数控机床故障分析与维修维护技术[.docx

毕 业 论 文（设计） 05 级 机电一体化 专业题 目： 数控机床故障分析与 维修维护技术浅谈 学生姓名： 指导教师： 班 级： 2007 年 11 月 6 日绪 论随着社会生产和科学技术的不断进步，各类工业新产品层出不穷。机械制造产业作为国民工业的基础，其产品更是日趋精密复杂，特别是在宇航、航海、军事等领域所需的机械零件，精度要求更高，形状更为复杂且往往批量较小，加工这类产品需要经常改装或调整设备。数控机床由于能提高生产效率和加工精度，适应多品种、小批量生产，现已成为现代化制造生产技术的主要手段之一。更由于它兼容了计算机技术、自动控制技术与精度测量技术，从而体现了它也是一个高新技术产品。然而任何设备都离不开维修，因此，数控机床维修是重要而必需的，也是一门具有一定难度的学科。普通机床或专业化程度高的自动化机床显然无法适应这些要求。同时，随着市场竞争的日益加剧，企业生产也迫切需要进一步提高其生产效率，提高产品质量及降低生产成本。数控机床是一种技术含量很高的机、电、仪一体化的高效的自动化机床，综合了计算机技术、自动化技术、伺服驱动、精密测量和精密机械等各个领域的新的技术成果，是一门新兴的工业控制技术。不同的数控系统虽然在结构和性能上有所区别，但在故障诊断上有它的共性。因而掌握和熟悉数控系统的工作原理、组成结构是作好维修工作的基础,并显得十分重要.本设计在编写过程中,得到了指导老师的指点,也从许多文献中得到了有益的启发.由于我们水平有限,设计中肯定有许多不到之处,敬请各位领导和广大老师指正. 数控机床故障分析与维修维护技术【摘要】本文从数控机床的基本组成出发，简述了数控机床的特点、安全运行要求以及维护和保养的相关知识。数控机床的维护包括机床数控系统、机械部件、液压、气压系统，机床精度等方面。针对数控机床常见的一些主要故障，说明了的数控机床维修和维护的基本诊断步骤与原则，介绍了数控机床的CNC系统的诊断技术及数控机床故障诊断的常用方法（直观法、系统自诊断法、参数检查法、功能测试法、部件交换法、测量比较法、原理分析法等）。最后，就数控机床不能进给故障进行了较为详细的分析。【关键词】数控机床 进给伺服系统 故障分析 过热报警 维修及维护方法 【Summary 】this text controls tool machine from the number of basic constitute to set out, Chien said a number to control the characteristics, safe movement of tool machine to request and support and the related knowledge for maintaining.The number controls the maintenance of tool machine to include a tool machine number to control system, machine parts, liquid to press, barometric system, tool machine accuracy etc. aspect.Aim at number control the tool machine a little bit familiar main breakdown, the number for explaining controls tool machine to maintain and supports of basic diagnosis step and principle, introduce number control the CNC system of tool machine of diagnosis technique and number control tool machine breakdown the in common use method of the diagnosis.(keep a view method, system to check a method, function a test a method, parts commutation a method from the diagnosis method, parameter, measure comparison method, principle analysis method etc.)End, count to control tool machine cant enter to carry on to the breakdown more detailed of analytical.【Keyword 】The number controls tool machine to enter to break down analysis to maintain for servo system and supports a method酒泉职业技术学院 05 届各专业课程论文（设计）成绩评定表姓 名杨 伟班 级05机电一体化（1）班专 业机电一体化指导教师第一次指导意见指导教师第二次指导意见指导教师第三次指导意见指导教师评语及评分 成绩： 签字（盖章） 年 月 日答辩小组评价意见及评分成绩： 签字（盖章） 年 月 日教学系毕业实践环节指导小组意见签字（盖章） 年 月 日学院毕业实践环节指导委员会审核意见签字（盖章） 年 月 日说明：1、以上各栏必须按要求逐项填写.。2、此表附于毕业论文 (设计)封面之后。目 录一 数控机床与数控系统概述1（一） 数控加工的概念1（二） 数控机床的组成2（三） 数控系统的构成与特点4二 数控机床常见故障诊断的原则4三 数控机床故障诊断方法5（一） 数控机床的CNC系统的诊断技术6（二） 数控机床故障诊断方法8（三） 故障的诊断步骤13（四） 故障处理对策14四 数控机床常见的一些故障及排除方法16（一） 故障的基本概念16（二） 故障的排除方法17五 进给伺服系统的故障类型及诊断方法19（一） 常见故障19（二） 数控机床伺服系统的故障分析与排除方法20六 伺服系统软件的过热类报警22（一） 数控系统软件常见故障的三种类型22（二） 数控机床CNC系统软性故障的排除方法23（三） 过热报警机理及其成因23（四） 伺服系统过热报警故障判别流程图25（五） 过热类报警故障的实例分析27（六） 数控机床伺服系统软件类报警常见故障28七 数控机床的安全操作30（一） 一般注意事项31（二） 机床启动时的注意事项32（三） 调整程序时的注意事项32（四） 机床运转中的注意事项32（五） 出现故障时的注意事项32（六） 重演故障时的注意事项33八 数控设备的维护和保养33（一） 数控机床的维护保养34（二） 数控设备使用中应注意的问题34九 小结35【参考文献】37一 数控机床与数控系统概述随着社会生产和科学技术的不断进步，各类工业新产品层出不穷。机械制造产业作为国民工业的基础，其产品更是日趋精密复杂，特别是在宇航、航海、军事等领域所需的机械零件，精度要求更高，形状更为复杂且往往批量较小，加工这类产品需要经常改装或调整设备。普通机床或专业化程度高的自动化机床显然无法适应这些要求。同时，随着市场竞争的日益加剧，企业生产也迫切需要进一步提高其生产效率，提高产品质量及降低生产成本。一种新型的生产设备数控机床就应运而生了 。（一）数控加工的概念数控机床的工作原理就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、工件的松开与夹紧、进刀与退刀、开车与停车、自动关停冷却液）和步骤以及工件的形状尺寸用数字化的代码表示，通过控制介质（如穿孔纸带或磁盘等）将数字信息送入数控装置，数控装置对输入的信息进行处理与运算，发出各种控制信号，控制机床的伺服系统或其他驱动元件，使机床自动加工出所需要的工件。所以，数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。数控加工一般包括以下几个内容：1、对图纸进行分析，确定需要数控加工的部分；2、利用图形软件（如CAXA制造工程师）对需要数控加工的部分造型；3、根据加工条件，选择合适的加工参数，生成加工轨迹（包括粗加工、半精加工、精加工轨迹）；4、轨迹的仿真检验；5、生成G代码；6、传给机床加工。（二）数控机床主要由以下几部分组成,如图1-1所示1、计算机数控装置（CNC装置）计算机数控装置是计算机数控系统的核心。其主要作用是根据输入的零件加工工序或操作命令进行相应的处理，然后输出控制命令到相应的执行部件（伺服单元、驱动装置和PLC等），完成零件加工程序或操作所要求的工作。2、伺服单元、驱动装置和测量装置伺服单元和驱动装置包括主轴伺服驱动装置、主轴电动机、进给伺服驱动装置及进给电动机。测量装置是指位置和速度测量装置，它是实现主轴控制、进给速度闭环控制和进给位置闭环控制的必要装置。3、控制面板控制面板又称操作面板，是操作人员与数控机床（系统）进行信息交互的工具。4、控制介质与程序输入输出设备控制介质是记录零件加工程序的媒介，是人与机床建立联系的介质。程序输入输出设备是CNC系统与外部设备进行信息交换的装置，其作用是将记录在控制介质上零件加工程序，程序输入输出CNC系统，或将调试好的零件加工程序通过输出设备存放或记录在相应的介质上。5、PLC（可编程序控制器）、机床I/O（输入/输出）电路和装置它是用二进制与逻辑运算、顺序动作有关的I/O控制，它由硬件和软件组成。机床I/O电路和装置是用来实现I/O控制的执行部件，是由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等组成的逻辑电路。6、机床本体机床本体是数控系统的控制对象，是实现加工零件的执行部件。它主要由主运动部件、进给运动部件、支承件以及特殊装置、自动工作台交换系统、自动刀具交换系统和辅助装置组成。操作面板PLCC机床I/O电路和装置主轴伺服单元主轴驱动装置置输入输出设备计算机数控装置进给伺服单元进给驱动装置测量装置机床本体主运动机构进给传动机构辅助控制机构 图1-1数控机床组成图（三）数控系统的构成与特点一般整个数控系统由三大部分组成，即控制系统，伺服系统和位置测量系统。控制系统按加工工件程序进行插补运算，发出控制指令到伺服驱动系统；伺服驱动系统将控制指令放大，由伺服电机驱动机械按要求运动；测量系统检测机械的运动位置或速度，并反馈到控制系统，来修正控制指令。这三部分有机结合，组成完整的闭环控制的数控系统。二 数控机床常见故障诊断的原则由于数控设备与一般设备不同，它是集机电液气等自动控制一体化的综合性设备。不同功能的数控设备具有各自特有的机构，其数控系统有可具有不同的类型。但是，它们又具有许多共同的特性。所以，无论是设备工作原理与结构，还是控制系统及其特性，常见的故障与特殊的故障现象等，必须在学习中寻找与归纳它们的共性与个性，寻找规律。在分析故障现象时，就基于这些规律来寻找“捷径”的。这里介绍一些“原则”，就 是 在故障分析中，实践证明为奏效的“捷径”。主要应掌握以下几种原则：1、先外部后内部。数控机床的检修要求维修人员掌握先外部后内部的原则，即当数控机床发生故障后，维修人员应先用望、听、闻等方法，由外向内逐一进行检查。2、先机械后电气，先机械后电气就是在数控机床的维修中，首先检查机械部分是否正常，行程开关是否灵活，气动液压部分是否正常等。在故障检修之前，首先注意排除机械的故障。3、先静后动，维修人员本身要做到先静后动，不可盲目动手，应先询问机床操作人员故障发生的过程及状态，阅读机床说明书，图纸资料，进行分析后，才可动手查找和处理故障。4、先公用后专用。只有先解决影响一大片的主要矛盾，局部的、次要的矛盾才可迎刃而解。5、先简单后复杂。应首先解决容易的问题，后解决难度较大的问题，常常在解决简单故障过程中，难度大的问题也可变得容易，或者在排除简易故障时受到启发，对复杂的故障的认识更为清晰，从而也有了解决办法。6、先一般后特殊，在排除某一故障时，要首先考虑最常见的可能原因，然后在分析很少发生的特殊原因。三 数控机床故障诊断方法 机床在运行过程中,机械零部件,受到力、热、摩擦以及磨损等多种因素的作用,运行状态不断变化,一旦发生故障,往往会导致不良后果。因此,必须在机床运行过程中,对机床的运行状态及时作出判断并采取相应的措施。运行状态异常时,必须停机检修或停止使用,这样就大大提高了机床运行的可靠性,进一步提高了机床的利用率。数控机床机械故障诊断包括对机床运行状态的识别、预测和监视三个方面的内容。通过对数控机床机械装置的一些特征参数,如振动、噪声和温度等进行测定,将测定值与规定的正常值进行比较,以判断机械装置状态变化的趋势性规律,从而对机械装置的运行状态进行预测和预报。在诊断技术上,既有传统的“实用诊断方法”,又有利用先进测试手段的“现代诊断方法”。（一） 数控机床的CNC系统的诊断技术数控系统是高技术密集型产品，要想迅速而正确的查明原因并确定其故障的部位，要借助于诊断技术。随着微处理器的不断发展，诊断技术也由简单的诊断朝着多功能的高级诊断或智能化方向发展。诊断能力的强弱也是评价CNC数控系统性能的一项重要指标。目前所使用的各种CNC系统的诊断技术大致可分为以下几类：1、起动诊断 起动诊断是指CNC系统每次从通电开始，系统内部诊断程序就自动执行诊断。诊断的内容为系统中最关键的硬件和系统控制软件，如 CPU、存储器、I/O 等单元模块，以及MDI/CRT单元、纸带阅读机、软盘单元等装置或外部设备。只有当全部项目都确认正确无误之后，整个系统才能进入正常运行的准备状态。否则，将在CRT画面或发光二极管用报警方式指示故障信息。此时起动诊断过程不能结束，系统无法投入运行。2、在线诊断 在线诊断是指通过CNC系统的内装程序，在系统处于正常运行状态时对CNC系统本身及CNC装置相连的各个伺服单元、伺服电机、主轴伺服单元和主轴电动机以及外部设备等进行自动诊断、检查。只要系统不停电，在线诊断就不会停止。 在线诊断一般包括自诊断功能的状态显示有上千条，常以二进制的0或1来显示其状态。对正逻辑来说，0表示断开状态，1表示接通状态，借助状态显示可以判断出故障发生的部位。常用的有接口状态和内部状态显示，如利用I/O接口状态显示，再结合PLC梯形图和强电控制线路图，用推理法和排除法即可判断出故障点所在的真正位置。故障信息大都以报警号形式出现。一般可分为以下几大类：过热报警类；系统报警类；存储报警类；编程/设定类；伺服类；行程开关报警类；印刷线路板间的连接故障类。3、离线诊断 离线诊断是指数控系统出现故障后，数控系统制造厂家或专业维修中心利用专用的诊断软件和测试装置进行停机（或脱机）检查。力求把故障定位到尽可能小的范围内，如缩小到某个功能模块、某部分电路，甚至某个芯片或元件，这种故障定位更为精确。4、现代诊断技术 随着电信技术的发展，IC和微机性价比的提高，近年来国外已将一些新的概念和方法成功地引用到诊断领域。1) 通信诊断 也称远程诊断，即利用电话通讯线把带故障的CNC系统和专业维修中心的专用通讯诊断计算机通过连接进行测试诊断。如西门子公司在CNC系统诊断中采用了这种诊断功能，用户把CNC系统中专用的“通信接口”连接在普通电话线上，而两门子公司维修中心的专用通迅诊断计算机的“数据电话”也连接到电话线路上，然后由计算机向 CNC系统发送诊断程序，并将测试数据输回到计算机进行分析并得出结论，随后将诊断结论和处理办法通知用户。 通讯诊断系统还可为用户作定期的预防性诊断，维修人员不必亲临现场，只需按预定的时间对机床作一系列运行检查，在维修中心分析诊断数据，可发现存在的故障隐患，以便及早采取措施。当然，这类CNC系统必须具备远程诊断接口及联网功能。2) 自修复系统 就是在系统内设置有备用模块，在CNC系统的软件中装有自修复程序，当该软件在运行时一旦发现某个模块有故障时，系统一方面将故障信息显示在CRT上，同时自动寻找是否有备用模块，如有备用模块，则系统能自动使故障脱机，而接通备用模块使系统能较快地进入正常工作状态。这种方案适用于无人管理的自动化工作场合。 需要注意的是：机床在实际使用中也有些故障既无报警，现象也不是很明显，对这种情况，处理起来就不那样简单了。另外有此设备出现故障后，不但无报警信息，而且缺乏有关维修所需的资料。对这类故障的诊断处理，必须根据具体情况仔细检查，从现象的微小之处进行分析，找出它的真正原因。要查清这类故障的原因，首先必须从各种表面现象中找山它的真实故障现象，再从确认的故障现象中找出发生的原因。全面地分析一个故障现象是决定判断是否正确的重要因素。在查找故障原因前，首先必须了解以下情况：故障是在正常工作中出现还是刚开机就出现的；出现的次数是第一次还是已多次发生；确认机床加工程序的正确性；是否有其他人。 （二） 数控机床故障诊断方法由于数控机床故障比较复杂，同时数控系统自诊断能力还不能对系统的所有部件进行测试，往往是一个报警号指示出众多的故障原因，使人难以入手。下面介绍维修人员任生产实践中常用的排除故障方法。1、直观检查法 直观检查法是维修人员根据对故障发生时的各种光、声、味等异常现象的观察，确定故障范围，可将故障范围缩小到一个模块或一块电路板上，然后再进行排除。一般包括： 1) 询问：向故障现场人员仔细询问故障产生的过程、故障表象及故障后果等； 2) 目视：总体查看机床各部分工作状态是否处于正常状态，各电控装置有无报警指示，局部查看有无保险烧断，元器件烧焦、开裂、电线电缆脱落，各操作元件位置正确与否等等； 3) 触摸：在整机断电条件下可以通过触摸各主要电路板的安装状况、各插头座的插接状况、各功率及信号导线的联接状况以及用手摸并轻摇元器件，尤其是大体积的阻容、半导体器件有无松动之感，以此可检查出一些断脚、虚焊、接触不良等故障； 4) 通电：是指为了检查有无冒烟、打火，有无异常声音、气味以及触摸有无过热电动机和元件存在而通电，一旦发现立即断电分析。如果存在破坏性故障，必须排除后方可通电。例：一台数控加工中心在运行一段时间后，CRT显示器突然出现无显示故障，而机床还可继续运转。停机后再开又一切正常。观察发现，设备运转过程中，每当发生振动时故障就可能发生。初步判断是元件接触不良。当检查显示板时，CRT显示突然消失。检查发现有一晶振的两个引脚均虚焊松动。重新焊接后，故障消除。2、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，可判断出故障的大致起因。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中最常用、有效的方法之一。数控系统已具备了较强的自诊断功能，并能随时监视数控系统的硬件和软件的工作状态。利用自诊断功能，能显示出系统与主机之间的接口信息的状态，从而判断出故障发生在机械部分还是数控部分，并显示出故障的大体部位（故障代码）。 1) 硬件报警指示：是指包括数控系统、伺服系统在内的各电气装置上的各种状态和故障指示灯，结合指示灯状态和相应的功能说明便可获知指示内容及故障原因与排除方法； 2) 软件报警指示：系统软件、PLC程序与加工程序中的故障通常都设有报警显示，依据显示的报警号对照相应的诊断说明手册便可获知可能的故障原因及排除方法。3、参数检查法数控系统的机床参数是保证机床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，电气元器件性能变化等原因，也需对有关参数进行重新调整。4、功能测试法 所谓功能测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、螺纹切削、固定循环、用户宏程序等），用手工编程方法，编制一个功能测试程序，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。功能程序测试法是将数控系统的G、M、S、T、F功能用编程法编成一个功能试验程序，并存储在相应的介质上，如纸带和磁带等。在故障诊断时运行这个程序，可快速判定故障发生的可能起因。功能程序测试法常应用于以下场合：1) 机床加工造成废品而一时无法确定是编程操作不当、还是数控系统故障引起； 2) 数控系统出现随机性故障，一是难以区别是外来干扰，二是系统稳定性好； 3) 闲置时间较长的数控机床在投入使用前或对数控机床进行定期检修时。例：一台FANUC9系统的立式铣床在自动加工某一曲线零件时出现爬行现象，表面粗糙度极差。在运行测试程序时，直线、圆弧插补时皆无爬行，由此确定原因在编程方面。对加工程序仔细检查后发现该曲线由很多小段圆弧组成，而编程时又使用了正确定位外检查C61指令之故。将程序中的G61取消，改用G64后，爬行现象消除。5、备件替换法用好的备件替换诊断出坏的线路板，即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刷电路板、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刷线路板或芯片一级。并做相应的初始化起动，使机床迅速投入正常运转。 对于现代数控的维修，越来越多的情况采用这种方法进行诊断，然后用备件替换损坏模块，使系统正常工作。尽最大可能缩短故障停机时间，使用这种方法在操作时注意一定要在停电状态下进行，还要仔细检查线路板的版本、型号、各种标记、跨接是否相同，若不一致则不能更换。拆线时应做好标志和记录。 一般不要轻易更换CPU板、存储器板及电地，否则有可能造成程序和机床参数的丢失，使故障扩大。6、原理分析法 根据数控系统的组成原理，可从逻辑上分析各点的逻辑电平和特性参数，如电压值和波形，使用仪器仪表进行测量、分析、比较，从而确定故障部位。 除以上常用的故障检测方法之外，还可以采用拔插板法、电压拉偏法、局部升温法、敲击法、测量比较法、参数检查法、交叉换位法、初始化复位法、开环检测法等。总之，根据不同的故障现象，可以同时选用几个方法灵活应用、综合分析，才能逐步缩小故障范围，较快地排除故障。（三） 故障的诊断步骤 当机床出现故障时，从管理的角度，应使操作者停止机床运行、保留现场、除非系统电气严重的故障（如短路，元件烧毁）都不应切断机床的电源。由维修人员到现场分析机床当时的运行状态，对故障进行确认，在此过程中应注意以下的故障信息：1、故障发生时报警号和报警提示是什么？哪些指示灯和发光管指示了什么报警？2、如无报警，系统处于何种状态？系统的工作方式诊断结果（如 FANUC-0C系统的DGN700,701,712号诊断内容）是什么？3、故障发生在哪一个程序段？执行何种指令？故障发生前进行了何种操作？4、故障发生在何种速度下？轴处于什么位置？与指令的误差量有多大？5、以前是否发生过类似故障？现场有无异常现象？故障是否重复发生？6、有无其他偶然因素，如突然停电，外线电压波动较大，某部位进水等。在调查故障现象，掌握第一手材料的基础上分析故障的起因，故障分析可采用归纳法和演绎法。归纳法是从故障原因出发寻找其功能联系，调查原因对结果的影响，即根据可能产生该故障的原因分析，看其最后是否与故障现象相符来确定故障点。演绎法是从所发生的故障现象出发，对故障原因进行分割式的分析方法。即从故障现象开始，根据故障机理，列出可能产生该故障的原因；然后对这些原因逐点进行分析，排除不正确的原因，最后确定故障点。（四） 故障处理对策如果出现影响设备或人身安全的紧急情况，不要立即切断机床的电源。应保持故障现场。从机床外观、CRT显示的内容、主板或驱动装置报警灯等方面进行检查。可按系统复位键，观察系统的变化，报警是否消失。如消失，说明是随机性故障或是由操作错误引起的。如不能消失，把可能引起该故障的原因罗列出来，进行综合分析、判断，必要时进行一些检测或试验，达到确诊故障的目的。复位后，故障不能消失，可从以下几方面进行调查：1、检查机床的运行状态1） 机床故障时的运行方式2） CRT显示的内容（报警信号和报警号）3） 驱动装置、变频器等显示的报警指示4） 故障时轴的定位误差5） 刀具轨迹是否正常6） 辅助机能的运行状态2、检查加工程序及操作情况1） 是否为新编制的加工程序2） 刀具补偿指令及补偿量是否正确3） 故障是否与换刀有关4） 故障是否与进给速度有关5） 操作者的情况（新手）3、检查系统的输入电压1）输入电压的波动，电压值是否在正常范围2）附近有否使用大电流的装置4、检查环境状态1） CNC周围的温度状况2） 控制柜热交换器、轴流风扇工作情况3） 系统周围的振动情况4） 附近有否高频干扰源5、检查机床状况1） 熔丝是否已熔断2） 故障前是否修理过机床或设置过参数3） 机床是否已调整好4） 在运行过程中是否改变过工作方式5） 机床是否正处于急停、锁住状态6） 速度倍率开关是否设为零7） 进给保持按钮是否被按下8） 间隙补偿量是否合适9） 机床各信号电缆有否破损10）信号线和电源线是否分开走线四 数控机床常见的一些故障及排除方法随着电子技术和自动化技术的发展，数控机床的使用越来越广泛，一旦数控机床发生故障，就要求维修人员能快速准确的找出故障点.数控机床涉及光、机、电、液等很多技术，发生故障是难免的。故障类型较多，故障点比较复杂，其中伺服系统的故障更是如此。通过对伺服故障的研究，找出故障的规律，并制作多媒体软件，让使用者根据故障的现象，通过一级级菜单直接找到故障点，供使用者及时方便地排除故障。（一） 故障的基本概念故障数控机床全部或部分丧失原有功能的一种现象。故障诊断在数控机床运行中，根据设备的故障现象，在掌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，查明故障的部位和原因。提出有效的维修对策。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，逐渐严重。3、按故障发生的性质分类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、按故障的严重程度分类危险性故障数控系统发生故障时，机床安全保护系统在需要动作时，因故障失去保护动作，造成人身或设备事故。安全性故障机床安全保护系统在不需要动作时发生动作，引起机床不能起动。（二） 故障的排除方法下面从以下几个方面介绍故障的排除方法 1、初始化复位法 一般情况下，由于瞬时故障引起的系统报警，可用硬件复位或开关系统电源依次来清除故障，其系统工作存贮区由于掉电，拔插线路板或电池欠压造成混乱，则必须对系统进行初始化清除，清除前应注意做好数据拷贝记录，若初始化后故障仍无法排除，则进行硬件诊断。 2、参数更改程序更正法 系统参数是确定系统功能的依据，参数设定错误就可能造成系统的故障或某功能无效。例如，在哈尔滨某厂转子铣床上采用了测量循环系统，这一功能要求有一个背景存贮器，调试时发现这一功能无法实现，检查发现确定背景存贮器存在的数据没有设定，经设定后该功能正常。有时由于用户程序错误亦可造成故障停机，对此可以采用系统的块搜索功能进行检查，改正所有错误，以确保其正常运行。 3、最佳化调整法 调节是一种最简单易行的办法。通过对电位计的调节，修正系统故障。如在某军工厂维修中，其系统显示器画面混乱，经调节后正常，在山东某厂，其主轴在启动和制动时发生皮带打滑，原因是由于其主轴负载转矩大，而驱动装置的斜升时间设定过小，经调节后正常。 最佳化调整是系统地对伺服驱动系统与被拖动的机械系统实现最佳匹配的综合调节方法，其办法很简单，用一台多线记录仪或具有存贮功能的双踪示波器，分别观察指令和速度反馈或电流反馈的响应关系，通过调节速度调节器的比例系数和积分时间，来使伺服系统达到既有较高的动态响应特性，而又不振荡的最佳工作状态。在现场没有示波器或记录仪的情况下，可采用一种经验的办法，即调节使电机起振，然后向反向慢慢调节，直到消除震荡即可。 4、备件替换法 用好的备件替换诊断出坏的线路板并做相应的初始化启动，使机床迅速投入正常运转，然后将坏板进行修理或返修，这是目前最常用的排故办法。 5、改善电源质量法 目前我国的电源质量较差，解决这一问题的办法一般采用稳压电源，来改善电源波动。对于高频干扰可以采用电容滤波法，通过这些预防性措施来减少电源板的故障。 6、维修信息跟踪法 一些大的制造公司根据在实际工作中由于设计缺陷而造成的偶然故障，不断修改和完善系统软件或硬件。这些修改以维修信息的形式不断提供给维修人员。这些信息可以做为故障排除的依据，以正确彻底排除故障。五 进给伺服系统的故障类型及诊断方法数控机床伺服系统故障占机床总故障的比率较高。由于伺服系统涉及的环节较多，加之种类繁多、技术原理各具特色，给维修诊断带来困难，因此归纳一些故障诊断方法很有必要。 （一） 常见故障1、超程进给运动超过软限位或硬限位。2、过载进给运动的负载过大、频繁正反转以及传动链润滑不良等引起，CRT及伺服驱动单元都会有报警信息。3、窜动测速信号或速度控制信号不稳定、接线接触不良等引起。4、爬行发生在起动加速段或低速进给时，一般是由于进给传动链的润滑不良、伺服系统增益过低及负载过大、联轴器松动等引起。5、振动与进给速度有关，速度环增益太高或速度反馈有故障；与速度无关，位置环增益太高或位置反馈有故障；在加速过程中产生，减速时间设定过小。6、伺服电动机不转数控系统速度信号是否输出；使能信号是否接通；冷却润滑条件是否满足；电磁制动是否释放；驱动单元故障；伺服电动机故障。7、位置误差系统设置的允差过小；伺服增益设置不当；位置检测装置有污染；进给传动链累积误差过大；主轴箱垂直运动时平衡装置不稳。8、漂移当指令值为零时，坐标轴仍移动从而造成位置误差。通过漂移补偿和驱动单元上的零速调整来消除。9、回参考点故障有找不到和找不准参考点两种故障，前者主要是回参考点减速开关产生的信号或零标志脉冲信号失效所致，可用示波器检测信号；后者是参考点开关挡快位置设置不当引起，只要重新调整即可。（二） 数控机床伺服系统的故障分析与排除方法伺服系统的故障原因由多方面的因素构成，相同的故障表现，往往有多种不同的原因，而同一种原因，往往会引发不同的故障，要在这样复杂的情况下，快速、准确地诊断并排除各种故障，就需要有丰富的实践工作经验和较强的综合分析能力。以下对主轴伺服系统、进给伺服系统、位置检测系统的故障进行分析。1、进给伺服系统故障当进给伺服系统发生故障时，通常有3种表现形式: 1) 在CRT或操作面板上显示报警内容或报警信息；2）在进给伺服驱动单元上用报警灯或数码管显示驱动单元的故障；3) 进给运动不正常，但无任何报警信息。2、进给伺服系统常见的故障现象、原因及排除方法： 1) 飞车。造成此故障的原因有：电动机与脉冲编码器连接错误控制单元有故障。解决方法:检查电机与编码器的连接检查控制单元。 2) 振动。造成此故障的原因有：如振动周期与进给速度有关，一般是该轴的速度环增益太高或速度反馈有故障；可通过检查速度反馈元件、位置反馈元件以及反馈信号线来排除故障加与进给速度无关，一般是位置环增益太高或位置反馈有故障；通过检查电动机及位置检测元件可排除此故障；振动如果是在加减速时产生，是由于加减速时间设定过小。解决办法重新调整加减速时间。 3) 加工圆时轮廓超差。造成故障的原因有：进给轴的机械调整不佳机械间隙大、进给轴的位置增益不一致。解决办法：调整进给轴的机械间隙。 4) 超程。造成故障的原因有：进给运动超过软限位或硬限位有干扰、加工程序不妥。解决办法：检查限位开关；是否有干扰源；检查加工程序。 5) 过载。造成故障的原因有:运动的负载过大、频繁正反向运动以及进给运动传动链润滑状态不良。解决办法：检查润滑；电机电源连线；电动机内线等。 6) 窜动。造成故障的原因有:干扰、控制信号不稳定、测速元件有故障、伺服系统增益过大、进给轴反向间隙过大。解决办法:检查有无干扰源；修复测速元件；调整进给轴的反向间隙至合适。 7) 爬行。造成故障的原因有：伺服系统增益过低、负载大、进给传动链润滑不良。解决办法：检查导轨副以及润滑、进给传动链。 8) 伺服电机不转。造成故障原因有：数控系统故障、使能信号不通、进给驱动单元故障、伺服电机故障。解决办法：检查数控系统有无信号输出、信号是否接通、伺服电机。 9) 位置误差。造成故障原因有：与进给轴运动有关的机械松动、电气干扰、系统设定允差范围小伺服系统增益设定不当、进给轴间隙补偿设定不当、输入电源电压过低、位置检测信号不良、数控系统的位置控制与速度控制部分有故障。解决办法：分析清楚原因，对对应故障部位进行检测与修复。 10) 回参考点故障。造成故障的原因有：回参考点减速开关产生的信号或零位脉冲信