数控机床主轴部件各种故障的诊断
数控机床的故障诊断与维修
数控机床的故障诊断与维修
面对未来，我们需要不断学习新知识、掌握新技术，以适应制造业的发展需求
同时，我们也要关注行业动态，积极参与专业培训和研讨会，与同行交流经验，共同推动数控机床故障诊断与维修技术的进步
数控机床的故障诊断与维修
挑战与应对
面对未来数控机床的故障诊断与维修技术的快速发展，我们也面临一些挑战
绿色维修：随着环保意识的提高，未来的数控机床故障诊断与维修将更加注重环保和可持续发展。采用环保材料和技术进行维修，降低维修过程中的能源消耗和环境污染，实现绿色维修
远程诊断与维修：随着网络技术的发展，未来的数控机床故障诊断与维修将更加远程化。通过远程诊断系统，技术专家可以在远程控制中心对机床进行实时监测和诊断，提供维修建议和技术支持，大大缩短维修时间
数控机床的故障诊断与维修
参考文献
[
1] 李宏胜,朱强. 数控机床故障诊断与维修
[
M]. 北京: 机械工业出版社, 2019
[
2] 王岩. 数控机床电气控制与故障诊断
[
M]. 北京: 化学工业出版社, 2020
数控机床的故障诊断与维修
数控机床的故障诊断与维修
015] 刘美俊. 基于大数据的数控机床故障预测与维修策略研究
预测性维护：通过数据分析和预测模型，对数控机床的寿命和性能进行预测和维护。在故障发生之前，采取相应的维护措施，降低故障发生概率，提高机床的可靠性和稳定性
数控机床的故障诊断与维修
总结
数控机床的故障诊断与维修是保证机床正常运行的关键环节。通过掌握常见的故障类型、诊断方法和维修流程，结合实际案例进行分析和学习，可以更好地掌握数控机床的故障诊断与维修技能。同时，随着智能化、远程化、绿色化和预测性维护的发展，未来的数控机床故障诊断与维修将更加高效、准确和环保
数控机床串行主轴故障的诊断与维修
图7-2-6 三主轴连接示意图
02 数控机床串行主轴故障的诊断与维修
【知识拓展】
1．CNC 与主轴放大器之间的串行通信 当使用第三串行主轴时，使用主轴指令分线盒。从CNC 的JA41 连接到分线盒的
02 数控机床串行主轴故障的诊断与维修 【知识2. ai 系列伺服】
（1）ai 系列的伺服组成 ai 系列的伺服由电源单元（PSM）、主轴单元（SPM）、伺服单元（SVM）组成。
电源单元（PSM）：提供伺服和主轴放大器工作所需要的DC 24V ；提供伺服和主 轴放大器逆变所需要的DC 300V ；提供伺服和主轴放大器制动的能量释放回路，再生 型制动——PSM（能量回馈到电网），能耗型制动——PSMR（能量通过电阻消耗）。
02 数控机床串行主轴故障的诊断与维修
【知识拓展】
2．FANUC 串行主轴控制多样性 （2）主轴定向
主轴定向是对主轴位置的简单控制，该运行方式使得主轴准确停止在某一固定位置， 一般用于换刀，主轴定向也称主轴准停。
主轴定向运行方式要求主轴具有主轴位置反馈检测功能。 （3）同步控制
同步控制可以使两个主轴同步。主轴同步是指两个主轴的速度同步。此外，同步 控制还可以进行两个主轴的旋转相位控制，所以，要求两个主轴电动机同样具有位置 反馈检测功能。主轴同步控制中，将接收S 指令一侧的主轴称为主控主轴。忽略S 指令， 同步于主控主轴进行旋转的主轴称为从控主轴。
速度控制是串行主轴控制的基本运行方式，主要指令有M03 S××× 或M04S××× 或 M05，M03 和M04 及M05 分别实现主轴正转、反转和停止，S××× 中××× 表示主轴速 度。任何一款FANUC 主轴都有此运行方式，物理连接时，必须把内置传感器接至主轴放 大器的JYA2。主轴停下来时，不固定于某个位置，而是随机停于某个位置。
数控机床常见的故障及排除方法
数控机床常见的故障及排除方法一、数控机床常见故障分类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。
这一类故障现象在数控机床上最为常见，但由于它具有一定的规律，因此也给维修带来了方便，确定性故障具有不可恢复性，故障一旦发生，如不对其进行维修处理，机床不会自动恢复正常。
但只要找出发生故障的根本原因，维修完成后机床立即可以恢复正常。
正确的使用与精心维护是杜绝或避免故障发生的重要措施。
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，此类故障的发生原因较隐蔽，很难找出其规律性，故常称之为“软故障”，随机性故障的原因分析与故障诊断比较困难，一般而言，故障的发生往往与部件的安装质量、参数的设定、元器件的品质、软件设计不完善、工作环境的影响等诸多因素有关。
随机性故障有可恢复性，故障发生后，通过重新开机等措施，机床通常可恢复正常，但在运行过程中，又可能发生同样的故障。
加强数控系统的维护检查，确保电气箱的密封，可靠的安装、连接，正确的接地和屏蔽是减少、避免此类故障发生的重要措施。
二、数控机床常见的故障1、主轴部件故障由于使用调速电机，数控机床主轴箱结构比较简单，容易出现故障的部位是主轴内部的刀具自动夹紧机构、自动调速装置等。
为保证在工作中或停电时刀夹不会自行松脱，刀具自动夹紧机构采用弹簧夹紧，并配行程开关发出夹紧或放松信号。
若刀具夹紧后不能松开，则考虑调整松刀液压缸压力和行程开关装置，或调整碟形弹簧上的螺母，减小弹簧压合量。
此外，主轴发热和主轴箱噪声问题也不容忽视，此时主要考虑清洗主轴箱，调整润滑油量，保证主轴箱清洁度和更换主轴轴承，修理或更换主轴箱齿轮等。
2、进给传动链故障在数控机床进给传动系统中，普遍采用滚珠丝杠副、静压丝杠螺母副、滚动导轨、静压导轨和塑料导轨。
所以进给传动链有故障，主要反映是运动质量下降。
如：机械部件未运动到规定位置、运行中断、定位精度下降、反向间隙增大、爬行、轴承噪声变大（撞车后）等。
数控机床常见故障及检测方法分析
数控机床常见故障及检测方法分析数控机床具有智能化高，加工精度高、加工质量稳定、生产效率高等特点。
它综合了计算机技术、电气自动化技术等各个领域的多项科学技术成果。
特别适合于加工零件较复杂、精度要求高、产品更新频率高的场合。
它的任何部分出现故障,都可能导致加工精度降低,甚至机床停机、生产停顿,从而带来不必要的损失。
因此,了解机床常见故障并加强数控机床故障检测分析是十分必要的。
1、数控机床常见故障(1)主机故障数控机床的主机通常指组成数控机床的机械、润滑、冷却、排屑、液压、气动与防护等部分。
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、联结不良等原因引起的故障，等等；主机故障主要表现为传动噪声大、加工精度差、运行阻力大、机械部件动作不进行、机械部件损坏等等。
润滑不良、液压、气动系统的管路堵塞和密封不良，是主机发生故障的常见原因。
数控机床的定期维护、保养、控制和清除“三漏”现象发生是减少主机部分故障的重要措施。
(2)电气控制系统故障从所使用的元器件类型上，根据通常习惯，电气控制系统故障通常分为“弱电”故障和“强电”故障两大类。
“弱电”部分是指控制系统中以电子元器件、集成电路为主的控制部分。
数控机床的弱电部分包括CNC、PLC、MDI/C RT以及伺服驱动单元、输为输出单元等。
“弱电”故障又有硬件故障与软件故障之分，硬件故障是指上述各部分的集成电路芯片、分立电子元件、接插件以及外部连接组件等发生的故障。
软件故障是指在硬件正常情况下所出现的动作出锗、数据丢失等故障，常见的有．加工程序出错，系统程序和参数的改变或丢失，计算机运算出错等。
“强电”部分是指控制系统中的主回路或高压、大功率回路中的继电器、接触器、开关、熔断器、电源变压器、电动机、电磁铁、行程开关等电气元器件及其所组成的控制电路。
各种数控机床主轴常见的故障以及解决方法
各种数控机床主轴常见的故障以及解决方法数控机床的主轴是其核心部件，常常遇到各种故障。
主轴故障的解决方法常常涉及到机床的维修和保养，下面将介绍一些主轴常见故障以及解决方法。
1.主轴加热严重主轴加热严重可能是由于切削液温度过高、主轴轴承磨损、轴承间隙过大等原因引起。
解决方法有：-控制切削液的供给温度，保持在合理标准范围内。
-清洁和更换过期的切削液。
-更换磨损过多的轴承，保证轴承间隙在正常范围内。
2.主轴噪音大主轴噪音大可能是由于主轴轴承损坏、装配间隙不合理等原因引起。
解决方法有：-检查和更换磨损或损坏的轴承。
-调整轴承的装配间隙，保证合理的间隙标准。
-定期清洁和润滑轴承，保持良好的润滑状态。
3.主轴振动主轴振动可能是由于主轴装配不平衡、轴承损坏等原因引起。
解决方法有：-进行动平衡测试，并按照测试结果调整装配平衡。
-检查和更换磨损或损坏的轴承。
-检查主轴固定方式，是否牢固可靠。
4.主轴不转或转速不稳定主轴不转或转速不稳定可能是由于电机故障、电源故障、电路故障等原因引起。
解决方法有：-检查电机运行状态，是否正常工作。
-检查电源电压稳定性，是否满足机床工作要求。
-检查电路连接是否松动或短路，及时修复或更换。
5.主轴温度过高主轴温度过高可能是由于磨损严重、切削液温度过高等原因引起。
解决方法有：-定期检查和更换磨损严重的零件。
-控制切削液的供给温度，保持在合理标准范围内。
-清洁主轴内部的灰尘和杂质。
总之，数控机床主轴故障的解决方法需要从多个方面进行综合分析和处理，包括机床的维修和保养、合理使用和维护切削液、定期检查和更换磨损的零件等。
只有在实际生产中不断总结经验、勤奋学习和不断提高技术能力，才能更好地解决主轴故障，提高机床的稳定性和加工效率。
数控机床常见故障的诊断与排除（三篇）
数控机床常见故障的诊断与排除本文针对数控机床伺服系统在加工中心可能出现的如五面体加工中心零点漂移等常见故障的现象进行阐述，并对其产生原因以及解决方案等加以认真分析研究。
随着科技的进步，机床由普通机床逐渐发展为数控机床。
数控机床的伺服系统在机床中起核心作用，但在实际生产中，伺服系统较容易出现故障，占整个数控机床系统的30%以上，其通常会使机床不能正常工作或停机，造成严重后果。
因此，在实际生产过程中，应加强对设备的维护保养，规范操作，确保各项安全。
通常，数控机床的故障主要包括两方面，一是当伺服系统出现故障时，系统会及时报警，在CRT显示屏上会出现诊断程序的报警信息，查阅相关手册得出，这些故障通常发生在电动机脉冲或编码器。
另一方面是操作人员不经意间的人为操作事故，如主轴刀具号地址输送错误、刀具号呼叫信号错误、输入刀具长度错误、编译程序错误等。
伺服系统在排除这两方面故障时，难度较大。
因为有些事故是由伺服系统本身产生的，而有些事故则是受机械、液压、温度等外界因素影响，外界环境也会对伺服系统产生不同程度的影响。
目前，在我厂数控机床中，操作系统通常采用日本的FANUC系统，现对实际生产中，加工中心中出现的常见故障处理进行叙述。
五面体加工中心零点漂移故障故障现象：一台五面体加工中心，近期出现加工坐标系的零点漂移，大大降低了工件的加工精度。
在工件加工时，工件的加工精度时好时坏，有些工件往往达不到其位置度公差要求。
初步认为是机床的几何精度不够造成的，但经测试，排除这一可能性。
仔细分析研究，得到可能是由于温度以及环境的变化造成的。
经统计发现，工件加工的精度较差大多发生在早八点，开机一小时后机床稳定工作。
故障分析原因：早上机床温度较低，油温也低，这就导致了机床的热膨胀不能得到完全的释放，致使工件的加工精度降低。
解决方案：对操作工人进行工作培训，着重强调机床预热对于工件加工精度以及生产效率的重要性，确保机床每天使用前有足够的预热时间。
专题一：数控机床故障与诊断
轨上
图2-7 滚珠导轨的预紧
例9
由某龙门数控铣削中心加工的零件，在检验中发
现工件Y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。该数控机床布局如图2-8所示。
图2-8 龙门数控铣削中心
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驱动装臵，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轴有关位臵参数（如反向间隙、夹紧允许
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。
（2）电气控制系统故障
电气控制系统故障通常分为“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
2．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。
3．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．按故障产生的原因分类 （1）数控机床自身故障 （2）数控机床外部故障
1.2
数控机床故障诊断原则
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
1.3
数控机床的故障诊断技术
1.5 数控机床维修后的开机调试
1.6 维修调试后的技术处理
练习
1.1 数控机床故障分类
数控机床各种常见故障及分析排除方法(可编辑)
数控机床各种常见故障及分析排除方法数控机床各种常见故障及分析排除方法数控机床各种故障由于现代数控系统的可靠性越来越高数控系统本身的故障越来越低而大部分故障的发生则是非系统本身原因引起的系统外部的故障主要指由于检测开关液压元件气动元件电气执行元件机械装置等出现问题而引起的数控设备的外部故障可以分为软故障和外部硬件损坏引起的硬故障软故障是指由于操作调整处理不当引起的这类故障多发生在设备使用前期或设备使用人员调整时期对于数控系统来说另一个易出故障的地方为伺服单元由于各轴的运动是靠伺服单元控制伺服电机带动滚珠丝杠来实现的用旋转编码器作速度反馈用光栅尺作位置反馈一般易出故障的地方为旋转编码器与伺服单元的驱动模块也有个别的是由于电源原因而引起的系统混乱特别是对那些带计算机硬盘保存数据的系统例如德国西门子系统840C例1一数控车床刚投入使用的时候在系统断电后重新启动时必须要返回到参考点即当用手动方式将各轴移到非干涉区外后再使各轴返回参考点否则可能发生撞车事故所以每天加工完后最好把机床的轴移到安全位置此时再操作或断电后就不会出现问题外部硬件操作引起的故障是数控修理中的常见故障一般都是由于检测开关液压系统气动系统电气执行元件机械装置出现问题引起的这类故障有些可以通过报警信息查找故障原因对一般的数控系统来讲都有故障诊断功能或信息报警维修人员可利用这些信息手段缩小诊断范围而有些故障虽有报警信息显示但并不能反映故障的真实原因这时需根据报警信息和故障现象来分析解决例2我厂一车削单元采用的是SINUMERIK840C系统机床在工作时突然停机显示主轴温度报警经过对比检查故障出现在温度仪表上调整外围线路后报警消失随即更换新仪表后恢复正常例3同样是这台车削中心工作时CRT显示9160报警9160NOPART WITHGRIPPER1CLOSEDVERIFYV14-5这是指未抓起工件报警但实际上抓工件的机械手已将工件抓起却显示机械手未抓起工件报警查阅PLC 图此故障是测量感应开关发出的经查机械手部位机械手工作行程不到位未完全压下感应开关引起的随后调整机械手的夹紧力此故障排除例4一台立式加工中心采用FANUC-OM 控制系统机床在自动方式下执行到X轴快速移动时就出现414＃和410＃报警此报警是速度控制OFF 和X 轴伺服驱动异常由于此故障出现后能通过重新启动消除但每执行到X 轴快速移动时就报警经查该伺服电机电源线插头因电弧爬行而引起相间短路经修整后此故障排除例5操作者操作不当也是引起故障的重要原因如我厂另一台采用 840C 系统的数控车床第一天工作时完全正常而第二天上班时却无论如何也开不了机工作方式一转到自动方式下就报警EMPTYING SELECTED MOOE SELECTOR加工完工件后主轴不停机械手就去抓取工件后来仔细检查各部位都无毛病而是自动工作条件下的一个模式开关位置错了所以当有些故障原因不明的报警出现的话一定要检查各工作方式下的开关位置还有些故障不产生故障报警信息只是动作不能完成这时就要根据维修经验机床的工作原理和PLC 运行状况来分析判断了对于数控机床的修理重要的是发现问题特别是数控机床的外部故障有时诊断过程比较复杂但一旦发现问题所在解决起来比较简单对外部故障诊断应遵从以下两条原则首先要熟练掌握机床的工作原理和动作顺序其次要会利用PLC 梯形图NC系统的状态显示维修的基本步骤一故障记录数控机床发生故障时操作人员应首先停止机床保护现场然后对故障进行尽可能详细的记录并及时通知维修人员故障的记录可为维修人员排除故障提供第一手材料应尽可能详细记录内容最好包括下述几个方白⑴故障发生时的情况记录1发生故障的机床型号采用的控制系统型号系统的软件版本号2故障的现象发生故障的部位以及发生故障时机床与控制系统的现象如是否有异常声音烟味等3发生故障时系统所处的操作方式如AUTO自动方式MDI手动数据输入方式EDIT编辑HANDLE手轮方式JOG手动方式等4若故障在自动方式下发生则应记录发生故障时的加工程序号出现故障的程序段号加工时采用的刀其号等5若发生加工精度超差或轮廓误差过大等故障应记录被加工工件号并保留不合格工件工件6在发生故障时若系统有报警显示则记录系统的报警显示情况与报警号通过诊断画面记录机床故障时所处的工作状态如系统是否在执行MST 等功能系统是否进入暂停状态或是急停状态系统坐标轴是否处于互锁状态进给倍率是否为0等等7记录发生故障时各坐标轴的位置跟随误差的值8记录发生故障时．各坐标轴的移动速度移动方向主轴转速转向．等等⑵故障发生的频繁程度记录1故障发生的时例与周期如机床是否一直存在故障若为随机故障．则一天发生几次是否频繁发生2故障发生时的环境情况如是否总是在用电高峰期发生故障发生时数控机未旁边的其他机械设备下作是否正常3若为加工零件时发生的故障则应记录加工同类工件时发生故障的概率情况4检查故障是否与进给速度换刀方式或是螺纹切削等特殊动作有关⑶故障的规律性记录1在不危及人身安全和设备安全的情况下是否可以重演故障现象2检查故障是否与机床的外界因素有关3如果故障是在执行某固定程序段时出现可利用 MDI 方式单独执行该程序段检查是否还存在同样故障4若机床故障与机床动作有关在可能的情况下应检查在手动情况下执行该动作．是否也有同样的故障5机床是否发生过同样的故障周围的数控机床是否也发生同一故障等等⑷故障时的外界条件记录1发生故障时的周围环境温度是否超过允许温度是否有局部的高温存在2故障发生时周围是否有强烈的振动源存在3故障发生时系统是否受到阳光的直射4检查故障发生时电气柜内是否有切削液润滑油水的进入5故障发生时输入电压是否超过了系统允许的波动范围6故障发生时车间内或线路上是否有使用大电流的装置正在进行起制动7故障发生时机床附近是否存在吊车高频机械焊接机或电加工机床等强电磁干扰源8故障发生时附近是否正在安装成修理调试机床是否正在修理调试电气和数控装置二维修前的检查维修人员故障维修前应根据故障现象与故障记录认真对照系统机床使用说明书进行各顶检查以便确认故障的原因这些检查包括⑴机沫的工作状况检查1机床的调整状况如柯机沐工作条件是否符合要求2加工时所使用的刀具是否符合要求切削参数选择是否合理正确3自动换刀时坐标轴是否到达了换刀位置程序中是否设置了刀具偏移量4系统的刀具补偿量等参数设定是否正确5系统的坐标轴的间隙补偿量是否正确6系统的设定参数包括坐标旋转比例缩放因子镜像轴编程尺寸单位选择等是否正确7的工件坐标系位置零点偏置值的设置是否正确8安装是否合理侧量手段方法是否正确合理9零件是否存在因温度加工而产生变形的现象等等⑵机床运转清况检查1在机床自动运转过程中是否改变或调整过操作方式是否插入了手动操作2机床侧是否处于正常加工状态工作台夹具等装置是否处于正常工作位置3机床操作面板上的按扭开关位置是否正确机床是否处于钱住状态倍率开关是否设定为O4机床各操作面板上数控系统上的急停按扭是否处十急停状态5电气柜内的熔断器是否有熔断自动开关断路器是否有跳闸6机床操作面板上的方式选择开关位置是否正确进给保持按钮是否被按下⑵机床和系统之间连接清况的检查1检查电缆是否有破损电缆拐弯处是否有破裂损伤现象2电源线与信号线布置是否合理电缆连接是否正确可靠3机床电源进线是否可靠接地接地线的规格是否符合要求4信号屏蔽线的接地是否正确端子板上接线是否牢固可靠系统接地线是否连接可靠5继电器电磁铁以及电动机等电磁部件是否装有噪声抑制器等等⑷CNC 装置的外观检查1是否在电气柜门打开的状态下运行数控系统有无切削液或切削粉末进入柜内空气过沈器清洁状况是否良好2电气柜内部的风扇热交换器等部件的工作是否正常3电气柜内部系统驱动器的模块印制电路板是否有灰尘金属粉末等污染4在使用纸带阅读机的场合检查纸带阅读机是否有污物阅读机上的制动电磁铁动作是否正常5电源单元的熔断器是否熔断6电缆连接器插头是否完全插入拧紧7系统模块线路板的数量是否齐全模块线路板安装是否牢固可靠8机床操作画板 MDlCRT 单元上的按钮有无破损位置是否正确9系统的总线设置模块的设定端的位置是否正确⑸有关穿孔纸带的检查旱期的系统加工程序一般是用纸带读入的如果发现是由于穿孔纸带读入的信息不对而引起故障时需要检查并记录下述内容1纸带阅读机开关是否止常2有关纸带操作的设定是否正确操作是否有误3纸带是否有折皱现象4纸带上的孔是否有破损5纸带上的接头处连接是否平整6纸带以前是否用过7使用的是黑色纸带还是其他颜色的纸带总之．维修时应记录检查的原始数据状态较多记录越详细维修就越方便用户最好根据本厂的实际清况编制一份故障维修记录表在系统出现故障时操作者可以根据表的要求及时填入各种原始材料供维修时参考三故障诊断的基本方法数控机床发生故障时为了进行故障诊断找出产生故障的根本原因维修人员应遵循以下两条原则1充分调查故障现场这是维修人员取得维修第一千材料的一个重要手段调查故障现场首先要查看故障记录单同时应向操作者调查询问出现故障的全过程充分了解发生的故障现象以及采取过的措施等此外维修人员还应对现场作细致的检查观察系统的外观内部各部分是否有异常之处在确认数控系统通电无危险的清况卜方可通电通电后再观察系统有何异常 CRT 显示的报警内容是什么等2认真分析故障的原因数控系统虽有各种报警指示灯或自诊断程序但不可能诊断出发生故障的确切部位而且同一故障同一报警可以有多种起因在分析故障的起因时一定要开阔思路尽可能考虑各种因素．分析故漳时维修人员也不应局限于 CNC 部分而是要对机床强电机械液压气动等方面都作详细的检查并进行综合判断达到确珍和最终排除故障的日的对于数控机床发生的大多数故障总体上说可采用卜述几种方法来进行故障诊断⑴直观法这是一种最基本最简单的方法维修人员通过对故障发生时产生的各种光声味等异常现象的观察检查可将故障缩小到某个模块甚至一块印制电路板但是．它要求维修人员具有丰富的实践经验．以及综合判断能力⑵系统自诊断法充分利用数控系统的自诊断功能根据 CRT 上显示的报警信息及各模块上的发光二极管等器件的指示可判断出故瘴的大致起因进一步利用系统的自诊断功能．还能显示系统与各部分之间的接口信号状态找出故障的大致部位．它是故障诊断过程巾最常用有效的方法之一⑶参数检查法数控系统的机床参数是保证机沐正常运行的前提条件它们直接影响着数控机未的性能参数通常存放在系统存储器中一旦电池不足或受到外界的干扰可能导致部分参数的丢夫或变化使机床无法正常工作通过核对调整参数有时可以迅速排除故障特别是对于机床长期不用的清况参数丢失的现象经常发生因此检查和恢复机床参数是维修中行之有效的方法之一另外数控机床经过长期运行之后由于机械运动部件磨损电气元括件性能变化等原因也需对有关参数进宁 J 重新调橄⑷功能测试法所谓功能钡 l 试法是通过功能测试程序检查机床的实际动作判别故障的一种方法功能测试可以将系统的功能如直线定位圆弧插补螺纹切靓固定循环用户宏程序等用手工编程方法编制一个功能铡试程序并通过运行测试程序来检查机床执行这些功能的准确性和可靠性进而判断出故障发生的原因对于长期不用的数控机床或是机床第一次开机不论动作是否正常都应使用木方法进行一次检查以判断机床的上作状况⑸部件交换法所谓部件交换法就是在故障范围大致确认并在确认外部条件完全正确的情况下．利用同样的印制电路板模块集成电路芯片或兀器件替换有疑点的部分的方法部件交换法是一种简单易行可靠的方法也是维修过程中最常用的故障判别方法之一交换的部件可以是系统的备件也可以用机床上现有的同类型部件替换通过部件交换就可以逐一排除故障可能的原因把故障范围缩小到相应的部件上必须注意的是在备州交换之前厚仔细检查确认部件的外部工作刹长在线路中存在短路过电压等情况时切不可以轻易更换备件此外．备件或交换板应完好且与原板的各种设定状态一致在交换CNC 装置的存储器板或CPU 板时通常还要对系统进行某些特定的操作如存储器的初始化操作等并重新设定各种参数否则系统不能正常工作这些操作步骤应严格按照系统的操作说明书维修说明书进行⑹测量比较法数控系统的印制电路板制造时为了调整＿维修的便利通常都设置有检测用的测量端子维修人员利用这些检测端子可以侧量比较正常的印制电路板和有故障的印制电路板之间的电压或波形的差异进而分析判断故障原因及故障所在位置通过测量比较法有时还可以纠正他人在印制电路板上的调整设定不当而造成的故障测量比较法使用的前提是维修人员应了解或实际测量正确的印制电路板关键部位易出故障部位的正常电压值正确的波形才能进行比较分析而且这些数据应随时做好记录并作为资料积累⑺原理分析法这是根据数控系统的组成及工作原理从原理上分析各点的电平和参数并利用万用表示波器或逻辑分析仪等仪器对其进行侧量分析和比较进而对故障进行系统检查的一种方法运用这种方法要求维修人员有较高的水平对整个系统或各部分电路有清楚深入的了解才能进行对于其体的故障也可以通过测绘部分控制线路的方法．通过绘制原理图进行维修在本书中提供了部分测绘的原理图可以供维修参考除了以上介绍的故障检测方法外．还有插拔法电压拉偏法敲击法局部升温法等等这些检查方法各有特点维修人员可以根据不同的故障现象加以灵活应用以便对故障进行综合分析逐步缩小故障范围排除故障四干扰及其预防干扰是造成数控系统软故障．且容易被忽视的一个重要的方面消除系统的干扰可以从下述几个方面着手⑴正确连接机床系统的地线数控机床必须采用点接地法参见图 13 所示切不可为了省事在机床的各部位就近接地造成多点接地环流接地线的规格定要按系统的规定导线线径必须足够大在需要屏蔽的场合必须采用屏蔽线屏蔽地必须按系统要求连接以避免千扰数控机床对接她的要求通常较高车间厂房的进线必须有符合数控机床安装要求的完整接地网络它是保证数控机床安全可靠运行的前提条件必须引起足够的重视⑵防止强电干扰数控机床强电柜内的接触器继电器等电磁部件都是干扰源交流接触器的频繁通断交流电动机的频繁起动停止主问路与控制回路的布线不合理．都可能使CNC的控制电路产生尖峰脉冲浪涌电压等干扰影响系统的正常工作因此对电磁干扰必须采取以下捕施予以消除1在交流接触器线圈的两端交流电动机的三相输出端上并联RC 吸收器2在直流接触器或直流电磁阀的线圈两端加入续流二极管3CNC 的输入电源线间加入浪涌吸收器与滤波器．4伺服电动机的三相电枢线采用屏蔽线SIEMENS 驱动常用．通过以上办法一般可有效抑制干扰但要注意的是杭千扰器件应尽可能靠近干扰源其连接线的长度原则上不应大于20cm⑶抑制或减小供电线路L的干扰在某些电力不足或频率不稳的场合电压的冲击欠压频率和相位漂移．波形的失真 1 共模噪声及常模噪声等．将影响系统的正常工作．应尽可能减小线路上的此类干扰防止供电线路干扰的具体措施一般有以下几点1对于电网电压波动较大的地区应在输入电源上加装电子稳压器．2线路的容量必须满足机床对电源容量的要求3避免数控机床和电火花设备频繁起动停止的大功率设备共用同一干线4安装数控机床时应尽可能远离中频炉高频感应炉等变频设备故障分析的方法一常见故障及其分类1按故障发生的部位分类⑴主机故障数控机床的主机通常指组成数控机床的机械润滑冷却排屑液压气动与防护等部分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 因机械零件的损坏联结不良等原因引起的故障等等．主机故障主要表现为传动噪声大加工精度差运行阻力大机械部件动作不进行机械部件损坏等等润滑不良液压气动系统的管路堵塞和密封不良是主机发生故障的常见原因数控机床的定期维护保养．控制和根除三漏现象发生是减少主机部分故障的重要措施．⑵电气控制系统故障从所使用的元器件类型上．根据通常习惯电气控制系统故障通常分为弱电故障和强电故障两大类弱电部分是指控制系统中以电子元器件集成电路为主的控制部分数控机床的弱电部分包括CNCPLCMDIC RT以及伺服驱动单元输为输出单元等弱电故障又有硬件故障与软件故障之分．硬件故障是指上述各部分的集成电路芯片分立电子元件接插件以及外部连接组件等发生的故障软件故障是指在硬件正常情况下所出现的动作出锗数据丢失等故障常见的有．加工程序出错系统程序和参数的改变或丢失计算机运算出错等强电部分是指控制系统中的主回路或高压大功率回路中的继电器接触器开关熔断器电源变压器电动机电磁铁行程开关等电气元器件及其所组成的控制电路这部分的故障虽然维修诊断较为方便但由于它处于高压大电流工作状态发生故障的几率要高于弱电部分．必须引起维修人员的足够的重视2．按故障的性质分类⑴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这一类故障现象在数控机床上最为常见但由于它具有一定的规律因此也给维修带来了方便确定性故障具有不可恢复性故障一旦发生如不对其进行维修处理机床不会自动恢复正常．但只要找出发生故障的根本原因维修完成后机床立即可以恢复正常正确的使用与精心维护是杜绝或避免故障发生的重要措施⑵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此类故障的发生原因较隐蔽很难找出其规律性故常称之为软故障随机性故障的原因分析与故障诊断比较困难一般而言故障的发生往往与部件的安装质量参数的设定元器件的品质软件设计不完善工作环境的影响等诸多因素有关．随机性故障有可恢复性故障发生后通过重新开机等措施机床通常可恢复正常但在运行过程中又可能发生同样的故障加强数控系统的维护检查确保电气箱的密封可靠的安装连接正确的接地和屏蔽是减少避免此类故障发生的重要措施3．按故障的指示形式分类⑴有报带显示的故障数控机床的故障显示可分为指示灯显示与显示器显示两种情况1指示灯显示报警指示灯显示报警是指通过控制系统各单元上的状态指示灯一般由 LED发光管或小型指示灯组成显示的报警．根据数控系统的状态指示灯即使在显示器故障时仍可大致分析判断出故障发生的部位与性质因此．在维修排除故障过程中应认真检杳这些状态指示灯的状态2显示器显示报警．显示器显示报警是指可以通过 CNC 显示器显示出报警号和报警信息。
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数控机床主轴部件各种故障的诊断当主轴伺服系统发生故障时，通常有三种表现形式：一是在CRT 或操作面板上显示报警内容或报警信息；二是在主轴驱动装置上用报警灯或数码管显示主轴驱动装置的故障，三是主轴工作不正常，但无任何报警信息。
主轴伺服系统常见故障如下。
1.数控机床的维护对于数控机床来说，合理的日常维护措施，可以有效的预防和降低数控机床的故障发生几率。
首先，针对每一台机床的具体性能和加工对象制定操作规程建立工作、故障、维修档案是很重要的。
包括保养内容以及功能器件和元件的保养周期。
其次，在一般的工作车间的空气中都含有油雾、灰尘甚至金属粉末之类的污染物，一旦他们落在数控系统内的印制线路或电子器件上，很容易引起元器件之间绝缘电阻下降，甚至倒是元器件及印制线路受到损坏。
所以除非是需要进行必要的调整及维修，一般情况下不允许随便开启柜门，更不允许在使用过程中敞开柜门。
另外，对数控系统的电网电压要实行时时监控，一旦发现超出正常的工作电压，就会造成系统不能正常工作，甚至会引起数控系统内部电子部件的损坏。
所以配电系统在设备不具备自动检测保护的情况下要有专人负责监视，以及尽量的改善配电系统的稳定作业。
当然很重要的一点是数控机床采用直流进给伺服驱动和直流主轴伺服驱动的，要注意将电刷从直流电动机中取出来，以免由于化学腐蚀作用，是换向器表面腐蚀，造成换向性能受损，致使整台电动机损坏。
这是非常严重也容易引起的故障。
一、外界干扰由于受到电磁干扰，屏蔽和接地措施不良的影响，主轴转速指令信号或反馈信号受到干扰，使主轴驱动出现随机和无规律性的波动。
判别有无干扰的方法是：当主轴转速指令为零时，主轴仍往复转动，调整零速平衡和漂移补偿也不能消除故障。
★故障现象：主轴在运转过程中出现无规律的振动或转动。
原因分析：主轴伺服系统受电磁、供电线路或信号传输干扰的影响，主轴速度指令信号或反馈信号受到干扰，主轴伺服系统误动作。
检查方法：另主轴转速指令信号为零，调整零速平衡电位计或漂移补偿量参数值，观察是否因系统参数变化引起故障。
若调整后仍不能消除该故障，则多为外界干扰信号引起主轴伺服系统误动作。
采取动作：电源进线端加装电源净化装置，动力线和信号线分开，布线要合理，信号线和反馈线要求屏蔽，接地线要可靠。
★某经济型数控车床主轴出现干扰故障故障现象：经济型数控机床主轴一般采用变频控制，使用外置光短编码器配合机床进行螺纹加工，在加工时产生乱牙。
故障分析：乱牙的主要原因多时光电编码器与CNC装置的电缆接触不良，光电编码器器损坏、观点编码器与弹性联轴器连接松动或者其他原因。
先从电器和信号连接线等方面进行检查。
检查光编码器与CNC装置之间的连接线和+5电源是正常的：在主轴通电旋转后，用示波器测量光短编码器的A相和B相辨向输出端，该波形信号没后正常的辨向脉冲输出。
关掉主轴电源，通过手动旋转主轴，再用示波器测量光电编码器的辨向脉冲信号，发现光短编码器的辨向信号是正常的。
所以确定故障原因是电气干扰，判断干扰来自主轴调速所使用的变频器。
故障处理：在光电编码器的辨向脉冲端，零标志脉冲端和+5V电源信号零线之间并接滤波器电容后，解决了螺纹乱牙问题，消除故障二、主轴过载切削用量过大，或频繁地正、反转变速等均可引起过载报警。
具体表现为主轴电动机过热、主轴驱动装置显示过电流报警等。
★故障现象：一台配套某系统的卧式加工中心，在加工时主轴运行突然停止，驱动器显示过电流报警。
分析与处理过程：经查交流主轴驱动器主回路，发现再生制动回路故障、主回路的熔断器均熔断，经更换熔断器后机床恢复正常。
但机床正常运行数天后，再次出现同样故障。
由于故障重复出现，证明该机床主轴系统存在问题，根据报警现象，分析可能存在的主要原因有：•主轴驱动器控制板不良。
•连续过载。
•绕组存在局部短路。
在以上几点中，根据现场实际加工情况，过载的原因可以排除。
考虑到换上元器件后，驱动器可以正常工作数天，故主轴驱动器控制板不良的可能性已较小。
因此，故障原因可能性最大的是绕组存在局部短路。
维修时仔细测量绕组的各项电阻，发现U相对地绝缘电阻较小，证明该相存在局部对地短路.拆开检查发现，内部绕组与引出线的连接处绝缘套已经老化；经重新连接后，对地电阻恢复正常。
再次更换元器件后，机床恢复正常，故障不再出现★故障现象：主轴电动机过热，CNC装置和主轴驱动装置现实过电流报警等。
原因分析：主轴电动机通风系统不良、动力连线接触不良、机床切削用量过大、主轴频繁正、反转等引起电流增加，电能以热能的形式散发出来，主轴驱动系统和CNC装置通过检测，显示过载报警。
检查方法：根据CNC和主轴驱动装置提示报警信息，检查引起各种故障的各种因素。
采取措施：保持主轴电动机通风系统良好，保持过滤网清净；检查动力接线端子接触情况；严格按照机床的操作规程，正确操作机床。
三、轴定位抖动主轴的定向控制(也称主轴定位控制)是将主轴准确停在某一固定位置上，以便在该位置进行刀具交换，精镗退刀及齿轮换挡等，有三种方式可实现主轴准停定向。
①机械准停控制。
由带v形槽的定位盘和定位用的液压缸配合动作。
②磁性传感器的电气准停控制。
发磁体安装在主轴后端，磁传感器安装在主轴箱上，其安装位置决定了主轴的准停点，发磁体和磁传感器之间的间隙为(1．5±0．5)mm。
③编码器型的电气准停控制。
通过在主轴电动机内安装或在机床主轴上直接安装一个光电编码器来实现准停控制，准停角度可任意设定。
主轴定向控制，实际上是在主轴速度控制基础上增加一个位置控制环。
为检测主轴的位置，需要采用磁性传感器或位置编码器等检测元件。
他们的连接采用位置编码器作为位置检测元件时，由于安装不方便，一般要通过一对1：1的齿轮联接。
当采用磁性传感器作为位置检测元件时，其磁性元件可直接装在主轴上，而磁性传感头固定在主轴箱体上。
为了减少干扰，磁性传感头和放大器之间的连接线需要屏蔽，且二者的连接越短越好。
这两种控制方案各有优缺点，需根据机床的实际情况来选用。
产生主轴定位抖动故障的原因如下：①上述准停均要经过减速的过程，—减速或增益等参数设置不当，均可引起定位抖动；②采用位置编码器作为位置检测元件的准停方式时，定位液压缸活塞移动的限位开关失灵，引起定位抖动★故障现象：某配套SIEMENS 810M的立式加工中心，在更换了主轴编码器后，出现主轴定位时不断振荡，无法完成定位的故障。
分析与处理过程：由于该机床更换了主轴位置编码器，机床在执行主轴定位时减速动作正确，分析故障原因应与主轴位置反馈极性有关，当位置反馈极性设定错误时，必然会引起以上现象。
更换主轴编码器极性可以通过交换编码器的输出信号Ual/Ua2，*Ua1/*Ua2进行，当编码器定位由CNC控制时，也可以通过修改CNC机床参数进行，在本机床上通过修改810M的主轴位置反馈极性参数(MD5200bitl)，主轴定位恢复正常。
★某配套YASKAWA J50M的加工中心，在机床换刀时，出现主轴定位不准的故障。
分析与处理过程：仔细检查机床的定位动作，发现机床在主轴转速小于10r/min，主轴定位位置正确，但在主轴转速大于10r/min时，定位点在不同的速度下都不一致.通过系统的信号诊断参数，检查主轴编码器信号输入，发现该机床的主轴零位脉冲输入信号在一转内有多个，引起了定位点的混乱。
检查CNC与主轴编码器的连接，发现机床出厂时，主轴编码器的连接电缆线未按照规定的要求使用双绞屏蔽线，当机床环境发生变化后，由于线路的干扰，引起了主轴零位脉冲的混乱；重新使用双绞屏蔽线连接后，故障消除，机床恢复正常工作四.主轴转速与进给不匹配当进行螺纹切削或用每转进给指令切削时，会出现停止进给，主轴仍继续运转的故障。
要执行每转进给的指令，主轴必须有每转一个脉冲的反馈信号，一般情况下为主轴编码器有问题。
可以用下列方法来确定：1.CRT画面有报警显示。
2.通过CRT调用机床数据或I/O 状态，观察编码器的信号状态，3.用每分钟进给指令代替每转进给来执行程序，观察故障是否消失。
★故障现象：一台配套FANUC ll系统的进口卧式加工中心，S指令无效，主轴转速仅为1~2r/min，无任何报警。
分析与处理过程：测量主轴驱动器的速度指令PcMD信号，发现在O-4500r/min的任何S指令下，VCMD总是为0，进一步测量CNC 的S模拟输出，其值亦为“0”，表明CNC的主轴速度控制指令未输出。
由于CNC无报警显示，故主轴速度控制指令未输出可能的原因是主轴未满足转速输出的条件。
对照系统的接口信号，通过对PLC 程序梯形图的分析发现：PLC程序中主轴高/低速换档的标志位、机床的高/低落速档检测开关输入信号均为“0”，这与实际情况不符。
通过手动控制电磁阀，使机床换到低速档后，机床的低速档检测开关输入信号正确，PLC中主轴低速换档的标志位随之变为正确的状态，满足了主轴条件。
在此条件下再次启动主轴，机床恢复正常。
为了进一步判断机床故障的原因，通过MDI方式，执行M42(换高速档指令)后，发现M42指令不能完成。
检查高速档电磁阀已经得电，但高速档到位信号为“0”，由此判定故障原因在机床的机械或液压部分。
检查主轴箱内部，发现机床的换档机构的拨叉松动，在低速档时，由于拨叉向下动作，可以通过自重落下，因此机床可以正常工作；换高速档时，拨叉向上运动，拔出后不能插入齿轮。
经重新安装后，机床恢复正常。
★故障现象：一台配套FANUC 0M的二手数控铣床，采用FANUC S 系列主轴驱动器，开机后，不论输入S**M03或S**M04指令，主轴仅仅出现低速旋转，实际转速无法达到指令值。
分析与处理过程：在数控机床上，主轴转速的控制，一般是数控系统根据不同的S代码，输出不同的主轴转速模拟量值，通过主轴驱动器实现主轴变速的。
在本机床上，检查主轴驱动器无报警，且主轴出现低速旋转，可以基本确认主轴驱动器无故障。
根据故障现象，为了确定故障部位，利用万用表测量系统的主轴模拟量输出，发现在不同的S**指令下，其值改变，由此确认数控系统工作正常。
分析主轴驱动器的控制特点，主轴的旋转除需要模拟量输入外，作为最基本的输入信号还需要给定旋转方向。
在确认主轴驱动器模拟量输入正确的前提下，进一步检查主轴转向信号，发现其输入模拟量的极性与主轴的转向输入信号不一致；交换模拟量极性后重新开机，故障排除，主轴可以正常旋转。
五.转速偏离指令值当主轴转速超过技术要求所规定的范围时，要考虑：1.电动机过载。
C系统输出的主轴转速模拟量（通常为0—+-10V）没有达到与转速指令对应的值。
3.测速装置有故障或速度反馈信号断线。
4.主轴驱动装置故障。
★故障现象：一台配套FANUC llM系统的卧式加工中心，当执行M06换刀指令时，在主轴定向过程中，主轴驱动器发生AL-02报警。