数控机床的故障分析及消除措施

山东广播电视大学

毕业论文（设计）评审表题目___数控机床的故障分析及消除措施

姓名孙中波教育层次专科

学号省级电大山东广播电视大学专业市级电大泰安广播电视大学指导教师于婷教学点宁阳

目录

摘要与关键词 (3)

1、引言 (3)

2、数控机床故障诊断分析 (3)

2.1数控机床的故障规律 (3)

2.2数控机床故障诊断的一般步骤 (4)

2.3数控机床的常用检修方法 (5)

3、数控机床常见故障诊断与维修 (6)

3.1数控机床机械结构故障诊断与维修 (6)

3.2常见伺服系统故障及诊断 (11)

3.3数控机床P L C故障诊断方法 (13)

4、数控机床常见故障诊断及维修实例 (14)

结论 (16)

致谢 (16)

参考文献 (17)

题目：数控机床的故障分析及消除措施

【摘要】本文主要研究数控机床故障分析及消除措施的相关内容。从数控机床故障诊断的基础内容谈起，介绍数控机床故障规律，故障诊断的一般步骤及方法。接着讲述数控机床的常见故障，包括机械故障、伺服系统故障、PLC等电气故障。最后通过实例具体介绍数控机床故障产生后分析处理的过程。从而得知，数控机床维修是一门复杂的技术，要熟悉数控机床的各个部分，理论加实践，提高工作效率。

【关键词】数控机床、故障、诊断、维修

1 引言

数控技术是现代机械制造工业的重要技术装备，也是先进制造技术的基础技术装备。随着电子技术的不断发展，数控机床在我国的应用越来越广泛，但由于数控机床系统及其复杂，又因大部分具有技术专利，不提供关键的图样和资料，所以数控机床的维修成为了一个难题。论文将涉及数控机床简单介绍、故障现象描述或给出典型实例、故障的成因的分析和论证、故障诊断过程及消除故障的措施等内容。本论文将参考相关资料，根据自己的实际工作经验进行编写，力求为广大数控机床维修者提供可借鉴的经验。

2 数控机床故障诊断分析

数控机床是个复杂的系统，一台数控机床既有机械装置、液压系统，又有电气控制部分和软件程序等。组成数控机床的这些部分，由于种种原因，不可避免地会发生不同程度、不同类型的故障，导致数控机床不能正常工作。这些原因大致包括：机械锈蚀、磨损和失效；元器件老化、损坏和失效；电气元件、接插件接触不良；环境变化，如电流或电压波动、温度变化、液压压力和流量的波动以及油污等；随机干扰和噪声；软件程序丢失或被破坏等。此外，错误的操作也会引起数控机床不能正常工作。数控机床维修的关键是故障的诊断，即故障源的查找和故障定位。一般讲根据不同的故障类型，采用不同的故障诊断方法。

2.1数控机床的故障规律：

在整个使用寿命期，根据数控机床的故障频度大致分为 3 个阶段，即早期故障期、偶发故障期和耗损故障期。

1.早期故障期：早期故障期的特点是故障发生的频率高，但随着使用时间的增加

迅速下降。

2.偶发故障期：数控机床在经历了初期的各种老化、磨合和调整后，开始进入相

对稳定的正常运行期。在这个阶段，故障率低而且相对稳定，近似常数。偶发故障是由于偶然因素引起的。

3.耗损故障期：耗损故障期出现在数控机床使用的后期，其特点是故障率随着运

行时间的增加而升高。出现这种现象的基本原因是由于数控机床的零部件及电子元器件经过长时间的运行，由于疲劳、磨损、老化等原因，寿命已接近衰竭，从而处于频发故障状态。

2.2 数控机床故障诊断的一般步骤：

无论是处于哪一个故障期，数控机床故障诊断的一般步骤都是相同的。当数控

机床发生故障时，除非出现危险及数控机床或人身安全的紧急情况，一般不要关断

电源，要尽可能地保持机床原来的状态不变，并对出现的一些信号和现象做好记录，

这主要包括：

①故障现象的详细记录

②故障发生的操作方式及内容

③故障号及故障指示灯的显示内容

④故障发生时机床各部分的状态与位置

有无其他偶然因素，如突然停电、外线电压波动较大、打雷、某部位进水等。

数控机床一旦发生故障，首先要沉着冷静，根据故障情况进行全面的分析，确定查

找故障源的方法和手段，然后有计划、有目的地一步步仔细检查，切不可急于动手，

凭着看到的部分现象和主观臆断乱查一通。

故障诊断一般按下列步骤进行：

(1)详细了解故障情况。例如，当数控机床发生颤振、振动或超调现象时，要弄清楚

是发生在全部轴还是某一轴；如果是某一轴，是全程还是某一位置；是一运动就发

生还是仅在快速、进给状态某速度、加速或减速的某个状态下发生。为了进一步了

解故障情况，要对数控机床进行初步检查，并着重检查荧光屏上的显示内容，控制

柜中的故障指示灯、状态指示灯等。当故障情况允许时，最好开机试验，详细观察

故障情况。

(2)根据故障情况进行分析，缩小范围，确定故障源查找的方向和手段。对故障现象

进行全面了解后，下一步可根据故障现象分析故障可能存在的位置。有些故障与其

他部分联系较少，容易确定查找的方向，而有些故障原因很多，难以用简单的方法

确定出故障源的查找方向，这就要仔细查阅数控机床的相关资料，弄清与故障有关

的各种因素，确定若干个查找方向，并逐一进行查找。

(3)由表及里进行故障源查找。故障查找一般是从易到难、从外围到内部逐步进行。

所谓难易，包括技术上的复杂程度和拆卸装配方面的难易程度。技术上的复杂程度

是指判断其是否有故障存在的难易程度。在故障诊断的过程中，首先应该检查可直

接接近或经过简单的拆卸即可进行检查的那些部位，然后检查需要进行大量的拆卸

工作之后才能接近和进行检查的那些部位。

2.3 数控机床的常用检修方法

数控机床是涉及多个应用学科的十分复杂的系统，加之数控系统和机床本身的种类繁多，功能各异，不可能找出一种适合各种数控机床、各类故障的通用诊断方法。这里仅对一些常用的一般性方法作以介绍，这些方法互相联系，在实际的故障诊断中，对这些方法要综合运用。

（1）根据报警号进行故障诊断

计算机数控系统大都具有很强的自诊断功能。当机床发生故障时，可对整个机床包括数控系统自身进行全面的检查和诊断，并将诊断到的故障或错误以报警号或错误代码的形式显示在CRT上。

报警号(错误代码)一般包括下列几方面的故障(或错误)信息：

①程序编制错误或操作错误；

②存储器工作不正常；

③伺服系统故障；

④可编程控制器故障；

⑤连接故障；

⑥温度、压力、液位等不正常；

⑦行程开关(或接近开关)状态不正确。

利用报警号进行故障诊断是数控机床故障诊断的主要方法之一。如果机床发生了故障，且有报警号显示于CRT上，首先就要根据报警号的内容进行相应的分析与诊断。当然，报警号多数情况下并不能直接指出故障源之所在，而是指出了一种现象，维修人员

就可以根据所指出的现象进行分析，缩小检查的范围，有目的地进行某个方面的检查。（2）根据控制系统LED灯或数码管的指示进行故障诊断

控制系统的LED(发光二极管)或数码管指示是另一种自诊断指示方法。如果和故障报警号同时报警，综合二者的报警内容，可更加明确地指示出故障的位置。在CRT上的报警号未出现或CRT不亮时，LED或数码管指示就是唯一的报警内容了。

（3）根据PC状态或梯形图进行故障诊断

现在的数控机床上几乎毫无例外地使用了PC控制器，只不过有的与NC系统合并起来，统称为NC部分。但在大多数数控机床上，二者还是相互独立的，二者通过接口相联系。无论其形式如何，PC控制器的作用却是相同的，主要进行开关量的管理与控制。控制对象一般是换刀系统，工作台板转换系统，液压、润滑、冷却系统等。这些系统具有大量的开关量测量反馈元件，发生故障的概率较大。特别是在偶发故障期，NC部分及各电路板的故障较少，上述各部分发生的故障可能会成为主要的诊断维修目标。因此，对这部分内容要熟悉。首先要熟悉各测量反馈元件的位置、作用及发生故障时的现象与后果。对PC控制器本身也要有所了解，特别是梯形图或逻辑图要尽量弄明白。这样，一旦发生故障，可帮助你从更深的层次认识故障的实质。

例如，DIALOG 4系统是用PC控制器的输入输出板上的LED指示灯表示其输入输出状态的。灯亮为1，灯熄为0，可十分方便地确定出PC控制器的输入输出状态。

（4）根据机床参数进行故障诊断

机床参数也称为机床常数，是通用的数控系统与具体的机床相匹配时所确定的一组数据，它实际上是NC程序中未定的数据或可选择的方式。机床参数通常存于RAM中，由厂家根据所配机床的具体情况进行设定，部分参数还要通过调试来确定。机床参数大都随机床以参数表或参数纸带的形式提供给用户。由于某种原因，如误操作、参数纸带不良等，存于RAM中的机床参数可能发生改变甚至丢失而引起机床故障。在维修过程中，有时也要利用某些机床参数对机床进行调整，还有的参数须要根据机床的运行情况及状态进行必要的修正。

（5）用诊断程序进行故障诊断

绝大部分数控系统都有诊断程序。所谓诊断程序就是对数控机床各部分包括数控系统本身进行状态或故障检测的软件，当数控机床发生故障时，可利用该程序诊断出故障源所在范围或具体位置。

诊断程序一般分为三套，即启动诊断、在线诊断或称后台诊断和离线诊断。启动诊断指从每次通电开始至进入正常的运行准备状态止，CNC内部诊断程序自动执行的诊断，一般情况下数秒之内即告完成，其目的是确认系统的主要硬件可否正常工作。主要检查的硬件包括：CPU、存储器、I/O单元等印刷板或模块；CRT/MDI单元、阅读机、软盘单元等装置或外设。若被检测内容正常，则CRT显示表明系统已进入正常运行的基本画面(一般是位置显示画面)。否则，将显示报警信息。在线诊断是指在系统通过启动诊断进入运行状态后由内部诊断程序对CNC及与之相连接的外设、各伺服单元和伺服电机等进行的自动检测和诊断。只要系统不断电，在线诊断也就不会停止，在线诊断的诊断范围大，显示信息的内容也很多。一台带有刀库和台板转换的加工中心报警内容有五六百条。离线诊断是利用专用的检测诊断程序进行的旨在最终查明故障原因，精确确定故障部位的高层次诊断，离线诊断的程序存储及使用方法一般不相同

（6）其他诊断方法

a、备板置换法（替代法）

用同功能的备用板替换被怀疑有故障的模板。（故障被排除或范围缩小）

注意：断电状态下/选择开关/跨线一致，只改变模板。

b、将功能相同的模板或单元相互交换，

观察故障的转移情况，就能快速判断故障的部位。

c、敲击法

数控系统是由各种电路板组成，电路板上、接插件等处有虚焊或接口槽接触不良都会引起故障。可用绝缘物轻轻敲打疑点处，若出现，则敲击处很可能就是故障部位。

d、升温法

设备运行较长时间或环境温度较高时，机床就会出现故障，可用电吹风、红外灯照射可疑的元件或组件。确定故障点。

e、功能程序测试法

当数控机床加工造成废品而无法确定是编程、操作不当还是数控系统故障时，或是闲置时间较长的数控机床重新投入使用时。将G、M、S、T、F功能的全部指令编写一个试验程序并运行在这台机床，可快速判断哪个功能不良或丧失。

f、隔离法

隔离法是将某些控制回路断开，从而达到缩小查找故障区域的目的。例：某加工中心，

在JOG方式下，进给平稳，但自动则不正常。首先要确定是NC故障还是伺服系统故障，先断开伺服速度给定信号，用电池电压作信号，故障依旧。说明NC系统没有问题。进一步检查是Y轴夹紧装置出故障。

g、测量比较法

为了检测方便，在模板或单元上设有检测端子，用万用表、示波器等仪器对这些端子的电平或波形进行测试，将测试值与正常值进行比较，可以分析和判断故障的原因和及故障的部位。各种故障诊断方法各有特点，要根据故障现象的特点灵活的组合应用。

3 数控机床常见故障诊断与维修

3.1 数控机床机械结构故障诊断与维修

（1）主轴部件的常见故障及其诊断维修

（2）进给运动系统（滚珠丝杠螺母副）的故障诊断

a、滚珠丝杠在运转中转矩过大

1)二滑板配合压板过紧或研损

2)滚珠丝杠螺母反向器坏，滚珠丝杠卡死或轴端螺母预紧力过大

3)丝杠研损

4)伺服电动机与滚珠丝杠联接不同轴

5)无润滑油

6)超程开关失灵造成机械故障

7)伺服电动机过热报警

b、丝杠螺母润滑不良

1) 分油器是否分油

2) 油管是否堵塞

c、滚珠丝杠副噪声

1) 滚珠丝杠轴承压盖压合不良

2) 滚珠丝杠润滑不良

3) 滚珠破损

4) 电动机与滚珠丝杠联轴器松动

（3）刀架、刀库及换刀装置故障诊断

a、转塔刀架没有抬起动作

1)控制系统是否有T指令输出信号

2)抬起电磁铁断线或抬起阀杆卡死

3)压力不够

4)抬起液压缸研损或密封损坏

5)与转塔抬起联接的机械部分研损

b、转塔转位速度缓慢或不转位

1)是否有转位信号输出

2)转位电磁阀断线或阀杆卡死

3)压力不够

4)转位速度节流阀是否卡死

5)凸轮轴压盖过紧

6)抬起液压缸体与转塔平面产生摩擦、研损

7)安装附具不配套

c、转塔转位时碰牙

抬起速度或抬起延时时间短

d、转塔不正位

1)转位盘上的撞块与选位开关松动，使转塔到位时传输信号超期或滞后

2)上下联接盘与中心轴花键间隙过大产生位移偏差大，落下时易碰牙顶，引起不到位

3)转位凸轮与转位盘间隙过大

4)凸轮在轴上窜动

5)转位凸轮轴的轴向预紧力过大或有机械干涉

e、转塔转位不停

1)两计数开关不同时计数或复置开关损坏

2)转塔上的24V电源断线

f、转塔刀重复定位精度差

1)液压夹紧力不足

2)上下牙盘受冲击，定位松动

3)上下牙盘间有污物或滚针脱落在牙盘中间

4)转塔落下夹紧时有机械干涉（如夹铁屑）

5)夹紧液压缸拉毛或研损

6)转塔座落在二层滑板之上，由于压板和楔铁配合不牢产生运动偏大

g、刀具不能夹紧

1)风泵气压不足

2)增压漏气

3)刀具卡紧液压缸漏油

4)刀具松卡弹簧上的螺丝母松动

h、刀具夹紧后不能松开

松锁刀的弹簧压力过紧

i、刀套不能夹紧刀具

检查刀套上的调节螺母

j、机械手换刀速度过快

气压太高或节流阀开口过大

k、换刀时找不到刀

刀位编码用组合行程开关、接近开关等元件损坏、接触不好或灵敏度降低（4）液压与气动系统故障诊断

a、液压泵不供油或油量不足

1)压力调节弹簧过松

2)流量调节螺钉调节不当，定子偏心方向相反

3)液压泵转向相反

4)油的粘度过高，使叶片运动不灵活

5)液压泵转速太低，叶片不能甩出

6)油量不足，吸油管露出油面吸入空气

7)吸油管堵塞

8)进油口漏气

9)叶片在转子槽内卡死

b、液压泵有异常噪声或压力下降

1)油量不足，滤油器露出油面

2)吸油管吸入空气

3)回油管高出油面，空气进入油池

4)进油口滤油器容量不足

5)滤油器局部堵塞

6)液压泵转速过高或液压泵装反

7)液压泵与电动机联接同轴度差

8)定子和叶片磨损，轴承和轴损坏

9)泵与其他机械共振

c、液压泵发热、油温过高

1)液压泵工作压力超载

2)吸油管和系统回油管距离太近

3)油箱油量不足

4)摩擦引起机械损失，泄漏引起容积损失

5)压力过高

d、系统及工作压力低，运动部件爬行

泄漏

e、尾座顶不紧或不运动

1)压力不足

2)液压缸活塞拉毛或研损

3)密封圈损坏

4)液压阀断线或卡死

5)套筒研损

f、导轨润滑不良

1)分油器堵塞

2)油管破裂或渗漏

3)没有气体动力源

4)油路堵塞

g、滚珠丝杠润滑不良

1)分油管是否分油

2)油管是否堵塞

3.2常见伺服系统故障及诊断

a、伺服超差:机床的实际进给值与指令值之差超过限定的允许值.

1)检查CNC控制系统与驱动放大模块之间,CNC控制系统与位置

2)检测器之间,驱动放大器与伺服电机之间的边线是否正确、可靠

3)检查位置检测器的信号及相关的D/A转换电路是否有问题

4)检查驱动放大器电压是否有问题

5)检查电动机轴与传动机械间是否配合良好，是否有松动或间隙存在

6)检查位置环增益是否符合要求，若不符合要求对有关的电位器应予以调整

b、机床停止时，有关进给轴振动

1)检查高频脉动信号并观察其波形及振幅，若不符合应调节有关电位器

2)检查伺服放大器速度环的补偿功能，若不符合应调节补偿用电位器

3)检查位置检测用编码盘的轴、联轴节、齿轮系是否啮合良好

c、机床运行时声音不好，有摆动现象

1)检查测速发电机换向器表面是否光滑、清洁，电刷与换向器间是否接触良好

2)检查伺服放大器速度环的补偿功能，若不符合应调节补偿用电位器

3)检查伺服放大器位置环增益是否符合要求，若不符合要求对有关的电位器应予以调

整

4)检查位置检测器与联轴节间的装配是否有松动

5)检查由位置检测器来的反馈信号的波形及D/A转换后的波形幅度

d、飞车现象

1)位置传感器或速度传感器的信号反相，或者是电枢线接反了，即整个系统不是负反

馈而变成正反馈了

2)速度指令给的不正确

3)位置传感器或速度传感器的反馈信号没有接或者是有接线断开

4)CNC控制系统或伺服控制板有故障电源板有故障而引起的逻辑混乱

e、所有的轴均不运动

1)用户保护性锁紧如急停\制动,或有关运动的相应开关位置不正确

2)主电源熔丝断

3)由于过载保护用断路器动作或监控用继电器的触点未接触好

f、电动机过热

1)滑板运行时摩擦力或阻力太大

2)热保护继电器脱扣,电流设定错误

3)励磁电流太低或永磁式电动机失磁时,为获得所需力矩也可引起电枢电流增高而使

电动机发热

4)切削条件恶劣

5)运动夹紧/制动装置没充分释放

6)齿轮传动系损坏或传感器有问题

7)电机本身内部匝间短路而引起的过热

8)带风扇冷却的电动机,风扇坏

g、机床定位精度不准

1)滑板运行时阻力太大

2)位置环的增益或速度环的低频增益太低

3)机械传动部分有反向间隙

4)位置环或速度环的零点平衡调整不合理

5)接地\屏蔽不好或电缆布线不合理

h、零件加工表面粗糙

1)检查测速发电机换向器的表面光滑状况及电刷的磨合状况

2)检查高频脉冲波形的振幅、频率、及滤波形状

3)检查切削条件是否合理，刀尖是否损坏

4)检查机械传动的反向间隙

5)检查位置检测信号的振幅

6)检查机床的振动状况如机床水平状态、地基、主轴旋转时有否振动等

3.3数控机床PLC故障诊断的方法

（1）根据报警信号诊断故障

数控系统的故障报警信息，为用户提供排除故障的信息。

（2）根据动作顺序诊断故障

数控机床上刀具及托盘等装置的自动交换动作，都是按一定的顺序来完成因此，观察机械装置的运动过程，比较故障和正常时的情况，就可发现疑点，诊断出故障原因。（3）根据控制对象的工作原理诊断故障

数控机床的PLC程序是按照控制对象的工作原理设计的，通过对控制对象工作原理的分析，结合PLC的I/O状态是诊断故障很有效的方法。

（4）根据PLC的I/O状态诊断故障

在数控机床中，输入/输出信号的传递，一般要通过PLC的I/O接口来实现，因此一些故障会在PLC的I/O接口通道上反映出来。数控机床的这个特点为故障诊断提供了方便。如果不是数控系统硬件故障，可以不必查看梯形图和有关电路图，通过查询PLC的I/O 通常状态和故障状态来进行诊断。

另外一种简单实用的方法，就是将数控机床的输入/输出状态列表，通过比较通常状态和故障状态，就能迅速诊断出故障部位。

（5）通过PLC梯形图诊断故障

根据PLC的梯形图来分析和诊断故障是解决数控机床外围故障的基本方法。如果采用这种方法诊断机床故障，首先应该查清机床的工作原理、动作顺序和连锁关系，然后利用CNC系统的自诊断功能或通过机外编程器，根据PLC梯形图查看相关的输入、输出及标志的状态，以确定故障原因。

（6）动态跟踪梯形图诊断故障

有些PLC发生故障时，查看输入/输出及标志状态均为正常，此时必须通过PLC动态跟踪，实时跟踪输入/输出及标志状态的瞬间变化。根据PLC动作原理作出诊断。

综上所述，PLC故障诊断的要点是:要了解数控机床各部分检测开关的安装位置。如加工中心的刀库，机械手和回转工作台，数控车床的旋转刀架和尾架，机床的气、液压系统中的限位开关，接近开关和压力开关等，要清楚检测开关作为PLC输入信号的标志。要了解执行机构的动作顺序。如液压缸、气缸的电磁换向阀等，要清楚对应的PLC输出信号标志。要了解各种条件标志。如启动、停止、限位、夹紧和放松等标志信号借助编程器跟踪梯形图的动态变化，分析故障的原因，根据机床的工作原理作出正确的诊断。

4、数控机床常见故障诊断及维修实例

（1）主轴出现噪声的故障维修

故障现象：主轴噪声较大，主轴无载荷情况下，负载表指示超过40%。

分析诊断：首先检查主轴参数设定，包括放大器型号、电动机型号及伺服增益等，在确

认无误后，则将检查重点放在机械侧。发现主轴轴承损坏，经更换轴承后，在脱开机械侧的情况下检查主轴电动机旋转情况，发现负载表指示已正常但仍有噪声。随后，讲主轴参数00号设定为1，即让主轴驱动系统开环运行，结果噪声消失，说明速度检测元件有问题。经检查发现安装不正，调整位置之后再运行主轴电动机，噪声消失，机床能正常工作。

（2）丝杠窜动引起的故障维修

故障现象：TH6380卧式加工中心，启动液压后，手动运行Y轴时，液压自动中断，CRT 显示报警，驱动失效，其他各轴正常。

分析诊断：该故障涉及电气、机械、液压等部分。任一环节有问题均可导致驱动失效，因此检查的顺序大致如下。

伺服驱动装置→电动机及测量器件→电动机与丝杠连接部分→液压平衡装置→开口螺母和滚珠丝杠→轴承→其他机械部分。

①检查驱动装置外部接线及内部元器件的状态良好，电动机与测量系统正常。

②拆下Y轴液压抱闸后情况同前，将电动机与丝杠的同步传动带脱离，手摇Y轴丝杠，发现丝杠上下窜动。

③拆开滚珠丝杠上轴承座正常。

④拆开滚珠丝杠下轴承座后发现轴向推力轴承的紧固螺母松动，导致滚珠丝杠上下窜动。

由于滚珠丝杠上下窜动，造成伺服电动机转动带动丝杠空转约一圈。在数控系统中，当NC指令发出后，测量系统应有反馈信号，若间隙的距离超过了数控系统所规定的范围，即电动机空走若干个脉冲后光栅尺无任何反馈信号，则数控系统必报警，导致驱动失效，机床不能运行。拧好紧固螺母，滚珠丝杠不再窜动，则故障排除。

（3）刀架、刀库、换刀装置的故障维修

故障现象：某加工中心采用凸轮机械手换刀。换刀过程中，动作中断，发出2035号报警，显示机械手伸出故障。

分析诊断：根据报警内容，机床是因为无法执行下一步“从主轴和刀库中拔出刀具”，而使换刀过程中断并报警。

机械手未能伸出完成从主轴和刀库中拔刀动作，产生故障的原因可能有：

①“松刀”感应开关失灵。在换刀过程中，各动作的完成信号均由感应开关发出，只有

上一动作完成后才能进行下一动作。第三步为“主轴松刀”，如果感应开关未发信号，则机械手“拔刀”就不会动作。检查两感应开关，信号正常。

②“松刀”电磁阀失灵。主轴的“松刀”，是由电磁阀接通液压缸来完成的。如电磁阀失灵，则液压缸未进油，刀具就“松”不了。检查主轴的“松刀”电磁阀，动作均正常。

③“松刀”液压缸因液压系统压力不够或漏油而不动作，或行程不到位。检查刀库松刀液压缸，动作正常。行程到位；打开主轴箱后罩，检查主轴松刀液压缸，发现已到达松刀位置，油压也正常，液压缸无漏油现象。

④机械手系统有问题，建立不起“拔刀”条件。其原因可能是电动机控制电路有问题。检查电动机控制电路系统正常。

⑤刀具是靠碟形弹簧通过拉杆和弹簧卡头将刀具柄尾端的拉钉拉紧的。松刀时，液压缸的活塞杆顶压顶杆，顶杆通过空心螺钉推动拉杆，一方面使弹簧卡头松开刀具的拉钉，另一方面又顶动拉钉，使刀具右移而在主轴锥孔中变“松”。

主轴系统不松刀的原因可能有以下几点：

①刀具尾部拉钉的长度不够，致使液压缸虽已运动到位，而仍未将刀具顶松

②拉杆尾部空心螺钉位置起了变化，使液压缸行程满足不了“松刀”的要求

③顶杆出了问题，已变形或磨损

④弹簧卡头出故障，不能张开

⑤主轴装配调整时，刀具移动量调的太小，致使在使用过程中一些综合因素导致不能

满足“松刀”条件

处理方法：拆下“松刀”液压缸，检查发现这一故障系制造装配时，空心螺钉的伸出量调的太小，故“松刀”液压缸行程到位，而刀具在主轴锥孔中“压出”不够，刀具无法取出。调整空心螺钉的“伸长量”，保证在主轴“松刀”液压缸行程到位后，刀柄在主轴锥孔中的压出量为0.4-0.5mm。经以上调整后，故障可排除。

结论

本文从数控机床故障的产生论述到数控机床故障的解决。可以清楚地知道数控机床是技术含金量很高的设备，在使用过程中要严格遵照使用要求。设备出现问题后，要及时冷静地进行故障诊断，寻找合适的方法解决问题。机床修理人员要注重实践，在实践中不断提高自己的水平，要多问、多阅读、多观察、多思考、多实践、多讨论交流、多总结。只有当自身的水平提高了，数控机床的修理过程才能更迅速，才能更好地提高工作效率，多创效益。

致谢

从论文选题到论文截稿，我的论文指导老师于婷老师一直在无私地指导帮助我，在此谨致深深的谢意。在这过程中还参阅了大量的相关资料，参考了他人的维修经验，在此表示诚挚谢意。

参考文献

1.蒋洪平，数控设备故障诊断与维修，北京：北京理工大学出版社，2006.8

2.严峻，数控机床常见故障快速处理86问，北京：机械工业出版社，2009.4

3.郑小年，杨克冲，数控机床故障诊断与维修，武汉：华中科技大学出版社，2005.9

4.王润孝，秦现生，机床数控原理与系统，第2版，西安：西北工业大学出版社，1997.6

山东广播电视大学毕业论文（设计）教师指导记录表省级电大山东电大市级电大泰安电大教学点宁阳指导教师于婷

数控机床故障诊断复习题有答案

1、数控机床按控制运动轨迹可分为点位控制、（直线控制）和（轮廓控制）等几种。 2、数控机床的核心是（数控装置）其作用是处理输入信号并输出（指令）。 3、机床自运行考验的时间，国家标准9061-88中规定，数控车床为（16）小时，加工中心为（32）小时。都要求（连续）运转。 4、数控机床内部干扰源主要来自（电控系统的设计），（结构布局）及生产工艺缺陷。 5、数控机床的进给伺服系统由（伺服电路）（伺服驱动）（机械传动机构）及执行部件组成。 6、干扰是指有用信号与噪声信号两者之比小到一定程度时，（噪声信号）影响到数控系统正常工作这一物理现象。 7、滚珠丝杆螺母副间隙调整方式：（垫片式）（螺纹式）（齿差式）。 8、步进电机的驱动电路一般有（环形分配器）和（功率放大器）两部分。 9、机械磨损曲线包含（磨合阶段）、（稳定磨损阶段）、（急剧磨损阶段）三个阶段组成。 10、数控机床的自动换刀装置中，实现（刀库）和机床（主轴）之间传递和装卸刀具的装置称为刀具交换装置。 11、滚珠丝杠螺母副，按滚珠返回的方式不同可以分为（内循环式）和（外循环式）两种。 12、数控机床常用的刀架运动装置有：（四方转塔刀架）（机械手链式刀架）（转塔式刀架）。 13、数控机床故障分为（突发性故障）和（渐发性故障）两大类。 14、数控机床电路包括（主电路）、（控制电路）和信号电路。 15、导轨按其摩擦性质可以分为(滑动导轨)、(滚动导轨)和(静压导轨)三大类。 16、选择合理规范的(拆卸)和(装配)方法，能避免被拆卸件的损坏，并有效地保持机床原有精度。 17、数控功能的检验，除了用手动操作或自动运行来检验数控功能的有无以外，更重要的是检验其（稳定性）和（可靠性）。 18、提高开环进给伺服系统精度的补偿措施有（传动间隙）补偿和（螺距误差）补偿。 19、提高进给运动低速平稳性的措施有：降低（执行部件质量）减少（动静摩擦之差）提高（传动刚度） 20、滚动导轨的预紧有两种方法，即采用（过盈配合）采用（调整元件） 21、数控机床的可靠性指标有（平均无故障时间）、（平均故障排除时间）和（有效度）。 22、故障诊断基本过程是：（先内后外）、（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。 23、数控机床自动换刀装置的形式有（回转刀架换刀）、（更换主轴头换刀）和（带刀库的自动换刀）。 24、各类信号接地要求包括：系统信号、直流信号、（数字信号）和（模似信号）。 25、机械手夹持刀具的方法有（柄式）夹持和（法兰盘）夹持两种。 26、数控系统软件类故障发生的原因可能有：误操作、（供电电池电压不足）、（干扰信号）、软件死循环、操作不规范和（用户程序出错）等等。 27、导轨副的维护一般包括（导轨副的润滑）、（滚动导轨副的预紧）和（导轨副的防护）。 28、在加工中心等机床上，由于自动换刀、精密镗孔加工等需要，往往需要主轴系统具有（定向准停）控制功能，此时，在机床上需安装（磁接近开关）或（脉冲编码器）等检测元件。 29、数控机床的精度检验内容包括（几何精度）、（定位精度）和（切削精度）。 30、故障自诊断技术是当今数控系统的一项十分重要的技术，数控系统的自诊断技术分为（启动自诊断）、（在线诊断）和（离线诊断）。

数控机床的故障分析与维修维护论文

数控机床的故障分析与维 修维护论文 This manuscript was revised by the office on December 10, 2020.

毕业设计任务书 题目: 数控机床的故障分析与维修维护 技术 学生姓名：王鹏远 学号： 0 专业班级：机电一体化三班 指导教师：张燕 2012年06 月 05日

摘要 本文主要研究数控机床故障分析及消除措施的相关内容。从数控机床故障诊断的基础内容谈起，介绍数控机床故障规律。接着讲述数控机床的常见故障，包括机械故障、伺服系统故障、PLC等电气故障。最后通过实例具体介绍数控机床故障产生后分析处理的过程。从而得知，数控机床维修是一门复杂的技术，要熟悉数控机床的各个部分，理论加实践，提高工作效率。 关键词数控机床故障诊断

目录 1、引言 (3) 2、数控机床故障诊断 (3) 数控机床的故障规律 (3) 数控机床故障诊断的一般步骤 (3) 3、数控机床常见故障诊断与维修 (8) 数控机床机械结构故障诊断与维修 (8) 常见伺服系统故障及诊断 (11) 数控机床PLC故障诊断的方法 (13) 4、数控机床常见故障诊断及维修实例 (14) （1）主轴出现噪声的故障维修 (14) （2）丝杠窜动引起的故障维修 (15) 结论 (17) 致谢 (17) 参考文献 (18)

1 引言 精数控机床是一种高效的自动化机床，他综合了计算机技术，自动化技术，伺服驱动，精密测量和密机械等各个领域的新的技术成果，是一门新兴的工业控制技术。由于其经济性能好，生产效益高，在生产上处于越来越重要的地位。为了提高机床的使用率，提高系统的有效度，结合工作实际浅谈一下数控系统故障处置和维修的一般方法。以提高数控机床的维修技术。 2 数控机床故障诊断 数控机床的故障规律 与一般设备相同，数控机床的故障率随时间变化的规律可用图1所示的浴盆曲线表示。在整个使用寿命期，根据数控机床的故障频度大致分为3 个阶段，即早期故障期、偶发故障期和耗损故障期。 早期故障期：早期故障期的特点是故障发生的频率高，但随着使用时间的增加迅速下降。 偶发故障期：数控机床在经历了初期的各种老化、磨合和调整后，开始进入相对稳定的正常运行期。在这个阶段，故障率低而且相对稳定，近似常数。偶发故障是由于偶 然因素引起的。 耗损故障期：耗损故障期出现在数控机床使用的后期，其特点是故障率随着运行时间的增加而升高。出现这种现象的基本原因是由于数控机床的零部件及电子元器件经过长时间的运行，由于疲劳、磨损、老化等原因，寿命已接近衰竭，从而处于频发故障状态。 数控机床故障诊断的一般步骤

(完整版)华中数控车床常见故障诊断与维修毕业设计

毕业论文（设计）题目华中数控车床常见故障诊断与维修 班级 110217 专业数控设备应用与维护 分院工程技术分院 指导教师王锐

2013年 11 月 30 日 目录 摘要 (1) 第1章数控车床维修基础 (2) 1.1 数控车床维修的基本要求 (2) 1.2 故障的分析方法 (4) 1.3 维修的基本步骤 (5) 第2章华中系统的诊断与维修 (8) 2.1 CNC系统的主要故障 (8) https://www.sodocs.net/doc/1310582628.html,C系统软件故障纤细及其成因 (9) https://www.sodocs.net/doc/1310582628.html,C硬件故障现象及其成因 (9) 2.4 CNC系统的自诊断 (10) 第3章华中数控机床常见故障诊断及维修实例 (11) 3.1 数控机床出现急停故障 (11) 3.1.1机床一直处于急停状态，不能复位 (12) 3.1.2在自动运行的过程中，报跟踪误差过大引起的急停故障 (12) 3.1.3伺服单元报警引起的急停 (12) 3.1.4主轴单元报警引起的急停 (13) 3.2 机床回参考点（回零）故障 (13) 3.2.1参考点编码器类故障分析与维修 (13) 3.2.2回零重复性差或参考位置偏差 (14) 3.2.3参考点位置偏差一个栅格（参考点发生整螺距偏移） (15)

3.2.4回参考点时，出现超程报警 (15) 3.2.5回参考点过程中出现“软超程”报警 (16) 3.3 刀架故障 (16) 3.3.1刀架抬起不转动故障 (17) 3.3.2刀架旋转不止故障 (18) 3.3.3刀架定位不准故障 (18) 3.3.4刀架转动不到位故障 (19) 3.4 数控机床PLC故障诊断的方法 (19) 第4章设计小结 (21) 参考文献 (22) 致谢 (23) 摘要 系统可靠性是指数控系统在规定的条件和规定的时间内完成规定功 能的能力，故障是指系统在规定的条件和规定的时间内失去了规定的功能。 数控机床是复杂的大系统，它涉及光、机、电、液等很多技术，发生故障 是难免的。机械锈蚀、机械磨损、机械失效，电子元器件老化、插件接触 不良、电流电压波动、温度变化、干扰、噪声，软件丢失或本身有隐患、 灰尘，操作失误等都可导致数控机床出故障。为了便于维修，现将各系统 的结构简介和维修如下。 关键词: 数控机床故障诊断，影响，分析故障，排除故障 第1章数控车床维修基础 1.1 数控车床维修的基本要求

数控机床故障诊断与维修考试模拟题及答案培训资料

模拟考试试卷A 2、数控机床机械故障诊断包括对机床运行状态的识别、预测和监视三个方面的内容。其实用诊断方法有看、问、听、嗅触等。 3、点检就是按有关文件的规定，对数控机床进行定点、定时 、的检查和维护。 1、数控机床最适用于复杂、高精、多种批量尤其是单件小批量的机械零件的加工。（） 2．在工件或刀具自动松夹机构中，刀杆通常采用7：24的大锥度锥柄。（） 3．凡是包含测量装置的数控机床都是闭环数控机床。（） 4．数控机床中内置PLC的CPU与数控系统的CPU是同一CPU。（） 5．数控机床电控系统包括交流主电路、机床辅助功能控制电路和电子控制电路，一般将前者称为“弱电”，后者称为“强电”。（） 6．对数控机床的各项几何精度检测工作应在精调后一气呵成，不允许检测一项调整一项，分别进行。（） 7．用户参数在调机或使用、维修时是不可以更改的，这些参数改好后，应将参数封锁住。（） 8．数控机床中，所有的控制信号都是从数控系统发出的。（） 9．数控机床是在普通机床的基础上将普通电气装置更换成CNC控制装置。（） 10．常用的间接测量元件有光电编码器和旋转变压器。（） 1.数控机床是在诞生的。 ( )。 A．日本 B. 美国 C. 英国 D. 中国 2．数控机床主轴驱动应满足： ( )。 A．高、低速恒转矩 B．高、低速恒功率 C．低速恒功率高速恒转矩 D．低速恒转矩高速恒功率 3．故障维修的一般原则是： ( )。 A．先动后静 B．先内部后外部 C．先机械后电气 D．先特殊后一般 4．数控机床工作时，当发生任何异常现象需要紧急处理时应启动：（）。 A．程序停止功能 B.暂停功能 C. 紧停功能 D.应急功能 5．数控机床如长期不用时最重要的日常维护工作是：（）。 A．清洁 B. 干燥 C. 通电 D. 维修模拟考试试卷B1、数控机床最适用于复杂、

数控机床常见故障及其分类

数控机床常见故障及其分类 1.按故障发生的部位分类 ⑴主机故障数控机床的主机通常指组成数控机床的机械、润滑、冷却、排屑、液压、气动与防护等部分。主机常见的故障主要有： 1）因机械部件安装、调试、操作使用不当等原因引起的机械传动故障 2）因导轨、主轴等运动部件的干涉、摩擦过大等原因引起的故障 3）因机械零件的损坏、联结不良等原因引起的故障，等等． 主机故障主要表现为传动噪声大、加工精度差、运行阻力大、机械部件动作不进行、机械部件损坏等等。润滑不良、液压、气动系统的管路堵塞和密封不良，是主机发生故障的常见原因。数控机床的定期维护、保养．控制和根除“三漏”现象发生是减少主机部分故障的重要措施． ⑵电气控制系统故障从所使用的元器件类型上．根据通常习惯，电气控制系统故障通常分为“弱电”故障和“强电”故障两大类， “弱电”部分是指控制系统中以电子元器件、集成电路为主的控制部分。数控机床的弱电部分包括CNC、PLC、MDI/C RT以及伺服驱动单元、输为输出单元等。 “弱电”故障又有硬件故障与软件故障之分．硬件故障是指上述各部分的集成电路芯片、分立电子元件、接插件以及外部连接组件等发生的故障。软件故障是指在硬件正常情况下所出现的动作出锗、数据丢失等故障，常见的有．加工程序出错，系统程序和参数的改变或丢失，计算机运算出错等。 “强电”部分是指控制系统中的主回路或高压、大功率回路中的继电器、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控制电路。这部分的故障虽然维修、诊断较为方便，但由于它处于高压、大电流工作状态，发生故障的几率要高于“弱电”部分．必须引起维修人员的足够的重视。 2．按故障的性质分类 ⑴确定性故障确定性故障是指控制系统主机中的硬件损坏或只要满足一定的条件，数控机床必然会发生的故障。这一类故障现象在数控机床上最为常见，但由于它具有一定的规律，因此也给维修带来了方便 确定性故障具有不可恢复性，故障一旦发生，如不对其进行维修处理，机床不会自动恢复正常．但只要找出发生故障的根本原因，维修完成后机床立即可以恢复正常。正确的使用与精心维护是杜绝或避免故障发生的重要措施。 ⑵随机性故障随机性故障是指数控机床在工作过程中偶然发生的故障此类故障的发生原因较隐蔽，很难找出其规律性，故常称之为“软故障”，随机性故障的原因分析与故障诊断比较困难，一般而言，故障的发生往往与部件的安装质量、参数的设定、元器件的品质、软件设计不完善、工作环境的影响等诸多因素有关． 随机性故障有可恢复性，故障发生后，通过重新开机等措施，机床通常可恢复正常，但在运行过程中，又可能发生同样的故障。 加强数控系统的维护检查，确保电气箱的密封，可靠的安装、连接，正确的接地和屏蔽是减少、避免此类故障发生的重要措施。

数控机床故障分析

数控机床故障分析与维修实训指导书

工学部自动化及机电控制工程系 2015年12月 资料Word 一、实训性质和任务 《数控机床故障分析与维修实训》是机床数控技术专业必修的实训环节。本实训的任务是配合《数控机床故障分析与维修》课程，通过对数控机床上的典型故障进行系统而全面的分析诊断、故障定位与排除故障，理论结合实践地掌握数控机床故障诊断与维修的基本思路、判断原则、基本方法与具体的实施步骤。 二、实训要求 本实训中要求学生： 1．养成认真、注意安全、踏实、严谨、一丝不苟的工作作风。 2. 确立数控机床故障检测与诊断的基本思路与判断原则。 3．学会全面查阅数控机床的技术资料，掌握机床的电气控制系统的组成及其基本原理。学会在现象与背景的调查与分析基础上归纳总结出一些典型故障的故障特征、故障类型与故障大定位，制作出各种相关的系统框图与相关的动作流程图，以故障流程图来确定诊断与维修的具体步骤。 4. 学会应用数控机床自诊断。初步掌握故障检测与诊断的手段与方法。初步能进行 故障定位。学会建立故障档案。 5. 实训报告容：阐述每个实训项目的要求和容；按指导书的要求回答有关问题、填写实训中得到或求出的数据、画出要求的图纸等；做完每个项目后的体会、取得的经验和教训；对本实训项目的改进和提高提出自己的建议。 6．按实训环节递交报告，最后递交数控机床故障诊断与维修的总结报告。 7．以所有的实训报告与答辩的成绩综合评定，作为实训的考核结果。 三、实训容与学时安排 总学时为120（90）学时。 实训一数控机床综合实训系统2～3天 2～实训二数控车床机械故障诊断 3 天 2～3实训三计算机模拟故障分析天 实训四机床电器故障分析自诊断2～3天 实训五数控机床精度检测2～3天 实训六NCP400L数控车床故障综合分析2～3天 四、本实训与其它课程关系相关前修课程：数控机床、典型数控系统、可编程控制器、数控机床编程、数控机床伺服系统、数控机床电器、微机原理及其应用。五、教材及参考书教材：数控机床故障分析与维修实训指导书MNC863T《、《参考书：《数控机床故障诊断与维修》、

数控机床常见故障分析与排除

数控机床常见故障分析与排除 发表时间：2018-04-11T12:27:05.030Z 来源：《防护工程》2017年第35期作者：吴家龙王荣峥刘晓龙 [导读] 但是我们也要清晰地认识到数控机床常见的各种故障，并且采取科学的故障排除方法消除与降低故障发生率，以此提高数控机床的稳定性。 山东工业技师学院山东潍坊 261053 摘要：数控机床是集电控技术、机械传动以及计算机编程等技术为一体的现代设备，近年来随着我国互联网、云计算以及大数据等技术的发展，数控机床呈现出网络化、智能化以及高精度化发展趋势。与此同时为了满足我国机械制造强国战略的实现，数控机床的科技含量越来越精密、系统结构越来越复杂，所以任何细微故障都会导致数控机床的正常运行。基于此，本文主要对数控机床常见故障分析与排除进行了简要的分析，以供参考。 关键词：数控机床；常见故障；排除 引言 数控机床是实现现代工业自动化、集成化的重要设备，同时也是集合了计算机技术、伺服技术、精密测量、自动化技术并具备知识密集与技术密集特性的综合型设备。正因如此，数控机床设备一旦出现故障，则会出现维修难度大、周期长，如此一来就会导致设备闲置、资源浪费，甚至影响正常生产，从而造成巨大的损失。 1机床故障定义 所谓机械故障是指机器设备或者设备的一部分丧失其原有功能的特有现象。对于可以修复的机器故障来说，这样的故障叫可修复故障；对于不可修复的故障而言，这样的故障叫不可修复故障。构成故障的因素有三个，分别是故障模式、故障机制、负荷。在现实生产实践中，根据出现故障的原因不同可以将故障做不同的分类。 2数控机床常见故障分析 2.1轴承故障 传动轴承却是整个系统的核心，也是故障发生较为频繁的部位，对于该部分的故障一般可以凭借维修人员的肉眼就可以准确的诊断并且给予维修解决。实践中对于轴承故障的处理方法主要包括：改进内部结构、重新布局齿轮等方法。当然如果存在主轴发热问题也需要重视，因为主轴发热表面主轴与滚动轴承之间摩擦产生的热量没有及时转移出来，最终会影响都爱车床本身的精密度，甚至会烧损主轴承。因此需要检修人员要及时观察主轴承间隙问题，控制润滑油，避免车床长期负荷运行； 2.2机床刀架故障 在数控机床运行过程中会出现刀盘不动的古装。对于刀盘不动的故障很有可能是由于机械卡阻、刀架电机烧坏等原因造成的，因此在具体的故障排除中需要采取功能程序测试法对刀盘故障进行逐一的检测，最终确定定位故障。具体分为以下几种情况：（1）如果刀盘上的某刀位连续回转不停，那么该故障一般就是由于霍尔元件损坏造成的，对此只需要更换元件就可以；（2）如果在换刀时存在不到位就有可能是因为磁钢圈周围对应霍尔元件靠前导致，因此对此只需要在刀架锁紧状态下用内六方扳手先松开磁钢盘，再转动适当角度，使磁钢与霍尔元件位置相对即可。 2.3进给伺服系统故障 对于普通机床和数控机床而言，进给伺服系统是两者之间的主要区别，该系统能够保障数控机床运营工作的稳定性。进给伺服系统在数控机床组成当中占据着非常重要的地位，发挥着其他系统无法取代的作用，具有信号跟踪功能稳定和精准性高的特点，可以为数控机床的安全稳定运行提供可靠的保障。其中，常见的集中的故障有位置反馈部位故障、电机故障以及伺服控制单元故障等。 2.4主轴驱动系统故障 数控机床的主轴旋转运动就是数控机床主轴驱动系统所表现出来的最主要功能。一般情况下，主轴驱动系统具有过载能力极强、减速时间较短、加速时间较短、恒功率范围较宽等特征。检测主轴流量方面的故障和主轴驱动系统故障是常见的两个故障。 3数控机床的常见故障排除方法 3.1直观检查法 所谓直观检查法，即是直接根据数控机床故障发生前后所表现出的直观化因素进行分析排除的检查方法。例如可以根据数控机床形、声、味、温等实际情况，从而有效确定故障范围，然而在进行有效排除。 3.2初始复位法 初始化复位法通常是运用于数控机床系统故障，如瞬时故障引起的系统报警。对于此类故障，通常可以采取初始化复位法排除，即通过开关系统电源逐次清除故障。但是如果是由于系统工作区因电池欠压、掉电等原因而造成的系统混乱，则应该及时对系统进行初始化清除，值得注意的是在此之前则应该做好数据拷贝工作，避免系统数据丢失带来的不便。 3.3自诊断法 数控机床一般都具备较强的自诊断功能，在对数控机床故障进行排除工作时，首先我们就可以利用数控机床的自诊断功能，从而根据监控系统及诊断系统显示的信息，大致区分故障发生的区域（如辨别是机械部分或数控部分的故障），最后根据系统与主机之间的接口信息，判别数控机床故障发生的大体部位。 3.4备件替换法 备件替换法通常是在大致分析分析出数控机床故障类型即部位时采用的排除方法。如我们诊断出数控机床故障原因大致是因为线路板出现了损坏，那么就可以立即换上备用的印刷电路板、集成电路芯片等元器件，从而有效缩短数控机床故障排除周期，使其快速投入正常运转以此提升企业的经济效益。但是值得注意的是，在使用备件替换法时，必须要仔细检查替换元器件与数控机床原有元器件的版本、型号是否一致，如不一致则不能替换。 4减少数控机床设备故障率的对策 4.1做好数控机床设备的日常管理 在实际操作过程中，首先应该做到正确的固定数控机床。尤其是在数控机床的主轴转速较高时，转速较高将会产生较大频幅的震动，

数控机床的故障分析及消除措施

山东广播电视大学 毕业论文（设计）评审表题目___数控机床的故障分析及消除措施 姓名孙中波教育层次专科 学号省级电大山东广播电视大学专业市级电大泰安广播电视大学指导教师于婷教学点宁阳

目录 摘要与关键词 (3) 1、引言 (3) 2、数控机床故障诊断分析 (3) 2.1数控机床的故障规律 (3) 2.2数控机床故障诊断的一般步骤 (4) 2.3数控机床的常用检修方法 (5) 3、数控机床常见故障诊断与维修 (6) 3.1数控机床机械结构故障诊断与维修 (6) 3.2常见伺服系统故障及诊断 (11) 3.3数控机床P L C故障诊断方法 (13) 4、数控机床常见故障诊断及维修实例 (14) 结论 (16) 致谢 (16) 参考文献 (17)

题目：数控机床的故障分析及消除措施 【摘要】本文主要研究数控机床故障分析及消除措施的相关内容。从数控机床故障诊断的基础内容谈起，介绍数控机床故障规律，故障诊断的一般步骤及方法。接着讲述数控机床的常见故障，包括机械故障、伺服系统故障、PLC等电气故障。最后通过实例具体介绍数控机床故障产生后分析处理的过程。从而得知，数控机床维修是一门复杂的技术，要熟悉数控机床的各个部分，理论加实践，提高工作效率。 【关键词】数控机床、故障、诊断、维修 1 引言 数控技术是现代机械制造工业的重要技术装备，也是先进制造技术的基础技术装备。随着电子技术的不断发展，数控机床在我国的应用越来越广泛，但由于数控机床系统及其复杂，又因大部分具有技术专利，不提供关键的图样和资料，所以数控机床的维修成为了一个难题。论文将涉及数控机床简单介绍、故障现象描述或给出典型实例、故障的成因的分析和论证、故障诊断过程及消除故障的措施等内容。本论文将参考相关资料，根据自己的实际工作经验进行编写，力求为广大数控机床维修者提供可借鉴的经验。 2 数控机床故障诊断分析 数控机床是个复杂的系统，一台数控机床既有机械装置、液压系统，又有电气控制部分和软件程序等。组成数控机床的这些部分，由于种种原因，不可避免地会发生不同程度、不同类型的故障，导致数控机床不能正常工作。这些原因大致包括：机械锈蚀、磨损和失效；元器件老化、损坏和失效；电气元件、接插件接触不良；环境变化，如电流或电压波动、温度变化、液压压力和流量的波动以及油污等；随机干扰和噪声；软件程序丢失或被破坏等。此外，错误的操作也会引起数控机床不能正常工作。数控机床维修的关键是故障的诊断，即故障源的查找和故障定位。一般讲根据不同的故障类型，采用不同的故障诊断方法。 2.1数控机床的故障规律： 在整个使用寿命期，根据数控机床的故障频度大致分为 3 个阶段，即早期故障期、偶发故障期和耗损故障期。 1.早期故障期：早期故障期的特点是故障发生的频率高，但随着使用时间的增加

数控机床常见故障的诊断与排除正式样本

文件编号：TP-AR-L1534 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. （示范文本） 编制：_______________ 审核：_______________ 单位：_______________ 数控机床常见故障的诊 断与排除正式样本

数控机床常见故障的诊断与排除正 式样本 使用注意：该解决方案资料可用在组织/机构/单位管理上，形成一定的具有指导性，规划性的可执行计划，从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改，请在使用时认真阅读。 本文针对数控机床伺服系统在加工中心可能出现 的如五面体加工中心零点漂移等常见故障的现象进行 阐述，并对其产生原因以及解决方案等加以认真分析 研究。 随着科技的进步，机床由普通机床逐渐发展为数 控机床。数控机床的伺服系统在机床中起核心作用， 但在实际生产中，伺服系统较容易出现故障，占整个 数控机床系统的30%以上，其通常会使机床不能正常 工作或停机，造成严重后果。因此，在实际生产过程 中，应加强对设备的维护保养，规范操作，确保各项

安全。 通常，数控机床的故障主要包括两方面，一是当伺服系统出现故障时，系统会及时报警，在CRT显示屏上会出现诊断程序的报警信息，查阅相关手册得出，这些故障通常发生在电动机脉冲或编码器。另一方面是操作人员不经意间的人为操作事故，如主轴刀具号地址输送错误、刀具号呼叫信号错误、输入刀具长度错误、编译程序错误等。伺服系统在排除这两方面故障时，难度较大。因为有些事故是由伺服系统本身产生的，而有些事故则是受机械、液压、温度等外界因素影响，外界环境也会对伺服系统产生不同程度的影响。 目前，在我厂数控机床中，操作系统通常采用日本的FANUC系统，现对实际生产中，加工中心中出现的常见故障处理进行叙述。

FANUC数控机床机械原点的设置及回零常见故障分析

F A N U C数控机床机械原点的设置及回零常见 故障分析 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）

FANUC数控机床机械原点的设置及回零常见故障分析 当前大多数数控机床均采用通过减速档块的方式回零，但谊方式在日常使用中故障率却艰高，有时甚至出现机械原点的丢失。本文以FANUC系统的台中精机VCENTER-70加工中心为例浅析了数控机床机械原点的设置方法，并对该类数控机床常见回零故障的各种形式式进行了分析与总结。 机械原点是机床生产厂家在生产机床时任机床上设置的一个物理位置，可以使控制系统和机床能够同步，从而建立起一个用于测量机床运动坐标的起始位置点，通常也是程序坐标的参考点。大多数机床在开机后都需要回零即回机械原点的操作。本文以FANUC系统的台中精机VCENTER-70加工中心为例浅析了数控机床机械原点的设置方法，并对此类数控机床常见回零故障的各种形武进行了分析与总结。 1 机械原点设置 1.1 机械原点丢失的原因 台中精机生产的VCENTER-70加工中心采用增量编码器作为机床位置的检测装置。系统断电后，工件坐标系的坐标值就会失去记忆，尽管靠电池能够维持坐标值的记忆，但只是记忆机床断电前的坐标值而不是机床的实际位置，所以机床首次开机后要进行返回参考点操作。而当系统断电遇到电池没电或特殊情况失电时，就会造成机械原点的丢失．从而使机床回参考点失败而无法正常工作。此时机床会产生。#306 n轴电池电压0#的报警信息，并且还会产生机械坐标丢失报警。#300第n轴原点复位要求”(n代指X、Y、Z)。

数控机床常见故障分析

目录 引言---------------------------------------------------------------------3 第一节设计要求------------------------------------5 1.1设计目的------------------------------------------5 1.2设计任务------------------------------------------6 1.3设计方案------------------------------------------6

第二节工艺分析------------------------------------------------------7 2.1零件图--------------------------------------------7 2.2图纸分析------------------------------------------8 2．3工艺卡-------------------------------------------9 第三节程序设计------------------------------------------------------10 第四节实训总结------------------------------------------------------13 引言 数控机床是人类进行生产劳动的重要工具，也是社会生产力发展水平的重要标志，数控车床和数控铣床是数字程序控制车铣床的简称，它集通用性好的万能型车床、加工精度高的精密型车床和加工效率高的专用型车床的特点于一身，是国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床，也是是一种通过数字信息，控制机床按给定的运动轨迹，进行自动加工的机电一体化的加工装备，经过半个世纪的发展，数控机床已是现代制造业的重要标志之一，在我国制造业中，数控机床的应用也越来越广泛，是一个企业综合实力的体现。。 我国的数控磨床水平不错，每年都有大量出口，因为它简单，基本属于劳动密集型。

数控机床常见故障及处理方法

数控机床常见故障及处理方法 摘要：我公司从1995年后期开始在配件厂引进和使用数控机床，共有数控车床18台、立式加工中心两台。这些设备在公司的生产过程中发挥了极大的作用。随着时间的延续这些设备都相继进入了故障多发期，虽然在市场上有各类数控技术书籍，但一般是一些高深的理论著作，面向一般操作者、解决实际问题的不多。本文以配件厂的机床为例介绍数控机床维修中常见的故障及处理措施。 主题词：数控机床、常见故障、维修 由于现代数控系统的可靠性越来越高，数控系统本身的故障越来越低，而大部分故障的发生则是非系统本身原因引起的。系统外部的故障主要指由于检测开关、液压元件、气动元件、电气执行元件、机械装置等出现问题而引起的。数控设备的外部故障可以分为软故障和外部硬件损坏引起的硬故障。软故障是指由于操作、调整处理不当引起的，这类故障多发生在设备使用前期或设备使用人员调整时期。 一、机床撞车事故 处理此类事故首先要求操作者保护好现场，分清是首件加工还是加工过程中间，故障发生当时机床处于什么状态，操作者正在进行何种操作。一般首件加工前操作者忘记返参考点或是机床返参考点动作不正确而操作者没有及时发现是最主要的原因。再就是在修改程序时输入了错误的数据造成，例如曾有一操作者在编写加工外环槽程序时误将G01输成了G00，结果刀具以快速进给的速度冲向工件发生了撞车事故，还有一操作者在加工过程中修改程序，本来应该是G00 X200 Z200；却输成了G00 X-200 Z-200；从而发生严重的撞车事故。甚至有的操作者粗心大意，把工件装反导致发生撞车事故。 二、加工件尺寸超差 引起机床尺寸超差的因素是多种多样的，（如图1）机床、机床夹具、刀具和工件构成了一个完整的系统，称之为工艺系统。切削加工过程中，决定加工表面几何形状、尺寸和相互位置的工艺系统各环节间，任何一个或几个环节发生变化都会在工件上体现出来，这就造成了尺寸的波动。当刀具正常磨损时反映出来的是工件尺寸沿着一个方向漫漫增大或减小，其幅度通常不会太大。如果工件出现尺寸忽大忽小，而且幅度也不确定时就需要从多方面找原因。例如刀具的刀头没有锁紧或刀具在刀台上的安装不正确，数控刀台本身回位不正确等都是造成尺寸超差的原因，在这里详细向大家介绍的是数控机床X、Z方向两条驱动系统传动间隙故障引起的尺寸超差。按照先电器再机械的顺序，首先要测定X轴和Z轴的传动间隙。通常这要借助百分表及表座，按图2所示的的方法进行测试：将百分表至于X（Z）轴的运动方向的任意点（平行于各轴的运动方向），百分表调至零位，系统操作处于手脉或手动步进状态，先沿着一个方向移动X（Z）轴0.1mm，接着向相反的方向移动0.1mm，此时百分表的读数即为X（Z）轴的传动间隙。此值X 轴≤0.005mm，Z轴≤0.01mm，如果超出此值则说明X（Z）轴的传动间隙过大，引起工件尺寸超差。应该在系统中进行间隙补偿，大森Ⅱ型数控系统在N0000 N000中设置； FANUC系统在N 00N00中设定，然后必须先断电再上电设置才能生效。这样的补偿值通常不能太大不超过（0.5-0.8），否则会发生危险。如果两条轴的传动间隙过大的话，就要进行机械上的间隙调整，先调整伺服电机与滚珠丝杠间的传动间隙，由于传动方式的不同，不同的设备调整方式各不相同，可详细阅读随机的说明书。然后再调整滚珠丝杠的安装轴承间隙，调整的程度以手动盘轴灵活、全部行程上阻尼均匀为宜。在进行了这些工作后通常要重新进行间隙补偿的设定，其方法如前所述。 三、数控刀台故障 数控刀台是就数控机床上使用频率最高的部件，因其结构复杂、工作环境差，出故障的

FANUC数控机床机械原点的设置及回零常见故障分析

FANUC数控机床机械原点的设置及回零常见故障分析 当前大多数数控机床均采用通过减速档块的方式回零，但谊方式在日常使用中故障率却艰高，有时甚至出现机械原点的丢失。本文以FANUC系统的台中精机VCENTER-70加工中心为例浅析了数控机床机械原点的设置方法，并对该类数控机床常见回零故障的各种形式式进行了分析与总结。 机械原点是机床生产厂家在生产机床时任机床上设置的一个物理位置，可以使控制系统和机床能够同步，从而建立起一个用于测量机床运动坐标的起始位置点，通常也是程序坐标的参考点。大多数数控机床在开机后都需要回零即回机械原点的操作。本文以FANUC系统的台中精机VCENTER-70加工中心为例浅析了数控机床机械原点的设置方法，并对此类数控机床常见回零故障的各种形武进行了分析与总结。 1 机械原点设置 1.1 机械原点丢失的原因 台中精机生产的VCENTER-70加工中心采用增量编码器作为机床位置的检测装置。系统断电后，工件坐标系的坐标值就会失去记忆，尽管靠电池能够维持坐标值的记忆，但只是记忆机床断电前的坐标值而不是机床的实际位置，所以机床首次开机后要进行返回参考点操作。而当系统断电遇到电池没电或特殊情况失电时，就会造成机械原点的丢失．从而使机床回参考点失败而无法正常工作。此时机床会产生。#306 n轴电池电压0#的报警信息，并且还会产生机械坐标丢失报警。#300第n轴原点复位要求”(n代指X、Y、Z)。 1.2 机械原点的设置 在通常情况下，设置数控机床机械原点的方法主要有以下两种：1)手动使X、Y、Z三轴超程印利用三轴的极限位置选择机械原点。2)利用各坐标轴的伺服检溯反馈系统提供相应基准脉冲来选择机床参考点即机械原点。由于第一种方法是机床厂家通常建议的也是较为简便和实用的方法．因此本文在此详细介绍第1种做法。以X轴为例，设置步骤如下： (1)将机床操作面板上的方式选择开关设定为MDI方式。 (2)按下机床MDI面板上的功能键[OFS/SET]数次，进入设定画面。 (3)将写参数中的0改为1，由此，系统进入了参数可写状态。此时机床出现。SWO 100参数写入开关处于打开”的报警信息。忽略这条报警信息，设置完参数后改回为0即可。 (4)按下功能键lsYSTEM】，进入系统参数键面。通过参数搜索找到参数1815(如表l 所示)通常情况下，X轴的#4APZ或#5 APC会显示为0，若不为0就将其设定为0。 (5)找到参数1320，此参数为存储各轴正向行程的坐标值。将其X轴的正向行程设定为最大值999999。目的是让X轴的正向软限位位置值大于其正向硬限位的位置值。 (6)将方式选择开关打到手轮方式，然后摇动手轮使工作台碰及X轴的正向限位档块，此时机床会出现“#500+X过行程”报警。

数控机床故障诊断及排除方法

数控机床故障诊断及排除方法 发表时间：2012-01-20T10:02:09.953Z 来源：《时代报告（学术版）》2011年10月供稿作者：高攀[导读] 例如：日本的FANUC系统的诊断指导专家系统是由知识库、推理计算机和人工控制器组成。 高攀 （重庆工贸职业技术学院邮编400800） 中图分类号：TP29 【摘要】数控机床是一种高效的自动化机床，涵盖了计算机技术、自动化技术、伺服驱动、精密测量和传感器技术等各个领域的新的技术成果，是一门新兴数字程序控制机床。 【关键词】数控机床；故障；排除方法； 不同的数控机床，其结构和性能有很大的区别，但在故障诊断上有它的共性。通过对这些共性的分析得出一些对数控机床故障诊断原则、方法及故障排除方法。以下逐一介绍： 一、数控机床故障诊断原则 1. 先外部后内部 数控机床是机械、液压、电气一体化的机床，所以故障的发生必然要从这三者之间综合反映出来。所以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，维修人员应采用望、闻、听、问等方法，由外向里逐一进行检查。 例1：一数控车床刚投入使用的时候，在系统断电后重新启动时，必须要返回到参考点。即当用手动方式将各轴移到非干涉区外后，再使各轴返回参考点。否则，可能发生撞车事故。所以，每天加工完后，最好把机床的轴移到安全位置。此时再操作或断电后就不会出现问题。 外部硬件操作引起的故障是数控修理中的常见故障。一般都是由于检测开关、液压系统、气动系统、电气执行元件、机械装置出现问题引起的。这类故障有些可以通过报警信息查找故障原因。对一般的数控系统来讲都有故障诊断功能或信息报警。维修人员可利用这些信息手段缩小诊断范围。而有些故障虽有报警信息显示，但并不能反映故障的真实原因。这时需根据报警信息和故障现象来分析解决。 例如：台立式加工中心采用FANUC-OM控制系统。机床在自动方式下执行到X轴快速移动时就出现414＃和410＃报警。此报警是速度控制OFF和X轴伺服驱动异常。由于此故障出现后能通过重新启动消除，但每执行到X轴快速移动时就报警。经查该伺服电机电源线插头因电弧爬行而引起相间短路，经修整后此故障排除。 2. 先机械后电气 由于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。机械故障较易发现，而系统故障诊断难度要大一些。 3. 先静后动 维修人员要做到先静后动，不可盲目动手，应先询问操作人员故障发生的过程及状态，查看说明书、资料后方可动手查找故障原因，继而排除故障， 4. 先公用后专用 公用性问题会影响到全局，而专用性问题只影响局部。 5. 先简单后复杂 当出现多种故障相互交织掩盖、一时无从下手时，应先解决容易的问题，后解决较大的问题。常常在解决简单的故障的过程中，难度大的问题也可能变的容易，理清思路，将难度较大的变得容易一些。 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。 二、数控系统自诊断技术及故障排除方法 所谓系统诊断技术，就是利用数控装置中的计算机及相关运行诊断软件进行各种测试。 1. 自诊断技术 1) 开机自诊断：数控系统通电后，设备内部诊断软件会自动对系统中各种元件如CPU、RAM及各应用软件进行逐一检测并将检测结果显示出来，如检测发现问题，系统会显示报警信息或发出报警信号。开机自诊断通常会在开机一分钟之内完成。有时开机诊断会将故障原因定位到电路板或模块上，但也经常仅将故障原因定位在某一范围内，这时维修人员需查找相关维修手册根据提示找到真正故障原因并加以排除。 2) 运行自诊断：运行自诊断也称在线自诊断，是指数控系统正常工作时，运行内部诊断程序，对系统本身、PLC、位置伺服单元以及与数控装置相连的其它外部装置进行自动测试、检查，并显示有关信息，这种诊断一般会在系统工作时反复进行。 3) 脱机诊断：当系统出现故障时，首先停机，然后使用随机的专用诊断纸带对系统进行脱机诊断。诊断时先要将纸带上的程序读入RAM系统中，计算机运行程序进行诊断，从而判定故障部位，这种诊断在早期的数控系统中应用较多。 2. 人工诊断技术 数控系统的故障种类很多，而自诊断往往不能对系统的所有部件进行测试，也不能将故障原因定位到具体确定的元器件上，这时要迅速查明原因就需要采用人工诊断方法。人工诊断方法有很多种，最常用的有:功能程序测试法、参数检查法、备件置换法、直观法、原理分析法等，现简介如下: 1) 功能程序测试法：这种方法将数控系统中的G、M、S、T、功能的全部指令编成一个测试程序，穿成纸带或存储到软盘上在进行诊断时运行这个程序，可快速判定哪个功能出现问题，这种方法一般在机床出现随机性故障时使用，也可用于设备闲置时间较长重新投入使用时测试用。 2) 参数检查法：一般系统的参数是存放在RAM中的，一旦出现干扰或其它原因会造成参数丢失或混乱，从而使系统不能正常工作，这时应根据故障特征，检查和核对有关参数，在排除某些故障时，有时还需对某些参数进行调整。

数控机床常见报警故障及其维护保养

第七章数控机床常见报警故障及维护 保养 第一节数控机床常见故障及处理 一故障与可靠性 故障： 故障是指设备或系统因自身的原因而丧失规定功能的现象。故障的形式是多种多样的，但是故障具有相同的规律即故障规律曲线。

由图可知，改曲线分为三个区域，即初期运行区Ⅰ，系统的故障呈负指数曲线函数，故障率较高，故障原因大多数是设计、制造和装配缺陷所造成的；Ⅱ区为系统的正常运行区，此时故障率趋近一条水平线，故障率低，故障原因一般是由操作和维护不良而造成的偶发故障；Ⅲ区为系统的衰老区，此时故障率最大，主要原因是年久失修及磨损过渡造成的。若加强维护，可以延长系统的正常运行区。 二可靠性 可靠性是指在规定的条件下，数控机床维持无故障工作的能力。衡量

可靠性的指标如下： 1.平均无故障时间（MTBF）是指一台数控机床在使用中两次故障间隔的 平均时间。一般用总工作时间除以总故障次数来计算。 2.平均修复时间（MTTR）是指数控机床从出现故障直至正常使用所用 修复时间的平均值。 3.有效度（A）是指一台可维修的数控机床，在某一段时间内，维持其性 能的概率。用平均无故障时间除以平均无故障时间与平均修复时间的和来计算。 对于普通的数控机床，要求MTBF≥1000h, A≥0.95 三故障分类 数控机床的常见故障按故障性质、产生原因分为一下几类。 1 系统性故障和随机性故障 以故障出现的必然性和偶然性，将故障分为系统性故障和随机性故障。系统性故障是指机床或数控系统部分在一定的条件下必然出现的故障。随机性故障是指偶然出现的故障。一般随机性故障往往是由于机械结构的局部松动、错位、控制系统中的元器件出现工作特性飘移，机床电气元件可靠性下降等原因造成。这类故障在同样的条件下只偶然出现一两次，需要反复实验和综合判断才能排除。 2 有诊断显示故障和无诊断显示故障 以故障出现时有无自诊断显示，将故障分为有诊断显示故障和无诊断

数控车床故障分析与排除

数控系统课程设计 院系 专业 年级 学生学号 学生姓名

年月日 CK6150/1000数控车床故障分析与排除 目录 目录 (2) 设计目的 (3) 一、数控机床CK6150/1000的有关参数 (4) 1.1数控车床CK6150/1000主要技术指标 (4) 二、数控机床故障诊断 (6) 2.1数控机床的故障规律........................... 错误!未定义书签。 2.2数控机床故障诊断的一般步骤 (6) 2.3数控机床机械结构故障诊断与维修 (7) 2.4刀架、刀库、换刀装置的故障维修实例 (12) 2.5换刀装置故障 (14) 2.8常见数控机床主轴伺服系统故障及诊断 (16) 2.9在维修主回路采用错位选触无环流可逆调速驱动系统的数控车床 (18) 2.10机床PLC初始故障的诊断 (19) 2.11数控设备检测元件故障及维修 (20) 三、数控机床的维护 (22) 3.1制订数控系统日常维护的规章制度 (22) 3.2应尽量少开数控柜和强电柜的门 (22) 3.3定时清扫数控柜的散热通风系统 (22) 3.4经常监视数控系统用的电网电压 (22) 3.5定期更换存储器用电池 (22) 3.6数控系统长期不用时的维护 (23) 四、总结与体会 (24) 五、参考文献 (25)

设计目的 科学技术的发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求，而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。数控机床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体，是高度机电一体化的典型产品。它本身又是机电一体化的重要组成部分，是现代机床技术水平的重要标志。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流，是衡量机械制造工艺水平的重要指标，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用。因此，如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题。