1、第七章 数控机床维修【导学】.了解数控机床维修工作对保证设备开动率的意义及数控机床维修的特点，明确数控机床故障的分类。.熟悉数控机床维修中常用仪器工具的选用和使用方法。.掌握数控机床机械部分和数控系统故障诊断的基本方法。.具有分析、诊断和排除数控机床故障的初步能力。一、数控机床的故障类型数控机床的故障可以从多个角度进行划分分类。（一）从故障的性质分类数控系统故障分为软件故障、硬件故障和干扰故障 种。（二）按故障发生后有无报警显示分类.有报警显示的故障）硬件报警显示故障）软件报警显示故障.无报警显示的故障有时数控机床在无任何报警显示的情况下也会发生故障。这类故障发生后，由于无任何故障信息提示，因
2、而查找难度很大，通常这类故障可划分为两种模式。一是计算机处于中断状态，设备呈“死机”现象，而系统无任何报警显示。这种故障常见的原因是程序或参数出现了问题，二是数控机床出现爬行、异响等故障。第一节概述（三）按数控机床发生故障的部件分类.主机故障数控机床的主机部分主要包括机械、润滑、冷却、排屑、液压、气动与防护装置等。常见的主机故障有：因机械安装、调试及操作使用不当等原因引起的机械传动故障和导轨运动摩擦过大故障。液压、润滑与气动系统的故障主要表现在管路阻塞和密封不良等方面。.电气故障电气故障分为弱电部分故障和强电部分故障。二、数控机床维修的特点（一）数控机床维修工作的内容更广（二）维修故障的模式不
3、同（三）对维修管理工作要求不同（四）对维修人员素质要求不同数控机床的维修人员要有更高的技术水平，更知识面，更强的责任心。他们除了应具备普通机床维修人员所应有的各种技能外，还应满足下列要求：（）广泛的专业知识。（）专业英语阅读能力较强。（）较强的动手能力。三、数控机床诊断与维修的基本原则.先外部后内部.先机械后电气.先静后动.先公用后专用.先简单后复杂.先一般后特殊四、常用诊断仪器在故障诊断与维修中就需要一些能够检测各种印制电路板故障的仪器，如逻辑测试笔，逻辑分析仪等。（一）逻辑测试笔逻辑测试笔是用来测量数字电路的脉冲和电平的仪器。逻辑测试笔在使用中分电平测试和脉冲测试两种状态，通过拨动开关进行
4、测试状态转换。（二）逻辑分析仪它是专门用于测量和显示多路数字信号的测试仪器，根据通道个数不同，可同时显示 个、个、个逻辑方波信号。逻辑分析仪一般有异步测试和同步测试两种使用方式。.异步测试异步测试采样选通信号是由逻辑分析仪内设置的时钟发生器产生的，它和待测的通信信号在时间上没有关系，为了得到正确的待测波形，采样频率要比待测波形频率高几倍，而且应可调。为了发现窄脉冲的影响，还设有采样和锁定两种模式，锁定模式能及时发现窄脉冲的存在。.同步测试采样选通信号是由外部输入的时钟信号形成的。因此，只要外部时钟选得好，就可用很少的内存容量记录下所需的测试信息。为了可靠地采集到稳定的数据，采样延迟信号相对于采
5、样信号应该有足够的数据设置时间和数据保持时间。（三）集成电路测试仪（测试仪）集成电路测试仪是用于检修数控机床和各种计算机印制电路板上数字集成电路和模拟集成电路以及各种元器件的通用型维修仪器，它分为离线测试仪和在线测试仪两大类。在线测试仪按功能分为普及型和高档型两种。.普及型在线 测试仪.高档型在线 测试仪（四）短路追踪仪短路追踪仪是专门测试印制电路板上或元器件内部短路故障的电子仪器，它可以快速查找印制电路板上的任何短路。使用该仪器进行短路追踪有 种方法：.微电阻法即将仪器的测量阻值降低到 ，根据短路点的电阻值一般比相邻连接的电阻值大的特点，一旦回路电阻值稍有变化，即可寻找出短路部位。.微电压测
6、试法即根据短路点对地电压比其他点对地电压低的特性，向被测回路输入一个直流电压信号，测量各端对地电压，寻找短路部位。.电流流向追踪法即利用电磁感应原理，用磁棒追踪检测方波信号，接收到的感应信号值和发生的声频信号都增大的部位即为短路部位。第二节数控机床机械故障诊断数控机床主要的机械故障表现在机床各执行部件的运动故障以及切削加工过程中的振动、噪声、刀具磨（破）损、工件质量问题等方面。对于数控机床来说，机械部分的故障与数控系统的故障是互相关联的。因此，掌握机械故障的诊断技术和排除方法，是数控维修人员专业知识学习一、主轴部件数控机床的加工精度与主轴部件的结构、技术状态有十分密切的关系。从结构上看不同规格
7、、精度的数控机床其主轴随采用的轴承不同而结构各异。如一般中小规格数控机床的主轴部件多采用成组高精度滚动轴承；重型数控机床多采用液体静压轴承；高精度数控机床多采用气体静压轴承；转速在 的主轴采用磁力轴承或氮化硅材料的陶瓷轴承。从技术状态看要使主轴部件在回转精度、回转速度、自动变速、准停和换刀等方面在使用中一直保持良好的技术状态，就必须在合理使用设备的基础上加强主轴部件的维护保养工作，对主轴运转中出现的异常现象做出及时、准确的诊断。二、滚珠丝杠与螺母三、刀库与换刀装置数控机床实现自动换刀有两种方式。一种是靠机械手在机床主轴与刀库之间自动交换刀具，一种是通过主轴与刀库的相对运动而直接交换刀具，大多数
8、数控机床采用的是前一种换刀方式。第三节数控系统故障诊断与维修机床的数控系统由硬件系统和软件控制系统两大部分组成，因而数控系统的故障可分为硬件系统故障和软件系统故障。软件系统故障是由于系统参数设定有问题，编程中有语法问题等造成的，这类故障不是具体的元器件损坏；硬件系统故障则是数控装置、可编程控制器、伺服驱动单元以及各种输入输出设备等发生了故障。一、数控系统故障的诊断方法（一）故障诊断方法.装置自诊断法装置自诊断法是指数控系统借助系统配置的故障诊断程序，迅速、准确地查明故障原因，确定故障部位的一种诊断方法，常用的自诊断方法一般有启动自诊断和实时自诊断两种。.常规检查法指通过人的五官或借助一些简单的
9、仪器对故障进行分析诊断的方法。这种方法要求维修人员采用望、闻、嗅、问、摸等方法，由外向内逐一进行检查，检查人员可以通过元器件的异常变化现象，利用实践经验对故障的原因、部位作出判断。这种方法是维修中最容易采用，并且也是应首先采用的方法。.备件替换法.功能程序测试法功能程序测试法是将所维修数控系统、功能的全部使用指令编写出一个试验程序，并存储在软盘上。.逻辑线路追踪法（原理分析法）逻辑线路追踪法根据 系统原理图，从前往后或从后往前地检查与故障有关的信号有无、性质、大小及不同运行方式的状态，与正常情况比较，看有什么差异或是否符合逻辑关系。.分段优选法电缆断路或短路故障的查找，有时非常困难，特别是大型
10、数控机床各轴的行程很长，有时电枢到机床去的电缆要分几段，每段有几十米长，这时应用优选法从中部分段校线查找故障点，可以加快速度。（二）故障诊断与维修的准备工作.技术准备维修人员应熟读有关系统的操作说明书和维修说明书，掌握数控系统的框图、结构布置以及印制线路板上可供检测的测试点上正常的电平值或波形。.测量器具及工具的准备）测量器具；）维修工具.备件准备二、数控系统的软件故障与诊断（一）软件故障的原因.误操作.供电电池电压不足或电池电路断路、短路.干扰信号.软件死循环.操作不规范.用户程序编制错误（二）软件故障的排除）对于因软件丢失或参数变化造成的运行异常、程序中断、停机故障等，可采取对数据、程序更
11、改补充的方法排除故障。）对于程序运行和数据处理中发生中断而造成的停机故障，可采用硬件复位的方法，即关掉机床总电源开关，然后再重新开机的方法排除故障，开关一次系统电源的作用与使用 法类似。三、系统的维修（一）系统的基本配置 系统各部件的功能如下：）主印制电路板（）连接各功能板，故障报警等。）数控单元电源）图形显示板）板（）基本轴控制板（）输入输出接口）存储器板）子 板管理）扩展轴控制板（）扩展轴控制板（）扩展的输入输出接口）通讯板（）（二）系统故障分类及处理 系统发生故障时，由系统进行自诊断。自诊断系统将故障分为数控系统故障和机床本体故障两大类。前者包括数控单元故障，伺服系统故障、编码器故障、超
12、程故障和可编程机床控制器（）故障等，它们由 控制软件进行诊断；后者包括机床故障和操作信息等，由 控制程序进行自诊断。当发生这些故障时，屏幕上或主印制电路板指示灯有报警显示。1.控制软件自诊断故障2.控制程序自诊断故障3.编程故障）号报警）号报警（三）系统故障排除实例 系统电源输入模块维修（）电源输入模块的工作原理（）输入单元的维修 返回参考点位置偏移（）故障分析（）排除方法）确认参考计数器值的设定是否正确。）确认返回参考点位置偏移的程度，是否在一个栅格之内。）确认减速挡块是否装配在正确位置上。）检查参数 中栅格偏移量设定是否正确。.位置偏差量过大、报警.不能进行手动操作.系统无显示四、系统的维
13、修（一）硬件的维修特点（二）系统的常见故障分析及排除方法 电源模块故障（）电源模块简介；（）电源模块故障判断方法 显示系统故障 板（）故障 接口板（）故障 存储板故障 测量系统故障第四节伺服系统故障诊断在自动控制系统中，把输出量能够以一定准确度跟随输入量的变化而变化的系统称为伺服系统。伺服系统主要是控制机床的进给运动和主轴转速。伺服系统是一种反馈控制系统，它以指令脉冲为输入给定值，与输出量进行比较，利用比较后产生的偏差值对系统进行自动调节，以消除偏差，使被调量跟踪给定值。一、主轴伺服系统故障及诊断.主轴波动主轴波动是指由于电磁干扰、屏蔽和接地措施不良等影响，主轴转速指令信号或反馈信号受到干扰，
14、使主轴驱动出现随机和无规律性的波动。.过载切削用量过大，频繁正、反转等均可引起过载报警。.主轴定位抖动主轴准停用于刀具交换、精镗退刀及齿轮换挡等场合.主轴转速与进给不匹配当进行螺纹切削或用每转进给指令切削时，会出现停止进给，主轴仍继续运转的故障。.转速偏离指令值.主轴异常噪声及振动.主轴电动机不转二、进给伺服系统故障与诊断（一）上显示报警内容的故障（软件报警故障）.超程报警.停机时误差过大和运行时误差过大报警.漂移补偿量过大报警.过热报警故障.电动机再生放电的电流过大报警.电动机过载.速度单元的断路器断开报警.伺服单元过电流报警.伺服系统过压报警（二）报警指示灯报警的故障（硬件报警故障）这类报
15、警除能对上述的各类高电压、大电流、过载再生放电等故障报警外，还能对下面的故障报警：.速度控制单元上的熔丝烧断或断路器跳闸报警.保护开关动作报警（三）无报警显示的故障当机床已处于不正常运动状态，但软、硬件报警系统均无报警显示时，称机床出现了无报警显示故障。.机床失控（飞车现象）.机床振动.两轴联动加工外圆时圆柱度超差.机床过冲.机床移动时噪声过大.机床在快速移动时发生振动，甚至有大的冲击，其原因是伺服电机内测速发电机电刷接触不良引起的。.所有轴均不运动第五节数控机床维修实例数控机床故障模式多种多样，有时一个故障的发生往往需要采用几种诊断方法交替使用才能查出故障原因，因此维修中，要根据各种故障的特点，灵活运用好各种维修方法。要通过大量的实践和对他人维修实例的研究，获取维修知识和经验，研究各类数控机床维修的思路和方法，一、数控铣床维修实例例交换法在 伺服系统故障诊断中的应用例 数控立铣 轴滚珠丝杠副卡死的修理例 数控铣床工作台动作异常例 型数控铣床主传动系统的噪声分析与控制二、加工中心维修实例例机械手无法从主轴和刀库中取刀具例位置检测装置维修实例例加工中心主传动系统故障维修
