数控机床故障诊断与维修

第1章同步练习参考答案1．评价机床可靠性能指标有哪些，各是什么含义？答：MTBF—平均无故障工作时间，指设备在一个比较长的使用过程中，两次故障间隔的平均时间。

MTTR—平均无故障连续工作时间，指从开始排除故障直到数控设备能正常使用所需要的时间，反映了数控设备的可维修性。

A—平均有效度，指正常工作时间与总时间之比，是衡量数控机床的可靠性和可维修性的指标。

2．简述数控机床日常维护的内容。

答：分机床维护与系统维护。

机床维护遵循检查规范，日常作好开机前后机床外观与运行状况的检查，并作好运行状态记录；并按规范作机床的日检、月检查和半年检查。

系统的维护主要是作运行电网的检查，通风散热状况，湿气与潮气的检查与开机排除，灰尘杂质的清理等。

3．从事数控维修的人员要满足哪些要求？答：要熟悉数控机床的功能和操作；要有一定的维修经验外，还要具有较宽的知识面，要了解计算机技术、电子技术、自动控制、传感与检测技术、电机控制、机床、加工工艺、液压、气动等方面的知识；能看懂相关技术资料，对机床的结构、电气布局、电缆连接、PLC程序等要做到心中有数；勤作记录，会使用必备检测器具。

第2章同步练习参考答案1．数控机床安装调试包括哪几方面工作？答：数控机床的基础处理和落位，数控机床部件组装。

2．数控机床开机调试应注意哪些步骤？答：通电前检查电源相序，操作面板上按扭及开关，限位开关，电磁阀，接线质量，CNC 电器箱，机床电器等。

通电后作功能试验，主轴变速试验，手动主轴变速试验，手动或增量方式试验返回参考点试验，导轨润滑、滚珠丝杠润滑试验超程保护试验，认真核对参数，CNC电器箱通电检查，液压系统检查，强电各部分电压测量等。

3．简述数控机床的硬件构成及各组成部分在数控机床上的功用？答：数控机床—般由数控装置(CNC)、数控装置的辅助部件、输入输出设备、伺服单元、驱动装置(或称执行机构)、可编程控制器(PLC)及电气控制装置、机床本体及测量装置组成。

4．简述数控机床安装时应满足什么条件？答：地基要求，用户事先做好机床；环境、温度和湿度要求，避免温度过高时数控系统的系统运行出现异常现象，防潮湿的环境使印制线路板和接插件锈蚀；电网和地线的要求，电网波动较大必然会造成多发故障，要求接地线电阻很小；机床远离锻压设备等一些振动源，远离电磁场干扰较大的设备，车间防尘要求；提供数控机床运行所需的压缩空气气源、水源、排屑等。

5．数控机床常用哪些系统？你还能举出其它什么系统？答：日本的发拉克，德图的西门子，华中数控，广州数控，大森数控，西班牙的发格等。

6．机床精度验收都要作哪些方面的工作？答：主要包括精调机床床身的水平和机床几何精度，对于带刀库、机械手的加工中心，必须精确校验换刀位置和换刀动作，对于带APC交换工作台的机床检查等。

7．组成数控机床的机械部分都有哪些？各有什么作用？答：机床本体，主运动传动系统，进给运动传动系统，实现主轴回转和定位的装置，实现某些部件动作和辅助功能的系统和装置，刀架（刀库）或自动换刀装置(ATC)，工作台交换装置(APC)，特殊功能装置，各种反馈装置和元件。

第3章同步练习参考答案1．简述数控机床常见的故障类型有哪些？答：报警显示故障和无报警显示故障，系统性故障和随机故障，机械故障与电气故障硬件故障、软件故障和干扰故障，机床品质下降故障等。

2．何为系统性故障？何为随机故障？二者有何不同？答：系统性故障，通常是指只要满足一定的条件或超过某一设定的限度，工作中的数控机床必然会发生的故障；随机性故障通常是指数控机床在同样的条件下工作时只偶然发生一次或两次的故障。

前者可通过加强维护避免，后者不可预见。

3．常用的数控机床故障论断与维修方法有哪些？答：交换法，功能程序测试法，直观法，原理分析法，局部升温法，敲击法，测量比较法，参数检查法，转移法。

4．如何实行交换法故障诊断？答：在分析故障大致起因的情况下，维修人员可以利用备用的印刷线路板、模板，集成电路芯片或元器件替换有疑点的部分，从而把故障范围缩小到印刷线路板或芯片一级。

它实际上也是在验证分析的正确性。

5．数控机床为什么要考虑干扰？对数控机床的常见干扰有哪些？如何避免？答：数控机床内部有许多高性能电子元器件，它们的正常工作是系统及机床正常工作的保证，但由于元件本身的特性，电磁、湿度等会使之无法工作在放可的外部条件下，影响机床正常运行。

常见的干扰有电磁波干扰、供电线路干扰和信号传输干扰等。

措施上采取信号线的分组，数控机床各种地线的连接，采用附加电路，屏蔽电缆等方式。

6．简述数控机床上接地的要求及方式。

答：数控机床应采用一点接地法，不可图方便，到处就近接地，结果造成多点接地，形成地环流。

数控机床接地方法有三种，即为信号地，框架地和系统地。

第4章同步练习参考答案1 数控机床的主轴机械系统常采用的配置形式有几种？答：（1）采用变速齿轮；(2)电动机与主轴直联；(3)采用带传动；(4)电主轴。

2 数控机床的主轴部件主要有几个部分？答：主轴本体及密封装置、支承主轴的轴承、配置在主轴内部的刀具卡进及吹屑装置、主轴的准停装置等。

3 数控机床主轴机械系统的特点？答：（1）由于采用了高性能的无级变速主轴及伺服传动系统，数控机床的极限传动结构大为简化，传动链也大大缩短。

（2）为适应连续的自动化加工和提高加工生产率，数控机床机械结构具有较高的静、动态刚度和阻尼精度，以及较高的耐磨性，而且热变形小。

（3）为减小摩擦、消除传动间隙和获得更高的加工精度，更多地采用了高效传动部件，如滚珠丝杠副和滚动导轨、消隙齿轮传动副等。

（4）为了改善劳动条件、减少辅助时间、改善操作性、提高劳动生产率，采用了刀具自动夹紧装置、刀库与自动换刀装置及自动排屑装置等辅助装置。

4 分析数控机床主轴机械系统的主轴部件发热原因及排除方法？答：（1）故障原因：①主轴轴承损伤或轴承不清洁；②主轴前端盖与主轴箱体压盖研伤；③轴承润滑油脂耗尽或润滑油脂涂抹过多。

（2）排除方法：①更换轴承，清除脏物；②修磨主轴前端盖，使其压紧主轴前轴承，轴承与后盖有0.02～0.05 mm间隙；③涂抹润滑油脂，每个3ml。

5.分析数控机床主轴机械系统的主轴部件在强力切削时停转故障原因及排除方法？答：（1）故障原因：①电动机与主轴连接的皮带过松；②皮带表面有油；③皮带使用过久失效；④摩擦离合器调整过松或磨损。

（2）排除方法：①移动电动机机座，拉紧皮带，然后将电动机机座重新锁紧；②用汽油清洗后擦干净，再装上；③更换新皮带；④调整摩擦离合器，修磨或更换摩擦片。

第5章同步练习参考答案1. 什么是滚珠丝杠螺母副？答：滚珠丝杠副是在丝杠和螺母之间以滚珠为滚动体的螺旋传动元件。

它将电动机的旋转运动转化为工作台的直线运动。

2. 导轨的的防护内容是什么？答：为了防止切屑、磨粒或冷却液散落在导轨面上而引起磨损、擦伤和锈蚀，导轨面上应有可靠的防护装置。

常用的刮板式、卷帘式和叠层式防护罩大多用于长导轨上。

在机床使用过程中应防止损坏防护罩，对叠层式防护罩应经常用刷子蘸机油清理移动接缝，以避免碰壳现象的产生。

3. 导轨上移动部件运动不良或不能移动故障原因及排除方法？答：（1）故障原因：①导轨面研伤；②导轨压板研伤；③导轨镶条与导轨间隙太小，调的太紧。

（2）排除方法：①用170#砂布修磨导轨面上的研伤部分；②卸下压板，调整压板—与导轨间隙；③松开镶条防松螺钉，调整镶条螺栓，使得运动部件运动灵活，但保证0.03 mm的塞尺不得塞入，然后锁紧防松螺钉。

4. 数控机床对进给机械系统有哪些要求？答：（1）低惯量进给机械系统由于经常需要启动、停止、变速或反向运动若机械传动装置惯量大，就会增大负载并使系统性能变差。

（2）低摩擦阻力进给机械系统要求平稳、定位准确、快速响应特性好，必须减少运动件的摩擦阻力和动摩擦系数之差。

（3）高刚度数控机床进给机械系统的高刚度主要决于滚珠丝杠副（直线运动）或蜗轮蜗杆副（回转运动）及其支承部件的刚度。

（4）高谐振为了提高进给的抗振性，应使机械构件具有较高的固有频率和合适的阻尼，一般要求进给机械系统的固有频率应高于伺服驱动系统的固有频率2-3倍。

（5）无传动间隙为了提高位移精度，减小传动误差，对采用的各种机械部件首先要保证它们的加工精度，其次要尽量消除各种间隙，因为机械间隙是造成进给机械系统反向死区的另一主要原因5. 工作台转位分度不到位，发生顶齿或错齿的故障原因及排除方法？答：（1）故障原因：①控制系统输入的脉冲数不够；②机械转动系统间隙太大；③液压转台的转位液压缸研损，未转到位；④转位液压缸前端的缓冲装置失效．死挡铁松动；⑤闭环控制的圆光栅有污物或裂纹。

（2）排除方法：①检查系统输入的脉冲数；②调整机械转动系统间隙，轴向移动蜗杆，或更换齿轮、锁紧胀紧套等；③修复研损部位；④修复缓冲装置，拧紧死挡铁螺母；⑤修理或清除污物．或更换圆光栅。

第6章同步练习参考答案1.什么是回转刀架换刀？答：数控车床上用得最多的就是电动回转刀架。

主要有四工位转位刀架、六工位转位刀架及八工位转位刀架。

其主要工作原理是选刀时刀架电动机正转，刀架转位，刀位信号到达后刀架电动机反转，刀架定位压紧。

2.液压系统常见故障的特征：除机械、电气问题外，—般液压系统常见故障有几种？答：(1)接头连接处泄漏。

(2)运动速度不稳定。

(3)阀心卡死或运动不灵活，造成执行机构动作失灵。

(4)阻尼小孔被堵，造成系统压力不稳定或压力调不上去。

(5)长期工作，密封件老化，以及易损元件磨损等，造成系统中内外泄漏量增加，系统效率明显下降。

3.刀具夹紧后不能松开故障原因及排除方法？答：（1）故障诊断：①松刀弹簧压合过紧；②液压缸压力和行程不够。

（2）故障排除：①逆时针旋转松夹刀具弹簧上的螺母使其最大工作载荷不得超过13 kN；②调整液压压力和活塞行程开关位置。

4.液压系统电磁换向阀线圈烧损故障原因及排除方法？答：（1）故障诊断：可能是①线圈绝缘不良；②电压太低；③工作压力和流量超过规定值；④回油压力过高。

（2）故障排除：①更换电磁铁；②使用电压应在额定电压的90％以上；③调整工作压力，或采用性能更高的阀；④检查背压，应在规定值以下，如16 MPa。

5.加工中心自动换刀机构分类有哪些？答：（1）转塔头自动换刀机构主轴数一般为6～12个，其换刀时间短、刀具数量少、主轴转塔头定位精度要求较高。

一般在小型立式加工中心上采用转塔刀库形式，主要以孔加工为主。

（2）刀库＋主轴换刀自动换刀机构其换刀是通过刀库和主轴箱的配合动作来完成，并由主轴箱上下运动进行选刀和换刀，一般是采用把刀库放在主轴箱可以运动到的位置，整个刀库或某一刀位能移动到主轴箱可达到的位置，刀库中刀具的存放位置方向与主轴装刀方向一致。

换刀时，主轴运动到刀位上的换刀位置，由主轴直接取走或放回刀具。