数控机床故障诊断资料.ppt

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1、数控机床控制技术与系统数控机床控制技术与系统第十章第十章第十章第十章 数控机床故障诊断数控机床故障诊断数控机床故障诊断数控机床故障诊断l l加工中心坐标轴爬行故障加工中心坐标轴爬行故障加工中心坐标轴爬行故障加工中心坐标轴爬行故障l l进给传动链故障进给传动链故障进给传动链故障进给传动链故障l l加工中心换刀故障加工中心换刀故障加工中心换刀故障加工中心换刀故障l l伺服过载故障伺服过载故障伺服过载故障伺服过载故障l l机床数据机床数据机床数据机床数据数控机床控制技术与系统数控机床控制技术与系统加工中心坐标轴爬行故障加工中心坐标轴爬行故障 运运动动部部件件进进给给时时不不是是连连续续的的匀匀速速运

2、运动动，而而是是时时走走时时停停，这这种种现现象象称称为为爬爬行行。爬爬行行多多发发生生在在低低速速进进给给运运动动，速速度度有有时时为为0.05mm/min，微微小小位位移移达达0.001mm/次次。在在机机械械传传动动方方面面，产产生生爬爬行行的的主主要要原原因因是是由由摩摩擦擦系系数数随随相相对对运运动动速速度度不不同同而而造造成成的的，为为避避免免爬爬行行现现象象的的出出现现，可可同同时时采采取取几几项项措措施施，包包括括：采采用用滚滚动动导导轨轨、塑塑料料导导轨轨和和静静压压导导轨轨等等；在在电电气气控控制制方方面面，若若电电气气参参数数（如如增增益益等等）、垂垂直直轴轴的的平平衡衡

3、、电电磁磁制制动动器器、位位置置检检测测、速速度度检检测测等等调调整整不不当当、污污染等都会引起爬行现象。染等都会引起爬行现象。速度速度位移位移爬行爬行 现象现象数控机床控制技术与系统数控机床控制技术与系统诊断流程图诊断流程图加工中心坐标轴爬行故障加工中心坐标轴爬行故障数控机床控制技术与系统数控机床控制技术与系统主轴箱主轴箱立柱立柱平衡平衡油缸油缸伺服电机伺服电机电磁制动器电磁制动器Y机壳机壳制动盘制动盘衔铁衔铁电磁铁心电磁铁心励磁线圈励磁线圈电机转子电机转子弹簧弹簧参考参考P44图图3-11平衡油缸和平衡油缸和电磁制动器电磁制动器加工中心坐标轴爬行故障加工中心坐标轴爬行故障蓄能器蓄能器主轴箱

4、主轴箱平衡平衡链条链条立柱立柱平衡链条平衡链条数控机床控制技术与系统数控机床控制技术与系统外加电压参考法外加电压参考法9651456DC+24V-10+10VSIMODRIVE611A驱动装置驱动装置闭环控制闭环控制插入单元插入单元功率模块功率模块电位器电位器干电池干电池使能信号短接使能信号短接参考参考P223图图4-29-X331接线端接线端子子加工中心坐标轴爬行故障加工中心坐标轴爬行故障数控机床控制技术与系统数控机床控制技术与系统进给传动链故障进给传动链故障故障部位故障部位XYZW参考参考P226图图10-6立柱立柱工作台（沿床身前后运动）工作台（沿床身前后运动）横梁（沿立柱上下运动）横梁

5、（沿立柱上下运动）主轴箱（沿横梁左右运动）主轴箱（沿横梁左右运动）主轴头及刀主轴头及刀具交换装置具交换装置主轴头主轴头及刀库及刀库数控机床控制技术与系统数控机床控制技术与系统进给传动链故障进给传动链故障故障部位故障部位1同步齿形带同步齿形带 2带轮带轮 3Y轴伺服电机轴伺服电机 4光电编码器光电编码器 5横梁横梁 6主轴箱主轴箱反向间隙反向间隙轴向窜动轴向窜动联接联接松动松动编码器损坏编码器损坏伺服电机故障伺服电机故障数控机床控制技术与系统数控机床控制技术与系统进给传动链故障进给传动链故障故障诊断故障诊断1.反向间隙诊断反向间隙诊断YY主轴主轴千分表千分表工作方式开关工作方式开关手动增量点动手

6、动增量点动INC10m 找找正正千千分分表表，Y向向点点动动10次次，Y向向累累积积移移动动50m，再再Y向向点点动动10次次，观观察察千千分分表表指指针针是是否否归归零零，以以此此判判断断Y轴是否存在反向间隙。轴是否存在反向间隙。参考参考P226图图10-8a数控机床控制技术与系统数控机床控制技术与系统进给传动链故障进给传动链故障故障诊断故障诊断2.轴向窜动诊断轴向窜动诊断Y轴滚珠丝杠轴滚珠丝杠滚珠滚珠千分表千分表JOG手动连续手动连续YY工作方式开关工作方式开关 找找正正千千分分表表，在在JOG方方式式下下，主主轴轴箱箱沿沿Y轴轴正正、反反向向连连续续运运动动，观观察察千千分分表表表表针针

7、有有无无明明显显摆摆动动，以以此此判判断断丝丝杠杠在在Y轴是否存在窜动。轴是否存在窜动。参考参考P226图图10-8b数控机床控制技术与系统数控机床控制技术与系统进给传动链故障进给传动链故障故障诊断故障诊断3.联结松动联结松动 伺服电机与同步齿形伺服电机与同步齿形带轮的联结有松动，造成带轮的联结有松动，造成伺服电机旋转时同步带轮伺服电机旋转时同步带轮出现忽紧忽松的现象。出现忽紧忽松的现象。同步带轮同步带轮电机轴电机轴紧固螺母紧固螺母伺服电机伺服电机数控机床控制技术与系统数控机床控制技术与系统进给传动链故障进给传动链故障故障分析故障分析伺服伺服驱动驱动数控系统数控系统光电编码器光电编码器 Y轴轴

8、伺伺服服电电机机上上的的光光电电编编码码器器在在Y轴轴传传动动链链之之外外，通通过过同同步步齿齿形形带带的的传传动动比比和和丝丝杠杠螺螺距距间间接接测测量量出出Y轴轴的的直直线线位位移移量量，组成半闭环伺服系统。组成半闭环伺服系统。若若传传动动链链中中某某个个部部位位出出现现问问题题，编编码码器器是是测测量量不不出出来来的的，数数控控系系统统认认为为运运动动状状态态是是好好的的，不不产产生生报报警警。因因此此，当当同同步步带带轮轮联联结结出出现现松松动动时时，造造成成Y轴轴运运动动出出现现随随机机性性的的抖抖动动，表表现现为为Y轴轴方方向向尺尺寸寸无无规规律律的的超超差差，但但编编码码器器不不

9、能能直直接接测测量量出出这这个个由由传传动动链链问问题题造造成成的的尺尺寸寸误误差差，也也就就不不能能对对Y轴轴进进行行精精确确的的位位置控制。置控制。数控机床控制技术与系统数控机床控制技术与系统加工中心换刀故障加工中心换刀故障（紧刀）（紧刀）（松刀）（松刀）因因为为主主轴轴轴轴线线与与刀刀库库刀刀位位点点轴轴线线中中心心距距大大于于换换刀刀臂臂的的回回转转直直径径，因因此此，换换刀刀臂臂分分别别在在刀刀库库和和主主轴轴处处进进行行拔拔刀和插刀的动作。刀和插刀的动作。刀库、换刀臂和主轴之间的关系刀库、换刀臂和主轴之间的关系参考参考P227-228图图10-10数控机床控制技术与系统数控机床控制

10、技术与系统加工中心换刀故障加工中心换刀故障换刀臂运动轨迹换刀臂运动轨迹复复位位（换换刀刀开开始、结束点）始、结束点）刀库抓刀刀库抓刀（新）（新）刀库选刀完刀库选刀完成，新刀具成，新刀具到换刀点到换刀点刀库拔刀刀库拔刀（新）（新）复位复位主轴抓刀主轴抓刀（旧）（旧）主轴准停，主轴准停，抓刀后松刀抓刀后松刀主轴拔刀主轴拔刀（旧）（旧）主轴插刀主轴插刀（新）（新）换换刀刀臂臂旋旋转转，新新旧旧刀具交换刀具交换插刀后插刀后紧刀紧刀复位复位刀刀库库旋旋转转，旧旧刀刀位位到到换刀点换刀点刀库插刀刀库插刀（旧）（旧）刀库轴线刀库轴线换刀臂轴线换刀臂轴线主轴轴线主轴轴线换刀平面换刀平面数控机床控制技术与系统数

11、控机床控制技术与系统伺服过载故障伺服过载故障故障显示故障显示400号伺服报警：号伺服报警：X轴过载轴过载诊断数据位诊断数据位720.1727.1为为“1”，“过载报警过载报警”确认确认数控机床控制技术与系统数控机床控制技术与系统伺服过载故障伺服过载故障故障诊断流程故障诊断流程系列伺服放大单元系列伺服放大单元数控机床控制技术与系统数控机床控制技术与系统伺服过载故障伺服过载故障过载原因过载原因1.外部因素外部因素l环境温度高，散热不好。环境温度高，散热不好。l电网电压低或缺相，造成整流电压降电网电压低或缺相，造成整流电压降低，电流增大。低，电流增大。l切削条件苛刻，负载增大。切削条件苛刻，负载增大

12、。2.内部因素内部因素l伺服电机退磁，在转矩不变的情况下，伺服电机退磁，在转矩不变的情况下，磁场强度降低，造成电流增大。磁场强度降低，造成电流增大。l伺服电机内热敏电阻灵敏度降低，造伺服电机内热敏电阻灵敏度降低，造成过热误报警。成过热误报警。l驱动装置主电路整流或逆变端管子短驱动装置主电路整流或逆变端管子短路，造成电流增大。路，造成电流增大。PTC热热敏敏电电阻阻属属于于临临界界温温度度型型。当当温温度度上上升升到到某某临临界界点点时时，其其电电阻阻值值突突然然下下降降，可可用用于于过过载载保保护护电电路。路。热热敏敏电电阻阻是是一一种种新新型型的的半半导导体体测测温温元元件件，有有正正温温度

13、度系系数数热热敏敏电电阻阻（PTC）和和负负温温度度系系数数热热敏敏电电阻阻（NTC）两两大大类类。前前者者是是电电阻阻值值随随温温度度升升高高而而增增大大；后后者者是是电电阻阻值值随随温温度度升升高高而而减减小小。热热敏敏电电阻阻的的测测量量范范围围为为50300 C。数控机床控制技术与系统数控机床控制技术与系统机床数据机床数据故障报警故障报警CRT显示显示1160报警：报警：“Contour monitoring”轮廓监控轮廓监控“0”为第一轴，设定为为第一轴，设定为X轴轴第第116号报警号报警查报警手册，对查报警手册，对116 报警的说明（报警的说明（“”为轴号，可表示为为轴号，可表示为

14、0、1、2、3）参考参考P219-220表表10-1数控机床控制技术与系统数控机床控制技术与系统机床数据机床数据故障所涉及的机床数据故障所涉及的机床数据 数据号数据号 含含 义义 允许值允许值 标准值标准值 MD332 轮廓监控允差带轮廓监控允差带032000 1000 MD336 轮廓监控生效速度轮廓监控生效速度124000 0 MD156 伺服使能切断延迟时间伺服使能切断延迟时间016000 200数控机床控制技术与系统数控机床控制技术与系统机床数据机床数据轮廓监控允差带轮廓监控允差带 在在稳稳速速阶阶段段，跟跟随随误误差差E是是稳稳定定的的，轮轮廓廓无无偏偏差差。但但是是，由由于于负负载

15、载扰扰动动等等因因素素造造成成进进给给速速度度波波动动。在在轮轮廓廓控控制制过过程程中中，微微小小的的跟跟随随误误差差波波动动还还是是允允许许的的。当当实实际际轮轮廓廓误误差差大大于于MD332 设设定定值值时时，就就要要产产生生116 报警。报警。数控机床控制技术与系统数控机床控制技术与系统故障处理故障处理机床数据机床数据 1）增增大大MD332 的的设设定定值值，使使允允差差带带大大于于轮轮廓廓偏偏差差。但但是是，如如果果实实际际轮轮廓廓偏偏差差已已经经很很大大了了，片片面面地地用用增增大大允允差差带带的的的的方方法法来来消消除除报报警是不合适的。警是不合适的。2）在在保保持持MD332

16、设设定定值值不不变变的的情情况况下下，减减小小位位置置增增益益KV可可以以增增大大允允差差带带，使使实实际际轮轮廓廓偏偏差差在在允允差差带带内内。如如设设MD332 为为1000，KV由由1改改为为0.7，则则允允差差带带由由原原来来的的125m增增大大为为160m。但但减减小小KV值值会会影影响系统的快速响应性。响系统的快速响应性。3）增增大大速速度度环环增增益益，加加大大抗抗负负载载扰扰动动的的能能力力，减减小小速速度度波波动动，从从而而使使轮轮廓廓偏偏差差减减小小，并并小小于于允允差差带带。但但过过大大的的速速度度增增益益会会引引起起系系统统振振荡，所以要调整到最佳状态。荡，所以要调整到最佳状态。4）消消除除传传动动机机构构的的间间隙隙，提提高高机机械械传传动动的的刚刚度度，增增加加伺伺服服系系统统的的稳定性，保证轮廓的加工精度。这是解决此类故障的根本措施。稳定性，保证轮廓的加工精度。这是解决此类故障的根本措施。