摘要科学技术的发展

摘要科学技术的发展,对机械产品提出了高精度,高复杂性的要求,而且产品的更新换代也在加快,这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求,而且也对其提出了通用性和灵活性的要求.数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床.数控机床集微电子技术,计算机技术,自动控制技术及伺服驱动技术,精密机械技术于一体,是高度机电一体化的典型产品.它本身又是机电一体化的重要组成部分,是现代机床技术水平的重要标志,坚持做好数控机床的日常保养和维修工作,可以有效地提高元器件的使用寿命,避免产生或及时消除事故隐患,使机床保持良好的运行状态.关键词:数控机床;故障;关键词:数控机床;故障;维修目录文摘目录121.1数控机床维修的基本概念31.2数控机床的故障规律31.3数控机床故障诊断的一般步骤1.4维修中的注意事项2数控机床常用的故障诊断方法2.1数控机床常见故障分类62.2数控机床常用故障诊断方法3数控系统的故障诊断与维修1214173.1.数控系统的故障诊断技术123.2数控系统常见故障和处理4伺服系统的故障诊断与维修1776651数控机床的故障诊断概述24.1进给伺服系统的故障诊断与维修4.2主轴伺服系统常见故障的处理19结论致谢222324参考文献1数控机床的故障诊断概述数控机床是个复杂的系统,由于种种原因,不可避免地会发生不同程度,不同类型的故障,导致数控机床不能正常工作.一般这些原因大致包括机械锈蚀,磨损和失效;元器件老化,损坏和失效;电气元件,接插件接触不良;环境变化,如电流或电压波动,温度变化,液压压力和流量的波动以及油污等;随机干扰和噪声;软件程序丢失或被破坏等.此外,错误的操作也会引起数控机床不能正常工作.数控机床一旦发生故障,必须及时予以维修,将故障排除.数控机床维修的关键是故障的诊断,即故障源的查找和故障定位.一般来说,随着故障类型的不同,采用的故障诊断的方法也就不同.1.1数控机床维修的基本概念1系统可靠性和故障的概念系统可靠性是指系统在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力,而故障则意味着系统在规定条件下和规定时间内丧失了规定的功能.2平均故障间隔时间MTBF它是指数控机床在使用中两次故障间隔的平均时间,即数控机床在寿命范围内总工作时间和总故障次数之比,即日常维护(或称预防性维修)的目的是为了延长平均故障间隔时间MTBF.3平均修复时间MTTR它是指数控机床从出现故障开始直至能正常使用所用的平均修复时间.显然,要求这段时间越短越好,故障维护的目的是要尽量缩短MTTR.4有效度A这是从可靠度和可维修度方面对数控机床的正常工作概率进行综合评价的尺度,是一台可维修的机床,在某一段时间内,维持其性能的概率.有此可见,有效度A是一个小于1的数,但越接近1越好.1.2数控机床的故障规律与一般设备相同,数控机床的故障率随时间变化的规律可用图6.1所示的故障曲线表示.根据数控机床的故障度,整个使用寿命期大致可以分为3个阶段,即初始运行期,有效寿命期和衰老期.1初始运行期初始运行期的特点是故障发生的频率高,系统的故障率为负指数曲线函数.使用初期之所以故障频繁,原因大致如下.(1)机械部分.机床虽然在出厂前进行过运行磨合,但时间较短,而且主要是对主轴和导轨进行磨合.由于零件的加工表面存在着微观的和宏观的几何形状偏差,在完全磨合前,零件的加工表面还比较粗糙,部件的装配可能存在误差,因而,在机床使用初期会产生较大的磨合磨损,使设备相对运动部件之间产生较大的间隙,导致故障的发生.(2)电气部分.数控机床的控制系统使用了大量的电子元器件,这些元器件虽然在制造厂经过了相当长时间的老化试验和其他方式的筛选,但实际运行时,由于电路的发热,交变负荷,浪涌电流及反电势的冲击,性能较差的某些元器件经不住考验,因电流冲击或电压击穿而失效,或特性曲线发生变化,从而导致整个系统不能正常工作.(3)液压部分.由于出厂后运输及安装阶段时间较长,液压系统中某些部位长时间无油,气缸中润滑油干涸,而油雾润滑又不可能立即起作用,造成液压缸或气缸可能产生锈蚀.此外,新安装的空气管道若清洗不干净,一些杂物和水分也可能进入系统,造成液压,气动部分的初期故障.2有效寿命期数控机床在经历了初期的各种老化,磨合和调整后,开始进入相对稳定的正常运行期.在这个阶段,故障率低而且相对稳定,近似常数.偶发故障是由于偶然因素引起的.一般说来,数控系统要经过9～14个月的运行才能进入有效寿命期.因此,用户在安装数控机床后最好能使其长期连续运行,以便让初始运行期在一年的保修期内结束.3衰老期衰老期出现在数控机床使用的后期,其特点是故障率随着运行时间的增加而升高.出现这种现象的基本原因是由于数控机床的零部件及电子元器件经过长时间的运行,出现疲劳,磨损,老化等问题,已接近衰竭,从而处于频发故障状态.1.3数控机床故障诊断的一般步骤故障诊断是指在系统运行或基本不拆卸的情况下,即可掌握系统当前运行状态的信息,查明产生故障的部位和原因,或预知系统的异常和劣化的动向并采取必要对策的一门技术.当数控机床发生故障时,除非出现危及数控机床或人身安全的紧急情况,一般不要关断电源,要尽可能地保持机床原来的状态不变,并对出现的一些信号和现象做好记录.这主要包括:故障现象的详细记录;故障发生时的操作方式及内容;报警号及故障指示灯的显示内容;故障发生时机床各部分的状态与位置;有无其他偶然因素,如突然停电,外线电压波动较大,雷电,局部进水等.无论是处于哪一个故障期,数控机床故障诊断的一般步骤都是相同的.数控机床一旦发生故障,首先要沉着冷静,根据故障情况进行全面的分析,确定查找故障源的方法和手段,然后有计划,有目的地一步步仔细检查,切不可急于动手,凭着看到的部分现象和主观臆断乱查一通.这样做具有很大的盲目性,很可能越查越乱,走很多弯路,甚至造成严重的后果.故障诊断一般按下列步骤进行.(1)详细了解故障情况.例如,当数控机床发生颤振,振动或超调现象时,要弄清楚是发生在全部轴还是某一轴;如果是某一轴,是全程还是某一位置;是一运动就发生还是仅在快速,进给状态某速度,加速或减速的某个状态下发生.为了进一步了解故障情况,要对数控机床进行初步检查,并着重检查荧光屏上的显示内容,控制柜中的故障指示灯,状态指示灯等.当故障情况允许时,最好开机试验,详细观察故障情况.(2)根据故障情况进行分析,缩小范围,确定故障源查找的方向和手段.对故障现象进行全面了解后,下一步可根据故障现象分析故障可能存在的位置.有些故障与其他部分联系较少,容易确定查找的方向,而有些故障原因很多,难以用简单的方法确定出故障源的查找方向,这就要仔细查阅数控机床的相关资料,弄清与故障有关的各种因素,确定若干个查找方向,并逐一进行查找.(3)由表及里进行故障源查找.故障查找一般是从易到难,从外围到内部逐步进行.所谓难易,包括技术上的复杂程度和拆卸装配方面的难易程度.技术上的复杂程度是指判断其是否有故障存在的难易程度.在故障诊断的过程中,首先应该检查可直接接近或经过简单的拆卸即可进行检查的那些部位,然后检查需要进行大量的拆卸工作之后才能接近和进行检查的那些部位.1.4维修中的注意事项(1)从整机上取出某块电路板时,应注意记录其相对应的位置,连接的电缆号.对于固定安装的电路板,还应按先后取下的顺序,将相应的连接部件及螺钉做记录,并妥善保管.装配时,拆下的东西应全部用上,否则装配不完整.(2)(3)(4)缘层.(5)数控设备上的电路板大多是双面金属孔化板或多层孔化板,印制电路细而密,不应随意切断.因为一旦切断,不易焊接,且切线时易切断相邻的线.确实需要切线时,应先查清线的方向,定好切断的线数及位置.测试后切记要恢复原样.(6)(7)(8)(9)(10)全.(11)录.检查中遵循由粗到细的原则,逐渐缩小维修范围,并做好维修记在没有确定故障元器件的情况下,不应随意拆换元器件.拆卸元器件时应使用吸锡器,切忌硬取.同一焊盘不应长时间加热及更换新的器件,其引脚应作适当的处理.焊接中不应使用酸性焊油.记录电路上的开关,跳线位置,不应随意改变.互换元器件时要注意查清电路板的电源配置及种类,根据检查的需要,可分别供电或全电烙铁应放在顺手位的前方,并远离维修电路板.电烙铁头应适应集测量电路间的阻值时,应切断电源.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,成电路的焊接,避免焊接时碰伤别的元器件.不要铲除阻焊膜.有的电路板整个覆有绝缘层,则只能在焊点处用刀片刮开绝重复拆卸,以免损坏焊盘.标记各电路板上的元器件,以免错乱.部供电.有的电路板直接接入了高压,或板内有高压发生器,操作时应注意安2数控机床常用的故障诊断方法数控机床是综合应用微电子,计算机,自动控制,自动检测,液压传动和精密机械等技术的最新成果而发展起来的新型机械加工设备.它的发展趋势是工序集中,高速,高效,高精度以及使用方便,可靠性高.要达到这些要求,就需要对机床的维护保养,日常检查,故障诊断等做复杂,有效的工作.在生产过程中,数控机床频繁地发生故障,必然影响产品的加工质量和生产效率,影响数控机床效益的发挥.因此,必须对出现的故障进行广泛深入的研究,找出其原因和规律,不断积累经验,采取有效措施,对故障进行预防,预测,建立一套排除故障的有效方法.2.1数控机床常见故障分类所谓故障,是指设备或系统由于自身的原因丧失了规定的功能,不能再进行正常工作的现象.数控机床的故障包括机械部分的故障,数控系统的故障,伺服与主轴驱动系统的故障以及辅助装置的故障等.故障按其表现形式,性质,起因等可作(1)多种分类.常见的故障类型有以下几种.按与故障的相互关系可分为关联性故障和非关联性故障两类.其中非关联性故障是由与系统本身无关的因素(如安装,运输等)引起的,而关联性故障又可分系统性故障和随机性故障.系统性故障是指机床和系统一旦满足某种条件必然出现的故障.这是一种可重演性的故障.而随机性故障则不然,即使在完全相同的条件下,故障也只是偶然发生.一般来说,随机性故障往往是由于机械结构局部松动,错位,控制系统中软件不完善,硬件工作特性曲线漂移,机床电气元件工作可靠性下降等原因所致.这类故障排除比系统性故障要难得多,需经过反复试验和综合判断才能确诊.(2)按诊断方式可分为有诊断显示故障和无诊断显示故障两类.现代的数控系统大多都有较丰富的自诊断功能,如日本的FANUC数控系统,德国的SIEMENS数控系统等,报警号有数百条,所配置可编程控制装置报警参数也有数十条乃至上百条,当出现故障时自动显示出报警号.维修人员利用这些诊断显示的报警号,较易找到故障所在.而在无诊断显示时,机床停在某一个位置不动,循环进行不下去,甚至用手动强行操作也无济于事.由于没有报警显示,维修人员只能根据故障出现前后的现象来判断.因此故障排除难度较大.(3)按故障破坏性可分为破坏性故障和非破坏性故障两类.破坏性故障一般来说应避免再发生,维修时不允许使故障重现来进行分析,判断.如对因伺服系统失控造成的机床飞车,短路后熔丝熔断等破坏性故障,只能根据现场目击者提供的情况来做分析判断,所以维修难度较大,且具有一定的危险性.对于非破坏性故障,由于其危险性小,可以由操作者使其反复再现,因此排除较容易.(4)按故障起因可分为硬故障和软故障两类.硬故障主要是由于控制系统中的元器件损坏而造成的,必须更换元器件才能排除故障.而软故障大都由于编程错误,操作错误或电磁干扰等偶然因素造成,只要修改程序或作适当调整,故障即可排除.2.2数控机床常用故障诊断方法1现场故障处理数控机床或系统出现故障时,操作人员应采取急停措施停止系统运行.如果操作人员不能将故障排除,应及时通知维修人员,并保护好现场,同时对故障做以下记录.(1)①②③④⑤(2)①常?②③④⑤⑥⑦(3)①②③④⑤加工同类工件时,故障出现的概率如何?故障是否与进给速度,换刀方式或螺纹切削有关?故障出现在哪段程序上?如果故障为非破坏性的,则将引起故障的程序段重复执行多次,观察将该程序段的编程值与系统内的实际数值进行比较,看两者是否有差重复出现的故障是否与外界因素