1、高等教育出版社第9章 数控机床常见故障的诊断与排除普通高等教育规划教材 数控机床电气控制数控机床电气控制 刘祖其刘祖其 刘刘 海海 编编 高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社第9章 数控机床常见故障的诊断与排除 第第9章章 数控机床常见故障的诊断与排除数控机床常见故障的诊断与排除9.1 数控机床常用的维修方法数控机床常用的维修方法9.2 数控机床常见机械故障的排除方法数控机床常见机械故障的排除方法9.3 数控机床常见电气故障的诊断与排除数控机床常见电气故障的诊断与排除 高等教育出版社第9章 数控机床常见故障的诊断与排除第第9章章 数控机床常见故障的诊断与排除数控机床常见故障的诊断与排除
2、数控机床在使用中经常会碰到机、电、液、气、操作等各类故障。必须采用合理的方法，尽快查明原因排除故障，提高数控机床效率。本章主要介绍机械和电气故障。高等教育出版社第9章 数控机床常见故障的诊断与排除9.1数控机床常用的维修方法数控机床常用的维修方法数控系统品种繁多，内部结构差别极大，而且编程格式也有很大区别。但是，当发生故障时，都可遵循下述方法进行综合判断。1.直观法直观法 利用问、听、看、闻、摸、查等来判断故障原因。问 操作者在故障产生时机床处于何种操作状态、故障现象。听 机床运转声是否有异常。看 根据故障现象判断故障位置，判断是机械故障还是电气故障。闻 有无异味，是电气元件烧毁发出的焦糊味还
3、是润滑油脂氧化蒸发油烟气焦味。摸 用手感来判别机床的故障，如温升、振动、伤痕和波纹、爬行、松紧等。高等教育出版社第9章 数控机床常见故障的诊断与排除 2.自诊断功能法自诊断功能法根据数控机床自诊断功能和报警功能，进行区域判别。一般可以根据LCD文字显示报警进行排除，还可通过查维修手册排除。要缩小故障判断的范围。3.功能程序测试法功能程序测试法用功能程序进行测试，可确定运动与精度的正确性。对于有特殊功能的专用数控设备，在使用其特殊功能时可用此方法。4.替换法替换法在确定了故障的大致起因后，可采用同规格的器件或电路板进行替换。高等教育出版社第9章 数控机床常见故障的诊断与排除 5.置换法置换法置换
4、法可立即确定故障，如可以将车床X、Z轴的驱动板互换可以判定故障所在。6.参数检查法参数检查法由于受外界干扰会引起存储器内参数发生变化,从而产生故障。如三轴同时显示超程，这种现象一般不会出现,多数是参数错误。7.测量比较法测量比较法同一规格的机床或器件或电路板等其参数是一样的，故障机的部位可参考正常机的部位进行测量比较，确定故障。高等教育出版社第9章 数控机床常见故障的诊断与排除8.局部升温法局部升温法故障时有时无，或开机一段时间后自动停机，或过一段时间后又能正常起动等情况，应考虑可能是某些电器老化所致。可采用局部升温法来观察其故障现象的变化。9.原理分析法原理分析法根据数控机床各部分的工作原理
5、，采用示波器等一些专用仪器来检测功能板块之间的逻辑关系，对故障现象进行分析比较，找出故障原因。高等教育出版社第9章 数控机床常见故障的诊断与排除9.2数控机床常见机械故障的排除方法数控机床常见机械故障的排除方法 数控机床的机械部件主要是导轨、主轴、刀库及换刀装置等,如表9-1所示是以一个加工中心的机械故障为例，介绍常见机械故障现象及排除方法。具体分析方法见表9-1。高等教育出版社第9章 数控机床常见故障的诊断与排除9.3数控机床常见电气故障的诊断与排除数控机床常见电气故障的诊断与排除 数控机床的电气故障通常分为强电故障和弱电故障。要熟练掌握关键点的测试，这是缩小故障范围重要的一个步骤。强电部分
6、 是指继电器、接触器、开关、熔断器、电源变压器、电动机、电磁铁、行程开关等电气元器件及其所组成的电路。这部分的故障十分常见，必须引起足够的重视。弱电部分 是指CNC装置，包括PLC控制器、显示器、伺服单元、控制元件、检测开关、输入/输出装置等电子电路。高等教育出版社第9章 数控机床常见故障的诊断与排除9.3.1数控机床常见电气故障的诊断数控机床常见电气故障的诊断 1.电源故障分析电源故障分析 (1)强电控制电路的故障分析 三相交流电引入数控机床电气柜内，经总开关后成为母线R、S、T，其分支有的经保护开关和接触器控制交流异步电动机，给液压系统、冷却系统、润滑系统等提供动力；有的经过三相变压器降压
7、供给主轴或进给伺服系统；也有许多单相使用，经降压、整流、稳压或经开关电源供给某些电子电器装置使用。数控机床的种类很多，故障的发生是多种多样的，产生的原因也比较复杂，即使同一类型的机床因其生产厂家的不同，其控制电路、电器安装也有差异。所以在维修数控机床前，必须先要了解该数控机床的电路图、接线图和位置图及电气元件明细表，然后再对该机床的电气电路进行分析。具体步骤如下:高等教育出版社第9章 数控机床常见故障的诊断与排除 1)搞清楚机床对电气控制的基本要求，分析该机床的各个运动形式是如何实现的。2)主电路，通常使用的电气元件有隔离开关、保护开关、空气断路器、交流接触器、熔断器、热继电器、伺服变压器、控
8、制变压器、接线端子排等，起到分合、控制、切换、隔离、短路保护、过载保护及失压保护等作用。3)控制电路，数控系统发出辅助功能控制命令，经可编程序控制器，进行逻辑控制，由辅助控制系统对主电路电器进行控制；数控系统接收辅助功能控制命令，是经过操作盘进行操作的。4)对于不同的机床、不同的系统,维修时应根据机床与系统的实际情况，分别进行处理。对于控制较复杂的机床，必须对照机床电气原理图进行维修处理，一般不要改变机床的原操作方式与原设计功能。高等教育出版社第9章 数控机床常见故障的诊断与排除 (2)弱电控制电路的故障分析数控机床开关电源的种类多，输出电压的种类有+24V、+15V、+12V、+5V等。只要
9、有一个电压输出不正常，机床就不能正常工作。下面分析几个典型故障。1)没有输出电压 DC变换器没有输出电压，应检查变换器电线上的整流器是否已被烧毁，或滤波电容器是否烧毁。2)输出电压不稳定 有输出电压，但输出电压随着负载和输入电压的变化而改变，没有稳压作用。此时最大的可能是反馈信号不正常。3)输入与输出电压相等 该故障一般是由于开关失效或驱动电路故障造成电源开关锁定而引起。高等教育出版社第9章 数控机床常见故障的诊断与排除 2.数控装置的故障分析数控装置的故障分析数控装置部分的故障有软件故障和硬件故障。1)软件故障。加工程序编制出错、机床数据设置不当、系统后备电池失效、操作者操作失误、数据通信过
10、程中电网瞬间停电等，都将会导致部分或全部数据丢失。这类故障属于软件故障。2)硬件故障。控制系统某元器件接触不良或损坏、无供电电源等,这种故障必须更换损坏的器件或者维修后才能排除。高等教育出版社第9章 数控机床常见故障的诊断与排除 3.PLC控制器的故障分析PLC部分的故障也分为软件和硬件故障两种。1)软件故障。数控机床有PLC用户程序，用户程序编制不好，在数控机床运行时会发生一些无报警的机床故障，因此PLC用户程序要编制好。2)硬件故障。在PLC输入/输出模块出现问题而引起的故障属于硬件故障。有时个别输入/输出口出现故障,也可以通过修改PLC程序，使用备用接口替代出现故障的接口，从而排除故障。
11、高等教育出版社第9章 数控机床常见故障的诊断与排除 4.伺服系统的故障分析伺服系统的故障一般都是由于伺服控制单元、伺服电动机、测速装置、编码器等出现问题引起的，要分别对各单元进行分析。5.显示器的故障分析数控系统显示的不正常，可以分为完全无显示和显示不正常两种情况。当电源和系统的其它部分工作正常时，系统无显示的原因，一般情况下是由硬件原因引起，而显示混乱或显示不正常，一般来说是由系统软件引起的。另外，系统不同，所引起的原因也不同，这要根据实际情况进行分析。6.控制元件、检测开关的故障分析机床常见的控制元件、检测开关有：检测开关、液压元件、气动元件、电气执行元件、机械装置等，这些常见的机床控制元
12、件、检测开关由于接触不良引起各种故障比较多，这类故障一般稍有点维修知识就可以解决，但是检修这类故障要用万用表配合，有条件最好配备一台示波器。高等教育出版社第9章 数控机床常见故障的诊断与排除9.3.2数控机床常见电气故障的排除方法数控机床常见电气故障的排除方法 1.故障诊断方法故障诊断方法1)故障诊断原则有：先外部后内部、先机后电、先静后动、先简后复杂等。2)CNC系统的诊断有：起动诊断、在线诊断、离线诊断、通信诊断、自修复系统等。3)常见检修方法有：直观检查法、初始化复位法、自诊断法、功能程序测试法、元件替代法、交叉换位法、参数检查法、测量比较法、敲击法、局部升温法、原理分析法、电压法、电阻
13、法、跨接线法、电流法等。所列这些故障的诊断方法,维修人员要根据故障的实际情况来选择，一般维修经验丰富的人会运用自如。高等教育出版社第9章 数控机床常见故障的诊断与排除 2.故障的处理方法故障的处理方法以上所述数控机床常见电气故障分析、故障的诊断和排除方法，不仅适合数控机床,而且适合于电气设备、通信设备、医疗设备、家用电器及电子产品。有电子产品维修经验的人，对数控机床一般的电气故障都会处理。数控机床电气维修是一个系统工程，即使干了几年数控机床电气维修的人，很多问题还是难以解决，尤其是弱电部分故障所涉及的知识很广。当然，数控机床故障维修不是没有规律和方法可循，尤其是强电故障比较容易判断，比如：常见
14、主电路出故障，按下起动开关出现声音异常；常见控制电路故障，按下起动开关机床不工作也无声音。对故障的处理方法，本作者建议如下:高等教育出版社第9章 数控机床常见故障的诊断与排除 1)要熟练使用万用表和示波器，示波器和万用表是维修时经常要用到的仪器。信号测试使用示波器检查：示波器常用来观察开关电源的振荡波形；直流电源或测速发电机输出的纹波，伺服系统的超调、振荡波形；放大器的输出波形；显示器电路垂直、水平振荡和扫描波形；视放电路的视频信号等。凡是电路的供电方式都使用万用表检查：万用表操作方便，读数精确，功能齐全,体积小，携带方便，可测量交直流电压、电流、电阻、晶体管放大倍数、电路的通断等。搞维修的人
15、都必须熟练掌握万用表的使用，它是检测数控机床强弱电供电情况及短路、断路等的有力武器。2)要熟练掌握维修设备的供电方式、信号流程和电路框图。由于电路原理图一般都比较复杂，但电路框图都比较简单，所以最起码要能看得懂电路框图，对维修设备的所有接口的作用要有所了解。3)要掌握关键点测试，提高维修效率。如：模块的供电电压、输入/输出接口等可视为关键测试点。高等教育出版社第9章 数控机床常见故障的诊断与排除 4)做好记录。把常用设备的供电方式、信号流程做好静态和动态的测试记录，一旦设备出了故障，原有的静动态的测试记录就是依据,这样可提高维修效率。5)充分利用厂家提供的技术资料和热线电话。请教厂家技术人员,
16、一般厂家向用户提供的资料有：数控机床电气使用说明书、电气原理图、电气互连图、结构简图、电气参数、PLC控制程序、操作手册、编程手册、数控系统安装及维修手册、伺服驱动系统使用说明书,注意资料保存。数控机床是企业生产中的关键设备，无论是设备的价格还是产品的价格都很昂贵，机床的使用寿命对企业来说是非常重要的。因此，机床的维修、保养、故障分析和故障后的处理工作就显得很重要。虽然数控机床种类繁多，故障千变万化，但故障分析和维修方法是基本相同的。如果读者想尽快掌握数控机床电气故障的维修,需熟练掌握数控机床的供电方式、信号流程、电路框图。掌握以后，即使你是一个初学者，那你已经成功了一半。高等教育出版社第9章 数控机床常见故障的诊断与排除第第9章章 结束结束
