車床相關(guān)畢業(yè)論文--車床的典型錯誤與保護分析

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計（論文）</b></p><p>　　題 目車床的典型錯誤與保護分析</p><p>　　2013年04月 7日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　前言…………………………………………… 1頁</p><p>

2、;　　1.數(shù)控機床…………………………………… 3頁</p><p>　　2.數(shù)控機床故障診斷及處理的基本原則………………5頁</p><p>　　3典型故障………………………………………………7頁</p><p>　　4.數(shù)控車床故障排除的方法……………………………11頁</p><p>　　結(jié)束語……………………………………………………1

3、5頁</p><p>　　參考文獻…………………………………………………16頁</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　數(shù)控機床正向著高精度、高復(fù)雜性、高柔性的方向發(fā)展，它是一種價格昂貴的精密設(shè)備，因此，其維護更是不容忽視。本文介紹了數(shù)控車床應(yīng)用時出現(xiàn)的典型故障及其出現(xiàn)的原因，分析了機床故障的維修護養(yǎng)的方法，希望可以幫助廣

4、大讀者更深刻地了解數(shù)控車床典型故障發(fā)生的原因，從而更好的解決實際應(yīng)用中出現(xiàn)的問題與故障。故障診斷與維修是本設(shè)計的重點。</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)控車床 典型故障 故障維修</p><p>　　當(dāng)今控制理論與自動化技術(shù)的高速發(fā)展，尤其是微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的日新月異，使得數(shù)控技術(shù)也在同步飛速發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式上的PC基、開放化和性能上的多樣化、復(fù)雜化、高智能化不僅給其

5、應(yīng)用從觀念到實踐 帶來了巨大變化，也在其維修理論、技術(shù)和手段上帶來了很大變化。因此對維修人員的素質(zhì)要求很高的維修經(jīng)驗，要求他們具有較深的專業(yè)知識和豐富的維修經(jīng)驗，在數(shù)控車床出現(xiàn)故障才能及時排除。所以要求數(shù)控車床維護人員不僅要有機械加工工藝以及液壓氣動方面的知識，還要具備電子計算機﹑自動控制﹑驅(qū)動及測量技術(shù)等方面的知識 ，這樣才能全面的了解和掌握數(shù)控車床，及時搞好維護保養(yǎng)工作。數(shù)控車床的應(yīng)用越來越廣泛，其加工柔性好，精度高，生產(chǎn)

6、效率高，具有很多的優(yōu)點，但數(shù)控車床是復(fù)雜的大系統(tǒng)，它涉及光、機、電、液等很多技術(shù)，發(fā)生故障是難免的，機械銹蝕、機械磨損、機機械失效，電子元器件老化、插件接觸不良、電流電壓波動、溫度變化、干擾、噪聲，軟件丟失或本身有隱患、灰塵等、但由于技術(shù)越來越先進、復(fù)雜，且我國從事數(shù)控車床電氣設(shè)計、應(yīng)用與維修技術(shù)工作的工程技術(shù)人員數(shù)以萬計，然而由于此項技術(shù)的復(fù)雜性、多樣性和多變性以及一些客觀環(huán)境因素的</p><p><b

7、>　　1.數(shù)控機床</b></p><p>　　數(shù)控機床使用中應(yīng)注意的事項</p><p>　　1.1使用數(shù)控機床之前，應(yīng)仔細閱讀機床使用說明書以及其他有關(guān)資料，以便正確操作使用機床，并注意以下幾點：</p><p>　　a、建議機床連續(xù)運行最多24小時，如果連續(xù)運行時間太長會影響電氣系統(tǒng)和部分機械器件的壽命，從而會影響機床的精度； </p&

8、gt;<p>　　b、除一些供用戶使用并可以改動的參數(shù)外，其它系統(tǒng)參數(shù)、主軸參數(shù)、伺服參數(shù)等，用戶不能私自修改，否則將給操作者帶來設(shè)備、工件、人身等傷害；</p><p>　　c、非專業(yè)人員不得打開電柜門，打開電柜門前必須確認已經(jīng)關(guān)掉了機床總電源開關(guān)。只有專業(yè)維修人員才允許打開電柜門，進行通電檢修；</p><p>　　d、 修改參數(shù)后，進行第一次加工時，機床在不裝刀具和工件

9、的情況下用機床鎖住、單程序段等方式進行試運行，確認機床正常后再使用機床；</p><p>　　e、 機床的PLC程序是機床制造商按機床需要設(shè)計的，不需要修改。不正確的修改，操作機床可能造成機床的損壞，甚至傷害操作者；</p><p>　　f、機床操作、維修人員必須是掌握相應(yīng)機床專業(yè)知識的專業(yè)人員或經(jīng)過技術(shù)培訓(xùn)的人員，且必須按安全操作規(guī)程及安全操作規(guī)定操作機床；</p><

10、;p>　　g、 機床全部連接器、接頭等，不允許帶電拔、插操作，否則將引起嚴重的后果。</p><p><b>　　數(shù)控加工的概念</b></p><p>　　1.2首先，要知道數(shù)控機床一般的故障出現(xiàn)在什么地方或者是如何去解決問題，我們就必須得熟練的了解數(shù)控機床的工作原理及特點等相關(guān)的一些知識！這樣我們才能在遇到這些問題的時候得心應(yīng)手。數(shù)控機床的工作原理就是將加工

11、過程所需的各種操作（如主軸變速、工件的松開與夾緊、進刀與退刀、開車與停車、自動關(guān)停冷卻液）和步驟以及工件的形狀尺寸用數(shù)字化的代碼表示，通過控制介質(zhì)（如穿孔紙帶或磁盤等）將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置，數(shù)控裝置對輸入的信息進行處理與運算，發(fā)出各種控制信號，控制機床的伺服系統(tǒng)或其他驅(qū)動元件，使機床自動加工出所需要的工件。所以，數(shù)控加工的關(guān)鍵是加工數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)的獲取，即數(shù)控編程。數(shù)控加工一般包括以下幾個內(nèi)容：</p><p>

12、;　　a、利用圖形軟件對需要數(shù)控加工的部分造型；</p><p>　　b、對圖紙進行分析，確定需要數(shù)控加工的部分；</p><p>　　c、軌跡的仿真檢驗；</p><p><b>　　d、傳給機床加工。</b></p><p>　　f、根據(jù)加工條件，選擇合適的加工參數(shù)，生成加工軌跡（包括粗加工、半精加工、精加工軌跡）；

13、</p><p><b>　　e、 生成G代碼；</b></p><p>　　2.數(shù)控機床故障診斷及處理的基本原則</p><p>　　數(shù)控機床的大部分故障都以綜合故障形式出現(xiàn)，判斷與處理原則如下。</p><p>　　2.1分析可能造成故障的因素</p><p>　　數(shù)控機床出現(xiàn)的同一故障現(xiàn)象，

14、其原因是多種多樣的，有可能是由于機械、電氣及控制系統(tǒng)等造成的。要準確地判斷故障出現(xiàn)的環(huán)節(jié)和造成故障的原因，必須羅列所有相關(guān)的因素。</p><p>　　例如，行程開關(guān)工作不正常時，其影響因素可能有以下幾個方面：a機械運動不到位，開關(guān)未壓下；b機械結(jié)構(gòu)不合理，開關(guān)松動或擋塊太短；c開關(guān)</p><p>　　自身質(zhì)量有問題；d開關(guān)選型不當(dāng)；e防護措施不好，開關(guān)內(nèi)進了雜物，使動作失常。</

15、p><p><b>　　2.2調(diào)查故障現(xiàn)場</b></p><p>　　機床故障發(fā)生后，維修人員首先要向操作者了解機床在什么情況下出現(xiàn)故障，故障現(xiàn)象如何，操作者采取了什么措施。再仔細觀察數(shù)控裝置的工作寄存沖工作寄存器中尚存的工作內(nèi)容，對于非破壞性故障，有條件時可再現(xiàn)故障，觀察現(xiàn)象，以驗證分析是否正確。了解已執(zhí)行的程序內(nèi)容及自診斷顯示的報警內(nèi)容，然后按數(shù)控系統(tǒng)的復(fù)位鍵，觀察

16、系統(tǒng)經(jīng)清除復(fù)位后故障報警是否消失，如果消失，多屬于軟件故障，否則是硬件故障。</p><p>　　2.3確定產(chǎn)生故障的原因</p><p>　　由于造成故障的因素很多，因此維修人員必須利用該機床的技術(shù)檔案，憑借現(xiàn)場操作經(jīng)驗、判斷能力和掌握的機、電、液等綜合專業(yè)技術(shù)知識，通過必</p><p>　　要的測試手段，最后判別可能產(chǎn)生故障的原因，最后通過必要的試驗，逐一尋找

17、、確定故障源。</p><p><b>　　3.典型故障</b></p><p>　　3.1換刀裝置故障 </p><p>　　數(shù)控車換刀一般的過程是：換刀電機接到換刀信號后，通過蝸輪蝸桿減速帶動刀架旋轉(zhuǎn)，由霍爾元件發(fā)出刀位信號，數(shù)控系統(tǒng)再利用這個信號與目標值進行比較以判斷刀具是否到位。刀換到位后,電機反轉(zhuǎn)縮緊刀架。在維修數(shù)控車的過程中可能遇到

18、了以下幾個故障現(xiàn)象。</p><p>　　故障一：一臺四刀位數(shù)控車床，發(fā)生一號刀位找不到，其它刀位能正常換刀的故障現(xiàn)象。</p><p>　　故障分析：由于只有一號刀找不到刀位，可以排除機械傳動方面的問題，確定就是電氣方面的故障?？赡苁窃摰段坏幕魻栐捌渲車€路出現(xiàn)問題，導(dǎo)致該刀位信號不能輸送給PLC。對照電路圖利用萬用表檢查后發(fā)現(xiàn)：1號刀位霍爾元件的24V供電正常，GND線路為正常，T

19、1信號線正常。因此可以斷定是霍爾元件損壞導(dǎo)致該刀位信號不能發(fā)出。</p><p>　　解決辦法：更換新的霍爾元件后故障排除，一號刀正常找到。</p><p><b>　　3.2穩(wěn)壓電源故障</b></p><p>　　機床在運行時機床照明燈突然不亮，機床操作面板燈也不亮，系統(tǒng)電源正常，同時系統(tǒng)急停報警，和主軸無信號警。關(guān)機后重新上電故障依舊。&

20、lt;/p><p>　　故障分析檢查：經(jīng)詢問當(dāng)時操作人員，沒有違規(guī)操作，排除人為原因，也可以排除機械原因，應(yīng)該是電氣故障引起。該機床的電器原理圖顯示，這些失電區(qū)域都和24V有關(guān)，并且該機床擁有兩個穩(wěn)壓電源，一個是I/O接口電源，另一個為系統(tǒng)電源。失電區(qū)域都與I/O接口有關(guān)，于是打開電氣柜觀察發(fā)現(xiàn)I/O接口穩(wěn)壓電源指示燈未能點亮，說明該電源未能正常工作或損壞。通過分析得知該電源為I/O接口電源，負載不大，也不會出現(xiàn)過載

21、現(xiàn)象，應(yīng)該是輸出回路中有短路故障。沿著輸出線號進行檢查發(fā)現(xiàn)有一根24V+輸出線接頭從絕緣膠布中露出并接觸到機床床體。原因很明顯：由于該線與機床發(fā)生對地短路，造成該穩(wěn)壓電源處于自我保護狀態(tài)，使得操作面板和一些I/O接口繼電器供電停止，導(dǎo)致發(fā)生以上故障。至于變頻器報警可能24V信號不能到位發(fā)出報警。由穩(wěn)壓電源的工作原理知道，穩(wěn)壓電源有電流短路和過載保護的功能，當(dāng)電源短路或過載時自動關(guān)斷電源輸出，以保護電源電路不被損壞。于是試著把電源的輸出負

22、載線路拆下來，結(jié)果發(fā)現(xiàn)重新上電后電源指示燈亮了。這說明電源本身沒有損壞。</p><p>　　解決辦法：用絕緣膠布把接頭處重新包好，重新上電開機所有故障解決，報警解除照明燈也亮了。</p><p><b>　　3.3伺服系統(tǒng)故障</b></p><p>　　由于數(shù)控系統(tǒng)的控制核心是對車床的進給部分進行數(shù)字控制，而進給是由伺服單元控制伺服電機，帶

23、動滾珠絲杠來實現(xiàn)的，由旋轉(zhuǎn)編碼器做位置反饋元件，形成半閉環(huán)的位置控制系統(tǒng)。所以伺服系統(tǒng)在數(shù)控車床上起的作用相當(dāng)重要。伺服系統(tǒng)的故障一般都是由伺服控制單元、伺服電機、測速電機、編碼器等出現(xiàn)問題引起的。</p><p>　　3.3.1機床停止時，有關(guān)進給軸振動：</p><p>　　a檢查高頻脈動信號并觀察其波形及振幅，若不符合應(yīng)調(diào)節(jié)有關(guān)電位器</p><p>　　b檢

24、查伺服放大器速度環(huán)的補償功能，若不符合應(yīng)調(diào)節(jié)補償用電位器</p><p>　　c檢查位置檢測用編碼盤的軸、聯(lián)軸節(jié)、齒輪系是否嚙合良好</p><p><b>　　3.3.2飛車現(xiàn)象</b></p><p>　　a位置傳感器或速度傳感器的信號反相，或者是電樞線接反了，即整個系統(tǒng)不是負反饋而變成正反饋了</p><p>　　

25、b速度指令給的不正確</p><p>　　c位置傳感器或速度傳感器的反饋信號沒有接或者是有接線斷開</p><p>　　dCNC控制系統(tǒng)或伺服控制板有故障電源板有故障而引起的邏輯混亂</p><p>　　3.4 NC系統(tǒng)故障</p><p>　　3.3.3機床運行時聲音不好，有擺動現(xiàn)象</p><p>　　a首先檢查測

26、速發(fā)電機換向器表面是否光滑、清潔，電刷與換向器間是否接觸良好</p><p>　　b檢查位置檢測器與聯(lián)軸節(jié)間的裝配是否有松動</p><p>　　c檢查伺服放大器位置環(huán)增益是否符合要求，若不符合要求對有關(guān)的電位器應(yīng)予以調(diào)整</p><p>　　d檢查伺服放大器速度環(huán)的補償功能，若不符合應(yīng)調(diào)節(jié)補償用電位器 e檢查由位置檢測器來的反饋信號的波形及D/A轉(zhuǎn)換后的波形幅度&

27、lt;/p><p>　　3.4.1硬件故障 </p><p>　　硬件故障是指已損壞的器件就能排除的故障，有時由于NC系統(tǒng)出現(xiàn)硬件的損壞，使車床停機。對于這類故障的診斷，首先必須了解該數(shù)控系統(tǒng)的工作原理及各線路板的功能，然后根據(jù)故障現(xiàn)象進行分析，在有條件的情況下利用交換法準確定位故障點。 </p><p><b>　　3.4.2軟故障</b><

28、;/p><p>　　因其它原因引起的NC系統(tǒng)故障有時因供電電源出現(xiàn)問題或緩沖電池失效也會引起系統(tǒng)故障。 </p><p><b>　　3.4.3其它原因</b></p><p>　　軟故障是指由于編程錯誤造成的軟件故障，只要 改變程序內(nèi)容，修改機床參數(shù)設(shè)定就能排除故障，數(shù)控車床有些故障是由于NC系統(tǒng)車床參數(shù)引起的，有時因為設(shè)置不當(dāng)，有時因意外使參數(shù)

29、發(fā)生變化或混亂，這類故障只要調(diào)整好參數(shù)，就會自然消失。還有些故障由于偶然原因使NC系統(tǒng)處于死循環(huán)狀態(tài)，這類故障有時必須采取強行啟動的方法恢復(fù)系統(tǒng)的使用。 </p><p>　　4.數(shù)控車床故障排除的方法</p><p><b>　　4.1自診斷功能法</b></p><p>　　這是一種最基本的方法。維修人員通過對故障發(fā)生時的各種光、聲、味等異

30、?，F(xiàn)象的觀察以及認真察看系統(tǒng)的每一處，往往可將故障范圍縮小到一個模塊或一塊印刷線路板。這要求維修人員具有豐富的實際經(jīng)驗，要有多學(xué)科的較寬的知識和綜合判斷的能力。</p><p><b>　　4.2直觀法</b></p><p>　　現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)雖然尚未達到智能化很高的程度，但已經(jīng)具備了較強的自診斷功能。能隨時監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的硬件和軟件的工作狀況。一旦發(fā)現(xiàn)異常，立即在C

31、RT上報警信息或用發(fā)光二極管批示出故障的大致起因。利用自診斷功能，也能顯示出系統(tǒng)與主機之間接口信號的狀態(tài)，從而判斷出故障發(fā)生在機械部分還是數(shù)控系統(tǒng)部分，并批示出故障的大致部位。這個方法是當(dāng)前維修時最有效的一種方法。</p><p>　　4.3功能程序測試法</p><p><b>　　4.4轉(zhuǎn)移法</b></p><p>　　所謂轉(zhuǎn)移法就是將C

32、NC系統(tǒng)中具有相同功能的二塊印刷線路板、模塊、集成電路芯片或元器件互相交換，觀察故障現(xiàn)象是否隨之轉(zhuǎn)移。藉此，可迅速確定系統(tǒng)的故障部位。這個方法實際上就是交換法的一種。因此，有關(guān)注意事項同交換法所述。</p><p><b>　　4.5交換法</b></p><p>　　所謂交換法就是在分析出故障大致起因的情況下，維修人員可以利用備用的印刷線路板、模板，集成電路芯片或元

33、器件替換有疑點的部分，從而把故障范圍縮小到印刷線路板或芯片一級。它實際上也是在驗證分析的正確性。在備板交換之前，應(yīng)仔細檢查備板是否完好，并應(yīng)檢查備板的狀態(tài)應(yīng)與原板狀態(tài)完全一致。這包括檢查板上的選擇開關(guān)，短路棒的設(shè)定位置以及電位器的位置。在置換CNC裝置的存儲器板時，往往還需要對系統(tǒng)作存儲器的初始化操作（如日本FANUC公司的FS—6系統(tǒng)用的磁泡存儲器就需要進行這項工作），重新設(shè)定各種數(shù)控數(shù)據(jù)，否則系統(tǒng)仍將不能正常地工作。又如更換FANU

34、C公司的7系統(tǒng)的存儲器板之后，需重新輸入?yún)?shù)，并對存儲器區(qū)進行分配操作。缺少了后一步，一旦零件程序輸入，將產(chǎn)生60號報警（存儲器容量不夠）?？傊欢ㄒ獓栏竦匕凑沼嘘P(guān)系統(tǒng)的操作、維修說明書的要求進行操作。</p><p><b>　　4.6參數(shù)檢查法</b></p><p>　　眾所周知，數(shù)控參數(shù)能直接影響數(shù)控車床的功能。參數(shù) 通常是存放在磁泡存儲器或存放在需由電池保

35、持的CMOS RAM中，一旦電池不足或由于外界的某種干擾等因素，會使個別參數(shù)丟失或變化，發(fā)生混亂，使車床無法正常工作。此時，通過核對、修正參數(shù)，就能將故障排除。當(dāng)車床長期閑置工作時無緣無故地出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象或有故障而無報警時，就應(yīng)根據(jù)故障特征，檢查和校對有關(guān)參數(shù)。另外，經(jīng)過長期運行的數(shù)控車床，由于其機械傳動部件磨損，電氣無件性能變化等原因，也需對其有關(guān)參數(shù)進行調(diào)整。有些車床的故障往往就是由于未及時修改某些不適應(yīng)的參數(shù)所致。當(dāng)然這些故障都是

36、屬于故障的范疇。</p><p><b>　　4.7測量比較法</b></p><p>　　CNC系統(tǒng)生產(chǎn)廠在設(shè)計印刷線路板時，為了調(diào)整、維修的便利，在印刷線路板上設(shè)計了多個檢測用端子。用戶也可利用這些端子比較測量正常的印刷線路板和有故障的印刷線路板之間的差異?？梢詸z測這些測量端子的電壓或波形，分析故障的起因及故障的所在位置。甚至，有時還可對正常的印刷線路人為地制造&

37、quot;故障"，如斷開連線或短路，撥去組件等，以判斷真實故障的起因。為此，維修人員應(yīng)在平時積累印刷線路板上關(guān)鍵部位或易出故障部位在正常時的正確波形和電壓值,因為CNC系統(tǒng)生產(chǎn)廠往往不提供有關(guān)這方面的資料。</p><p><b>　　4.8敲擊法</b></p><p>　　當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)的故障表現(xiàn)為若有若無時，往往可用敲擊法檢查出故障的部位所在,這是由于CN

38、C系統(tǒng)是由多塊印刷線路板組成，每塊板上又有許多焊點，板間或模塊間又通過插接件及電纜相連。因此，任何虛焊或接觸不良，都可能引起故障。當(dāng)用絕緣物輕輕敲打有虛焊及接觸不良的疑點處，故障肯定會重復(fù)再現(xiàn)。</p><p><b>　　4.9原理分析法</b></p><p>　　根據(jù)CNC系統(tǒng)的組成原理，可從邏輯上分析各點的邏輯電平和特征參數(shù)（如電壓值或波形），然后用萬用表、邏

39、輯筆、示波器或邏輯分析儀進行測量、分析和比較，從而對故障定位。運用這種方法，要求維修人員必須對整個系統(tǒng)或每個電路的原理有清楚的、較深的了解。</p><p>　　除了以上常用的故障檢查測試方法外，還有拔板法，電壓拉偏法，開環(huán)檢測法以及診斷方法等多種。這些檢查方法各有特點，按照不同的故障現(xiàn)象，可以同時選擇幾種方法靈活應(yīng)用，對故障進行綜合分析，才能逐步縮小故障范圍，較快地排除故障。</p><p&

40、gt;<b>　　4.10局部升溫</b></p><p>　　CNC系統(tǒng)經(jīng)過長期運行后元器件均要老化，性能會變壞。當(dāng)它們尚未完全損壞時，出現(xiàn)的故障變得時有時無。這時可用熱吹風(fēng)機或電烙鐵等來局部升溫被懷疑的元器件，加速其老化，以便徹底暴露故障部件。當(dāng)然，采用此法時，一定要注意元器件的溫度參數(shù)等，不要將原來是好的器件烤壞。</p><p><b>　　結(jié)束語&

41、lt;/b></p><p>　　通過這次畢業(yè)設(shè)計（論文），我更加深刻的體會到數(shù)控技術(shù)在機械工業(yè)的使用及它的維修思路和方法。鞏固了對數(shù)控車床維修技術(shù)的掌握，在實例中加深了對理論知識的理解，數(shù)控車床自身所具有的明顯優(yōu)勢（高速化、大功率、高效率、長壽命等）使得它在工業(yè)中的應(yīng)用前景極為樂觀，隨著數(shù)控技術(shù)進一步的開發(fā)和利用，我們深信，它必將在機械工程領(lǐng)域發(fā)揮巨大的作用。</p><p>　　

42、設(shè)計（論文寫作）過程中雖然出現(xiàn)了這樣或那樣的錯誤，但經(jīng)過老師的指點和同學(xué)的幫助不但解決了問題還學(xué)到了不少知識。經(jīng)過這次畢業(yè)設(shè)計（論文寫作）我系統(tǒng)的復(fù)習(xí)了三年來所學(xué)的知識，以前模糊不清楚的問題得到了很好的解決。</p><p>　　由于知識水平有限，錯誤和遺憾在所難免，請各位老師批評指正。</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p

43、>　　a FANUC-0i-mate使用說明書</p><p>　　b 大連機床集團數(shù)控車床電器說明書</p><p>　　c 廣州數(shù)控GSK980T使用說明書</p><p>　　d 《數(shù)控PMC編程與調(diào)試》 清華大學(xué)出版社 曹智軍 肖龍 編著 </p><p>　　e《數(shù)控機床故障診斷及維護》 機械工業(yè)出版社 主編 王侃夫