第五章数控机床机械故障诊断与维修课件.ppt
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1、第第5 5章章 数控机床机械故障诊断与维修数控机床机械故障诊断与维修5.1 数控机床机械故障诊断方法5.2 数控机床进给传动部件故障的维修5.3 主轴部件故障的维修5.4 机械辅助部件故障的维修主要内容主要内容返回目录返回目录普通高等教育“十一五”国家级规划教材5.1数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法5.1.1数控机床故障分类数控机床故障分类5.1.2数控机床故障诊断原则数控机床故障诊断原则5.1.3数控机床的故障诊断技术数控机床的故障诊断技术5.1.4数控机床的常见故障排除方法数控机床的常见故障排除方法5.1.5数控机床维修后的开机调试数控机床维修后的开机调试5.1.6维修调试
2、后的技术处理维修调试后的技术处理作作业业5.1数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法5.1.1 5.1.1 数控机床故障分类数控机床故障分类 1按故障发生的部位分类 (1)主机故障 主机故障主要表现为传动噪声大、加工精度低、运行阻力大、机械部件不动作、机械部件损坏等等 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、连接不良等原因引起的故障等。5.1数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法(2 2)电气控制系统故障)电气控制系统故障 电气控制系统故障通常分为
3、“强电”故障和“弱电”故障两大类;“弱电”故障又有硬件故障与软件故障之分 5.1数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法2 2按故障的性质分类按故障的性质分类(1)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。(2)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。5.1数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法3 3按故障的指示形式分类按故障的指示形式分类(1)有报警显示的故障 1)指示灯报警显示 2)显示器报警显示(2)无报警显示的故障 4 4按故障产生的原因分类按故障产生的原因分类(1)数控机床自身故障(2)数
4、控机床外部故障5.1数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法5.1.25.1.2、数控机床故障诊断的原则、数控机床故障诊断的原则 1).先外部后内部 2).先机械后电气 3).先静态后动态 4).先简单后复杂5.1数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法5.1.3 5.1.3 数控机床的故障诊断技术数控机床的故障诊断技术 1 1起动诊断起动诊断 起动诊断是指CNC装置每次从通电开始,系统内部诊断程序就自动执行诊断 2 2在线诊断在线诊断 在线诊断是指通过CNC装置的内装程序,在CNC装置处于正常运行状态时对CNC装置本身及与CNC装置相连的各个进给伺服单元、伺服电动机、主轴伺服
5、单元和主轴电动机以及外部设备等进行自动诊断和检查。只要系统不停电,在线诊断就不会停止5.1数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法 3 3离线诊断离线诊断 离线诊断是指数控系统出现故障后,数控系统制造厂家或专业维修中心利用专用的诊断软件和测试装置进行停机(或脱机)检查.4 4现代诊断技术现代诊断技术(1)通信诊断 (2)自修复系统5.1数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法5.1.4 5.1.4 数控机床的常见故障排除方法数控机床的常见故障排除方法 1直观检查法 (1)询问法 (2)目视法 (3)触摸法 (4)通电法5.1数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法 例例
6、1 1 一台数控加工中心在运行一段时间后,CRT显示器突然出现无显示故障,而机床还可继续运转。停机后再开又一切正常。观察发现,设备运转过程中,每当发生振动时故障就可能发生。初步判断是元件接触不良。当检查显示板时,CRT显示突然消失。检查发现有一晶振的两个引脚均虚焊松动。重新焊接后,故障消除。5.1数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法 2 2初始化复位法初始化复位法例2 一台数控车床当按下自动运行键,计算机拒不执行加工程序,也不显示故障自检提示,显示屏幕处于复位状态(只显示菜单)。有时手动、编辑功能正常,检查用户程序、各种参数完全正确;有时因记忆电池失效,更换记忆电池等,系统显示某一
7、方向尺寸超量或各方向的尺寸都超最大尺寸(显示尺寸超过数控机床实际能加工的最大尺寸或超过系统能够认可的最大尺寸)。排除方法:采用初始化复位法使系统清零复位(一般要用特殊组合健或密码)。5.1数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法3 3自诊断法自诊断法数控系统已具备了较强的自诊断功能,并能随时监视数控系统的硬件和软件的工作状态 (1)硬件报警指示(2)软件报警指示5.1数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法例例3 AX15Z3 AX15Z数控车床,配置数控车床,配置FANUC 0TEFANUC 0TEF F系统,故障显示:系统,故障显示:FS10TEFS10TE 1399B 1
8、399B ROM ROMTESTTEST:ENDEND RAM RAMTESTTEST:测试未能通过:测试未能通过 CRTCRT的显示表明的显示表明ROMROM测试通过,测试通过,RAMRAM测试未能通过。测试未能通过。RAMRAM测试未能通过,不一定是测试未能通过,不一定是RAMRAM故障,可能是故障,可能是RAMRAM中参中参数丢失或电池接触不良引起的参数丢失,经检查故障原数丢失或电池接触不良引起的参数丢失,经检查故障原因是由于更换电池后电池接触不良,所以一开机就出现因是由于更换电池后电池接触不良,所以一开机就出现上述故障现象。上述故障现象。5.1数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊
9、断方法4 4功能程序测试法功能程序测试法 功能程序测试法常应用于以下场合:(1)机床加工造成废品而一时无法确定是编程操作不当、还是数控系统故障引起。(2)数控系统出现随机性故障,一时难以区别是外来干扰,还是系统稳定性不好。(3)闲置时间较长的数控机床在投入使用前或对数控机床进行定期检修时。5.1数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法5 5备件替换法备件替换法 例例5 5 一台采用西门子SINUMERIKSYSTEM3系统的数控机床,其PLC采用S5130w/B,一次发生故障时,通过CNC装置PC功能输入的R参数,在加工中不起作用,不能更改程序中R参数的数值。通过对CNC装置工作原理及
10、故障现象的分析,认为PLC的主板有问题,与另一台数控机床的主板对换后,进一步确定为PLC主板的问题。经专业厂家维修,故障被排除。5.1数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法6 6交叉换位法交叉换位法 例例6 6 一台数控车床X轴向进给正常,Z轴向进给出现了振动、噪音大、精度差,采用手动和手摇脉冲进给时也是如此。观察各驱动板指示灯亮度及其变化基本正常,怀疑是Z轴步进电动机及其引线开路或Z轴机械故障。遂将Z轴电动机引线换到X轴电动机上,X轴电动机运行正常,说明Z轴电动机引线正常;又将X轴电动机引线换到Z轴电动机上,故障依旧;可以断定是Z轴电动机故障或Z轴机械故障。测量电动机引线,发现一相
11、绕组开路。修复步进电动机,故障排除。5.1数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法 7 7参数检查法参数检查法例例7 7 一台数控铣床上采用了测量循环系统,这一功能要求有一个背景存储器,调试时发现这一功能无法实现。通过检查发现,确定背景存储器存在的数据位没有设定,经设定后该功能正常。5.1数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法例例8 8 一台数控车床数控刀架换刀时突然出现故障,系统无法自动运行,在手动换刀时,总要过一段时间才能再次换刀。于是,对刀具补偿等参数进行检查,发现一个手册上没有说明的参数P20变为20,经查有关资料P20是刀架换刀时间参数,将其清零,故障排除。5.1数
12、控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法 8测量比较法 9敲击法10局部升温法 11原理分析法 总总之之,根根据据不不同同的的故故障障现现象象,可可以以同同时时选选用用几几种种方方法法灵灵活活应应用用、综综合合分分析析,才才能能逐逐步步缩缩小小故故障障范范围围,较较快快地排除故障。地排除故障。5.1数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法5.1.5 5.1.5 数控机床维修后的开机调试数控机床维修后的开机调试 数控机床的故障排除后通常分两大步进行通电试车 1自动状态试验 2正常加工试验5.1.6 5.1.6 维修调试后的技术处理维修调试后的技术处理 认真填写维修记录,列出有关必备
13、的备件清单,建立用户档案 5.1数控机床机械故障诊断方法数控机床机械故障诊断方法复习思考题:复习思考题:1.数控机床机械故障诊断主要包括哪些内容?2.数控机床故障通常分为哪几种类型?3.数控机床的常见故障排除方法?主编:撰稿教师:(以姓氏为序)制作:责任编辑:电子编辑:5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修5.2.1 5.2.1 滚珠丝杠螺母副的维修滚珠丝杠螺母副的维修 5.2.2 5.2.2 导轨副的维修导轨副的维修作作 业业5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修 进给传动系统的故障大部分是由于运动质量下降造成的,例
14、如,运动质量下降会导致机械执行部件不能到达规定的位置、定位精度下降、反向间隙过大、机械出现爬行、轴承磨损严重、噪声过大、机械摩擦过大等问题。因此,故障的诊断和排除,经常是通过调整各运动副的预紧力、调整松动环节、调整补偿环节等排除故障,以达到提高运动精度的目的。5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修5.2.1 滚珠丝杠螺母副的维修 滚珠丝杠螺母副的维护(1)支承轴承的定期检查应应定定期期检检查查丝丝杠杠支支承承轴轴承承与与床床身身的的联联接接是是否否有有松松动动,以以及及支支承承轴轴承承是是否否严重磨损或损坏等。严重磨损或损坏等。(2)轴向间隙的调整 滚滚珠
15、珠丝丝杠杠螺螺母母副副的的轴轴向向间间隙隙直直接接影影响响其其反反向向传传动动精精度度和和轴轴向向刚刚度度。常常用的双螺母丝杠调整间隙的方法有垫片调隙法;螺纹调隙法;齿差调隙法用的双螺母丝杠调整间隙的方法有垫片调隙法;螺纹调隙法;齿差调隙法5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修(3 3)滚珠丝杠螺母副的润滑)滚珠丝杠螺母副的润滑 (4 4)滚珠丝杠螺母副的保护)滚珠丝杠螺母副的保护 (5 5)滚珠丝杠螺母副的故障诊断及排除)滚珠丝杠螺母副的故障诊断及排除 5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修 垫片调整式垫片调整式 螺
16、纹调整式螺纹调整式 齿差调整式齿差调整式 5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修5.2.2 5.2.2 导轨副的维修导轨副的维修导轨副是数控机床的重要执行部件,主要有滚动导轨、静压导轨、贴塑导轨等1导轨副的维护(1)间隙调整 导轨副维护的一项重要工作是保证导轨面之间具有合理的间隙 1)压板调整间隙 2)镶条调整间隙 3)压板镶条调整间隙5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修 图图5-4 5-4 压板调整间隙压板调整间隙a)a)修复刮研式修复刮研式 b)b)镶条式镶条式 c)c)垫片式垫片式5.2 5.2 数控机床进给传
17、动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修 图图5-5 5-5 镶条调整间隙镶条调整间隙 a)a)等厚度镶条等厚度镶条 b)b)斜镶条斜镶条5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修图图5-6 5-6 压板镶条调整间隙压板镶条调整间隙5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修(2)滚珠导轨副的预紧1)采用过盈配合法 2)采用调整法(3)导轨的润滑1)导轨面上进行润滑后,可降低摩擦,减少磨损,并且可防止导轨面锈蚀 2)导轨常用的润滑剂有润滑油和润滑脂(4)导轨的防护为了防护切削、磨粒(切屑)或冷却液散落在导轨面上而引起磨损、
18、擦伤和锈蚀,导轨面上应加可靠的防护装置常用的有刮板式、卷帘式和叠层式防护罩,大多用于长导轨上 5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修 图图5-7 5-7 滚珠导轨的预紧滚珠导轨的预紧5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修 例例9 9 由某龙门数控铣削中心加工的零件,在检验中发现工件由某龙门数控铣削中心加工的零件,在检验中发现工件Y Y轴方轴方向的实际尺寸与程序编制的理论数据存在不规则的偏差。向的实际尺寸与程序编制的理论数据存在不规则的偏差。该数控机床布局如图5-8所示。图5-8 龙门数控铣削中心5.2 5.2 数控机床
19、进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修从数控机床控制的角度来说,零件在Y轴方向的尺寸偏差是由机床的Y轴在进给过程中产生的偏差所造成。该机床数控系统为SINUMERIK 810M,伺服系统为SIMODRIVE 611A驱动装置,Y轴进给电动机为带内装式ROD302编码器的1FT5交流伺服电动机。1)通过检查Y轴有关位置参数(如反向间隙、夹紧允许误差等)均在要求范围内,故可排除由于参数设置不当引起故障的因素。2)检查Y轴进给传动链。该机床Y轴进给传动链如图5-9所示 图5-9 Y轴进给传动链5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修从图5-9中可以看
20、出,传动链中任何连接部分均有存在间隙或松动的可能,均可引起位置偏差,从而造成加工零件尺寸超差通过以上分析作如下诊断:1)如图5-10a所示,将一个千分表座吸在横梁上,表头对准主轴并可沿Y轴的“-”方向运动,找正时使表头压缩到50m左右,然后把表头复位到零。图5-10 安装千分表方式a)测量径向偏差 b)测量轴向偏差1轴 2滚珠丝杠 3滚珠 4千分表5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修2)将机床操作面板上的工作方式开关置于增量方式(INC)的10档,轴选择开关置于Y轴档,按“-”方向进给键,观察千分表读数的变化。理论上应该每按一下,千分表读数增加10m。在
21、补偿掉反向间隙的情况下,每按一下“+”方向进给键,千分表的读数应减掉10m。经测量,Y轴“+、-”两个方向的增量运动都存在不规则的偏差。3)找一粒滚珠置于滚珠丝杠的端部中心,用千分表的表头顶住滚珠,如图5-10b所示。将机床操作面板上的工作方式开关置于手动方式(JOG),分别按Y轴“+、-”的进给键,主轴沿Y轴“+、-”方向连续运动,通过观察千分表读数无明显变化,故排除滚珠丝杠轴向窜动的可能。4)检查与Y轴伺服电动机和滚珠丝杠连接的同步齿形带轮,发现与伺服电动机转子轴连接的带轮锥套有松动,使得进给传动与伺服电动机驱动不同步。由于在运动中松动是不规则的,从而造成位置偏差的不规则,最终使零件的加工
22、尺寸出现不规则的偏差。5.2 5.2 数控机床进给传动部件故障的维修数控机床进给传动部件故障的维修通过对故障的分析与诊断总结如下:该数控机床Y轴采用ROD320编码器组成半闭环位置控制系统,编码器检测的位置值不能真正反映Y轴的实际位置,位置控制精度在很大程度上由进给传动链的传动精度决定。1)在日常维护中要注意对进给传动链的检查,特别是有关连接元件,如联轴器、锥套等有无松动现象。2)根据传动链的结构形式,采用分步检查的方式,排除可能引起故障的因素,最终确定故障的部位。3)通过对加工零件的检测,随时监测数控机床的动态精度,以决定是否对数控机床的机械装置进行调整。4)进给轴运动的故障通常表现为5.2
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