数控机床维护与常见故障处理.doc

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1、摘 要大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展，提高综合国力和国家地位的重要途径。数控机床的维护与常见故障分析及维修的主要任务是让加工产品质量更稳定和让机床的使用寿命更长，也是数控机床加工前和加工后的必备工作。数控机床的日常维护与故障分析维修是数控机床使用过程中重要的组成部分，也是目前制约数控机床发挥作用的因素之一，因此学习数控机床的日常维护和数控机床故障诊断处理技术和方法有重要的意义。数控机床的生产商加强数控机床的故障诊断与维修的力量，可以提高数控机床的质量，有利于数控机床的推广和使用。数控机床的使用单位培养掌握数控机床的日常维护和故障诊断处理的的技术人员，有利

2、于提高数控机床的使用率。随着数控机床的推广和使用，培养更多的掌握数控机床日常维护和故障诊断的高素质人才的任务也越来越紧迫。关键词：数控机床 维护 故障维修目 录摘 要1第1章 数控机床维护保养41.1数控机床工作和维修水平的一些指标41.2数控机床维护保养41.2.1点检管理51.2.2.数控机床的维护管理的基本要求71.2.3数控系统维护保养71.2.4数控机床的维护保养81.3数控机床故障诊断与维修81.3.1数控机床故障诊断与维修的基本要求81.3.2.现场维修的实施9第 2 章 数控系统的故障诊断与维修102.1 数控系统故障诊断常用方法10第3章 进给伺服系统诊断与故障维修123.1

3、进给伺服系统的故障诊断与维修基本方法123.2 进给伺服系统常见故障的维修方法133.3 交流伺服电动机的故障诊断与维修153.3.1 交流伺服电动机的基本检查153.3.2 交流伺服电动机常见故障原因及排除153.3.3判断交流伺服电动机故障的方法153.3.4交流伺服电动机的维护16第4章 数控机床主轴驱动系统的故障诊断分析与维修174.1 主轴驱动系统常见故障的诊断方法174.1.1 直流主轴控制系统与常见故障174.1.2 主轴不转故障，可模仿伺服电机不转的分析思路进行分析18第5章 数控机床机械结构的故障诊断与维修205.1 数控机床机械结构的基本组成205.1.1 机械结构的基本组

4、成205.1.2 数控机床机械结构特点205.1.3 数控机床的机械故障205.2 主轴部件机械故障诊断与维修215.3 进给系统的常见故障及处理225.4 导轨机械故障诊断与维修235.5 换刀装置的常见故障与处理245.6 气液动力系统的故障诊断与维修275.6.1 气液动力系统的日常维护275.6.2 气液动力系统常见故障与处理28结 论30致 谢31参 考 文 献32第1章 数控机床维护保养1.1数控机床工作和维修水平的一些指标一台自动化的机床我们总是希望它正常工作时间越长越好，开动率越高越好。从定量方面来评价，对数控机床这样的自动化机床，可靠性是定量的主要评价指标。可靠性是在规定的条

5、件下（环境温度、使用条件及使用方法等）数控机床维持无故障工作的时间。常用的指标有下述几种。1.平均无故障时间（MTBF）它是指一台设备在一个比较长时间的使用过程中两次故障间隔的平均时间，即在机床有效工作寿命范围内的总工作时间和总故障次数之比。 MTBF=总工作时间/总故障次数平均无故障时间主要是指机床稳定工作阶段，机床早期调试时故障多发区和晚期即将报废前故障多发区除外。2.平均修复时间（MTTR）它指机床从发现故障开始直至能正常使用之前所花费的平均修复时间。显然，要求这个时间越短越好。影响这时间长短的主要因素是：高质量的机床能做到很少出大故障；用户平时能正确使用机床；有一支高水平的维修队伍；能

6、在很短时间内排除故障；制造厂家及专业维修服务点能够提供及时服务；易损备件的提供充分及时和床家的培训。3.有效度（A）这是从可靠性和维修度对机床的正常工作概念率进行综合评价的指标。它是指一台可维修的机床，在某段时间内，维持其性能的概率，即 A=MTBF/(MTBF+MTTR)有效度是小于1的数，只要机床的平均修复时间MTTR越少，则A就越接近1，机床性能就越好。机床的维修实质上是包含维护和修理两个部分，这两个部分是有机联系并相辅相成的。良好的日常维修（或称为预防性维修），使机床正常工作的时间大大延长，延长了MTBF的时间。良好的维护可以节省许多维修时间，一旦出现了故障就要尽快排除，以便缩短平均修

7、复时间，使有效度接近1。当然这些指标最根本的前提是要有一台品质优良的设备，如果设备质量不好，经常停机，上述几项指标都无从谈起。对数控机床维护保养的目的就是要延长机械部件的磨损周期，延长元器件的使用寿命，保证机床长时间稳定可靠的运行。1.2数控机床维护保养1.2.1点检管理由于数控机床集机、电、液、气等技术为一体，所以对它的维护要有科学的管理，有目的地制定出相应的规章制度。对维护过程中发现的故障隐患应及时清除，避免停机待修，从而延长设备平均无故障时间，增加机床的利用率。开展点检是数控机床维护的有效办法。1.点检的内容数控机床的点检是开展状态监测和故障诊断工作的基础，主要包括下列内容：（1）定点

8、首先要确定一台数控机床有多少个维护点，科学的分析这台设备，找准可能发生故障的部位。只要把这些维护点“看住”，有了故障就会及时发现。（2）定标 对每个维护点要逐个制定标准，如间隙、温度、压力、流量和松紧度等，都要有明确的数量标准，只要不超过规定标准就不算故障。（3）定期 多长时间检查一次，要定出检查周期。有的点可能每班要检查几次，有的点可能一个月或几个月检查一次，要根据具体情况确定。（4）定项 每个维护点检查哪些项目也要有明确规定。每个点可能检查一项，也可能检查几项。（5）定人 有谁进行检查，是操作者、维修人员还是技术人员，应根据检查的部位和技术精度要求，落实到人。（6）定法 怎样检要有规定，是

9、人工观察还是用仪器测量，是采用普通仪器还是精密仪器。（7）检查 检查的环境、步骤要有规定，是在生产运行中检查，还是停机检查；是解体检查还是不解体检查。（8）记录 检查要详细做记录，并按规定格式填写清楚。要填写检查数据及与规定标准的差值、判断印象、处理意见，检查者要签名并注明检查时间。（9）处理 检查中间能处理和调整的要及时处理和调整，并将处理结果记入处理记录。没有能力或没有条件处理的，要及时报告有关人员，进行安排处理。但任何人、任何时间处理后都要填写处理记录。（10）分析 检查记录和处理记录都要定期进行系统分析，找出薄弱的“维护点”，即故障率高的点或损失大的环节，提出意见，交给设计人员进行改进

10、设计。例：某数控机床的的点检表数控机床点检表序号检查周期检查部位检查要求1每天导轨润滑油箱检查油标、油量，及时添加润滑油，润滑泵能定时启动和停止2每天X、Y、Z轴向导轨面清除切屑及赃物，检查润滑油是否充分，导轨面有无划伤损坏3每天压缩空气气源压力检查气动控制系统压力是否在正常范围4每天气源自动分水滤气器和自动自动空气干燥器及时清理分水器中滤出的水分，保证自动空气干燥器工作正常5每天气液转换器和增压器油面发现油面不够时及时补足油6每天株洲润滑恒温油箱工作正常，油量充足并调节温度范围7每天机床液压系统油箱、液压泵无异常噪音，压力表指示正常，管路及各接头无泄漏，工作油面高度正常8每天液压平衡系统平衡

11、压力指示正常，快速移动时平衡阀工作正常9每天CNC的输入/输出单元如光电阅读机清洁，机械结构润滑良好10每天各种电气柜散热通风装置电柜冷却风扇工作正常，风道过滤网没有堵塞11每天各种防护装置导轨、机床防护罩等应无松动、泄露12每半年滚珠丝杠清洗丝杠上旧的润滑脂，涂上新油脂13每半年液压油路清洗溢流阀、减压阀、滤油器，清洗油箱箱底，更换或过滤液压油14每半年主轴润滑恒温油箱清洗过滤器，更换润滑脂15每年检查并更换直流伺服电动机碳刷检查换向器表面，吹净炭粉，去除毛刺，更换长度过短的电刷，并应跑合后才能使用16每年润滑液压泵、滤油器清洗清理润滑油池底，更换滤油器17不定期检查各轴导轨上镶条、压紧滚轮

12、松紧状态按机床说明书调整18不定期冷却水箱检查液面高度，切削液太脏时需要更换并清理水箱底部，经常清洗过滤器19不定期排屑器经常清理切屑，检查有无卡住等20不定期清理废油池及时取走滤油池中的废油，以免外溢21不定期调整主轴驱动带松紧按机床说明书调整2.点检的层次（1）专职点检 负责对机床的关键部位和重要部位按周期进行重点点检和设备状态监测与故障诊断，制定点检计划，做好诊断记录，分析维修结果，提出改善设备、维护管理的建议。（2）日常点检 负责对机床的一般部位进行点检，处理和检查机床在运行过程中出现的故障。（3）生产点检 负责对成产运行中的数控机床进行点检，并负责润滑、紧固等工作。数控机床的点检作为

13、一项工作制度必须认真执行并持之以恒，这样才能保证数控机床的正常运行1.2.2.数控机床的维护管理的基本要求数控机床具有集机、电、气、液等技术于一体的特点，因此要求维修人员的技术知识面也比较广，不但要有机械、加工工艺及液压气动等方面知识，而且还要具备计算机、自动控制、驱动及测量技术等知识，这样才能全面的了解、掌握数控机床，及时搞好维修。所以用户单位要搞好机床维修工作，首要条件是培养能进行维修工作的人员。对维修人员知识面的要求是能将各专业知识融会贯通，对每项子技术不要求太深入。因为对专业的要求不可能面面俱到，对用户来说侧重于现场维修，重点往往是尽快找到故障原因，替换下出了故障的元器件，使机床尽快再

14、投入生产运行。至于出了故障的元器件，一般都找专业维修点进行修理。对每台需要维修的机床要有齐全的资料，如机床操作说明书、程序编制说明书、数控系统维修手册、机床结构图册、机床电器说明书、机床接线图、机床的PLC程序控制梯形图和机床配套使用的监测元件、伺服驱动元件（如伺服电机、光栅）的使用说明书。维修人员要了解这些资料，以便在维修过程中及时详细查阅有关资料。1.2.3数控系统维护保养数控机床都是企业的重点、关键设备，要发挥数控机床的高效益，只有正确的操作和精心的维护，才能确保它的开动率。正确的操作能防止机床正常磨损，避免突发故障；精心的维护可使机床保持良好的技术状态，延缓劣化进程，及时发现和消灭故障

15、隐患于未然，从而保障安全运行。因此，数控机床的正确使用与精心呵护，是贯彻预防为主的设备维修管理方针的重要环节。数控系统经过一段较长时间的使用，某些元器件性能总要老化甚至损坏，有些机械部件更是如此。为了尽量延长元器件的寿命和零部件的磨损周期，防止各种故障，特别是恶性事故的发生，就必须对数控系统进行日常维护的工作。具体的日常维护保养要求，在数控系统的使用、维护说明书中都有明确的规定。概括起来，要注意一下几个方面。1. 严格遵守操作规程和日常维护制度2. 应尽量少开数控柜和电气柜的门3. 定时清扫数控柜的散热通风系统4. 数控系统的输入/输出装置的定期维护5. 定期检查和更换直流电动机电刷6. 经常

16、监视数控系统的电网电压7. 定期更换存储器用电池8. 数控系统长期不用时也要维护9. 备用电路板的维护10. 做好维修前的准备工作1.2.4数控机床的维护保养数控机床的机械结构较传统机床的机械结构简单，但机械部件和精度提高了，对维护提出了更高要求。同时，由于数控机床还有刀库及换刀机械手，液压和气动系统等，使得机械部件维护的面更广，工作量更大。数控机床机械部件维护与传统机床不同的内容有以下几个方面。1.主传动链的维护2.滚珠丝杠螺母副的维护3.刀库及换刀机械手的维护4.液压系统维护5.气动系统维护6.机床精度的维护检查1.3数控机床故障诊断与维修1.3.1数控机床故障诊断与维修的基本要求1.从数

17、控系统中取下某块电路板时，应记录相对应的位置和连接的电缆号。2.电路板上大多刷有阻焊膜因此测量时应找相应的焊点作为测试点，不要任意铲除阻焊膜，在测试焊点处用小刀片刮开绝远层而不要刮掉其它地方的绝缘层。3.不应随意切断印刷电路。4.在无把握确定某一元件为故障元件时，不应只凭感觉而随意拆卸，以免造成更大差错。5.查清电路板的电源配置及种类，按检测所需，采取局部供电或全部供电。6.做好维修记录。1.3.2.现场维修的实施1.现场维修的阶段划分通常将现场维修划分成如下三个阶段：（1）维修前的准备。维修前的现场调查、故障信息采集、工具与备品备件的准备等。（2）现场维修。现场维修是维修工作全过程的主要阶段

18、，包括对故障的检测、诊断、分析；判断系统故障原因，故障定位在板级或元器件级；更换损坏的电路板或元器件；调整或试机等。（3）维修后的处理。修复后的处理对设备重新投入运行后的技术维护及管理十分重要。应向用户交代清楚本次故障的操作原因或基本因素，交代可能发生故障的准确信息环节，指导订购必要的备品配件或诸如稳压电源子类的辅助配套设施，力求排除一切不稳定因素。对现场维修的各个阶段都要突出阶段的工作重点，以便得到现场支援和配合。第 2 章 数控系统的故障诊断与维修2.1 数控系统故障诊断常用方法1.直观法依靠人体的器官和简单的仪器仪表，寻找故障的原因和故障定位。这种方法是维修工作中常用和最优先采用的。2.

19、数控系统自诊断法现代数控系统都有自诊断功能，一旦数控发生故障，系统就会发出相应的报警信息，根据这些报警信息，就能可以大致判断故障的部位。自诊断有如下3种方式：（1）开机自诊断。在每次启动数控系统时自诊断程序会依次对数控的各部件进行诊断，并在CRT上显示诊断过程。如果某一部件没有通过诊断，则CRT会显示相关的信息，根据这些信息，维修人员可以大致判断故障的位置。只有所有部件全部通过检验以后，数控系统才能正常启动工作。（2）在线自诊断。数控系统启动后，通过系统的诊断程序，在系统运行过程中，实时监控数控系统，一旦数控系统发生故障，就会产生相应的报警信息。（3）离线自诊断。当故障发生以后，可以将专用的诊

20、断程序输入数控系统，观察CRT上显示的诊断信息，通过这些信息来分析故障。3.数据和状态检查数据和状态检查包括接口信息检查和参数检查两个方面。（1）接口信息检查。可以检查机床和数控系统之间的各个接口信号的状态，确定故障的部位。数控系统的诊断功能可以将接口信号的状态显示在CRT上，供维修人员读取。（2）参数检查。参数是数控系统和机床之间实现匹配的有效工具。每一台机床都有若干参数，这些参数均须通过正确的设置才能保证机床正常工作。4.利用数控的报警指示灯来诊断故障在数控系统的主板、速度控制单元和电源单元等布置有相应的故障指示灯。利用这些指示灯状态，也能帮助诊断故障。5.备件置换法（交换法）当数控系统发

21、生故障时，如果怀疑某一部件有问题而又不能确认时，可以使用相同的零部件替换试验。通过替换法可以判断所替换的零部件是否有故障。值得注意的是，使用此法是，一定要注意板上设定要与原版一致，否则，可能会造成严重后果，还要分析周围电路对置换板的危害，避免损坏置换板。这些备板的来源可以是库存的零部件，也可以是本机床上功能完全相同的零部件。6.敲击法对于接触不良的故障，可以使用绝缘材料轻轻敲击怀疑部位。若故障出现，或故障恢复，则说明故障在敲击点附近，这样就缩小了故障范围。7.升温、降温法对于由于温度变化引起的故障，可以采用此法。具体做法：在怀疑的部位使用电热吹风，若故障出现，则说明故障在附近。或用凉风吹怀疑的

22、部位，故障消失，说明故障就在附近。需要注意的是，温度不可太高，以免损坏部件。8.拉偏电源法有些不定期出现的故障与电网的的波动有关。可以人为使电源电压升高或降低，检查故障出现时机和规律，从而确定故障。9.功能程序试验法将数控的G代码、M代码、T代码和F代码等编写成一个综合实验程序，运行该程序，检查执行时在哪一个功能出现故障，从而找到故障点。10. 机、电、液、气综合分析法数控机床是机电一体化产品。某一部分出现问题，就可能影响数控机床的正常运行。因此，当机床出现故障时，必须综合考虑故障原因。11. 测量比较法数控的线路板上有许多测试端子，这些端子就是供维修人员检测用的。一旦出现故障，我们就可以测量

23、相关端子的电压或波形，然后与正常状态下比较，从而判断故障。一般来说，机床厂家提供的维修资料会有正常情况下的电压或波形，如果有两台相同的机床也可以进行对比。此外，维修人员在平常就应该积累这些方面经验和资料。12. 线路原理分析法根据线路原理图，分析故障的部位。这种方法的前提是具有数控系统的电路原理，而实际情况是，机床厂家不提供线路图，而且对维修人员的要求也较高，所以，这种方法只是对机床厂家维修时使用，用户使用有一定的困难。如果用这种方法分析强电电路，则是切实可行的。13 .用PLC进行中断状态分析法PLC是联系NC系统和机床之间的信号的中间环节，PLC发生故障，数控机床就不能正常使用。PLC发生

24、故障时，其中原因以中断堆栈的方式记忆。使用PLC编程序可以在系统停止状态下，调出中断堆栈，按其所指示的原因，确定故障所在。第3章 进给伺服系统诊断与故障维修3.1进给伺服系统的故障诊断与维修基本方法例：FANUC系统进给驱动故障的表示方式1.CRT有报警显示的故障对于FANUC系统，CRT显示的伺服报警为400457号伺服系统错误报警和702704号过热报警。引起过热报警的原因有：（1）机床切削条件苛刻及机床摩擦力矩增大，引起主回路中的过载继电器动作。（2）切削时伺服电动机电流过大或变压器本身故障，引起伺服变压器热控开关动作。（3）伺服电动机电枢内部短路或绝缘不良、电动机永久磁体去磁或脱落及电

25、动机制动器不良，引起电动机内的热控开关动作。2.报警指示灯指示的报警速度控制单元中的印制线路板上有7个报警灯，其功能和故障原因及排除方法如下。（1） BRK报警。无熔丝断路器切断报警。如果断路器已跳起，则先关断电源，再将断路器按钮按下使其复位，待10min后再合上电源。如合上电源后断路器又跳起，应检查整流二极管模块或线路板上的其他元件是否已损坏。检查机械负载是否过大，以确认电动机负载电流是否超过额定值。（2） HVAL报警。高电压报警。输入的交流电源电压过高。伺服电动机的电枢和机壳间的绝缘电阻下降，可通过清洁电动机电刷和换向器来排除。印制线路板不良。HCAL报警。过电流报警。如同时伴有401号

26、报警，则多为控制单元上的功率晶体管损坏。用万用表测量V1V4晶体管的集电极。发射极之间的电阻，如果阻值小于或等于10，则表明该晶体管已损坏电动机不良，如电枢线间短路或电枢对地短路。速度控制单元不良。（4） OVC报警。过载报警。确认机械负载是否正常。如果在OVC报警的同时，CRT上显示401或702等报警，则有可能是伺服电动机的故障。（5） LVAL报警。电源电压下跌报警。交流电源电压太低，如低于正常值的15%。私服变压器与速度控制单元的连接不良。（6） TGLS报警。速度反馈信号断线报警。印制线路板设定错误，如将测速发电机设定为脉冲编码器，就会产生断线报警。确认是否有速度反馈信号线断线。（7

27、） DCAL报警。放电报警。如果系统一连通电源，立即出现DCAL报警，则多为续流二极管损坏。印制线路板设定错误，如速度控制单元外接再生放电单元，应重新设定有关的短路棒。伺服系统的加减速率太高，通常情况下，快速移动定位次数每秒不应超过12次。3.无报警显示的故障。（1） 机床失控 速度反馈信号为正反馈信号，多发生在维修调试过程中，通常是电缆信号线连接错误所致。（2） 机床振动 位置控制有关的系统参数设定错误，如指令倍率CRM与和检测倍率DMR的设定错误等。检查机床振动周期，如机床振动周期随进给速度变化，特别是快速移动时，伴有大的冲击，多为测速装置有故障，如伺服电动机上的测速发电机电刷接触不良；如

28、机床振动周期不随进给速度变化，调节增益电位器，使增益降低，观察振动是否减弱，如减弱，且振动频率周期是几十赫兹到几百赫兹，也即机床固有的振动频率，则可通过印制线路板上的有关设定来解决，如振动不减弱，则是印制线路板有故障。（3） 定位精度和精度差。除机床进给传动链误差大外，还与伺服系统增益太低有关，调节增益电位器，增大增益，以确认能否消除故障。（4） 电动机运行时噪声过大。伺服电动机换向器的表面粗糙度不好或有损伤；油液或灰尘侵入电刷或换向器；电动机轴向存在窜动。（5） 伺服电动机不转。电动机永久磁钢脱落；带电磁制动器的伺服电动机，制动器失灵，通电后未能脱开。3.2 进给伺服系统常见故障的维修方法当

29、伺服系统出现故障时，通常有3种表现形式：一是在CRT或操作面板上显示报警内容或报警信息；二是在进给伺服驱动单元上用报警灯或数码管显示驱动单元的故障；三是进给运动不正常，但无任何报警信息。进给伺服系统常见的故障如下。1 .超程 当进给运动超过由软件设定的软限位或由限位开关决定的硬限位时，就会发生超程报警，一般会在CRT上显示报警内容，根据数控系统说明书即可排除故障，解除报警。2 .过载 当进给运动的负载过大、频繁正反方向运动以及进给传动链润滑状态不良时，均会引起过载故障。一般会在CRT上显示伺服电机过载、过热或过流等报警信息。3.窜动 在进给时出现窜动现象的原因为：（1）测速信号不稳定，如测速装

30、置故障和测速反馈信号干扰等。（2）位置控制信号不稳定或受到干扰。（3）接线端子接触不良，如螺钉松动等。（4）当窜动发生在由正向运动向反向运动的瞬间，一般是由于进给传动链的反向间隙或伺服系统增益过大所致。4.爬行 一般是由于进给传动链的润滑状态不良、伺服系统增益过低即外加负载过大等因素所致。尤其要注意的是，伺服电动机和滚珠丝杠连接用的联轴器，由于连接松动或联轴器本身的缺陷（如裂纹等），可造成滚珠丝杠转动和伺服电动机的转动不同步，从而使进给运动忽快忽慢，产生爬行现象。5.机床振动 分析机床振动周期是否与进给速度有关。（1）如与进给速度有关，振动一般与该轴的速度环增益太高或速度反馈故障有关。（2）若

31、与进给速度无关，振动一般与位置环增益太高或位置反馈故障有关。（3）如振动在加减速过程中产生，往往是系统加减速时间设定过小造成的。6.伺服电动机不转 数控系统至进给驱动单元除了速度控制信号外，还有使能控制信号，一般为+24V DC继电器线圈电压。（1）检查数控系统是否有速度控制信号输出。（2）检查使能信号是否接通。通过CRT观察I/O状态，分析机床PLC梯形图（或流程图），以确定进给轴的启动条件，如润滑和冷却等是否满足。（3）对带电磁制动的伺服电动机，应检查电磁制动是否释放。（4）进给驱动单元故障。（5）伺服电动机故障。7.位置跟随误差超差报警。当伺服轴运动超过位置允许范围时，数控系统就会产生位

32、置误差过大的报警，包括跟随误差、轮廓误差和定位误差等。主要原因：（1）机械传动系统故障。（2）速度控制单元故障。（3）伺服系统增益设置不当过位置偏差值设定错误。（4）进给传动链累积误差过大。（5）伺服过载或有故障。8.漂移。当指令值为零时，坐标轴仍移动，从而造成位置误差。通过漂移补偿和驱动单元上的零速调整来消除。9.回参考点故障。回参考点一般分为找不到参考点和找不准参考点两类，前一类故障一般是回参考点减速开关产生的信号或零位脉冲信号失效，可以通过检查脉冲编码器标志位或光栅尺零标志位是否有故障；后一类故障是参考点开关挡板位置设置不当引起的，需要重新调整挡板位置。10.伺服电动机开机后即自动旋转。

33、主要原因：（1）位置反馈的极性错误。（2）由于外力使坐标轴产生了位置偏移。（3）驱动器、测速发电机、伺服电动机或系统位置测量回路不良。（4）电动机或驱动器故障。3.3 交流伺服电动机的故障诊断与维修3.3.1 交流伺服电动机的基本检查原则上说，交流伺服电动可以不需要维修，因为它不易损坏。但由于交流伺服电动机内含有精密检测器，因此，发生碰撞、冲击时可能会引起故障，维修时应对其做如下检查：（1）是否受到任何机械损伤。（2）旋转部分是否可用手正常转动。（3）对于带制动器的交流伺服电动机，制动器是否正常。（4）是否有松动螺钉或间隙。（5）是否安装在了潮湿、温度变化剧烈或有灰尘的地方。3.3.2 交流伺

34、服电动机常见故障原因及排除（1）接线故障（如插座脱焊或端子接线松开），产生原因是虚焊或连接不牢固，解决办法是确保连接正常且稳定。（2）位置检测装置故障，通过检验其是否有输出信号来判定，解决办法是更换反馈装置。（3）电动机得电不松开、失电不吸合制动，原因是电磁制动故障，解决办法是更换电磁阀。（4）电动机失控、振动，原因是转子位置的霍尔开关等损坏，解决办法是更换霍尔开关或编码器。3.3.3判断交流伺服电动机故障的方法（1）电阻测量 用万用表或电桥测量电枢绕组的直流电阻，检测是否断路，并用兆欧表检查绝缘是否良好。（2）电机检查 将电动机与机械装置分离，用手转动转子，正常情况下感觉有阻力，转一个角度后

35、手放开，转子有返回现象；如果用手转动转子时能连续转几圈并自由停下说明电动机已损坏；如果用手转动转动转子时能连续转几圈并自由停下，说明电动机已损坏；如果用手转不动或转动后无返回，机械部分可能有故障。3.3.4交流伺服电动机的维护与直流伺服电动机相比，交流伺服电动机最大的优点是不存在电刷维护的问题。应用于进给驱动系统的交流伺服电动机多采用永磁式同步交流伺服电动机，其特点是：磁极是转子，定子的电枢绕组与三相交流电枢绕组一样，但它有三相逆变器供电，通过转子位置检测其产生的信号区控制定子绕组的开关器件，使其有序轮流导通，实现换流作用，从而使转子连续不断的旋转；转子位置检测器与转子同轴安装，用于转子的位置

36、检测，检测装置一般为霍尔开关或具有相位检测功能的光电脉冲编码器。第4章 数控机床主轴驱动系统的故障诊断分析与维修4.1 主轴驱动系统常见故障的诊断方法主轴驱动系统主要完成切削加工时主轴刀具旋转速度的控制，现在有些系统还具有C功能，即主轴的旋转同进给轴一样进行位置控制，它可完成主轴任意角度的停止以及和Z轴联动完成刚性攻丝等功能，在这类主轴系统的结构中，装有脉冲编码器作为主轴位置反馈。主轴驱动系统分为直流主轴驱动系统和交流主轴驱动系统。由于直流主轴电机为他励直流电机，所以直流主轴控制系统要为电机提供励磁电压和电枢电压，在恒转矩区，励磁电压恒定，通过增大电枢的电压来提高电机速度；在恒功率区，保持电枢

37、电压恒定，通过减小励磁电压来提高电机转速。目前数控采用主轴驱动大多为交流电机配变频控制的方式，它是通过改变电机的工作频率来改变电机的转速。4.1.1 直流主轴控制系统与常见故障主轴驱动系统发生故障时，通常有两种表现形式，即主轴系统有报警和主轴系统无报警。直流主轴控制系统的常见故障有：过热报警、过流/断路跳闸报警、主轴速度不正常或偏差太大、主轴不转、主轴突然停止或不能停止。主轴电机振动与噪声大灯现象。1.主轴系统有报警的故障A.主轴电机过流报警发生过流的可能原因有：电流极限参数设定错误；同步脉冲紊乱；主轴电机电枢线圈层间短路等。B.主轴电机过热报警一般先检查主轴电机的冷却风扇是否在转动。如果不转

38、，机床断电，先检查该风扇的熔丝，在检查是风扇损坏还是风扇冷却系统太脏（注意：还应让电机有足够的时间去冷却后再给机床通电）。如果报警依旧，检查主轴电机与控制单元之间的连接及其他与直流主轴电机相关的故障。（1）负载过大或由于电流均方根值大于额定输出转矩的电流平均值。（2）主轴电机电枢电流大于磁缸去磁前的最大允许电流值而造成磁缸发生不可逆的去磁。（3）带有制动器的直流伺服电机内整流块损坏或是制动器线圈断线或气隙不合适造成制动器不释放。（4）由于油和电刷灰嵌入换向器的云母槽中而引起绕组内部短路或绝缘不良。C.主轴断路器跳闸报警这类报警需要根据机床使用期情况来分别重点检查如下几个方面：（1）新维修后的机

39、床：电流极限参数设定错误、动力线及反馈线接线错误或相序错误等。（2）老机床先考虑阻力大。可以是电刷、整流子、测速发电机碳刷磨损及碳粉阻塞、轴承与齿轮或电磁离合器磨损等造成。（3）大功率管的击穿、大功率执行组件或印刷板故障。（4）电流互感器的短路、电机的缺相或电枢的短路等问题。（5）反馈检测系统松动或屏蔽接地不良等造成同步脉冲混乱。2.主轴无报警的常见故障现象主轴无报警的常见故障现象，有以下几种：A.主轴转速不正常应根据速度环控制原理来分析各个环节可能出现的故障。首先考虑如下故障：（1）速度环中速度指令错误或未达到。（2）主轴尾部测速发电机故障。B.主轴转速偏差太大常见原因：D/A变换器故障端口

40、（NG输出的VCMD速度指令为数字信号时）接头与线缆的接触不良。而这类故障往往与信号的传递和阻力有关。（1）机械阻力造成的负荷过大。（2）主轴制动未充分释放或机械故障。（3）指令或反馈信号线接触不良或断线，没有或未传输到零电流信号。4.1.2 主轴不转故障，可模仿伺服电机不转的分析思路进行分析 第一步：修前调查 首先了解有无报警。有报警时，记录下报警号并按说明来查故障相关内容（如FADAL加工中心会有软件报警来显示主轴逆变器所检测到的故障信息），一般必须检查检测与反馈回路；无报警时，需要了解主轴电机转不转，主轴传动皮带轮转不转。如果电机转，皮带不转，检查主轴传动皮带是否与皮带轮完好接触，并且了

41、解未断电前检查记录并记录的气压表数字是否正常；如果主轴电机与传动皮带都不转，采用观察检查法：先外后内、先输入后负载地向下追查。其次检查面板指令键状况：急停开关是否释放（若没有，释放之，再对伺服放大器复位，主轴停是否释放，主轴转速比选择是否正确，主轴旋转方向指令键是否按下。最后检查制动器装置是否释放，夹紧装置是否卡死，以手能否板动主轴阻力。第二步：调用参数画面，依次检查一下项目 首先软件设置与主轴倍率选择是否正确，排除软件问题后，则为硬件故障。即可将故障大致定位于主轴系统。然后，检查有关状态参数是否正常。第三步：再根据情况，依次检查以下项目 首先，检查主轴电机电源是否正常。如正常，则断电检查主轴

42、控制器信号电缆、电源电缆与驱动电缆是否完好；如不正常，则断电检查主轴电机熔丝熔断。过载保护继电器是否脱扣，按其上的复位键（如不能复位，修护或换件）。其次，再查主轴电机，如果完好，向下继续。最后，再查线路板是否被污染。如果是，清洁。在无危险检查后重新通电。第四步：如故障依旧，则采用信号追踪法、隔离体法和独立单元法、变量强制输入法等，逐级检查磁场控制回路、主轴驱动器（尤其是晶闸管整流电路故障）、主轴控制器（其中触发脉冲电路）第5章 数控机床机械结构的故障诊断与维修5.1 数控机床机械结构的基本组成5.1.1 机械结构的基本组成近30年来，随着数控系统、伺服系统以及新材料、新动力元件的发展，以及为适

43、应高生产率的需要，数控机床的机械结构已从初期对普通机床局部结构的改进，逐步发展到形成数控机床的独特机械结构。现代数控机床主要有以下几部分组成：（1） 主传动系统，实现主运动功能；（2） 进给传动系统，实现进给传动功能；（3） 机床基础部件，由床身、底座、立柱和工作台等组成，是构成机床的基础和框架，机床其他零部件都安装或固定在基础件上，或者在它的导轨上运动；（4） 实现某些辅助运动功能的系统和装置，如自动换刀装置、液压、气动、润滑、冷却系统以及排屑、防护装置；（5） 工件实现回转、定位的装置及附件，如数控回转工作台；（6） 特殊功机械结构的基本组成能装置，如监控装置、精度检测和加工过程图形显示等

44、。5.1.2 数控机床机械结构特点为了保证高精度、高效率加工，数控机床的机械结构具备以下特点：（1） 高刚度和高抗振性；（2） 高灵敏度；（3） 热变形小；（4） 高精度保持性；（5） 高可靠性；（6） 工艺复合性和功能集成化。5.1.3 数控机床的机械故障所谓的机械故障，就是机械系统（零件、组件、部件、整台设备和设备组合）因偏离其设计状态而丧失部分或全部功能的现象。如机床运转不平稳、轴承噪音过大和机械手夹持刀柄不稳定等现象都是机械故障的表现形式。数控机床的机械故障主要包括机械结构、润滑、冷却、排泄、液压、气动和防护装置的故障。常见的主机故障有因机械安装、调试和操作使用不当等原因引起的机械传动

45、故障与导轨运动摩擦过大故障。故障表现为传动噪音大、加工精度差、运行阻力大。例如，轴向传动链的挠性联轴器松动，齿轮，丝杠与轴承缺油，导轨塞铁调整不当，导轨润滑不良以及系统参数设置不当等原因均可造成以上故障。尤其应引起重视的是，机床各部位标明的注油点（注油孔）须定时、定量加注润滑油，这是机床各传动链正常运行的保证。另外，液压、润滑与气动系统的故障主要是管路阻塞和密封不良。因此，数控机床更应加强污染控制和根除三漏（漏油、漏气、漏液）现象的发生。5.2 主轴部件机械故障诊断与维修主轴部件常见故障与处理见表5-1表5-1 主轴部件常见故障与处理序 号故障现象原 因处 理 方 法1主轴过热主轴轴承预紧力过大调整预紧力轴承研伤或损坏更换轴承润滑油脏或有杂物清洗主轴箱，更换润滑油轴承润滑油脂耗尽或润滑油脂过多增加或减少润滑油脂量2主轴在强压力切削时停止电动机与主轴连接的传送带过松移动电动机座，张紧皮带，然后将电动机座重新锁紧传送皮带表面有油清洗除油传送皮带使用过久失效更换皮带摩擦离合器调整过松或磨损调整离合器，修模或更换摩擦片3主轴噪音过大缺少润滑调整润滑油量，保证润滑到位小带轮与大带轮传动平衡情况不佳带轮上的动平衡块脱落，重新进行动平衡主轴与电动机连接的皮带过紧移动