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數(shù)控機(jī)床常見故障分析 摘要：本文針對(duì)數(shù)控車床在生產(chǎn)使用中產(chǎn)生的常見故障，分別從機(jī)械系統(tǒng)、電器系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)方面進(jìn)行科學(xué)、合理的分析、判斷故障產(chǎn)生的原因及其處理措施并進(jìn)行綜合總結(jié)。 關(guān)鍵詞：機(jī)床、故障、分析 隨著數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械制造中的廣泛應(yīng)用，給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)革命性的變化、不論它在加工效率上還是加工范圍上都是普通機(jī)床的數(shù)十倍。由于數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化的設(shè)備，因此作為一名維修技術(shù)人員應(yīng)具備機(jī)械方面知識(shí)、電工、計(jì)算機(jī)知識(shí)和數(shù)控等方面的知識(shí)，才能勝任數(shù)控機(jī)床的維修。在此本人經(jīng)過多年實(shí)踐針對(duì)數(shù)控車床的常見故障產(chǎn)生原因進(jìn)行分析。 數(shù)控車床常見故障產(chǎn)生原因及其分析 FANUC－oi數(shù)控車床為半閉環(huán)伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，具有屏幕顯示，信號(hào)反饋及自診斷程序。其常見的故障按其發(fā)生部位分為機(jī)械部分、電器控制部分。數(shù)控機(jī)床的報(bào)警現(xiàn)象有三種：第一是利用軟件診斷程序在屏幕上的顯示報(bào)警信息；第二是利用伺服系統(tǒng)硬件，顯示報(bào)警：（如發(fā)光二極管、保險(xiǎn)絲熔斷等）；第三是沒有任何報(bào)警顯示（但可通過加工零件及機(jī)床的運(yùn)行現(xiàn)象了解）。針對(duì)機(jī)床故障的檢查方法多種多樣，但是最好是從數(shù)控機(jī)床的軟件查起，因?yàn)槎鄶?shù)故障是由軟件出錯(cuò)引起的，在確定軟件無(wú)故障后才可以在不拆機(jī)床機(jī)械部分的條件下省去很多麻煩，提高維修效率。 （一）機(jī)械系統(tǒng)故障： 1.切削加工時(shí)，加工表面有波紋。說明是主軸松動(dòng)潤(rùn)滑不良造成軸承磨損。調(diào)整主軸前、后螺母、并對(duì)主軸徑向跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)值調(diào)整在0.01范圍內(nèi)。 2.機(jī)床不按程序工作，尺寸存在脈沖丟步現(xiàn)象，引起復(fù)位、定位不準(zhǔn)、加工件不合格。原因?yàn)椋旱都芘c中滑板連接松動(dòng)，導(dǎo)軌與中滑板連接松動(dòng)，導(dǎo)軌與中滑板連接松動(dòng)；導(dǎo)軌與溜板配合處磨損間隙增大，絲桿與減速齒輪箱內(nèi)從動(dòng)齒輪連接鍵配合間隙大。必須對(duì)導(dǎo)軌進(jìn)行刮研、并對(duì)從動(dòng)齒輪連接鍵進(jìn)行更換。（若間隙不太大、可通過調(diào)整主機(jī)控制間隙補(bǔ)償數(shù)據(jù)解決） 3.機(jī)床長(zhǎng)期運(yùn)行，絲桿磨損不均勻，有的部位過松、有的部位過緊，造成卡滯或振動(dòng)。更換以磨損的絲桿或更換成滾珠絲桿螺母副，有利于機(jī)床定位精度的提高和延長(zhǎng)步進(jìn)電機(jī)的使用壽命。 4.加工時(shí)，重復(fù)定位精度差。首先檢查步進(jìn)電機(jī)后蓋內(nèi)阻尼器是否過松，再查找與步進(jìn)電機(jī)與絲桿連接是否松動(dòng)、或絲桿是否存在軸向竄動(dòng)。 5.機(jī)床進(jìn)給出現(xiàn)運(yùn)行不平穩(wěn)，尺寸偏差過大及換向后有丟步現(xiàn)象。檢查步進(jìn)電機(jī)與主動(dòng)齒輪的接合處的錐銷是否有松動(dòng)或扭斷。 6.刀架裝置故障： 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械故障百分之五十與其有關(guān)，針對(duì)普通數(shù)控車床而言主要是定位誤差過大，換刀過程有卡滯現(xiàn)象或不動(dòng)作現(xiàn)象，使整機(jī)停止工作。首先檢查刀架定位機(jī)構(gòu)及其鎖緊機(jī)構(gòu)，確認(rèn)其傳動(dòng)是否靈活。 7.進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)故障： 由于進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用的是滾珠絲桿螺母副結(jié)構(gòu)，主要表現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)精度下降。如定位精度差、反向間隙過大、機(jī)械溜板產(chǎn)生爬行現(xiàn)象、伺服電機(jī)與絲桿連接松動(dòng)。 8.主軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)故障： 主軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是由主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)并進(jìn)行調(diào)速，故障多為運(yùn)動(dòng)精度及軸承的損壞造成徑向跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)。 （二）電器系統(tǒng)的故障: 1.刀架不能準(zhǔn)確換刀，換位過沖或旋轉(zhuǎn)不停。拆卸刀架測(cè)量霍爾元件是否燒壞及間距是否合適。 2.刀架換刀發(fā)生故障的檢查方法：先用手動(dòng)換刀操作，如果正常，但不能自動(dòng)換刀，說明數(shù)控系統(tǒng)受外界干擾。如供電線路的干擾，主要是由超壓、欠壓、頻率和相位漂移、諧波失真、共模噪聲等原因。如果手動(dòng)換刀不正常，則說明換刀控制部分已損壞。 3.程序有換刀指令、但刀架沒有換位動(dòng)作。先查看電動(dòng)刀架的電機(jī)是否通電。如果通電再測(cè)量三相電壓是否正常。如正常而且電機(jī)發(fā)燙，說明故障由機(jī)械卡住所致。若刀架電機(jī)沒通電，再進(jìn)一步查找電器箱內(nèi)控制刀架的正轉(zhuǎn)繼電器和反轉(zhuǎn)繼電器是否正常，有無(wú)控制信號(hào)。如果沒有可更換相同功能型號(hào)，的新控制板，來(lái)判斷控制板是否有問題。 4.程序中不顯示換刀指令。說明控制板出現(xiàn)故障，也可采用更換控制板進(jìn)行故障的排查。 5.屏幕顯示急停信號(hào)。應(yīng)查看電器箱內(nèi)繼電器是否正常，有無(wú)缺相以及因過載導(dǎo)致熱繼電器動(dòng)作停機(jī)。 6.主軸停轉(zhuǎn)。在排除機(jī)械故障前提下，根據(jù)電路圖查看控制電路中繼電器接觸是否正常。 7.不規(guī)則顫抖、高速運(yùn)行時(shí)，聲音不清脆、刀架重復(fù)定位不準(zhǔn)以致尺寸不合格。在排除機(jī)械故障的同時(shí)，先看電路板是否有燒焦電阻，用萬(wàn)用表測(cè)量驅(qū)動(dòng)板處電壓是否正常。如查不出原因，可取下功放板，檢查功率管和其他元件。如果大功率管集電極與發(fā)射極、基極之間反向電阻減少，漏電嚴(yán)重、停電后，用于觸摸發(fā)燙，外觀發(fā)黑。表明故障點(diǎn)原于此處，經(jīng)更換后重新啟動(dòng)正常。 8.機(jī)床停轉(zhuǎn)后，重新啟動(dòng)、程序丟失。先用萬(wàn)用表測(cè)量程序保護(hù)電池電壓是否正常，如果正常再根據(jù)電路原理測(cè)量元器件性能及工作狀態(tài)中的電位，再測(cè)量RAM6264處的二極管及電阻有無(wú)燒壞，若上述方法無(wú)法查明原因，可將同型號(hào)的車床電源板互換，查看故障是否發(fā)生在電源板上。 9.數(shù)控機(jī)床的各進(jìn)給超程報(bào)警故障。首先檢查進(jìn)給方向的X軸，Z軸的行程限位開關(guān)，了解行程限位開關(guān)是否人為因素造成的如：限位開關(guān)接線端是否短路；限位開關(guān)是否被鐵屑?jí)鹤?；是否由于切削液進(jìn)入造成限位開關(guān)損壞。 總之，有些故障也會(huì)出現(xiàn)在極其簡(jiǎn)單的部分發(fā)生。如可能在信號(hào)輸入和輸出之間的插接件接口處松動(dòng)或接觸不良，不能盲目的維修，應(yīng)在確認(rèn)出故障發(fā)生的具體原因后再行修理。 （三）伺服系統(tǒng)常見故障分析： 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也就是執(zhí)行系統(tǒng)，它能準(zhǔn)確的執(zhí)行由CNC系統(tǒng)發(fā)來(lái)的運(yùn)動(dòng)命令，是連接數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床的樞紐，其性能直接影響數(shù)控機(jī)床的精度、穩(wěn)定性、可靠性、加工效率等方面的重要因素。 具體的常見故障有以下幾點(diǎn)： 1.伺服系統(tǒng)過電流故障： 顯示SV003 EXCESS CURRENT TNSERVO 表示伺服單元過電流，引起該報(bào)警主要原因有：可參見圖框進(jìn)行分析： 晶體管模塊電路 采用直觀法檢查采用測(cè)量法檢查 更換 更換印刷電路板 萬(wàn)用表檢測(cè)集電極和發(fā)射極阻值大小 萬(wàn)用表測(cè)量電機(jī)是否有故障 電動(dòng)機(jī)線圈內(nèi)部知足 更換電機(jī) 檢查電動(dòng)機(jī)動(dòng)力連接線是否錯(cuò)誤 壞 好 有 無(wú) 無(wú) 印刷電路板有故障 ①晶體管模塊不好。用萬(wàn)用表檢查集電極和發(fā)射極之間阻值。如果只有數(shù)歐姆，則表示該模塊已被擊穿短路。 ②電動(dòng)機(jī)線圈內(nèi)部短路。 ③電動(dòng)機(jī)動(dòng)力線連接錯(cuò)誤。 ④印刷電路板有故障。 2、伺服系統(tǒng)過電壓故障： 顯示SV004 EXCESS VOLAGE INSERVO 。表示伺服系統(tǒng)過壓。其原因是： ①交流輸入電源電壓過高。 ②伺服電機(jī)線圈有故障。 ③印刷線路板有故障。 3.顯示SV001 MOTOR OVERLOAD 。表示電機(jī)過載。其原因?yàn)椋? ①機(jī)床負(fù)荷導(dǎo)至，引起電機(jī)電流超過額定值。這可以用檢查電機(jī)電流來(lái)判斷?？尚薷那邢鳁l件，減輕機(jī)床負(fù)荷。 ②印刷線路板不良。 ③對(duì)于交流伺服系統(tǒng)來(lái)說，沒有脈沖編碼器反饋信號(hào)也會(huì)引起電機(jī)過載報(bào)警。 ④永磁電動(dòng)機(jī)上磁體脫落引起過載報(bào)警。 4.顯示SV006 VELOCTTY UNTTPOWE TOOLOW 。表示速度單元的電源電壓太低。主要原因是： ①輸入的交流電壓過低。 ②伺服變壓器和印刷電路板連接不良。 ③如果電路中有+5V電源的熔絲熔斷也引起報(bào)警。 5.機(jī)床振動(dòng)故障原因： ①有關(guān)位置檢測(cè)參數(shù)設(shè)定錯(cuò)誤。 ②機(jī)床、電動(dòng)機(jī)、檢測(cè)不良或系統(tǒng)插補(bǔ)精度差、檢測(cè)增益太高。 ③速度控制單元印刷線路不好。 ④裝在交流主軸電動(dòng)機(jī)尾部的脈沖發(fā)生器是否不良。 數(shù)控機(jī)床的常見故障分析推理判斷總結(jié) 數(shù)控機(jī)床是一種自動(dòng)化程度較高、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的先進(jìn)加工設(shè)備。其故障分析判斷是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的課題，除了要掌握各門專業(yè)知識(shí)、技術(shù)外還必須了解數(shù)控機(jī)床的工作原理及使用操作方法。在分析、判斷故障時(shí)要擴(kuò)大思維，從多方面考慮。通過工作實(shí)踐本人總結(jié)出下列的魚刺圖，并依照順序，有助于分析、判斷的科學(xué)性和合理性。分析時(shí)應(yīng)依據(jù)機(jī)床報(bào)警顯示，從中了解故障的范圍。分出是屬于機(jī)構(gòu)部分的故障，還是伺服系統(tǒng)的故障。如果無(wú)報(bào)警顯示，工件出現(xiàn)一些問題則可從數(shù)控機(jī)床的設(shè)置及機(jī)械部分進(jìn)行查找其問題產(chǎn)生的原因。這樣有利于故障分析。 輔助元件 執(zhí)行元件 控制元件 驅(qū)動(dòng)元件 ⑤反饋系統(tǒng) ④伺服系統(tǒng) ③數(shù)控裝置 ②硬件系統(tǒng) ①軟件系統(tǒng) 輔助裝置 ⑨限位機(jī)構(gòu) ⑧主軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu) ⑦進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 統(tǒng) 系 系 械 機(jī) ⑥刀架傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 故障 綜合 分析 CNC 控 制 系 統(tǒng) 液壓 傳動(dòng) 系統(tǒng) 電 器 系 統(tǒng) 故障 產(chǎn)生 原因 參考文獻(xiàn)： （1）《數(shù)控加工工藝學(xué)》中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社 唐應(yīng)謙主編 （2）《數(shù)控實(shí)用技術(shù)》機(jī)械工業(yè)出版社、浙江工業(yè)大學(xué) 王貴明編著