数控机床维修

专业：数控机床

班级：08数加初大专3班

姓名：延浩浩

项目一：数控机床维修基础训练

                                 ——工具、量表使用、系统接线

实训时间及地点：第八周第九周，第一实验楼101

实训目的：了解数控机床维修工具、量表使用，系统接线

实训内容：工具、量表使用、系统接线

实训步骤：

一、常用的数控机床维修工具

　　1．拆卸及装配工具

　　(1)单头钩形扳手：分为固定式和调节式，可用于扳动在圆周方向上开有直槽或孔的圆螺母。

　　(2)端面带槽或孔的圆螺母扳手：可分为套筒式扳手和双销叉形扳手。

　　(3)弹性挡圈装拆用钳子：分为轴用弹性挡圈装拆用钳子和孔用弹性挡圈装拆用钳子。

　　(4)弹性手锤：可分为木锤和铜锤。

　　(5)拉带锥度平键工具：可分为冲击式拉锥度平键工具和抵拉式拉锥度平键工具。

　　(6)拉带内螺纹的小轴、圆锥销工具。

　　(7)拉卸工具：拆装在轴上的滚动轴承、皮带轮式联轴器等零件时，常用拉卸工具，拉卸工具常分为螺杆式及液压式两类，螺杆式拉卸工具分两爪、三爪和铰链式。

　　(8)拉开口销扳手和销子冲头。

　　2．常用的机械维修工具

　　(1)尺：分为平尺、刀口尺和90°角尺。

　　(2)垫铁：面为90°的垫铁、角度面为55°的垫铁和水平仪垫铁。

　　(3)检验棒：有带标准锥柄检验棒、圆柱检验棒和专用检验棒。

　　(4)杠杆千分尺：当零件的几何形状精度要求较高时，使用杠杆千分尺可满足其测量要求，其测量精度可达0．001mm。

　　(5)万能角度尺：用来测量工件内外角度的量具，按其游标读数值可分为2′和5′两种，按其尺身的形状可分为圆形和扇形两种。

二、常用的数控机床维修仪表

1．百分表：百分表用于测量零件相互之间的平行度、轴线与导轨的平行度、导轨的直线度、工作台台面平面度以及主轴的端面圆跳动、径向圆跳动和轴向窜动。

2．杠杆百分表：杠杆百分表用于受空间限制的工件，如内孔跳动、键槽等。使用时应注意使测量运动方向与测头中心成垂直，以免产生测量误差。

3．千分表及杠杆千分表：千分表及杠杆千分表的工作原理与百分表和杠杆百分表一样，只是分度值不同，常用于精密机床的修理。

4．比较仪：比较仪可分为扭簧比较仪与杠杆齿轮比较仪。扭簧比较仪特别适用于精度要求较高的跳动量的测量。

5．水平仪：水平仪是机床制造和修理中最常用的测量仪器之一，用来测量导轨在垂直面内的直线度、工作台台面的平面度以及零件相互之间的垂直度、平行度等，水平仪按其工作原理可分为水准式水平仪和电子水平仪。水准式水平仪有条式水平仪、框式水平仪和合像水平仪3种结构形式。

6．光学平直仪：在机械维修中，常用来检查床身导轨在水平面内和垂直面内的直线度、检验用平板的平面度，光学平直仪是当前导轨直线度测量方法中较先进的仪器之一。

7．经纬仪：经纬仪是机床精度检查和维修中常用的高精度的仪器之一，常用于数控铣床和加工中心的水平转台和万能转台的分度精度的精确测量，通常与平行光管组成光学系统来使用。

8．转速表：转速表常用于测量伺服电动机的转速，是检查伺服调速系统的重要依据之一，常用的转速表有离心式转速表和数字式转速表

项目二：主轴故障诊断与维修

                     ——主轴编码器、变频器、主轴转向的故障诊断与维修

实训时间及地点：第八周第九周，第一实验楼101

实训目的：了解数控机床主轴编码器、变频器的功能和主轴转向的故障诊断与维修

实训内容：主轴编码器、变频器、主轴转向的故障诊断与维修

实训步骤：

一、主轴编码器工作原理：

    由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取,获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D,每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。

    由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转，通过零位脉冲，可获得编码器的零位参考位。

作用：主要控制机床主轴的转速，正反转，和主轴定位

二、主轴变频器工作原理：

变频器必须有以下性能:（1）宽调速范围，且稳速精度高;（2）低速运行时，有较大力矩输出;（3）加减速时间短;（4）过载能力强;（5）快速响应主轴电机快速正反转以及加减速。

其中变频器与数控装置的联系通常包括:（1）数控装置给变频器的正反转信号;（2）数控装置给变频器的速度或频率信号，可以通过通讯给定或模拟给定；（3）变频器给数控装置的故障等状态信号。所有关于对变频器的操作和反馈均可在数控面板进行编程和显示。通过变频器内部关于输入信号与设定频率的输入输出特性曲线的设置，数控装置就可以方便而自由地控制主轴的速度。该特性曲线必须涵盖电压/电流信号、正/反作用、单/双极性的不同配置，以满足数控车床快速正反转、自由调速、变速切削的要求。

三、主轴故障：

一般轴的故障有以下几种：1.轴走位精度失准。2.轴回位报警（超程或回零报警包括不能回位或直接报警）。3.轴走位部分距离精度失准，其他位置完好。4.轴行进到一定位置卡死。5.轴持续一个方向走位精准，反向位移失准后持续反向不失准。

解除方法（对应）：1.检查滚珠是否有脱落，或间隙变大！2.检查限位器开关是否卡异物抱死，每个轴都有3个限位器，前后各一，后面附带回零限位器，有的机床没回零功能就没有,限位器是弹跳的，风枪吹净后抱拆下用手上下回压，不行就换新的。3.轴磨损，换轴！4.钢珠脱落或传动钢珠套内有异物，清晰配齐钢珠！5.轴与连接装置螺钉松动或脱落，从新安装即可！

主轴不能定向或定向不到位：

在检查定向控制电路设置和调整，检查定向板，主轴控制印刷电路板调整的同时，应检查位置检测器（编码器）是否不良，此时测编码器输出波形。

项目三：进给故障诊断与维修

                       ——伺服电路、伺服电机及位置检测装置、减速开关及限位开关的诊断与维修

实训时间及地点：第八周第九周，第一实验楼101

实训目的：掌握伺服电路、伺服电机及位置检测装置、减速开关及限位开关的诊断与维修

实训内容：伺服电路、伺服电机及位置检测装置、减速开关及限位开关的诊断与维修

实训步骤：

一、数控机床主轴伺服系统故障检查及维修

a．利用直观法判断数控机床故障的可能部位并排除

b．利用数控系统的硬件（如：控制单元、变频器、电源单元和伺服单元等部件）报警功能判断数控机床故障的可能部位并排除

c．利用数控系统的软件（如：自诊断功能）报警功能判断数控机床故障的可能部位并排除

d．利用状态显示功能（如：PLC的I/O接口信号）报警功能判断数控机床故障的可能部位并排除

e．在发生故障时能通过及时核对数控系统参数来判断数控机床故障的可能部位并排除

f．利用备件置换法来判断数控机床故障的可能部位并排除

g．掌握数控系统信息维护方法

h．掌握数控系统参数设置方法及报警文本编写方法

i．能通过仪器仪表检查数控机床故障点

   电子工业的飞速发展，使各种集成度高、性能先进的调速驱动层出不穷，给数控机床的更新换代提供了有利条件，但对于目前大中型企业还无法将旧数控机床全部改造的现实，修理旧的驱动系统，仍是维修战线上的一项艰巨任务。在维修主回路采用错位选触无环流可逆调速驱动系统的数控车床中所遇到的部分故障及处理方法。  

1.  故障现象：卧车在点动时，花盘来回摆动。 

  检查：测量驱动控制系统中的±20V直流稳压电源的纹波为4V峰值，大大超过了规定的范围。 

    分析：在控制系统的放大电路中，高、低通滤波器可以滤掉，如：测速机反馈，电流反馈，电压反馈中的各次谐波干扰信号，但无法滤除系统本身直流电源电路中的谐波分量，因它存在于整个系统中，这些谐波进入放大器就会使放大器阻塞，使系统产生各种不正常的现象。在点动状态下，因电机的转速较低，这些谐波已超过了点动时的电压值，造成了系统的振荡，使主轴花盘来回摆动，而且一旦去除谐波信号，故障马上消失。 

    处理：将电压板中的100MF和1000MF滤波电容换下焊上新电容，并测量纹波只有几个毫伏后将电源板安装好，开机试运行，故障消除。

2.  故障现象：立车在运行加工中发出哐哐声后，烧保险。

    检查：发现5FC5FG、5RG5RQ正反组全无脉冲输出(线路见图2)，测量结果，IC7反相器损坏，又发现1FG1FC输出波形较其他波形幅值低得多。 

    分析：5m立车主驱动直流电机的驱动电压由晶闸管全控桥反并联整流电路提供。12路触发脉冲中，有两路消失，另一路触发脉冲的幅值较其它正常触发脉冲要短三分之一，当出现哐哐的齿轮撞击声时，误以为液压马达联轴节处出现了问题，但过了一会儿两路保险丝烧坏，实际上，在这次故障的前一段时间里已烧过两次保险，当时只认为是偶然的电网不稳造成，因换上保险丝后，故障就消除了。由于5m立车加工运行时的转速较低，虽然可控硅整流电路是桥式整流，但是线路中触发脉冲丢失和幅值小同时存在时，也会造成电流不连续，输出的电压不稳，从而使电机的转速不稳。一开始出现的哐哐声，实际就是转速不稳的表现。由于电流断续而引起的烧保险故障能发生在运行后停车和正常运行的任何时刻。 

    处理：将放大管T1(另一组触发电路中的放大管，功能如图2中的T7)及反相器IC7换下，故障消除。   

二、位置检测装置诊断与维修

现象：出现位置环报警，

维修：将J2连接器脱开，在CNC系统一侧，把J2连接器上的+5 V线同报警线ALM连在一起，合上数控系统电源，根据报警是否再现，便可迅速判断故障部位是在测量装置还是在系统接口板上。若问题出现在测量装置，便可测J1连接器上有无信号输入，这样便可将故障定位在光栅尺或EXE脉冲整形电路

三、减速开关及限位开关的诊断与维修

现象：减速后来不及检测零位脉冲就，有减速过程，但直到超程仍不能找到参考点

维修：可能是减速挡块距离限位开关距离过短。此时要调整减速挡块使其处在合适的位置。

项目四：刀具故障诊断与维修

                   ——数控车乱刀、加工中心刀具不锁紧的故障诊断与维修

实训时间及地点：第八周第九周，第一实验楼101

实训目的：掌握数控车乱刀、加工中心刀具不锁紧的故障诊断与维修

实训内容：1.刀具不转故障检验与维修；

          2.刀具不能达到指定位置故障检验与维修；

          3.道具不能锁紧故障检验与维修；

          4.刀具连续旋转不停止故障检验与维修。

实训步骤：

1.刀具不转故障检验与维修

1）原因：电动机断电故障

检查：检查电动机端子板上的电压是否正常

处理方法：恢复正确电源

2）原因：电动机击穿

   检查：检查电动机绝缘电阻和相间阻值

   处理方法：更换电机

3）原因：发生温度检测信号

   检查：检查是否超出许可温度；检查当电磁铁断电时电磁铁衔铁是否受阻；当刀具开始旋转时电磁铁断电

   处理方法：当温度下降时等待检测信号恢复；润滑电磁铁衔铁且移去阻碍物；按照时序图恢复正确的动作

2.刀具不能达到指定位置故障检验与维修

1）原因：电动机运转故障而停止

检查：保护电动机的断路器是否动作

处理方法：更换电动机或检修刀具机械部件

2）原因：电磁铁通电过早

   检查：按照时序图检查工作动作；检查编码器输出信号是否正确

   处理方法：按照时序图恢复正确的动作；恢复编码器工作或更换编码器

3）原因：循环的停顿时间短

   检查：按照时序图检查此时间

      处理方法：恢复正确的时间

3.道具不能锁紧故障检验与维修

1）原因：没用预订位信号

检查：检查预订位开关

处理方法：更换预订位开关

2）原因：制动器故障

   检查：检查制动器电源；检查制动器本身不工作；在工作循环中检查电动机的旋转方向

   处理方法：恢复制动器电源；更换制动器；按时序图更正正确时间

3）原因：电动机反转时刀盘不能锁紧

   检查：检查当锁紧时电动机的旋转方向

      处理方法：手动锁紧刀盘

4.刀具连续旋转不停止故障检验与维修

   原因：编码器无输出信号

   检查：检查编码器的输入输出

   处理方法：修改编码器或更换编码器并使其正确工作

项目五：机械结构的故障诊断与维修

        ——传动齿轮、丝杆及联轴器、刀具交换装置、轴承及导轨的故障诊断与维修

实训时间及地点：第八周第九周，第一实验楼101

实训目的：掌握传动齿轮、丝杆及联轴器、刀具交换装置、轴承及导轨的故障诊断与维修

实训内容：传动齿轮、丝杆及联轴器、刀具交换装置、轴承及导轨的故障诊断与维修

实训步骤：

一、见主轴箱噪声大，则可能是以下原因：

1.主轴部件动平衡不好

2.齿轮啮合间隙不均匀或严重损伤

3.轴承损坏或传动轴弯曲

4.传动带长度不一或过松

5.齿轮精度差

6.润滑不良

二、工件粗糙度值高,可以寻找以下原因：

1.导轨的润滑油不足，致使溜板爬行

2.滚珠丝杠有局部拉毛或研损

3.丝杠轴承损坏，运动不平稳

4.伺服电动机未调整好，增益过大

三、杆运动不灵活，可能是轴向预紧力过大；丝杆或螺母轴线与导轨不平行；丝杆弯曲。

四、实际加工时，主要表现为各方向运动正常、编码器反馈也正常、系   警，而运动值却始终无法与指令值相符合，加工误差值越来越大，甚至造成加工的零件报废。出现这种情况时，建议检查一下联轴器。若采用刚性联轴器，可采用特制的小头带螺纹的圆锥销，用螺母加弹性垫圈锁紧，防止圆锥销因快速转换而引起的松动；若采用挠性联接器，它能补偿因同轴度及垂直度误差引起的“干涉”现象。

五、具后不能松开，可能是松锁刀的弹簧压力过紧

六、具不能夹紧，可能是：

1.风泵气压不足

2.增压漏气

3.刀具卡紧液压缸漏油

4.刀具松卡弹簧上的螺丝母松动

七、轴发热可能:承损伤或不清洁、承油脂耗尽或油脂过多、轴承间隙过小。

八、加工面在接刀处不平可能产生的原因是：导轨直线度超差、工作台塞铁松动或塞铁弯度过大、机床水平度使导轨发生弯曲。

九、导轨研伤可能是导轨润滑不良、刮研不符合要求、导轨维护不良

项目六：控制参数等综合故障的诊断与维修

                                        ——参数、常见故障的诊断与维修

实训时间及地点：第八周第九周，第一实验楼101

实训目的：掌握参数、常见故障的诊断与维修

实训内容：参数、常见故障的诊断与维修

实训步骤：

一、部分参数的功能：

    1002的第0位，置0为控制单轴；置1为控制双轴

    1005的第0位，置0为使用回参考点功能；置1为不使用回参考点功能

    1006的第5位，置0为正方向回参考点；置1为负方向回参考点

1420快速移动速度

1423手动方式各轴的可快速移动移动

1815的第1位，置0位为分离型编码器；置1为一体型编码器

1851各轴方向间隙补偿量

1020各轴的编程轴名

1023各轴的伺服轴号

3730主轴模拟输出的增益调整

3772最高主轴速度

比如NC机床参数，PLC机床参数、PLC程序(以上可存在磁盘中)以及主轴和各走刀电机的电流、电压、转速等数据。还要记下电柜中继电器、接触器等在通电和正式加工时的状态(吸合还是断开)以及PLC所有输入、输出LED发光二极管的状态(亮暗、闪耀)或者记录下屏幕上PLC状态IB(输入位)、QB(输出位)是0还是1，比如IB1=：00000001，即I1.0=1，I1.1-1.7=0。这样记录下来对以后分析判断故障好处极大。比如德国SCHIESS数控立车发生Z轴电机电流继电器动作，我们通过检查Z轴电机正常工作时的PLC状态(0、1)与不正常情况相比较，迅速地找到故障原因，原因是有1只比较继电器状态不对，通过调整，故障立即排除。

 

第二篇：《数控机床维修实训》课程标准

《数控机床维修实训》课程标准

课程代码 0213210181

课程类型 实践课程

课程学分 2学分

修读学期 第4学期

合作开发企业 长春数控机床有限公司

执笔人 裴杰、刘子彤 审核人 张鑫 课程类别 专业课程 课程性质 必修课程 课程学时 48学时 适用专业 数控设备应用与维护

1．课程定位与设计思路

1．1课程定位

本课程是数控设备应用与维护专业专业必修课程，作用是通过诊断与排除FANUC0i与SIEMENS802D两大数控系统常见故障的工作过程，采取工作过程导向、任务驱动的教学模式，提升学生保证数控生产加工顺利进行的职业岗位能力，同时拓展学生数控机床维护、维修、调试和检测的能力，使学生能够进一步强化数控机床故障诊断与排除的能力，从而增强学生从事数控设备应用与维护的职业能力，提升数控设备维修人才的技术水平。

前修课程为：《数控机床机械装调与检测》、《数控机床电气安装与调试A》、《数控机床机电联调》、《数控机床故障诊断与维修A》。

后续课程为：《毕业设计》、《顶岗实习》。

1．2 设计思路

通过对数控设备应用与维护专业数控机床装调工、数控机床维修员等就业岗位的工作内容与工作过程的分析，学生不但要求具备数控机床操作能力，还要具备各种数控系统的数控机床故障诊断与维修的能力、才能使生产工作得以顺利实施，从而确定了课程的设计思路为：

以数控机床使用过程中出现的典型故障为载体，把数控机床故障根据类别和数控机床操作顺序进行排序，分散知识点、技能点在故障的诊断与排除的过程中，使学生逐级递进地学习知识、掌握技能。通过确认故障现象、调查故障现场、收集故障信息（资讯）、分析故障产生原因（计划）、检测故障部位并排除故障（实施）、小组互评、学生自评

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教师点评（评价）的工作过程设计课程，把本课程划分为八个学习项目。

表1 学习项目

2．课程目标

《数控机床维修实训》课程是在学生具备数控机床故障诊断与维修能力的基础上，通过诊断与排除FANUC0i与SIEMENS802D两大数控系统的数控机床八个典型故障的工作过程，使学生提高数控机床维修能力，保证生产任务顺利完成；同时使学生熟悉数控机床维修人员的工作流程，能以正确、有效的方法和途径对数控机床的故障进行诊断与排除，养成自主学习的习惯和自我发展的意识。

2．1能力目标

（1）能够正确识别数控机床电路，并能使用工具对电路进行检测；能够对数控机床进行日常维护。

（2）能够确认故障现象，调查故障现场，收集故障信息；能够分析故障产生原因，制定维修方案。

（3）能够检测、定位故障产生部位并排除故障；能够正确修复、备份系统文件、调整相关系统参数。

2．2知识目标

（1）掌握数控系统的组成；熟悉数控机床电气原理图，了解数控机床原理。

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（2）掌握数控机床主要电子元件的功能。

（3）熟悉数控机床的机械结构。

（4）掌握安全用电知识。

（5）了解数控机床报警信息。

（6）熟悉数控机床系统参数。

（7）掌握数控机床上电动作过程。

（8）掌握数控机床急停控制回路。

（9）掌握数控机床进给伺服系统的工作原理、连接方法。

（10）掌握数控机床刀架系统的控制原理、动作过程。

（11）掌握数控机床加工精度下降的原因。

（12）掌握数控机床主轴转速不正确的原因。

（13）掌握数控机床故障排除的一般工作过程。

（14）掌握数控机床故障排除的常用方法。

2．3素质目标

（1）具备良好的职业道德和团队精神，熟练的职业技能、较强的创新意识。

（2）具备良好的语言文字表达能力、社交能力、沟通能力.

（3）具备一定的形象思维和逻辑思维能力，具有良好的礼仪和行为习惯。。

（4）具有健康的体魄，良好的心理调节能力；具备文明生产、安全操作意识。

（5）具有良好的职业习惯，培养学生严谨踏实的工作作风。

3．教学内容

按照数控设备应用与维护专业人才培养目标的要求，本课程采用工作过程导向、任务驱动的教学模式，融“教、学、做”为一体，“知识、技能、素质”培养为一体。

具体学习内容如下：

数控系统的组成，数控机床电气原理图，数控机床主要电子元件的功能，数控机床的机械结构，安全用电知识，数控机床PLC程序、数控机床报警信息，数控机床系统参数，数控机床故障诊断与排除的工作过程，本课程内容包括八个学习项目，学习项目描述如下表：

表2 学习项目描述

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4．实施建议 4.1师资队伍 （1）专任教师

建议配备本科以上、数控相关专业、有较强理论与实践教学经验的，会熟练使用VNUM数控机床装调维修仿真实训系统软件，并且明确本专业人才培养目标、参与制定专业人才培养方案的专业教师进行教学。

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（2）兼职教师

建议配备本科以上、数控相关专业、在相关企业中从事数控机床的设计或者调试、维修工作，并有两年以上实践经历，能提供给学生大量的生产实践案例，并且明确本专业人才培养目标，了解本专业人才培养方案的兼职教师进行教学。

4.2教材及相关资源

本课程标准应作为教材及教学资源开发的前提和基础，教材的选用符合课程标准的要求，根据各项目的任务书完成教学内容。

推荐教材：《图解SIEMENS数控机床维修从新手到高手》，韩鸿鸾主编，化学工业出版社。

4.3教学组织模式

《数控机床维修实训》课程涉及到数控机床的工作过程、电气控制、数控系统等多方面知识，在加强实践教学的同时，也加强学生理论知识的实际应用的理解。教学模式为实践课程，同时也加强学生培养工学结合的能力，通过对合作开发企业长春数控机床有限公司的实际参观实习，使学习与实际工作岗位和工作过程紧密联系。

表3 教学组织模式

4.4教学方法与手段

《数控机床维修实训》是一门实践性很强的课程，为突出课程的实践性和职业性，本课程倡导教学方法的多样化。本课程主要采用项目导向、任务驱动法方法，辅助采用案例教学、学生互评、学生实操等方法。

（1）项目导向、任务驱动

在课程中根据不同企业数控机床维修需要，选定数控机床可能出现的各种故障项目，以此为导向，让学生完成数控机床故障诊断与排除的整个过程，以培养学生正确判断数控机床的故障并排除的技能。结合学院和专业的现有教学和实训条件，以数控机床应用人员在加工生产过程中常见的典型故障案例为载体，通过——确认故障现象、调查

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故障现场、收集故障信息（资讯）、分析故障产生原因（计划）、检测故障部位并排除故障（实施）、小组互评、学生自评教师点评（评价）的工作过程设计课程教学。

（2）学生互评

每完成一个故障排除任务，各组同学进行互评，相互查缺补漏，以达到知识互补，培养团队协作能力。

（3）案例教学

在课堂引入大量的案例进行教学，使学生对各类数控机床故障的排除方法有充分的了解。

4.5教学考核与评价

本课程的考核注重全面性、真实性、公平性。重点考核学生数控机床维修的实践能力，通过考核使学生能够积极认真地上好每节课、完成好每一个能力训练项目、做好每一次作业，真正达到本课程的教学目标，切实提高学生的职业能力和就业竞争力。

本课程的考核以过程性考核+终结性考核两种形式进行。

考核成绩=过程性考核成绩（40%）+终结性考核成绩（60%）。

过程性考核成绩=平时表现成绩（20%）+课堂能力训练项目成绩（40%）+课后自主学习能力训练项目成绩（40%）；

终结性考核成绩=VNUM软件考核系统上机操作（40%）+实际机床维修操作（60%）

数控机床维修实训课程组

20xx年8月

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