1、全国中等职业技术学校机电类通用教材任务二 数控车床的故障检修n1.了解数控车床故障发生的规律。n2.了解数控车床常见故障的分类。知识目标技能目标n1.学会诊断数控车床的常见故障。n2.学会处理数控车床的常见故障。数控技术及数控机床的应用，成功地解决了某些形状复杂、一致性要求高的中、小批零件的自动化生产问题，这不仅大大提高了生产效率和加工精度，还减轻了工人的劳动强度，缩短了生产准备周期。但是，在数控车床使用过程中，难免会出现各种故障，所以故障的维修就成了数控车床使用者最关键的问题。一方面销售公司售后服务不能得到及时保证；另一方面掌握一些维修技术可以快速判断故障所在，缩短维修时间，让设备尽快运转起
2、来，保证数控车床的正常使用，提高生产效率。通过下列维修实例，了解数控车床故障检修步骤及其方法。沈阳数控机床厂生产的 CK3263 数控车床，配备 FANUC 0T 系统，转塔选用的是意大利 BARFFADI TOE320（12 工位）。转塔刀架在换刀过程时出现 2011#、2014#报警。试排除该故障。一、数控机床故障产生的规律 数控机床的故障率随时间变化的规律可用如图 9-8 所示的“浴盆曲线”（又称“失效率曲线”）表示。整个使用寿命期，根据数控机床的故障频率大致分为早期故障期、偶发故障期和耗损故障期三个阶段。1.早期故障期2.偶发故障期3.损耗故障期二、数控机床故障的分类1.按数控机床发生
3、故障的部件分类（1）主机故障 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或导轨运动摩擦过大故障。其表现为传动噪声大，加工精度差，运行有阻力。轴向传动链的挠性联轴器松动，齿轮、丝杠与轴承缺油，导轨镶条调整不当，导轨润滑不良以及系统参数设置不当等原因均可造成以上故障。尤其应引起重视的是机床各部位标明的注油点（注油孔）须定时、定量加注润滑油（剂），这是机床各传动链正常运行的保证。另外，液压、润滑与气动系统的故障现象主要是管路阻塞和密封不良。因此，数控机床更应加强治理和根除“三漏”现象的发生。（2）电气故障 电气故障分弱电故障与强电故障。弱电部分主要指数控系统装置、可编程
4、控制器、CRT显示器以及伺服单元、输入/输出装置等电子电路。弱电故障又有硬件故障与软件故障之分。硬件故障主要是指上述各装置的印制电路板上的集成电路芯片、分立元件、接插件以及外部连接组件等发生的故障。常见的软件故障有加工程序出错、系统程序和参数的改变或丢失、计算机的运算出错等。强电部分是指断路器、接触器、继电器、开关、熔断器、电源变压器、电动机、电磁铁、行程开关等电气元件及其所组成的电路。强电故障特别常见，必须引起足够的重视。2.按数控机床发生的故障性质分类（1）系统性故障 系统性故障通常是指只要满足一定的条件或超过某一设定的限度，工作中的数控机床必然会发生的故障。这一类故障现象极为常见。例如，
5、液压系统的压力值随着液压回路过滤器的阻塞而降到某一设定参数时，必然会发生液压报警，使系统断电停机；润滑系统由于管路泄漏引起油标下降到使用限值，必然会发生液位报警，使机床停机；加工过程中因切削量过大达到某一限值时，必然会发生过载或超温报警，使系统迅速停机。因此，正确地使用与精心维护是杜绝或避免这类系统性故障发生的切实保障。（2）随机性故障 随机性故障通常是指数控机床在同样的条件下工作时只偶然发生一次或两次的故障，又称“软故障”。由于此类故障在各种条件相同的状态下只偶然发生一两次，因此随机性故障的原因分析与故障诊断较其他故障困难得多。一般而言，这类故障的发生往往与安装质量、组件排列、参数设定、元器
6、件品质、操作失误与维护不当，以及工作环境影响等诸因素有关。例如，接插件与连接组件因疏忽未加锁定，印制电路板上的元器件松动变形或焊点虚脱，继电器触点、各类开关触头因污染锈蚀以及直流电机碳刷不良等所造成的接触不可靠等。另外，工作环境温度过高或过低、湿度过大、电源波动与机械振动、有害粉尘与气体污染等均可引发此类偶然性故障。因此，加强数控系统的维护检查，确保电气箱门的密封，严防工业粉尘及有害气体的侵袭等，均可避免此类故障隐患的发生。3.按故障发生后有无报警显示分类（1）有报警显示的故障硬件报警显示的故障 硬件报警显示通常是指各单元装置上的警示灯（一般由 LED 发光管或小型指示灯组成）的指示。在数控系
7、统中有许多用以指示故障部位的警示灯，如控制操作面板、位置控制印制电路板及伺服控制单元、主轴单元、电源单元等外设装置上常设有这类警示灯。一旦数控系统的这些警示灯指示故障状态，借助相应部位上的警示灯均可大致分析判断出故障发生的部位与性质，无疑给故障分析诊断带来极大方便。因此，维修人员日常维护和排除故障时应认真检查这些警示灯的状态是否正常。（2）无报警显示的故障 这类故障发生时无任何硬件或软件的报警显示，因此分析诊断难度较大。软件报警显示的故障 软件报警通常是指 CRT 上显示出来的报警号和报警信息。由于数控系统具有自诊断功能，一旦检测到故障，即按故障的级别进行处理，同时在 CRT 显示器上以报警号
8、形式显示该故障信息。这类报警显示常见的有存储器警示、过热警示、伺服系统警示、运动轴超程警示、程序出错警示、主轴警示、过载警示以及断线警示等，通常，少则几十种，多则上百种，这无疑为故障的判断和排除提供了极大的帮助。4.按故障发生的原因分类（1）数控机床自身故障这类故障的发生是由数控机床自身的原因引起的，与外部使用环境条件无关。数控机床所发生的极大多数故障均属此类故障，但也应区别有些故障并非本身而是外部原因所造成。（2）数控机床外部故障这类故障是由于外部原因造成的。例如，数控机床的供电电压过低，波动过大，相序不对或三相电压不平衡；周围的环境温度过高，有害气体、潮气、粉尘侵入；外来振动和干扰，如电焊
9、机所产生的电火花干扰等；均有可能使数控机床发生故障。另外还有人为因素所造成的故障，如操作不当，手动进给过快造成超程报警，自动切削进给过快造成过载报警。三、调查故障的常规方法 数控机床系统型号颇多，所产生的故障原因往往比较复杂，各不相同。这里仅介绍调查故障的一般方法和步骤。1.调查故障现场，充分掌握故障信息数控系统出现故障后，不要急于动手，盲目处理，首先要查看故障记录，向操作人员询问故障出现的全过程。在确认通电对系统无危险的情况下，再通电亲自观察，特别要注意确定以下主要故障信息：（1）故障发生时报警号和报警提示是什么，那些指示灯和发光管指示了什么报警。（2）如无报警，系统处于何种工作状态，系统的
10、工作方式诊断结果（如 FANUC0T 系统的 700、701、712 号诊断内容）是什么。（3）故障发生在哪个程序段，执行何种指令，故障发生前进行了何种操作。（4）故障发生在何种速度下，轴处于什么位置，与指令值的误差量有多大。（5）以前是否发生过类似故障，现场有无异常现象，故障是否重复发生。2.分析故障原因，确定检查的方法和步骤分析故障原因时应注意以下几点：（1）要在充分调查现场、掌握第一手材料的基础上，把故障问题正确地列出来。（2）思路要开阔，无论是数控系统、强电部分，还是机、液、气等，要将有可能引起故障的原因以及每一种可能解决的方法全部列出来，进行综合、判断和筛选。（3）在对故障进行深入分
11、析的基础上，预测故障原因并拟定检查的内容、步骤和方法。四、数控车床故障的诊断和排除原则（1）先外部后内部 数控机床的检修要求维修人员掌握先外部后内部的原则，即当数控机床发生故障后，维修人员应先采用望、闻、听、问等方法，由外向内逐一进行检查。例如，数控机床的行程开关、按钮开关、液压气动元件以及印制电路板插头座、边缘接插件与外部或相互之间的连接部位、电控柜插座或端子排这些机电设备之间的连接部位，因其接触不良造成信号传递失灵，是产生数控机床故障的重要因素。此外，由于工业环境中温度、湿度变化较大，油污或粉尘对元件及印制电路板的污染，机械的振动等，对于信号传送通道的接插件都将产生严重影响。在检修中重视这
12、些因素，首先检查这些部位就可以迅速排除较多的故障。另外，随意地启封、拆卸，不适当地大拆大卸，往往会扩大故障，使机床大伤元气，丧失精度，降低性能，应尽量避免。（2）先机械后电气数控机床是一种自动化程度高、技术复杂的先进机械加工设备，机械故障一般较易察觉，而数控系统故障的诊断难度则要大些。先机械后电气就是首先检查机械部分是否正常，行程开关是否灵活，气动、液压部分是否存在阻塞现象等。因为数控机床的故障中有很大部分是由机械动作失灵引起的。所以，在故障检修之前，首先注意排除机械性的故障，往往可以达到事半功倍的效果。（3）先静后动 维修人员不可盲目动手，应先询问机床操作人员故障发生的过程及状态，在阅读机床
13、说明书、图纸资料后，方可动手查找故障。对有故障的机床也要在机床断电的静止状态，通过观察测试、分析，确认为非恶性循环性故障或非破坏性故障后，方可给机床通电，在运行工况下，进行动态的观察、检验和测试，查找故障。（4）先公用后专用 公用性的问题往往影响全局，而专用性的问题只影响局部。如机床的几个进给轴都不能运动，这时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。又如电网或主电源故障是全局性的，因此一般应首先检查电源部分，查看断路器或熔断器是否正常，直流电压输出是否正常。总之，只有先解决影响一大片的主要矛盾，局部的、次要的矛盾才有可能迎刃而解。（5
14、）先简单后复杂 当出现多种故障互相交织掩盖、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得容易，或者在排除容易故障时受到启发，对复杂故障的认识更为清晰，从而也有了解决办法。查看数控车床维修使用说明书可知：2011#报警表示转塔有故障，2014#报警指转塔未卡紧。可能是由于精定位时接近开关未发出信号，电磁铁不能锁紧。利用 FANUC 系统具有的可编程控制器的梯形图动态显示功能，发现精定位接近开关 X0021.2未亮（没有接通）。拆下此开关并检查，通断正常。估计是接近开关与感应块的距离不当造成的。调整两者的距离，使它们保持 0.8 mm
15、 的距离，再查看 X0021.2 信号通断正常，转塔刀架能正常使用。（6）先一般后特殊在排除某一故障时，要先考虑最常见的可能原因，然后再分析很少发生的特殊原因。例如，一台 FANUC-0T 数控车床 Z 轴回零不准，常常是由于降速挡块位置走动所造成，一旦出现这一故障，应先检查该挡块位置，在排除这一常见的可能性之后，再检查脉冲编码器、位置控制等环节。一、数控机床故障产生的规律1.早期故障期2.偶发故障期3.损耗故障期二、数控机床故障的分类1.按数控机床发生故障的部件分类2.按数控机床发生的故障性质分类3.按故障发生后有无报警显示分类4.按故障发生的原因分类三、调查故障的常规方法1.调查故障现场，充分掌握故障信息2.分析故障原因，确定检查的方法和步骤四、数控车床故障的诊断和排除原则任务小结
