典型案例

11 、认识典型系统的工作；、认识典型系统的工作；22 、了解典型系统故障原因；、了解典型系统故障原因；33 、熟悉典型系统的故障诊断与、熟悉典型系统的故障诊断与

排除方法。排除方法。

典型案例

一、齿轮箱故障诊断

1. 诊断目的和对象 在机械设备中，齿轮箱的用量很大，一旦发生

故障，损失严重。 齿轮运行中的振动现象可反映齿轮箱的运行状

态，故采用振动情号进行分析和诊断，将记录下来的齿轮箱振动信号进行 FFT( 快速傅里叶变换 )分析处理。

典型案例

2. 诊断方法及分析 方法：在现场用振动计和磁带记录仪测试记录了

齿轮箱每根传动轴轴承座上的振动信号，表 1 列出三台齿轮箱振动速度均方根值，测试时 1# 齿轮箱检修没有列入 。

典型案例

典型案例

典型案例

典型案例

典型案例

分析(1) 在三级传动的齿轮装置中，输入与输出两级的

啮合作用力都要由中间级来承担，所以啮合振动最为强烈。啮合振动的幅值远高于其它两级。第二级是设计、制造中应加强的薄 弱环节。但由于没有给予足够的重视，在长期运行中振动过大，使齿圈产生疲劳断裂，这是近几年发生事故的原因所在。从目前运行的情况看来，原料磨 2# 齿轮箱的第二级齿轮传动状 况不佳，应加强监测，准备必要的备件。

典型案例(2) 从综合评定的角度曾，原料磨 2# 齿轮箱振动值

高于 2# 和原料密 1# 的齿轮箱振动。用 ISO 大型机器振动强度评价标准衡 量，巳超过允许值 11. 2mm ／ s 。且原料磨 2# 齿轮箱箱体温度高于其它齿轮箱 l0℃ 左右，应及时进行检修。

典型案例

(3) 原料磨 1# 齿轮箱在运转中存在着调制现象，图15—4 是撮动信号的例频谱，峰值出现在例频率80ms 处，调制频繁 fM ＝ 1000 ／ 80 ＝ 2.5Hz ，恰等于驱动电机旋转频率，也等于齿轮箱第一传动铀的旋转频率。应检查第一传动轴的零部件的磨损、松动、偏心等状况，也应检测电机的进行振动状况。这些工作有待今后进一步测试分析，其它两台齿轮箱振动中没有发现调制现象。

典型案例

诊断结论 齿轮箱运行状态监测与故障诊断采用 FFT 谱分

析和倒频谱分析是有效的。 三级传动的齿轮箱装置中，应提高第二级传动

件的设计和制造要求，以避免过大的二级传动啮合频率振动。

典型案例

数控系统故障分类，按照不同的方法有很多种分类形式。（ 1）按照故障性质：系统性故障；随机性故障；（ 2）按照故障类型：机械故障；电气故障；（ 3）按照报警提示：有报警故障；无报警故障；（4）按照发生部：数控装置故障； PLC故障； 伺服系统故障；机床系统故障；（5）按照破坏程度：破坏性故障；非破坏性故障；

( 一 ) 故障的分类

二、数控机床常见故障的处理

典型案例

除去以上的分类方法，还有以下的一种分类方法：

数控机床故障

系统故障

外围电路故障

机械故障

典型案例

软件故障

在数控系统中与软件相关的故障，主要是由于参数设置不正确、参数不匹配导致的。参数按照大类区分可分为：系统参数、机械参数、用户参数。

1 、基本参数设置不正确导致的故障

2 、伺服参数不正确导致的故障

3 、主轴参数设置不正确导致的故障

4 、轴参数设置不正确导致的故障

5 、 PLC 参数设置不正确导致的故障

6 、用户参数设置不正确导致的故障

7 、功能参数设置不正确导致的故障

典型案例

硬件故障

1 、伺服放大器故障

2 、伺服电机故障

3 、检测元件故障

在数控机床中与系统有关的故障主要集中在驱动部分，当然也包括一些板卡的故障。这些也是维修人员能够判断的故障。

4、各种系统板卡的故障

典型案例

外围电路故障

1 、继电器、接触器、接线端子、熔断器

2 、线路短路、断路

3 、外围设备

冷却系统、润滑系统

气路、油路

换刀系统

安全门、电器柜、电气互锁 在数控机床的故障中、外围电路故障所占的比例相当大。并且也是一线维护人员，能够现场判读解决的故障。绝大多数停机事件此类故障引起，因此熟练掌握此类故障的判断、排除方法和积累相关经验是一线维护人员所必须的。

典型案例

机械故障1 、机械元件损坏。

2 、机械整体配置、位置不当或者机械有一些磨耗。

（ 1）导致机床不能够正常运行，时常会出现一些报警。

（ 2）会出现异响、异动。

（ 1）导致几何精度丢失

（ 2）导致位置精度丢失

典型案例

故障的诊断包括两方面的内容：诊和断。

诊：对是客观状态作检测或测试。

断：确定故障的性质、程度、类别、部位，并指

明故障产生的原因，提供相应的处理对策等。

( 二 )数控机床的故障诊断技术

典型案例1.数控系统自诊断 所谓故障自诊断技术，就是在硬件模块、功能部件上各状态测试点（在系统设计制造时设置的）和相应诊断软件的支持下，利用数控系统中计算机的运算处理能力，实时监测系统的运行状态，并在预知系统故障或系统性能、系统运行品质劣化动向时，及时自动发出报警信息的技术。 开机自诊断 运行自诊断 在线诊断 离线诊断 远程诊断

典型案例2 、如何排除日常故障 （ 1）故障发生时机床的状态。 a 在什么时间发生的故障？ 包括发生故障的具体时间；发生时机床运行的状态；发生故障时外部条件如何，包括天气、供电情况等等；了解故障发生的频次。

b 故障发生时，进行了几种操作？ 机床运行在什么模式；程序运行情况如何；各轴分别处在什么位

置；当前正在运行那一个轴；机床有没有执行辅助功能；能不能够复位消除；如果能够复位消除，会不会执行到相同情况下再出现；如果再次出现，改变加工参数会不会出现等等。

c 故障发生后，机床出现的现象。 有无报警；如果没有报警，机床相关的状态是否正确。

典型案例

d 确认外界有无影响机床的其他因素？ 电磁干扰；电源是否稳定；气源是否稳定等等 （ 2）根据系统的报警信息以及相关资料进行故障诊断 现在数控系统都具有强大的故障诊断功能，并能够针对各类故障提供丰富的报警文本。对于很多故障，系统都能够诊断出来，并提供相应的报警信息。数控系统在硬件上还设置了一些装置，用于系统有故障时指示技术人员方便的诊断故障。

（ 3）充分利用数控机床上， PLC对于外围电路实时状态的监控功能。

结合 PLC和数控机床电气手册，对比PLC的实时输入、输出状态以及外围电路的控制逻辑，正确判断外围电路的故障。

典型案例（4）利用 PLC梯形图反映的控制逻辑，跟踪那些外围设施

出现故障的真正原因。利用梯形图的监控功能，观察那些相关信号是否处于正确的状态。如果有节点处于不正确的状态，就依据梯形图向前向后追踪，看是什么原因引起前面节点处于哪一种状态。

（5）对于排除数控机床故障最重要的方法，就是掌握数控系统及数控机床的工作原理，懂得如何使用各种各样的检测仪表、仪器，综合分析数控机床出现故障的操作以及外部、内部原因。进一步通过各种实践机会，进一步掌握一些排除故障的手法（如：零件互换、误差放大等等）。具体到某一个机床，就应该详细阅读其各类说明书，掌握其机械、电气构造、组成以及工作原理，根据故障现象分析可能出现故障的部位、环节，并大胆的动手验证。在机床出现故障时还要，详细调查该机床的“病历”“病史”。

典型案例 信号状态监控画面

PMC SINGAL STATUS MONITRUN

SEARCH

ADDRESS 7 6 5 4 3 2 1 0X0000 1 1 1 1 1 0 0 1X0001 0 0 1 1 0 1 0 1X0002 1 0 1 0 1 0 0 0X0003 0 0 0 0 0 0 0 0X0004 0 0 0 0 0 0 0 0X0005 0 0 0 0 0 0 0 0X0006 0 0 0 0 0 0 0 0X0007 0 0 0 0 0 0 0 0

典型案例 查阅梯形图

SEARCH ADDRESS TRIGER WINDOW

LADDER******* MONITRUN00001-00004

SUB1END1

R9091.1

R9091.6

M1PS2 M1T2X

M1D1

M1D2

Y1000.0

ON助记号助

记符模式

典型案例 查阅梯形图

典型案例

(1) 查看方法 当机床出现报警时，系统会自动切换到报警画面，并显示报警信息。 报警信息有两部分组成：报警号；报警信息。 在数控系统上获得的报警信息分为两种。一种是系统报警，这一部分报警或由系统故障（软件的硬件的）引起或由程序（格式或内容）引起。这一部分报警号、报警信息由系统厂商预设。一种是机床报警（外部报警）这一部分报警内容通常是由外部因素引起（如气压、各类外部 PLC输入信号错误或缺失引起）。这一部分报警号、报警信息由机床生产厂商预设。

( 三 ) FANUC 0i系统常见故障1. 系统报警信息

典型案例

报警信号显示 O0001 N01040

1*** SPINDLE CLAMP/UNCLAMP ABNORMAL

MEM **** ***　 *** ALM

[ ALARM ] [MESSAG] [HISTORY][ ] [ ]

报警号

报警信息

报警画面显示

典型案例2. 故障案例一

2.1 机床在运行过程中在出现没有任何报警的情况下停止运行。 该机床是一台四轴四联动的数控机床，机床在运行过程中出现题目所说的意外停止，并且在反复发生几次后机床不能够运行加工程序了。

经过和操作人员的反复沟通，我们按照处理数控机床故障的分析过程，进行分析如下：

（ 1）该机床出现故障的时候，是在加工零件过程中，并且是在旋转第四轴的时候出现。

（ 2）在出现该故障初期，停止程序运行，复位后还可以重新启动程序。

典型案例

（ 3）经过几次反复以后，机床不能够启动加工程序。 （ 4）关闭系统，重新启动数控机床，对机床各轴回原点

的操作。三个直线轴都能够正确回到原点，但是旋转轴不能够回到原点（第四轴根本就能够移动）

分析 从以上的现象可以看到，该机床出现这样的故障极有可能

是第四轴出现了某种问题。出现了第四轴不能够旋转的现象，很可能是第四轴刹车未能松开的原因。该机床所用第四轴，采用的是气动刹车。

典型案例

（ 5）观察外部输入气压正常，证明应该不是外部气压过低引起。其实，如果外部气压过低机床会出现报警的。

（ 6）在排除外部气压故障的情况下，我们应该去检查第四轴刹车器是否正常。如果检查第四轴刹车器要把第四轴拆开，这样的话工作量就非常庞大。

（ 7）检查第四轴刹车器的信号，观察刹车器的信号是否已经进入到PMC。通过机床电气手册，查询第四轴刹车松开到位的信号的地址为 X3.4。

（ 8）进入系统查看 X3.4的状态（按照 FANUC系统进入 PMC 的方法）。系统键、 PMC、 PMCDGN、 STATUS搜索X3.4。执行松开转台的动作，观察 X3.4有无变化，结果是没有变化。

（ 9）上面的步骤证明第四轴的刹车松开信号没有到位。

典型案例

（ 10）造成第四轴刹车信号没有到位的原因有好几个，需要我们进一步去分析排查。

a 、刹车器没有松开； b 、刹车器松开了，检测开关没有检测到； c 、检测元件损坏； d 、从检测元件到接口的电缆损坏； e 、 PLC 故障； f 、其他原因。 （ 11 ）打开第四轴外罩，执行第四轴夹紧、放松动作，发现用

于检测的接近开关没有亮。初步怀疑是接近开关有问题，或者是连接线有问题。

典型案例

（ 12）通过前面的初步分析，判断为接近开关或者线缆出现故障。为了进一步证实，我们把一个金属工具靠近接近开关，结果发现接近开关的等亮了。这一个现象证明接近开关以及相关的线缆是完好的。

（ 13）再次执行转台松紧动作，观察该结构能否正常运行。通过几次动作发现，每一次夹紧放松机构都能够正常运行，但是用于检测的接近开关还是不亮。

（ 14 ）根据接近开关的工作原理，开关和被检测物体的距离是有一定距离要求，如果距离不正确可能会导致开关不能够正常检测。那么有可能是接近开关距离被测部件过远，于是调整接近开关的距离。将距离缩小以后，发现接近开关灯可以亮了。打开机床，各轴回原点，运行加工程序，机床能够正常运行。

典型案例

（ 15 ）安装后第四轴外罩，机床正常运行。但是当机床运行了十几分钟后，机床再次出现前述故障。（ 16）根据前面的分析，我们可以把故障点基本上集中到接近开关和被检物上。再次打开外壳，经过仔细检查，发现联接再刹车器上，供接近开关检测的一个螺母，从刹车器上松开了。将这个螺母拧紧，并锁死。机床再次投入运行没有发生故障。

典型案例3. 进给驱动的故障诊断

(1)直流进给驱动—晶闸管调速是利用速度调 节器对晶闸管的导通角进行控制，通过改 变导通角的大小来改变电枢两端的电压， 从而达到调速的目的(2)交流进给驱动—因采用交流同步电动机， 驱动装置实质上是一个电子换向的直流电 动机驱动装置

典型案例PWM 驱动控制线路简图

典型案例

典型案例

典型案例FANUC系统进给驱动故障表示方式：(1)CRT 有报警显示的故障报警号 400~457伺服系统错误报警报警号 702~704过热报警 机床切削条件差及机床摩擦力矩增大，引起主回路中的过载继电器动作

切削时伺服电机电流太大或变压器本身故障，引起变压器热控开关动作

伺服电机电枢内部短路或绝缘不良等，引起变压器热控开关动作

典型案例

(2)报警指示灯指示的报警（ 7个灯）BRK—无熔丝断路器切断报警HVAL—过电压报警HCAL—过电流报警（伴有 401 号报警） OVC—过载报警（401或 702报警）LVAL—欠压报警 TGLS—速度反馈信号断线报警DCAL—放电报警

典型案例

(3)无报警显示的故障 机床失控 速度反馈信号为正反馈信号 机床振动 与位置有关的系统参数设定错误 检测装置有故障（随进给速度） 定位精度低 传动链误差大；伺服增益太低 电动机运行噪声过大 换向器的表面粗糙度过低、油液灰尘等侵入电刷或换向器、电动机轴向窜动等

典型案例6SC610交流进给驱动系统

典型案例

三、万能卧式铣床电气控制故障与维修( 以 X6132铣床为例 )

X6132铣床的运动要求：主轴能正、反转运动，主轴变速时，主轴电动机瞬时冲动一下，以利于齿轮的啮合；主轴能制动停车。

工作台上下、左右、前后 6个方位均可移动，且可实现手动、自动和快速移动。

典型案例

(一 )电气线路分析1.主电路分析 该机床有三台电动机M1、M2、M3

2.控制电动机的控制(1)M1的启动 SB5-KM1吸合 -主触头闭合，M1启

动(2)主轴电动机的停车制动(3)主轴的变速冲动控制

典型案例

典型案例2. 工作台进给电动机的控制将电源开关QSl 台上，启动主轴电动机Ml ，接触器 KMl吸合并自锁，进给控制电动机M3启动。 (1) 工作台向上、下、左、右、前、后运动的控制通路分别是 : 向上 :6→KMI → 9 → SA3 → 3 → 10 → SQ2 → 2 → 15 → SQ1 → 2 → 13 → SA3 → 1 → 16 → SQ4 → 1 → 19 → KM3线圈→ 2O → KM2 → 21

向下 :6 → KMl → 9 → SA3 → 3 → 10 → SQ2 → 2 → 15 → SQ1 → 2 → 13 → SA3 → 1 → 16 → SQ3 → 1 → KMZ

线圈→ 18 → KM3 → 21 向左 :9 → SQ5 → 2 → 11 → SQ4 → 2 → 12 → SQ3 → 2 → 13 → SA3 → 1 → 16 → SQ2 → 1 → 19 → KM3线圈→

20 → KMZ → 21 向右 :9 → SQ5 → 2 → SQ4 → 2 → SQ3 → 2 → SA3 → 1 → SQ1 → l → KM2线圈→ KM3 → 21

典型案例

工作台向前、后运动其通路与工作台上、下运动相同，只是借助机械联锁机构将垂直传动丝杠的离合器脱开，而将横向传动丝杠的离合器 YC4接通，从而实现工作台的前、后运动。

典型案例

(2) 工作台进给变速时的冲动控制 在改变工作台进给速度时，为了使齿轮易于啮

合，进给电动机M3需要瞬间冲动一下。其变速冲动控制通路如下：

6 → KMl → 9→SA3 一 3→10→SQ2 一 2→15→SQ1 一 2→13→SQ3 一 2→12→SQ4一 2→11→SQ5一 1→14→KM2线圈 18→KM3→21 。

典型案例

(3) 工作台快速移动 其动作过程是 :按下快速移动按钮 SB3(或 SB4) ，接触器 KM4线圈获电吸合， KM4在直流电路中的常闭触点(102 一 107) 断开，迸给电磁离合器 YC2脱离。 KM4在直流电路中的常开触点 (102 一 107)闭合，快速移动电磁离合器 YC3通电，接通快速移动传动链，工作台按指定方向快速移动。当松开快速移动按钮 SB3(或 SB4) 时，接触器 KM4因线圈断电而释放。快速移动电磁离合器 YC3 因 KM4的常开触点 (102 一 107) 断开脱离，进给电磁离合器 YC2 因 KM4的常闭触点 (102 一 108)闭合而接通进给传动链，工作台以原速度和方向继续移动。

典型案例

( 二 )常见电气控制故障维修(1)按停止按钮后主轴不停 根据对主轴电动机控制电路的分析可知，故障的可能原因有 :

接触器 KM1主触头故障 如发生熔焊等，以致无法分断主轴电动机的电源。

主轴制动离合器 YC1线圈未通电，其可能原因是常开触点 109一 110末闭合或离合器 YC1 故障。

典型案例

(2)主轴变速时无冲动过程 发生此故障有两个原因。第一个原因，也是主要

原因行程开关 SQ6的常开触头 SQ6一 1闭合后接触不好 ;第二个原因是主轴变速手柄上机械顶销末碰上主轴冲动行程开关 SQ6。对这两个部位检查，确定故障部位修复即可。

典型案例

(3) 工作台各个方向都不能进给 此故障发生的主要原因主要是接触器主触头接触

不良，电动机接线脱落和绕组断路等。 检查方法 :用万用表先检查控制回路电压是否正常 ; 若正常，可扳动操纵手柄至任一运动方向，观察其相关接触器是否吸合 ; 若吸合，则断定控制回路正常 ;这时着重检查电动机主回路。

典型案例

(4) 工作台前后进给正常，但左、石不能进给 由于工作台向前、向后进给正常，证明进给电动

机M3主回路和接触器 KM2或 KM3 及行程开关SQ1 一 2 、 SQ2 一 2 、 SQ3 一 1 、 SQ4一 1的工作都正常，因此最可能的故障原因是 3个行程开关的 3副触头 SQ3 一 2 、 SQ4一 2 、 SQ5一 2 ，这 3副触头只要有一副接触不良或损坏，就会使工作台向左或向右不能迸给。

检查方法：用万用表分别测量这 3副测头之间的电压，以判断哪对触头损坏。其中 SQ6是变速瞬间冲动开关，它常因变速时手柄扳动过猛而损坏。

典型案例

(5) 工作台不能快速进给 发生这种故障的常见原因是牵引电磁铁电路不通，线圈损坏或机械卡死，检查方法 :

1.按下“快速”按钮 SB3(SM) 时，应首先观察接触器 KM4与快速电磁离合器 YC3 是否吸合，若KM4末能吸合，应检查 KM4线圈两端是否有电压，有电压不能吸合，是接触器线圈损坏，更换即可；无电压则是 SB3(或 SB4) ，KM4等的连线有松脱或接触不良，应检查修复。

2.若接触器 KM4吸合，快速电磁离合器仍未吸合，则应检查其接线端是否有电压，若无电压，是接触器 KM4主触头接触不良或其进出端连线松脱；有电压不能吸合，则是电磁离合器线圈损坏应检查更换。

典型案例

谢谢 !