數(shù)控畢業(yè)論文14

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　前言1</b></p><p>　　第1章 數(shù)控機(jī)床和數(shù)控技術(shù)2</p><p>　　1.1 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)綜述2</p><p>　　1.2 數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的電氣控制5</p>&l

2、t;p>　　第2章 維修工作的基本條件8</p><p>　　2.1 人員條件8</p><p>　　2.2 物質(zhì)條件9</p><p>　　2.3 關(guān)于預(yù)防性維護(hù)9</p><p>　　第3章 維修與排故技術(shù)11</p><p>　　3.1 常見電氣故障分類11</p&g

3、t;<p>　　3.2 故障的調(diào)查與分析12</p><p>　　3.3 電氣維修與故障的排除16</p><p>　　3.4 數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的故障與維修17</p><p>　　3.5 維修排故后的總結(jié)提高工作22</p><p>　　第4章 數(shù)控設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)知識(shí)24</p>&

4、lt;p>　　4.1 數(shù)控設(shè)備使用中應(yīng)注意的問題24</p><p>　　4.2 數(shù)控機(jī)床的維護(hù)保養(yǎng)25</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)28</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　我國從事數(shù)控機(jī)床電氣設(shè)計(jì)、應(yīng)用與維修技術(shù)工作的工程技術(shù)人員數(shù)以萬計(jì)

5、，然而由于此項(xiàng)技術(shù)的復(fù)雜性、多樣性和多變性以及一些客觀環(huán)境因素的制約，在數(shù)控機(jī)床電氣維修技術(shù)方面還沒有形成一套成熟的、完整的理論體系。當(dāng)今控制理論與自動(dòng)化技術(shù)的高速發(fā)展，尤其是微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)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、高智能化不僅給其應(yīng)用從觀念到實(shí)踐 </p><p>　　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的變化

6、。因此，一篇講座形式的文章不可能把已經(jīng)形成了一門專門學(xué)科的數(shù)控機(jī)床電氣維修技術(shù)理論完整地表述出來，本文僅是將多年的實(shí)踐探索及業(yè)內(nèi)眾同仁的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)加以適當(dāng)?shù)臍w納整理，以求對(duì)該學(xué)科理論的發(fā)展及工程技術(shù)人員的實(shí)踐有所裨益。</p><p>　　第1章 數(shù)控機(jī)床和數(shù)控技術(shù)</p><p>　　談到維修，首先必須從總體上了解我們的維修對(duì)象。</p><p>　　1.1

7、 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)綜述</p><p>　　一臺(tái)典型的數(shù)控機(jī)床其全部的電氣控制系統(tǒng)如圖1所示。</p><p>　　(1)數(shù)據(jù)輸入裝置將指令信息和各種應(yīng)用數(shù)據(jù)輸入數(shù)控系統(tǒng)的必要裝置。它可以是穿孔帶閱讀機(jī)(已很少使用)，3.5in軟盤驅(qū)動(dòng)器，CNC鍵盤(一般輸入操作)，數(shù)控系統(tǒng)配備的硬盤及驅(qū)動(dòng)裝置(用于大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)保護(hù))、磁帶機(jī)(較少使用)、PC計(jì)算機(jī)等等。</p>&

8、lt;p>　　(2)數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床的中樞，它將接到的全部功能指令進(jìn)行解碼、運(yùn)算，然后有序地發(fā)出各種需要的運(yùn)動(dòng)指令和各種機(jī)床功能的控制指令，直至運(yùn)動(dòng)和功能結(jié)束。</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)都有很完善的自診斷能力，日常使用中更多地是要注意嚴(yán)格按規(guī)定操作，而日常的維護(hù)則主要是對(duì)硬件使用環(huán)境的保護(hù)和防止系統(tǒng)軟件的破壞。</p><p>　　(3)可編程邏輯控制器是機(jī)床各項(xiàng)功能的邏輯控制中

9、心。它將來自CNC的各種運(yùn)動(dòng)及功能指令進(jìn)行邏輯排序，使它們能夠準(zhǔn)確地、協(xié)調(diào)有序地安全運(yùn)行；同時(shí)將來自機(jī)床的各種信息及工作狀態(tài)傳送給CNC，使CNC能及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)出進(jìn)一步的控制指令，如此實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)機(jī)床的控制。</p><p>　　當(dāng)代PLC多集成于數(shù)控系統(tǒng)中，這主要是指控制軟件的集成化，而PLC硬件則在規(guī)模較大的系統(tǒng)中往往采取分布式結(jié)構(gòu)。PLC與CNC的集成是采取軟件接口實(shí)現(xiàn)的，一般系統(tǒng)都是將二者間各種通信信息分別

10、指定其固定的存放地址，由系統(tǒng)對(duì)所有地址的信息狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，根據(jù)各接口信號(hào)的現(xiàn)時(shí)狀態(tài)加以分析判斷，據(jù)此作出進(jìn)一步的控制命令，完成對(duì)運(yùn)動(dòng)或功能的控制。</p><p>　　不同廠商的PLC有不同的PLC語言和不同的語言表達(dá)形式，因此，力求熟悉某一機(jī)床PLC程序的前提是先熟悉該機(jī)床的PLC語言。</p><p>　　(4)主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)接受來自CNC的驅(qū)動(dòng)指令，經(jīng)速度與轉(zhuǎn)矩(功率)調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動(dòng)

11、信號(hào)驅(qū)動(dòng)主電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)接受速度反饋實(shí)施速度閉環(huán)控制。它還通過PLC將主軸的各種現(xiàn)實(shí)工作狀態(tài)通告CNC用以完成對(duì)主軸的各項(xiàng)功能控制。</p><p>　　主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)自身有許多參數(shù)設(shè)定，這些參數(shù)直接影響主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)特性，其中有些不可丟失或改變的，例如指示電動(dòng)機(jī)規(guī)格的參數(shù)等，有些是可根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)加以調(diào)改的，例 </p><p>　　如零漂等。通常CNC中也設(shè)有主軸相關(guān)的機(jī)床數(shù)據(jù)，并且與主軸驅(qū)

12、動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)作用相同，因此要注意二者取一，切勿沖突。</p><p>　　(5)進(jìn)給伺服系統(tǒng)接受來自CNC對(duì)每個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸分別提供的速度指令，經(jīng)速度與電流(轉(zhuǎn)矩)調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)床坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)，同時(shí)接受速度反饋信號(hào)實(shí)施速度閉環(huán)控制。它也通過PLC與CNC通信，通報(bào)現(xiàn)時(shí)工作狀態(tài)并接受CNC的控制。</p><p>　　進(jìn)給伺服系統(tǒng)速度調(diào)節(jié)器的正確調(diào)節(jié)是最重要的，應(yīng)該在位

13、置開環(huán)的條件下作最佳化調(diào)節(jié)，既不過沖又要保持一定的硬特性。它受機(jī)床坐標(biāo)軸機(jī)械特性的制約，一旦導(dǎo)軌和機(jī)械傳動(dòng)鏈 </p><p>　　的狀態(tài)發(fā)生變化，就需重調(diào)速度環(huán)調(diào)節(jié)器。</p><p>　　(6)電器硬件電路隨著PLC功能的不斷強(qiáng)大，電器硬件電路主要任務(wù)是電源的生成與控制電路、隔離繼電器部分及各類執(zhí)行電器(繼電器、接觸器)，很少還有繼電器邏輯電路的存在。但是一些進(jìn)口機(jī)床柜中還有使用自含一

14、定邏輯控制的專用組合型繼電器的情況，一旦這類元件出現(xiàn)故障，除了更換之外，還可以將其去除而由PLC邏輯取而代之，但是這不僅需要對(duì)該專用電器的工作原理有清楚的了解，還要對(duì)機(jī)床的PLC語言與程序深入掌握才行。</p><p>　　(7)機(jī)床(電器部分)包括所有的電動(dòng)機(jī)、電磁閥、制動(dòng)器、各種開關(guān)等。它們是實(shí)現(xiàn)機(jī)床 </p><p>　　各種動(dòng)作的執(zhí)行者和機(jī)床各種現(xiàn)實(shí)狀態(tài)的報(bào)告員。</p>

15、;<p>　　這里可能的主要故障多數(shù)屬于電器件自身的損壞和連接電線、電纜的脫開或斷裂。</p><p>　　(8)速度測(cè)量通常由集裝于主軸和進(jìn)給電動(dòng)機(jī)中的測(cè)速機(jī)來完成。它將電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速匹配成電壓值送回伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為速度反饋信號(hào)，與指令速度電壓值相比較，從而實(shí)現(xiàn)速度的精確控制。</p><p>　　這里應(yīng)注意測(cè)速反饋電壓的匹配聯(lián)接，并且不要拆卸測(cè)速機(jī)。由此引起的速度失控多是

16、由于測(cè)速反饋線接反或者斷線所致。</p><p>　　(9)位置測(cè)量較早期的機(jī)床使用直線或圓形同步感應(yīng)器或者旋轉(zhuǎn)變壓器，而現(xiàn)代機(jī)床多采 </p><p>　　用光柵尺和數(shù)字脈沖編碼器作為位置測(cè)量元件。它們對(duì)機(jī)床坐標(biāo)軸在運(yùn)行中的實(shí)際位置進(jìn)行直接或間接的測(cè)量，將測(cè)量值反饋到CNC并與指令位移相比較直至坐標(biāo)軸到達(dá)指令位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)位置的精確控制。</p><p>　　位

17、置環(huán)可能出現(xiàn)的故障多為硬件故障，例如位置測(cè)量元件受到污染，導(dǎo)線連接故障等。</p><p>　　(10)外部設(shè)備一般指PC計(jì)算機(jī)、打印機(jī)等輸出設(shè)備，多數(shù)不屬于機(jī)床的基本配置。使用中的主要問題與輸入裝置一樣，是匹配問題。</p><p>　　1.2 數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的電氣控制</p><p>　　數(shù)控機(jī)床一個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的電氣控制由電流(轉(zhuǎn)矩)控制環(huán)、速度控制環(huán)和位置

18、控制環(huán)串聯(lián)組成。其控制框圖如圖2。</p><p>　　(1)電流環(huán)是為伺服電機(jī)提供轉(zhuǎn)矩的電路。一般情況下它與電動(dòng)機(jī)的匹配調(diào)節(jié)已由制造者作好了或者指定了相應(yīng)的匹配參數(shù)，其反饋信號(hào)也在伺服系統(tǒng)內(nèi)聯(lián)接完成，因此不需接線與調(diào)整。</p><p>　　(2)速度環(huán)是控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速亦即坐標(biāo)軸運(yùn)行速度的電路。速度調(diào)節(jié)器是比例積分(PI)調(diào)節(jié)器，其P、I調(diào)整值完全取決于所驅(qū)動(dòng)坐標(biāo)軸的負(fù)載大小和機(jī)械傳動(dòng)系

19、統(tǒng)(導(dǎo)軌、傳動(dòng)機(jī)構(gòu))的傳動(dòng)剛度與傳動(dòng)間隙等機(jī)械特性，一旦這些特性發(fā)生明顯變化時(shí)，首先需要對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)工作，然后重新調(diào)整速度環(huán)PI調(diào)節(jié)器</p><p>　　速度環(huán)的最佳調(diào)節(jié)是在位置環(huán)開環(huán)的條件下才能完成的，這對(duì)于水平運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)軸和轉(zhuǎn)動(dòng)坐標(biāo)軸較容易進(jìn)行，而對(duì)于垂向運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸則位置開環(huán)時(shí)會(huì)自動(dòng)下落而發(fā)生危險(xiǎn)，可以采取先摘下電動(dòng)機(jī)空載調(diào)整，然后再裝好電動(dòng)機(jī)與位置環(huán)一起調(diào)整或者直接帶位置環(huán)一起調(diào)整，這時(shí)需要有一

20、定的經(jīng)驗(yàn)和細(xì)心。</p><p>　　速度環(huán)的反饋環(huán)節(jié)見前面“速度測(cè)量”一節(jié)。</p><p>　　(3)位置環(huán)是控制各坐標(biāo)軸按指令位置精確定位的控制環(huán)節(jié)。位置環(huán)將最終影響坐標(biāo)軸的位置精度及工作精度。這其中有兩方面的工作：</p><p>　　一是位置測(cè)量元件的精度與CNC系統(tǒng)脈沖當(dāng)量的匹配問題。測(cè)量元件單位移動(dòng)距離發(fā)出的脈 </p><p>

21、;　　沖數(shù)目經(jīng)過外部倍頻電路和/或CNC內(nèi)部倍頻系數(shù)的倍頻后要與數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的分辨率相符。例如位置測(cè)量元件10脈沖/mm，數(shù)控系統(tǒng)分辨率即脈沖當(dāng)量為0.001mm，則測(cè)量元件送出的脈沖必須經(jīng)過100倍頻方可匹配。</p><p>　　二是位置環(huán)增益系數(shù)Kv值的正確設(shè)定與調(diào)節(jié)。通常Kv值是作為機(jī)床數(shù)據(jù)設(shè)置的，數(shù)控系統(tǒng)中對(duì)各個(gè)坐標(biāo)軸分別指定了Kv值的設(shè)置地址和數(shù)值單位。在速度環(huán)最佳化調(diào)節(jié)后Kv值的設(shè)定則成為反映機(jī)床性

22、能好壞、影響最終精度的重要因素。Kv值是機(jī)床運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)自身性能優(yōu)劣的直接表現(xiàn)而并非可以任意放大。關(guān)于Kv值的設(shè)置要注意兩個(gè)問題，首先要滿足下列公式：</p><p><b>　　Kv=v/Δ</b></p><p>　　式中v——坐標(biāo)運(yùn)行速度，m/min</p><p>　　Δ——跟蹤誤差，mm</p><p>　　注意，

23、不同的數(shù)控系統(tǒng)采用的單位可能不同，設(shè)置時(shí)要注意數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的單位。例如，坐標(biāo)運(yùn)行速度的單位是m/min，則Kv值單位為m/(mm·min)，若v的單位為mm/s，則Kv的單位應(yīng)為mm/(mm·s)。</p><p>　　其次要滿足各聯(lián)動(dòng)坐標(biāo)軸的Kv值必須相同，以保證合成運(yùn)動(dòng)時(shí)的精度。通常是以Kv值最低的坐標(biāo)軸為準(zhǔn)。</p><p>　　位置反饋(參見上節(jié)“位置測(cè)量”)有

24、三種情況：一種是沒有位置測(cè)量元件，為位置開環(huán)控制即無位置反饋，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)一般即為開環(huán)；一種是半閉環(huán)控制，即位置測(cè)量元件不在坐標(biāo)軸最終運(yùn)動(dòng)部件上，也就是說還有部分傳動(dòng)環(huán)節(jié)在位置閉環(huán)控制之外，這種情況要求環(huán)外傳動(dòng)部分應(yīng)有相當(dāng)?shù)膫鲃?dòng)剛度和傳動(dòng)精度，加入反向間隙補(bǔ)償和螺距誤差補(bǔ)償之后，可以得到很高的位置控制精度；第三種是全閉環(huán)控制，即位置測(cè)量元件安裝在坐標(biāo)軸的最終運(yùn)動(dòng)部件上，理論上這種控制的位置精度情況最好，但是它對(duì)整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的要求更高

25、而不是低，如若不然，則會(huì)嚴(yán)重影響兩坐標(biāo)的動(dòng)態(tài)精度，而使得機(jī)床只能在降低速度環(huán)和位置精度的情況下工作。影響全閉環(huán)控制精度的另一個(gè)重要問題是測(cè)量元件的精確安裝問題，千萬不可輕視</p><p>　　(4)前饋控制與反饋相反，它是將指令值取出部分預(yù)加到后面的調(diào)節(jié)電路，其主要作用是減小跟蹤誤差以提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性從而提高位置控制精度。因?yàn)槎鄶?shù)機(jī)床沒有設(shè)此功能，故本文不詳述，只是要注意，前饋的加入必須是在上述三個(gè)控制環(huán)均最佳

26、調(diào)試完畢后方可進(jìn)行。</p><p>　　第2章 維修工作的基本條件</p><p>　　數(shù)控機(jī)床的身價(jià)從幾十萬元到上千萬元，一般都是企業(yè)中關(guān)鍵產(chǎn)品關(guān)鍵工序的關(guān)鍵設(shè)備，一 旦故障停機(jī)，其影響和損失往往很大。但是，人們對(duì)這樣的設(shè)備往往更多地是看重其效能，而不僅對(duì)合理地使用不夠重視，更對(duì)其保養(yǎng)及維修工作關(guān)注太少，日常不注意對(duì)保養(yǎng)與維修工作條件的創(chuàng)造和投入，故障出現(xiàn)臨時(shí)抱佛腳的現(xiàn)象很是普遍。

27、因此，為了充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的效益，我們一定要重視維修工作，創(chuàng)造出良好的維修條件。由于數(shù)控機(jī)床日常出現(xiàn)的多為電氣故障，所以電氣維修更為重要。</p><p><b>　　2.1 人員條件</b></p><p>　　數(shù)控機(jī)床電氣維修工作的快速性、優(yōu)質(zhì)性關(guān)鍵取決于電氣維修人員的素質(zhì)條件。</p><p>　　(1)首先是有高度的責(zé)任心和良好的職業(yè)

28、道德。</p><p>　　(2)知識(shí)面要廣。要學(xué)習(xí)并基本掌握有關(guān)數(shù)控機(jī)床電氣控制的各學(xué)科知識(shí)，如計(jì)算機(jī)技術(shù)、模擬與數(shù)字電路技術(shù)、自動(dòng)控制與拖動(dòng)理論、控制技術(shù)、加工工藝以及機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)，當(dāng)然還包括上節(jié)所講的基本數(shù)控知識(shí)。</p><p>　　(3)應(yīng)經(jīng)過良好的技術(shù)培訓(xùn)。數(shù)控技術(shù)基礎(chǔ)理論的學(xué)習(xí)，尤其是針對(duì)具體數(shù)控機(jī)床的技術(shù)培訓(xùn)，首先是參加相關(guān)的培訓(xùn)班和機(jī)床安裝現(xiàn)場的實(shí)際培訓(xùn)，然后向有經(jīng)驗(yàn)的維

29、修人員學(xué)習(xí)，而更重要且更長時(shí)間的是自學(xué)。</p><p>　　(4)勇于實(shí)踐。要積極投入數(shù)控機(jī)床的維修與操作的工作中去，在不斷的實(shí)踐中提高分析能力和動(dòng)手能力。</p><p>　　(5)掌握科學(xué)的方法。要做好維修工作光有熱情是不夠的，還必須在長期的學(xué)習(xí)和實(shí)踐中總結(jié)提高，從中提煉出分析問題、解決問題的科學(xué)的方法。</p><p>　　(6)學(xué)習(xí)并掌握各種電氣維修中常用

30、的儀器、儀表和工具。</p><p>　　(7)掌握一門外語，特別是英語。起碼應(yīng)做到能看懂技術(shù)資料。</p><p>　　2.2 物質(zhì)條件</p><p>　　(1)準(zhǔn)備好通用的和某臺(tái)數(shù)控機(jī)床專用的電氣備件。</p><p>　　(3)必要的維修工具、儀器儀表等，最好配有筆記本電腦并裝有必要的維修軟件。 </p><p

31、>　　(4)每臺(tái)數(shù)控機(jī)床所配有的完整的技術(shù)圖樣和資料。</p><p>　　(5)數(shù)控機(jī)床使用、維修技術(shù)檔案材料。</p><p>　　2.3 關(guān)于預(yù)防性維護(hù)</p><p>　　預(yù)防性維護(hù)的目的是為了降低故障率，其工作內(nèi)容主要包括下列幾方面的工作。</p><p>　　(1)人員安排 為每臺(tái)數(shù)控機(jī)床分配專門的操作人員、工藝人員和維

32、修人員，所有人員都要不斷地努力提高自己的業(yè)務(wù)技術(shù)水平。</p><p>　　(2)建規(guī)建檔 針對(duì)每臺(tái)機(jī)床的具體性能和加工對(duì)象制定操作規(guī)章，建立工作與維修檔案，管理者要經(jīng)常檢查、總結(jié)、改進(jìn)。</p><p>　　(3)日常保養(yǎng) 對(duì)每臺(tái)數(shù)控機(jī)床都應(yīng)建立日常維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃，包括保養(yǎng)內(nèi)容(如坐標(biāo)軸傳動(dòng)系統(tǒng)的潤滑、磨損情況，主軸潤滑等，油、水氣路，各項(xiàng)溫度控制，平衡系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，傳動(dòng)帶的松緊，繼電器

33、、接觸器觸頭清潔，各插頭、接線端是否松動(dòng)，電氣柜通風(fēng)狀況等等)及各功能部件和元?dú)饧谋ｐB(yǎng)周期(每日、每月、半年或不定期)。</p><p>　　(4)提高利用率 數(shù)控機(jī)床如果較長時(shí)間閑置不用，當(dāng)需要使用時(shí)，首先機(jī)床的各運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)會(huì)由于油脂凝固、灰塵甚至生銹而影響其靜、動(dòng)態(tài)傳動(dòng)性能，降低機(jī)床精度，油路系統(tǒng)的 堵塞更是一大煩事；從電氣方面來看，由于一臺(tái)數(shù)控機(jī)床的整個(gè)電氣控制系統(tǒng)硬件是由數(shù)以 萬計(jì)的電子元器件組成的，他們

34、的性能和壽命具有很大離散性，從宏觀來看分三個(gè)階段：在一年之內(nèi)基本上處于所謂“磨合”階段。在該階段故障率呈下降趨勢(shì)，如果在這期間不斷開動(dòng)機(jī)床則會(huì)較快完成“磨合”任務(wù)，而且也可充分利用一年的維修期；第二階段為有效壽命 階段，也就是充分發(fā)揮效能的階段。在合理使用和良好的日常維護(hù)保養(yǎng)的條件下，機(jī)床正常運(yùn)轉(zhuǎn)至少可在五年以上；第三階段為系統(tǒng)壽命衰老階段，電器硬件故障會(huì)逐漸增多，數(shù)控系統(tǒng)的使用壽命平均在8～10年左右。</p><

35、p>　　因此，在沒有加工任務(wù)的一段時(shí)間內(nèi)，最好較低速度下空運(yùn)行機(jī)床，至少也要經(jīng)常給數(shù)控系統(tǒng)通電，甚至每天都應(yīng)通電。</p><p>　　第3章 維修與排故技術(shù)</p><p>　　3.1 常見電氣故障分類</p><p>　　數(shù)控機(jī)床的電氣故障可按故障的性質(zhì)、表象、原因或后果等分類。</p><p>　　(1)以故障發(fā)生的部位，

36、分為硬件故障和軟件故障。硬件故障是指電子、電器件、印制電路板、電線電纜、接插件等的不正常狀態(tài)甚至損壞，這是需要修理甚至更換才可排除的故障。而軟件故障一般是指PLC邏輯控制程序中產(chǎn)生的故障，需要輸入或修改某些數(shù)據(jù)甚至修改PLC程序方可排除的故障。零件加工程序故障也屬于軟件故障。最嚴(yán)重的軟件故障則是數(shù)控系統(tǒng)軟件的缺損甚至丟失，這就只有與生產(chǎn)廠商或其服務(wù)機(jī)構(gòu)聯(lián)系解決了</p><p>　　(2)以故障出現(xiàn)時(shí)有無指示，分

37、為有診斷指示故障和無診斷指示故障。當(dāng)今的數(shù)控系統(tǒng)都設(shè)計(jì)有完美的自診斷程序，時(shí)實(shí)監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的軟、硬件性能，一旦發(fā)現(xiàn)故障則會(huì)立即報(bào)警或者還有簡要文字說明在屏幕上顯示出來，結(jié)合系統(tǒng)配備的診斷手冊(cè)不僅可以找到故障發(fā)生的原因、部位，而且還有排除的方法提示。機(jī)床制造者也會(huì)針對(duì)具體機(jī)床設(shè)計(jì)有相關(guān)的故障指示及診斷說明書。上述這兩部分有診斷指示的故障加上各電氣裝置上的各類指示燈使得絕大多數(shù)電氣故障的排除較為容易。無診斷指示的故障一部分是上述兩種診斷程序

38、的不完整性所致(如開關(guān)不閉合、接插松動(dòng)等)。這類故障則要依靠對(duì)產(chǎn)生故障前的工作過程和故障現(xiàn)象及后果，并依靠維修人員對(duì)機(jī)床的熟悉程度和技術(shù)水平加以分析、排除。</p><p>　　(3)以故障出現(xiàn)時(shí)有無破壞性，分為破壞性故障和非破壞性故障。對(duì)于破壞性故障，損壞工 件甚至機(jī)床的故障，維修時(shí)不允許重演，這時(shí)只能根據(jù)產(chǎn)生故障時(shí)的現(xiàn)象進(jìn)行相應(yīng)的檢查、分析來排除之，技術(shù)難度較高且有一定風(fēng)險(xiǎn)。如果可能會(huì)損壞工件，則可卸下工件，

39、試著重現(xiàn)故障過程，但應(yīng)十分小心。</p><p>　　(4)以故障出現(xiàn)的或然性，分為系統(tǒng)性故障和隨機(jī)性故障。系統(tǒng)性故障是指只要滿足一定的 條件則一定會(huì)產(chǎn)生的確定的故障；而隨機(jī)性故障是指在相同的條件下偶爾發(fā)生的故障，這類故障的分析較為困難，通常多與機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的局部松動(dòng)錯(cuò)位、部分電氣工件特性漂移或可靠性降低、電氣裝置內(nèi)部溫度過高有關(guān)。此類故障的分析需經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)、綜合判斷才可能排除。</p><p

40、>　　(5)以機(jī)床的運(yùn)動(dòng)品質(zhì)特性來衡量，則是機(jī)床運(yùn)動(dòng)特性下降的故障。在這種情況下，機(jī)床雖 能正常運(yùn)轉(zhuǎn)卻加工不出合格的工件。例如機(jī)床定位精度超差、反向死區(qū)過大、坐標(biāo)運(yùn)行不平穩(wěn)等。這類故障必須使用檢測(cè)儀器確診產(chǎn)生誤差的機(jī)、電環(huán)節(jié)，然后通過對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)的最佳化調(diào)整來排除。</p><p>　　此處故障的分類是為了便于故障的分析排除，而一種故障的產(chǎn)生往往是多種類型的混合，這 就要求維修人員具體

41、分析，參照上述分類采取相應(yīng)的分析、排除法</p><p>　　3.2 故障的調(diào)查與分析</p><p>　　這是排故的第一階段，是非常關(guān)鍵的階段，主要應(yīng)作好下列工作：</p><p>　?、僭儐栒{(diào)查　在接到機(jī)床現(xiàn)場出現(xiàn)故障要求排除的信息時(shí)，首先應(yīng)要求操作者盡量保持現(xiàn)場 故障狀態(tài)，不做任何處理，這樣有利于迅速精確地分析故障原因。同時(shí)仔細(xì)詢問故障指示情況、故障表象及

42、故障產(chǎn)生的背景情況，依此做出初步判斷，以便確定現(xiàn)場排故所應(yīng)攜帶的工具、儀表、圖紙資料、備件等，減少往返時(shí)間。</p><p>　?、诂F(xiàn)場檢查　到達(dá)現(xiàn)場后，首先要驗(yàn)證操作者提供的各種情況的準(zhǔn)確性、完整性，從而核實(shí) 初步判斷的準(zhǔn)確度。由于操作者的水平，對(duì)故障狀況描述不清甚至完全不準(zhǔn)確的情況不乏其例，因此到現(xiàn)場后仍然不要急于動(dòng)手處理，重新仔細(xì)調(diào)查各種情況，以免破壞了現(xiàn)場，使排故增加難度。</p><

43、p>　?、酃收戏治觥「鶕?jù)已知的故障狀況按上節(jié)所述故障分類辦法分析故障類型，從而確定排故原 則。由于大多數(shù)故障是有指示的，所以一般情況下，對(duì)照機(jī)床配套的數(shù)控系統(tǒng)診斷手冊(cè)和使 用說明書，可以列出產(chǎn)生該故障的多種可能的原因。</p><p>　?、艽_定原因　對(duì)多種可能的原因進(jìn)行排查從中找出本次故障的真正原因，這時(shí)對(duì)維修人員是 一種對(duì)該機(jī)床熟悉程度、知識(shí)水平、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和分析判斷能力的綜合考驗(yàn)。</p>

44、<p>　?、菖殴蕼?zhǔn)備　有的故障的排除方法可能很簡單，有些故障則往往較復(fù)雜，需要做一系列的準(zhǔn) 備工作，例如工具儀表的準(zhǔn)備、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采購甚至排故計(jì)劃步驟的制定等等。</p><p>　　數(shù)控機(jī)床電氣系統(tǒng)故障的調(diào)查、分析與診斷的過程也就是故障的排除過程，一旦查明了原因 ，故障也就幾乎等于排除了。因此故障分析診斷的方法也就變得十分重要了。下面把電氣故障的常用診斷方法綜列于下。<

45、;/p><p>　　(1)直觀檢查法 這是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的檢查。</p><p>　?、僭儐?向故障現(xiàn)場人員仔細(xì)詢問故障產(chǎn)生的過程、故障表象及故障后果，并且在整個(gè)分析 判斷過程中可能要多次詢問。</p><p>　?、谀恳暋】傮w查看機(jī)床各部分工作狀態(tài)是否處于正常狀態(tài)(例如各坐標(biāo)軸位置、主軸狀態(tài)、 刀庫、機(jī)械手位置等)，各電控裝置(如數(shù)控系統(tǒng)、溫控裝

46、置、潤滑裝置等)有無報(bào)警指示，局部查看有無保險(xiǎn)燒煅，元器件燒焦、開裂、電線電纜脫落，各操作元件位置正確與否等等 </p><p>　?、塾|摸　在整機(jī)斷電條件下可以通過觸摸各主要電路板的安裝狀況、各插頭座的插接狀況、 各功率及信號(hào)導(dǎo)線(如伺服與電機(jī)接觸器接線)的聯(lián)接狀況等來發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)故障的原因。 </p><p>　?、芡姟∵@是指為了檢查有無冒煙、打火、有無異常聲音、氣味以及觸摸有無過熱

47、電動(dòng)機(jī)和元件存在而通電，一旦發(fā)現(xiàn)立即斷電分析。</p><p>　　(2)儀器檢查法 使用常規(guī)電工儀表，對(duì)各組交、直流電源電壓，對(duì)相關(guān)直流及脈沖信號(hào)等 進(jìn)行測(cè)量，從中找尋可能的故障。例如用萬用表檢查各電源情況，及對(duì)某些電路板上設(shè)置的 相關(guān)信號(hào)狀態(tài)測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量，用示波器觀察相關(guān)的脈動(dòng)信號(hào)的幅值、相位甚至有無，用PLC 編程器查找PLC程序中的故障部位及原因等。</p><p>　　(3)信號(hào)

48、與報(bào)警指示分析法</p><p>　?、儆布?bào)警指示　這是指包括數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)在內(nèi)的各電子、電器裝置上的各種狀態(tài)和故障指示燈，結(jié)合指示燈狀態(tài)和相應(yīng)的功能說明便可獲知指示內(nèi)容及故障原因與排除方法。 </p><p>　　②軟件報(bào)警指示　如前所述的系統(tǒng)軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設(shè)有報(bào)警顯示，依據(jù)顯示的報(bào)警號(hào)對(duì)照相應(yīng)的診斷說明手冊(cè)便可獲知可能的故障原因及故障排除方法。</

49、p><p>　　(4)接口狀態(tài)檢查法　現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)多將PLC集成于其中，而CNC與PLC之間則以一系列接口信號(hào)形式相互通訊聯(lián)接。有些故障是與接口信號(hào)錯(cuò)誤或丟失相關(guān)的，這些接口信號(hào)有的可以在相應(yīng)的接口板和輸入/輸出板上有指示燈顯示，有的可以通過簡單操作在CRT屏幕上顯示，而所有的接口信號(hào)都可以用PLC編程器調(diào)出。這種檢查方法要求維修人員既要熟悉本機(jī)床的接口信號(hào)，又要熟悉PLC編程器的應(yīng)用。</p><

50、;p>　　(5)參數(shù)調(diào)整法　數(shù)控系統(tǒng)、PLC及伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都設(shè)置許多可修改的參數(shù)以適應(yīng)不同機(jī)床、 不同工作狀態(tài)的要求。這些參數(shù)不僅能使各電氣系統(tǒng)與具體機(jī)床相匹配，而且更是使機(jī)床各項(xiàng)功能達(dá)到最佳化所必需的。因此，任何參數(shù)的變化(尤其是模擬量參數(shù))甚至丟失都是不允許的；而隨機(jī)床的長期運(yùn)行所引起的機(jī)械或電氣性能的變化會(huì)打破最初的匹配狀態(tài)和最佳化狀態(tài)。此類故障多指故障分類一節(jié)中后一類故障，需要重新調(diào)整相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)方可排除。這種方法

51、對(duì)維修人員的要求是很高的，不僅要對(duì)具體系統(tǒng)主要參數(shù)十分了解，既知曉其地址熟悉其作用，而且要有較豐富的電氣調(diào)試經(jīng)驗(yàn)</p><p>　　(6)備件置換法　當(dāng)故障分析結(jié)果集中于某一印制電路板上時(shí)，由于電路集成度的不斷擴(kuò)大而要把故障落實(shí)于其上某一區(qū)域乃至某一元件是十分困難的，為了縮短停機(jī)時(shí)間，在有相同備件的條件下可以先將備件換上，然后再去檢查修復(fù)故障板。備件板的更換要注意以下問題。</p><p&g

52、t;　?、俑鼡Q任何備件都必須在斷電情況下進(jìn)行。</p><p>　?、谠S多印制電路板上都有一些開關(guān)或短路棒的設(shè)定以匹配實(shí)際需要，因此在更換備件板上一 定要記錄下原有的開關(guān)位置和設(shè)定狀態(tài)，并將新板作好同樣的設(shè)定，否則會(huì)產(chǎn)生報(bào)警而不能工作。</p><p>　?、勰承┯≈齐娐钒宓母鼡Q還需在更換后進(jìn)行某些特定操作以完成其中軟件與參數(shù)的建立。這 一點(diǎn)需要仔細(xì)閱讀相應(yīng)電路板的使用說明。</p&

53、gt;<p>　　④有些印制電路板是不能輕易拔出的，例如含有工作存儲(chǔ)器的板，或者備用電池板，它會(huì)丟 失有用的參數(shù)或者程序。必須更換時(shí)也必須遵照有關(guān)說明操作。</p><p>　　鑒于以上條件，在拔出舊板更換新板之前一定要先仔細(xì)閱讀相關(guān)資料，弄懂要求和操作步驟 之后再動(dòng)手，以免造成更大的故障。</p><p>　　(7)交叉換位法　當(dāng)發(fā)現(xiàn)故障板或者不能確定是否故障板而又沒有備件

54、的情況下，可以將系統(tǒng)中相同或相兼容的兩個(gè)板互換檢查，例如兩個(gè)坐標(biāo)的指令板或伺服板的交換從中判斷故障板或故障部位。這種交叉換位法應(yīng)特別注意，不僅硬件接線的正確交換，還要將一系列相應(yīng)的參數(shù)交換，否則不僅達(dá)不到目的，反而會(huì)產(chǎn)生新的故障造成思維的混亂，一定要事先考慮周全，設(shè)計(jì)好軟、硬件交換方案，準(zhǔn)確無誤再行交換檢查。</p><p>　　(8)特殊處理法　當(dāng)今的數(shù)控系統(tǒng)已進(jìn)入PC基、開放化的發(fā)展階段，其中軟件含量越來越豐

55、富，有系統(tǒng)軟件、機(jī)床制造者軟件、甚至還有使用者自己的軟件，由于軟件邏輯的設(shè)計(jì)中不可避免的一些問題，會(huì)使得有些故障狀態(tài)無從分析，例如死機(jī)現(xiàn)象。對(duì)于這種故障現(xiàn)象則可以采取特殊手段來處理，比如整機(jī)斷電，稍作停頓后再開機(jī)，有時(shí)則可能將故障消除。維修人員可以在自己的長期實(shí)踐中摸索其規(guī)律或者其他有效的方法。</p><p>　　3.3 電氣維修與故障的排除</p><p>　　這是排故的第二階段，

56、是實(shí)施階段。</p><p>　　如前所述，電氣故障的分析過程也就是故障的排除過程，因此電氣故障的一些常用排除方法 在上一節(jié)的分析方法中已綜合介紹過了，本節(jié)則列舉幾個(gè)常見電氣故障做一簡要介紹，供維修者參考</p><p>　　(1)電源　電源是維修系統(tǒng)乃至整個(gè)機(jī)床正常工作的能量來源，它的失效或者故障輕者會(huì)丟 失數(shù)據(jù)、造成停機(jī)。重者會(huì)毀壞系統(tǒng)局部甚至全部。西方國家由于電力充足，電網(wǎng)質(zhì)量高，因

57、此其電氣系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)考慮較少，這對(duì)于我國有較大波動(dòng)和高次諧波的電力供電網(wǎng)來說就略顯不足，再加上某些人為的因素，難免出現(xiàn)由電源而引起的故障。我們?cè)谠O(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床的供電系統(tǒng)時(shí)應(yīng)盡量做到：</p><p>　?、偬峁┆?dú)立的配電箱而不與其他設(shè)備串用。</p><p>　?、陔娋W(wǎng)供電質(zhì)量較差的地區(qū)應(yīng)配備三相交流穩(wěn)壓裝置。</p><p>　?、垭娫词级擞辛己玫慕拥?。</

58、p><p>　　④進(jìn)入數(shù)控機(jī)床的三相電源應(yīng)采用三相五線制，中線(N)與接地(PE)嚴(yán)格分開。</p><p>　?、蓦姽駜?nèi)電器件的布局和交、直流電線的敷設(shè)要相互隔離。</p><p>　　(2)數(shù)控系統(tǒng)位置環(huán)故障</p><p>　　①位置環(huán)報(bào)警。可能是位置測(cè)量回路開路；測(cè)量元件損壞；位置控制建立的接口信號(hào)不存在等。</p><

59、;p>　?、谧鴺?biāo)軸在沒有指令的情況下產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)?？赡苁瞧七^大；位置環(huán)或速度環(huán)接成正反饋；反饋接線開路；測(cè)量元件損壞。</p><p>　　(3)機(jī)床坐標(biāo)找不到零點(diǎn)。可能是零方向在遠(yuǎn)離零點(diǎn)；編碼器損壞或接線開路；光柵零點(diǎn)標(biāo) 記移位；回零減速開關(guān)失靈。</p><p>　　(4)機(jī)床動(dòng)態(tài)特性變差，工件加工質(zhì)量下降，甚至在一定速度下機(jī)床發(fā)生振動(dòng)。這其中有很 大一種可能是機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)間隙過大

60、甚至磨損嚴(yán)重或者導(dǎo)軌潤滑不充分甚至磨損造成的；對(duì)于電氣控制系統(tǒng)來說則可能是速度環(huán)、位置環(huán)和相關(guān)參數(shù)已不在最佳匹配狀態(tài)，應(yīng)在機(jī)械故障基本排除后重新進(jìn)行最佳化調(diào)整。</p><p>　　(5)偶發(fā)性停機(jī)故障。這里有兩種可能的情況：一種情況是如前所述的相關(guān)軟件設(shè)計(jì)中的問 題造成在某些特定的操作與功能運(yùn)行組合下的停機(jī)故障，一般情況下機(jī)床斷電后重新通電便會(huì)消失；另一種情況是由環(huán)境條件引起的，如強(qiáng)力干擾(電網(wǎng)或周邊設(shè)備)、溫

61、度過高、濕度過大等。這種環(huán)境因素往往被人們所忽視，例如南方地區(qū)將機(jī)床置于普通廠房甚至靠近敞開 的大門附近，電柜長時(shí)間開門運(yùn)行，附近有大量產(chǎn)生粉塵、金屬屑或水霧的設(shè)備等等。這些因素不僅會(huì)造成故障，嚴(yán)重的還會(huì)損壞系統(tǒng)與機(jī)床，務(wù)必注意改善。</p><p>　　3.4 數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的故障與維修</p><p>　　數(shù)控伺服系統(tǒng)作為數(shù)控裝置和機(jī)床的聯(lián)系環(huán)節(jié)，是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，數(shù)控機(jī)

62、床的精度和速度等技術(shù)指標(biāo)很大程度上取決于伺服系統(tǒng)的性能優(yōu)劣。因此，對(duì)高性能伺服系統(tǒng)的研究和開發(fā)一直是現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵技術(shù)之一。</p><p>　　伺服系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床設(shè)備中具有重要的地位，高性能的伺服系統(tǒng)可以提供靈活、方便、準(zhǔn)確、快速的驅(qū)動(dòng)。隨著技術(shù)的進(jìn)步和整個(gè)工業(yè)的不斷發(fā)展，伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)也取得了極大的進(jìn)步，伺服系統(tǒng)已進(jìn)入全數(shù)字化和交流化的時(shí)代。</p><p>　　3.4.1 伺服系

63、統(tǒng)的發(fā)展過程 </p><p>　?。ㄒ唬┲绷魉欧夹g(shù) </p><p>　　伺服系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了由液壓到電氣的過程。電氣伺服系統(tǒng)根據(jù)所驅(qū)動(dòng)的電機(jī)類型分為直流伺服系統(tǒng)和交流伺服系統(tǒng)。50年代，無刷電機(jī)和直流電機(jī)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化，并在計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備和機(jī)械設(shè)備上獲得了廣泛的應(yīng)用。70年代則是直流伺服電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛的時(shí)代。 </p><p>　?。ǘ┙涣魉欧夹g(shù) <

64、;/p><p>　　從70年代后期到80年代初期，隨著微處理器技術(shù)、大功率高性能半導(dǎo)體功率器件技術(shù)和電機(jī)永磁材料制造工藝的發(fā)展及其性能價(jià)格比的日益提高，交流伺服技術(shù)—交流伺服電機(jī)和交流伺服控制系統(tǒng)逐漸成為主導(dǎo)產(chǎn)品。交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)已經(jīng)成為工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化的基礎(chǔ)技術(shù)之一，并將逐漸取代直流伺服系統(tǒng)。 </p><p>　　（三）交直流伺服技術(shù)的比較 </p><p>　　

65、直流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)受電機(jī)本身缺陷的影響，其發(fā)展受到了限制。直流伺服電機(jī)存在機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)工作量大等缺點(diǎn)，在運(yùn)行過程中轉(zhuǎn)子容易發(fā)熱，影響了與其連接的其他機(jī)械設(shè)備的精度，難以應(yīng)用到高速及大容量的場合，機(jī)械換向器則成為直流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)發(fā)展的瓶頸。 </p><p>　　交流伺服電機(jī)克服了直流伺服電機(jī)存在的電刷、換向器等機(jī)械部件所帶來的各種缺點(diǎn)，特別是交流伺服電機(jī)的過負(fù)荷特性和低慣性更體現(xiàn)出交流伺服系統(tǒng)的優(yōu)越性。所以交

66、流伺服系統(tǒng)在工廠自動(dòng)化等各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 </p><p>　　從伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品當(dāng)前的應(yīng)用來看，直流伺服產(chǎn)品正逐漸減少，交流伺服產(chǎn)品則日漸增加，市場占有率逐步擴(kuò)大。在實(shí)際應(yīng)用中，精度更高、速度更快、使用更方便的交流伺服產(chǎn)品已經(jīng)成為主流產(chǎn)品。 </p><p>　　3.4.2 伺服系統(tǒng)的應(yīng)用 </p><p>　　隨著市場競爭的日趨激烈，用戶對(duì)所需產(chǎn)品提出了

67、更高的技術(shù)要求和更合理的性能價(jià)格比。伺服系統(tǒng)以其出色的性能滿足了各種產(chǎn)品制造廠家近乎苛刻的要求，從而能夠?qū)Ξa(chǎn)品的加工過程、加工工藝和綜合性能進(jìn)行改造。在機(jī)電一體化設(shè)備上伺服系統(tǒng)的使用更加廣泛，幾乎工業(yè)生產(chǎn)的所有領(lǐng)域都成為伺服系統(tǒng)的應(yīng)用對(duì)象。</p><p>　　3.4.3 伺服系統(tǒng)故障與維修</p><p>　?。ㄒ唬?主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的故障與維修</p><p>　

68、　1主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給不匹配</p><p>　　當(dāng)進(jìn)行螺紋切削或用每轉(zhuǎn)進(jìn)給切削時(shí)，會(huì)出現(xiàn)停止進(jìn)給，主軸仍然運(yùn)轉(zhuǎn)的故障。主軸有一個(gè)每轉(zhuǎn)一個(gè)的脈沖的反饋信號(hào)，一般為主軸編碼器有問題。</p><p><b>　　2轉(zhuǎn)速偏移指令值</b></p><p>　　3主軸異常噪聲及振動(dòng)</p><p>　　電氣驅(qū)動(dòng)（在減速過程中發(fā)生、

69、振動(dòng)周期與轉(zhuǎn)速無關(guān)）</p><p>　　主軸機(jī)械（恒轉(zhuǎn)速自由停車、振動(dòng)周期與轉(zhuǎn)速有關(guān)）</p><p>　　4主軸電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)：CNC是否有速度信號(hào)輸出；使能信號(hào)是否接通、CTR觀察I/O狀態(tài)、分析PLC梯形圖以確定主軸的啟動(dòng)條件（潤滑、冷卻）主軸驅(qū)動(dòng)故障：主軸電機(jī)故障。</p><p>　?。ǘ?進(jìn)給伺服系統(tǒng)的故障與維修</p><p>

70、<b>　　1．超程</b></p><p>　　當(dāng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)超過由軟件設(shè)定的軟限位或由限位開關(guān)設(shè)定的硬限位時(shí)，就會(huì)發(fā)生超程報(bào)警，一般會(huì)在CRT上顯示報(bào)警內(nèi)容，根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)說明書，即可排除故障，解除報(bào)警。</p><p><b>　　2．過載</b></p><p>　　當(dāng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的負(fù)載過大，頻繁正、反向運(yùn)動(dòng)以及傳動(dòng)鏈潤滑狀

71、態(tài)不良時(shí)，均會(huì)引起過載報(bào)警。一般會(huì)在CRT上顯示伺服電動(dòng)機(jī)過載、過熱或過流等報(bào)警信息。同時(shí)，在強(qiáng)電柜中的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元上、指示燈或數(shù)碼管會(huì)提示驅(qū)動(dòng)單元過載、過電流等信息。</p><p><b>　　3．竄動(dòng)</b></p><p>　　在進(jìn)給時(shí)出現(xiàn)竄動(dòng)現(xiàn)象：①測(cè)速信號(hào)不穩(wěn)定，如測(cè)速裝置故障、測(cè)速反饋信號(hào)干擾等；②速度控制信號(hào)不穩(wěn)定或受到干擾；③接線端子接觸不良，如螺釘

72、松動(dòng)等。當(dāng)竄動(dòng)發(fā)生在由正方向運(yùn)動(dòng)與反向運(yùn)動(dòng)的換向瞬間時(shí)，一般是由于進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙或伺服系統(tǒng)增益過大所致。</p><p><b>　　4．爬行</b></p><p>　　發(fā)生在起動(dòng)加速段或低速進(jìn)給時(shí)，一般是由于進(jìn)給傳動(dòng)鏈的潤滑狀態(tài)不良、伺服系統(tǒng)增益低及外加負(fù)載過大等因素所致。尤其要注意的是：伺服電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠聯(lián)接用的聯(lián)軸器，由于聯(lián)接松動(dòng)或聯(lián)軸器本身的缺陷，如

73、裂紋等，造成滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)與伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)不同步，從而使進(jìn)給運(yùn)動(dòng)忽快忽慢，產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。</p><p><b>　　5．振動(dòng)</b></p><p>　　機(jī)床以高速運(yùn)行時(shí)，可能產(chǎn)生振動(dòng)，這時(shí)就會(huì)出現(xiàn)過流報(bào)警。機(jī)床振動(dòng)問題一般屬于速度問題，所以就應(yīng)去查找速度環(huán)；而機(jī)床速度的整個(gè)調(diào)節(jié)過程是由速度調(diào)節(jié)器來完成的，即凡是與速度有關(guān)的問題，應(yīng)該去查找速度調(diào)節(jié)器，因此振動(dòng)問題應(yīng)

74、查找速度調(diào)節(jié)器。主要從給定信號(hào)、反饋信號(hào)及速度調(diào)節(jié)器本身這三方面去查找故障。</p><p><b>　　6．伺服電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)</b></p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)至進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元除了速度控制信號(hào)外，還有使能控制信號(hào)，一般為DC+24V繼電器線圈電壓。伺服電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，常用診斷方法有：①檢查數(shù)控系統(tǒng)是否有速度控制信號(hào)輸出；②檢查使能信號(hào)是否接通。通過CRT觀察I/O狀態(tài)，分

75、析機(jī)床PLC梯形圖(或流程圖)，以確定進(jìn)給軸的起動(dòng)條件，如潤滑、冷卻等是否滿足；③對(duì)帶電磁制動(dòng)的伺服電動(dòng)機(jī)，應(yīng)檢查電磁制動(dòng)是否釋放；④進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元故障；⑤伺服電動(dòng)機(jī)故障。</p><p><b>　　7．位置誤差</b></p><p>　　當(dāng)伺服軸運(yùn)動(dòng)超過位置允差范圍時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生位置誤差過大的報(bào)警，包括跟隨誤差、輪廓誤差和定位誤差等。主要原因有：①系統(tǒng)設(shè)定的

76、允差范圍?。虎谒欧到y(tǒng)增益設(shè)置不當(dāng)；③位置檢測(cè)裝置有污染；④進(jìn)給傳動(dòng)鏈累積誤差過大；⑤主軸箱垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)平衡裝置(如平衡液壓缸等)不穩(wěn)。</p><p><b>　　8．漂移</b></p><p>　　當(dāng)指令值為零時(shí)，坐標(biāo)軸仍移動(dòng)，從而造成位置誤差。通過誤差補(bǔ)償和驅(qū)動(dòng)單元的零速調(diào)整來消除。</p><p><b>　　9．回參考點(diǎn)故障

77、</b></p><p>　　有找不到和找不準(zhǔn)參考點(diǎn)兩種故障。前者主要是回參考點(diǎn)減速開關(guān)產(chǎn)生的信號(hào)或零標(biāo)志脈沖信號(hào)失效所導(dǎo)致，可以用示波器檢測(cè)信號(hào)；后者是參考點(diǎn)開關(guān)擋塊位置設(shè)置不當(dāng)引起，只要重新調(diào)整即可。</p><p>　　（三） 數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)軸的移動(dòng)定位是由位置伺服系統(tǒng)來完成的。位置伺服系 統(tǒng)一般采用閉環(huán)或半閉環(huán)控制。(半)閉環(huán)控制的特點(diǎn)就是任一環(huán)節(jié)發(fā)生故障都可能導(dǎo)致系統(tǒng)

78、定位不準(zhǔn)確、不穩(wěn)定或失效。診斷定位故障環(huán)節(jié)就成為維修的關(guān)鍵。根據(jù)伺服系統(tǒng)的控制原 理和系統(tǒng)接口的特性，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分解判斷，已成為行之有效的方法。下面主要介紹了位置環(huán)和速度環(huán)診斷方法。</p><p><b>　　1 位置環(huán)故障診斷</b></p><p>　　如果位置伺服系統(tǒng)的位置反饋和速度反饋各自采用一個(gè)反饋器件 ，可以斷開位置環(huán)的控制作用，讓速度環(huán)單獨(dú)運(yùn)行，以便判

79、斷故障出自位置環(huán)還是速度環(huán)。 </p><p>　　斷開位置環(huán)的控制作用，可以采用兩種方法： </p><p>　　1）機(jī)械斷開，即斷開位置反饋編碼器與伺 服電動(dòng)機(jī)之間的傳動(dòng)連接。 </p><p>　　2）電氣斷開，即斷開位置反饋編碼器與系統(tǒng)的連接。</p><p>　　在位置開環(huán)狀態(tài)下 進(jìn)行維修測(cè)試時(shí)，不允許給被測(cè)試軸任何方式的移動(dòng)指令，

80、否則將引起伺服電動(dòng)機(jī)失控。</p><p>　　如果位置反饋和速度反饋由一只反饋元件完成，位置反饋信號(hào)經(jīng) 轉(zhuǎn)換電路變?yōu)樗俣瓤刂菩盘?hào)，則要根據(jù)系統(tǒng)硬件具體特性和故障信息作出靈活判斷。</p><p>　　2 速度環(huán)故障診斷 </p><p>　　在速度開環(huán)的方式下，對(duì)速度控制單元進(jìn) 行測(cè)試。該方法需要對(duì)系統(tǒng)硬件較熟悉，以避免誤操作損壞部件。</p>&l

81、t;p>　　3電流環(huán)是指輸出信號(hào)速度環(huán)的輸出信號(hào)和經(jīng)電流互感器得到的電流信號(hào)。</p><p>　　在三環(huán)系統(tǒng)中，位置環(huán)的輸出是速度環(huán)的輸入；速度環(huán)的輸出是電流環(huán)的輸入，電流環(huán)的輸出直接控制功率變換單元的反饋信號(hào)。</p><p>　　綜上所述，數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)診斷定位與故障環(huán)節(jié)是數(shù)控機(jī)床維修的關(guān)鍵，高性能的伺服系統(tǒng)能使數(shù)控機(jī)床更有效更靈活的生產(chǎn)零件。</p><

82、p>　　3.5 維修排故后的總結(jié)提高工作</p><p>　　對(duì)數(shù)控機(jī)床電氣故障進(jìn)行維修和分析排除后的總結(jié)與提高工作是排故的第三階段，也是十分重要的階段，應(yīng)引起足夠重視。</p><p>　　總結(jié)提高工作的主要內(nèi)容包括：</p><p>　?、僭敿?xì)記錄從故障的發(fā)生、分析判斷到排除全過程中出現(xiàn)的各種問題，采取的各種措施，涉 及到的相關(guān)電路圖、相關(guān)參數(shù)和相關(guān)軟件

83、，其間錯(cuò)誤分析和排故方法也應(yīng)記錄并記錄其無效的原因。除填入維修檔案外，內(nèi)容較多者還要另文詳細(xì)書寫。</p><p>　?、谟袟l件的維修人員應(yīng)該從較典型的故障排除實(shí)踐中找出常有普遍意義的內(nèi)容作為研究課題 進(jìn)行理論性探討，寫出論文，從而達(dá)到提高的目的。特別是在有些故障的排除中并未經(jīng)由認(rèn)真系統(tǒng)地分析判斷而是帶有一定地偶然性排除了故障，這種情況下的事后總結(jié)研究就更加必要。</p><p>　　③總

84、結(jié)故障排除過程中所需要的各類圖樣、文字資料，若有不足應(yīng)事后想辦法補(bǔ)濟(jì)，而且在 隨后的日子里研讀，以備將來之需。</p><p>　?、軓呐殴蔬^程中發(fā)現(xiàn)自己欠缺的知識(shí)，制定學(xué)習(xí)計(jì)劃，力爭盡快補(bǔ)課。</p><p>　　⑤找出工具、儀表、備件之不足，條件允許時(shí)補(bǔ)齊。</p><p>　　總結(jié)提高工作的好處是：</p><p>　?、傺杆偬岣呔S修者

85、的理論水平和維修能力。 </p><p>　?、谔岣咧貜?fù)性故障的維修速度。</p><p>　?、劾诜治鲈O(shè)備的故障率及可維修性，改進(jìn)操作規(guī)程，提高機(jī)床壽命和利用率。</p><p>　?、芸筛倪M(jìn)機(jī)床電氣原設(shè)計(jì)之不足。</p><p>　　⑤資源共享。總結(jié)資料可作為其他維修人員的參數(shù)資料、學(xué)習(xí)培訓(xùn)教材。</p><p>

86、;　　第4章 數(shù)控設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)知識(shí)</p><p>　　數(shù)控設(shè)備是一種自動(dòng)化程度較高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的先進(jìn)加工設(shè)備，是企業(yè)的重點(diǎn)、關(guān)鍵設(shè)備。要發(fā)揮數(shù)控設(shè)備的高效益，就必須正確的操作和精心的維護(hù)，才能保證設(shè)備的利用率。正確的操作使用能夠防止機(jī)床非正常磨損，避免突發(fā)故障；做好日常維護(hù)保養(yǎng)，可使設(shè)備保持良好的技術(shù)狀態(tài)，延緩劣化進(jìn)程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消滅故障隱患，從而保證安全運(yùn)行。</p><p>

87、　　4.1 數(shù)控設(shè)備使用中應(yīng)注意的問題</p><p>　　4.1.1數(shù)控設(shè)備的使用環(huán)境</p><p>　　為提高數(shù)控設(shè)備的使用壽命，一般要求要避免陽光的直接照射和其他熱輻射，要避免太潮濕、粉塵過多或有腐蝕氣體的場所。腐蝕氣體易使電子元件受到腐蝕變質(zhì)，造成接觸不良或元件間短路，影響設(shè)備的正常運(yùn)行。精密數(shù)控設(shè)備要遠(yuǎn)離振動(dòng)大的設(shè)備，如沖床、鍛壓設(shè)備等。</p><p&g

88、t;<b>　　4.1.2電源要求</b></p><p>　　為了避免電源波動(dòng)幅度大（大于±10%）和可能的瞬間干擾信號(hào)等影響，數(shù)控設(shè)備一般采用專線供電（如從低壓配電室分一路單獨(dú)供數(shù)控機(jī)床使用）或增設(shè)穩(wěn)壓裝置等，都可減少供電質(zhì)量的影響和電氣干擾。</p><p><b>　　4.1.3操作規(guī)程</b></p><p

89、>　　操作規(guī)程是保證數(shù)控機(jī)床安全運(yùn)行的重要措施之一，操作者一定要按操作規(guī)程操作。機(jī)床發(fā)生故障時(shí)，操作者要注意保留現(xiàn)場，并向維修人員如實(shí)說明出現(xiàn)故障前后的情況，以利于分析、診斷出故障的原因，及時(shí)排除。</p><p>　　另外，數(shù)控機(jī)床不宜長期封存不用，購買數(shù)控機(jī)床以后要充分利用，尤其是投入使用的第一年，使其容易出故障的薄弱環(huán)節(jié)盡早暴露，得以在保修期內(nèi)得以排除。在沒有加工任務(wù)時(shí)，數(shù)控機(jī)床也要定期通電，最好是每

90、周通電1-2次，每次空運(yùn)行1小時(shí)左右，以利用機(jī)床本身的發(fā)熱量來降低機(jī)內(nèi)的濕度，使電子元件不致受潮，同時(shí)也能及時(shí)發(fā)現(xiàn)有無電池報(bào)警發(fā)生，以防止系統(tǒng)軟件、參數(shù)的丟失?！?</p><p>　　4.2 數(shù)控機(jī)床的維護(hù)保養(yǎng)</p><p>　　數(shù)控機(jī)床種類多，各類數(shù)控機(jī)床因其功能，結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)的不同，各具不同的特性。其維護(hù)保養(yǎng)的內(nèi)容和規(guī)則也各有其特色，具體應(yīng)根據(jù)其機(jī)床種類、型號(hào)及實(shí)際使用情況，并參照

91、機(jī)床使用說明書要求，制訂和建立必要的定期、定級(jí)保養(yǎng)制度。下面是一些常見、通用的日常維護(hù)保養(yǎng)要點(diǎn)。</p><p>　　4.2.1數(shù)控系統(tǒng)的維護(hù)</p><p>　　1）嚴(yán)格遵守操作規(guī)程和日常維護(hù)制度</p><p>　　2）應(yīng)盡量少開數(shù)控柜和強(qiáng)電柜的門</p><p>　　在機(jī)加工車間的空氣中一般都會(huì)有油霧、灰塵甚至金屬粉末，一旦它們落在數(shù)控

92、系統(tǒng)內(nèi)的電路板或電子器件上，容易引起元器件間絕緣電阻下降，甚至導(dǎo)致元器件及電路板損壞。有的用戶在夏天為了使數(shù)控系統(tǒng)能超負(fù)荷長期工作，采取打開數(shù)控柜的門來散熱，這是一種極不可取的方法，其最終將導(dǎo)致數(shù)控系統(tǒng)的加速損壞。</p><p>　　3）定時(shí)清掃數(shù)控柜的散熱通風(fēng)系統(tǒng)</p><p>　　應(yīng)該檢查數(shù)控柜上的各個(gè)冷卻風(fēng)扇工作是否正常。每半年或每季度檢查一次風(fēng)道過濾器是否有堵塞現(xiàn)象，若過濾網(wǎng)上

93、灰塵積聚過多，不及時(shí)清理，會(huì)引起數(shù)控柜內(nèi)溫度過高。</p><p>　　4）數(shù)控系統(tǒng)的輸入/輸出裝置的定期維護(hù)</p><p>　　80年代以前生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床，大多帶有光電式紙帶閱讀機(jī)，如果讀帶部分被污染，將導(dǎo)致讀入信息出錯(cuò)。為此，必須按規(guī)定對(duì)光電閱讀機(jī)進(jìn)行維護(hù)。</p><p>　　5）直流電動(dòng)機(jī)電刷的定期檢查和更換</p><p>　　直

94、流電動(dòng)機(jī)電刷的過渡磨損，會(huì)影響電動(dòng)機(jī)的性能，甚至造成電動(dòng)機(jī)損壞。為此，應(yīng)對(duì)電動(dòng)機(jī)電刷進(jìn)行定期檢查和更換。數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等，應(yīng)每年檢查一次。</p><p>　　6）定期更換存儲(chǔ)用電池</p><p>　　一般數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)對(duì)CMOSRAM存儲(chǔ)器件設(shè)有可充電電池維護(hù)電路，以保證系統(tǒng)不通電期間能保持其存儲(chǔ)器的內(nèi)容。在一般情況下，即使尚未失效，也應(yīng)每年更換一次，以確保系統(tǒng)正常工作。電池

95、的更換應(yīng)在數(shù)控系統(tǒng)供電狀態(tài)下進(jìn)行，以防更換時(shí)RAM內(nèi)信息丟失。</p><p>　　7）備用電路板的維護(hù)</p><p>　　備用的印制電路板長期不用時(shí)，應(yīng)定期裝到數(shù)控系統(tǒng)中通電運(yùn)行一段時(shí)間，以防損壞。</p><p>　　4.2.2機(jī)械部件的維護(hù)</p><p><b>　　1）主傳動(dòng)鏈的維護(hù)</b></p>

96、;<p>　　定期調(diào)整主軸驅(qū)動(dòng)帶的松緊程度，防止因帶打滑造成的丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象；檢查主軸潤滑的恒溫油箱、調(diào)節(jié)溫度范圍，及時(shí)補(bǔ)充油量，并清洗過濾器；主軸中刀具夾緊裝置長時(shí)間使用后，會(huì)產(chǎn)生間隙，影響刀具的夾緊，需及時(shí)調(diào)整液壓缸活塞的位移量。</p><p>　　2）滾珠絲杠螺紋副的維護(hù)</p><p>　　定期檢查、調(diào)整絲杠螺紋副的軸向間隙，保證反向傳動(dòng)精度和軸向剛度；定期檢查絲杠與床身

97、的連接是否有松動(dòng)；絲杠防護(hù)裝置有損壞要及時(shí)更換，以防灰塵或切屑進(jìn)入。</p><p>　　3）刀庫及換刀機(jī)械手的維護(hù)</p><p>　　嚴(yán)禁把超重、超長的刀具裝入刀庫，以避免機(jī)械手換刀時(shí)掉刀或刀具與工件、夾具發(fā)生碰撞；經(jīng)常檢查刀庫的回零位置是否正確，檢查機(jī)床主軸回?fù)Q刀點(diǎn)位置是否到位，并及時(shí)調(diào)整；開機(jī)時(shí)，應(yīng)使刀庫和機(jī)械手空運(yùn)行，檢查各部分工作是否正常，特別是各行程開關(guān)和電磁閥能否正常動(dòng)作；

98、檢查刀具在機(jī)械手上鎖緊是否可靠，發(fā)現(xiàn)不正常應(yīng)及時(shí)處理。</p><p>　　4.2.3液壓、氣壓系統(tǒng)維護(hù)</p><p>　　定期對(duì)各潤滑、液壓、氣壓系統(tǒng)的過濾器或分濾網(wǎng)進(jìn)行清洗或更換；定期對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行油質(zhì)化驗(yàn)檢查和更換液壓油；定期對(duì)氣壓系統(tǒng)分*濾氣器放水；</p><p>　　4.2.4機(jī)床精度的維護(hù)</p><p>　　定期進(jìn)行機(jī)床水平

99、和機(jī)械精度檢查并校正。機(jī)械精度的校正方法有軟硬兩種。其軟方法主要是通過系統(tǒng)參數(shù)補(bǔ)償，如絲杠反向間隙補(bǔ)償、各坐標(biāo)定位精度定點(diǎn)補(bǔ)償、機(jī)床回參考點(diǎn)位置校正等；硬方法一般要在機(jī)床大修時(shí)進(jìn)行，如進(jìn)行導(dǎo)軌修刮、滾珠絲杠螺母副預(yù)緊調(diào)整反向間隙等。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　顧維邦主編.金屬切削機(jī)床概論.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992</

100、p><p>　　畢承恩主編.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床 上下冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991</p><p>　　陳紹廉主編.數(shù)控機(jī)床改造技術(shù).北京：航空出版社，1989</p><p>　　張浚生主編.金屬切削機(jī)床與數(shù)控機(jī)床.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　中國機(jī)械工程學(xué)會(huì)設(shè)備維修分會(huì)，《機(jī)械設(shè)備維修問答叢書》編委會(huì)編.數(shù)控機(jī)床故障檢