数控机床维修

数控机床的使用和维修一数控机床的使用数控机床是机﹑电、液一体化的技术密集设备，要使机床长期可靠地运行，很大程度上取决于它们的使用与维修。正确的使用可避免突发故障，延长无故障时间。精心维修可使其处于良好的技术状态，延缓劣化的过程。因此，数控机床不仅要严格地执行操作规程，而且必须重视数控机床的维修工作，提高数控机床操作人员的素质。1.正确操作和使用数控机床当初次使用数控机床时，多数是由于操作技术不熟练或使用不当而引起数控系统故障造成数控机床的停机。因此，正确使用和操作数控机床，可有效地减少故障，提高机床的效率。正确操作和使用数控机床的要求是：操作人员在操作、使用数控机床之前，应该详细阅读有关操作说明书，了解所用数控机床的性能。熟练掌握数控机床和机床面板上的各个开关的作用，并严格按照数控机床的使用说明书要求进行操作。数控机床在初次使用时，应按下述要求对数控系统进行检查。﹙1﹚数控系统通电前的检查为了能使数控系统正常工作，当数控机床第一次安装调试或在搬迁后第一次运行之前，建议按下述顺序对数控系统进行检查。①检查CNC装置内的各个印制线路板是否紧固，各个插头有无松动。②认真检查CNC装置与外界之间的全部连接电缆是否按随机提供的连接手册的规定，正确而可靠地连接。③交流输入电源的连接是否符合CNC装置规定的要求。这包括电源电压、频率及容量的要求。④确认CNC装置内的各种硬件定是否符合CNC装置的要求。这些硬件设定，多是由短路棒和可调电位器构成，这在上世纪70年代或80年代生产的数控装置中是常见的，一般来说，机床生产厂在整台数控机床出厂前，都已完成短路棒的设定和电位器的调整，但为了安全起见，用户还是需要确认一次。尤其是在搬迁之后的第一次通电，则更是需要根据机床生产厂提供的资料一一给予确认。只有经过上述检查，CNC装置才能投入通电运行。（2）数控机床通电后的检查人员当数控系统通电后，需要进一步检查以下几点：①首先要检查数控装置中各个风扇是否正常运转。②检查各个印刷线路板或模块上的直流电源是否正常，是否在允许的波动范围之内。③进一步检查CNC装置的各种参数是否与随机所带的说明书中要求的相同。④当数控装置与机床连机通电时，应在接通电源的同时，作紧急停止的准备，以备出现紧急情况时随时切断电源。⑤用手动或低速运转各坐标轴，观察机床移动方向的显示是否正确。然后让各轴撞到各个方向的超程开关，用以检查超程限位是否有效，数控装置是否在超程时发出报警。⑥进行几次返回机床基准点的动作，用来检查数控机床是否有返回基准点功能以及每次返回基准点的位置是否完全一致。⑦CNC装置的功能测试。按照数控机床所用的数控装置使用说明书，用手动或编程序的方法来检查数控系统所具备的主要功能。2.重视数控机床使用初期的运转率由于数控机床的投资较大，只有早日投入使用才能获得更高的经济效益。按国际惯例规定从到货之日起18个月内或安装调试完毕日起的12个月內为保修期。经验表明，数控机床经过一段时间（约一年时间）的使用，性能才能稳定。使用初期故障相对来说往往较高，这期间也叫故障多发期，在这之后进入稳定工作期。据统计，数控机床由于外部因素引起的故障约占90%以上，其中由于操作、保养和调整不当而引起的故障高达60%左右，这是造成使用初期故障率特别高的原因之一。二、数控机床的维修（一）、数控机床维修的基本知识1、有关可靠性的概念数控机床的可靠性、稳定性是人们十分关心的问题，下面介绍有关可靠性的基本参数、基本术语、可靠性的尺度等(1)平均无故障工作时间MTBF（MeanTimeBetweenFailures）平均无故障工作时间定义为可修复产品的相邻两次故障间的系统能正确工作时间的平均值。它是衡量系统可靠性的主要指标。（2）平均修复时间MTTR（MeanTimeToRepair）平均修复时间定义可修复设备在规定的条件下和规定时间之内能够完成修复的概率。它反映系统的可修复性，其实质是指排除故障的平均时间。（3）有效度（或可利用率）A如果把MTBF看作系统的不能工作时间，那么有效度（可利用率）就是能工作时间与总时间之比。(4)失效率曲线（或浴盆曲线）失效率曲线是一条瞬时故障率变化曲线。它描述了数控设备瞬时故障随时间变化的关系。从失效的类型来分，该曲线可分为早期、稳定期、耗散期。早期失效与设计、制造和装配及元器件的质量有关，一般采取措施可消除。稳定期的故障较少，并主要因为操作或维修不当造成的偶发故障。耗散期又称为磨损期，故障较多，是由于年久失修和磨损而产生的故障，说明系统的寿命将尽。数控设备在早期和耗散期，其可靠性较低。数控设备的可靠性指标主要包括两方面，一是平均无故障工作时间MTBF值；一是有效度A值，A与MTBF和MTTR有关。目前，根据机械加工的特点及具体要求，对于一般用途的数控系统，其可靠性的指标至少应达到的要求为：平均无故障工作时间MTBF=300h有效度A=0.95对于特殊要求或用于FMS和CIMS的CNC系统，其可靠性的要求高得多。此外，有些国家常采用单位时间內发生故障次数的平均故障率，作为可靠性的主要指标。2.维修的概念维修的概念包含两个方面：一是日常维护（预防性维护），这可以有效地延长MTBF的时间；二是故障维修，在出现故障后尽快修复，尽量缩短MTTR的时间，提高机床的有效度指标。3.对维修工作的基本要求数控机床属于技术密集和知识密集的设备，要求维修人员具有电子技术、计算机技术、电机技术、自动化技术、检测技术、机械理论和机械加工工艺、液压传动等技术知识，还要求具有综合分析和解决问题的能力，能尽快查明故障原因，及时排除故障，提高数控机床的开动率。4.故障维修前期的准备工作主要有技术准备、工具准备和备件准备三个方面。（1）技术准备维修人员应熟读有关数控机床的操作说明书和维修说明书，掌握CNC系统的框图、结构布置、常见故障及处理方法、需要经常维修部分在印刷线路板上可供维修的检测点及其正常状态时的电平或波形。应妥善保存好CNC系统现场调试完成之后的系统参数文件和PLC（可编程控制器）的参数文件，随机提供的PLC用户程序、报警文本、用户宏参数和刀具文件参数以及典型的零件程序、CNC系统功能测试纸带。还应备有系统所用的各种元器件手册，以备随时查阅。（2）工具准备需准备一些常规的仪器设备、维修工具，如电压表（测量误差在±2%范围内）、万用表、各种规格的旋具、清洗纸带阅读机用的清洁液和润滑油等。如有条件，可准备一台带存储功能的双线示波器和逻辑分析仪。（3）备件准备一般来说，应准备一定数量的保险、晶体管模块以及直流电动机用的电刷。（4）建立维护记录档案数控机床的维护记录档案应包括故障发生的时间、现象、原因及维护措施等。（二）、数控机床预防性维护CNC系统进行日常维护保养的要求，在CNC系统的使用、维修说明书中一般都有明确的规定。总的来说，要注意以下几个方面：（1）制作CNC系统的日常维护的规章制度根据各种部件的特点，确定各自保养条理，如规定哪些地方需要天天清理，哪些部件需要定时加油或定期更改等等。（2）应尽量少开数控柜和强电柜的门因为机加工车间空气中一般都含有油雾、漂浮的灰尘甚至金属粉末。一旦它们落在数控装置内的印制线路板或电子器件上，容易引起元器件间绝缘电阻下降，并导致元器件及印制线路板的损坏。因此，应该严格地规定，除非进行必要的调整和维修，否则不允许随意开启柜门，更不允许加工时敞开柜门。（3）定时清理数控装置的散热通风系统应每天检查数控装置上各个冷却风扇工作是否正常。视工作环境的状况，每半年或每季度检查一次风道过滤通道是否有堵塞现象。（4）CNC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检查周期随机床使用频率而异，一般为每半年或一年检查一次。（6）经常监视CNC装置用的电网电压CNC装置通常允许电网电压在额定值的+10%至-15%的范围内波动。（7）存储器用电池的定期更换在一般情况下即使电池尚未失效，也应每年更换一次，以便确保系统能正常工作。电池的更换应在CNC装置通电状态下进行。（8）CNC系统长期不用时的维护若CNC系统长期不用闲置的情况下，一是要经常给系统通电，防止潮气，保证电子元件性能的稳定；二是如果数控机床采用直流电动机来驱动时，应将电刷从直流电动机中取出，以免由于化学腐蚀作用，使换向器表面腐蚀，造成换向性能变坏。（9）备用印刷线路板的维护印刷线路板长期不用是很容易出故障的，应定期装到CNC装置上通电一段时间，以防损坏。（三）、数控机床的故障维修数控机床的故障维修在查找故障时，一般要遵循下述两条原则：（1）充分调查故障现场一方面要向操作者调查，详细询问出现故障的全过程，查看故障记录，了解发生过什么现象，采取过什么措施等；另一方面要对现场作细致的勘查。（2）认真分析产生故障的起因分析时一定要思路开阔，只要有可能引起该故障的原因，要尽可能全面地列出来，进行综合判断和筛选，然后通过必要的试验，达到确诊和最终排除故障的目的。1.CNC系统故障检查的一般方法（1）直观法这是一种最基本的方法。充分利用人的看、听、闻等感官来缩小故障检查范围，往往可将故障范围缩小到一个模块或一块印制线路板。这要求维修人员具有丰富的实际经验，要有多学科的较宽的知识和综合判断的能力。（2）自诊断功能法现代的数控系统已经具备了较强的自诊断功能，能随时监视数控系统的硬件和软件的工作状况。一旦发现异常，立即在CRT上显示报警信息或用发光二极管指示出故障的大致原因。利用自诊断功能，也能显示出系统与主机之间接口信号的状态，从而判断出故障发生在机械部分还是数控部分，并指示故障的大致部位。这个方法是当前维修时最有效的方法。（3）功能程序测试法所谓功能程序测试法，就是将数控系统的常用功能和特殊功能，如直线定位、圆弧插补、螺纹切削、固定循环、用户宏程序等用手工操作编程或自动编程，编制成一个功能程序，然后启动数控系统使之运行，借以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。本方法对于长期闲置的数控机床地一次开机时的检查以及机床加工造成废品但又无报警的情况下，当难以确定是编程错误或是操作错误，还是机床故障时，是一种较好的方法。（4）换板法这是一种简单易行的方法。也是现场判断时最常用的方法之一。所谓换板法，就是在分析出故障大致起因的情况下，维修人员可以利用备用的印制线路板、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制线路板或芯片一级。它实际上也是在验证分析的正确性。但在备板交换之前，应仔细检查备板是否完好，并且备板的状态应与原板状态完全一致。这包括检查板上的选择开关，短路棒的设定位置以及电位器的位置，在置换CNC装置的存储器板时，往年还需要对系统作存储器的初始化操作（如日本FANUC公司的FS-6系统用的磁泡存储器就需要进行这项工作），重新设定各种数控数据，否则系统仍将不能正常地工作。（5）转移法所谓转移法就是将CNC系统中具有相同功能的两块印制线路板、模板、集成电路或元器件互相交换，观察故障现象是否随之转移，从而迅速确定系统的故障部位。（6）参数检查法数控系统参数能直接影响数控机床的性能。参数通常是存放在磁泡存储器或需由电池保存的CMOSRAM中，电池不足或外界干扰会使个别参数丢失或改变，发生混乱，使机床不能正常工作。此时，通过核对、修正参数，就能将故障排除。（7）测量比较法CNC系统生产厂在设计印制线路板时，为了调整、维修方便，在印制线路板上设计了多个检测用端子。用户可利用这些端子比较测量正常的线路板和有故障的线路板的差异。可检测这些端子的电压或波形，分析故障的所在位置。（8）原理分析法根据CNC系统的组成原理，可从逻辑上分析各点的逻辑电平和特征参数，然后用万用表、逻辑笔、示波器或逻辑分析仪进行测量、分析和比较，从而对故障定位。除以上方法外，还有拔板法、电压拉偏法、开环检测法、敲击法、局部升温法、离线诊断法等多种方法。按照不同的故障现象，同时采用几种方法灵活应用，对故障进行综合分析，较快地排除故障。2.机械故障维修数控机床是机、电、液、气一体化的机床，由各部分的共同