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1、 畢業(yè)設計（論文） 發(fā)證學校： 題目名稱： 數(shù)控機床典型故障分析與維修 系 別： 機電技術(shù)系 專 業(yè)： 數(shù)控技術(shù)及應用 班 級： 技師數(shù)控1001班

2、 姓 名： 傅 汕 學 號： 指導教師： 交稿時間： 年 月 日 目錄 摘要 …………………………………………… 3 正文 一.數(shù)控機床的簡介……………………………3 二.數(shù)控機床的維護

3、…………………4 三. 數(shù)控機床故障診斷及處理的基本原則…………………………4 四. 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)故障分析與維修………………………………5 五. 數(shù)控機床電氣系統(tǒng)故障與分析………………………7 六. 直流伺服系統(tǒng)的故障診斷(分析)與維修……………………………8 七. 可編程控制器模塊的故障診斷與維修……………………………9 參考文獻…………………………………………11

4、

5、 數(shù)控機床典型故障分析與維修 摘 要 數(shù)控機床是一種技術(shù)含量很高的自動化機床，它集機、電

6、、儀于一體，綜合的了計算機技術(shù)、自動化技術(shù)、伺服驅(qū)動、精密測量和精密機械等各個領域的新技術(shù)成果。隨著數(shù)控車床、數(shù)控機床、加工中心等數(shù)控加工產(chǎn)品用量的劇增，培養(yǎng)一大批能夠熟練掌握現(xiàn)代數(shù)控機床編程、操作和維修的應用型人才的日益迫切。 關鍵詞 數(shù)控機床，自動化，加工中心 一 數(shù)控機床簡介 數(shù)控機床是用數(shù)字化的信息來實現(xiàn)自動控制的，將與加工零件有關的信息一工件與刀具相對運動軌跡的尺寸參數(shù)（進給執(zhí)行部件的進給尺寸人切削加工的工藝參數(shù)（主運動和進給運動的速度、切削深度等L以及各種輔助操作（主運動變速、刀具更換、冷卻潤滑液啟停、工件夾緊松開等）等加工信息一一用規(guī)定的文字、數(shù)字和符號組成的代碼

7、，按一定的格式編寫成加工程序單，將加工程序通過控制介質(zhì)輸人到數(shù)控裝置中，由數(shù)控裝置經(jīng)過分析處理后，發(fā)出各種與加工程序相對應的信號和指令控制機床進行自動加工。 二 數(shù)控機床的維護 2. 1 數(shù)控設備使用中應注意的問題： 1) 為提高數(shù)控設備的使用壽命，一般要求要避免眼光的直接照射和其他的熱輻射，要避免太潮濕、粉塵過多或有腐蝕氣體的場所。精密數(shù)控設備要遠離振動大的設備，如沖床、鍛壓設備等。 2) 數(shù)控機床對環(huán)境的要求 數(shù)控機床的安裝位置應遠離振源，避免陽光直射和熱輻射，要遠離潮濕和氣流的影響。 3) 對電源的要求 數(shù)控機床對電源電壓有較高要求，電源電壓波動必須在允許范圍內(nèi)(一般為電壓

8、額定值的85 ～110 o／6)，并保持相對穩(wěn)定。 4) 嚴格按機床說明書規(guī)定使用機床 使用數(shù)控機床時，不允許隨意改變制造廠設定的控制系統(tǒng)參數(shù)，不允許隨意提高液壓系統(tǒng)的壓力及更換機床附件等。 2. 2 對機床數(shù)控系統(tǒng)的維護，除按說明書規(guī)定執(zhí)行外，還應注意以下幾個方面。 1) 嚴格遵守操作規(guī)程和日常維護制度。 2) 確保數(shù)控柜電氣柜的散熱系統(tǒng)正常工作。 3) 盡量少開數(shù)控柜和強電柜門。 4) 長期閑置的系統(tǒng)應定時給系統(tǒng)通電，定時進行空運行。 5) 定期檢查和更換伺服電機的電刷。 6) 定期更換系統(tǒng)后備電池。 三 數(shù)控機床故障診斷及處理的基本原則 數(shù)控機床的大部分故障都以綜

9、合故障形式出現(xiàn)，判斷與處理原則如下。 3. 1調(diào)查故障現(xiàn)場 機床故障發(fā)生后，維修人員首先要向操作者了解機床在什么情況下出現(xiàn)故障，故障現(xiàn)象如何，操作者采取了什么措施。再仔細觀察數(shù)控裝置的工作寄存沖工作寄存器中尚存的工作內(nèi)容，了解已執(zhí)行的程序內(nèi)容及自診斷顯示的報警內(nèi)容，然后按數(shù)控系統(tǒng)的復位鍵，觀察系統(tǒng)經(jīng)清除復位后故障報警是否消失，如果消失，多屬于軟件故障，否則是硬件故障。對于非破壞性故障，有條件時可再現(xiàn)故障，觀察現(xiàn)象，以驗證分析是否正確。 3. 2 分析可能造成故障的因素 數(shù)控機床出現(xiàn)的同一故障現(xiàn)象，其原因是多種多樣的，有可能是由于機械、電氣及控制系統(tǒng)等造成的。要準確地判斷故障出

10、現(xiàn)的環(huán)節(jié)和造成故障的原因，必須羅列所有相關的因素。 例如，行程開關工作不正常時，其影響因素可能有以下幾個方面：1)機械運動不到位，開關未壓下；2)機械結(jié)構(gòu)不合理，開關松動或擋塊太短；3)開關 自身質(zhì)量有問題；4)開關選型不當；5)防護措施不好，開關內(nèi)進了雜物，使動作失常。 3. 3 確定產(chǎn)生故障的原因 由于造成故障的因素很多，因此維修人員必須利用該機床的技術(shù)檔案，憑借現(xiàn)場操作經(jīng)驗、判斷能力和掌握的機、電、液等綜合專業(yè)技術(shù)知識，通過必 要的測試手段，最后判別可能產(chǎn)生故障的原因，最后通過必要的試驗，逐一尋找、確定故障源。 四 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)故障分析與維修 4.1機械結(jié)構(gòu)故障分析

11、的方法 4.1.1數(shù)控機床機械故障分析的方法可以分為簡易診斷法和精密診斷法兩種。 4.1.2數(shù)控機床機械故障的診斷方法 數(shù)控機床機械故障診斷方法如下表： 診斷方法 原理及特征 應用 簡易診斷法 聽、摸、看、問、嗅 借用簡單工具、儀器,如百分表、水準儀、光學儀等檢測;通過人的感官,直接觀察形貌、聲音、溫度、顏色和氣味的變化,根據(jù)經(jīng)驗來診斷 需要有豐富的實踐經(jīng)驗 精密診斷法 溫度檢測 接觸型：采用溫度計、熱電偶、測量貼片、熱敏涂料直接接觸軸承、電動機、齒輪箱等裝置的表面進類型行測量． 非接觸型：采用先進的紅外測溫儀、紅外熱像儀、紅外掃描儀等遙測不宜接近的物體．

12、 具有快速、正確、方便的特點 用于機床運行中發(fā)熱異常的檢測 震動測試 通過安裝在機床某些特征點上的傳感器，利用震動計巡回檢測，檢測機床上特定測量處的總振級大小，如位移、速度、加速度和幅頻特性等，對故障進行預測和檢測 振動和　噪聲是應用最多的診斷信息．首先是強度測定，確認有異常時，再作定量分析 噪聲檢測 用噪聲測量計、聲波計對機床齒輪、軸承在運行中的噪聲信號頻譜的變化規(guī)律進行深入分析，識別和判別齒輪、軸承磨損失效故障狀態(tài) 4.2主運動系統(tǒng)的故障分析與維修 4.2.1主軸常見故障及其診斷分析 以下為主軸常見故障及其與維修方法 故障現(xiàn)象 故障原因 排除方法 切削震動大

13、 主軸箱和床身連接螺釘松動 恢復精度后禁錮連接螺釘 軸承預緊力不夠,游隙過大 重新調(diào)整軸承游隙.但預緊力不宜過大,以免損壞軸承. 軸承預緊螺母松動,使主軸竄動 禁錮禁固螺母,確保主軸精度合格 軸承拉毛或損壞 更換軸承 主軸與箱體超差 修理主軸或箱體,使其配合精度,位置精度達到要求 齒輪和軸承損壞 主軸箱和床身連接螺釘松動 恢復精度后 變擋機構(gòu)損壞或固定擋銷脫落 修復或更換零件 軸承預緊力過大或無潤滑 重新調(diào)整預緊力,并使之潤滑充足 主軸箱噪聲大 主動部件平衡不好 重做動平衡 齒輪嚙合間隙不均衡或嚴重損傷 調(diào)整間隙或更換齒輪 軸承損壞或傳動軸彎曲

14、 修復或更換軸承,校直傳動軸 傳動帶長度不一或過松 調(diào)整或更換傳動帶不能新舊混用 齒輪精度差 更換齒輪 潤滑不良 調(diào)整潤滑油量,保持主軸箱的清潔度 主軸無變速 變擋信號是否輸出 維修人員檢查處理 壓力是否足夠 檢測并調(diào)整工作壓力 變擋液壓缸研損或卡死 修毛刺和研傷,清潔后重裝 變擋液壓缸撥叉脫落 修復或更換 4.3進給系統(tǒng)的故障診斷（分析）與維修 數(shù)控機床進給系統(tǒng)的任務是實現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)（刀架工作臺等）的運動 4.3.1滾珠絲桿螺母副的常見故障及其診斷維修 滾珠絲桿螺母副的常見故障及其診斷維修見下表所示 故障現(xiàn)象 故障原因 排除方法 加工工件粗糙度值

15、高 行導軌的潤滑油不足,致使溜板滑 加潤滑油,排除潤滑故障 滾珠絲杠有局部拉毛或研磨 更換或修理絲杠 絲杠軸承損壞,運動不平穩(wěn) 更換損壞的軸承 伺服電動機未調(diào)整好,增益過大 伺服電動機未調(diào)整好,增益過大 滾珠絲杠在運轉(zhuǎn)中轉(zhuǎn)距過大 二滑板配合壓板過緊或研傷 重新調(diào)整或修嚴板，用0.04mm塞尺塞不進去為合格 絲杠研磨 更換 伺服電動機與滾珠絲杠連接不同軸 調(diào)整同軸度并禁錮連接座 無潤滑油 調(diào)整潤滑油路 超程開關失靈造成機械故障 檢查故障并排除 超程開關失靈造成機械故障 檢查故障并排除 絲杠螺母潤滑不良 分油器不分油 檢查定量分油器 油管堵塞 清

16、除污物使油管暢通 滾珠絲杠副噪聲 滾珠絲杠軸承蓋壓合不良 調(diào)整壓蓋,使其壓緊軸承 滾珠絲杠潤滑不良 檢查分油器和油路,使?jié)櫥统渥? 滾珠產(chǎn)生破損 更換滾珠 電動機與絲杠聯(lián)軸器產(chǎn)生松動 擰緊聯(lián)軸器鎖緊螺釘 五 數(shù)控機床電氣系統(tǒng)故障與分析 5.1接觸器常見故障現(xiàn)象及診斷(分析) 接觸器常見故障及診斷如下： 象故障現(xiàn) 故障原因 電源電壓 機械 電磁鐵 主觸頭 負載效應 操作使用 彈簧 機構(gòu) 勵磁線圈 鐵心 主觸點不閉合 過低 銹住粘連、恢復彈簧變硬 鐵心機械銹住或卡住 斷線、線圈額頂電壓高與電源電壓 鐵心極面有油污、塵?；驓庀短?/p>

17、大 線圈斷電而鐵心不釋放 恢復彈簧損壞失效 機構(gòu)松動、脫落或位移 工作氣隙減小導致剩磁增大 使用壽命過長 主觸頭不釋放 回路電壓過低 觸頭彈簧壓力小 熔焊、燒結(jié)、金屬顆粒凸起 負載側(cè)短路 頻率過高或長期過載 電磁鐵噪聲大 過底 觸頭彈簧壓力過大 鐵心機械銹住或卡住 接線點接觸不良 鐵心短路環(huán)斷裂 電磨損、接觸不良 主觸頭不釋放 過高，過底 匝間短路 操作頻率過高 5.2熱繼電器常見故障現(xiàn)象及診斷(分析) 5.2.1熱繼電器 對于熱繼電器,產(chǎn)生不動作與誤動作的原因可從控制輸入

18、、機構(gòu)與參數(shù)、負載效應等幾個面來分析.如電機已嚴重過載,則熱繼電器不動作的原因如下. 1) 電機的額定電流選擇得太大,造成受載電流過大. 2) 整定電流調(diào)節(jié)太大,造成動作滯后. 3) 動作機構(gòu)卡死,導板脫出. 六 直流伺服系統(tǒng)的故障診斷(分析)與維修 6.1主軸伺服系統(tǒng)故障診斷與維修 6.1.1直流電動機伺服系統(tǒng)的故障診斷(分析) 直流電動機伺服系統(tǒng)故障診斷如下表所示: 直流主軸伺服系統(tǒng)的故障現(xiàn)象 發(fā)生故障的可能原因 主軸不轉(zhuǎn) 印刷線路板太臟 觸發(fā)電路脈沖電路故障,沒有脈沖發(fā)生 主軸電動機動力先斷線或與主軸控制單元連接不良 高/低擋齒輪切換用的離合器切換不良

19、 機床負載太大 機床未給出主軸旋轉(zhuǎn)信號 電動機轉(zhuǎn)速異常或轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定 測速發(fā)電機斷線 速度指令錯誤 過負載 印刷電路板故障 電流極限設定錯誤 同步脈沖紊亂 過流報警 主軸電動機電樞線圈內(nèi)部短路 負荷太大 電流零信號沒有輸出 主軸被制動 速度偏差太大 印刷電路板不良（LED1不亮) 電動機不良 測速發(fā)電機不良(LED2燈亮) 熔絲熔斷 輸入電源反相(LED3燈亮) LED4燈亮,表示過載 由于外加電壓過高或干擾引起 勵磁電流太大 勵磁控制回路不動作 熱繼電器跳閘 晶閘管整流部分太臟,造成絕緣能力降低 電動機過熱 減速極限電路調(diào)整不良 過

20、電壓吸收器燒壞 電流反饋回路不良 運轉(zhuǎn)終止 6.2進給伺服系統(tǒng)故障診斷與維修 6.2.1直流伺服電動機的故障診斷與維修 直流電動機的常見故障及其診斷如下. (一) 伺服電機不轉(zhuǎn) 當機床開機后,CNC工作正常,但伺服電動機不轉(zhuǎn).從電動機本身以及相關部分來說,可能有以下幾方面的原因。 1) 電樞線斷線或接觸不良。 2) 電動機永磁體脫落。 3) 制動器不良或制動器未接通電造成的制動器未松開。 (二) 伺服電動機過熱 伺服電動機過熱的原因如下。 1) 電動機負載過大。 2) 由于切削液和電刷灰引起換向器絕緣不正?；騼?nèi)部短路。 3) 由于電樞電流大于磁鋼去磁最

21、大允許電流，造成磁鋼發(fā)生去磁。 （三） 低速加工時工件表面有大的鎮(zhèn)紋。 造成低速加工時工件表面振紋的原因教多，包括刀具、切削參數(shù)、機床等方面的原因，應予以綜合分析，從電動機方面看有以下原因。 1) 電動機的永磁體被局部去磁。 2) 測速發(fā)電機性能下降。 （四） 伺服電動機機噪聲大 造成直流伺服電動機噪聲大的原因主要有以下原因。 1) 換向器接觸面粗糙或換向器損壞。 2) 電動機軸向間隙太大。 3) 切削液等進入電刷槽中，引起換向器的局部振動。 七 可編程控制器模塊的故障診斷與維修 7.1 PLC概述 7.1.1PLC的特點 1) 可靠性高,適用于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境

22、 2) 編程簡單,易于掌握 3) 控制程序可變，具有很好的柔性 4) 直接帶負載能力強 5) 接口簡單，維護方便 7.1.2 PLC的分類 1. 按結(jié)構(gòu)形式劃分 按結(jié)構(gòu)形式分為整體式和模塊式兩種. 2. 按控制規(guī)模分 根據(jù)PLC輸入、輸出口的個數(shù)PLC可分為超小型、小型、中型及大型機 類型. 1) 超小型機,其I/O點數(shù)在64以內(nèi),內(nèi)存容量在256-1000B之間. 2) 小型機, 其I/O點數(shù)在64-256之間,內(nèi)存容量在1-3.6KB之間. 3) 中型機, 其I/O點數(shù)在256-2048之間,內(nèi)存容量在3.6-13KB. 4) 大型機, 其I/O點數(shù)在2048以上

23、,內(nèi)存容量在13KB以上. 7.1.3 PLC的主要功能 1) 順序控制功能. 2) 運動控制功能. 3) 過程控制功能. 4) 數(shù)據(jù)控制功能. 5) 通信聯(lián)網(wǎng)功能. 7.2可編程控制器的結(jié)構(gòu)組成 7.2.1 PLC的結(jié)構(gòu)組成 1) 硬件組成:是有中央處理器(CPU)、存儲器、輸入/輸出單元(模塊)、編程器、擴展接口、外設I/O借接口和電源組成. 2) 軟件組成:PLC 軟件是指PLC工作時所使用的各種程序的集合,包括系統(tǒng)軟件和應用軟件. 7.2.2可編程控制器故障診斷 常用的PLC故障診斷的方法有以下幾種。 1) 根據(jù)報警信號診斷故障 2) 根據(jù)動作順序診斷故障

24、 3) 根據(jù)控制對象的工作原理診斷故障 4) 根據(jù)PLC的I/O狀態(tài)診斷故障 5) 通過PLC梯形圖診斷故障 6) 動態(tài)跟蹤梯形圖診斷故障 參考文獻 蔣洪平主編. 數(shù)控設備故障診斷與維修. 北京理工大學出版社,2006.8. 王泓主編. 機械制造基礎. 北京理工大學出版社,2006. 徐衡等編著 . 數(shù)控機床故障維修 .   化學工業(yè)出版社    2005.08月  黃翔，李迎光編著.   數(shù)控編程理論、技術(shù)與應用.   

25、; 清華大學出版社      2006.01       王鋼 編著 . 數(shù)控機床調(diào)試、使用與維護 .   化學工業(yè)出版社     2006.03    陳子銀，陳為華主編.  數(shù)控機床結(jié)構(gòu)原理與應用 .   北京理工大學出版社     2006.08      徐衡 編著.  數(shù)控機床維修/FANUC系統(tǒng)實用技術(shù)叢書 .    遼寧科學技術(shù)出版社     2005.01 9