数控机床故障诊断与维修技术

数控机床故障诊断与维修技术

第一章 概述

一、数控机床故障诊断与维修工作的基本要求

1． 人员条件

²掌握有关数控机床机械结构和电气控制方面的知识 涉及学科：计算机控制技术 模拟与数字电路 自控理论 电机与拖动技术 数控

加工技术 机械传动 液压和气动技术

²掌握机械和电气维修中检测仪器和工具的使用 ²掌握常见的英文标识的意义

2． 物质条件 ²相关器具 维修工具

测量仪器和仪表 其他辅助物品 ²技术资料

机床使用说明书——机床生产厂家 系统操作说明书

连接说明书（硬件、功能） 维修说明书 参数说明书

交流伺服电机规格/参数说明书 伺服电机维修说明书

规格说明书（对系统功能有一定的了解） 二、数控机床的故障特点

传统机床：触点控制，继电器电路，控制时间、行程、电流、电压

数控机床：计算机控制、PLC控制，如何用PLC与CNC之间的交换信息查找故障 数控机床的故障主要分机械故障和电气故障两大类：

机械故障主要表现为机床长期运转引起的磨损（需定期修复），再者就是因某些原因造成的机械部件的损坏（突然的——故障比较明显）

数控机床的电气故障主要包括硬件故障和软件故障。

硬件故障主要指电气元件、印刷线路板、电线电缆、接插件的故障——需修理或更换。软件故障一般是指PLC逻辑控制程序产生故障，需要输入或修改某些数据甚至修改PLC 程序，零件加工程序故障也是软件故障，最严重的软件故障是系统软件的缺失。

²软件故障发生的原因（软件变化/软件丢失）

1． 误操作：在调试用户程序或调用某些参数时误操作 2． 供电电池不足：RAM电池长期使用后电压降低 停电时拔下RAM电池 电池电路短路或断路 电池接触不良 ²软件故障的排除方法

造成软件或数据丢失需重新置入

系统在运行过程中中断或停机——关机重起（有系统不稳定的问题） 第二章 数控机床的安装、调试与验收

一、数控机床的安装

1． 开箱检查 2． 部件就位 3． 连接

外部电缆的连接（若整机购买不需要做此工作）

CRT/MDI面板 操作面板 电气柜

进给和主轴电机 控制单元 伺服驱动单元 电源的连接

电源变压器（输入电压和频率、电压波动范围、相序） 直流电源输出对地短路 数控电源 熔断器 其他线路连接

液、气、油

4． 系统参数的设定（若整机购买不需要做此工作） 有些是机床工作必须设定的参数 二、数控机床的调试

1． 调水平 2． 通电试车

3． 系统工作状态的检查 三、数控机床的验收

1． 机床功能验收：

主轴系统性能：高、中、低速正反转

主轴提速 主轴准停

进给系统性能：手动进给，高、中、低速 G00和G01测试 自动换刀装置：可靠、平稳 换刀速度 机床噪音 电气装置绝缘 数控装置 防护装置 润滑装置

气液装置：密封、压力 其他装置：排屑

2． 数控功能验收

运动指令：G00、G01、G02、G03

功能指令：平面选择、刀具补偿、暂停、固定循环等 操作功能：操作面板上的一些功能 显示功能 3． 机床精度验收

几何精度

主轴中心线与 X 轴垂直度

5

0.02/300

0.008

a 垂直平面内 0.05 主轴中心线与刀具中心 线的偏离程度 b 水平平面内 0.05

6

未测

a 山行外侧 7 床身导轨面平行度 b 山行内侧 a 垂直平面内 8 往复台 Z 轴方向运动与 尾座中心线平行度 b 水平平面内 主轴与尾座中心线之间高度偏差 9 0.04 0.035 0.02/100 0.003 0.04/1000 0.03

0.02/100

0.005

尾座回转径向跳动 10 0.02 未测

位置精度

卧式数控车床定位精度检验项目

工作精度（加工精度）

单项检测试切件示意图如图所示。

外圆车削试件：工件材料45钢，切削速度100-150m/mmin，背吃刀量0.1-0.15mm，进给量≤0.1mm/r，机夹可转位刀具，PVD涂层刀片（低温真空）

L≤500mm，d>L/4 测量项目：圆度（在固定端测量）——0.007(L≤40mm),0.01(400≤L≤70mm) 直径的一致性——0.03/300mm 检测仪器：圆度仪、千分尺

面车削试件：工件材料灰铸铁，切削速度100m/min，背吃刀量0.1-0.15mm，进给量≤0.1mm/r，机夹可转位刀具，PVD涂层刀片（低温真空）

检测项目:精车端面平面度——直径在300mm以上允许0.02mm(内凹) 测量仪器:平尺、块规

螺纹切削试件：

测量项目：螺距累计误差 测量仪器：万工显

切削综合试件 1.轴类零件

圆度D6 0.015mm

直径尺寸精度D3 D4 D6 ±0.025mm 直径尺寸精度D1 D2 D5 ±0.02mm 直径尺寸差D2- D1=10 ±0.015mm 直径尺寸差D3- D4=0 ±0.020mm 长度尺寸精度L1=20 ±0.025mm 长度尺寸精度L2=170 ±0.035mm

2.盘类零件

略

第三章 数控机床的维护

一、随机的安全使用手册

二、数控系统操作手册中提出的警告和注意事项

三、点检

四、注意的其他问题

数控机床的使用环境 电源的波动 经常通电

严格遵守操作规程和日常维护制度 不要经常打开电气柜

定期清扫数控、电气柜中的通风系统 更换COMS的电池、编码器的电池

五、机械部件的维护

主传动链的维护：同步齿形带松、主轴箱油温、润滑油换油、清洗过滤器 滚珠丝杠的维护：注意观察轴向间隙、润滑、避免杂质进入

刀库与换刀装置的维护：装刀到位、锁紧可靠、刀具碰撞、刀柄清洁、换刀位置

液压系统的维护：定期更换和过滤油液 定期检查或更换密封件 定期清洗和更换液压件

定期检查过滤系统和液压管路

定期检查泄露、噪音、振动、压力、油温

气动系统的维护：过滤

防止气动件生锈——油雾气的供油量 密封 压力

定期清洗更换气动元件 数控机床机械故障诊断方法

主轴部件的常见故障

滚珠丝杠常见故障

刀架、刀库及换刀装置主要故障

液压系统主要故障

第四章 数控系统故障诊断基础知识

一、概述

1． 主流数控系统介绍

FANUC：F0系列——A、B、C、D F0i系列——A、B、C F16系列 F18系列