典型机床维修技术论文

青岛职业技术学院毕业设计（论文）

题目 __________________________________ 学生学号__________________________

机电院（部）机电设备专业 812 班

______年 ___月 ___

日

典型机床维修技术

X0805141

2010 10 20

典型机床维修技术

摘要

故障诊断技术已经有30多年的发展历史,但作为一门综合性新学科《故障诊断学》,还是近些年发展起来的。从不同的角度出发,设备故障诊断的理论和方法很多,其中故障诊断专家系统方法是近年来故障诊断领域最显著的成就之一,其内容包括诊断知识的表达、诊断推理方法、不确定性推理及诊断知识的获取等。

电子技术的发展以及国内数控装置的发展使得数控装置的价格走低,特别是经济型数控车系统的价格已经是到达了它的最低点。经济型数控车床在中国的机械加工行业中得到了迅速普及,使得我国机械加工水平无论在加工质量方面还是在加工效率方面也得到了迅速提高。但是随着机床使用时间的延长,数控机床会出现这样或那样的故障,本文就以经济型数控机床的常见故障为例,谈了一些解决的办法。

关键词：典型机床检测维修。

引言 (4)

一、数控机床故障的诊断研究意义所在 (5)

二、现代故障诊断技术概述 (6)

2.1故障诊断主要内容 (6)

2.2 数控机床故障诊断常用的方法 (6)

2.3 数控机床故障诊断技术发展趋势 (6)

三、数控机床故障的诊断展望 (7)

四、换刀装置故障 (8)

五、稳压电源故障 (9)

六、系统程序锁故障 (10)

引言

数控机床的身价从几十万元到上千万元，一般都是企业中关键产品关键工序的关键设备，一旦故障停机，其影响和损失往往很大。但是，人们对这样的设备往往更多地是看重其效能，而不仅对合理地使用不够重视，更对其保养及维修工作关注太少，日常不注意对保养与维修工作条件的创造和投入，故障出现临时抱佛脚的现象很是普遍。因此，为了充分发挥数控机床的效益，我们一定要重视维修工作，创造出良好的维修条件。由于数控机床日常出现的多为电气故障，所以电气维修更为重要。

科学技能的发展，对机械产品提出了高精度、高庞大性的要求，并且产品的更新换代也在加快，这对机床装备不仅提出了精度和效率的要求，并且也对其提出了通用性和矫捷性的要求。数控机床就是针对这种要求而孕育发生的一种新型自动化机床。数控机床集微电子技能、计较机技能、自动节制技能及伺服驱动技能、紧密机械技能于一体，是高度机电一体化的典型产品。它自己又是机电一体化的重要构成部门，是现代机床技能水平的重要标记。数控机床表现了当前世界机床技能前进的主流，是权衡机械打造工艺水平的重要指标，在柔性生产和计较机集成打造等进步先辈打造技能中起着重要的根蒂根基核心效用。因此，怎样更好的使用数控机床是一个很重要的问题。由于数控机床是一种价格昂贵的紧密装备，因此，其维护更是不容忽视。

一.数控机床故障的诊断研究意义所在

故障诊断始于机械设备故障诊断,主要指制造设备和制造过程的状态监测与故障诊断。制造设备主要指加工机床、夹具、量具和刀具;制造过程指制造工艺过程、工艺参数。机械设备运行时的状态监测与故障诊断包含两方面内容:一是对设备的运行状态进行监测;二是在发现异常情况后对设备的故障进行分析、诊断。

设备故障诊断是随设备管理和设备维修发展起来的。欧洲各国在欧洲维修团体联盟(FENMS)推动下,主要以英国倡导的设备综合工程学为指导;美国以后勤学为指导;日本吸收二者特点,提出了全员生产维修(TPM)的观点。

美国自1961年开始执行阿波罗计划后,出现一系列因设备故障造成的事故,导致1967年在美国宇航局(NASA)倡导下,由美国海军研究室(ONR)主持成立了美国机械故障预防小组(MFPG),并积极从事技术诊断的开发。美国诊断技术在航空、航天、军事、核能等尖端部门仍处于世界领先地位。

我国在故障诊断技术方面起步较晚,1979年才初步接触设备诊断技术,近年来得到迅速发展。目前国内对装备的故障诊断技术,尤其是板级故障诊断技术的研究有了较大的进展。经过二十多年的研究与发展,我国的故障诊断技术己广泛应用于军工、化工、工业制造等领域,如数控机床、汽车、发电、船舶、飞机、卫星、核反应堆等。

二.现代故障诊断技术概述

2.1 故障诊断主要内容

故障诊断的实质是在诊断对象出现故障的前提下,通过来自外界或系统本身的信息输入,经过处理,判断出故障种类,定为故障部位(元部件),进而估计出故障可能时间、严重程度、故障原因等,甚至还可以提供评价、决策以及进行维修的建议。

现代故障诊断的主要内容应包括实时监测技术,故障分析(诊断)技术和故障修复方法三个部分。从信息获取到故障定位,再到故障的排除,作为单独的技术领域发展的同时,又作为故障诊断的技术共同协调发展。

2.2 数控机床故障诊断常用的方法

(1)直观法。由维修人员利用感觉器官,观察故障发生时的各种声、光、味等异常现象,查看CNC机床系统的各个模块和线路,有无烧毁和损伤痕迹,迅速将故障范围缩小到一个模块或一块印刷线路板。这是一种最基本和常用的方法。

(2)CNC系统自诊断法。数控系统的自诊断功能,已经成为衡量数控系统性能的重要指标,数控系统的自诊断功能实时监视数控系统的工作状态。一旦发生异常情况,立即在CRT上显示报警信息,或通过发光二极管指示故障的原因、故障模块,这是CNC 机床故障诊断维修中最有效和直接的一种方法。

(3)功能程序测试法。功能程序测试法就是将数控系统的常用功能和特殊功能用手工编程或自动编程的方法,编制成一个功能测试程序,送入数控系统,然后让数控系统运行这个测试程序,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可能的部位和故障原因。

(4)模块交换法。所谓模块交换法就是在分析出故障大致起因的情况下,利用备用的印刷线路板、模板、集成电路芯片或元件替换有疑点的部分,将功能相同的模板或单元相互交换,观察故障的转移情况,从而快速判断故障部位的方法。

(5)原理分析法。根据CNC组成原理,从系统各部件的工作原理着手进行分析和判断,从逻辑关系上分析电路故障疑点的逻辑电平和特征参数,从而确定故障部位的方法。这种方法对维修人员要求很高,必须熟悉整个系统或每个部件的工作原理,才能对故障部位进行定位。

(6)PLC程序法。根据PLC报警信息,查阅有关PLC程序,对照报警点相应的模块程序,比较相关I/O元件的逻辑状态,判断故障。

数控机床的故障诊断的方法还有参数检查法、测量比较法、敲击法、局部升温法、隔离法和开环检测法等,这些方法各有特点,维修时常同时采用几种方法综合运用,分析并逐步缩小故障范围,以达到排除故障的目的。

2.3 数控机床故障诊断技术发展趋势

(1)针对数控车床不完整信息和不精确信息的处理利用,更强调信息融合策略和处理技术,知识的表示方法;(2)针对现代数控设备复杂化、集成化、自动化程度的提高以及可持续工作能力和可靠性要求的提高,更强调多智能技术的融合,系统级诊断技术,混合智能诊断技术的研究;(3)针对专家系统知识获取的瓶颈问题,更强调自适应能力和自学习能力的研究,在线诊断技术、多传感器技术的研究。

三.数控机床故障的诊断展望

数控机床的故障诊断一直是困扰操作、维修人员的难题。由于数控机床的安全性和工作可靠性对于生产单位的效益直接产生很大的影响,专家系统在故障诊断领域中的应用,实现了基于人类专家经验知识的设备与系统故障诊断技术。

CNC机床作为一个复杂多变的非线性系统,充分考虑自然情况的变化以及人为误操作,如何结合模糊技术以及人工智能方面的优点,总结出更加智能的故障诊断方法,将是以后需要努力的方向。

随着设备自动化的进一步提高,其故障诊断也变得更加的复杂,特别是对于工程机械来说,要解决作业过程中的所有故障是十分困难的。鉴于此情况,在技术实力雄厚的科研院所建立远程故障诊断系统,通过Internet与工程机械操作现场连接,建立一个实时故障检测系统,及时地发现作业过程的故障,迅速地进行诊断。在本地的故障诊断系统无法解决时,利用Internet访问远程故障诊断中心,通过技术实力雄厚的科研院所来解决这些故障,及时地恢复生产,也有效地实现了技术资源共享,因此基

于Internet的远程故障诊断系统将是一个重要的发展方向。

四.换刀装置故障

数控车换刀一般的过程是:换刀电机接到换刀信号后,通过蜗轮蜗杆减速带动刀架旋转,由霍尔元件发出刀位信号,数控系统再利用这个信号与目标值进行比较以判断刀具是否到位。刀换到位后,电机反转缩紧刀架。在我维修数控车的过程中遇到了以下几个故障现象。

故障一:一台四刀位数控车床,发生一号刀位找不到,其它刀位能正常换刀的故障现象。

故障分析:由于只有一号刀找不到刀位,可以排除机械传动方面的问题,确定就是电气方面的故障。可能是该刀位的霍尔元件及其周围线路出现问题,导致该刀位信号不能输送给PLC。对照电路图利用万用表检查后发现:1号刀位霍尔元件的24V供电正常,GND线路为正常,T1信号线正常。因此可以断定是霍尔元件损坏导致该刀位信号不能发出。

解决办法:更换新的霍尔元件后故障排除,一号刀正常找到。

故障二:一台六刀位数控车床,换刀时所有刀位都找不到,刀架旋转数周后停止,并且数控系统显示换刀报警:换刀超时或没有信号输入。

故障分析查找:对于该故障,仍可以排除机械故障,归咎于电气故障所致。产生该故障的电气原因有以下几种:1.磁性元件脱落;2.六个霍尔元件同时全部损坏;3.霍尔元件的供电和信号线路开路导致无电压信号输出。其中以第三种原因可能性最大。因此找来电路图,利用万用表对霍尔元件的电气线路的供电线路进行检查。结果发现:刀架检测线路端子排上的24V供电电压为0V,其它线路均正常。以该线为线索沿线查找,发现从电气柜引出的24V线头脱落,接上后仍无反应。由此判断应该是该线断线造成故障。

解决办法:利用同规格导线替代断线后,故障排除。

五.稳压电源故障

机床在运行时机床照明灯突然不亮,机床操作面板灯也不亮,系统电源正常,同时系统急停报警,和主轴无信号警。关机后重新上电故障依旧。

故障分析检查:经询问当时操作人员,没有违规操作,排除人为原因,也可以排除机械原因,应该是电气故障引起。该机床的电器原理图显示,这些失电区域都和24V 有关,并且该机床拥有两个稳压电源,一个是I/O接口电源,另一个为系统电源。失电区域都与I/O接口有关,于是打开电气柜观察发现I/O接口稳压电源指示灯未能点亮,说明该电源未能正常工作或损坏。由稳压电源的工作原理知道,稳压电源有电流短路和过载保护的功能,当电源短路或过载时自动关断电源输出,以保护电源电路不被损坏。于是试着把电源的输出负载线路拆下来,结果发现重新上电后电源指示灯亮了。这说明电源本身没有损坏。通过分析得知该电源为I/O接口电源,负载不大,也不会出现过载现象,应该是输出回路中有短路故障。沿着输出线号进行检查发现有一根24V+输出线接头从绝缘胶布中露出并接触到机床床体。原因很明显:由于该线与机床发生对地短路,造成该稳压电源处于自我保护状态,使得操作面板和一些I/O接口继电器供电停止,导致发生以上故障。至于变频器报警可能24V信号不能到位发出报警。

解决办法:用绝缘胶布把接头处重新包好,重新上电开机所有故障解决,报警解除照明灯也亮了。

六.系统程序锁故障

一台数控车,配有FANUC-0i-mate系统,无法输入对刀值等参数,不能编辑程序,并伴有报警。

故障分析检查:对此现象首先想到了程序保护开关,通过对比正常的系统发现:

与系统锁住时现象一样。所以怀疑系统锁开关坏了,但经过短接,仍不能解决问题。通过观察故障系统的梯形图发现X56输入点无信号输入,说明这条输入线路断路。沿着这条线号利用万用表检查,发现在操作面板后面选轴开关接头处线头脱落,导致线路无法输入信号,使PLC逻辑关系不正确,才出现以上故障。

解决办法:用烙铁焊锡把脱落的线头重新焊接好,报警解除,参数输入正常,故障消失。

结束语

以上维修案例,可作为类似故障的排除参考。一般地,对于任何故障,首先是根据现象,根据原理来判断故障点,分析每一个可能性,如一个开关,一个线接头,一个螺钉都会是都会是故障原因,参照之前的操作、维修历史进行分析,能有利于缩小查找范围,有利于提高维修的效率。

参考文献

[1]夏凤芳. 数控机床：北京：高等教育出版社。 2003

[2]霍苏萍.数控加工编程与操作：北京：人民邮电出版社。 2001

[3]娄锐.数控机床：大连理工大学出版社。 2006

致谢

在该论文形成过程中得到了李花老师的细心指导和耐心帮助，在这里表示衷心的感谢！我终于完成了这次论文要求，通过自己的努力和钻研，完成了此次对数控车床检测和维修，当然了，还有许多不足之处，非常感谢几位前辈的文献，让我丰富了很多内容，还有指导老师的帮助。我会继续努力，做的更好。