数控技术机床维修1

一. 填空

1. 数控车床存在的运动为主运动，纵向进给运动，横向进给运动，数控车床换刀时，需要刀架做回转分度运动，数控

车床上存在一些表面成型运动和辅助运动。

2. 机床强电控制系统，除了对机床辅助运动和辅助动作的控制外，还包括对保护开关，各种行程极限开关和操作盘上

的各种按键操作指示灯，波段开关等的检测和控制。在机床强电控制系统中，润滑，冷却，气动，液压和主轴换刀等系统的逻辑控制通常由可编程控制器实现。

3. 华中世纪星HNC-21系列数控单元采用先进的开放式体系结构。 4. SIEMENS采用了一体化结构。

5. 数控机床的整个使用寿命期可分为磨合期，稳定工作期，衰退期。

6. 电气故障分为弱电故障和强电故障，其中强电故障十分常见，必须引起足够重视。 7. 控制部分故障主要是由于过载或散热不良引起的故障。 8. 机床故障排除的原则是先机后电。

9. 参数通常存放在数控系统的储存器RAM中。

10. 第二辅助功能是用于指令工作台进行分度的功能，用地址B及其后的3位数字来表示。 11. 数控系统的软件主要分为系统软件和应用软件。 12. 接电的类型保护接地，工作接地，屏蔽接地。

13. 需要安装交流稳压器给数控系统供电是因为电压长时间的欠电压，过电压和电压波动。 14. 切削力过大，使机床过载引起空气开关跳闸。排除方法调整切削参数。 15. 软件故障是由软件变化或丢失而形成的，机床软件一般存储于RAM中。 16. 为RAM供电的电池电压经过长时间的使用后，电池电压降低到额定值以下，或在停电情况下为RAM供电的电池或电

池电路断路或短路，接触不良等都会造成RAM得不到稳定的电压，从而使系统丢失软件及参数。

17. 应对长期闲置不用的数控机床经常定期开机，以防电池长期得不到充电，造成机床软件的丢失。数控机床开机也是

对电池充电的过程。

18. 开关系统电源一次作用与使用复位法相似。

19. 绝对编码器开机时不需要回参考点，增量编码器开机时需要回参考点。 20. 参考点减速行程内，必须保证伺服电动机或编码器转动1转以上。 21. 超程解除按钮和急停按钮串联连接。

22. JOG手动连续 HANDLE手摇脉冲发生器 HAD手轮方式 CW手摇轮顺时针 CCW手摇轮逆时针 MDI手动数据输入 23. 数控系统至进给驱动单元除了速度控制信号外，还有使能控制信号，一般为DC+24V继电器线圈电压。《DC为直流》。 24. 直流伺服驱动系统有晶闸管驱动和直流脉宽调制PWM两种方式。 25. 各单词含义：

PRDY:位置控制准备好 VRDY:速度控制单元准备好 OVC:驱动器过载报警 TGLS:电动机转速太高。 26. 在正常情况下，一旦电源接通，首先应该PRDY灯亮，过一会VRDY灯才亮。

27. 伺服系统的结构形式有：1转速反馈信号与位置反馈信号处理分离。2位置处理和速度处理均在数控系统中完成。3

检测元件提供双重反馈信号。4数字式伺服系统。 28. 自动换刀装置ATC的故障约占50%。

29. 数控机床主轴要求能在较大的转速范围内进行无极连续调速，一般要求主轴具备1：（100—1000）的恒转矩的调速

范围和1：10的恒功率调速范围。

30. 主运动的实现方式有机变速，无极变速，分段无极变速。 二：简答

1：进给伺服系统通常出现哪些类型的故障？

答：超程、过载、窜动、爬行、振动、伺服电动机不转、位置误差、漂移、回参考点故障。 2：主轴运行过程中出现过载可能的原因？

答：可能是在加工过程中，因切削用量过大，主轴正反转频繁，主轴电动机冷却系统不良，主轴电动机内部风扇损坏，主轴电动机与主轴驱动装置之间的连线断开或接触不良因素引起的。 3：数控机床对主轴部件的要求？ 答：（1）调速范围足够大（2）实现无极变速（3）数控机床主传动要求有四象限的驱动能力（4）在车削中心上，要求主轴具有C轴控制功能（5）在加工中心上，要求主轴具有高精度的准停功能（6）具有恒线速度切削控制功能。 4：数控装置系统软件的构成具体包括？

答：输入数据处理程序、输入程序、译码程序、数据处理程序、插补计算程序、速度控制程序、管理程序、诊断程序。 5：数控车床上的运动系统？

答：主运动传动系统、纵向进给系统、横向进给系统。 6：系统参数设置错误，可能出现的故障现象？ 答：（1）系统不能正常启动（2）数控机床不能正常运行（3）数控机床运行时经常报跟踪误差（4）数控机床轴运动方向或回零方向反（5）运行程序不正常（6）螺纹加工不能够进行（7）系统显示不正常（8）死机 7：回参考点的方式？

8：数控系统的体系结构包括？ 答：（1）控制功能（2）主轴功能（3）准备功能（4）辅助功能（5）刀具功能（6）进给功能（7）第二辅助功能（8）插补功能（9）自诊断功能（10）固定循环功能（11）补偿功能（12）通信功能 9：抗干扰技术包括？ 答：（1）物理隔离（2）屏蔽（3）接地（4）屏蔽接地（5）滤波技术 10：软件故障发生的原因？ 答：（1）误操作引起的故障（2）供电电池电压不足引起的故障（3）干扰信号引起的故障（4）软件死循环引起的故障（5）操作不规范引起的故障（6）用户程序出错引起的故障 11：主轴驱动系统的要求？ 答：（1）调速范围宽并实现无极调速（2）恒功率范围宽（3）具有4象限驱动能力（4）具有位置控制能力（5）具有较高的精度与刚度，传动平稳、噪音低（6）良好的抗振性和热稳定性。 三：分析

1：步进电机尖叫后不转的原因及故障排除方法？ 答：原因：（1）输入脉冲频率太高引起堵转（2）输入脉冲的突跳频率太高（3）输入脉冲的升速曲线不够理想引起堵转

排除方法：（1）降低脉冲频率（2）降低输入脉冲的突跳频率（3）调整输入脉冲的突跳频率 2：X回零正常，Y回零不成功，并报超程错误？ 答：行程开关故障导致回参考点故障

分析及处理过程：首先观察轴回零的状态，选择回零方式，让X轴先回零，结果能够正确回零，再选择Y轴回零，观察到Y轴在回零的时候，压到减速开关后Y轴并不发生减速动作，而是越过减速开关，直至压到限位开关机床超程；直接将限位开关按下后，观察机床PLC的输入状态，发现Y轴的减速信号并没有到达系统，可以初步判断有可能是机床的减速开关或者是Y轴的回零输入线路出现了问题，然后用万用表进行逐步测量，最终确定为减速开关的焊接点出现了脱落。将脱落的线头焊好后，故障即排除。

3：FANUC开机十分钟停机，CRT无报警，停电冷却后又能重启，数分钟后重复以上现象？ 答：分析与处理过程：系统因故中断又无报警显示，经分析，其原因在CPU控制系统的可能性较大。查位控板（01GN710），发现该PCB板上的红色LED故障警示发光，提示位控制板或CPU系统存在异常。经检查连接电路无异常，更换位控制板后试机，故障依旧，故确诊CPU板已损坏。由于该故障的特点是系统中断后，断电停机冷却10多分钟又能重新启机工作，估计引起该故障的原因是CPU板上的某个元器件温度特性太差。采用手背触摸CPU板上元器件温升情况的方法（采用此法时需注意安全，虽然弱电不足为患，但仍应站在绝缘垫上，采用单手触摸的方法，尤其是通电状态下检查电源板时更应如此，以防强电窜入），经细心检查，发现CPU板上ROM存储器区域有两块ROM集成电路块（型号MB7122E）的温升异常（与同板同型号的其他12块集成块相比较）。为进一步确诊芯片好坏，采用酒精棉球不断冷却这两块集成块，结果冷却时故障始终没有发生，一旦停止冷却数分钟后，故障即发生，证实上述判断正确。

经调换CPU板，故障排除。 4：方刀架工作原理？

方刀架的全部动作由液压系统通过电磁换向阀和顺序阀进行控制，它的动作分为4个步骤：

(1)刀架抬起 当数控装置发出换刀指令后，压力油由a孔进入压紧液压缸的下腔，活塞1上升，刀架体2抬起，使定位用的活动插销10与固定插销9脱开。同时，活塞杆下端的端齿离合器与空套齿轮5结合。

(2)刀架转位 当刀架抬起后，压力油从c孔进入转位液压缸左腔，活塞6向右移动，通过联接板带动齿条8移动，使空套齿轮5作逆时针方向转动。通过端齿离合器使刀架转过60o。活塞的行程应等于齿轮5分度圆周长的1/6，并由限位开关控制。

(3)刀架压紧 刀架转位之后，压力油从b孔进入压紧液压缸上腔，活塞1带动刀架体2下降。齿轮3的底盘上精确地安装有6个带斜楔的圆柱固定插销9，利用活动插销10消除定位销与孔之间的间隙，实现反靠定位。刀架体2下降时，定

位活动插销10与另一个固定插销9卡紧，同时齿轮3与齿圈4的锥面接触，刀架在新的位置定位并夹紧。这时，端齿离合器与空套齿轮5脱开。

(4)转位液压缸复位 刀架压紧之后，压力油从d孔进入转位液压缸的右腔，活塞6带动齿条复位，由于此时端齿离合器已脱开，齿条带动齿轮3在轴上空转。

如果定位和夹紧动作正常，推杆11与相应的触头12接触，发出信号表示换刀过程已经结束，可以继续进行切削加工。 刀架除了采用液压缸转位和定位销定位之外，还可以采用电动机带动离合器定位，以及其他转位和定位机构。

5：示例4—21：机械误差导致回参考点故障。

故障现象：一台数控车床，X，Z轴使用半闭环控制，在用户中运行半年后发现Z轴每次回参考点，总有2MM~3MM的误差，而且误差没有规律。

分析处理过程：调整控制系统参数后故障仍没有消除，更换伺服电动机后故障依然存在，后来仔细检查发现是丝杠末端没有锁紧，经过螺母锁紧后故障排除。

6：示例4—29：软件限位设定不当引起的故障维修。

故障现象：某配套FANUC OMD系统的立式加工中心，回参考点过程中出现ALM520和Y轴过行程报警。

分析处理过程：经检查，机床“回参考点减速”开关及CNC的信号输入均正常，因此初步分析原因是由于参数设定不当引起的故障。

仔细观察Y轴回参考点动作过程，发现“回参考点减速”开关未压到，CNC就出现了ALM520报警，ALM520报警的意义是：机床到达“软件限位”位置，即机床移动距离值超过了系统参数设定的软件行程极限值。此类故障可以通过重新设定参数进行解决，处理方法按下面步骤进行：

（1）将机床运动到正常位置，运行手动回参考点，并利用手动方式压上“回参考点减速”开关，进行回参考点，验证回参考点动作的正确性。

（2）在回参考点动作确认正确后，通过MDI/CRT面板，修改软件限位参数（为了方便可以直接将其改为最大值+-99999999）。

（3）再次执行正常的手动回参考点操作，机床到达参考点定位停止。 （4）恢复软件限位参数（由+-99999999改回原参数值）。

（5）再次执行正常的手动回参考点操作，机床动作正常，报警消除。 7：示例6—5：螺纹乱牙故障。

故障现象：配置某系统的数控车床，在G32车螺纹时，出现起始段螺纹“乱牙”的故障。 分析与处理过程：数控车床加工螺纹，其实质是主轴的角位移与Z轴进给之间进行的插补，“乱牙”是由于主轴与Z轴进给不能实现同步引起的。

由于该机床使用的是变频器作为主轴调速装置，主轴速度为开环控制，在不同的负载下，主轴的启动时间不同，且启动时的主轴速度不稳，转速亦有相应变化，导致了主轴与Z轴进给不能实现同步。

解决以上故障的方法有如下两种：

（1）通过在主轴旋转指令（M03）后、螺纹加工指令（G32）前加G04延时指令，保证在主轴速度稳定后，再开始螺纹加工。

（2）更改螺纹加工程序的起始点，使其离开工件一段距离，保证在主轴速度稳定后，再真正接触工件，开始螺纹的加工。

通过采用以上方法的任何一种都可以解决该例故障，实现正常的螺纹加工。