的直接要求后，应尽可能直接与用户联系，以便尽快地获取现场及故障信息。如数控机床的进给与主轴驱动型号、报警指示或故障现象、用户现场有无备件等。

五、 现场排故与维修

对数控机床出现的故障(主要是数控系统部分)进行诊断，找出故障部位过程的关键是诊断，即对系统或外围线路进行检测，确定有无故障，并对故障定位指出故障的确切位置。从整机定位到插线板，在某些场合下要定位到元器件。

第三章 数控系统故障排除方法的应用

一、初始化复位法

一般情况下，由于瞬时故障引起的系统报警，可用硬件复位或开关系统电源依次来清除故障，若系统工作存贮区由于掉电，拔插线路板或电池欠压造成混乱，则必须对系统进行初始化清除，清除前应注意作好数据拷贝记录，若初始化后故障仍无法排除，则进行硬件诊断。 二、参数更改，程序更正法

系统参数是确定系统功能的依据，参数设定错误就可能造成系统的故障或某功能失效。有时由于用户程序错误亦可造成故障停机，对此可以采用系统的块搜索功

4 能进行检查，改正所有错误，以确保其正常运行。 三、最佳化调节法

这是一种最简单易行的办法。通过对电位计的调节，修理系统故障。最佳化调整是系统地对伺服驱动系统与被拖动的机械系统实现最佳匹配的综合调节方法，其办法很简单，用一台多线记录仪或具有存贮功能的双踪示波器，分别观察指令和速度反馈或电流反馈的响应关系。通过调节速度调节器的比例系数和积分时间，来使伺服系统达到既有较高的动态响应特性，而又不振荡的最佳工作状态。 四、备板置换法

用好的备件置换诊断出坏的线路板，并做相应的初始化启动，使机床迅速投入正常运转，然后将坏板修理或返修，这是目前最常用的排故办法。 五、改善电源质量法

目前一般采用稳压电源，来改善电源波动。对于高频干扰可以采用电容滤波法，通过这些预防性措施来减少电源板的故障。

第四章 常见故障举例和原因分析(针对数控纵切车床)

一、故障条目

1、主轴弹簧夹头打不开。 2、接料器不动作或动作不正确。 3、中心架夹头与棒料咬死。 4、主轴报警指示灯亮。

5、主轴转动CRT上无主轴转速显示或机床每转进给时，主轴转动，进给轴不移动。

6、冷却液漏或冷却液流量不够。 7、液压压力不够。

8、机床加工零件时，噪声大。 9、回零重复性差或参考点位置偏差。

10、接通总电源开关后，电源指示灯（HL1）不亮。 11、控制电源故障（无控制电压等）。

5

12、伺服电源故障（无输入电压等）。 13、冷却系统不工作。 14、液压系统不工作。 15、变频器故障报警。

16、机床参数或加工程序丢失。 17、系统报警，报警号：910～998。 18、按下系统启动按钮，系统不启动。 19、CRT显示屏画面抖动或晃动。 20、超程报警。

21、手动（JOG）操作、手轮（MPG）操作、自动操作无法执行。

22、CRT屏幕显示400、401、4n0、4n1、4n4、4n6号报警（伺服报警）。 23、数控系统电源接通时无画面显示。 24、伺服驱动系统受干扰。 25、伺服电机损坏。

26、工况指示三色灯红色亮。 27、加工小圆弧和倒角轨迹不正常。 二、数控纵切车床故障分析与排除

警告：1、机床维修之前应首先阅读随机技术文件、资料，弄清原理后再进行修理。 2、故障检查与排除时，关断电源后，方可插、拔插头、连接器或拆卸电气元器件；检修操作过程中必须遵守安全操作规程。 序号 故障症兆 原因分析 排除方法 6 1 主轴弹簧夹头打不1．1主轴夹紧推套与主1．1 应将主轴前螺帽拆 开。 1．2主轴推套内的扁弹簧失效。 1．3主轴夹紧调整的不当(过紧或过松)。 轴内孔咬住。 下，取下弹簧夹头和推套（推套过紧时可采用取下螺帽后将操作面板上的主轴夹紧放松旋钮开关置于 “夹紧”位置将推套顶出），此时可适当修研推套外圆的咬合点至与主轴内孔推动灵活即可。注意不得将间隙修得大于0.01mm。 1．2更换主轴推套内失效的扁弹簧。 1．3重新调整主轴推套并紧螺母。 2 接料器不动作或动2．1接料器给铁屑卡2．1拆下接料器进行清洗后作不正确。 住。 2．2液压系统接料换向阀堵塞。 重新装复与调整。 2．2拆下接料换向阀进行清洗后，重新装复与调整。 2．3 接料换向阀电源2．3检查接料换向阀插头插头接触不良、断线或线圈损坏。 座、电磁阀线圈和连线，更换损坏的插头座或线圈。 7 3 中心架夹头与棒料3．1 固定中心架弹簧3．1 按机床《使用说明书》咬死。 夹头与棒料之间的间隙调整过紧。 中的方法重新调整间隙。（调中心架后并紧螺母，以不咬死棒料为准。） 3．2棒料弯曲度或直径3．2棒料校直或选用h7公变化过大。 差的冷拉棒料。 3．3由于材料偏软，造3．3 建议用回转中心架。 成咬死。 4 主轴报警指示灯主轴变频器报警引起。 按变频器故障分析及维修进亮。 行检修（见15项）。 8 5 5．1 主轴转动CRT5．1．1 主轴位置编码5．1．1 更换齿形皮带。 上无主轴转速显示或机床每器与主轴连接的5．1．2测试检查,找出断线齿形皮带断裂。 点和原因，更换断线。 转进给时，主5．1．2 主轴位置编码5．1．3 重新将主轴位置编轴转动，进给轴不移动。 5．2 CNC发出主轴正转或反转指 5．2．1 CNC主轴模拟量 没有输出。 5．1．4 主轴位置编码器损坏。 器连接电缆断线。 码器连接插头插接牢靠。 5．1．3 主轴位置编码5．1．4 检查确认，更换损器连接插头接触不良。 坏的主轴位置编码器。 5．2．1测试变频器上频率设定（ACM1与VRF端）端是否有电压，并随给定的主轴转速变化， 如无电压，按《BEIJING-FANUC SEIES 0-TD维修说明书》中方法进行故障分析与维修。 令后，主轴不（电压：0～10VDC） 转动或只能向 一个方向旋5．2．2 CNC主轴模拟5．2．2 按《电气图册》中转。 量输出口与变频器的连接电缆断线或短路。 主轴模拟量输出连接电路，测试检查CNC主轴模拟量输出口与变频器频率设定口之间的连接电路，找出故障点，更换已损坏的电缆。 9 5．2．3 连接器接触不5．2．3 断电后重新将连接良。 5．2．4主轴正转或反转控制继电器损坏或触点接触不良。 5．2．5 CNC控制主轴正转或反转接口损坏没有电压输出，控制继电器不动作。 5．2．5主轴控制电路 接触不良或有断线。 器插牢靠。 5．2．4测试检查主轴正转或反转控制继电器，找出故障点及原因，排除故障，更换已损坏的继电器。 5．2．5测试检查输出口（M12）的负载侧有否短路，控制继电器线圈并联的二极管是否接反，找出故障原因，排除故障或更换输出口，修改梯形图（找机床制造厂家修理）。 5．2．5按《电气图册》中主轴控制电路进行测试检查，排除故障。 6．1．1 冷却箱冷却液6．1．1减少冷却箱中的冷加的过满。 却液。 6 6．1 冷却液漏。 6．1．2 冷却管老化破6．1．2更换冷却管。 裂。 6．2．1 清洗冷却箱和电泵，更换过脏的冷却液。 6．2．2 清洗冷却管或更换6．2冷却液流量不6．2．1 冷却箱过脏，够。 引起电泵堵塞。 10

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