数控机床故障诊断与维修(第1章)

第一章概述数控机床故障诊断与维修舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述1.1数控机床故障诊断与维护的意义1.2数控机床的可靠性1.3数控机床故障的分类1.4数控机床的安装调试1.5数控机床的日常维护1.6数控机床维修人员的要求1.7数控机床诊断与维修的一般步骤舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述1.1数控机床的故障诊断与维护的意义•数控系统完全或部分丧失了系统规定的功能就称为故障。所谓系统故障诊断技术，就是在系统运行中或基本不拆卸的情况下，即可掌握系统先行状态的信息，查明产生故障部位和原因，或预知系统的异常和故障的动向，采取必要的措施和对策的技术。诊断的目的就是要确定故障的原因和部位，以便维修人员或操作人员尽快地进行故障的修复。舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述•只有坚持做好数控机床的日常维护保养工作，才可以延长元器件的使用寿命，延长机械部件的磨损周期，防止意外恶性事故的发生，争取数控机床长时间稳定工作；也才能充分发挥数控机床的加工优势，达到数控机床的技术性能，确保数控机床能够正常工作，因此，这无论是对数控机床的操作者，还是对数控机床的维修人员来说，数控机床的维护与保养就显得非常重要，我们必须高度重视。舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述1.2数控机床的可靠性数控机床和数控系统的发展趋势是：高性能、多功能、高精度、高柔性及高可靠性。提高数控机床及其系统可靠性不仅是当前的迫切任务，也是高技术产业FMS、CIMS能否立足及发展的关键要素。数控机床除了具有高精度、高效率和高技术的要求之外，还应该具有高可靠性。数控机床能否发挥其高性能、高精度、高效率并取得良好效益，关键取决于其可靠性。舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述初始区9~14月稳定区（有效寿命区6~8年）老化区（2年）故障率图1-1故障率随时间变化的曲线舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述衡量可靠性常用的标准有如下几个：1．平均无故障时间（MeanTimeBetweenFailure,简称MTBF平均无故障时间是指可修复产品的相邻两次故障间系统能正常工作时间的平均值。2．平均修复时间（MeanTimeToRepair，简称MTTR）数控系统在寿命范围内，从故障开始维修到能正常工作所用的平均修复时间。这个值越小，表明维修速度越快。3．有效度A一台可维修的数控机床在某一段时间内，维持其性能的概率。小于1，越接近1越好，它是衡量数控机床的可靠性和可维修性的指标。影响数控机床可靠性的因素，包括设计、包装、运输、安装、使用等全过程，使用时影响可靠性的指标如表1-1所示：舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述表1—1影响数控机床（使用时）可靠性的因素因素要求措施电网质量1）电压应在规定的误差范围之内2）频率为（50±）Hz3）数控机床接地电阻要符合要求以上三项要平衡1）数控机床专线供电2）使用稳压电源安装环境无粉尘、无太阳直射、湿度、温度符合要求建立专门的数控车间操作者1）岗位培训2）取得上岗资格3）严格按操作规程操作1）进行上岗培训2）严禁无证上岗3）制定详细的、可执行的操作规程日常维护按照“机床使用说明书”进行日常的维护和保养制定切实可行的维护保养制度舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述1.3数控机床故障的分类数控机床全部或部分丧失了系统规定的功能就称为故障。数控机床的故障是多种多样的，可以从不同角度对其进行分类：1．从故障的起因分类数控系统故障分为关联性和非关联性故障2．从故障的时间分类数控系统故障又分为随机故障和有规则故障。3．从故障的发生状态分类数控系统故障又分为突然故障和渐变故障舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述4．按故障的影响程度分类数控系统故障分为完全失效和部分失效故障5．按故障的严重程度分类数控系统故障又分为危险性故障和安全性故障6．按故障的性质分类数控系统故障又分为软件故障、硬件故障和干扰故障三种舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述1.4数控机床故障的安装调试数控机床运到工厂后，必须通过安装、调试和验收合格后，才能投入正常的生产。故数控机床的安装、调试和验收是机床使用前期的一个重要环节。舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述1.4.1数控机床的初步安装内容包括：1．根据机床的要求，选择合适的位置摆放机床。2．阅读机床的资料，以保证正确使用数控机床。1.4.2电线连接这部分内容主要是机床的总电源连接，这个步骤虽然简单，但若此步做得不好，会引起不必要的麻烦，甚至会产生严重的后果，下面介绍一下电源连接时的注意事项：1．输入电源电压和频率的确认。2．电源相序的确认,当相序接错时,有可能使控制单元的保险丝熔断。舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述1.4.3数控机床调试与性能检验完成上面所述的电源连接，再参照机床使用说明书，给机床各部件加润滑油。接着就可以进行机床调试。机床调试可按以下几个步骤进行：1．机床几何精度的调试2．机床的基本性能检验（1）机床/系统参数的调整（2）主轴功能（3）各进给轴检查舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述（4）换刀装置的检查（5）限位、机械零点检查3、数控机床稳定性检验4、机床的精度检验（1）机床的几何精度检验（2）机床的定位精度检验（3）机床的切削精度检验舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述1.5数控机床故障的日常维护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：首先要确定一台数控机床有多少个维护点，科学地分析这台设备，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订标准，例如间隙、温度、压力、流量、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，有的点可能一个或者几个月检查一次，要根据具体情况确定。1.5.1数控机床维护与保养的点检管理舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述（4）定项：每个维护点检查哪些项目也要有明确规定。每个点可能要检查一项，也可能检查几项。（5）定人：由谁进行检查，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：怎样检查也要有规定，是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。舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述（8）记录：检查要详细做纪录并按规定格式填写清楚。要填写检查数据及其与规定标准的差值、判定印象、处理意见，检查者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，并将处理结果进行处理记录。没有能力或者没有条件处理的，要及时报告有关人员安排处理，但任何人、任何时间处理都要填写处理记录。（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“维护点”即故障率高的点或损失大的环节，提出意见，交设计人员进行改进设计。舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述数控机床的点检可分为日常点检和专职点检两个层次。从点检的要求和内容上看，点检可分为专职点检、日常点检和生产点检三个层次,数控机床点检维修过程如图1-2所示。日常点检专职点检生产点检数控机床故障隐患专职点检表日常点检表故障信息卡生产点检表检查处理综合分析数控机床检修卡图1—2数控机床点检维修过程示意图舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述数控车床维护与保养一览如表1-2所示。机床控制形式连续运行时间/h机械控制4电、液控制8数字控制联动轴数＜336联动轴数≥348表1—2机床全功能模拟连续空运转试验时间舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述1.5.2数控系统的日常维护①机床电气柜的散热：通风门上热交换器或轴流风扇对控制柜的内外进行空气循环（少开柜门）。②支持电池的定期更换：在机床断电期间，有电池供电保持存储在COMS器件内的机床数据。③检测反馈元件的维护：光电编码器、接近开关、行程开关与撞块、光栅等元件的检查和维护。④备用电路板的定期通电，备用电路板应定期装到CNC系统上通电运行，长期停用的数控机床也要经常通电，利用电器元件本身的发热来驱散电气柜内的潮气，保证电器元件性能的稳定可靠。⑤纸带阅读机的定期维护：对光电头、纸带压板定期进行防污处理。舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述1.5.3数控机床维修常用工具1．拆卸及装配工具(1)单头钩形扳手(2)端面带槽或孔的圆螺母扳手(3)弹性挡圈装拆用钳子(4)弹性手锤(5)拉带锥度平键工具(6)拉带内螺纹的小轴、圆锥销工具(俗称拨销器)。(7)拉卸工具(8)拉开口销扳手和销子冲头。舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述2．常用的机械维修工具(1)尺：分为平尺、刀口尺和90°角尺。(2)垫铁：面为90°的垫铁、角度面为55°的垫铁和水平仪垫铁。(3)检验棒：有带标准锥柄检验棒、圆柱检验棒和专用检验棒。(4)杠杆千分尺：当零件的几何形状精度要求较高时，使用杠杆千分尺可满足其测量要求，其测量精度可达0.001mm。(5)万能角度尺：用来测量工件内外角度的量具，按其游标读数值可分为2′和5′两种，按其尺身的形状可分为圆形和扇形两种。舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述1.5.4数控机床故障诊断与维修常用仪表1．百分表2．杠杆百分表3．千分表及杠杆千分表4．比较仪5．水平仪6．光学平直仪7．经纬仪舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述1.5.5数控机床故障诊断与维修常用仪器在数控机床的故障检测过程中，借助一些必要的仪器是必要的，仪器能从定量分析角度直接反映故障点状况，起到决定作用。1．测振仪器如图1-4目前常用的测振仪有美国本特利公司的TK-81、德国申克公司的VIBROMETER-20、日本RI-0N公司的VM-63以及一些国产的仪器。舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述图1-4测振仪外形笔式测振仪袖珍式测振仪便携式测振仪舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述2．故障检测系统由分析软件，微型计算机和传感器组成多功能的故障检测系统，可实现多种故障的检测和分析。如图1-5是某公司开发的故障检测系统，该系统硬件由笔记本电脑与轻便的采集箱及可靠耐用的传感器（振动加速度传感器、光电转速传感器、钳型电流传感器）等组成，组件配接灵活，可靠性高，适合现场使用；舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述图1-5故障检测系统外形舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述3．红外测温仪红外测温是利用红外辐射原理，将对物体表面温度的测量转换成对其辐射功率的测量，采用红外探测器和相应的光学系统接收被测物不可见的红外辐射能量，并将其变成便于检测的其他能量形式予以显示和记录，红外测温仪外形如图1-6所示。利用红外原理测温的仪器还有红外热电视、光机扫描热像仪以及焦平面热像仪等。红外诊断的判定主要有温度判断法、同类比较法、档案分析法、相对温差法以及热像异常法。舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述图1-6红外测温仪外形舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述4．激光干涉仪激光干涉仪可对机床、三坐标测量机及各种定位装置进行高精度的(位置和几何)精度校正，可完成各项参数的测量。激光干涉仪用于机床精度的检测及长度、角度、直线度、直角等的测量，精度高、效率高、使用方便、测量长度可达十几米甚至几十米，精度达微米级。其外形见图1-7。舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述图1-7激光干涉仪的外形英国雷尼绍激光干涉仪微型激光干涉仪舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）第一章：概述短路是电气维修中经常碰到的故障现象，使用万用表寻找短路点往往很费劲。如遇到电路中某个元器件击穿短路，由于在两条连线之间可能并接有多个元器件，用万用表测量出