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数控机床故障诊断与维修完整版教案第一章：数控机床概述1.1 数控机床的定义与发展历程1.2 数控机床的组成及工作原理1.3 数控机床的分类及应用领域1.4 数控机床的优缺点分析第二章：数控机床故障诊断与维修基本原理2.1 故障诊断与维修的概念2.2 故障诊断与维修的方法2.3 故障诊断与维修的一般流程2.4 故障诊断与维修的注意事项第三章：数控机床故障诊断与维修常用工具与设备3.1 测量工具与设备3.2 维修工具与设备3.3 故障诊断与维修软件及其应用3.4 安全防护设备及措施第四章：数控机床常见故障类型与诊断方法4.1 硬件故障与软件故障4.2 机械故障与电气故障4.3 故障诊断方法：直观诊断法、参数诊断法、信号诊断法、故障树分析法4.4 故障诊断实例分析第五章：数控机床主要部件的维护与维修5.1 数控装置的维护与维修5.2 伺服系统的维护与维修5.3 刀库与刀具系统的维护与维修5.4 数控机床导轨与丝杠的维护与维修第六章：数控机床的电气控制系统6.1 数控机床电气控制系统概述6.2 CNC装置的结构与功能6.3 伺服驱动系统的工作原理与维护6.4 数控机床电气故障诊断与维修第七章：PLC编程与故障诊断7.1 PLC概述及其在数控机床中的应用7.2 PLC编程基础与实例7.3 PLC故障诊断与维修方法7.4 PLC与数控机床故障案例分析第八章：数控机床的液压与气动系统8.1 数控机床液压系统的基本原理与结构8.2 数控机床气动系统的基本原理与结构8.3 液压与气动系统的维护与维修8.4 液压与气动系统的故障诊断与案例分析第九章：数控机床的冷却与润滑系统9.1 数控机床冷却系统的作用与结构9.2 冷却系统的维护与维修9.3 数控机床润滑系统的作用与结构9.4 润滑系统的维护与维修第十章：数控机床故障诊断与维修的综合实践10.1 故障诊断与维修的实践流程10.2 常见数控机床故障案例分析与维修方法10.3 故障诊断与维修的实训项目10.4 故障诊断与维修的技能考核与评价第十一章：数控机床维修案例分析11.1 数控机床维修案例的收集与整理11.2 故障现象的描述与原因分析11.3 维修方案的设计与实施11.4 维修效果的评估与总结第十二章：数控机床维修技术发展趋势12.1 数控机床技术发展的现状与趋势12.2 数控机床维修技术的发展方向12.3 先进维修理念与技术的应用12.4 维修技术培训与人才培育第十三章：数控机床的安全操作与维护13.1 数控机床安全操作规程13.2 数控机床的日常维护与保养13.3 安全防护设备的正确使用与维护13.4 事故预防与应急处理第十四章：数控机床维修成本控制与效益分析14.1 维修成本的构成与控制策略14.2 维修成本效益分析的方法与指标14.3 维修成本控制实例分析14.4 提高维修效益的途径与措施第十五章：数控机床故障诊断与维修的实训与考核15.1 实训项目的设计与实施15.2 实训过程中的指导与评价15.3 故障诊断与维修技能的考核方法至此，整个教案“数控机床故障诊断与维修完整版教案”已完成。
数控机床常见故障及排除方法数控机床作为一种高精度、高效率的机械设备，通常情况下是可靠稳定的，但在使用过程中还是会出现一些常见故障。
下面将介绍几种数控机床常见故障及排除方法。
一、刀具故障1.切削速度过快。
切削速度过快会导致刀具过热，甚至损坏。
这时可以降低切削速度，调整合适的进给速度。
2.刀具磨损。
定期检查刀具磨损情况，定时更换刀具。
二、传动系统故障1.传动皮带松驰。
当传动皮带松驰时，机床的运动精度会降低。
使用螺丝刀调节皮带张紧力，保持合适的张紧状态。
2.传动齿轮磨损。
传动齿轮磨损会导致传动不稳定，影响加工质量。
及时更换磨损的齿轮，保持传动系统的正常运转。
三、控制系统故障1.程序错误。
程序错误可能导致机床无法正常运行。
需要仔细检查程序是否正确，并进行修正。
四、液压系统故障1.油泵压力不足。
检查液压系统的油泵压力是否正常，如果不足可以清洗油泵，更换液压油。
2.液压管路漏油。
当液压管路发生漏油时，需要及时更换密封件或修复漏油处，确保系统的正常运行。
五、刀库故障1.刀具卡滞。
如果刀具在刀库中卡滞，可以尝试涂抹润滑剂，或者清洗刀库。
2.刀库传感器故障。
刀库传感器故障会导致刀具无法自动更换。
检查传感器是否损坏，更换损坏传感器，确保刀库正常运行。
六、工件夹持故障1.刀具夹持力不足。
当刀具夹持力不足时，工件无法稳定加工。
可以调节夹具的夹持力，确保工件的稳定性。
2.夹具磨损。
夹具磨损会导致工件不稳定。
及时更换磨损的夹具，保证夹持的可靠性。
以上是数控机床常见故障及排除方法的简要介绍。
在使用数控机床时，应定期进行检查和维护，及时处理常见故障，确保机床的正常运行。
同时，在故障排除过程中需要注意安全操作，避免造成二次事故。
数控机床常见故障的诊断与排除本文针对数控机床伺服系统在加工中心可能出现的如五面体加工中心零点漂移等常见故障的现象进行阐述，并对其产生原因以及解决方案等加以认真分析研究。
随着科技的进步，机床由普通机床逐渐发展为数控机床。
数控机床的伺服系统在机床中起核心作用，但在实际生产中，伺服系统较容易出现故障，占整个数控机床系统的30%以上，其通常会使机床不能正常工作或停机，造成严重后果。
因此，在实际生产过程中，应加强对设备的维护保养，规范操作，确保各项安全。
通常，数控机床的故障主要包括两方面，一是当伺服系统出现故障时，系统会及时报警，在CRT显示屏上会出现诊断程序的报警信息，查阅相关手册得出，这些故障通常发生在电动机脉冲或编码器。
另一方面是操作人员不经意间的人为操作事故，如主轴刀具号地址输送错误、刀具号呼叫信号错误、输入刀具长度错误、编译程序错误等。
伺服系统在排除这两方面故障时，难度较大。
因为有些事故是由伺服系统本身产生的，而有些事故则是受机械、液压、温度等外界因素影响，外界环境也会对伺服系统产生不同程度的影响。
目前，在我厂数控机床中，操作系统通常采用日本的FANUC系统，现对实际生产中，加工中心中出现的常见故障处理进行叙述。
五面体加工中心零点漂移故障故障现象：一台五面体加工中心，近期出现加工坐标系的零点漂移，大大降低了工件的加工精度。
在工件加工时，工件的加工精度时好时坏，有些工件往往达不到其位置度公差要求。
初步认为是机床的几何精度不够造成的，但经测试，排除这一可能性。
仔细分析研究，得到可能是由于温度以及环境的变化造成的。
经统计发现，工件加工的精度较差大多发生在早八点，开机一小时后机床稳定工作。
故障分析原因：早上机床温度较低，油温也低，这就导致了机床的热膨胀不能得到完全的释放，致使工件的加工精度降低。
解决方案：对操作工人进行工作培训，着重强调机床预热对于工件加工精度以及生产效率的重要性，确保机床每天使用前有足够的预热时间。
1常见的过载报警及解决方法故障现象：某配套FANUC-0M系统的数控立式加工中心，在加工中经常出现过载报警，报警号为434，表现形式为Z轴电动机电流过大，电动机发热，停上40min左右报警消失，接着再工作一阵，又出现同类报警。
分析及处理过程：经检查电气伺服系统无故障，估计是负载过重带不动造成。
为了区分是电气故障还是机械故障，将Z轴电动机拆下与机械脱开，再运行时该故障不再出现。
由此确认为机械丝杠或运动部位过紧造成。
调整Z轴丝杠防松螺母后，效果不明显，后来又调整Z轴导轨镶条，机床负载明显减轻，该故障消除。
2数控机床转台分度不良的故障维修故障现象：一台配套FANUCOMC，型号为XH754的数控机床，转台分度后落下时错动明显，声音大。
分析及处理过程：转台分度后落下时错动明显，说明转台分度位置与鼠齿盘定位位置相差较大；如果回零时位置同时也有错动，则可调节第4轴栅格偏移量(参数0511)来解决：如果转台传动有间隙，则可调节第4轴间隙补偿(参数0538)；如果机械螺距有误差，则相应调整第4轴螺补。
本例中发现转台回零后也有错动，调整0511数值后解决3刀库不停转的故障维修故障现象：一台配套FANUC0MC系统，型号为XH754的数控机床，刀库在换刀过程中不停转动。
分析及处理过程：拿螺钉旋具将刀库伸缩电磁阀手动钮拧到刀库伸出位置，保证刀库一直处于伸出状态，复位，手动将刀库当前刀取下，停机断电，用扳手拧刀库齿轮箱方头轴，让空刀爪转到主轴位置，对正后再用螺钉旋具将电磁阀手动钮关掉，让刀库回位。
再查刀库回零开关和刀库电动机电缆正常，重新开机回零正常，MDI方式下换刀正常。
怀疑系干扰所致，将接地线处理后，故障再未出现过。
4换刀不能拔刀的故障维修故障现象：一台配套FANUC0MC系统，型号为XH754的数控机床，换刀时，手爪未将主轴中刀具拔出，报警。
分析及处理过程：手爪不能将主轴中刀具拔出的可能原因有：①刀库不能伸出；②主轴松刀液压缸未动作；③松刀机构卡死。
数控机床刀库的故障率相对较高。
根据以往的工作经验，对斗笠式刀库换刀常见故障过程总结了以下原因：示例1故障现象：CNC系统发出换刀命令，刀库不运行。
原因分析：1检查机器的运行模式是否正确？机器是否锁定？指令是否正确？虽然这些原因很简单，但初学者也很容易犯错误。
2检查CNC机床的压缩空气，检查气压是否在要求的范围内。
通常，数控机床中常用的压缩空气压力在0.5MP至0.6MP之间。
如果压缩空气压力低于此范围，则在换刀过程中由于压力不足，刀库将无法运行。
3检查刀库的初始值。
状态正常吗？检查传感器A和E的状态是否良好？发送到CNC系统PLC的入口信号是否正确？可以通过CNC系统提供的PLC地址诊断功能进行检查。
示例2症状：刀库移动到主轴的中心，但不执行下一个动作。
原因分析：1检查刀库到主轴侧的确认信号传感器B和E是否良好？发送到CNC系统PLC的信号状态是否正常？这种故障现象主要是由传感器不良引起的;2如果传感器状态和信号正常，请检查主轴工具是否拧紧？3检查主轴定位是否完成？4确认第一个参考点返回是否完成？示例3故障现象：刀库从主轴上取刀并且不会旋转到目标刀具位置。
原因分析：一般刀库的旋转电机由三相异步电机驱动。
如果发生上述故障，应进行以下检查：1参考机床电气图，用万用表和其他测试工具检查电机启动电路是否正常。
2检查刀库的功率是否正常？交流接触器和开关是否正常？一般情况下，刀库主回路部分的电源为三相交流380V电压，交流接触器线圈控制部分的电源为交流110V或直流24V。
检查该部分电路，确保电路正常;3如果上述部件正常，在这种情况下，是否检查了刀库驱动电机的正常操作？4如果消除了上述故障，请考虑刀库机械部件是否有干涉？旋转驱动电机和刀库之间的连接是否断开？示例3故障现象：主轴抓住刀具后，刀库不会移回初始位置。
原因分析：1检查气源压力是否在要求的范围内？2检查刀具驱动电机控制电路是否正常？刀库可以正向和反向控制电机，实现刀库的左右平移。
数控机床刀库部分故障率相对较高，根据以往的工作经验，对斗笠式刀库在换刀过程中常见故障现象及原因总结以下几条：例1 故障现象：数控系统发出换刀指令，刀库不动作。
原因分析：①检查机床的操作模式是否正确？机床是否锁住状态？指令是否正确？这些原因虽然简单，但也是初学者容易犯的错误；②检查数控机床的压缩空气，检查空气的气压是否在要求范围内？一般数控机床常用的压缩空气压力在0.5MP~0.6MP之间，如果所提供的压缩空气压力低于这个范围，刀库在换刀过程中由于压力不够，造成不动作；③检查刀库的初始状态是否正常，即检查传感器A、E的状态是否良好？输送到数控系统PLC 的入口信号是否正确？可以通过数控系统提供的PLC地址诊断功能帮助检查。
例2 故障现象：刀库移动到主轴中心位置，但不进行接下的动作。
原因分析：①检查刀库到主轴侧的确认信号传感器B、Ｅ是否良好？发送到数控系统PLC中的信号状态是否正常？此故障现象多由于传感器不良造成；②如果传感器状态及信号都正常，请检查主轴刀具是否加紧？③检查主轴定位是否完成？④确认*参考点返回是否完成？例3 故障现象：刀库从主轴取完刀，不旋转到目标刀位。
原因分析：一般刀库的旋转电机为三相异步电动机带动，如果发生以上故障，要进行以下检查：①参照机床的电气图纸，利用万用表等检测工具检查电机的启动电路是否正常？②检查刀库部分的电源是否正常？交流接触器与开关是否正常？一般刀库主电路部分的动力电源为3相交流380V电压，交流接触器线圈控制部分的电源为交流110V或直流24V，检查此部分的电路并保证电路正常；③如果在保证以上部分都正常的情况下，检查刀库驱动电机是否正常？④如果以上故障都排除，请考虑刀库机械部分是否有干涉的地方？刀库旋转驱动电机和刀库的连接是否脱离？例4 故障现象：主轴抓刀后，刀库不移回初始位置。
原因分析：①检查气源压力是否在要求范围？②检查刀库驱动电机控制回路是否正常？刀库控制电机正、反转实现刀库的左、右平移，如果反转控制部分故障，容易出现以上故障；③检查刀库控制电机；③检查主轴刀具抓紧情况，主轴刀具抓紧通过加紧传感器D 发出回馈信号到数控系统，如果数控系统接受不到传感器D发送的加紧确认信号，刀库不执行下面的动作；④检查刀库部分是否存在机械干涉现象。
发那克（FANUC）故障与维修经验总结发那克(FANUC)故障与维修经验总结cnc,电脑锣数控机床的故障分析:数控机床的应用越来越广泛，其加工柔性好，精度高，生产效率高，具有很多的优点。
但由于技术越来越先进、复杂，对维修人员的素质要求很高，要求他们具有较深的专业知识和丰富的维修经验，在数控机床出现故障才能及时排除。
我公司有几十台数控设备，数控系统有多种类型，几年来这些设备出现一些故障，通过对这些故障的分析和处理，我们取得了一定的经验。
下面结合一些典型的实例，对数控机床的故障进行系统分析，以供参考。
一、NC系统故障1．硬件故障有时由于NC系统出现硬件的损坏，使机床停机。
对于这类故障的诊断，首先必须了解该数控系统的工作原理及各线路板的功能，然后根据故障现象进行分析，在有条件的情况下利用交换法准确定位故障点。
例一、一台采用德国西门子SINUMERIK SYSTEM3的数控机床，其PLC采用S5─130W／B，一次发生故障，通过NC 系统PC功能输入的R参数，在加工中不起作用，不能更改加工程序中R参数的数值。
通过对NC系统工作原理及故障现象的分析，我们认为PLC的主板有问题，与另一台机床的主板对换后，进一步确定为PLC主板的问题。
经专业厂家维修，故障被排除。
例二、另一台机床也是采用SINUMERIK SYSTEM3数控系统，其加工程序程序号输入不进去，自动加工无法进行。
经确认为NC系统存储器板出现问题，维修后，故障消除。
例三、一台采用德国HEIDENHAIN公司TNC155的数控铣床，一次发生故障，工作时系统经常死机，停电时经常丢失机床参数和程序。
经检查发现NC系统主板弯曲变形，经校直固定后，系统恢复正常，再也没有出现类似故障。
2．软故障数控机床有些故障是由于NC系统机床参数引起的，有时因设置不当，有时因意外使参数发生变化或混乱，这类故障只要调整好参数，就会自然消失。
还有些故障由于偶然原因使NC系统处于死循环状态，这类故障有时必须采取强行启动的方法恢复系统的使用。
刀库控制非常复杂，涉及到的硬件主要是伺服电机传动或普通交流电机传动或液压马达、电磁阀、接近开关、行程开关、等器件，通过复杂的PLC程序对刀库进行控制，实现数控机床加工中心自动换刀或手动换刀、卸刀、装刀等动作。
作为一名合格的优秀技工，熟悉NC参数、刀库动作的流程、电磁阀的工作原理等是十分必要的，因为只有这样才能更好的调试、维修及维护刀库。
1.刀库动作时序一般流程图
图1-1 刀库动作的时序流程图
刀库动作的一般流程如图1-1所示，熟悉刀库动作的流程对故障分析及调试有一定的指导意义，刀库动作的控制主要包括自动换刀和手动换刀，刀库的硬件并不是很复杂，那么是如何实现复杂的刀库控制呢？主要是通过PLC程序对刀库进行控制，使刀库能够安全、可靠、稳定的完成复杂控制。
2．刀库及换刀机械手的常见故障和维护
刀库及换刀机械手结构较复杂，且在工作中又频繁运动，所以故障率较高。
目前机床上有60％以上的故障都与之有关。
如刀库定位伸缩不到位，刀库运动故障、定位误差过大、机械手夹持刀柄不稳定、机械手动作误差过大等。
这些故障最后都造成换刀动作卡位，整机停止工作。
因此刀库及换刀机械手的维护十分重要。
2．1 刀库及换刀机械手的维护要点
(1)严禁把超重、超长的刀具装入刀库，防止在机械手换刀时掉刀或刀具与工件、夹具等发生碰撞。
(2)顺序选刀方式必须注意刀具放置在刀库中的顺序要正确，其他选刀方式也要注意所换刀具是否与所需刀具一致，防止换错刀具导致事故发生。
(3)用手动方式往刀库上装刀时，要确保装到位，装牢靠，并检查刀座上的锁紧装置是否可靠。
(4)经常检查刀库的回零位置是否正确，检查机床主轴回换刀点位置是否到位，发现问题要及时调整，否则不能完成换刀动作。
(5)要注意保持刀具刀柄和刀套的检查机械手液压系统的压力是
否正常，刀具在机械手上锁紧是否可靠，发现不正常时应及时处理。
(6)开机时，应先使刀库和机械手空运行，检查各部分工作是否正常，特别是行程开关和电磁阀能否正常动作。
2.2目标刀套定位不准确
由于刀库电机存在制动，PLC程序的循环扫描周期的延迟，所以在刀库进行找到时会出现定位不准，因此，通过提前对目标刀套的控制来刀库电机的制动，以达到准确定位。
分析原因：在刀库旋转定位时，由于链式刀库的机械个性差，传动间隙大，从而导致定位精度差，在我厂购入吉辅链式刀库，早期没有定位夹紧装置，对刀库的调试工作更是带来了极大的困难。
刀套定位不准确，后来吉辅链式刀库增加了液压定位夹紧装置，极大的改善了刀套定位的准确性，但仍会出现定位不准的现象，后来通过完善硬件和软件（PLC程序）弥补了刀套定位不准的现象。
解决方案：通过增加软件PLC程序（FC22）和硬件接近开关及中间继电器等等。
PLC程序增加的部分：
CALL FC 22
IN0 :=1
IN1 :=MW366 //当前刀套
IN2 :=DB100.DBW103 // 目标刀套
IN3 :=B#16#0
IN4 :=M392.3 //启动FC22
OUT5:=M368.0 //正转输出
OUT6:=M368.1 //反转输出
OUT7:=M365.1 //刀套找到
OUT8:=MW104
OUT9:=M310.2
L MW 366 //将MW366装载到累加器中
T MW 376 //预控制位置
A M 368.0 / /正转输出
JCN M008 //M 368.0等于0时跳转到M008
L MW 376 //MW 376 减1之后，转载到MW376中
L 1
-I
T MW 376
M008: A M 368.1 //反转输出
JCN M009
L MW 376 // MW 376 加1之后，转载到MW376中
L 1
+I
T MW 376
M009: NOP 0
O M 368.0 //正转输出
O M 368.1 //反转输出
A(
L MW 376 //当前刀套号
L DB100.DBW 103 // 目标刀套
==I //判断目标刀套号是否实际旋转到的刀套号是否一致
)
AN M 365.1 //当前刀套号与目标号是否相等
= M 330.0 //预控制点
A M 330.0
L S5T#200MS
SD T 51 //接通延时定时器200ms
A T 51
S Q 57.3 //Q-1 刀库电机抱闸松开
R T 51
A I 46.1 //刀库计数信号
A M 365.1
R Q 57.3 //刀库电机抱闸加紧，即电机制动M002: NOP 0
A M 392.3
A M 365.1
FP M 310.3 //上升沿触发M 310.3
R M 392.3 //复位FC22
注：FC22是西门子针对刀库调试做的一个刀库旋转方向的判断的子
程序。
2.2.1 故障之前的电气原理图如图2.2-1所示：
图2.2-1 故障之前的电气原理图
由图2.2-1知，刀库驱动交流电机+Q1的正反转通过KM26，KM26A 接触器控制，而它们的导通又是通过中间继电器KA61.1、KA61.2控制。
2.2.2刀库控制元件位置图2.2-2
图2.2-2 刀库控制元件位置图
2.2.3 解决故障之后的电气原理图
图2.2-3解决故障之后的电气原理图
由图2.2-3知，刀库驱动交流电机+Q1的正反转通过KM26，KM26A
接触器控制，而它们的导通分别通过中间继电器KA61.1、KA101，KA61.2、KA101控制，KA101又是通过KA100，即检测到PLC的输入口有信号的时候导通，由图2.2-2知，⑿是接近开关，作用是统计经过它的刀套号，每经过一个刀套号，PLC输入口I46.1就可以检测一个高电平信号。
通过调用PLC功能块FC22需要传递给它几个参数，即输入当前的刀套号、目标位置号等信号。
FC22通过对当前的刀套号和目标位置号比较，计算等逻辑处理，如果相等则不旋转刀库，如果不相等，FC22将会计算出当前刀套号与目标位置号距离，并判断最短路径，按照最短路径输出正转或反转信号，来控制刀库的正反转。
因此，通过提前对目标刀套的控制来制动刀库电机，以达到准确定位。
2．3 刀库的故障
刀库的主要故障有；刀库不能转动或转动不到位；刀套不能夹紧刀具；刀套上下不到位等。
(1)刀库不能转动或转动不到位。
刀库不能转动的原因可能有：联接电动机轴与蜗杆轴的联轴器
松动；变频器故障，应检查变频器的输人、输出电压是否正常；
PLC无控制输出．可能是接口板中的继电器失效：机械连接过紧，电网电压过低，刀库转不到位的原因可能有：电动机转动故障，传动机构误差。
(2)刀套不能夹紧刀具。
原因可能是刀套上的调整螺钉松动，或弹簧太松，造成卡紧力不足，或刀具超重。
(3)刀套上下不到位。
原因可能是装置调整不当或加工误差过大而造成拨叉位置不正确；限位开关安装不正确或调整不当而造成反馈信号错误信号。
2．4 换刀机械手故障
(1)刀具夹不紧掉刀。
原因可能是卡紧爪弹簧压力过小：或弹簧后面的螺母松动：或刀具超重：或机械手卡紧锁起作用等。
(2)刀具夹紧后松不开。
原因可能是松锁的弹簧压合过紧。
卡爪缩不回：应调松螺母．使最大载荷不超过额定数值。
(3)刀具交换时掉刀。
换刀时主轴箱没有回到换刀点或换刀点漂移，机械手抓刀时没有到位，就开始拔刀，都会导致换刀时掉刀，这时应重新移动主轴箱，使其回到换刀点位置，重新设定换刀点。
(4)机械手换刀速度过快或过慢以气动机械手为例，气压太高和换刀气阀流开口太大或太小都会使换刀速度过快或过慢，此时应调整气压大小和节流阀开口大小。
2.5 主轴刀具不能夹紧到位
故障现象：刀具送入主轴时不能安全进入拉刀
原因：1）、打杆与爪手拉杆之间的距离大于5mm。
2）、主轴换刀压力不够。
排除故障方法：
1.气液缸及其管路是否有泄漏；
2.压缩空气压力是否达到0.329Mpa以上；
3.检测换刀液压油是否足够；
若有上述现象，请检修，使主轴换刀压力达到7-8Mpa。
