数控机床故障诊断课件.ppt

1、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 运动部件进给时不是连续的匀速运动，而是时走时停，这种运动部件进给时不是连续的匀速运动，而是时走时停，这种现象称为爬行。爬行多发生在低速进给运动，速度有时为现象称为爬行。爬行多发生在低速进给运动，速度有时为0.05mm/min，微小位移达，微小位移达0.001mm/次。在机械传动方面，次。在机械传动方面，产生爬产生爬行的主要原因是由摩擦系数随相对运动速度不同而造成的，为避免行的主要原因是由摩擦系数随相对运动速度不同而造成的，为避免爬行现象的出现，可同时采取几项措施，包括：采用滚动导轨、塑爬行现象的出现，可同

2、时采取几项措施，包括：采用滚动导轨、塑料导轨和静压导轨等；在电气控制方面，若电气参数（如增益等）、料导轨和静压导轨等；在电气控制方面，若电气参数（如增益等）、垂直轴的平衡、电磁制动器、位置检测、速度检测等调整不当、污垂直轴的平衡、电磁制动器、位置检测、速度检测等调整不当、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

3、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接线端子接线端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

4、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（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

5、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动增量点动INC10m 找正千分表，找正千分表，Y向点动向点动10次，次，Y向累积移动向累积移动50m，再，再Y向点动向点动10次，次，观察千分表指针是否归零，以此判断观察千分表指针是否归零，以此判断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

6、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 找正千分表，在找正千分表，在JOG方式下，主轴方式下，主轴箱沿箱沿Y轴正、反向连续运动，观察千分轴正、反向连续运动，观察千分表表针有无明显摆动，以此判断丝杠在表表针有无明显摆动，以此判断丝杠在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，造带轮的联结有松动，造成伺服电机旋转时同步成伺服电机旋转时同步带轮出现忽紧忽松的现带轮出现忽紧忽松的现象。象

7、。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轴伺服电机上的光电编码轴伺服电机上的光电编码器在器在Y轴传动链之外，通过同轴传动链之外，通过同步齿形带的传动比和丝杠螺距步齿形带的传动比和丝杠螺距间接测量出间接测量出Y轴的直线位移量，轴的直线位移量，组成半闭环伺服系统。组成半闭环伺服系统。若传动链中某个部位出现若传动链中某个部位出现问题，编码器是测量不出来的，问题，编码器是测量不出来的，数控系统认为运动状态是好的，数控系统认为运动状态是好的

8、，不产生报警。因此，当同步带不产生报警。因此，当同步带轮联结出现松动时，造成轮联结出现松动时，造成Y轴轴运动出现随机性的抖动，表现运动出现随机性的抖动，表现为为Y轴方向尺寸无规律的超差，轴方向尺寸无规律的超差，但但编码器不能直接测量出编码器不能直接测量出这个这个由传动链问题造成的尺寸误差，由传动链问题造成的尺寸误差，也就不能对也就不能对Y轴进行精确的位轴进行精确的位置控制。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）因为主轴轴线与刀库刀因为主轴轴线与刀库刀位点轴线中心距大于换刀臂位点轴线中心距大于换刀臂的回转直径，因此，换

9、刀臂的回转直径，因此，换刀臂分别在刀库和主轴处进行拔分别在刀库和主轴处进行拔刀和插刀的动作。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位（换刀开复位（换刀开始、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

10、刀臂旋换刀臂旋转，新旧转，新旧刀具交换刀具交换插刀后插刀后紧刀紧刀复位复位刀 库 旋刀 库 旋转，旧转，旧刀 位 到刀 位 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”确确认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

11、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，造成整流电压电网电压低或缺相，造成整流电压降低，电流增大。降低，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。2.内部因素内部因素l伺服电机退磁，在转矩不变的情况伺服电机退磁，在转矩不变的情况下，磁场强度降低，造成电流增大。下，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，伺服电机内热敏电阻灵敏度降低，造成过热误报警。造成过热误报警。l驱动装置主电路整流或逆变端管子驱动装置主电路整流或逆变端管子短路，造成电流增大。短路，造成电流增大

12、。PTC热敏电阻属于临界温度型。当温度上升到热敏电阻属于临界温度型。当温度上升到某临界点时，其电阻值突然下降，可用于过载保护某临界点时，其电阻值突然下降，可用于过载保护电路。电路。热敏电阻是一种新型的半热敏电阻是一种新型的半导体测温元件，有正温度系数导体测温元件，有正温度系数热敏电阻（热敏电阻（PTC）和负温度系）和负温度系数热敏电阻（数热敏电阻（NTC）两大类。）两大类。前者是电阻值随温度升高而增前者是电阻值随温度升高而增大；后者是电阻值随温度升高大；后者是电阻值随温度升高而减小。热敏电阻的测量范围而减小。热敏电阻的测量范围为为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

13、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12

14、4000 0 MD156 伺服使能切断延迟时间伺服使能切断延迟时间016000 200m1251000112510001000125*332MDV）（轮廓监控允差带K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 在稳速阶段，跟随误差在稳速阶段，跟随误差E是稳定的，轮廓无偏差。但是，由于负载是稳定的，轮廓无偏差。但是，由于负载扰动等因素造成进给速度波动。在轮廓控制过程中，微小的跟随误差波扰动等因素造成进给速度波动。在轮廓控制过程中，微小的跟随误差波动还是允许的。当实际轮廓误差大于动还是允许的。当实际轮廓误差大于MD332 设定值时，就要产生设定值时，就

15、要产生116 报报警。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）增大）增大MD332 的设定值，使允差带大于轮廓偏差。但是，如果的设定值，使允差带大于轮廓偏差。但是，如果实际轮廓偏差已经很大了，片面地用增大允差带的的方法来消除报警实际轮廓偏差已经很大了，片面地用增大允差带的的方法来消除报警是不合适的。是不合适的。2）在保持）在保持MD332 设定值不变的情况下，减小位置增益设定值不变的情况下，减小位置增益KV可以增可以增大允差带，使实际轮廓偏差在大允差带，使实际轮廓偏差在允差带内。允差带内。如设如设MD332 为为1000，KV由由1改为改为0.7，

16、则允差带由原来的，则允差带由原来的125m增大为增大为160m。但减小。但减小KV值会影响值会影响系统的快速响应性。系统的快速响应性。3）增大速度环增益，加大抗负载扰动的能力，减小速度波动，）增大速度环增益，加大抗负载扰动的能力，减小速度波动，从而使轮廓偏差减小，并小于允差带。但过大的速度增益会引起系统从而使轮廓偏差减小，并小于允差带。但过大的速度增益会引起系统振荡，所以要调整到最佳状态。振荡，所以要调整到最佳状态。4）消除传动机构的间隙，提高机械传动的刚度，增加伺服系统）消除传动机构的间隙，提高机械传动的刚度，增加伺服系统的稳定性，保证轮廓的加工精度。这是解决此类故障的根本措施。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。