数控机床故障诊断与维修班级：学号：姓名：专业：指导老师：摘要数控车床又称CNC(Computer Numerical Control)车床,即用计算机数字控制的车床，本文简要介绍了当今世界数控系统地介绍了数控机床故障诊断与维护的技术和方法，内容涉及数控机床的各个组成部分，数控机床故障诊断及维护的基础，数控系统的故障诊断及维护，主轴伺服系统的故障诊断，进给伺服系统的故障诊断，机床电气与PLC控制的故障诊断，数控机床机械结构的故障诊断及维护，数控机床故障诊断及维护实例，数控机床的安装、调试、检验与维护。
绪论数控机床是以数字化的信息实现机床控制的机电一体化产品，它把刀具和工件之间的相对位置，机床电机的启动和停止，主轴变速，工件松开和夹紧，刀具的选择，冷却泵的起停等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字记录在控制介质上，然后将数字信息送入数控装置或计算机，经过译码，运算，发出各种指令控制机床伺服系统或其它的执行元件，加工出所需的工件。
机床作为机械制造业的重要基础装备，它的发展一直引起人们的关注，由于计算机技术的兴起，促使机床的控制信息出现了质的突破，导致了应用数字化技术进行柔性自动化控制的新一代机床－数控机床的诞生和发展。
计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。
随着计算机的发展，数控机床也得到迅速的发展和广泛的应用，同时使人们对传统的机床传动及结构的概念发生了根本的转变。
数控机床以其优异的性能和精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，并开创机械产品向机电一体化发展的先河。
但所有的东西都有其使用寿命，在使用过程中也会损坏，这就要求使用人员要掌握一些数控设备的常见故障和维修技能。
数控车床是高度机电一体化的技术设备,对故障诊断、分析和排除既有常规的方法和手段,又有专门的技术和检测。
故障诊断往往不能单纯地从机械或电气方面来考虑,而必须加以综合的分析,要求维修人员不但要有机械、液压、气动等方面的知识,还要具备电子计算机、自动控制、驱动及测量技术等知识,这样才能全面理解和掌握数控机床,及时做好维修工作。
数控机床由于本身的复杂性使其故障具有复杂性和特殊性,引起故障的原因是多方面的。
一、数控机床故障诊断与维修的意义、基本条件和步骤1、意义数控机床综合运用了计算机、自动控制、精密测量、现代机械制造和数据通信等多种技术，是机械加工领域中典型的机电一体化设备，适于多品种、中小批量的复杂零件的加工。
数控机床的故障诊断与维修是数控机床使用过程中主要的组成部分，也是目前制约数控机床发挥作用的因素之一，因此学习数控机床故障诊断与维修的技术和方法有主要的意义。
数控机床的生产厂商加强数控机床的故障诊断与维修的力量，可以提高数控机床的质量，有利于数控机床的推广和使用。
随着数控机床的推广和使用，培养更多的掌握数控机床故障诊断与维修的高素质人才的任务也越来越迫切。
数控机床已成为我国市场需求的主流产品，需求量逐年激增。
我国数控机机床近几年在产业化和产品开发上取得了明显的进步，特别是在机床的高速化、多轴化、复合化、精密化方面进步很大。
但是，国产数控机床与先进国家的同类产品相比，还存在差距，还不能满足国家建设的需要。
我国是一个机床大国，有三百多万台普通机床。
但机床的素质差，性能落后，单台机床的平均产值只有先进工业国家的1/10左右，差距太大，急待改造。
计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。
随着计算机的发展，数控机床也得到迅速的发展和广泛的应用，同时使人们对传统的机床传动及结构的概念发生了根本的转变。
数控机床以其优异的性能和精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，并开创机械产品向机电一体化发展的先河。
高度机电一体化的数控车床成为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。
由于数控车床日常出现的多为电气故障，所以电气维修就显得尤为重要。
2、基本条件（1）人员条件首先要具备高度的责任心和良好的职业道德，要充分掌握数控机床的工作原理、结构组成与工作状况，尤其是机床数控系统的结构与特点。
（2）工作条件1）准备好常用的条件，并保证随时可以得到微电子元件或其他机械、液压、气动元器件的支援与供应。
2）具备必要的维修工具、测试仪器、仪表及微机，最好有便携式在线故障检测仪。
如果有必要可以用数字维修测试仪器，如：逻辑分析仪、仿真器、特征分析仪、故障检测仪等。
3）具备充分和必要的资料，如：线路图册，维修保养手册，设备说明书，接口、调整与诊断、参数设置记录手册与资料，位检及传感器手册与资料，PLC 说明书与用户程序单，元器件手册与表格等。
4）做好现场信息收集工作。
应了解故障出现前的操作与机床的运行情况，听取操作人员的介绍，对现场检查要有记录。
3、数控装置故障处理的步骤有：（1）现场工作人员做好故障的详细记录，尤其应对出现故障时的数控装置工作方式做详细的记录。
（2）及时与专业维修部门联系，维护现场，禁止盲目拆卸及非专业人员的调试。
（3）专业维修人员在获得详细报告后，做好现场检测、维修、调试等工作准备，包括工具及资料的准备3.1故障的调查与分析（1）询问调查（2）现场检查（3）故障分析（4）确定原因（5）排故准备3.2故障排除3.3维修总结二、从数控机床结构组成出发，阐述数控机床故障形式的分类和相应的故障诊断和维修方法1、系统故障NC系统故障会引起硬件故障和软故障。
1.1数控系统硬件故障诊断的方法主要有：（1）系统的自诊断方法（开机自诊断、在线诊断、离线诊断）（2）常规检查（3）故障现象分析法（4）面板显示与指示灯显示分析法（5）系统分析法（6）信号追踪法（7）静态测量法（8）动态测量法（9）试探交换法1.2数控机床软件故障的排除办法有：（1）对软件丢失或变化造成的运行异常、程序中断、停机故障可采取对数据、程序更改补充法，亦可采用清除再输入法。
（2）对于机床程序和数据处理中发生了引起中断的运行结果而造成的故障停机，可采取硬件复位法、开关系统电源法排除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。
2.1进给伺服系统出现故障时的表现形式有：（1）是在CRT或操作面板上显示报警内容或报警信息；（2）是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）是运动不正常，但无任何报警。
对于第（1）、（2）两种形式，因为有些报警的含义比较明确，可根据相应的系统说明书，进行检查。
对第三种形式，就要综合分析伺服系统的各个环节可能造成这种现象的原因，再逐步检查、排除直至查到真正的原因，或优化各种因素直至恢复正常。
2.2、伺服系统故障的维修方法主要有：(1)模块交换法：由于伺服系统的各个环节都采用模块化，不同轴的模块有的具有互换性，所以可采用模块交换法来进行一些故障的判断。
(2)外界参考电压法：当某轴进给发生故障时，为了确定是否为驱动单元和电机故障，可以脱开位置环，检查速度环。
3、主轴故障常见的主轴单元的故障有那些？原因是什么？(1)主轴不转。
原因：机械故障，如机械负载过大；主轴系统外部信号未满足，如主轴使能信号、主轴指令信号。
通过电路图和梯形图检查与这些信号有关的接口和连接，或检查主轴单元、主轴电机。
(2)电动机转速异常或转速不稳定。
原因：速度指令不正常，测速反馈不稳定或故障，过负载，主轴单元或电机故障。
(3)外界干扰。
原因：受电磁干扰，屏蔽或接地不良，主轴转速指令或反馈信号受到干扰，使主轴驱动出现随机或无规律的波动。
判断的方法：当主轴转速为零时，主轴仍往复转动，调整零速平衡和漂移补偿也不能消除。
(4)主轴转速与进给不匹配。
当进行螺纹切削或每转进给指令切削时，会出现停止进给后主轴仍继续运转的故障。
原因：编码器与主轴的连接松脱、主轴编码器损坏或反馈信号连接线路断开。
主轴编码器有问题可用以下方法来确定：CRT画面上有报警指示；通过CRT 调用机床数据或I／O状态，观察编码器的信号状态；用每分钟进给指令代替每转进给指令来执行程序，观察故障是否消失。
(5)主轴异常噪声或振动。
原因：在加减速过程中发生的，一般由驱动装置造成，如交流驱动装置中的再生回路故障；在恒转速时产生的，可通过观察主轴电动机在自由停车过程中是否有噪声和振动来区分，如存在，则主轴机械部分有问题。
另外可检查主轴振动周期是否与转速有关，如无关，一般是主轴驱动装置未调整好；如有关，则应检查主轴机械部分是否良好，测速装置是否良好。
(6)主轴定位抖动。
主轴准停有三种实现形式：①机械准停控制，由带V形槽的定位盘和定位用的液压缸配合动作。
②磁性传感器的电气准停控制。
发磁体装在主轴的后端，磁传感器装在主轴箱上，其安装位置决定了主轴准停点，发磁体和磁传感器之间的间隙为(1.5±0.5)mm。
③编码器型的准停控制。
通过主轴电机内置或在主轴上直接安装一个光电编码器来实现准停控制，准停角可任意设定。
原因：减速或增益等参数设置不当，均可引起定位抖动；定位开关、发磁体及磁传感器的故障或设置不当也可能引起定位抖动。
4、PLC故障4.1、与PLC有关的故障的特点是什么？（1）大多数有关PLC的故障是外围接口信号故障。
（2）硬件故障多于软件故障。
4.2、与PLC有关的故障的检测思路和方法有哪些？（1）根据故障号诊断故障（2）根据动作顺序诊断故障（3）根据控制对象的工作原理诊断故障（4）根据PLC的I／O状态诊断故障（5）通过梯形图诊断故障（6）动态跟踪梯形图诊断故障4.3、利用PLC对数控机床进行故障检测的注意事项有哪些？（1）了解机床各组成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，弄清检测开关作为PLC输入信号的标志。
（2）了解执行机构的动作顺序。
如液压缸、汽缸的电磁阀等，弄清对应的PLC输出信号标志。
（3）了解各种条件标志。
如启动、停止、限位、夹紧和放松等信号标志。
（4）借助必要的诊断功能。
必要时用编程器跟踪梯形图的动态变化，搞清故障原因，根据机床的工作原理作出诊断。
5、数控机床机械部分的故障主要表现在：（1）进给传动链故障（2）主轴部件故障（3）ATC刀具自动交换装置故障（4）行程开关压合故障（5）配套附件可靠性下降故障三、心得体会以前一直觉得课太多，上的都有点反感，但学习这门课我却有一种时间飞逝的感觉。
在理论课上，老师有趣的上课方式加上实验阶段的认真指导，让我感觉到这门课如此的有趣和有用。
通过这门课的认真学习，我了解了数控机床故障诊断与维修的意义、基本条件和步骤，并能够从数控机床结构组成出发，阐述数控机床故障形式的分类和相应的故障诊断和维修方法。