单元四 进给系统典型故障.任务f二docx

单元四进给系统典型故障任务一数控车床加工尺寸无规律知识目标：数控机床对进给传动系统的要求及构成滚珠丝杠螺母副的结构、原理、分类、特点、维护和常见故障等导轨副的要求、类型、维护和常见故障等电机与丝杠的连接结构类型数控机床进给系统电气部件工作原理（电机、编码器等）技能目标：1．能完成故障现场的勘察及相关资料的查阅2．能针对进给系统故障现象对加工中心进行综合诊断3．能完成Z轴报警而停机故障的维修与排除一、任务描述在企业生产过生场，FANUC-oi MC立式加工中心加工过程程中偶然出现Z轴436、430报警，经查维修手册436报警号为Z轴报警而停机（内容是机床在停止时，Z轴误差寄存器的内容大于允许值）。

到现场开机，机床正常启动，移动各轴，同时检查电机无振动现现象，几分钟后出现了Z轴436、430报警停机。

试分析并排除这一故障。

二、任务分析“轴报警而停机”故障是数控加工中心的常见故障，特别是Z轴报警而停机最常见。

该机床FANUC-0i Mate- C, 伺服放大器是单轴型(SVM)X、Y、Z进给轴进行加工切削的移动。

机床伺服系统包含了CNC、伺服驱动器、伺服电机、进给滚珠丝杆副、、及工作台等。

Z 轴闭环控制中任何一个设备元件失效都会引起Z轴报警而停机。

故障不外乎机械、电气两方面；要分析和排除Z轴报警而停机的故障，首先要学习了解Z轴的进给伺服系统控制的原理过程。

在学习中熟悉常见的进给伺服系统故障点，掌握故障分析思路及流程，最后迅速准确排除故障。

三、相关知识人们经常称具有自动换刀功能的数控铣床为加工中心，所以加工中心是性能最好的数控铣床，常用作精加工使用，可以在一次装夹中同时进行多道工序的加工，如钻削、铣削和镗削等。

因此，加工中心是功能最多的机床，它精度高、自动化程度高、效率高，在机械制造行业应用广泛。

加工中心按主轴的方向可分为立式和卧式两种。

本维修案例使用的是VM C700立式加工中心配FANUC-oi MC数控系统，其基本组成结构示意如图4.1-1所示，它由切屑槽、防溅挡板、刀库、换刀装置、主轴电动机、X、Y、Z轴伺服电动机、主轴箱、支座、数控柜、操作盘、主轴、工作台、切屑液槽；等组成。

VM C700立式加工中心：1—切屑槽；2—防溅挡板；3—刀库；4—换刀装置；5—主轴电动机；6—Z轴伺服电动机；7—主轴箱；8—支座；9—数控柜；10—X轴伺服电动机；11—操作盘；12—主轴；13—工作台；14—切屑液槽；看似复的进给服伺系统，让我们陷入沉迷状态，对故障策手无穷，现我们归纳本故障分析过程。

四、任务准备设备：由不同原因引起Z轴报警而停机立式加工中心及数控铣床若干台；资料：系统操作说明书、机床生产厂家提供的机械说明书、电气说明书、维修手册和维修记录等；工具：机床维修工具箱、测量用仪表等。

五、任务实施1.故障勘察先察看一下发生故障的FANUC-oi MC立式加工中心，如图3-14和图3-15所示。

发生故障现象的部位图3-14 FANUC-oi MC立式加工中图3-15 画面报警信息观察发生故障的具体现象，如图3-16和图3-17所示。

图3-16 机床停止状态图3-17 Z轴机械部分状态机床Z轴停在丝杆部位中间位置，没有撞坏行程限位迹象，周围环境无异常（由看、闻、听来鉴定）。

小窍门：关闭电源并挂“有人工作，禁止合闸”牌子后，用手盘动Z轴联轴器部位，确定进给机械部位是否被卡住，更能直观确定故障是否发生在机械部分；图3-18和图3-19所示。

图3-18 起始位置☞查看报警信息，锁定故障范围。

机床状态提示：Z轴436、430报警。

☞最后，查阅发生故障加工中心的机械及电气说明书，了解进给伺服Z轴的PMC控制地址位、Z轴行程限位、伺服电机抱闸制动及回零的PMC输入地址位、回零及行程、伺服电机抱闸制动输出地址位，Z轴电气控制及液压润滑油原理图。

2.故障诊断与维修机床伺服系统包含了CNC、伺服驱动器、伺服电机、进给滚珠丝杆副、工作台、及检测装置等。

Z轴闭环控制中任何一个设备元件失效都会引起Z轴报警而停机进给服系统Z轴报警停机故障原因很多，我们可以通过控制按钮、继电器、轴的超程、回零、进给轴倍率及制动的通断状态可以通过PMC诊断地址及发光二极管等状态指示灯来快速判断，直观、快捷，故先直观检查从机械部位（往往进给轴控制故障报警由机械故障因起较多）及润滑回路，然后再对电气部分进行检查。

由图3-20所示FANUC-oi MC立式加工中心故障综合诊断流程图可知，故障诊断与维修步骤如下：第一步；向操作工问机床的发生故障现象、加工状况等，通过看CRT报警信息、报警指示灯。

初步确定故障部位及范围。

第二步；对伺服参数进行检查；数控机床故障诊断维修的机床参数是经一系列的试验和调整而获得的重要参数，是机床正常运行的保证。

包括有增益、加速度、轮廓监控及各种补偿值等。

当机床长期闲置不用或受到外部干扰会使数据丢失或发生数据混乱，机床将不能正常工作。

可调出机床参数进行检查、修改或传送。

第二步；关闭电源并挂“有人工作，禁止合闸”牌子后，用手盘动Z轴联轴器部位，观察Z轴上下移动情况，确定进给机械部位是否被卡住，更能直观确定故障是否发生在机械部分。

如果Z轴上下移动时有突然受阻力或卡住现象，则可以判断机械部分发生故障，则需要对机械部分进行维修。

第三步，如果第二步不存在问题，我们根据电气控制原理图，查找Z轴电气控制的线路，看熔丝断否、元器件烟熏烧焦、电容器膨胀变形、开裂、保护器脱扣、触点火花等，看接口是否松动或接触不良。

最好办法是将插头拔出（逐个拔出，以防不能识别）检查接口是否生锈或有粉尘，发现要及时清理。

第四步，如果第三步不存在问题，再进一步找查PMC对Z轴控制的I/O地址，查找I/O线路及控制开关是否有断路现象，关PMC控制输入Y 、Y 的状态有变化（由0变为1），继电器KA10和KA11应依次由通到断。

若KA11和KA10其中有未断开现象，则检查PMC至KA10线圈的线路（因为松刀动作正常，故可以判断KA11和YV1都是正常的），如果线路短路则检修线路。

第五步，如果第四步不存在问题，即PMC输入/输出地址信号正常，接触器能吸合转为断开，线圈插头指示灯由亮转灭。

若接触器没能由吸合转为断开，我们要进一步检查XX触点及XX线圈至比XX触点的控制线路，如果触点损坏，则更换继电器；如果线路短路，则检修线路。

第六步，如果第五步不存在问题，在机床断电情况下，检查伺服电机制动电缆连接是否正常，测量电压是否在波动范围（一般为24v），可用示波器或万用表进行检测，如果存在电压过低，则使制动失效，我们要测量外置制动电阻值，发现问题进行维修。

第七步，如果第六步不存在问题，我们进一步检查编码器信号连接线是否正确，检光栅尺，清理油污。

第八步，如果以上各步检查均正常，则诊断维修结束。

六、检查评议七、问题及防治1、在故障诊断与排除过程中，如需对机床进行操作，操作人员必须时刻关注诊断人员和排除人员所处状况，以保证故障诊断排除过程中的人员与设备安全；2、故障诊断与排除人员必须在征求机床操作人员许可的情况下方可对机床进行诊断与故障排除；3、电磁阀等元件的拆装过程中要注意密封圈、密封垫的安装，以防止更换零件后发生漏油。

八、扩展知识任务拓展一：数控铣床拉不紧刀故障现象：操作工人在进行XKA714B/F数控铣床手动换刀操作时，刀具可以拿下；但装上刀后，按“主轴拉刀”按钮，拉刀爪半开半闭，拉不紧刀。

机床状态提示：处于松刀状态。

故障诊断与维修：除按照上述思路进行诊断分析外，一般还应考虑碟形弹簧的破损程度。

任务拓展二：数控铣床松不下刀故障现象：操作工人在进行XKA714B/F数控铣床手动换刀操作时，按松刀按钮，刀具松不下来。

机床状态提示：处于紧刀状态。

故障诊断与维修：松刀与拉刀的根本区别是：拉刀时电磁阀YV3是断电的，而松刀时电磁阀YV3是通电的；另外松刀时液压系统压力要比拉刀时大，松刀压力必须达到额定值方能工作。

认识到这一区别，再按照上述思路进行诊断分析，不难排除故障。

任务拓展三：加工中心拉不紧刀故障现象：VMC型加工中心使用半年后出现主轴拉刀松动，无任何报警信息。

故障诊断：调整碟形弹簧与拉力液压缸行程长度，故障依然存在；进一步检查发现拉钉与刀柄夹头的螺纹连接松动，刀柄夹头随着刀具的插拔发生旋转，后退了约1.5mm。

该台机床的拉钉与刀柄夹头间无任何连接防松的措施。

故障维修：将主轴拉钉和刀柄夹头的螺纹连接用螺纹锁固密封锁固，并用锁紧螺母坚固，重新试车，主轴不再出现拉不紧刀的现象，故障排除。

任务拓展四：加工中心松刀动作缓慢故障现象：TH5840立式加工中心换刀时，主轴松刀动作缓慢。

故障诊断：主轴松刀动作缓慢的原因可能是气动系统压力过低或流量不足。

首先检查气动系统的压力，压力表显示气压为0.6MPa，压力正常；将机床操作转为手动，手动控制主轴松刀，发现系统压力下降明显，气缸的活塞杆缓缓伸出，故判定气缸内部漏气。

故障维修：拆下气缸，打开端盖，压出活塞和活塞环，发现密封环破损，气缸内壁拉毛。

更换新的气缸或更换密封环后，重新试车，主轴不再出现松刀动作缓慢的现象，故障排除。

总之，同样的控制原理，在数控机床的各种动作中有很多，如尾座的前进、后退；换刀臂动作；主轴液压控制变挡等。

只要掌握了控制回路的电气、机械及液压原理，依据故障现象，逐一分析控制回路的各个环节，由简及繁，就不难找出故障点，排除并维修故障。

九、考证要点（请各位编写人员按照《数控机床装调维修工》（高级工）国家职业标准，结合本任务具体情况，收集整理相关考证要点，放在此处。

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