典型機床維修技術-畢業(yè)論文

1、<p><b>　　學 院</b></p><p>　　畢 業(yè) 設 計（論 文）</p><p>　　題 目 __________________________________</p><p>　　指導教師__________________________</p><p>　　輔導教師___________

2、_______________</p><p>　　學生姓名__________________________</p><p>　　學生學號__________________________</p><p>　　機電 院（部） 機電設備 專業(yè) 班</p><p>　　______年 ___月 ___日<

3、/p><p><b>　　典型機床維修技術</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　故障診斷技術已經(jīng)有30多年的發(fā)展歷史,但作為一門綜合性新學科《故障診斷學》,還是近些年發(fā)展起來的。從不同的角度出發(fā),設備故障診斷的理論和方法很多,其中故障診斷專家系統(tǒng)方法是近年來故障診斷領域最顯著的成就之一,其內

4、容包括診斷知識的表達、診斷推理方法、不確定性推理及診斷知識的獲取等。</p><p>　　電子技術的發(fā)展以及國內數(shù)控裝置的發(fā)展使得數(shù)控裝置的價格走低,特別是經(jīng)濟型數(shù)控車系統(tǒng)的價格已經(jīng)是到達了它的最低點。經(jīng)濟型數(shù)控車床在中國的機械加工行業(yè)中得到了迅速普及,使得我國機械加工水平無論在加工質量方面還是在加工效率方面也得到了迅速提高。但是隨著機床使用時間的延長,數(shù)控機床會出現(xiàn)這樣或那樣的故障,本文就以經(jīng)濟型數(shù)控機床的常見

5、故障為例,談了一些解決的辦法。 </p><p>　　關鍵詞：典型機床 檢測 維修。</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　引言………………………………………………………………………4</p><p>　　一、數(shù)控機床故障的診斷研究意義所在……………………………….5</p>

6、<p>　　二、現(xiàn)代故障診斷技術概述…………………………………………… 6</p><p>　　2.1故障診斷主要內容………………………………………………… 6</p><p>　　2.2 數(shù)控機床故障診斷常用的方法…………………………………… 6</p><p>　　2.3 數(shù)控機床故障診斷技術發(fā)展趨勢………………………………… 6 </p&

7、gt;<p>　　三、數(shù)控機床故障的診斷展望…………………………………………… 7</p><p>　　四、換刀裝置故障………………………………………………………… 8</p><p>　　五、穩(wěn)壓電源故障………………………………………………………… 9</p><p>　　六、系統(tǒng)程序鎖故障………………………………………………………10 </p

8、><p><b>　　引言</b></p><p>　　數(shù)控機床的身價從幾十萬元到上千萬元，一般都是企業(yè)中關鍵產品關鍵工序的關鍵設備，一旦故障停機，其影響和損失往往很大。但是，人們對這樣的設備往往更多地是看重其效能，而不僅對合理地使用不夠重視，更對其保養(yǎng)及維修工作關注太少，日常不注意對保養(yǎng)與維修工作條件的創(chuàng)造和投入，故障出現(xiàn)臨時抱佛腳的現(xiàn)象很是普遍。因此，為了充分發(fā)揮數(shù)控

9、機床的效益，我們一定要重視維修工作，創(chuàng)造出良好的維修條件。由于數(shù)控機床日常出現(xiàn)的多為電氣故障，所以電氣維修更為重要。</p><p>　　科學技能的發(fā)展，對機械產品提出了高精度、高龐大性的要求，并且產品的更新?lián)Q代也在加快，這對機床裝備不僅提出了精度和效率的要求，并且也對其提出了通用性和矯捷性的要求。數(shù)控機床就是針對這種要求而孕育發(fā)生的一種新型自動化機床。數(shù)控機床集微電子技能、計較機技能、自動節(jié)制技能及伺服驅動技能

10、、緊密機械技能于一體，是高度機電一體化的典型產品。它自己又是機電一體化的重要構成部門，是現(xiàn)代機床技能水平的重要標記。數(shù)控機床表現(xiàn)了當前世界機床技能前進的主流，是權衡機械打造工藝水平的重要指標，在柔性生產和計較機集成打造等進步先輩打造技能中起著重要的根蒂根基核心效用。因此，怎樣更好的使用數(shù)控機床是一個很重要的問題。由于數(shù)控機床是一種價格昂貴的緊密裝備，因此，其維護更是不容忽視。</p><p>　　一.數(shù)控機床故障

11、的診斷研究意義所在</p><p>　　故障診斷始于機械設備故障診斷,主要指制造設備和制造過程的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷。制造設備主要指加工機床、夾具、量具和刀具;制造過程指制造工藝過程、工藝參數(shù)。機械設備運行時的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷包含兩方面內容:一是對設備的運行狀態(tài)進行監(jiān)測;二是在發(fā)現(xiàn)異常情況后對設備的故障進行分析、診斷。 </p><p>　　設備故障診斷是隨設備管理和設備維修發(fā)展起來的。歐

12、洲各國在歐洲維修團體聯(lián)盟(FENMS)推動下,主要以英國倡導的設備綜合工程學為指導;美國以后勤學為指導;日本吸收二者特點,提出了全員生產維修(TPM)的觀點。 </p><p>　　美國自1961年開始執(zhí)行阿波羅計劃后,出現(xiàn)一系列因設備故障造成的事故,導致1967年在美國宇航局(NASA)倡導下,由美國海軍研究室(ONR)主持成立了美國機械故障預防小組(MFPG),并積極從事技術診斷的開發(fā)。美國診斷技術在航空、航

13、天、軍事、核能等尖端部門仍處于世界領先地位。 </p><p>　　英國在上世紀60-70年代,以機器保健和狀態(tài)監(jiān)測協(xié)會(MHMG&CMA)為最先開始研究故障診斷技術,在摩擦磨損、汽車和飛機發(fā)電機監(jiān)測和診斷方面具領先地位。 </p><p>　　日本的新日鐵自1971年開發(fā)診斷技術,1976年達到實用化。日本診斷技術在鋼鐵、化工和鐵路等部門處領先地位。 </p>&l

14、t;p>　　我國在故障診斷技術方面起步較晚,1979年才初步接觸設備診斷技術,近年來得到迅速發(fā)展。目前國內對裝備的故障診斷技術,尤其是板級故障診斷技術的研究有了較大的進展。經(jīng)過二十多年的研究與發(fā)展,我國的故障診斷技術己廣泛應用于軍工、化工、工業(yè)制造等領域,如數(shù)控機床、汽車、發(fā)電、船舶、飛機、衛(wèi)星、核反應堆等。 </p><p>　　二.現(xiàn)代故障診斷技術概述</p><p>　　2.1

15、 故障診斷主要內容 </p><p>　　故障診斷的實質是在診斷對象出現(xiàn)故障的前提下,通過來自外界或系統(tǒng)本身的信息輸入,經(jīng)過處理,判斷出故障種類,定為故障部位(元部件),進而估計出故障可能時間、嚴重程度、故障原因等,甚至還可以提供評價、決策以及進行維修的建議。 </p><p>　　現(xiàn)代故障診斷的主要內容應包括實時監(jiān)測技術,故障分析(診斷)技術和故障修復方法三個部分。從信息獲取到故障定位,

16、再到故障的排除,作為單獨的技術領域發(fā)展的同時,又作為故障診斷的技術共同協(xié)調發(fā)展。 </p><p>　　2.2 數(shù)控機床故障診斷常用的方法 </p><p>　　(1)直觀法。由維修人員利用感覺器官,觀察故障發(fā)生時的各種聲、光、味等異?，F(xiàn)象,查看CNC機床系統(tǒng)的各個模塊和線路,有無燒毀和損傷痕跡,迅速將故障范圍縮小到一個模塊或一塊印刷線路板。這是一種最基本和常用的方法。 </p>

17、;<p>　　(2)CNC系統(tǒng)自診斷法。數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能,已經(jīng)成為衡量數(shù)控系統(tǒng)性能的重要指標,數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能實時監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的工作狀態(tài)。一旦發(fā)生異常情況,立即在CRT上顯示報警信息,或通過發(fā)光二極管指示故障的原因、故障模塊,這是CNC機床故障診斷維修中最有效和直接的一種方法。 </p><p>　　(3)功能程序測試法。功能程序測試法就是將數(shù)控系統(tǒng)的常用功能和特殊功能用手工編程或自動編程的

18、方法,編制成一個功能測試程序,送入數(shù)控系統(tǒng),然后讓數(shù)控系統(tǒng)運行這個測試程序,借以檢查機床執(zhí)行這些功能的準確性和可靠性,進而判斷出故障發(fā)生可能的部位和故障原因。</p><p>　　(4)模塊交換法。所謂模塊交換法就是在分析出故障大致起因的情況下,利用備用的印刷線路板、模板、集成電路芯片或元件替換有疑點的部分,將功能相同的模板或單元相互交換,觀察故障的轉移情況,從而快速判斷故障部位的方法。 </p>

19、<p>　　(5)原理分析法。根據(jù)CNC組成原理,從系統(tǒng)各部件的工作原理著手進行分析和判斷,從邏輯關系上分析電路故障疑點的邏輯電平和特征參數(shù),從而確定故障部位的方法。這種方法對維修人員要求很高,必須熟悉整個系統(tǒng)或每個部件的工作原理,才能對故障部位進行定位。 </p><p>　　(6)PLC程序法。根據(jù)PLC報警信息,查閱有關PLC程序,對照報警點相應的模塊程序,比較相關I/O元件的邏輯狀態(tài),判斷故障。

20、 </p><p>　　數(shù)控機床的故障診斷的方法還有參數(shù)檢查法、測量比較法、敲擊法、局部升溫法、隔離法和開環(huán)檢測法等,這些方法各有特點,維修時常同時采用幾種方法綜合運用,分析并逐步縮小故障范圍,以達到排除故障的目的。 </p><p>　　2.3 數(shù)控機床故障診斷技術發(fā)展趨勢 </p><p>　　(1)針對數(shù)控車床不完整信息和不精確信息的處理利用,更強調信息融合策

21、略和處理技術,知識的表示方法;(2)針對現(xiàn)代數(shù)控設備復雜化、集成化、自動化程度的提高以及可持續(xù)工作能力和可靠性要求的提高,更強調多智能技術的融合,系統(tǒng)級診斷技術,混合智能診斷技術的研究;(3)針對專家系統(tǒng)知識獲取的瓶頸問題,更強調自適應能力和自學習能力的研究,在線診斷技術、多傳感器技術的研究。</p><p>　　三.數(shù)控機床故障的診斷展望</p><p>　　數(shù)控機床的故障診斷一直是困擾

22、操作、維修人員的難題。由于數(shù)控機床的安全性和工作可靠性對于生產單位的效益直接產生很大的影響,專家系統(tǒng)在故障診斷領域中的應用,實現(xiàn)了基于人類專家經(jīng)驗知識的設備與系統(tǒng)故障診斷技術。 </p><p>　　CNC機床作為一個復雜多變的非線性系統(tǒng),充分考慮自然情況的變化以及人為誤操作,如何結合模糊技術以及人工智能方面的優(yōu)點,總結出更加智能的故障診斷方法,將是以后需要努力的方向。 </p><p>

23、　　隨著設備自動化的進一步提高,其故障診斷也變得更加的復雜,特別是對于工程機械來說,要解決作業(yè)過程中的所有故障是十分困難的。鑒于此情況,在技術實力雄厚的科研院所建立遠程故障診斷系統(tǒng),通過Internet與工程機械操作現(xiàn)場連接,建立一個實時故障檢測系統(tǒng),及時地發(fā)現(xiàn)作業(yè)過程的故障,迅速地進行診斷。在本地的故障診斷系統(tǒng)無法解決時,利用Internet訪問遠程故障診斷中心,通過技術實力雄厚的科研院所來解決這些故障,及時地恢復生產,也有效地實現(xiàn)了

24、技術資源共享,因此基于Internet的遠程故障診斷系統(tǒng)將是一個重要的發(fā)展方向?！?lt;/p><p><b>　　四.換刀裝置故障</b></p><p>　　數(shù)控車換刀一般的過程是:換刀電機接到換刀信號后,通過蝸輪蝸桿減速帶動刀架旋轉,由霍爾元件發(fā)出刀位信號,數(shù)控系統(tǒng)再利用這個信號與目標值進行比較以判斷刀具是否到位。刀換到位后,電機反轉縮緊刀架。在我維修數(shù)控車的過程中

25、遇到了以下幾個故障現(xiàn)象。 </p><p>　　故障一:一臺四刀位數(shù)控車床,發(fā)生一號刀位找不到,其它刀位能正常換刀的故障現(xiàn)象。 </p><p>　　故障分析:由于只有一號刀找不到刀位,可以排除機械傳動方面的問題,確定就是電氣方面的故障。可能是該刀位的霍爾元件及其周圍線路出現(xiàn)問題,導致該刀位信號不能輸送給PLC。對照電路圖利用萬用表檢查后發(fā)現(xiàn):1號刀位霍爾元件的24V供電正常,GND線

26、路為正常,T1信號線正常。因此可以斷定是霍爾元件損壞導致該刀位信號不能發(fā)出。 </p><p>　　解決辦法:更換新的霍爾元件后故障排除,一號刀正常找到。 </p><p>　　故障二:一臺六刀位數(shù)控車床,換刀時所有刀位都找不到,刀架旋轉數(shù)周后停止,并且數(shù)控系統(tǒng)顯示換刀報警:換刀超時或沒有信號輸入。 </p><p>　　故障分析查找:對于該故障,仍可以排除機

27、械故障,歸咎于電氣故障所致。產生該故障的電氣原因有以下幾種:1.磁性元件脫落;2.六個霍爾元件同時全部損壞;3.霍爾元件的供電和信號線路開路導致無電壓信號輸出。其中以第三種原因可能性最大。因此找來電路圖,利用萬用表對霍爾元件的電氣線路的供電線路進行檢查。結果發(fā)現(xiàn):刀架檢測線路端子排上的24V供電電壓為0V,其它線路均正常。以該線為線索沿線查找,發(fā)現(xiàn)從電氣柜引出的24V線頭脫落,接上后仍無反應。由此判斷應該是該線斷線造成故障。 <

28、/p><p>　　解決辦法:利用同規(guī)格導線替代斷線后,故障排除。 </p><p>　　故障三:一臺配有FANUC-0imate系統(tǒng)大連機床廠的六刀位車床,選刀正常但是當所選刀位到位之后不能正常鎖緊。系統(tǒng)報警:換刀超時。 </p><p>　　故障分析查找:刀架選刀正常,正轉正常,就是不能反向鎖緊。說明蝸輪蝸桿傳動正常,初步定為電氣線路問題。在機床刀架控制電氣原理圖

29、上,發(fā)現(xiàn)刀具反向鎖緊到位信號是由一個位置開關來控制發(fā)出的,是不是該開關即周圍線路存在問題呢?為了確認這個故障原因,打開刀架的頂蓋和側蓋,利用萬用表參照電路圖檢查線路,發(fā)現(xiàn)線路未有開路和短路,通過用手按動刀架反向鎖緊位置開關,觀察梯形圖顯示有信號輸入,至此排除電氣線路問題。推斷可能是擋塊運動不到位,位置微動開關未動作。于是重新?lián)Q刀一次來觀察一下,結果發(fā)現(xiàn):果然擋塊未運動到位。于是把擋塊螺栓擰緊,試換刀一次正常。再換一次刀,原故障又出現(xiàn)了,

30、同時發(fā)現(xiàn)蝸桿端的軸套打滑并且爬升現(xiàn)象。難道是它造成了電機反轉鎖緊時位置開關的擋塊不能到位?于是把該軸套進行了軸向定位處理,將刀架頂蓋裝好。結果刀架鎖緊正常了。 </p><p>　　解決辦法:對軸套進行軸向定位故障解決。 </p><p><b>　　五.穩(wěn)壓電源故障</b></p><p>　　機床在運行時機床照明燈突然不亮,機床操作面板

31、燈也不亮,系統(tǒng)電源正常,同時系統(tǒng)急停報警,和主軸無信號警。關機后重新上電故障依舊。 </p><p>　　故障分析檢查:經(jīng)詢問當時操作人員,沒有違規(guī)操作,排除人為原因,也可以排除機械原因,應該是電氣故障引起。該機床的電器原理圖顯示,這些失電區(qū)域都和24V有關,并且該機床擁有兩個穩(wěn)壓電源,一個是I/O接口電源,另一個為系統(tǒng)電源。失電區(qū)域都與I/O接口有關,于是打開電氣柜觀察發(fā)現(xiàn)I/O接口穩(wěn)壓電源指示燈未能點亮,說

32、明該電源未能正常工作或損壞。由穩(wěn)壓電源的工作原理知道,穩(wěn)壓電源有電流短路和過載保護的功能,當電源短路或過載時自動關斷電源輸出,以保護電源電路不被損壞。于是試著把電源的輸出負載線路拆下來,結果發(fā)現(xiàn)重新上電后電源指示燈亮了。這說明電源本身沒有損壞。通過分析得知該電源為I/O接口電源,負載不大,也不會出現(xiàn)過載現(xiàn)象,應該是輸出回路中有短路故障。沿著輸出線號進行檢查發(fā)現(xiàn)有一根24V+輸出線接頭從絕緣膠布中露出并接觸到機床床體。原因很明顯:由于該線

33、與機床發(fā)生對地短路,造成該穩(wěn)壓電源處于自我保護狀態(tài),使得操作面板和一些I/O接口繼電器供電停止,導致發(fā)生以上故障。至于變頻器報警可能24V信號不能到位發(fā)出報警。 </p><p>　　解決辦法:用絕緣膠布把接頭處重新包好,重新上電開機所有故障解決,報警解除照明燈也亮了。</p><p><b>　　六.系統(tǒng)程序鎖故障</b></p><p>

34、　　一臺數(shù)控車,配有FANUC-0i-mate系統(tǒng),無法輸入對刀值等參數(shù),不能編輯程序,并伴有報警。 </p><p>　　故障分析檢查:對此現(xiàn)象首先想到了程序保護開關,通過對比正常的系統(tǒng)發(fā)現(xiàn):與系統(tǒng)鎖住時現(xiàn)象一樣。所以懷疑系統(tǒng)鎖開關壞了,但經(jīng)過短接,仍不能解決問題。通過觀察故障系統(tǒng)的梯形圖發(fā)現(xiàn)X56輸入點無信號輸入,說明這條輸入線路斷路。沿著這條線號利用萬用表檢查,發(fā)現(xiàn)在操作面板后面選軸開關接頭處線頭脫落,導

35、致線路無法輸入信號,使PLC邏輯關系不正確,才出現(xiàn)以上故障。 </p><p>　　解決辦法:用烙鐵焊錫把脫落的線頭重新焊接好,報警解除,參數(shù)輸入正常,故障消失。 </p><p><b>　　結束語</b></p><p>　　以上維修案例,可作為類似故障的排除參考。一般地,對于任何故障,首先是根據(jù)現(xiàn)象,根據(jù)原理來判斷故障點,分析每一個可

36、能性,如一個開關,一個線接頭,一個螺釘都會是都會是故障原因,參照之前的操作、維修歷史進行分析,能有利于縮小查找范圍,有利于提高維修的效率。 </p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1]夏鳳芳. 數(shù)控機床： 北京：高等教育出版社。 2003 </p><p>　　[2]霍蘇萍.數(shù)控加工編程與操作： 北京：人民

37、郵電出版社。 2001 </p><p>　　[3]婁銳.數(shù)控機床： 大連理工大學出版社。 2006 </p><p>　　[4]李佳.數(shù)控機床及應用: 北京：清華大學出版社 2001 </p><p>　　[5]王侃夫.數(shù)控機床故障診斷及維護.機械工業(yè)出版社. </p><p><b>　　致謝</b>