數控機床維修實習報告

項目一：數控機床維修基礎訓練

——工具、量表使用、系統接線

實訓時間及地點：第八周第九周，第一實驗樓101

實訓目的：了解數控機床維修工具、量表使用，系統接線

實訓內容：工具、量表使用、系統接線

實訓步驟：

一、常用的數控機床維修工具

1．拆卸及裝配工具

(1)單頭鉤形扳手：分為固定式和調節式，可用于扳動在圓周方向上開有直槽或孔的圓螺母。

(2)端面帶槽或孔的圓螺母扳手：可分為套筒式扳手和雙銷叉形扳手。

(3)彈性擋圈裝拆用鉗子：分為軸用彈性擋圈裝拆用鉗子和孔用彈性擋圈裝拆用鉗子。

(4)彈性手錘：可分為木錘和銅錘。

(5)拉帶錐度平鍵工具：可分為沖擊式拉錐度平鍵工具和抵拉式拉錐度平鍵工具。

(6)拉帶內螺紋的小軸、圓錐銷工具。

(7)拉卸工具：拆裝在軸上的滾動軸承、皮帶輪式聯軸器等零件時，常用拉卸工具，拉卸工具常分為螺桿式及液壓式兩類，螺桿式拉卸工具分兩爪、三爪和鉸鏈式。

(8)拉開口銷扳手和銷子沖頭。

2．常用的機械維修工具

(1)尺：分為平尺、刀口尺和90°角尺。

(2)墊鐵：面為90°的墊鐵、角度面為55°的墊鐵和水平儀墊鐵。

(3)檢驗棒：有帶標準錐柄檢驗棒、圓柱檢驗棒和專用檢驗棒。

(4)杠桿千分尺：當零件的幾何形狀精度要求較高時，使用杠桿千分尺可滿足其測量要求，其測量精度可達0．001mm。

(5)萬能角度尺：用來測量工件內外角度的量具，按其游標讀數值可分為2′和5′兩種，按其尺身的形狀可分為圓形和扇形兩種。

二、常用的數控機床維修儀表

1．百分表：百分表用于測量零件相互之間的平行度、軸線與導軌的平行度、導軌的直線度、工作臺臺面平面度以及主軸的端面圓跳動、徑向圓跳動和軸向竄動。

2．杠桿百分表：杠桿百分表用于受空間限制的工件，如內孔跳動、鍵槽等。使用時應注意使測量運動方向與測頭中心成垂直，以免產生測量誤差。

3．千分表及杠桿千分表：千分表及杠桿千分表的工作原理與百分表和杠桿百分表一樣，只是分度值不同，常用于精密機床的修理。

4．比較儀：比較儀可分為扭簧比較儀與杠桿齒輪比較儀。扭簧比較儀特別適用于精度要求較高的跳動量的測量。

5．水平儀：水平儀是機床制造和修理中最常用的測量儀器之一，用來測量導軌在垂直面內的直線度、工作臺臺面的平面度以及零件相互之間的垂直度、平行度等，水平儀按其工作原理可分為水準式水平儀和電子水平儀。水準式水平儀有條式水平儀、框式水平儀和合像水平儀3種結構形式。

6．光學平直儀：在機械維修中，常用來檢查床身導軌在水平面內和垂直面內的直線度、檢驗用平板的平面度，光學平直儀是當前導軌直線度測量方法中較先進的儀器之一。

7．經緯儀：經緯儀是機床精度檢查和維修中常用的高精度的儀器之一，常用于數控銑床和加工中心的水平轉臺和萬能轉臺的分度精度的精確測量，通常與平行光管組成光學系統來使用。

8．轉速表：轉速表常用于測量伺服電動機的轉速，是檢查伺服調速系統的重要依據之一，常用的轉速表有離心式轉速表和數字式轉速表

項目二：主軸故障診斷與維修

——主軸編碼器、變頻器、主軸轉向的故障診斷與維修 實訓時間及地點：第八周第九周，第一實驗樓101

實訓目的：了解數控機床主軸編碼器、變頻器的功能和主軸轉向的故障診斷與維修

實訓內容：主軸編碼器、變頻器、主軸轉向的故障診斷與維修

實訓步驟：

一、主軸編碼器工作原理：

由一個中心有軸的光電碼盤，其上有環形通、暗的刻線，有光電發射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號組合成A、B、C、D,每個正弦波相差90度相位差（相對于一個周波為360度），將C、D信號反向，疊加在A、B兩相上，可增強穩定信號；另每轉輸出一個Z相脈沖以代表零位參考位。

由于A、B兩相相差90度，可通過比較A相在前還是B相在前，以判別編碼器的正轉與反轉，通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位。

作用：主要控制機床主軸的轉速，正反轉，和主軸定位

二、主軸變頻器工作原理：

變頻器必須有以下性能:（1）寬調速范圍，且穩速精度高;（2）低速運行時，有較大力矩輸出;（3）加減速時間短;（4）過載能力強;（5）快速響應主軸電機快速正反轉以及加減速。

其中變頻器與數控裝置的聯系通常包括:（1）數控裝置給變頻器的正反轉信號;（2）數控裝置給變頻器的速度或頻率信號，可以通過通訊給定或模擬給定；（3）變頻器給數控裝置的故障等狀態信號。所有關于對變頻器的操作和反饋均可在數控面板進行編程和顯示。通過變頻器內部關于輸入信號與設定頻率的輸入輸出特性曲線的設置，數控裝置就可以方便而自由地控制主軸的速度。該特性曲線必須涵蓋電壓/電流信號、正/反作用、單/雙極性的不同配置，以滿足數控車床快速正反轉、自由調速、變速切削的要求。

三、主軸故障：

一般軸的故障有以下幾種：1.軸走位精度失準。2.軸回位報警（超程或回零報警包括不能回位或直接報警）。3.軸走位部分距離精度失準，其他位置完好。4.軸行進到一定位置卡死。5.軸持續一個方向走位精準，反向位移失準后持續反向不失準。

解除方法（對應）：1.檢查滾珠是否有脫落，或間隙變大！2.檢查限位器開關是否卡異物抱死，每個軸都有3個限位器，前后各一，后面附帶回零限位器，有的機床沒回零功能就沒有,限位器是彈跳的，風槍吹凈后抱拆下用手上下回壓，不行就換新的。3.軸磨損，換軸！4.鋼珠脫落或傳動鋼珠套內有異物，清晰配齊鋼珠！5.軸與連接裝置螺釘松動或脫落，從新安裝即可！

主軸不能定向或定向不到位：

在檢查定向控制電路設置和調整，檢查定向板，主軸控制印刷電路板調整的同時，應檢查位置檢測器（編碼器）是否不良，此時測編碼器輸出波形。

項目三：進給故障診斷與維修

——伺服電路、伺服電機及位置檢測裝置、減速開關及限位

開關的診斷與維修

實訓時間及地點：第八周第九周，第一實驗樓101

實訓目的：掌握伺服電路、伺服電機及位置檢測裝置、減速開關及限位開關的診斷與維修 實訓內容：伺服電路、伺服電機及位置檢測裝置、減速開關及限位開關的診斷與維修 實訓步驟：

一、數控機床主軸伺服系統故障檢查及維修

a．利用直觀法判斷數控機床故障的可能部位并排除

b．利用數控系統的硬件（如：控制單元、變頻器、電源單元和伺服單元等部件）報警功能判斷數控機床故障的可能部位并排除

c．利用數控系統的軟件（如：自診斷功能）報警功能判斷數控機床故障的可能部位并排除

d．利用狀態顯示功能（如：PLC的I/O接口信號）報警功能判斷數控機床故障的可能部位并排除

e．在發生故障時能通過及時核對數控系統參數來判斷數控機床故障的可能部位并排除

f．利用備件置換法來判斷數控機床故障的可能部位并排除

g．掌握數控系統信息維護方法

h．掌握數控系統參數設置方法及報警文本編寫方法

i．能通過儀器儀表檢查數控機床故障點

電子工業的飛速發展，使各種集成度高、性能先進的調速驅動層出不窮，給數控機床的更新換代提供了有利條件，但對于目前大中型企業還無法將舊數控機床全部改造的現實，修理舊的驅動系統，仍是維修戰線上的一項艱巨任務。在維修主回路采用錯位選觸無環流可逆調速驅動系統的數控車床中所遇到的部分故障及處理方法。

1. 故障現象：臥車在點動時，花盤來回擺動。

檢查：測量驅動控制系統中的±20V直流穩壓電源的紋波為4V峰值，大大超過了規定的范圍。

分析：在控制系統的放大電路中，高、低通濾波器可以濾掉，如：測速機反饋，電流反饋，電壓反饋中的各次諧波干擾信號，但無法濾除系統本身直流電源電路中的諧波分量，因它存在于整個系統中，這些諧波進入放大器就會使放大器阻塞，使系統產生各種不正常的現象。在點動狀態下，因電機的轉速較低，這些諧波已超過了點動時的電壓值，造成了系統的振蕩，使主軸花盤來回擺動，而且一旦去除諧波信號，故障馬上消失。

處理：將電壓板中的100MF和1000MF濾波電容換下焊上新電容，并測量紋波只有幾個毫伏后將電源板安裝好，開機試運行，故障消除。

2. 故障現象：立車在運行加工中發出哐哐聲后，燒保險。

檢查：發現5FC5FG、5RG5RQ正反組全無脈沖輸出(線路見圖2)，測量結果，IC7反相器損壞，又發現1FG1FC輸出波形較其他波形幅值低得多。

分析：5m立車主驅動直流電機的驅動電壓由晶閘管全控橋反并聯整流電路提供。12路觸發脈沖中，有兩路消失，另一路觸發脈沖的幅值較其它正常觸發脈沖要短三分之一，當出現哐哐的齒輪撞擊聲時，誤以為液壓馬達聯軸節處出現了問題，但過了一會兒兩路保險絲燒壞，實際上，在這次故障的前一段時間里已燒過兩次保險，當時只認為是偶然的電網不穩造成，因換上保險絲后，故障就消除了。由于5m立車加工運行時的轉速較低，雖然可控硅整流電路是橋式整流，但是線路中觸發脈沖丟失和幅值小同時存在時，也會造成電流不連續，輸出的電壓不穩，從而使電機的轉速不穩。一開始出現的哐哐聲，實際就是轉速不穩的表現。由于電流斷續而引起的燒保險故障能發生在運行后停車和正常運行的任何時刻。

處理：將放大管T1(另一組觸發電路中的放大管，功能如圖2中的T7)及反相器IC7換下，故障消除。

二、位置檢測裝置診斷與維修

現象：出現位置環報警，

維修：將J2連接器脫開，在CNC系統一側，把J2連接器上的+5 V線同報警線ALM連在一起，合上數控系統電源，根據報警是否再現，便可迅速判斷故障部位是在測量裝置還是在系統接口板上。若問題出現在測量裝置，便可測J1連接器上有無信號輸入，這樣便可將故障定位在光柵尺或EXE脈沖整形電路

三、減速開關及限位開關的診斷與維修

現象：減速后來不及檢測零位脈沖就，有減速過程，但直到超程仍不能找到參考點

維修：可能是減速擋塊距離限位開關距離過短。此時要調整減速擋塊使其處在合適的位置。

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