1、第二章第二章 数控机床维护及故障诊断数控机床维护及故障诊断第一节第一节 数控机床的验收与精度检测数控机床的验收与精度检测第二节第二节 数控机床的维护数控机床的维护第三节第三节 数控机床的故障处理数控机床的故障处理第四节第四节 数控系统故障诊断的方法数控系统故障诊断的方法第五节第五节 数控机床的抗干扰数控机床的抗干扰第一节第一节 数控机床的验收与精度检测数控机床的验收与精度检测一、数控机床的验收一、数控机床的验收1.机床性能机床性能v主轴性能主轴性能手动操作手动操作高、中、低三挡转速连续进高、中、低三挡转速连续进行五次正、反转的起动、停止，检验其行五次正、反转的起动、停止，检验其动作的灵活性和可
2、靠性。观察功率、转动作的灵活性和可靠性。观察功率、转速、主轴的准停及机床的振动情况。速、主轴的准停及机床的振动情况。一、数控机床的验收一、数控机床的验收一）、机床性能一）、机床性能v进给性能进给性能 通过回原点、手动操作和手动数据输入通过回原点、手动操作和手动数据输入方式操作，检验正、反向的低、中、高方式操作，检验正、反向的低、中、高 速的进给运动的起动、停止、点动等动速的进给运动的起动、停止、点动等动作的平稳性和可靠性。并检查回原点的作的平稳性和可靠性。并检查回原点的准确性和可靠性，软、硬限位是否确实准确性和可靠性，软、硬限位是否确实 可靠。可靠。一、数控机床的验收一、数控机床的验收一）、机
3、床性能一）、机床性能v自动换刀性能自动换刀性能 通过手动和通过手动和M06指令自动运行，检验换指令自动运行，检验换刀的可靠性、灵活性和平稳性并测定换刀的可靠性、灵活性和平稳性并测定换刀时间是否符合要求。刀时间是否符合要求。v机床噪声机床噪声 主轴箱、冷却风扇、液压油泵等噪声小主轴箱、冷却风扇、液压油泵等噪声小于于85分贝。分贝。一、数控机床的验收二）、数控功能二）、数控功能v指令功能指令功能指令的功能实现及准确性指令的功能实现及准确性v操作功能操作功能检验回原点、执行程序、进检验回原点、执行程序、进给倍率、急停等功能的准确性给倍率、急停等功能的准确性vCRT显示功能显示功能检验位置、程序、各种
4、检验位置、程序、各种菜单显示功能菜单显示功能三）、连续空载运行三）、连续空载运行 进行进行816小时的空载自动连续运行小时的空载自动连续运行一、数控机床的验收一、数控机床的验收四）、验收检查项目四）、验收检查项目v数控系统外观检查（各部分破损、碰伤）数控系统外观检查（各部分破损、碰伤）v控制柜元器件的紧固检查（接插件、接线控制柜元器件的紧固检查（接插件、接线端子、元器件的固定）端子、元器件的固定）v输入电源电压、相序的确认输入电源电压、相序的确认v检查直流输出电压（检查直流输出电压（24V、5V）v确认数控系统与机床侧的接口确认数控系统与机床侧的接口v确认数控系统各参数的设定（最佳性能）确认数
5、控系统各参数的设定（最佳性能）二、精度检验二、精度检验1.1.几何精度检验（静态精度检验）几何精度检验（静态精度检验）是综合反映机床关键零部件经组装后的综是综合反映机床关键零部件经组装后的综合几何形状误差。有各坐标轴的相互垂直合几何形状误差。有各坐标轴的相互垂直度、台面的平行度、主轴的轴向和径向跳度、台面的平行度、主轴的轴向和径向跳动等检验项目。动等检验项目。2.2.定位精度检验定位精度检验是测量机床各坐标轴在数控系统控制下所是测量机床各坐标轴在数控系统控制下所能达到的位置精度。能达到的位置精度。有直线运动定位精度、直线运动重复定位有直线运动定位精度、直线运动重复定位精度、直线运动的原点复归精
6、度、直线运精度、直线运动的原点复归精度、直线运动失动量、回转工作台的定位精度、回转动失动量、回转工作台的定位精度、回转工作台的重复分度精度、数控回转工作台工作台的重复分度精度、数控回转工作台的失动量、回转工作台的原点复归精度等。的失动量、回转工作台的原点复归精度等。3.3.切削精度检验（对数控车床）切削精度检验（对数控车床）外圆车削（直径、圆度）外圆车削（直径、圆度）端面车削（平面度）端面车削（平面度）螺纹车削（螺距积累误差）螺纹车削（螺距积累误差）等等第二节第二节 数控机床的维护数控机床的维护一、点检一、点检v点检点检按有关维护文件的规定，对数控按有关维护文件的规定，对数控机床进行定点、定时
7、的检查和维护机床进行定点、定时的检查和维护v点检要求和内容点检要求和内容 专职点检专职点检重点设备、部位（设备部门）重点设备、部位（设备部门）日常点检日常点检一般设备的检查及维护（车间）一般设备的检查及维护（车间）生产点检生产点检开机前检查、润滑、日常清洁、开机前检查、润滑、日常清洁、紧固等工作（操作者）紧固等工作（操作者）二、数控系统的日常维护二、数控系统的日常维护v机床电气柜的散热通风机床电气柜的散热通风门上热交换器或轴流风扇对控制柜的内外门上热交换器或轴流风扇对控制柜的内外进行空气循环。（少开柜门）进行空气循环。（少开柜门）v纸带阅读机的定期维护纸带阅读机的定期维护对光电头、纸带压板定期
8、进行防污处理对光电头、纸带压板定期进行防污处理v支持电池的定期更换支持电池的定期更换在机床断电期间，有电池供电保持存储在在机床断电期间，有电池供电保持存储在COMS器件内的机床数据器件内的机床数据二、数控系统的日常维护二、数控系统的日常维护v检测反馈元件的维护检测反馈元件的维护光电编码器、接近开关、行程开关与撞块、光电编码器、接近开关、行程开关与撞块、光栅等元件的检查和维护光栅等元件的检查和维护v备用电路板的定期通电备用电路板的定期通电备用电路板应定期装到备用电路板应定期装到CNC系统上通电运系统上通电运行，长期停用的数控机床也要经常通电，行，长期停用的数控机床也要经常通电，利用电器元件本身的
9、发热来驱散电气柜内利用电器元件本身的发热来驱散电气柜内的潮气。保证电器元件性能的稳定可靠。的潮气。保证电器元件性能的稳定可靠。三、诊断常用的仪器仪表及工具三、诊断常用的仪器仪表及工具 1.1.仪器仪表仪器仪表v万用表万用表可测电阻、交、直流电压、电流可测电阻、交、直流电压、电流 指针式：有测量过程指针式：有测量过程 数字式：直接读数数字式：直接读数v相序表相序表可检查直流驱动装置输入电流的可检查直流驱动装置输入电流的 相序相序v双踪示波器双踪示波器检查信号波形检查信号波形v钳形电流表钳形电流表不断线检测电流不断线检测电流三、诊断常用的仪器仪表及工具三、诊断常用的仪器仪表及工具v脉冲发生笔与逻辑
10、测试笔脉冲发生笔与逻辑测试笔 对芯片或功能电路板的输入注入逻辑对芯片或功能电路板的输入注入逻辑电平脉冲，用逻辑测试笔检测输出电平，电平脉冲，用逻辑测试笔检测输出电平，以判别其功能正常与否。以判别其功能正常与否。v机械故障诊断仪机械故障诊断仪 对机械故障进行检测、分析与诊断。对机械故障进行检测、分析与诊断。2.工具工具 “+”、“一一”螺丝刀、钳子、镊子、螺丝刀、钳子、镊子、烙铁等烙铁等 四、诊断用技术资料四、诊断用技术资料数控机床生产厂家必须向用户提供安装、数控机床生产厂家必须向用户提供安装、使用与维修有关的技术资料，主要有：使用与维修有关的技术资料，主要有：v数控机床电气使用说明书数控机床电
11、气使用说明书v数控机床电气原理图数控机床电气原理图v数控机床电气连接图数控机床电气连接图v数控机床结构简图数控机床结构简图v数控机床参数表数控机床参数表v数控机床数控机床PLC控制程序控制程序四、诊断用技术资料四、诊断用技术资料v数控系统操作手册数控系统操作手册v数控系统编程手册数控系统编程手册v数控系统安装与维修手册数控系统安装与维修手册v伺服驱动系统使用说明书伺服驱动系统使用说明书 数控机车的技术资料对故障分析与诊断数控机车的技术资料对故障分析与诊断 非常重要，必须认真仔细地阅读，并对非常重要，必须认真仔细地阅读，并对照机床实物，做到心中有数。一旦机床照机床实物，做到心中有数。一旦机床 发
12、生故障，再进行分析的同时查阅资料。发生故障，再进行分析的同时查阅资料。第三节第三节 故障处理故障处理 一、故障故障v软故障软故障由调整、参数设置或操作不当引由调整、参数设置或操作不当引起（在使用初期发生较多，不熟悉）起（在使用初期发生较多，不熟悉）v硬故障硬故障由数控机床（控制、检测、驱动、由数控机床（控制、检测、驱动、液气、机械装置）的硬件失效引起液气、机械装置）的硬件失效引起 二、故障处理对策二、故障处理对策 除非出现影响设备或人身安全的紧急情况，除非出现影响设备或人身安全的紧急情况，不要立即切断机床的电源。应保持故障现不要立即切断机床的电源。应保持故障现场。场。从机床外观、从机床外观、C
13、RT显示的内容、主板显示的内容、主板或驱动装置报警灯等方面进行检查。可按或驱动装置报警灯等方面进行检查。可按系统复位键，观察系统的变化，报警是否系统复位键，观察系统的变化，报警是否消失。如消失，说明是随机性故障或是由消失。如消失，说明是随机性故障或是由操作错误引起的。操作错误引起的。如不能消失，把可能引起该故障的原如不能消失，把可能引起该故障的原因罗列出来，进行综合分析、判断，必要因罗列出来，进行综合分析、判断，必要时进行一些检测或试验，达到确诊故障的时进行一些检测或试验，达到确诊故障的目的。目的。复位后，故障不能消失，可从以下几方面复位后，故障不能消失，可从以下几方面进行调查：进行调查：1.
14、检查机床的运行状态检查机床的运行状态v机床故障时的运行方式机床故障时的运行方式vCRT显示的内容（报警信号和报警号）显示的内容（报警信号和报警号）v驱动装置、变频器等显示的报警指示驱动装置、变频器等显示的报警指示v故障时轴的定位误差故障时轴的定位误差v刀具轨迹是否正常刀具轨迹是否正常v辅助机能的运行状态辅助机能的运行状态2.检查加工程序及操作情况检查加工程序及操作情况v是否为新编制的加工程序是否为新编制的加工程序v刀具补偿指令及补偿量是否正确刀具补偿指令及补偿量是否正确v故障是否与换刀有关故障是否与换刀有关v故障是否与进给速度有关故障是否与进给速度有关v操作者的情况（新手）操作者的情况（新手）
15、3.检查系统的输入电压检查系统的输入电压v输入电压的波动，电压值是否在正常范围输入电压的波动，电压值是否在正常范围v附近有否使用大电流的装置附近有否使用大电流的装置4.检查环境状态检查环境状态vCNC周围的温度状况周围的温度状况v控制柜热交换器、轴流风扇工作情况控制柜热交换器、轴流风扇工作情况v系统周围的振动情况系统周围的振动情况v附近有否高频干扰源附近有否高频干扰源5.检查机床状况检查机床状况v熔丝是否已熔断熔丝是否已熔断v故障前是否修理过机床或设置过参数故障前是否修理过机床或设置过参数v机床是否已调整好机床是否已调整好v在运行过程中是否改变过工作方式在运行过程中是否改变过工作方式v机床是否
16、正处于急停、锁住状态机床是否正处于急停、锁住状态v速度倍率开关是否设为零速度倍率开关是否设为零v进给保持按钮是否被按下进给保持按钮是否被按下v间隙补偿量是否合适间隙补偿量是否合适v机床各信号电缆有否破损机床各信号电缆有否破损v信号线和电源线是否分开走线信号线和电源线是否分开走线v屏蔽线接地是否正确屏蔽线接地是否正确第三节第三节 数控系统故障诊断方法数控系统故障诊断方法一、诊断步骤和要求一、诊断步骤和要求 故障检测（确定有否故障）故障检测（确定有否故障）1.故障诊断故障诊断 故障判断（确定故障性质）故障判断（确定故障性质）故障定位（确定故障部位）故障定位（确定故障部位）2.故障诊断要求：故障诊断
17、要求：v故障检测方法简便有效故障检测方法简便有效v使用的诊断仪器少而实用使用的诊断仪器少而实用v故障诊断的所需的时间尽可能短故障诊断的所需的时间尽可能短二、常用故障诊断方法二、常用故障诊断方法1.直观法（望闻问切）直观法（望闻问切）v问问机床的故障现象、加工状况等机床的故障现象、加工状况等v看看CRT报警信息、报警指示灯、熔丝报警信息、报警指示灯、熔丝断否、元器件烟熏烧焦、电容器膨胀变断否、元器件烟熏烧焦、电容器膨胀变形、开裂、保护器脱扣、触点火花等形、开裂、保护器脱扣、触点火花等v听听异常声响（铁芯、欠压、振动等）异常声响（铁芯、欠压、振动等）v闻闻电气元件焦糊味及其它异味电气元件焦糊味及其
18、它异味v摸摸发热、振动、接触不良等发热、振动、接触不良等第四节第四节 电源的维护与保养电源的维护与保养1.电源的组成：电源的组成：三相输入线路、熔断器、电源开关、电源三相输入线路、熔断器、电源开关、电源变压器、控制变压器、断路器、各种继电变压器、控制变压器、断路器、各种继电器、接触器等。器、接触器等。2.通过电源配置提供给数控机床所需要的通过电源配置提供给数控机床所需要的各种电源，以满足不同负载的要求。各种电源，以满足不同负载的要求。一般有：一般有：380V、220V、200V、24V以及以及5V等。等。第四节第四节 电源的维护与保养电源的维护与保养2.维护保养内容维护保养内容v三相电源的电压
19、值是否正常，有否偏相三相电源的电压值是否正常，有否偏相v所有电气连接是否良好所有电气连接是否良好v各类开关是否有效各类开关是否有效v各继电器、接触器是否正常工作各继电器、接触器是否正常工作v检验热继电器、电弧抑制器等保护器件是检验热继电器、电弧抑制器等保护器件是否有效否有效v检查电气柜防尘滤网、冷却风扇是否正常检查电气柜防尘滤网、冷却风扇是否正常第五节第五节 数控机床的抗干扰数控机床的抗干扰一、电磁波干扰一、电磁波干扰电火花、中、高频电加热设备的电源都会产电火花、中、高频电加热设备的电源都会产生强烈的电磁波，通过空间传播被附近的数生强烈的电磁波，通过空间传播被附近的数控系统所接受，如果能量足够
20、就会干扰数控控系统所接受，如果能量足够就会干扰数控机床的正常工作。（远离这些设备）机床的正常工作。（远离这些设备）二、供电线路干扰二、供电线路干扰v输入电压过压或欠压引起电源报警而停机输入电压过压或欠压引起电源报警而停机v电源波形畸变电源波形畸变*引起错误信息会导致引起错误信息会导致CPU停停止运行止运行第五节第五节 数控机床的抗干扰数控机床的抗干扰三、信号传输干扰三、信号传输干扰数控信号在传递过程中受到外界的干扰数控信号在传递过程中受到外界的干扰v串模干扰串模干扰干扰电压叠加在有用信号上，干扰电压叠加在有用信号上，由绝缘不良、漏电阻及供电线路等引入。由绝缘不良、漏电阻及供电线路等引入。v共模
21、干扰共模干扰干扰电压对二根或以上信号干扰电压对二根或以上信号线的干扰大小相等、相位相同。装置的线的干扰大小相等、相位相同。装置的 共模抑制比较高，影响不大。当不平衡共模抑制比较高，影响不大。当不平衡 时，一部分转为串模。时，一部分转为串模。四、抗干扰措施四、抗干扰措施1.减少供电线路的干扰减少供电线路的干扰v数控机床远离具有中、高频电源的设备数控机床远离具有中、高频电源的设备v数控机床不要和大功率且频繁起、停的设数控机床不要和大功率且频繁起、停的设备在同一供电干线上备在同一供电干线上v在电源电压波动较大的地区，加稳压电源在电源电压波动较大的地区，加稳压电源v动力线和信号线分开走线动力线和信号线
22、分开走线v信号线采用屏蔽线或双绞线信号线采用屏蔽线或双绞线v控制线和电源线相交时，要采用直角相交控制线和电源线相交时，要采用直角相交四、抗干扰措施四、抗干扰措施2.减少机床控制中的干扰减少机床控制中的干扰v压敏电阻保护（浪涌吸收器）压敏电阻保护（浪涌吸收器）可对线可对线路中的瞬变、尖蜂等噪声进行保护路中的瞬变、尖蜂等噪声进行保护v阻容保护阻容保护交流接触器和电机频繁起停交流接触器和电机频繁起停时，因电磁感应会在机床电路中产生浪时，因电磁感应会在机床电路中产生浪涌或尖蜂，可抑制、吸收干扰噪声涌或尖蜂，可抑制、吸收干扰噪声v续流二极管保护续流二极管保护直流电感元件在断电直流电感元件在断电时，在线圈
23、着将产生较大的感应电动势时，在线圈着将产生较大的感应电动势并联的二极管可减少对控制电路的干扰并联的二极管可减少对控制电路的干扰四、抗干扰措施四、抗干扰措施3.屏蔽技术（电磁、静电屏蔽）屏蔽技术（电磁、静电屏蔽）v信号线采用屏蔽线（铜质网状）、穿在信号线采用屏蔽线（铜质网状）、穿在铁质蛇皮管或铁管中铁质蛇皮管或铁管中v关键元件或组件采用金属容器屏蔽关键元件或组件采用金属容器屏蔽4.保证保证“接地接地”良好良好“接地接地”是数控机床安装中一项关键的抗是数控机床安装中一项关键的抗干干扰技术措施。电网的许多干扰都市通过扰技术措施。电网的许多干扰都市通过“接接地地”对机床起作用的。对机床起作用的。v信号地信号地用来提供电信号的基准电压（用来提供电信号的基准电压（0V）v框架地框架地是以安全性及防止外来噪声和内是以安全性及防止外来噪声和内部噪声为目的的地线系统。它是装置的面部噪声为目的的地线系统。它是装置的面板、单元的外壳、操作板及各装置间接口板、单元的外壳、操作板及各装置间接口的屏蔽线的屏蔽线v系统地系统地是将框架地和大地相连接是将框架地和大地相连接 接地要可靠（接地电阻应小于接地要可靠（接地电阻应小于10欧姆）欧姆）接地线要粗（应大于电源线的截面积）接地线要粗（应大于电源线的截面积）数控机床的地线系统数控机床的地线系统
