学号：
中 州 大 学
《机电设备故障诊断与维修技术》
数控机床的故障诊断与维
修总结
专 业： 机械制造与自动化
姓 名：
班 级： 机 制 一 班
指导教师：
评定成绩：
完成日期：2012 年 12 月 10 日
目 录
前言……………………………………………………3
一、 数控机床…………………………………………4
1、数控机床的特点及加工………………………………4
2、数控机床使用中应注意的事项…………………………4
二、数控机床故障的特点与类型……………………5
1、数控机床故障特点……………………………………5
2、数控机床故障类型……………………………………5
三、数控机床故障诊断方法……………………………5
四、数控机床故障维修步骤与方法……………………6
1、数控机床故障维修步骤…………………………………6
2、数控机床故障维修方法…………………………………7
五、心得体会……………………………………………7
六、参考文献……………………………………………8
前言
随着科学技术的发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求，而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。数控机床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体，是高度机电一体化的典型产品。它本身又是机电一体化的重要组成部分，是现代机床技术水平的重要标志。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流，是衡量机械制造工艺水平的重要指标，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用。因此，如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题。但由于数控机床是一种价格昂贵的精密设备，因此，其维护更是不容忽视。通过洛拖的实习，见到了各种先进的数控设备, 仔细观察了工人师傅的操作及其维护修理过程, 参考一些资料，了解到一些数控机床的故障诊断和维修方法，做一点总结，为以后的工作奠定一定的基础，让自己在机械行业能更快更好的发展。
一、数控机床
1、数控机床的特点及加工
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。
数控机床具有高度柔性，高的加工精度，加工质量的稳定与可靠，高的生产效率，并且为机电一体化设备，节省大量的人力与物力，便于自动化管理等特点。随着数控设备不断在生产生活中的深入使用，其维护与维修也成了重中之中，因此这就要求维修人员具有深厚的实践经验与熟练的技术，能准确对机床进行故障定位，并且及时解决，防止出现机器停机，造成经济损失等。
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UG ）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。
2、 数控机床使用中应注意的事项
使用数控机床之前，应仔细阅读机床使用说明书以及其他有关资料，以便正确操作使用机床，并注意以下几点：
1) 机床操作、维修人员必须是掌握相应机床专业知识的专业人员或经过技术培训的人员，且必须按安全操作规程及安全操作规定操作机床；非专业人员不得打开电柜门，打开电柜门前必须确认已经关掉了机床总电源开关。只有专业维修人员才允许打开电柜门，进行通电检修；
2) 除一些供用户使用并可以改动的参数外，其它系统参数、主轴参数、伺服参数等，用
户不能私自修改，否则将给操作者带来设备、工件、人身等伤害；修改参数后，进行第一次加工时，机床在不装刀具和工件的情况下用机床锁住、单程序段等方式进行试运行，确认机床正常后再使用机床；
3) 机床的PLC 程序是机床制造商按机床需要设计的，不需要修改。不正确的修改，操作机床可能造成机床的损坏，甚至伤害操作者；建议机床连续运行最多24小时，如果连续运行时间太长会影响电气系统和部分机械器件的寿命，从而会影响机床的精度；机床全部连接器、接头等，不允许带电拔、插操作，否则将引起严重的后果。
二、数控机床故障的特点与类型
1、数控机床故障特点
数控机床故障的特点：数控机床一般由数控系统，包含伺服电动机和检测反馈装置的伺服系统，强电控制柜，机床本体和各类辅助装置组成。数控机床的复杂性使其故障具有复杂性和特殊性，引起数控机床故障的因素又很多，不能只看故障的表像，要透过现象去检查引起故障的综合因素，找到引起故障的根源，采取合理的方法给予排除。
2、数控机床故障类型
1）、NC 系统故障 NC 系统故障会引起硬件故障和软故障。
2）、伺服系统的故障
由于数控系统的控制核心是对机床的进给部分尽心数字控制，而进给是由伺服单元控制伺服电机，带动滚珠丝杠来实现的，由旋转编码器做位置反馈元件，形成位置控制系统。伺服系统故障一般是由伺服控制单元、伺服电机、测速电机、编码器等问题引起的。
3）、外部故障
由于现代的数控系统可靠性越来越高，故障率越来越低，很少发生故障。大部分故障都是非系统故障，是由外部原因引起的。
三、数控机床故障的诊断方法
1、系统自诊断
一般CNC 系统都有较为完备的自诊断系统，无论是华中系统还是西门子系统，上电初始化时或运行中均能对自身或接口做出有限的自诊断。 维修人员应熟悉系统自诊断各种报
警信息。根据说明书进行分析以确定故障范围。 定位故障元器件，对于进口的数控系统一般只能定位到板级。
2、数控系统的软故障诊断
数控系统的软故障是指控制系统的系统软件和PLC 程序。 有的系统把它们写在EPROM 中插在主机板上，有的驻留在硬盘上。一旦这些软件出现问题，系统将造成全部或局部混乱，当分析到确定是软件故障时，应当使用备用软 件或备用EPROM 换上，严格按操作步骤经初始化后试运行。这类故障只要有备份文件一般不难恢复。其难度在于备份软件不完备或专用传送设备不具备或生产厂家操作手段中设置口令保密等因素造成无法恢复。
3、利用PLC 程序定位机床与CNC 系统接口诊断
现在一般CNC 控制系统均带有PLC 控制器，大多为内置式 PLC 控制。维修人员应根据梯形图对机床控制电器进行分析，在CRT 上直观地看出 CNC 系统I ／O 的状态。通过PLC 程序的逻辑分析，方便地检查出问题存在部位。如 FANUC 一OT 系统中自诊断页面，FANUC 一7M 系统中的T 指令等。
4、利用数控系统的PLC 状态显示功能诊断
许多数控系统都有PLC 状态显示功能，如西门子3系统PC 菜单下的PC STATUS，西门子810系统DIAGNOSIS 菜单下的PLC STATUS功能等，利用这些功能可显示PLC 的输入、输出、定时器、计数器等的即时状态和内容。根据机床的工作原理和机床厂家提供的电气原理图，通过监视相应的状态，就可确诊一些故障。
四、数控机床故障的维修步骤与方法
1、故障排除步骤
①询问操作者故障发生的原因
当故障发生后，维修人员一般不要急于动手，要仔细询问故障发生时机床处在什么工作状态、表现形式、产生的后果、是否是误操作。故障能否再现等。
②表面与基本供电检查
主要观察设备有无异常情况，如机械卡住、电机烧坏、 保险熔断等。首先检查AC ＼DC 电源是否正常，尽可能地缩小故障范围。
③分析图纸，确定故障部位
根据图纸PLC 梯图进行分析，以确定故障部位是机械、 电器、液压还是气动故障。
④根据经验分析，扩大思路
根据经验分析，一定要扩大思路，不局限于维修说明书上的范畴，维修资料只提供一个思路，有时局限性很大。
2、故障维修方法
当数控设备出现故障时，首先要搞清故障现象，向操作人员了解第一次出现故障时的情况，在可能的情况下观察故障发生的过程，观察故障是在什么情况下发生的，怎么发生的，引起怎样的后果。只有了解到第一手情况，才有利于故障的排除，把故障过程搞清了，问题就解决一半了。搞清了故障现象，然后根据机床和数控系统的工作原理，就可以很快地确诊问题所在并将故障排除，使设备恢复正常使用。
下面是一些具体数控机床故障的解决方法：
1） 当伺服驱动器出现母线欠电压警报时，是由主回路断路器跳闸引起，需重新推好电
闸。
2） 当主轴驱动器出现电动机的速度不能跟从指令速度，电动机负载转矩过大。参数4082
中的加速度时间不足时，需确认切削条件后减少负载并且修改参数4082。
3） 当主轴切换输出切换时的切换顺序异常。切换用的MC 的接点状态确认信号和指令
不一致时，需确认、修改梯形图顺序，更换用于切换的MC 。
4）当电源系统出现主回路直流母线电容不能在规定的时间内充电时，可能是由于电源模
块容量不足或直流母线存在短路，充电限流电阻不良引起的。
五、维修总结
数控机床是技术含金量很高的设备，在使用过程中要严格遵照使用要求，必须执行设备操作规程，因为数控故障大多都是由认为造成的，作为操作人员，为减少设备故障、延长使用寿命，需做设备的日常维护，尽可能让机床发挥它的最大效益，不能还没有使用就要坏掉，在维修。公司也应加大为操作人员素质培养，让他们尽快掌握机床性能，保证设备运行 在合理的工作状态之中；另外，维修人员应做经常性的巡回检查，如CNC 系统的排风扇运行情况，机柜、电机是否发热，是否有异常声音或有异味，压力表指示是否正常，各管路及接头有无泄漏、润滑状况是否良好等，积极做好故障和事故预防，若发现异常应及时解决，这样做才有可能把故障消灭在萌牙 状态之中，从而可以减少一切可避免的损失。当设备出
现问题后，要及时冷静地进行故障诊断，寻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、多观察、多思考、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。
六、参考文献
1、 《机电设备故障诊断与维修技术》
2、 《维修电工》
3、 《数控机床故障诊断与维修》
4、 《数控机床常见故障快速处理》
陈则钧 龚雯 主编 王建 主编 杨克冲 主编 严峻 主编 高等教育出版社 机械工业出版社 华中科技大学出版社 机械工业出版社
学号：
中 州 大 学
《机电设备故障诊断与维修技术》
数控机床的故障诊断与维
修总结
专 业： 机械制造与自动化
姓 名：
班 级： 机 制 一 班
指导教师：
评定成绩：
完成日期：2012 年 12 月 10 日
目 录
前言……………………………………………………3
一、 数控机床…………………………………………4
1、数控机床的特点及加工………………………………4
2、数控机床使用中应注意的事项…………………………4
二、数控机床故障的特点与类型……………………5
1、数控机床故障特点……………………………………5
2、数控机床故障类型……………………………………5
三、数控机床故障诊断方法……………………………5
四、数控机床故障维修步骤与方法……………………6
1、数控机床故障维修步骤…………………………………6
2、数控机床故障维修方法…………………………………7
五、心得体会……………………………………………7
六、参考文献……………………………………………8
前言
随着科学技术的发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求，而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。数控机床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体，是高度机电一体化的典型产品。它本身又是机电一体化的重要组成部分，是现代机床技术水平的重要标志。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流，是衡量机械制造工艺水平的重要指标，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用。因此，如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题。但由于数控机床是一种价格昂贵的精密设备，因此，其维护更是不容忽视。通过洛拖的实习，见到了各种先进的数控设备, 仔细观察了工人师傅的操作及其维护修理过程, 参考一些资料，了解到一些数控机床的故障诊断和维修方法，做一点总结，为以后的工作奠定一定的基础，让自己在机械行业能更快更好的发展。
一、数控机床
1、数控机床的特点及加工
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。
数控机床具有高度柔性，高的加工精度，加工质量的稳定与可靠，高的生产效率，并且为机电一体化设备，节省大量的人力与物力，便于自动化管理等特点。随着数控设备不断在生产生活中的深入使用，其维护与维修也成了重中之中，因此这就要求维修人员具有深厚的实践经验与熟练的技术，能准确对机床进行故障定位，并且及时解决，防止出现机器停机，造成经济损失等。
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UG ）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。
2、 数控机床使用中应注意的事项
使用数控机床之前，应仔细阅读机床使用说明书以及其他有关资料，以便正确操作使用机床，并注意以下几点：
1) 机床操作、维修人员必须是掌握相应机床专业知识的专业人员或经过技术培训的人员，且必须按安全操作规程及安全操作规定操作机床；非专业人员不得打开电柜门，打开电柜门前必须确认已经关掉了机床总电源开关。只有专业维修人员才允许打开电柜门，进行通电检修；
2) 除一些供用户使用并可以改动的参数外，其它系统参数、主轴参数、伺服参数等，用
户不能私自修改，否则将给操作者带来设备、工件、人身等伤害；修改参数后，进行第一次加工时，机床在不装刀具和工件的情况下用机床锁住、单程序段等方式进行试运行，确认机床正常后再使用机床；
3) 机床的PLC 程序是机床制造商按机床需要设计的，不需要修改。不正确的修改，操作机床可能造成机床的损坏，甚至伤害操作者；建议机床连续运行最多24小时，如果连续运行时间太长会影响电气系统和部分机械器件的寿命，从而会影响机床的精度；机床全部连接器、接头等，不允许带电拔、插操作，否则将引起严重的后果。
二、数控机床故障的特点与类型
1、数控机床故障特点
数控机床故障的特点：数控机床一般由数控系统，包含伺服电动机和检测反馈装置的伺服系统，强电控制柜，机床本体和各类辅助装置组成。数控机床的复杂性使其故障具有复杂性和特殊性，引起数控机床故障的因素又很多，不能只看故障的表像，要透过现象去检查引起故障的综合因素，找到引起故障的根源，采取合理的方法给予排除。
2、数控机床故障类型
1）、NC 系统故障 NC 系统故障会引起硬件故障和软故障。
2）、伺服系统的故障
由于数控系统的控制核心是对机床的进给部分尽心数字控制，而进给是由伺服单元控制伺服电机，带动滚珠丝杠来实现的，由旋转编码器做位置反馈元件，形成位置控制系统。伺服系统故障一般是由伺服控制单元、伺服电机、测速电机、编码器等问题引起的。
3）、外部故障
由于现代的数控系统可靠性越来越高，故障率越来越低，很少发生故障。大部分故障都是非系统故障，是由外部原因引起的。
三、数控机床故障的诊断方法
1、系统自诊断
一般CNC 系统都有较为完备的自诊断系统，无论是华中系统还是西门子系统，上电初始化时或运行中均能对自身或接口做出有限的自诊断。 维修人员应熟悉系统自诊断各种报
警信息。根据说明书进行分析以确定故障范围。 定位故障元器件，对于进口的数控系统一般只能定位到板级。
2、数控系统的软故障诊断
数控系统的软故障是指控制系统的系统软件和PLC 程序。 有的系统把它们写在EPROM 中插在主机板上，有的驻留在硬盘上。一旦这些软件出现问题，系统将造成全部或局部混乱，当分析到确定是软件故障时，应当使用备用软 件或备用EPROM 换上，严格按操作步骤经初始化后试运行。这类故障只要有备份文件一般不难恢复。其难度在于备份软件不完备或专用传送设备不具备或生产厂家操作手段中设置口令保密等因素造成无法恢复。
3、利用PLC 程序定位机床与CNC 系统接口诊断
现在一般CNC 控制系统均带有PLC 控制器，大多为内置式 PLC 控制。维修人员应根据梯形图对机床控制电器进行分析，在CRT 上直观地看出 CNC 系统I ／O 的状态。通过PLC 程序的逻辑分析，方便地检查出问题存在部位。如 FANUC 一OT 系统中自诊断页面，FANUC 一7M 系统中的T 指令等。
4、利用数控系统的PLC 状态显示功能诊断
许多数控系统都有PLC 状态显示功能，如西门子3系统PC 菜单下的PC STATUS，西门子810系统DIAGNOSIS 菜单下的PLC STATUS功能等，利用这些功能可显示PLC 的输入、输出、定时器、计数器等的即时状态和内容。根据机床的工作原理和机床厂家提供的电气原理图，通过监视相应的状态，就可确诊一些故障。
四、数控机床故障的维修步骤与方法
1、故障排除步骤
①询问操作者故障发生的原因
当故障发生后，维修人员一般不要急于动手，要仔细询问故障发生时机床处在什么工作状态、表现形式、产生的后果、是否是误操作。故障能否再现等。
②表面与基本供电检查
主要观察设备有无异常情况，如机械卡住、电机烧坏、 保险熔断等。首先检查AC ＼DC 电源是否正常，尽可能地缩小故障范围。
③分析图纸，确定故障部位
根据图纸PLC 梯图进行分析，以确定故障部位是机械、 电器、液压还是气动故障。
④根据经验分析，扩大思路
根据经验分析，一定要扩大思路，不局限于维修说明书上的范畴，维修资料只提供一个思路，有时局限性很大。
2、故障维修方法
当数控设备出现故障时，首先要搞清故障现象，向操作人员了解第一次出现故障时的情况，在可能的情况下观察故障发生的过程，观察故障是在什么情况下发生的，怎么发生的，引起怎样的后果。只有了解到第一手情况，才有利于故障的排除，把故障过程搞清了，问题就解决一半了。搞清了故障现象，然后根据机床和数控系统的工作原理，就可以很快地确诊问题所在并将故障排除，使设备恢复正常使用。
下面是一些具体数控机床故障的解决方法：
1） 当伺服驱动器出现母线欠电压警报时，是由主回路断路器跳闸引起，需重新推好电
闸。
2） 当主轴驱动器出现电动机的速度不能跟从指令速度，电动机负载转矩过大。参数4082
中的加速度时间不足时，需确认切削条件后减少负载并且修改参数4082。
3） 当主轴切换输出切换时的切换顺序异常。切换用的MC 的接点状态确认信号和指令
不一致时，需确认、修改梯形图顺序，更换用于切换的MC 。
4）当电源系统出现主回路直流母线电容不能在规定的时间内充电时，可能是由于电源模
块容量不足或直流母线存在短路，充电限流电阻不良引起的。
五、维修总结
数控机床是技术含金量很高的设备，在使用过程中要严格遵照使用要求，必须执行设备操作规程，因为数控故障大多都是由认为造成的，作为操作人员，为减少设备故障、延长使用寿命，需做设备的日常维护，尽可能让机床发挥它的最大效益，不能还没有使用就要坏掉，在维修。公司也应加大为操作人员素质培养，让他们尽快掌握机床性能，保证设备运行 在合理的工作状态之中；另外，维修人员应做经常性的巡回检查，如CNC 系统的排风扇运行情况，机柜、电机是否发热，是否有异常声音或有异味，压力表指示是否正常，各管路及接头有无泄漏、润滑状况是否良好等，积极做好故障和事故预防，若发现异常应及时解决，这样做才有可能把故障消灭在萌牙 状态之中，从而可以减少一切可避免的损失。当设备出
现问题后，要及时冷静地进行故障诊断，寻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、多观察、多思考、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。
六、参考文献
1、 《机电设备故障诊断与维修技术》
2、 《维修电工》
3、 《数控机床故障诊断与维修》
4、 《数控机床常见故障快速处理》
陈则钧 龚雯 主编 王建 主编 杨克冲 主编 严峻 主编 高等教育出版社 机械工业出版社 华中科技大学出版社 机械工业出版社