数控机床维修技术

数控机床维修技术（通用8篇）

数控机床维修技术 篇1

凯普机电一体化工程有限公司（北京100011）刘荫庭

没有理论指导的实践是盲目的实践，没有实践的理论是空洞的理论。

我国从事数控机床电气设计、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，在数控机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的变化。因此，一篇讲座形式的文章不可能把已经形成了一门专门学科的数控机床电气维修技术理论完整地表述出来，本文仅是将多年的实践探索及业内众同仁的经验总结加以适当的归纳整理，以求对该学科理论的发展及工程技术人员的实践有所裨益。

一、数控技术

谈到维修，首先必须从总体上了解我们的维修对象。

1.数控机床电气控制系统综述

一台典型的数控机床其全部的电气控制系统如图1所示。

（1）数据输入装置将指令信息和各种应用数据输入数控系统的必要装置。它可以是穿孔带阅读机（已很少使用），3.5in软盘驱动器，CNC键盘（一般输入操作），数控系统配备的硬盘及驱动装置（用于大量数据的存储保护）、磁带机（较少使用）、PC计算机等等。

（2）数控系统数控机床的中枢，它将接到的全部功能指令进行解码、运算，然后有序地发出各种需要的运动指令和各种机床功能的控制指令，直至运动和功能结束。

数控系统都有很完善的自诊断能力，日常使用中更多地是要注意严格按规定操作，而日常的维护则主要是对硬件使用环境的保护和防止系统软件的破坏。

（3）可编程逻辑控制器是机床各项功能的逻辑控制中心。它将来自CNC的各种运动及功能指令进行逻辑排序，使它们能够准确地、协调有序地安全运行；同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC,使CNC能及时准确地发出进一步的控制指令，如此实现对整个机床的控制。

当代PLC多集成于数控系统中，这主要是指控制软件的集成化，而PLC硬件则在规模较大的系统中往往采取分布式结构。PLC与CNC的集成是采取软件接口实现的，一般系统都是将二者间各种通信信息分别指定其固定的存放地址，由系统对所有地址的信息状态进行实时监控，根据各接口信号的现时状态加以分析判断，据此作出进一步的控制命令，完成对运动或功能的控制。

不同厂商的PLC有不同的PLC语言和不同的语言表达形式，因此，力求熟悉某一机床PLC程序的前提是先熟悉该机床的PLC语言。

（4）主轴驱动系统接受来自CNC的驱动指令，经速度与转矩（功率）调节输出驱动信号驱动主电动机转动，同时接受速度反馈实施速度闭环控制。它还通过PLC将主轴的各种现实工作状态通告CNC用以完成对主轴的各项功能控制。

主轴驱动系统自身有许多参数设定，这些参数直接影响主轴的转动特性，其中有些不可丢失或改变的，例如指示电动机规格的参数等，有些是可根据运行状态加以调改的，例

如零漂等。通常CNC中也设有主轴相关的机床数据，并且与主轴驱动系统的参数作用相同，因此要注意二者取一，切勿冲突。

（5）进给伺服系统接受来自CNC对每个运动坐标轴分别提供的速度指令，经速度与电流（转矩）调节输出驱动信号驱动伺服电机转动，实现机床坐标轴运动，同时接受速度反馈信号实施速度闭环控制。它也通过PLC与CNC通信，通报现时工作状态并接受CNC的控制。

进给伺服系统速度调节器的正确调节是最重要的，应该在位置开环的条件下作最佳化调节，既不过冲又要保持一定的硬特性。它受机床坐标轴机械特性的制约，一旦导轨和机械传动链

的状态发生变化，就需重调速度环调节器。

（6）电器硬件电路随着PLC功能的不断强大，电器硬件电路主要任务是电源的生成与控制电路、隔离继电器部分及各类执行电器（继电器、接触器），很少还有继电器逻辑电路的存在。但是一些进口机床柜中还有使用自含一定逻辑控制的专用组合型继电器的情况，一旦这类元件出现故障，除了更换之外，还可以将其去除而由PLC逻辑取而代之，但是这不仅需要对该专用电器的工作原理有清楚的了解，还要对机床的PLC语言与程序深入掌握才行。

（7）机床（电器部分）包括所有的电动机、电磁阀、制动器、各种开关等。它们是实现机床

各种动作的执行者和机床各种现实状态的报告员。

这里可能的主要故障多数属于电器件自身的损坏和连接电线、电缆的脱开或断裂。

（8）速度测量通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成。它将电动机实际转速匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号，与指令速度电压值相比较，从而实现速度的精确控制。

这里应注意测速反馈电压的匹配联接，并且不要拆卸测速机。由此引起的速度失控多是由于测速反馈线接反或者断线所致。

（9）位置测量较早期的机床使用直线或圆形同步感应器或者旋转变压器，而现代机床多采

用光栅尺和数字脉冲编码器作为位置测量元件。它们对机床坐标轴在运行中的实际位置进行直接或间接的测量，将测量值反馈到CNC并与指令位移相比较直至坐标轴到达指令位置，从而实现对位置的精确控制。

位置环可能出现的故障多为硬件故障，例如位置测量元件受到污染，导线连接故障等。

（10）外部设备一般指PC计算机、打印机等输出设备，多数不属于机床的基本配置。使用中的主要问题与输入装置一样，是匹配问题。

2.数控机床运动坐标的电气控制

数控机床一个运动坐标的电气控制由电流（转矩）控制环、速度控制环和位置控制环串联组成

.其控制框图如图2.

（1）电流环是为伺服电机提供转矩的电路。一般情况下它与电动机的匹配调节已由制造者作好了或者指定了相应的匹配参数，其反馈信号也在伺服系统内联接完成，因此不需接线与调整。

（2）速度环是控制电动机转速亦即坐标轴运行速度的电路。速度调节器是比例积分（PI）调节器，其P、I调整值完全取决于所驱动坐标轴的负载大小和机械传动系统（导轨、传动机构）的传动刚度与传动间隙等机械特性，一旦这些特性发生明显变化时，首先需要对机械传动系统进行修复工作，然后重新调整速度环PI调节器。

速度环的最佳调节是在位置环开环的条件下才能完成的，这对于水平运动的坐标轴和转动坐标轴较容易进行，而对于垂向运动坐标轴则

位置开环时会自动下落而发生危险，可以采取先摘下电动机空载调整，然后再装好电动机与位置环一起调整或者直接带位置环一起调整，这时需要有一定的经验和细心。

速度环的反馈环节见前面“速度测量”一节。

（3）位置环是控制各坐标轴按指令位置精确定位的控制环节。位置环将最终影响坐标轴的位置精度及工作精度。这其中有两方面的工作：

一是位置测量元件的精度与CNC系统脉冲当量的匹配问题。测量元件单位移动距离发出的脉

冲数目经过外部倍频电路和/或CNC内部倍频系数的倍频后要与数控系统规定的分辨率相符。例如位置测量元件10脉冲/mm,数控系统分辨率即脉冲当量为0.001mm,则测量元件送出的脉冲必须经过100倍频方可匹配。

二是位置环增益系数Kv值的正确设定与调节。通常Kv值是作为机床数据设置的，数控系统中对各个坐标轴分别指定了Kv值的设置地址和数值单位。在速度环最佳化调节后Kv值的设定则成为反映机床性能好坏、影响最终精度的重要因素。Kv值是机床运动坐标自身性能优劣的直接表现而并非可以任意放大。关于Kv值的设置要注意两个问题，首先要满足下列公式：

Kv=v/Δ

式中v――坐标运行速度，m/min

Δ――跟踪误差，mm

注意，不同的数控系统采用的单位可能不同，设置时要注意数控系统规定的单位。例如，坐标运行速度的单位是m/min,则Kv值单位为m/（mm・min），若v的单位为mm/s,则Kv的单位应为mm/（mm・s）。

其次要满足各联动坐标轴的Kv值必须相同，以保证合成运动时的精度。通常是以Kv值最低的坐标轴为准。

位置反馈（参见上节“位置测量”）有三种情况：一种是没有位置测量元件，为位置开环控制即无位置反馈，步进电机驱动一般即为开环；一种是半闭环控制，即位置测量元件不在坐标轴最终运动部件上，也就是说还有部分传动环节在位置闭环控制之外，这种情况要求环外传动部分应有相当的传动刚度和传动精度，加入反向间隙补偿和螺距误差补偿之后，可以得到很高的位置控制精度；第三种是全闭环控制，即位置测量元件安装在坐标轴的最终运动部件上，理论上这种控制的位置精度情况最好，但是它对整个机械传动系统的要求更高而不是低，如若不然，则会严重影响两坐标的动态精度，而使得机床只能在降低速度环和位置精度的情况下工作。影响全闭环控制精度的另一个重要问题是测量元件的精确安装问题，千万不可轻视。

（4）前馈控制与反馈相反，它是将指令值取出部分预加到后面的调节电路，其主要作用是减小跟踪误差以提高动态响应特性从而提高位置控制精度。因为多数机床没有设此功能，故本文不详述，只是要注意，前馈的加入必须是在上述三个控制环均最佳调试完毕后方可进行。

二、维修工作的基本条件

数控机床的身价从几十万元到上千万元，一般都是企业中关键产品关键工序的关键设备，一 旦故障停机，其影响和损失往往很大。但是，人们对这样的设备往往更多地是看重其效能，而不仅对合理地使用不够重视，更对其保养及维修工作关注太少，日常不注意对保养与维修工作条件的创造和投入，故障出现临时抱佛脚的现象很是普遍。因此，为了充分发挥数控机床的效益，我们一定要重视维修工作，创造出良好的维修条件。由于数控机床日常出现的多为电气故障，所以电气维修更为重要。

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1.人员条件

数控机床电气维修工作的快速性、优质性关键取决于电气维修人员的素质条件。

（1）首先是有高度的责任心和良好的职业道德。

（2）知识面要广。要学习并基本掌握有关数控机床电气控制的各学科知识，如计算机技术、模拟与数字电路技术、自动控制与拖动理论、控制技术、加工工艺以及机械传动技术，当然还包括上节所讲的基本数控知识。

（3）应经过良好的技术培训。数控技术基础理论的学习，尤其是针对具体数控机床的技术培训，首先是参加相关的培训班和机床安装现场的实际培训，然后向有经验的维修人员学习，而更重要且更长时间的是自学。

（4）勇于实践。要积极投入数控机床的维修与操作的工作中去，在不断的实践中提高分析能力和动手能力。

（5）掌握科学的方法。要做好维修工作光有热情是不够的，还必须在长期的学习和实践中总结提高，从中提炼出分析问题、解决问题的科学的方法。

（6）学习并掌握各种电气维修中常用的仪器、仪表和工具。

（7）掌握一门外语，特别是英语。起码应做到能看懂技术资料。

2.物质条件

（1）准备好通用的和某台数控机床专用的电气备件。

（2）非必要的常备电器元件应做到采购渠道快速畅通。

（3）必要的维修工具、仪器仪表等，最好配有笔记本电脑并装有必要的维修软件。

（4）每台数控机床所配有的完整的技术图样和资料。

（5）数控机床使用、维修技术档案材料。

3.关于预防性维护

预防性维护的目的是为了降低故障率，其工作内容主要包括下列几方面的工作。

（1）人员安排 为每台数控机床分配专门的操作人员、工艺人员和维修人员，所有人员都要不断地努力提高自己的业务技术水平。

（2）建规建档 针对每台机床的具体性能和加工对象制定操作规章，建立工作与维修档案，管理者要经常检查、总结、改进。

（3）日常保养 对每台数控机床都应建立日常维护保养计划，包括保养内容（如坐标轴传动系统的润滑、磨损情况，主轴润滑等，油、水气路，各项温度控制，平衡系统，冷却系统，传动带的松紧，继电器、接触器触头清洁，各插头、接线端是否松动，电气柜通风状况等等）及各功能部件和元气件的保养周期（每日、每月、半年或不定期）。

（4）提高利用率 数控机床如果较长时间闲置不用，当需要使用时，首先机床的各运动环节会由于油脂凝固、灰尘甚至生锈而影响其静、动态传动性能，降低机床精度，油路系统的 堵塞更是一大烦事；从电气方面来看，由于一台数控机床的整个电气控制系统硬件是由数以 万计的电子元器件组成的，他们的性能和寿命具有很大离散性，从宏观来看分三个阶段：在一年之内基本上处于所谓“磨合”阶段。在该阶段故障率呈下降趋势，如果在这期间不断开动机床则会较快完成“磨合”任务，而且也可充分利用一年的维修期；第二阶段为有效寿命 阶段，也就是充分发挥效能的阶段。在合理使用和良好的日常维护保养的条件下，机床正常运转至少可在五年以上；第三阶段为系统寿命衰老阶段，电器硬件故障会逐渐增多，数控系统的使用寿命平均在8――左右。

因此，在没有加工任务的一段时间内，最好较低速度下空运行机床，至少也要经常给数控系统通电，甚至每天都应通电。

三、维修与排故技术

1.常见电气故障分类

数控机床的电气故障可按故障的性质、表象、原因或后果等分类。

（1）以故障发生的部位，分为硬件故障和软件故障。硬件故障是指电子、电器件、印制电路板、电线电缆、接插件等的不正常状态甚至损坏，这是需要修理甚至更换才可排除的故障。而软

件故障一般是指PLC逻辑控制程序中产生的故障，需要输入或修改某些数据甚至修改PLC程序方可排除的故障。零件加工程序故障也属于软件故障。最严重的软件故障则是数控系统软件的缺损甚至丢失，这就只有与生产厂商或其服务机构联系解决了。

（2）以故障出现时有无指示，分为有诊断指示故障和无诊断指示故障。当今的数控系统都设计有完美的自诊断程序，时实监控整个系统的软、硬件性能，一旦发现故障则会立即报警或者还有简要文字说明在屏幕上显示出来，结合系统配备的诊断手册不仅可以找到故障发生的原因、部位，而且还有排除的方法提示。机床制造者也会针对具体机床设计有相关的故障指示及诊断说明书。上述这两部分有诊断指示的故障加上各电气装置上的各类指示灯使得绝大多数电气故障的排除较为容易。无诊断指示的故障一部分是上述两种诊断程序的不完整性所致（如开关不闭合、接插松动等）。这类故障则要依靠对产生故障前的工作过程和故障现象及后果，并依靠维修人员对机床的熟悉程度和技术水平加以分析、排除。

（3）以故障出现时有无破坏性，分为破坏性故障和非破坏性故障。对于破坏性故障，损坏工 件甚至机床的故障，维修时不允许重演，这时只能根据产生故障时的现象进行相应的检查、分析来排除之，技术难度较高且有一定风险。如果可能会损坏工件，则可卸下工件，试着重现故障过程，但应十分小心。

（4）以故障出现的或然性，分为系统性故障和随机性故障。系统性故障是指只要满足一定的 条件则一定会产生的确定的故障；而随机性故障是指在相同的条件下偶尔发生的故障，这类故障的分析较为困难，通常多与机床机械结构的局部松动错位、部分电气工件特性漂移或可靠性降低、电气装置内部温度过高有关。此类故障的分析需经反复试验、综合判断才可能排除。

（5）以机床的运动品质特性来衡量，则是机床运动特性下降的故障。在这种情况下，机床虽 能正常运转却加工不出合格的工件。例如机床定位精度超差、反向死区过大、坐标运行不平稳等。这类故障必须使用检测仪器确诊产生误差的机、电环节，然后通过对机械传动系统、数控系统和伺服系统的最佳化调整来排除。

此处故障的分类是为了便于故障的分析排除，而一种故障的产生往往是多种类型的混合，这 就要求维修人员具体分析，参照上述分类采取相应的分析、排除法。

2.故障的调查与分析

这是排故的第一阶段，是非常关键的阶段，主要应作好下列工作：

①询问调查 在接到机床现场出现故障要求排除的信息时，首先应要求操作者尽量保持现场 故障状态，不做任何处理，这样有利于迅速精确地分析故障原因。同时仔细询问故障指示情况、故障表象及故障产生的背景情况，依此做出初步判断，以便确定现场排故所应携带的工具、仪表、图纸资料、备件等，减少往返时间。

②现场检查 到达现场后，首先要验证操作者提供的各种情况的准确性、完整性，从而核实 初步判断的准确度。由于操作者的水平，对故障状况描述不清甚至完全不准确的情况不乏其例，因此到现场后仍然不要急于动手处理，重新仔细调查各种情况，以免破坏了现场，使排故增加难度。

③故障分析 根据已知的故障状况按上节所述故障分类办法分析故障类型，从而确定排故原 则。由于大多数故障是有指示的，所以一般情况下，对照机床配套的数控系统诊断手册和使 用说明书，可以列出产生该故障的多种可能的原因。

④确定原因 对多种可能的原因进行排查从中找出本次故障的真正原因，这时对维修人员是 一种对该机床熟悉程度、知识水平、实践经验和分析判断能力的综合考验。

⑤排故准备 有的故障的排除方法可能很简单，有些故障则往往较复杂，需要做一系列的准 备工作，例如工具仪表的准备、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采购甚至排故计划步骤的制定等等。

数控机床电气系统故障的调查、分析与诊断的过程也就是故障的排除过程，一旦查明了原因 ,故障也就几乎等于排除了。因此故障分析诊断的方法也就变得十分重要了。下面把电气故障的常用诊断方法综列于下。

（1）直观检查法 这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 判断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与否等等 .

③触摸 在整机断电条件下可以通过触摸各主要电路板的安装状况、各插头座的插接状况、 各功率及信号导线（如伺服与电机接触器接线）的联接状况等来发现可能出现故障的原因。

④通电 这是指为了检查有无冒烟、打火、有无异常声音、气味以及触摸有无过热电动机和元件存在而通电，一旦发现立即断电分析。

（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）信号与报警指示分析法

①硬件报警指示 这是指包括数控系统、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，结合指示灯状态和相应的功能说明便可获知指示内容及故障原因与排除方法。

②软件报警指示 如前所述的系统软件、PLC程序与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。

（4）接口状态检查法 现代数控系统多将PLC集成于其中，而CNC与PLC之间则以一系列接口信号形式相互通讯联接。有些故障是与接口信号错误或丢失相关的，这些接口信号有的可以在相应的接口板和输入/输出板上有指示灯显示，有的可以通过简单操作在CRT屏幕上显示，而所有的接口信号都可以用PLC编程器调出。这种检查方法要求维修人员既要熟悉本机床的接口信号，又要熟悉PLC编程器的应用。

（5）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与具体机床相匹配，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）甚至丢失都是不允许的；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。这种方法对维修人员的要求是很高的，不仅要对具体系统主要参数十分了解，既知晓其地址熟悉其作用，而且要有较丰富的电气调试经验。

（6）备件置换法 当故障分析结果集中于某一印制电路板上时，由于电路集成度的不断扩大而要把故障落实于其上某一区域乃至某一元件是十分困难的，为了缩短停机时间，在有相同备件的条件下可以先将备件换上，然后再去检查修复故障板。备件板的更换要注意以下问题。

①更换任何备件都必须在断电情况下进行。

②许多印制电路板上都有一些开关或短路棒的设定以匹配实际需要，因此在更换备件板上一 定要记录下原有的开关位置和设定状态，并将新板作好同样的设定，否则会产生报警而不能工作。

③某些印制电路板的更换还需在更换后进行某些特定操作以完成其中软件与参数的建立。这 一点需要仔细阅读相应电路板的使用说明。

④有些印制电路板是不能轻易拔出的，例如含有工作存储器的板，或者备用电池板，它会丢 失有用的参数或者程序。必须更换时也必须遵照有关说明操作。

鉴于以上条件，在拔出旧板更换新板之前一定要先仔细阅读相关资料，弄懂要求和操作步骤 之后再动手，以免造成更大的故障。

（7）交叉换位法 当发现故障板或者不能确定是否故障板而又没有备件的情况下，可以将系统中相同或相兼容的两个板互换检查，例如两个坐标的指令板或伺服板的交换从中判断故障板或故障部位。这种交叉换位法应特别注意，不仅硬件接线的正确交换，还要将一系列相应的参数交换，否则不仅达不到目的，反而会产生新的故障造成思维的混乱，一定要事先考虑周全，设计好软、硬件交换方案，准确无误再行交换检查。

（8）特殊处理法 当今的数控系统已进入PC基、开放化的发展阶段，其中软件含量越来越丰富，有系统软件、机床制造者软件、甚至还有使用者自己的软件，由于软件逻辑的设计中不可避免的一些问题，会使得有些故障状态无从分析，例如死机现象。对于这种故障现象则可以采取特殊手段来处理，比如整机断电，稍作停顿后再开机，有时则可能将故障消除。维修人员可以在自己的长期实践中摸索其规律或者其他有效的方法。

3.电气维修与故障的排除

这是排故的第二阶段，是实施阶段。

如前所述，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。

（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 失数据、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略显不足，再加上某些人为的因素，难免出现由电源而引起的故障。我们在设计数控机床的供电系统时应尽量做到：

①提供独立的配电箱而不与其他设备串用。

②电网供电质量较差的地区应配备三相交流稳压装置。

③电源始端有良好的接地。

④进入数控机床的三相电源应采用三相五线制，中线（N）与接地（PE）严格分开。

⑤电柜内电器件的布局和交、直流电线的敷设要相互隔离。

（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）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。

（4）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；对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。

（5）偶发性停机故障。这里有两种可能的情况：一种情况是如前所述的相关软件设计中的问 题造成在某些特定的操作与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 的大门附近，电柜长时间开门运行，附近有大量产生粉尘、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与机床，务必注意改善。

本文由于篇幅所限不做更多的介绍，读者可参阅数控机床的随机资料及其他专门介绍各种故 障的文章。

4.维修排故后的总结提高工作

对数控机床电气故障进行维修和分析排除后的总结与提高工作是排故的第三阶段，也是十分重要的阶段，应引起足够重视。

总结提高工作的主要内容包括：

①详细记录从故障的发生、分析判断到排除全过程中出现的各种问题，采取的各种措施，涉 及到的相关电路图、相关参数和相关软件，其间错误分析和排故方法也应记录并记录其无效的原因。除填入维修档案外，内容较多者还要另文详细书写。

②有条件的维修人员应该从较典型的故障排除实践中找出常有普遍意义的内容作为研究课题 进行理论性探讨，写出论文，从而达到提高的目的。特别是在有些故障的排除中并未经由认真系统地分析判断而是带有一定地偶然性排除了故障，这种情况下的事后总结研究就更加必要。

③总结故障排除过程中所需要的各类图样、文字资料，若有不足应事后想办法补济，而且在 随后的日子里研读，以备将来之需。

④从排故过程中发现自己欠缺的知识，制定学习计划，力争尽快补课。

⑤找出工具、仪表、备件之不足，条件允许时补齐。

总结提高工作的好处是：

①迅速提高维修者的理论水平和维修能力。

②提高重复性故障的维修速度。

③利于分析设备的故障率及可维修性，改进操作规程，提高机床寿命和利用率。

④可改进机床电气原设计之不足。

⑤资源共享。总结资料可作为其他维修人员的参数资料、学习培训教材。

数控机床维修技术 篇2

关键词：数控机床,故障,诊断,维修

现对数控机床故障的多种方法与维修技术原则进行简单介绍, 从而为数控机床产业的发展提供参考依据。

1 诊断故障的方法

1.1 直观检查法。直观检查法是不借助任何仪器仪表就能诊断出故障的一种简便有效方法。

(1) 问。问现场人员故障产生的过程、故障现象及后果, 询问故障是渐发性的还是突发性的等内容。

(2) 看。看机床各部分是否处于正常工作状态, 电控装置有无报警信息, 熔丝是否熔断, 元器件烟熏烧焦, 电容器膨胀、开裂, 电件有无断脚、虚焊等;看工件的表面粗糙度、颜色、伤痕等。

(3) 听。听异常响声和机床运转声。

(4) 闻。闻电气元件焦糊味及其它异昧等。

(5) 摸。在整机断电条件下用手感来判别机床的故障, 如温升、振动、伤痕、波纹、爬行、松紧等。

1.2 CNC系统的自诊断法。

CNC的自诊断法是利用自诊断程序随时监视数控系统的工作状态, 一旦诊断到故障, 立即显示报警信息的一种方法。

(1) 开机自诊断。系统通电后, 自诊断程序自动执行对CPU、存储器、I/O等模块及功能模板、CRT、软盘等外围设备进行功能测试。

(2) 在线诊断。数控系统在工作状态下, 通过系统内部的诊断程序和相应的硬件环境, 对数控机床运行的正确性进行诊断。发现故障后会在CRT I2显示出报警信息, 查阅维修手册就可确定故障原因。

(3) 离线诊断。数控机床出现故障时, 数控系统停止运行系统程序的停机诊断。离线诊断是把专用诊断程序通过I/O设备或通信接口输入到CNC装置内部, 用专用诊断程序替代系统程序来诊断系统故障。

1.3 综合诊断法。

(1) 仪器检查法。利用万用表等检测仪器仪表, 对故障疑点进行电流、电压等测量, 将测量值与正常值进行比较, 从中找寻故障所在位置。

(2) 接口状态检查法。现代数控系统多将PLC内置其中, 而CHIC与PLC之间以接口信号相互通讯。

(3) 参数检法。数控系统、PLC、伺服驱动系统都设置了许多可修改的参数, 以适应不同机床、不同工作状态的要求, 这些参数是保证机床正常运行的前提条件。一旦因电池电量不足或受到外界干扰, 可能导致部分参数丢失或变化, 使机床无法正常工作。

1.4 部件替换法。随着现代技术的发展, 电

路的集成度越来越高, 按常规方法很难查找故障, 现代诊断数控机床故障方法中, 越来越多的采用部件替换法。部件替换法就是在故障范围大致确认, 外部条件完全正确的情况下, 利用同样的印制电路板、集成电路芯片或元器件替换有疑点部分, 把故障范围缩小到印刷电路板或芯片一级的方法。替换部件可以是系统的备件, 也可用机床上相同部件。

1.5 交叉换位法。

当发现了故障板或疑是故障板, 又没备件时, 可将系统中两个相同或相兼容的板互换, 从中判断出故障板或故障部位。注意硬件接线的正确交换和相应的参数交换。

1.6 功能测试法。

将系统的G、M、S、T、F功能, 用手工编程或自动编程方法, 编制一个功能测试程序, 诊断故障时送入数控系统并运行测试程序, 以检查机床执行这些功能的准确性和可靠性, 从而诊断出故障的方法。

1.7 原理分析法。

从系统的工作原理上分析各点的电平和参数, 用万用表等仪器仪表对其进行测量和比较, 进而对故障进行系统检查的一种方法。

1.8 敲击法。

当系统故障表现为时而正常时而不正常时, 基本可以断定为元器件接触不良或焊点虚焊, 用敲击法敲击到虚焊或接触不良部位时, 故障就会重现。

1.9 局部升温法。

当系统每次工作一段时间后就会出现相同故障时, 可怀疑是某元件热稳定性差, 性能变坏了, 用电烙铁或电吹风对怀疑元件进行局部加温, 会使故障快速出现。

1.1 0 静、动态测量比较法。

为了调整和维修方便, CNC系统生产商在设计印刷线路板时设计了一些检测端子, 检测这些测量端子的电压或波形, 可检查有关电路的工作状态是否正常。

1.1 1 信号跟踪法。

按照控制系统框图从前往后或从后往前逐一跟踪有关信号的有无、大小及不同运行方式下的状态, 与正常情况进行比较。

1.1 2 特殊处理法。

当今数控系统已进入PC级、开放化的发展阶段, 软件含量越来越丰富, 有系统软件、机床制造商软件, 甚至还有用户软件。软件设计中存在一些不可避免的问题, 会使有些现象无从分析, 如死机。对于这种现象, 可采取整机断电的特殊方法将故障消除。

1.1 3 远程通信诊断法。

利用电话通讯线把带故障的CNC系统和专业维修中心的专用诊断计算机连接进行测试诊断。

2 维修技术原理

2.1 先机械后电气。

由于数控机床是一种自动化程度技术复杂的先进机械加工设备, 一般来讲, 机械设备的故障较易察觉。而数控系统故障的诊断则难度要大些, 先机械后电气就是在数控机床的检修中, 首先检查机械部分是否正常, 行程开关是否灵活, 气动液动部分是否正常等, 从经验来看, 数控机床的故障中有很大部分是从机械动作失灵引起的。所以, 在故障检修前先注意排除机械性的故障, 往往可以达到事半功倍的效果。

2.2 先外部后内部。

数控机床是机械液压电气一体化的机床, 故其故障的发生必然会从机械、液压、电气三方面综合反映出来。当数控机床出现故障时, 维修人员应先采用望、闻、听、问、摸等方法由外向内逐一检查。

2.3 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, 应先解决容易的问题后解决难度较大的问题。常常在解决简单故障的过程中, 难度大的问题也可能变的容易, 或者在排除简易故障时得到启发, 对复杂故障的认识更清晰从而得到解决办法。

2.4 先静后动。

维修人员本身要做到先静后动, 不可盲目动手。应先询问机床操作工人故障的发生过程和状态。阅读机床说明书, 资料图样后方可动手查找和处理故障。其次, 对有故障的机床也要本着先静后动的原则, 先在机床断电的静止状态, 通过观察分析确认为非恶性循环性故障或非破坏性故障, 方可给机床通电在运行状态下进行动态的观察检验测试, 查找故障。然而对恶性的循环性故障, 必须排除危险后方可通电在运行状态下进行动态诊断。

2.5 先公用后专用。

公用性的问题往往会影响全局, 而专用性的问题只影响到局部。如机床的几个进给轴都不能转动, 这是应先检查和排除各轴公用的CNC PLC电源液压等公用部分的故障。然后再设法排除某轴的局部问题。

2.6 先一般后特殊。

在排除某一故障时, 要先考虑一般最常见的原因然后再分析很少发生的特殊原因。例如数控机床不返回参考点故障, 常常是因为零点开关或者零点开关撞块位置移动所造成, 一旦出现类似故障应先检查零点开关或者撞块位置, 在排除这一常见的可能性后, 在检查脉冲编码器位置控制等环节。

参考文献

[1]王国明.数控机床维修方法探究[J].山东纺织经济, 2005 (4) .

[2]李海锋, 陈涛.供气不足引发的一起数控机床故障[J].设备管理与维修, 2006 (6) .

[3]何亚飞, 娄斌超, 钱锐, 等.“数控机床故障分析与维修”课程建设与实践[J].中国职业技术教育, 2005 (24) .

[4]张利.浅谈数控机床的故障维修原则[J].矿山机械, 2006 (10) .

[5]王美娥.CJK6145/2数控机床故障及维修[J].组合机床与自动化加工技术, 2000 (7) .

关于数控机床维修技术综合研究 篇3

【关键词】数控；机床；维修；技术分析

随着我国机械加工的快速发展，国内的数控机床也越来越多。由于数控机床的先进性和故障的不稳定性，大部分故障都是以综合故障形式出现，所以数控机床的维修难度较大，并且数控机床维修工作的不规范，使得数控维修工作处于一种混乱状态，为了规范数控维修工作，提高数控机床的利用价值，本文提出五步到位数控维修法。

1.数控机床维修技术分析

1.1故障记录具体

数控机床发生故障时，对于操作人员应首先停止机床，保护现场，并对故障进行尽可能详细的记录，并及时通知维修人员。

（1）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。

3）发生故障时系统所处的操作方式。

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，加工时采用的刀具号等。

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。

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。

7）记录发生故障时，各坐标轴的位置跟随误差的值。

8）记录发生故障时，各坐标轴的移动速度、移动方向，主轴转速、转向等。

（2）故障发生的频繁程度记录。

1）故障发生的时例与周期。

2）故障发生时的环境情况。

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。

（3）故障的规律性记录。

（4）故障时的外界条件记录。

1.2故障检查方法

维修人员故障维修前，应根据故障现象与故障记录，认真对照系统、机床使用说明书进行各顶检查以便确认故障的原因。当数控设备出现故障时，首先要搞清故障现象，向操作人员了解第一次出现故障时的情况，在可能的情况下观察故障发生的过程，观察故障是在什么情况下发生的，怎么发生的，引起怎样的后果。搞清了故障现象，然后根据机床和数控系统的工作原理，就可以很快地确诊并将故障排除，使设备恢复正常使用。故障检查包括：

（1）机床的工作状况检查。

（2）机床运转情况检查。

（3）机床和系统之间连接情况检查。

（4）CNC装置的外观检查。

维修时应记录检查的原始数据、状态，记录越详细，维修就越方便，用户最好编制一份故障维修记录表，在系统出现故障时，操作者可以根据表的要求及时填入各种原始材料，供维修时参考。

1.3故障诊断

故障诊断是进行数控机床维修的第二步，故障诊断是否到位，直接影响着排除故障的快慢，同时也起到预防故障的发生与扩大的作用。首先维修人员应遵循以下两条原则：

（1）充分调查故障现场。这是维修人员取得维修第一手材料的一个重要手段。

（2）认真分析故障的原因。分析故障时，维修人员不应局限于 CNC部分，而是要对机床强电、机械、液压、气动等方面都作详细的检查，并进行综合判断，达到确珍和最终排除故障的目的。

1）直观法。2）系统自诊断法。3）参数检查法。4）功能程序测试法。5）部件交换法。6）测量比较法。7）原理分析法。8）敲击法。9）局部升温法。10）转移法。

除了以上介绍的故障检测方法外，还有插拔法、电压拉偏法、敲击法等等，这些检查方法各有特点，维修人员可以根据不同的现象对故障进行综合分析，缩小故障范围，排除故障。

1.4维修方法

在数控机床维修中，维修方法的选择到位不到位直接影响着机床维修的质量，在维修过程中经常使用的维修方法有以下几种：

（1）初始化复位法。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。

（2）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无效。有时由于用户程序错误亦可造成故障停机，对此可以采用系统搜索功能进行检查，改正所有错误，以确保其正常运行。

（3）调节、最佳化调整法。调节是一种最简单易行的办法。通过对电位计的调节，修正系统故障。

（4）备件替换法。用好的备件替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。

（5）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。

（6）维修信息跟踪法。一些大的制造公司根据实际工作中由于设计缺陷造成的偶然故障，不断修改和完善系统软件或硬件。这些修改以维修信息的形式不断提供给维修人员。

（7）修复法。对数控机床的故障进行恢复性修复、调整、复位行程开关、修复脱焊、断线、修复机械故障等。

1.5维修记录到位

维修时应记录、检查的原始数据、状态较多，记录越详细，维修就越方便，用户最好根据本厂的实际清况，编制一份故障维修记录表，在系统出现故障时，操作者可以根据表的要求及时填入各种原始材料，供再维修时参考。

通常维修记录包括以下几方面的内容；（1）现场记录；（2）故障原因；（3）解决方法；（4）遗留的问题；（5）日期和停工的时间；（6）维修人员情况；（7）资料记录。

2.小结

数控机床维修技术的实施，提高重复性故障的维修速度，提高维修者的理论水平和维修能力，有利于分析设备的故障率及可维修性，改进操作规程，提高机床寿命和利用率，并能充分实现资源共享。使其具有可利用性、可持续发展性，为规范数控维修行业奠定坚实的基础。

【参考文献】

[1]孙伟.数控设备故障诊断与维修技术.北京国防工业出版社，2008.

[2]杨中力.数控机床故障诊断与维修.天津：天津理工大学出版社，2008.

[3]沈兵，历承兆.数控系统诊断与维修手册.北京机械工业出版社，2009.

[4]陈蕾，谈峰.浅析数控机床维护维修的一般方法[J].机修用造，2004，（10）.

数控机床诊断与维修 篇4

【摘要】数控技术和数控机床是现代制造业的象征，是一个民族的综合实力的重要体现。数控机床是一种自动化，先进的加工设备结构复杂。它代表了机床的发展方向，数控机床在加工零件时根据输入的程序，系统的控制机床运行的各种加工。使刀具与工件严格的地按照企业参数运作，从而做出符合技术要求的零件。所以数控机床的维修工作，直接关系到企业的经济效益。

【关键词】数控系统发展趋势;数控机床维修;数控机床诊断;改善措施

近年来，该系统产生的数控机床在中国自主版权，但一直徘徊在中东地区，高档数控系统仍以进口产品为主。我国要加快发展数控系统及技术维修，从制造大国转变为制造强国，提高综合实力。

一、数控系统技术发展趋势和现状分析

随着集成电路的迅速发展和计算机技术的发展，数控系统注入了新的活力，加快数控技术升级。从以前的人手操作到现在的智能化，网络化，集成化，数字化。数控机床也随着社会的发展不断前进。

1.1数控技术的信息化管理

在数控系统中的自适应控制技术，自动调整参数的影响达到稳定运行的目的。自我故障诊断，如：智能自检，智能自诊。数字化的伺服驱动装置，能自动识别负载调控参数，使系统保持在最佳状态。

1.2数控技术的发展方向

网络化和集成化：数控机床已集成到网络和发展方向，从一个单一的控制器来控制复杂的机床，融入网络部分在一个商店。不紧适应市场需求，加快产品创新，是各国制造业的发展趋势。通过计算机的.辅助，对信息的提供，交换，共享提供了一个有用平台。数控机床向信息集成，网络智能化方向发展。

1.3推进数控应用与维修的脚步

初步统计，数控机床近年来产量逐年上升，我国中高档机床也在市场开发中取得很大进展，形成了一批中档数控机床加工基地。但随之而来的是高档机床的进口量也不断上升。主要是因为国产机床在技术上和国外差距大。首先是精密度不够，精密度差距不止是表面现象，其实质是技术差距的反应。其次在数控机床的诊断维修中，也与欧洲国家技术水平有差异，一些国外高级机床时常是维修的停留点，要使社会进步必须推进数控技术维修的脚步。

二、数控机床的诊断维修步骤

数控的故障诊断是数控维修的关键，不同类型的故障有不同的解决方案。数控机床出现故障时，操作者首先要停止机器的运行。保护现场，并对故障发生的状态，可能形成的原因，进行记录并立刻通知维修人员。

2.1数控机床现场调查故障分析

调查内容包括：故障发生的频繁度，观察故障发生的周期是否成现规律性。故障发生时的外界环境温度、湿度、气压是否正常。有关人员的操作情况，故障发生时系统所处的操作情况，是自动生成的还是人员操作失误形成的。机床情况。运转情况。机床和系统之间的接线情况。CNC装置的外观检查。工作人员在故障维修前应记录好最原始的数据状态，最好是写一份故障维修记录表，为以后工作提供参考。

2.2数控机床故障分析与整理

它是机床的第二步修复，诊断准确性直接影响速度的故障修复。分析故障时维修人员不可把视线全放在CNC上，而是要对机床的液压、气动、电位等做出详细的检查。在工作中一些有经验的工人会对机床的故障进行简单的分析，确定、排除。经过现场对故障的调查有以下几种情况是最容易出现的。

1.变频器是点动状态。

2.主轴电机短路，造成电器自我保护。

3.系统的输出脉冲时间过长。

4.主轴线上的元件有破损。

除以上外还可以插拔电源，拉偏电压，根据不同的现象对故障进行分析，缩小维修范围。数控机床在检测过程中是遵循“先外后内”的原则，采用望、问、听、闻的方式，从内到外检测，往往故障是由一个小小的线路导致的。自诊功能，数控技术是一系类高智能的系统应用，它本身具有较强的自诊功能，能随时自我的监测工作状态。一旦发现异常，自动发出警报，并指出大致部位，给维修人员减轻工作压力。原理分析法，根具数控机械的组成原理，从逻辑上分析故障点，用万能表、示波器对故障进行分析定位。从而达到维修效果。

2.3数控机床的诊断维修方案

在数控机床的维修过程中，维修方案不准对机床维修的质量起到严重的影响。一般有以下几种方法：

1.初始化复位法。它是根据故障的瞬间性进行系统报警的，可以用硬件复位和开关电源的形式清除故障。

2.参数程序变更法。系统参数是基函数机床操作，参数设置错误可能会导致系统故障，一些功能衰竭。也可能导致程序混乱，造成故障停机。

3.备件替换法。用设备中好的备用零件，替代出现破损的零件，并做相应的启动程序。使机床进入正常工作中，在对破损零件进行维修。

4.最佳化调节法。通过对内、外环境的调整，修正故障。

5.稳定电路法。采用电容滤波法对高频干扰进行稳固，改善电源波动，减少并预防电源板故障。

6.复位法。对数控机床进行恢复出厂设置。

7.维修信息记录法。将一些大公司中的设计缺陷提供给维修人员，进行创新修复。

三、改善措施总结实战经验

在一般的数控技术维护遵循一般的设备管理，技术先进的数控设备已生产瓶颈。企业对高水平的维护，维修专业人才缺乏，长期对数控技术的维修简单化处理，使得好的设备长期得不到保养，机器长期出状况。企业管理者对机床认识不到位，把技术准备工作滞后了。要发挥真正的机床高效率，就必须从管理者入手，进行企业培训，严格用人，建立数控操作制度。提高产品利用率。好的维修人员在诊断时会做详细的诊断说明，对机床故障发生的原始数据、状态、维修方法做详细记录，以便以后参考使用。最后，修复故障现象、原因分析、讨论问题的解决办法了，在必要时，根据设备的创新的记录。

结语

随着设备自动化工艺的不断改进，设备故障问题变得更加复杂，更加难以修复过程。一些机械问题的发生很长一段时间得不到好的解决方法，使数控行业生产效率低下。自从数控技术与网络相结合后，建立了一个网络故障检测平台，它能快捷的解决机械故障问题，提供一个可利用、可持续发展的数控维修行业。

【参考文献】

[1]王桂城.故障诊断的数控机床[J].化工工业出版社，.

[2]马敬然.数控原理与应用[J].冶金工业出版社，.

[3]敏杰.数控技术[M].机械工程出版社，.

数控机床维修实训报告(326) 篇5

实训报告专业：机械制造与自动化 班级：09机电1班

姓名：韩亚超、武占国、韩

丁

郑

磊、费东升、赵一凡

项目一：数控机床维修基础训练

——工具、量表使用、系统接线

实训时间及地点：第八周第九周，第一实验楼101 实训目的：了解数控机床维修工具、量表使用，系统接线 实训内容：工具、量表使用、系统接线 实训步骤：

一、常用的数控机床维修工具

1．拆卸及装配工具

(1)单头钩形扳手：分为固定式和调节式，可用于扳动在圆周方向上开有直槽或孔的圆螺母。

(2)端面带槽或孔的圆螺母扳手：可分为套筒式扳手和双销叉形扳手。

(3)弹性挡圈装拆用钳子：分为轴用弹性挡圈装拆用钳子和孔用弹性挡圈装拆用钳子。

(4)弹性手锤：可分为木锤和铜锤。

(5)拉带锥度平键工具：可分为冲击式拉锥度平键工具和抵拉式拉锥度平键工具。

(6)拉带内螺纹的小轴、圆锥销工具。

(7)拉卸工具：拆装在轴上的滚动轴承、皮带轮式联轴器等零件时，常用拉卸工具，拉卸工具常分为螺杆式及液压式两类，螺杆式拉卸工具分两爪、三爪和铰链式。

(8)拉开口销扳手和销子冲头。

2．常用的机械维修工具

(1)尺：分为平尺、刀口尺和90°角尺。

(2)垫铁：面为90°的垫铁、角度面为55°的垫铁和水平仪垫铁。

(3)检验棒：有带标准锥柄检验棒、圆柱检验棒和专用检验棒。

(4)杠杆千分尺：当零件的几何形状精度要求较高时，使用杠杆千分尺可满足其测量要求，其测量精度可达0．001mm。

(5)万能角度尺：用来测量工件内外角度的量具，按其游标读数值可分为2′和5′两种，按其尺身的形状可分为圆形和扇形两种。

二、常用的数控机床维修仪表

1．百分表：百分表用于测量零件相互之间的平行度、轴线与导轨的平行度、导轨的直线度、工作台台面平面度以及主轴的端面圆跳动、径向圆跳动和轴向窜动。

2．杠杆百分表：杠杆百分表用于受空间限制的工件，如内孔跳动、键槽等。使用时应注意使测量运动方向与测头中心成垂直，以免产生测量误差。

3．千分表及杠杆千分表：千分表及杠杆千分表的工作原理与百分表和杠杆百分表一样，只是分度值不同，常用于精密机床的修理。

4．比较仪：比较仪可分为扭簧比较仪与杠杆齿轮比较仪。扭簧比较仪特别适用于精度要求较高的跳动量的测量。

5．水平仪：水平仪是机床制造和修理中最常用的测量仪器之一，用来测量导轨在垂直面内的直线度、工作台台面的平面度以及零件相互之间的垂直度、平

行度等，水平仪按其工作原理可分为水准式水平仪和电子水平仪。水准式水平仪有条式水平仪、框式水平仪和合像水平仪3种结构形式。

6．光学平直仪：在机械维修中，常用来检查床身导轨在水平面内和垂直面内的直线度、检验用平板的平面度，光学平直仪是当前导轨直线度测量方法中较先进的仪器之一。

7．经纬仪：经纬仪是机床精度检查和维修中常用的高精度的仪器之一，常用于数控铣床和加工中心的水平转台和万能转台的分度精度的精确测量，通常与平行光管组成光学系统来使用。

8．转速表：转速表常用于测量伺服电动机的转速，是检查伺服调速系统的重要依据之一，常用的转速表有离心式转速表和数字式转速表

项目二：主轴故障诊断与维修

——主轴编码器、变频器、主轴转向的故障诊断与维修

实训时间及地点：第八周第九周，第一实验楼101 实训目的：了解数控机床主轴编码器、变频器的功能和主轴转向的故障诊断与维修

实训内容：主轴编码器、变频器、主轴转向的故障诊断与维修 实训步骤：

一、主轴编码器工作原理：

由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。

由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。作用：主要控制机床主轴的转速，正反转，和主轴定位

二、主轴变频器工作原理：

变频器必须有以下性能:（1）宽调速范围，且稳速精度高;（2）低速运行时，有较大力矩输出;（3）加减速时间短;（4）过载能力强;（5）快速响应主轴电机快速正反转以及加减速。

其中变频器与数控装置的联系通常包括:（1）数控装置给变频器的正反转信号;（2）数控装置给变频器的速度或频率信号，可以通过通讯给定或模拟给定；（3）变频器给数控装置的故障等状态信号。所有关于对变频器的操作和反馈均可在数控面板进行编程和显示。通过变频器内部关于输入信号与设定频率的输入输出特性曲线的设置，数控装置就可以方便而自由地控制主轴的速度。该特性曲线必须涵盖电压/电流信号、正/反作用、单/双极性的不同配置，以满足数控车床快速正反转、自由调速、变速切削的要求。

三、主轴故障：

一般轴的故障有以下几种：1.轴走位精度失准。2.轴回位报警（超程或回零报警包括不能回位或直接报警）。3.轴走位部分距离精度失准，其他位置完好。4.轴行进到一定位置卡死。5.轴持续一个方向走位精准，反向位移失准后持续反向不失准。

解除方法（对应）：1.检查滚珠是否有脱落，或间隙变大！2.检查限位器开关是否卡异物抱死，每个轴都有3个限位器，前后各一，后面附带回零限位器，有的机床没回零功能就没有,限位器是弹跳的，风枪吹净后抱拆下用手上下回压，不行就换新的。3.轴磨损，换轴！4.钢珠脱落或传动钢珠套内有异物，清晰配齐钢珠！5.轴与连接装置螺钉松动或脱落，从新安装即可！

主轴不能定向或定向不到位：

在检查定向控制电路设置和调整，检查定向板，主轴控制印刷电路板调整的同时，应检查位置检测器（编码器）是否不良，此时测编码器输出波形。

项目三：进给故障诊断与维修

——伺服电路、伺服电机及位置检测装置、减速开关及限位

开关的诊断与维修

实训时间及地点：第八周第九周，第一实验楼101 实训目的：掌握伺服电路、伺服电机及位置检测装置、减速开关及限位开关的诊断与维修 实训内容：伺服电路、伺服电机及位置检测装置、减速开关及限位开关的诊断与维修 实训步骤：

一、数控机床主轴伺服系统故障检查及维修

a．利用直观法判断数控机床故障的可能部位并排除

b．利用数控系统的硬件（如：控制单元、变频器、电源单元和伺服单元等部件）报警功能判断数控机床故障的可能部位并排除

c．利用数控系统的软件（如：自诊断功能）报警功能判断数控机床故障的可能部位并排除

d．利用状态显示功能（如：PLC的I/O接口信号）报警功能判断数控机床故障的可能部位并排除

e．在发生故障时能通过及时核对数控系统参数来判断数控机床故障的可能部位并排除

f．利用备件置换法来判断数控机床故障的可能部位并排除 g．掌握数控系统信息维护方法

h．掌握数控系统参数设置方法及报警文本编写方法 i．能通过仪器仪表检查数控机床故障点

电子工业的飞速发展，使各种集成度高、性能先进的调速驱动层出不穷，给数控机床的更新换代提供了有利条件，但对于目前大中型企业还无法将旧数控机床全部改造的现实，修理旧的驱动系统，仍是维修战线上的一项艰巨任务。在维

修主回路采用错位选触无环流可逆调速驱动系统的数控车床中所遇到的部分故障及处理方法。

1.故障现象：卧车在点动时，花盘来回摆动。

检查：测量驱动控制系统中的±20V直流稳压电源的纹波为4V峰值，大大超过了规定的范围。

分析：在控制系统的放大电路中，高、低通滤波器可以滤掉，如：测速机反馈，电流反馈，电压反馈中的各次谐波干扰信号，但无法滤除系统本身直流电源电路中的谐波分量，因它存在于整个系统中，这些谐波进入放大器就会使放大器阻塞，使系统产生各种不正常的现象。在点动状态下，因电机的转速较低，这些谐波已超过了点动时的电压值，造成了系统的振荡，使主轴花盘来回摆动，而且一旦去除谐波信号，故障马上消失。

处理：将电压板中的100MF和1000MF滤波电容换下焊上新电容，并测量纹波只有几个毫伏后将电源板安装好，开机试运行，故障消除。

2.故障现象：立车在运行加工中发出哐哐声后，烧保险。

检查：发现5FC5FG、5RG5RQ正反组全无脉冲输出(线路见图2)，测量结果，IC7反相器损坏，又发现1FG1FC输出波形较其他波形幅值低得多。

分析：5m立车主驱动直流电机的驱动电压由晶闸管全控桥反并联整流电路提供。12路触发脉冲中，有两路消失，另一路触发脉冲的幅值较其它正常触发脉冲要短三分之一，当出现哐哐的齿轮撞击声时，误以为液压马达联轴节处出现了问题，但过了一会儿两路保险丝烧坏，实际上，在这次故障的前一段时间里已烧过两次保险，当时只认为是偶然的电网不稳造成，因换上保险丝后，故障就消除了。由于5m立车加工运行时的转速较低，虽然可控硅整流电路是桥式整流，但是线路中触发脉冲丢失和幅值小同时存在时，也会造成电流不连续，输出的电压不稳，从而使电机的转速不稳。一开始出现的哐哐声，实际就是转速不稳的表现。由于电流断续而引起的烧保险故障能发生在运行后停车和正常运行的任何时刻。

处理：将放大管T1(另一组触发电路中的放大管，功能如图2中的T7)及反相器IC7换下，故障消除。

二、位置检测装置诊断与维修

现象：出现位置环报警，维修：将J2连接器脱开，在CNC系统一侧，把J2连接器上的+5 V线同报警线ALM连在一起，合上数控系统电源，根据报警是否再现，便可迅速判断故障部位是在测量装置还是在系统接口板上。若问题出现在测量装置，便可测J1连接器上有无信号输入，这样便可将故障定位在光栅尺或EXE脉冲整形电路

三、减速开关及限位开关的诊断与维修

现象：减速后来不及检测零位脉冲就，有减速过程，但直到超程仍不能找到参考点 维修：可能是减速挡块距离限位开关距离过短。此时要调整减速挡块使其处在合适的位置。

项目四：刀具故障诊断与维修

——数控车乱刀、加工中心刀具不锁紧的故障诊断与维修

实训时间及地点：第八周第九周，第一实验楼101 实训目的：掌握数控车乱刀、加工中心刀具不锁紧的故障诊断与维修 实训内容：1.刀具不转故障检验与维修；

2.刀具不能达到指定位置故障检验与维修；

3.道具不能锁紧故障检验与维修；

4.刀具连续旋转不停止故障检验与维修。实训步骤：

1.刀具不转故障检验与维修 1）原因：电动机断电故障

检查：检查电动机端子板上的电压是否正常 处理方法：恢复正确电源 2）原因：电动机击穿

检查：检查电动机绝缘电阻和相间阻值

处理方法：更换电机 3）原因：发生温度检测信号

检查：检查是否超出许可温度；检查当电磁铁断电时电磁铁衔铁是否受阻；当刀具开始旋转时电磁铁断电

处理方法：当温度下降时等待检测信号恢复；润滑电磁铁衔铁且移去阻碍物；按照时序图恢复正确的动作

2.刀具不能达到指定位置故障检验与维修 1）原因：电动机运转故障而停止

检查：保护电动机的断路器是否动作

处理方法：更换电动机或检修刀具机械部件 2）原因：电磁铁通电过早

检查：按照时序图检查工作动作；检查编码器输出信号是否正确

处理方法：按照时序图恢复正确的动作；恢复编码器工作或更换编码器 3）原因：循环的停顿时间短

检查：按照时序图检查此时间

处理方法：恢复正确的时间 3.道具不能锁紧故障检验与维修 1）原因：没用预订位信号 检查：检查预订位开关

处理方法：更换预订位开关 2）原因：制动器故障

检查：检查制动器电源；检查制动器本身不工作；在工作循环中检查电动机的旋转方向

处理方法：恢复制动器电源；更换制动器；按时序图更正正确时间 3）原因：电动机反转时刀盘不能锁紧

检查：检查当锁紧时电动机的旋转方向

处理方法：手动锁紧刀盘

4.刀具连续旋转不停止故障检验与维修

原因：编码器无输出信号

检查：检查编码器的输入输出

处理方法：修改编码器或更换编码器并使其正确工作

项目五：机械结构的故障诊断与维修

——传动齿轮、丝杆及联轴器、刀具交换装置、轴承及导轨的故障诊断与维修

实训时间及地点：第八周第九周，第一实验楼101 实训目的：掌握传动齿轮、丝杆及联轴器、刀具交换装置、轴承及导轨的故障诊断与维修 实训内容：传动齿轮、丝杆及联轴器、刀具交换装置、轴承及导轨的故障诊断与维修 实训步骤：

一、见主轴箱噪声大，则可能是以下原因： 1.主轴部件动平衡不好

2.齿轮啮合间隙不均匀或严重损伤 3.轴承损坏或传动轴弯曲 4.传动带长度不一或过松 5.齿轮精度差 6.润滑不良

二、工件粗糙度值高,可以寻找以下原因： 1.导轨的润滑油不足，致使溜板爬行 2.滚珠丝杠有局部拉毛或研损 3.丝杠轴承损坏，运动不平稳

4.伺服电动机未调整好，增益过大

三、杆运动不灵活，可能是轴向预紧力过大；丝杆或螺母轴线与导轨不平行；丝杆弯曲。

四、实际加工时，主要表现为各方向运动正常、编码器反馈也正常、系 警，而运动值却始终无法与指令值相符合，加工误差值越来越大，甚至造成加工的零件报废。出现这种情况时，建议检查一下联轴器。若采用刚性联轴器，可采用特制的小头带螺纹的圆锥销，用螺母加弹性垫圈锁紧，防止圆锥销因快速转换而引起的松动；若采用挠性联接器，它能补偿因同轴度及垂直度误差引起的“干涉”现象。

五、具后不能松开，可能是松锁刀的弹簧压力过紧

六、具不能夹紧，可能是： 1.风泵气压不足 2.增压漏气

3.刀具卡紧液压缸漏油

4.刀具松卡弹簧上的螺丝母松动

七、轴发热可能:承损伤或不清洁、承油脂耗尽或油脂过多、轴承间隙过小。

八、加工面在接刀处不平可能产生的原因是：导轨直线度超差、工作台塞铁松动或塞铁弯度过大、机床水平度使导轨发生弯曲。

九、导轨研伤可能是导轨润滑不良、刮研不符合要求、导轨维护不良

项目六：控制参数等综合故障的诊断与维修

——参数、常见故障的诊断与维修

实训时间及地点：第八周第九周，第一实验楼101 实训目的：掌握参数、常见故障的诊断与维修 实训内容：参数、常见故障的诊断与维修 实训步骤：

一、部分参数的功能：

1002的第0位，置0为控制单轴；置1为控制双轴

1005的第0位，置0为使用回参考点功能；置1为不使用回参考点功能

1006的第5位，置0为正方向回参考点；置1为负方向回参考点

1420快速移动速度

1423手动方式各轴的可快速移动移动

1815的第1位，置0位为分离型编码器；置1为一体型编码器 1851各轴方向间隙补偿量 1020各轴的编程轴名 1023各轴的伺服轴号

3730主轴模拟输出的增益调整 3772最高主轴速度

数控机床维修技术 篇6

报告

审核采购中心装备部：任军 二0一二年九月四日

前言：

此报告详细了介绍了我们公司数控机床的数量、分布及使用情况。对机床发生故障也进行深刻的总结，提出要加强数控机床的维修及数控机床的保养队伍的建设的重要性，并也要尽快健全数控机床维护管理制度等。数控技术，简称数控(Numerical Control，NC)，是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。由于现代数控都采用了计算机进行控制，因此，也可以称为计算机数控(Computerized Numerical Control，CNC)。采用数控技术进行控制的机床，称为数控机床(NC机床)。它是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计等先进技术的典型机电一体化产品，是现代制造技术的基础。

数控机床种类繁多，有钻铣镗床类、车削类、磨削类、电加类、锻压类、激光加工类和其他特殊用途的专用数控机床等，凡是采用了数控技术进行控制的机床统称NC机床。带有自动刀具交换装置(Automatic Tool Changer，ATC)的数控机床(带有回转刀架的数控车床除外)称为加工中心(Machine Center，MC)。它通过刀具的自动交换，可以一次装夹完成多工序的加工，实现了工序的集中和工艺的复合，减少了零件安装、定位次数，提高了加工精度。从而缩短了辅助加工时间，提高了机床的效率，为公司创造更大的效益。

一、数控设备分布

为了提高产品的开发周期和产品的加工周期，我们公司也采购了大量的各类数控机床，就现有的数控机床的分布作简单的介绍：

目前我们公司数控设备共有64台。

1、龙头机加车间共有35台：

数控车床：广州数控车床共有7台；

凯达数控车床共有3台；

迪特玛(DTM)数控车床共有3台；

数控铣床：华兴数控铣床共有7台；

数控加工中心：建荣精机（FANUC-oi系统）共有13台；

建德精机（三菱E68系统）共有1台；

佳群精机（三菱60S系统）共有2台；

2、五金机加车间共有15台：

数控车床：广州数控车床共有12台；

数控铣床：华兴数控铣床共有2台；

数控加工中心：建德精机（三菱E68系统）共有1台；

3、研发部门共有数控设备14台：

数控车床：广州数控车床共2台；

建荣精机（FANUC-oi系统）共有2台；

建德精机（三菱E68系统）共有1台；

佳群精机（三菱60S系统）共有2台；

雕铣机共有2台；

数控线切割共有5台；

二、对数控设备故障总结：

从目前我们公司这64台数控机床来看，这些先进的设备的特点是以大规模集成电路为主的数控设备，这些设备功能强大，生产效率高，但是复杂，它们涉及到机械、电气、液压、气动、光学、与计算机技术等许多领域，尤其在故障诊断、状态检测方面涉及数字测试技术与计算机网路技术等。因此，维修在理论上、方法上、和手段上与普通设备相比都有很大的区别，给维修带来了很大的困难。

对公司目前的机床发生故障作简单针对性的介绍：

1、电气故障：

如1：凯达数控车床经常出现刀架不转或有时候一直在转，不受控制。

分析原因：

由于操作则在清洗数控车床时，用气枪吹铜沫铜粉时有一部分铜粉进去刀架机械部件里面造成机械部件卡死，铜粉或切削液进去刀架发信盘造成+24V电源对信号线短路烧坏发信盘或刀架转换接口电路板。

如2：建荣精机加工中心（FANUC-oi系统）系统报警438号、449号报警号。经过测试诊断排查，最后发现是私服电机的动力线老化后，内部铜线与地线搭接。

分析原因：

电机的动力线是排在U型线槽里的，在机床工作台往复来回运动，再加上动力线浸在切削液里，使动力线外面的保护层老化变硬致使破裂，裸露出铜线，在开机时候检测系统检测出电机过电流报警。

如3：佳群数控加工中心（三菱E68系统）在使用的过程中，偶尔会出现换错刀或不换刀故障，但系统没有报警，所以机床继续工作，致使发生撞坏刀具或工件。

分析原因：

对于加工中心，出现刀库乱刀，是一个很严重的故障了，但由于是偶尔发生的，发生的故障时间、条件并不一样，无可遵循。但经过分析、检测最终确定是刀库的电机有问题，其实是由于电机的刹车出现问题，偶尔刹不了车，致使机床换错刀。

2、机械故障：

如4：广州数控车床，其Z轴移动时有很大的反向移动间隙（≥5mm）。

分析故障：

此故障是由于Z轴丝杆整体的左右窜动引起的，最终原因是由于轴承得不到润滑，轴承外圈左右移动，使丝杆的固定端螺丝松动。

如5：华兴数控系统铣床主轴转动时声音很大并伴随很大的震动。

分析原因：

拆开主轴万向头后发现轴承或齿轮烧坏断齿。此数控铣床的主轴是采用多组涡轮蜗杆变向传递很大转矩和很高的转速，因此要不段的对齿轮和轴承润滑，当缺少润滑，就会产生很多的热量，不仅会烧坏轴承也会使齿轮的强度下降使齿轮断齿故障。

如6：建德精机（三菱60S系统）数控加工中心。刀库旋转至固定到位时卡死。

分析原因：

拆开刀库的刀盘后发现，给刀库传递动力的橡胶涡轮破损和刀盘上的蜗杆脱落一个。使得换到一个刀位时出现卡死刀库现象。出现这么大的一个事故，分析最终原因是由于固定刀盘上的蜗杆的一个螺丝脱落，当刀库转到这个脱落的地方后蜗杆不能进去涡轮跑道，又致使涡轮损坏，使机床停机。

由典型的六个例子，我们可以看出，引起机床故障的最根本的原因有润滑不到位、一个螺丝松动、铜沫铜粉切削液飞入电气机械部件等等，一个很小的故障最终引起这么大的故障，有时候能停机一个多月，又如龙头机加车间的一台加工中心就因为乱刀而只能使用一把刀竟达4年之久。而这些我们完全可以避免的，有能力维修的。

三、数控维修队伍建设

数控机床是一种高效率的自动化机床，大多用来加工重要工件。数控机床价格昂贵，为提高数控机床利用率，充分发挥它的效益，应合理安排加工工序，充分做好准备工作，尽量减少机床的等待时间，如果一台数控机床的任何部分在使用中出现故障和失效，都会使机床停机，造成工作的停顿，如果不能及时维修，就必然延误机床的使用周期，推迟公司订单计划，影响公司市场形象。

这些数控机床从采购到公司使用，到现在已有四年的时间，对于数控机床本身的特性，数控机床现阶段应处于故障频率最低且故障率恒定的偶发故障期，在这一阶段是本应该不发生故障的，属于数控机床的最佳工作时期，但却时时故障连连。由于使用不当，操作者失误 6 或其他意外原因，也可能引起某些故障。当机床发生故障后，作为维修人员不仅要第一时间把机床故障排除，还要尽可能的减少维修时间。

因此维修工作开展的好坏首先取决于人员条件。

1、维修工作人员必须要具备以下要求：(1)、高度的责任心和良好的职业道德；

(2)、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一定的外语水平；

(3)、优秀的的技术，掌握有关数控、驱动及PLC的工作原理，懂得CNC编程和编程语言；

(4)、熟悉机床结构，具有实践技能和较强的动手操作能力；

(5)、掌握各种常用的测试仪器、仪表（百分表、水平仪）和各种工具。

2、在维修手段方面应具备的条件：(1)、准备好常用的备件、配件；

(2)、随时可以得到微电子元器件的实际支援或供应；(3)、必要的维修工具、仪器、仪表、接线、计算机。

(4)、完整资料、手册、线路图、维修说明书（包括CNC操作说明书）以及借口、调整与诊断、驱动说明书、PLC说明书（包括PLC用户程序单）、元器件表等。

目前我们装备部们一共就5个人，公司的1号、2号、4号和5号车间所有的设备加起来一共有2千台设备，每个人平局要负责400多台设备，而这些设备原理及控制方法都不近相同，对我们每个维修人员的工作压力很大。特别的数控机床，其复杂程度更高，维修更为棘手。由于我们维修队伍实力不强，到今年2月份一直以来数控机床的维修是从机床厂家或从杭州请专门维修机床的人员来我们公司维修，其维修费由几百到几千的都有，这不仅给公司带来了严重的经济负担，也使机床的停机时间拖延很厂，严重的影响了公司的生产效益。

要让生产跟上计划，首先要保证生产产品的设备工作在正常状态，带病工作的机床不仅影响产品质量，出现大量的报废及不良品，同时也给操作者埋下严重的安全隐患，易出现人身事故。

因此，我们公司要急需加强维修人员的维修能力建设和加强，一个超强的技术团队，不是一天两天能组建起来的，这需要一个提高的过程，一个周全的培训计划。

四、数控机床日常维护

要做到不发生故障或尽量不发生故障而停机，那不仅要做到有故障时第一时间排除故障，还要做好机床设备的日常维护。

在机床的日常管理使用中，预防性维护是一项重要而积极的工作。顾名思义，所谓预防性维护，就是要注意把有可能造成设备故障和出了难以解决的因素排除在故障发生之前，尽量减少或延缓机床的故障。

机床发生故障“浴盆曲线”

控机床的设计寿命一般为10年，早期故障期一般为10个月左右，偶发故障期为8年左右，这一时期是产品的良好使用阶段, 偶然失效主要原因是质量缺陷、材料弱点、环境和使用不当等因素引起。

我们公司机床使用已有4年的时间了，按照机床故障发生的概率本应该进入偶发故障期，但事实上不然，机床的故障频频发生，而且都是一些大的故障，如刀库乱刀，主轴拉刀不紧，换刀臂故障等等。为什么会发生这样呢？其中最主要的原因是因为我们没有对机床进行定期的保养维护。所以才机床故障发生频率这么高。这不仅给维修带来极大的工作负担，8 也给公司带来了负面效益，从反面思考，如果我们定期进行给机床维护保养，不但能提高机床的使用寿命，也减少了机床发生故障的概率，缩短了停机时间，为产品的加工提高了更多的时间，为公司节省了大量不必要的费用。

因此数控机床的日常维护必须要按照计划定期进行。

1、使用设备

数控设备的正确使用是减少设备故障、延长使用寿命的关键，它在预防性维修中占有很重要的地位。据统计，有1/3的故障是人为造成的，而且一般性维护（如加润滑油、清洗、检查等）是由操作者进行的，就我们公司的操作者来说，对设备了解甚少，要对设备做好一般性的维护就更比较困难的。因此要加强一线操作者的业务和技术的培训，提高操作人员的整体素质，使他们尽快掌握数控机床的性能，严格执行设备操作规则和维护保养规则，保证设备运行在合理的工作状态之中。

2、操作者日常检查

操作者是设备的直接用户，为了保证机床设备的正常运行，要求数控操作者每天应该按日常检查规则检查设备，当发现设备异常时，暂停设备并通知有关部门检测维修，避免重大事故发生。

3、巡回检查设备

机床的先进性、复杂性和智能化高的特点，使得它的维护、保养工作比普通设备复杂且要求高的多。因此维修人员应通过经常性的巡回检查，如CNC系统的排风扇运行情况，机柜、电机是否过热，是否有异常声音或异味，压力表指示是否正常，各管路及接头有无泄漏、润滑状况是否良好等，积极做好故障和事故预防，若发现异常应及时解决，这样才有可能把故障消灭在萌芽之中，从而可以减少一切可避免的损失。

五、数控机床的维修管理

对数控机床的维修，不仅需要正确地诊断所发生的故障，而且还必须有效地实施维修管理。制定合理的机床维修保养制度，能够有效地做到预防故障发生和提高维修保养效率，特别是对于我们公司尤其具有重要的意义。

目前我们公司在数控机床维修管理方面还是空白，车间只管使用数控机床，维修部门只管维修，但是机床的管理就无人负责，在维修管理方面更是欠缺。

数控机床的维修管理主要包括以下三个方面：

（一）、预防维修管理

维修管理是通过建立一套适合数控机床维修及保养管理制度，实现定期对数控机床实施不同复杂度等级的维护与保养措施，从而最大程度地保证数控机床始终处于最佳工作状态。它包括预防维修保养的计划、保养实施范围、保养人与监督者以及实施日期等内容的制订与实施，从而获得设备状态的现时信息，为故障发生时进行诊断和维修提供重要参考。

(二)、故障诊断与维修保养资料管理

对已进行的维修保养和故障诊断，及时将维修保养资料整理归档，既形成了完整的设备使用历史资料，为该设备后续的维护保养提供了真实详细的参考依据，也可以使维修保养人员不断总结、积累经验，促进维修技术水平的提高。数控机床作为一种一次性投入大、技术含量高、维修复杂的高价值固定资产，要想充分发挥其使用价值为公司创造利润，就需要数控机床的相关工作人员不断积累对设备的认识和使用管理经验，整理完整有效的设备档案资料是达到这一目标的重要手段。

(三)、维修备件的管理

为了提高数控机床的维修保养效率，建立备品备件管理是十分必要的。

数控机床维修技术 篇7

1.1 系统检测原理

伺服放大器侧具有过热检测信号, 该信号由放大器内的智能逆变模块发出。当放大器的逆变模块温度超过规定值时, 通过PWM指令传递到CNC系统, CNC系统发出400号过热报警。

伺服电动机的过热信号是由伺服电动机定子绕组的热偶开关检测的, 当伺服电动机的温度超过规定值时电动机有的热偶开关 (常闭点) 动作, 通过伺服电动机的串行编码器 (数字伺服) 传递给CNC系统, CNC系统发出400号过热报警。系统伺服过热报警检测原理图如图1。

1.2 故障的诊断方法

首先确认CNC系统伺服过热报警, FANUC Oi系统为200或伺服调整画面的ALM1的#7是否为1来判定。然后判别是电动机过热还是伺服放大器过热, 可以通过系统诊断号201或伺服调整画面的ALM2的#7是否为0来判定。如果为"1"则为电动机过热;如果为"0"则为放大器过热。

1.3 故障产生的原因

1) 电动机过热:a.机械传动故障引起的;b.切削用量选择不正确引起的;c.电动机本身不良 (电动机定子绕组的热偶开关不良) ;d.系统伺服参数整定不良, 可进行伺服参数初始化。

2) 伺服放大器过热:a.伺服放大器的风扇故障。b.如果为伺服单元 (SVU) , 还可能是TH1、TH2接口或热保护元件损坏。c.伺服放大器本身故障, 智能逆变模块损坏, 伺服软件不良。

1.4 故障实例

实例:某数控机床系统为FANUC-Oi, 系统出现400号报警。

根据上面故障诊断方法和故障现象, 首先通过系统诊断号200的#7是为1判定为CNC系统伺服过热报警。其次查看系统为201的#7为“1”判定为电动机过热。再次在掉电状态下, 用手转动丝杠也正常, 说明故障在于电动机。最后打开电动机发现电动机内部热敏电阻不良, 更换热敏电阻后, 系统恢复正常, 故障排除。

通过该例子的故障分析可知, 数控机床有些故障若无法判定时, 将两者断开, 先判断电气系统部分, 再判断机械部分。断开后, 判断CNC是否有问题, 若无, 则电气部分正常, 后转动丝杠是否有异常。

2 报警二:伺服不能就绪报警 (报警号为401)

当系统还出现其他4xx号伺服报警时, 先排除其他的伺服报警 (因为其他伺服报警他会导致401号报警) 。

2.1 系统检测原理

当系统的轴控制电路正常时, 控制电路会向伺服驱动装置发出准备信号。当伺服装置接收到该信号后, 如果伺服装置正常工作, 则伺服装置内部的继电器获电动作, 一方面接通伺服的主回路, 另一方面通过伺服装置向系统发出DRDY信号。当系统得到来自轴控制电路的伺服就绪信号后, 系统发出伺服使能信号。伺服装置准备接收来自轴控制电路的控制信号。如果系统轴控制电路发出准备信号而得不到伺服就绪准备信号时, 系统就会产生401号报警。伺服就绪控制信号流程图如图2。

2.2 故障产生的原因

1) 当发生该故障时, 首先要确认系统急停按钮是否处于释放状态, 如果处于急停状态时, 伺服装置就不能正常工作, 这一点请注意。

2) 伺服驱动装置故障:连接电缆故障;伺服装置的继电器MCC控制回路或线圈本身故障;内部控制回路或检测电路故障。

3) 系统轴控制卡 (轴板) 故障或系统伺服模块故障 (此时需要更换系统轴板或对该板进行检修) 。

2.3 故障的诊断方法

采用信号短接的方法来判断故障的部位。具体的做法是短接轴控制板的7-12管脚 (M184) , 如果系统报警消失, 则故障在伺服装置或连接电缆;如果信号短接后系统报警号不消失 (系统复位后) , 则为系统轴控制板故障。

2.4 故障实例

实例:某数控机床系统为FANUC-Oi, 系统出现401号报警, 伺服单元上显示“-”。

根据上面故障诊断方法和故障现象, 可采用短接法来判断故障点位置。首先拨下轴板上的M184电缆接头, 短接轴控制板的7-12管脚, 系统上电后, 系统报警号消失, 而伺服单元还是“-”, 说明伺服单元出现了故障。检查伺服单元的供电压是正常的, 说明故障在伺服单元的内部。拆下伺服单元, 将JV1B的8-10管脚短接后, 接上电源。用电压表测量控制电路有电压输出, 说明伺服单元的辅助电路和检测电路都正常, 故障在继电器MCC线圈回路。仔细检查后发现, MCC线圈的一个焊点虚焊, 焊好虚焊点, 系统恢复正常, 故障排除。

通过该例子的故障分析可知, 数控机床有些故障可以采用信号短接的方法进行故障的诊断与排除, 这样可以比较准确地判断故障发生的具体部位, 但要求维修人员必须清楚系统的信号流程及各接头的管脚功能。

摘要：以FANUC0i系统为例, 简要介绍了数控机床伺服系统常见故障产生的原因和排除方法。

关键词：数控机床,伺服系统,维修技术

参考文献

[1]龚仲华.数控机床故障诊断与维修500例[M].北京:机械工业出版社, 2005.

数控机床维修技术 篇8

关键词 数控机床；数控系统；故障诊断技术

中图分类号 TG659 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)051-0129-02

1 数控系统的常见故障

1.1 常见故障分类

数控机床数控系统常见的故障一般具有一定规律，按照出现的阶段不同可分为：初期运行阶段、正常运行阶段和衰老阶段。初期运行阶段出现故障的频率相对较高，且故障频率曲线明显呈上升之势，多为设计制作和装配缺陷造成。正常运行阶段故障发生则趋于水平，频率较低，多为人员操作和维护不良所致。而衰老阶段出现的系统故障出现频率极大且曲线呈上升趋势，多为运行时间过长、机件磨损老化所致。数控机床出现故障问题可按照结构不同分为机械类与电气类两种，按照故障发生源不同分为机械故障与控制故障两种，而究其数控系统来说可分为软件故障、硬件故障和干扰故障三种。判定故障的发生原因在电气方面还是机械方面，则需先检查数控系统是否能够正常运行，“看门狗”预警系统是否出现报警现象。然后检查电机电路和原构件组成是否能够正常运行，关注是否出现间歇或抖动现象和定位不准等现象。在检查完毕后如没有出现以上问题则初步诊断可排除问题源不在电气方面，进而转向机械故障的检查环节。应在保证切断电机电源的前提下着重检查系统传动环节，配合手动打表检查系统工作状态。

1.2 故障分析

数控机床伺服驱动系统是与系统电源、电气及机械系统联系，系统运行过程中不断处于启动与关闭状态。容易出现故障一般会出现系统瘫坏、加工工件面表不达标和保险烧断等问题，系统瘫坏问题是因为电压不稳导致电压波动过大或电压冲击所致。而加工工件面表不达标的问题则是由于生产过程伺服驱动系统调整不合理导致走圆弧补轴换向出现凸台，电机爬行低速或振动情况所致。烧断保险是以机械系统超载负荷导致电机温度过高烧断保险；电源故障：电源失去效用造成的结果是整个系统瘫痪，根本原因在于系统设计方面的不足，而我国大部分地区的供电都存在电压不稳定、品质差等问题，再有人为操作的原因都是造成电源故障的重要原因；内部器件逻辑故障：数控系统主以系统内部器件的逻辑处理模式作为控制的核心，通常以PLC核心技术来实现。内部器件与外界采集的信息接触甚多，执行元构件出现故障的可能性就相对较大。

2 数控机床系统的诊断技术

2.1 数控系统故障诊断技术

数控系统的诊断与维修概念，不能仅仅局限于数控系统发生故障时，如何能够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。正确操作和使用数控系统的步骤是数控系统通电前的检查和数控系统通电后的检查两个阶段。数控系统通电前的检查内容包括：检查CNC装置内的各个印刷线路板是否紧固，各个插头有无松动；认真检查CNC装置与外界之间的全部连接电缆是否按随机提供的连接手册的规定，正确而可靠地连接；交流输入电源的连接是否符合CNC装置规定的要求；确认CNC装置内的各种硬件设定是否符合CNC装置的要求。只有经过上述检查，CNC装置才能投入通电运行。数控系统通电后的检查的内容则包括：首先要检查数控装置中各个风扇是否正常运转；确认各个印刷线路或模块上的直流电源是否正常，是否在允许的波动范围之内；进一步确认CNC装置的各种参数；当数控装置与机床联机通电时，应在接通电源的同时，作为按压紧急停止按钮的准备，以备出现紧急情况时随时切断电源；用手动以低速给移动各个轴，观察机床移动方向的显示是否正确；进行几次返回机床基准点的动作，用来检查数控机床是否有返回基准点功能，以及每次返回基准点的位置是否完全一致；CNC装置的功能测试等等。

2.2 诊断程序法维修技术

很多数控系统都具有程序单步执行功能，这个功能是在调试加工程序时使用的。当执行加工程序出现故障时，采用单步执行程序可快速确认故障点，从而排除故障。本文就以常用的诊断程序法进行分析讨论。

所谓诊断程序就是对数控机床各部分包括数控系统本身进行状态或故障检测的软件，当数控机床发生故障时，可利用该程序诊断出故障源所在范围或具体位置。诊断程序一般分为三套，即启动诊断、在线诊断或称后台诊断和离线诊断。启动诊断指从每次通电开始至进入正常的运行准备状态止，CNC内部诊断程序自动执行的诊断，一般情况下数秒之内即告完成，其目的是确认系统的主要硬件可否正常工作。主要检查的硬件包括：CPU、存储器、I/O单元等印刷板或模块；CRT/MDI单元、阅读机、软盘单元等装置或外设。若被检测内容正常，则CRT显示表明系统已进入正常运行的基本画面（一般是位置显示画面）。否则，将显示报警信息。在线诊断是指在系统通过启动诊断进入运行状态后由内部诊断程序对CNC及与之相连接的外设、各伺服单元和伺服电机等进行的自动检测和诊断。只要系统不断电，在线诊断也就不会停止，在线诊断的诊断范围大，显示信息的内容也很多。一台带有刀库和台板转换的加工中心报警内容有五六百条。离线诊断是利用专用的检测诊断程序进行的旨在最终查明故障原因，精确确定故障部位的高层次诊断，离线诊断的程序存储及使用方法一般不相同。离线诊断是数控机床故障诊断的一个非常重要的手段，它能够较准确地诊断出故障源的具体位置，而许多故障靠传统的方法是不易进行诊断的。需要注意的是，有些厂商不向用户提供离线诊断程序，有些则作为选择订货内容。在机床的考察、订货时要注意到这一点。

随着科学技术的发展及CNC技术的成熟与完善，更高层次的诊断技术已经出现。其中最引人注目的是“自修复”、“专家诊断系统”和通信诊断系统，这些新技术的发展与应用，无疑会给数控

维修特别是故障诊断提供更有效的方法与手段。

3 结束语

数控机床作为一种比较高效的自动化机床，其主要综合了现代计算机技术、自动化技术、伺服驱动和精密测量等各项新型的技术研究成果。作为一门具有经济性能好、生产效益高等特点的新兴工业控制技术，为保障数控机床能够安全平稳运行作业，应加强维护保养工作和注重研究对出现故障的排除办法，从而发挥数控机床更大的能用效益。

参考文献

[1]张筱琪.机电设备控制基础[M].北京:中国人大出版社,2000.

[2]陈子银.数控机床电气控制[M].北京:北京理工大学出版社,2006.