XXX年毕业论文华中数控故障诊断与维护.doc

XXX年毕业论文华中数控故障诊断与维护

关键词：华中数控机床、故障、诊断、修理

Abstract：Since the computer technology is applied to machine tool.Nearly half a century, the CNC system has gone through two stages and six generations of development. Application of CNC technology not only to the traditional manufacturing industries has brought revolutionary changes in the manufacturing sector as a symbol of industrialization, and with the continuous development of CNC technology and the expansion of application fields, it is the people's livelihood, some important industries ,For example, IT, the development of automotive, light industrial, medical, etc.CNC machine tools are the characteristics of mechanical and electrical integration of typical products in the field of machining, with high precision, high efficiency and high adaptability. CNC machine tools in China's mass, a large number to introduce and promote the use of them to create the conditions for the development of the machinery manufacturing industry, and has brought great economic benefits. Due to the advanced nature of the CNC system, complex and intelligent features, if any part of its failure and failure phenomenon will cause the CNC machine tool downtime, resulting in production to a standstill. Therefore, the failure of the CNC lathe diagnosis and rule out that it is very necessary.

Keywords：Huazhong CNC ,Failure, Diagnosis, Maintenance.

1. 绪论
1.1. 课题背景
数控技术是现代机械制造工业的重要技术装备，也是先进制造技术的基础技术装备。随着电子技术的不断进展，数控机床在我国的应用越来越广泛，但由于数控机床系统及其复杂，又因大部分具有技术专利，不提供关键的图样和资料，因此数控机床的修理成为了一个难题。论文将要紧针对华中数控机床进行了简单介绍、故障现象描述或给出典型实例、故障的诊断过程及故障的修理等内容。本论文将参考相关资料，依照自己的学习和实习时的工作体会进行编写，初学体会不足望能见谅。
1.2. 本课题的要紧内容
1.2.1. 设计内容
1、 从FANUC系统数控机床数控系统、主轴伺服系统、进给伺服系统、机床电气与PLC操纵等方面中任选一个方面，对生产中此方面常见的1~2个故障进行诊断与修理；（如：1.机床开机后急停且不能复位；2机床回参考点故障；3刀具不能锁紧；4.主轴调速故障等）；
2、 在进行故障诊断与修理时必修包括以下内容：故障的现象、故障分析的过程、故障缘故、解决方案、此类事件的预防措施。
1.2.2. 设计要求
1、 鼓舞上网查阅资料，严禁上网整篇下载剽窃，能够选择性引用；
2、 严格按照论文的撰写要求，格式规范，内容充实；
3、 正文字数不得少于5000字；
4、 要求上交打印（A4）一份，电子文档一份。

2. 数控机床的介绍
2.1. 数控机床的概念
数控（NC）机床是一种通过编码指令编制零件加工程序，使刀具沿着程序编制的轨迹自动定位的机床。它是以数控系统为代表的新技术对传统机械制造业渗透而形成的机电一体化产品；数控机床的核心是它的操纵单元即数控系统。其技术范畴履盖专门多领域，包括：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术：(3)自动操纵技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术：(6)软件技术等

2.2. 华中数控系统特点
华中数控综合实验台由数控装置、变频调速主轴及三相异步电动机、交流伺服单元及交流伺服电动机、步进电动机驱动器及步进电动机、测量装置、十字工作台组成。

图 华中数控系统
表2.2.1 典型车床数控系统要紧器件
序号
名称
规格
要紧用途
备注
1.
数控装置
HNC-21TC
操纵系统
华中数控
2.
软驱单元
HFD-2001
数据交换
华中数控
3.
操纵变压器
AC380/220V 300W
/110V 250W
/24V 100W
/24V 100W
伺服操纵电源、开关电源供电
华中数控
交流接触器电源
照明灯电源
HNC-21TC电源
4.
伺服变压器
3P AC380/200V 2.5KW
为伺服电源模块供电
华中数控
5.
开关电源
AC220/DC24V 100W
开关量及中间继电器
明玮
6.
伺服电源模块
HSV-11P075
为伺服驱动器供强电
华中数控
7.
伺服驱动器
HSV-11D030
X、Z轴电机伺服驱动器
华中数控
8.
伺服电机
110STZ4-1-LM（4NM ）
X轴进给电机
华中数控
9.
伺服电机
130STZ7.5-1-LM（7.5NM）
Z轴进给电机
华中数控

1、数控装置(数控系统的核心)
HNC-21TF数控装置内置嵌入式工业PC机，配置7.7”彩色液晶屏和通用工程面板，集成进给轴接口、主轴接口、手持单元接口，内嵌式PLC于一体，可选配各种类型的脉冲接口、模拟接口的交流伺服单元或步进电动机驱动器。
2、变频调速主轴单元
变频主轴采纳西门子MICROMASTER 440系列的SE6440-2UD21-5AA0变频器配三相异步电机。
3、交流伺服驱动单元
交流伺服和交流伺服电机采纳松下MINAS A系列的MSDA023A1A伺服单元和MSMA022A1C伺服电动机。
4、步进驱动单元
步进驱动器和步进电机采纳深圳雷塞M535和57HS13。四相混合式步进电机，步进角为1.8度,静转矩1.3Nm,额定相电流2.8A 。
5、输入与输出装置
输入接线端子板提供NPN和PNP两种类型开关量信号输入，输出继电器板集成八个单刀单投继电器和两个双刀双投继电器。
6、工作台
机械部分采纳滚珠丝杠传动的模块化十字工作台，用于实现目标轨迹和动作。X轴执行装置采纳四相混合式步进电机，步进电机没有传感器，不需要反馈，用于实现开环操纵。Y轴执行装置采纳交流伺服电机，交流伺服和交流伺服电机组成一个速度闭环操纵系统。
安装在交流伺服电机轴上的增量式码盘充当位置传感器，用于间接测量机械部分的移动距离，构成一个位置半闭环操纵系统；也可用安装在十字工作台上的光栅尺直截了当测量机械部分移动位移，构成一个位置闭环操纵系统。

数控机床由数控装置、伺服驱动装置、检测反馈装置和机床本体四大部分组成，再加上程序的输入/输出设备、可编程操纵器、电源等辅助部分。
2.2.1. 电气原理图简介
下面以示意图的形式，显示了电气原理图的要紧部分，关于线号仅给出了在不同的页面均显现的线缆的线号。

2.2.2. 继电器与输入输出开关量
继电器要紧是由输出开关量操纵的，输入开关量要紧是指进给装置、主轴装置、机床电气等部分的状态信息与报警信息。

2.2.3. 伺服单元接线图

2.3. 数控机床的工作原理
数控机床的一样工作原理如图所示。在正确的操纵指令下，运行正常的数控机床才能加工出合格的零件。否则，机床将终止运行并显示有关的错误信息或报警，或者加工的零件有质量问题。而操纵指令的正确则取决于正常的工作指令与反馈信号。工作指令的正常由正确的编程和参数设置，以及CNC装置的正常工作决定的。反馈信号的正常又由检测系统的正常所保证。总之，机床的运行正常，是由强电操纵及辅助操纵系统的正常状态，以及机械的本体可靠与稳固所保证。能否显示与报警，又与相关的器件、接口与电路有关。
因此，数控机床能否正常工作并加工出合格的产品，是由供电系统与机床电CNC的软件与硬件、传感器及其检测回路、机械传动及其结构等综合因素所决定的。

3. 数控机床诊断应具备差不多常识
3.1. 数控机床系统的可靠性
数控机床除了具有高精度、高效率和高技术的要求外，还应该具有高可靠性。
衡量的指标有：
MTBF—平均无故障时刻
MTTR—排除故障的修理时刻
平均有效度A：
A=MTBF/（MTBF+MTTR）

3.2. 数控机床诊断的特点
1、数控机床是高投入、高精度、高效率的自动化设备；
2、一些重要设备处于关键的岗位和工序，因故障停机时，阻碍产量和质量；
3、数控机床在电气操纵系统和机械结构比一般机床复杂，故障检测和诊断有一定的难度。
3.3. 对人员的差不多要求
1、应熟悉把握数控机床的操作技能，熟悉编程工作，了解数控系统的差不多工作原理与结构组成；
2、必须详细熟读数控机床有关的各种说明书，了解有关规格、操作说明、修理说明，以及系统的性能、结构布局、电缆连接、电气原理图和机床PLC梯形图等；
3、除会用传统仪器外表工具外，还应具备使用多通道示波器、逻辑分析仪和频谱分析仪等现代化、智能化仪器的技能；
4、在完成一次故障诊断及排除故障过程后，应能对诊断排除故障工作，进行总结；
5、能做好故障诊断及爱护记录，分析故障产生的缘故及排除故障的方法，归类存档；
6、知识面广，把握运算机技术、模拟与数字电路基础、自动操纵与电机拖动、检测技术及机械加工工艺方面的基础知识与具备一定的外语水平。
3.4. 对排故手段的要求
1、预备好常用备品、配件并随时能够得到微电子元器件的实际供应；
2、必要的修理工具、仪器、外表、接线、微机等；
3、完整资料、手册、线路图、修理说明书(包括CNC操作说明书)以及接口、调整与诊断、PLC说明书等：
3.5. 排故前的预备工作
接到用户的直截了当要求后，应尽可能直截了当与用户联系，以便尽快地猎取现场及故障信息。如数控机床的进给与主轴驱动型号、报警指示或故障现象、用户现场有无备件等。
3.6. 现场排故与修理
对数控机床显现的故障(要紧是数控系统部分)进行诊断，找出故障部位过程的关键是诊断，即对系统或外围线路进行检测，确定有无故障，并对故障定位指出故障的确切位置。从整机定位到插线板，在某些场合下要定位到元器件。
3.7. 数控机床的诊断原则与常用诊断方法
数控系统的故障诊断一样有故障检测、故障判定、隔离及故障定位三个时期。第一个时期的故障检测是对数控系统进行测试，判定是否存在故障；第二时期是判定故障性质，并分离出故障部件或模块；第三时期是将故障定位到能够更换的模块或印制线路板上，以缩短修理时刻。其诊断流程如下：
1.初步判别
通常在资料较全时，可通过资料分析判定故障所在，或采取接口信号法，依照故障现象判别可能发生故障的部位，而后再按照故障与这一部位的具体特点，逐个部位检查，初步判别。
2. 报警处理
a．系统报警的处理：数控系统发生故障时，一样在显示屏或操作面板上给出故障报警信号和相应的信息。通常系统的操作手册中都有详细的报警信号、报警内容和处理方法。由于系统的报警设置单一、齐全，修理时可依照每一报警后面给出的信息与处理方法自行处理；
b．机床报警和操作信息的处理：机床制造厂依照机床的电气特点，应用PLC程序，将一些能反映机床接口电气操纵方面的故障或操作信息以特定的标志，通过显示器给出，并可通过特定键，看到更详尽的报警说明。
3.无报警或无法报警的故障处理当系统的PLC无法运行，系统已停机或系统没有报警但工作不正常时，需要依照故障发生前后的系统状态信息，运用已把握的理论基础进行分析，做出正确的判定。
总之，数控机床是涉及多个应用学科的十分复杂的系统，加之数控系统和机床本身的种类繁多，功能各异，不可能找出一种适合各种数控机床、各类故障的通用诊断方法。那个地点仅对一些常用的一样性方法作以介绍，这些方法互相联系，在实际的故障诊断中，对这些方法要综合运用。
3.7.1. 数控机床故障诊断原则
1、先外部后内部
数控机车是集机械、液压、电气为一体的机床，故其故障的发生也我由这三者综合反映出来。修理人员应该由外向内逐一进行排查。尽量幸免随意地启封、拆卸，否者会扩大故障，使机床丧失精度，降低性能。
2、先机械后电气
一样说来，机械故障容易发觉，而数控系统的故障的诊断难度较大。在故障的检修之前，第一排除机械的故障。
3、先静后动
先在机车断电的静止状态下，通过了解，观看测试，分析确认为非破坏性故障，必须先排除危险后，方能够通电。
4、先简单后复杂
当显现多种故障相互交错掩盖，一时无从下手时，先先解决容易的问题，后解决难度较大的问题。往往简单的解决了，难度大问题也简单化了。

4. 数控机床常用电器元件
4.1. 低压断路器
低压断路器过去叫做自动空气开关，现采纳IEC标准称为低压断路器。低压断路器是将操纵电器和爱护电器的功能合为一体的电器。它常作为不频繁接通和断开的电路的总电源开关或部分电路的电源开关， 当电路发生过载、短路或欠压等故障时能自动切断电路，有效地爱护串接在它后面的电器设备，同时在分断故障电流后一样不需要更换零部件。因此，低压断路器在数控机床上使用越来越广泛。
低压断路器的要紧参数有：额定电压、额定电流、极数、脱扣器类型及其主触点的分断能力等。以下重点介绍数控机床常用的两种低压断路器。

4.1.1. 塑料外壳式断路器
塑料外壳式断路器由手柄、操作机构脱扣装置、灭弧装置及触头系统等组成，均安装在塑料外壳内组成一体。
4.1.2. 小型断路器
小型断路器要紧用于照明配电系统和操纵回路. 外形如图2-3所示，图2-4为断路器图形及文字符号。
机床常用MB1-63、 DZ30-32、DZ47-60等系列小型断路器。以DZ47-60高分断小型断路器为例，适用于照明配电系统（C型）或电动机的配电系统（D型）。其要紧用于交流50Hz/60Hz，单极230V，二、三、四极400V线路的过载、短路爱护，同时也能够在正常情形下不频繁地通断电器装置和照明线路。

4.2. 接触器
接触器是一种用来频繁地接通或分断带有负载的主电路（如电动机）的自动操纵电器。
接触器由电磁机构、触点系统、灭弧装置及其它部件四部分组成。

其工作原理是当线圈通电后，静铁心产生电磁吸力将衔铁吸合。衔铁带动触点系统动作，使常闭触点断开，常开触点闭合。当线圈断电时，电磁吸力消逝，衔铁在反作用弹簧力的作用下开释，触点系统随之复位。
4.3. 继电器
继电器是一种依照输入信号的变化接通或断开操纵电路，实现操纵目的电器。继电器的输入信号能够是电流、电压等电量，也能够是温度、速度、压力等非电量，输出为相应的触点动作
继电器的种类专门多，按输入信号的性质分为：电压继电器、电流继电器、时刻继电器、温度继电器、速度继电器等。按工作原理可分为：电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、热继电器等。

4.3.1. 热继电器
热继电器是一种利用电流的热效应时触电动作的爱护电器。常用于电动机的长期过载爱护。当电机长期过载时，热继电器的常闭触点动作，断开相应的回路，使电机得到爱护。热继电器由发热元件（电阻丝）、双金属片、传导部分和常闭触点组成，当电机过载时，通过发热元件上的电流增加，双金属片受热弯曲，带动常闭触点动作。由于双金属片的热惯性，即不能迅速对短路事故进行反应，而那个热惯性也是合乎要求的，因为在电机起动或短路过载时，热继电器可不能动作，幸免了电动机的不必要停车。

4.4. 熔断器
熔断器是一种广泛应用的最简单的有效的爱护电器。在使用时，熔断器串接在所爱护的电路中，当电路发生短路或严峻过载时，它的熔体能自动迅速熔断，从而切断电路，使导线和电气设备不致损坏。
熔断器要紧由熔体和安装熔体的熔管（或熔座）两部分组成。熔体一样由熔点低，易于熔断、导电性良好的合金材料制成。熔体熔断后再次工作必须更换熔体。图2-21为熔断器及熔断隔离器外形图，图2-22为熔断器图形及文字符号。

4.5. 数控机床故障诊断慨括
数控机床是个复杂的系统，一台数控机床既有机械装置、液压系统，又有电气操纵部分和软件程序等。组成数控机床的这些部分，由于种种缘故，不可幸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。这些缘故大致包括：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。数控机床修理的关键是故障的诊断，即故障源的查找和故障定位。一样讲依照不同的故障类型，采纳不同的故障诊断方法。
4.6. 故障的差不多概念
1、故障—数控机床全部或部分丧失原有的功能。
2、故障诊断—在数控机床运行中，依照设备的故障现象，在把握数控系统各部分工作原理的前提下，对现行的状态进行分析，并辅以必要检测手段，查明故障的部位和缘故。提出有效的修理计策。
4.7. 数控机床故障的分类
1、从故障的起因分类
关联性故障—和系统的设计、结构或性能等缺陷有关而造成，分固有性和随机性。
非关联性故障—和系统本身结构与制造无关的故障。
2、从故障发生的状态分类
突然故障—发生前无故障征兆，使用不当。
渐变故障—发生前有故障征兆，逐步严峻。
3、按故障发生的性质分类
软件故障—程序编制错误、参数设置不正确、机床操作失误等引起。
硬件故障—电子元器件、润滑系统、限位机构、换刀系统、机床本体等硬件损坏造成。
干扰故障—由于系统工艺、线路设计、电源地线配置不当等以及工作环境的恶劣变化而产生。
4、按故障的严峻程度分类
危险性故障—数控系统发生故障时，机床安全爱护系统在需要动作时，
因故障失去爱护动作，造成人身或设备事故。
安全性故障—机床安全爱护系统在不需要动作时发生动作，引起机床不能起动。
4.8. 数控机床的故障规律
与一样设备相同，数控机床的故障率随时刻变化的规律可用图1所示的浴盆曲线表示。在整个使用寿命期，依照数控机床的故障频度大致分为 3 个时期，即早期故障期、偶发故障期和耗损故障期。
1.早期故障期：早期故障期的特点是故障发生的频率高，但随着使用时刻的增加迅速下降。
2.偶发故障期：数控机床在经历了初期的各种老化、磨合和调整后，开始进入相对稳固的正常运行期。在那个时期，故障率低而且相对稳固，近似常数。偶发故障是由于偶然因素引起的。
3.耗损故障期：耗损故障期显现在数控机床使用的后期，其特点是故障率随着运行时刻的增加而升高。显现这种现象的差不多缘故是由于数控机床的零部件及电子元器件通过长时刻的运行，由于疲劳、磨损、老化等缘故，寿命已接近衰竭，从而处于频发故障状态。

5. 华中数控机床常见故障诊断及修理实例
5.1. 数控机床显现急停故障
用于当数控系统或数控机床显现紧急情形，需要使数控机床赶忙停止运动或切断动力装置（如伺服驱动器等）的主电源；当数控系统显现自动报警信息后，须按下急停按钮。带查看报警信息并排除故障后，再松开急停按钮，使系统复位并回复正常。

5.1.1. 机床一直处于急停状态，不能复位
分析及处理：
1、电气方面的缘故
a、急停回路短路
b、限位开关的损坏
c、急停按钮损坏
措施：1.检查超程限位开关的常闭触点，更换开关或按钮；
2.检查急停按钮的常闭触点,若未装手持单元或手持单元上无急停按钮,XS8 接口中的4 和17 脚应短接
2、系统参数设置错误，使系统信号不能正常输入输出或复位条件不能不能满足引起的急停故障；PLC软件未向系统发送复位信息。检查KA中间继电器；检查PLC程序。
措施：检查PLC 程序
3、PLC中规定的系统复位所需要完成的信息为满足要求。如伺服动力电源是否预备好；检查电源模块；检查电源模块连接线；检查伺服动力电源空气开关。
4、PLC程序编写错误
5.1.2. 在自动运行的过程中，报跟踪误差过大引起的急停故障
分析及处理：
1、负载过大
如负载过大，或者夹具夹偏造成的摩擦力或阻力过大，从而造成加在伺服电动机的扭矩过大，使电动机造成了丢步形成了跟踪误差过大。
2、编码器的反馈显现问题
如：编码器的电缆是否显现了松动，或者用示波器检查编码器所反馈回来的脉冲是否正常。
3、伺服驱动系统强电电压不稳或者电源缺相引起。
5.1.3. 伺服单元报警引起的急停
分析及处理：
伺服单元假如报警或者显现故障PLC检测到后能够使整个系统处在急停状态，直到将伺服部分的故障排除，系统才能够复位，假如是因为伺服驱动器报警而引起的急停，有些系统能够通过急停对整个系统进行复位，包括伺服驱动器，能够排除一样报警。
5.1.4. 主轴单元报警引起的急停
分析及处理：
主轴单元假如报警或者显现故障，PLC检测到后能够使整个系统处在急停状态，直到将主轴部分故障排除，系统才能够复位，假如是因为主轴驱动器报警而显现的急停，有些系统能够通过急停对整个系统进行复位，包括伺服驱动器，能够排除一样的报警。
常见缘故：
a、主轴空开跳闸
b、主轴单元报警或主轴驱动器出错
5.2. 机床回参考点（回零）故障
5.2.1. 参考点编码器类故障分析与修理
按机床检测元件检测原点信号方式的不同，返回机床参考点的方法有两种，栅点法和磁开关法。
在栅点法中，检测器随着电机一转信同时产生一个栅点或一个零位脉冲，在机械本体上安装一个减速挡块及一个减速开关，当减速撞块压下减速开关时，即开释开关后，数控系统检测到的第一个栅点或信号即为原点。
在磁开关中，在机械本体上安装磁铁及磁感应原电开关，当磁感应开关或接近开关检测到原点信号后，伺服电机赶忙停止运行，该停止点被认为原点。

回参考点动作如下：
1、 在手动方式，选择“回参考点”操作方式
2、 按对应轴的方向键
3、 坐标轴以机床参数设定的“回参考点快移速度Vc向参考点移动
4、 当“参考点减速”挡块压上后（压上减速开关），参考点减速信号（*DEC）生效，电机减速
5、 图a方式减速到零后，机床参数设定的“参考点减速”速度Vm反向运行；图b方式则减速到机床参数设定的“参考点搜索速度”Vm连续向前运行
6、 越过参考点减速挡块后，*DEC信号复原，坐标轴连续以搜索速度运行
7、 在参考点减速挡块放开后，位置检测装置的第一个“零脉冲”到达后开始记数，当到达机床参数设置的“参考点偏移量”后，坐标轴停止运动，回参考点运动终止
5.2.2. 回零重复性差或参考位置偏差
1. 滚珠丝杆间隙增大（修磨滚珠丝杆螺母调整垫片，重调间隙）
2. 回零轴轴承座润滑不良，轴承磨损或损坏（加润滑脂，更换轴承）
3. 电机与机床的连接松动或不正确（如：联轴节松动）
4. 回零减速开关或挡块变动，引起重复性不稳
5. 回零减速开关或挡块变动，引起参考点位置偏差
6. 位置编码器的供电电压太低（供电电压不能低于4.8伏，采纳多芯绞束方法给编码器供电，减小线路降压）
7. 位置编码器编码不良
8. 电动机输入代码错误，电动机矩力小
9. 回参考点计数器容量设置错误（重新运算并设置参考点计数器的容量）
10. 相应轴的伺服参数不对
11. 伺服操纵板或伺服接口模块不良（更换）
12. 机械刚接通电源时，没有执行返回参考点
13. 干扰引起
a、 检查位置编码器反馈信号线是否屏蔽（需采纳屏蔽双绞线，并两端接地），坐标轴操纵电缆应采纳双绞屏蔽电缆
b、 位置编码器的反馈信号线与电机的动力线应分开走线
c、 电机、伺服驱动器外壳需通过电柜接地
d、 坐标轴操纵电缆与其他强电电缆尽量远离且不要平行布置，坐标轴操纵电缆屏蔽可靠接地，坐标轴操纵电缆尽量不要缠绕
5.2.3. 参考点位置偏差一个栅格（参考点发生整螺距偏移）
分析与处理：
用诊断功能监视减速信号，并记下参考点位置与减速信号起作用的那点位置。这两点之间的距离应该等于大约电机转一圈时机床所走的距离一半，调整参考点减速挡块位置或将电机旋转一个角度（180°左右），使得挡块放开点与“零脉冲”位置相差在半个螺距左右，机床即能够复原正常工作
1. 减速挡块位置不正确
2. 减速挡块太短
3. 坐标轴回零(回参考点)开关信号与进给电机编码器Z 脉冲位置太近
措施：调整坐标轴回零(回参考点)开关位置
4. 回零开关不良
a、 在一栅格内，*DECX发生变化，则*DECX电气开关性能不良，需更换或处理
b、 在一栅格内，*DECX信号不发生变化，则挡块安装不正确
5.2.4. 回参考点时，显现超程报警
1. 运行中挡块松动或参考点开关损坏、松动，无减速信号，造成超程。检查连线、开关、卡线端子、挡块等
2. 回参考点快移速度设得太高，减速动作未能完成时超程，修改回参考点快移速度
3. 在开机时，若工作已在参考点减速区内
4. 回参考点时，压上减速挡块后，以参考点搜索速度向前运动并超程
a、位置反馈信号的1转信号没有输出
b、位置编码器不良
c、位置编码器的供电电压偏低，要求一样不能低于4.8 V
d、伺服操纵部分和伺服接口部分不良
5. 回参考点时，压上减速挡块后，以参考点搜索速度反方向运行，并显现反方向的超程（图a回零方式），缘故同上
6. 回参考点时，机床向相反的方向慢速运行，直至超程报警（图a回零方式），当机床回参考点时，减速开关闭合系统会将轴向相反运动
a、减速开关被压下或压坏
b、减速开关被短路
c、减速开关进油、进水
5.2.5. 回参考点过程中显现“软超程”报警
此类故障一样是由于参数设定不当造成的，能够通过重新设定参数进行解决，处理方法如下：
a、 将机床运行到正常位置，进行手动回参考点，并利用手动方式压上“回参考点减速”开关，进行回参考点，验证回参考点动作的正确性
b、 在回参考点动作确认正确后，通过MDI/CRT面板，修改软件纤维参数
c、 再次执行正常的手动回参考点操作，机床到达参考点定位停止
d、 复原软件限位参数
e、 再次执行正常的手动回参考点操作，机床动作正常，报警解除

6. 刀架故障
一样数控机床的换刀动作流程大致相同，都能够简化为：
T代码输入
T代码选通
点动换刀键
下换刀指令，
刀架运行灯亮
锁销松开，刀架弹起
刀架电机正传
到位，核对刀位并发讯、停止正转
刀架电机反转，精位
电机停转，刀
架落下卡紧
刀位压紧发讯
刀位压紧，定位销锁定，完成发讯
刀架运行灯熄灭，换刀终止
图 换刀流程图

假如换刀过程中显现故障，如找不到刀位、换刀时刻过长（超过延时设定时刻），未压紧等故障，一样系统会在主画面上显示刀架报警，并在诊断画面相应的诊断位上以状态字来显示“换刀系统故障”。
6.1. 刀架抬起不转动故障

分析与处理：
依照刀架动作程序化特点，动作停止在刀架电机正转不能进行。可能是部件及其连接电缆与接口时。测电机相电压与相同的电阻是否完好，再检查刀架电机风扇装置，电风扇是否污染严峻，蜗杆磨损严峻，蜗杆轴承是否损坏，进行修理更换。
刀架动作操纵中，PLC指令往往是在前一指令下达通过一定延时后发出下一个指令的。如：设定的延时时刻小于相关器件动作过程所需时刻，就会显现：换刀程序中断停机故障，并显示刀架系统故障报警，相关缘故如下：
1、机械阻力大的器件动作时刻过长，诸如：电磁闸/电磁开关的弹簧失效；传动环节的松动，磨损，损坏与润滑不良；液压过低，相关期间动作慢等；
2、传感器污染、性能下降与位移；
3、信号线缆与接头接触不良；
4、延时时刻设定太小，即不到位故障
6.2. 刀架旋转不止故障
刀架旋转不止是刀架失控现象，往往与信号线或电源线断线、刀位定位开关失效或松动、定位开关接线错误/断/短路有关。关于车削加工中，是按照指令脉冲刀架，刀号编码器输出实际刀号脉冲给PLC，由PLC进行刀号识别与核对正确，才发出到位信号的。因此当显现“找不到刀”或“乱刀”现象，还可能是刀库编码器乱码、松动位移的故障。
修理处理：
1、检查模块的电源是否正常，通常的刀架刀位信号模块应该为DC24V, 接线极性是否正确
2、检查PLC参数设置是否和系统输入一一对应
3、需更换刀架刀位信号模块
6.3. 刀架定位不准故障
刀架越位，容易显现打刀现象或加工尺寸的失控。一样多与刀架机械故障相关。如：定位销锈住不灵活 、刀位定位开关失效或松动、定位开关接线不良、传动环节严峻磨损或折断、定位齿盘上有铁屑，或者刀具伸出过长。另外，与定位相关的插补设置有误。
1、刀架刀位信号模块的电源不正确
2、无刀架反转输出
3、刀架反转继电器或接触器坏
4、参数设置错
5、机械松动或机械坏
6、硬件板卡损坏
修理处理：
1、检查模块的电源是否正常，通常的刀架刀位信号模块应该为DC24V
2、.检查输出端口，检查开关量输出电缆，.检查电路
3、检查PMC 用户参数P[02]至P[05], 依照具体情形调整，检查PLC参数设置
4、检查电机与刀架联接的部分定位销子是否有松动，需更换刀架
5、需更换系统或送厂修理
6.4. 刀架转动不到位故障
刀架转动不到位故障与“定位不准”成因类似。还与刀架伺服电机本身故障、接线不良或屏蔽接地不良有关。全面检查后该刀架电器操纵部分正常属机械故障通过更换掉断裂的弹簧定位反靠销后安装好刀架重新试车故障得到排除。

7. 附加数控机床PLC故障诊断的方法
依照报警信号诊断故障
数控系统的故障报警信息，为用户提供排除故障的信息。
依照动作顺序诊断故障
数控机床上刀具及托盘等装置的自动交换动作，差不多上按一定的顺序来完成因此，观看机械装置的运动过程，比较故障和正常时的情形，就可发觉疑点，诊断出故障缘故。
依照操纵对象的工作原理诊断故障
数控机床的PLC程序是按照操纵对象的工作原理设计的，通过对操纵对象工作原理的分析，结合PLC的I/O状态是诊断故障专门有效的方法。
依照PLC的I/O状态诊断故障
在数控机床中，输入/输出信号的传递，一样要通过PLC的I/O接口来实现，因此一些故障会在PLC的I/O接口通道上反映出来。数控机床的那个特点为故障诊断提供了方便。假如不是数控系统硬件故障，能够不必查看梯形图和有关电路图，通过查询PLC的I/O通常状态和故障状态来进行诊断。
另外一种简单有用的方法，确实是将数控机床的输入/输出状态列表，通过比较通常状态和故障状态，就能迅速诊断出故障部位。
通过PLC梯形图诊断故障
依照PLC的梯形图来分析和诊断故障是解决数控机床外围故障的差不多方法。假如采纳这种方法诊断机床故障，第一应该查清机床的工作原理、动作顺序和连锁关系，然后利用CNC系统的自诊断功能或通过机外编程器，依照PLC梯形图查看相关的输入、输出及标志的状态，以确定故障缘故。
动态跟踪梯形图诊断故障
有些PLC发生故障时，查看输入/输出及标志状态均为正常，现在必须通过PLC动态跟踪，实时跟踪输入/输出及标志状态的瞬时变化。依照PLC动作原理作出诊断。

综上所述，PLC故障诊断的要点是:要了解数控机床各部分检测开关的安装位置。如加工中心的刀库，机械手和回转工作台，数控车床的旋转刀架和尾架，机床的气、液压系统中的限位开关，接近开关和压力开关等，要清晰检测开关作为PLC输入信号的标志。要了解执行机构的动作顺序。如液压缸、气缸的电磁换向阀等，要清晰对应的PLC输出信号标志。要了解各种条件标志。如启动、停止、限位、夹紧和放松等标志信号借助编程器跟踪梯形图的动态变化，分析故障的缘故，依照机床的工作原理作出正确的诊断。

8. 设计小结
本文从数控机床故障的产生论述到华中数控机床几个常见故障的分析诊断与修理。能够清晰地明白数控机床是技术含金量专门高的设备，在使用过程中要严格遵照使用要求。设备显现问题后，要及时平复地进行故障诊断，查找合适的方法解决问题。机床修理人员要注重实践，在实践中不断提高自己的水平，要多问、多阅读、多观看、多摸索、多实践、多讨论交流、多总结。只有当自身的水平提高了，数控机床的修理过程才能更迅速，才能更好地提高工作效率，多创效益。

9. 参考文献
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[13]数控编程及其进展，中国数控技术网,2003
[14]周明德，微型运算机系统原理及应用（第四版）[M].机械工业出版社，2004

10. 致谢
从老师将题目布置下来，再到我们每两个人一个小组分组好后，再到我们自己将大学三年来所学的知识梳理起来，通过翻阅资料，问我们相关的科任老师，我们用了专门长一段时刻，这期间有苦也有乐。
第一，在本次毕业设计，我们要专门感谢xx、xx两位老师在繁忙的工作之余抽出时刻指导和关心我，我不管是确定华中数控系统的故障类型，依旧收集资料，进行故障诊断与修理