模块五 数控系统的故障诊断与维修概要

第一篇：模块五 数控系统的故障诊断与维修概要

模块五

数控系统的故障诊断与维修

一、教学内容

课题一

数控系统维修基础 课题二

常用数控系统配置

课题三

数控系统的常见故障诊断与维修

二、教学目的和要求：

了解数控系统软件故障的基本含义；掌握数控系统的软件配置；熟悉软件故障形成原因；

掌握软件故障排除方法；掌握数控系统硬件的组成；了解硬件故障的检查方法。

了解FANUC系统的连接；熟悉FANUC系统0i系列、0i—Mate系列的基本配置；熟悉华中数控系统的基本配置。

了解数控系统的组成；了解数控系统的工作过程；掌握数控系统的故障诊断方法。

三、知识点：

数控系统的故障诊断方法。

数控系统的软件配置；软件故障形成原因；软件故障排除方法；硬件故障的检查。

FANUC系统0i系列、0i—Mate系列的基本配置；华中数控系统的基本配置；数控系统故障诊断的方法。

四、技能点：

软件故障排除方法；硬件故障的检查。

五、内容提要和学习指导

（一）数控系统组成

(1)输入。输入数控装置的零件程序、控制参数、补偿量等数据。数控装置在输入过程中通常还要完成无效码删除、代码校验、代码转换等工作。

(2)译码。译码处理，是根据一定的语言规则对输入的零件加工程序中，含有零件的轮廓信息(线型、起终点坐标)、进给速度(F代码)和其他的辅助信息(M、S、T代码等)，解释成计算机能够识别的数据形式，并以一定的数据格式存放在指定的内存专用区间。在译码过程中，还要完成对程序段的语法检查等工作，发现错误立即报警。

(3)数据处理。数据处理包括刀具补偿、速度计算、辅助功能的处理等。刀具补偿分刀具长度补偿和刀具半径补偿。现代的CNC装置中，刃具补偿工作还包括程序段之问的自动转接和过切削判断。

速度计算是按编程所给的合成进给速度计算出各坐标轴运动方向的分速度。另外，对机床允许的最低速度和最高速度的限制进行判别并处理。

辅助功能如换刀、主轴启停、冷却液开停等大部分都是开关量信号。主要工作是识别、存储设置标志，在程序执行时发出信号，让机床相应部件执行相应的动作。

(4)插补。插补的任务是通过插补计算程序在一条已知起点和终点的曲线上进行“数据点的密化”。插补程序在每个插补周期运行一次，在每个插补周期内，根据指令进给速度计算出一个微小的直线数据段。通常经过若干个插补周期后，插补加工完一个程序段，即完成从程序段起点到终点的“数据密化”工作。

目前，在CNC装置中，仅能对直线、圆弧和螺旋线进行插补计算。在一些专用的或较高档的CN(：装置中还能完成对椭圆、抛物线、正弦线和一些专用曲线的插补计算。

(5)位置控制。位置控制处在伺服回路的位置环上，这部分工作可以由软件实现，也可以由硬件完成。它的主要任务是在每个采样周期内，将理论位置与实际反馈位置相比较，用其差值去控制伺服电机。在位置控制中通常还要完成位置回路的增益调整、各坐标方向的螺距误差补偿和反向间隙补偿，以提高机床的定位精度。

(6)I／O处理。I／o主要处理CNC装置面板开关信号、机床电气信号的输入、输出和控制(如换刀、换挡、冷却等)。

(7)显示。CNC装置的显示主要为操作者提供方便，通常用于零件程序的显示、参数显示、刀具位置显示、机床状态显示、报警显示等。有些CNC装置中还有刀具加工轨迹的静态和动态图形显示。

(8)诊断。现代CN(：装置都具有联机和脱机诊断的能力。联机诊断是指cNC装置中的自诊断的程序，随时检查不正确的事件。脱机诊断是指系统运转条件下的诊断，一般CNC装置配备有各种脱机诊断程序以检查存储器、外围设备(CR'I、、阅读机、穿孔机)、I／O接口等。脱机诊断还可以来用远程诊断方式进行，即将用户的(；NC：通过网络与远程通信诊断中心的计算机相连，对(2N(：装置进行诊断、故障定位和修复。

（二）数控装置的工作过程

（三）数控系统的故障诊断方法

数控系统的故障诊断与维修方法除模块一中介绍的几种方法外，应重点利用系统的自诊断功能。故障自诊断技术是当今数控系统中一项十分重要的技术，它的强弱是评价系统性能的一项重要指标。其思想是向被诊断的部件或装置写入一串称为测试码的数据，然后观察系统相应的输出数据(称为校验码)，根据事先已经知道的测试码、校验码与故障的对应关系，通过对观察结果的分析以确定故障。

随着微处理器技术的快速发展，数控系统的自诊断能力越来越强，从原来简单的诊断朝着多功能和智能化方向发展。数控系统一旦发生故障，借助系统的自诊断功能，往往可以迅速、准确地查明原因并确定故障部位。因此，对维修人员来说，熟悉和运用系统的自诊断功能是十分重要的。

(1)数控系统自诊断的功能。数控系统自诊断的功能包括以下几个方面。

1)动作诊断。监视机床各个动作部分，判定不良动作的部位。自诊断部位是ATC、APC和机床主轴。

2)状态诊断。当机床电机带动负载时，观察运行状态。诊断部位是主轴和进给轴。

3)点检诊断。定期点检液压元件、气动元件和强电柜内主要电气元件。

4)操作诊断。监视操作错误和程序错误。

(2)数控系统自诊断的方法。数控系统自诊断的方法包括开机自诊断、实时诊断和数控系统高级诊断。

1)开机自诊断。每当数控系统通电开始，系统内部自诊断软件对系统中最关键的硬件和控制软件，如装置中CPU、RAM、ROM等芯片，MDI、CRT、I／0等模块及监控软件、系统软件等逐一进行检测，并将检测结果在CRT上显示出来。一旦检测通不过，即在CRT上显示报警信息或报警号，指出哪个部分发生了故障。只有当全部开机诊断项目都正常通过后，系统才能进入正常运行准备状态。开机诊断通常在一分钟内结束。有些采用硬盘驱动器的数控系统，如SINUMERIK 840C系统因要调用硬盘中的文件，时间要略长一些。上述开机诊断有些可将故障原因定位到电路板或模块上，有些甚至可定位到芯片上，如指出哪块EPROM出了故障，但多数情况下仅将故障原因定位在某一范围内，维修人员需要根据维修

手册中所指出的可能原因及相应排除方法，找到真正的故障原因并加以排除。

2)实时诊断。实时诊断是指通过数控系统的内部程序，在系统处于运行状态时，对CNC系统本身以及与CNC装置相连的各个伺服单元、伺服电动机、主轴伺服单元、主轴电动机、外部设备等进行自动测试、检查，并显示相应的状态信息和故障。只要系统不停电，实时诊断就不会停止。

实时诊断时，系统不仅能在屏幕上显示报警号及报警内容，而且还能实时显示CNC内部的关键标志寄存器及PLc。的操作单元的状态，为故障诊断提供极大的帮助。

3)数控系统高级诊断。随着IC和微机的性价比的提高，近年来，国外已将一些新的概念和方法成功地引入到诊断领域，使诊断技术进入更高的阶段。这些新的诊断技术，有的已走向实用，有的正在研制和完善过程中，主要有自修复系统、具有人工智能功能的专家故障诊断系统、远程诊断、神经网络诊断、多传感器信息融台技术、智能化集成诊断。

（四）FANuC oi系列基本配置

FANUC系统的oi一C／0i Mate-c是高可靠性、高性价比、高集成度的小型化系统，于2004年4月在中国大陆市场上推出。该系统是基于16i／18i—B的技术设计的，代表了目前常用CN(：的最高水平。使用了高速串行伺服总线(用光缆连接)和串行I／O数据口，有以太网口。用该系统的机床可以单机运行，也可以方便地入网用于柔性加工生产线。和oi—B一样，有提高精度的先行控制功能((；05和(；08)，因此，非常适合于模具加工机床使用。

1)Oi—C系统的配置如图5—7所示。

①显示器与MDI键盘。显示器只用I。CD(液晶显示器)，可以是单色也可是彩色。在显示器的右面或下面有MI)I键盘。

②进给伺服。与oi—B一样，经FANuc串行伺服总线FSSB，用一条光缆与多个进给伺服放大器(ai系列)相连。进给伺服电动机使用ais系列。最多可接4个进给轴电动机。伺服电动机上装有脉冲编码器，标配为1，000，000脉冲／转。编码器既用做速度反馈，又用做位置反馈。系统支持半闭环控制和使用直线尺的全闭环控制。检测器的接口有并行口(A／B相脉冲)和串行口两种。位置检测器可用增量式或绝对式。

③主轴电机控制。主轴电机控制有模拟接口(输出o～10V模拟电压)和串行口(二进制数据串行传送)两种。串行口只能用FANUC主轴驱动器和主轴电动机，用口i系列。

④机床强电的I／()点接口。oi—C取消了内置的I／O卡，只用如图5—7所示的I／O模块或I／O单元，最多可连1024个输入点和1024个输出点。FANUC有标准的机床操作面板(哪阁5—7)。用户可以根据需要选用。

⑤i／o Link伺服。与0i—B一样，可以使用经I／O Link口连接的卢伺服放大器驱动的陋。电动机，甬于驱动外部机械(如换刀、交换工作台、上下料装置等)，最多可接7个。⑥网络接口。网络功能与0i—B完全一样。以太网有三种形式：以太网板、数据服务器板和PCMCIA网卡，根据使用情况选择。

⑦数据输入／输出口。图5—7中未画出。0i—C有RS-232C和PCMCIA口。经RS-232C可与计算机或Handy File(3”盘驱动器)等连接。在PCMCIA口中可插上述的以太网卡或

ATA存储卡。

（五）数控系统的软件故障诊断

数控机床运行的过程就是在数控软件的控制下机床的动作过程。完好的硬件和完善的软件以及正确的操作是数控机床能够正常进行工作的必要条件。所以数控机床在出现故障之后，除了硬件控制系统故障之外，还可能是软件系统出现了问题。因为：①数控机床停机故障多数是由软件错误或操作不当引发的；②优先检查软件可以避免拆卸机床而引发的许多麻烦。

软件故障只要将软件内容恢复正常之后就可排除故障，所以软件故障也称为可恢复性故障。

(1)数控系统的软件配置。总的来说，数控系统软件包括三个部分。

第1部分由数控系统的生产厂家研制的启动芯片、基本系统程序、加工循环、测量循环等组成。出于安全和保密的需要，这些程序出厂前被预先写入到。EPR()M中，因为有了它们，才构成了具体的所谓系统。这部分软件对于机床生产厂和机床用户读出、复制和恢复都十分困难。如果因为意外破坏了该部分软件，应注意所使用的机床型号和所使用的软件版本号，及时与数控系统的生产厂家取得联系，要求更换或复制软件。

第Ⅱ部分由机床制造厂编制的针对具体机床所用的NC机床数据、PLC机床数据、PLC用户程序等组成。PLC用户可以随时根据具体的使用要求和具体机床的性能对它进行修改。这部分软件是由机床的生产厂在出厂前分别写入到RAM和EPR()M中，并已提供技术资料加以说明。由于存储于RAM中的数据容易丢失，所以机床用户可以对这部分软件数据进行改写、清除。

第Ⅲ部分由机床用户编制的加工程序、刀具补偿参数、零点偏置参数、R参数等组成。这部分软件或参数被存储于RAM中，它们这部分软件或参数是与具体的加工密切相关的。因此，它们的设置、更改和正确是机床正确完成加工所必备的。

(2)软件故障形成原因。软件故障是由软件变化或丢失而形成的。机床软件存储于RAM中，以下情况可能造成软件故障。

1)调试方式的误操作。可能删除了不该删除的软件内容或写入了不该写入的软件内容，使软件丢失或变化。

2)供电电池电压不足。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，或在停电情况下拔下为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得不到维持电压，从而使系统丢失软件及参数。

注意以下几点。

①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。实际上，数控机床开机也是对电池充电的过程。

②为RAM供电的电池里出现电量不足报警时，应及时更换新的电池，以防最后连报警都无法提供，出现软件和数据的丢失。

③有时电源的波动及干扰脉冲会串人数控系统总线，引起时序错误或造成数控装置等停止运行。

④软件灭惩环。运毹复杂程害或进惩大量计算时，有时会造成系统死循环弓I起系统中断，造成软件故障。

⑤操作不规范。这里指操作者违反了机床的操作规程，从而造成机床报警或停机现象。若数控机床开机后没有进行回参考点，就进行加工零件的操作。

⑥用户程序出错。由于用户程序中出现语法错误、非法数据、运行或输人中出现故障报警等现象。

零件加工程序也属于数控软件的范畴，无论对数控机床的维修人员还是编程人员来说，能熟练掌握和运用手工编程指令进行零件加工程序的编制是必须的。

（六）软件故障排除方法。

1)对于软件丢失或变化造成的运行异常、程序中断、停机故障更改补充法，可采取对数据、程序更改补充法，亦可采用清除再输入法。

这类故障，主要指存储于RAM中的NC机床数据、设定数据、PLC机床程序、零件程

序出错或丢失。这些数据是确定系统功能的依据，是系统适配于机床所必需的。出错后造成系统故障或某些功能失效，PLC机床程序出错亦可能造成故障停机。对这种情况进行检索，找出出错位置或丢失位置，更改补充后即可排除故障；若出错较多或丢失较多，采用清除重

新写人法恢复更好。需注意到，许多系统在清除所有的软件后会使报警消失。但执行清除前

应有充分准备，必须将现行可能被清除的内容记录下来，以便清除后恢复它们。

2)对于机床程序和数据处理中发生了引起中断的运行结果而造成的故障停机，可采取

硬件复位法、关开系统电源法排除。

NC RESET和PI。C RESET分别可对系统、PLC复位，使后继操作重新开始。但它们不会破坏有关软件及正常的中间处理结果。不管任何时候都允许这样做，以消除报警。亦可

采用清除法，但对NC、PLC采用清除时，可能会使数据、程序全部丢失，这时应注意保护不欲清除的部分。

开关系统电源一次的作用与使用．RESET法类似，系统出现故障后，有必要这样做。

（七）典型例题

【例5—1】机床类型CA6140车床。

控制系统：CNC：为FAGoR 8025T系统。

故障现象：PLC程序丢失。

故障诊断：西班牙FAGOR系统的内置PLC信息存储在EEPROM中，PLC通过RAM读取NC的信息，而其信息是靠NC的电池保持的。所以当电池失电时，即能造成信息丢失。另外，换电池应在NC通电的状态下进行，而有些用户的维修人员不注意这些，停电后换电池，从而造成RAM中信息的丢失。此时在PI￡页面见不到PLc程序，但实际上机床设计者备份了PLC程序，所以可调出1EEPR()M的程序传到RAM中。

操作方法：进入到机床界面，将其调出即可。

【例5-2】一台配置SINUMERIK 820T数控系统的车床在通电后，数控系统启动失败，所有功能操作键都失效，(；R2、上只显示系统页面并锁定，同时，(2PLJ模块上的硬件出错红色指示灯点亮。

(1)故障诊断。

1)故障了解。经过对现场操作人员的询问，了解到故障发生之前，有维护人员在机床通电的情况下，曾经按过系统位控模块上伺服轴位置反馈的插头，并用螺钉旋具紧固了插头的紧固螺钉，之后就造成了上述故障。

2)故障分析。无论在断电或通电的情况下，如果用带电的螺钉旋具或人的肢体去触模数控系统的连接接口，都容易使静电窜人数控系统而造成电子元器件的损坏。在通电的情况下紧固或插拔数控系统的连接插头，很容易引起接插件短路从而造成数控系统的中断保护或电子元器件的损坏，故判断故障是由上述原因引起的。

(2)解决方法。

1)在机床通电的状态下，一手按住电源模块上的复位按钮(RESET)，另一手按数控系统启动按钮，系统即恢复正常，页面可翻转。

2)INITIAL CLEAR(初始化)及SE"r UP ENI)PW(设定结束)软键操作，进行系统的初始化，系统即进人正常运行状态。

如果上述解决方法无效，则说明系统已损坏，必须更换相应的模块甚至系统。

（八）数控系统的硬件故障诊断

数控机床的控制系统比较复杂，而且各单元模块之间的关系比较紧密，当数控机床的硬 件系统出现故障时，很难准确地确定故障部位与故障原因。要解决数控系统的硬件故障，不 仅要求维修人员具有较高的电子技术水平，熟练掌握控制系统中各模块／单元的工作原理，还要具有熟练运用各种故障诊断方法进行综合分析的能力。

硬件故障一般是由控制、检测、驱动、液气、机械装置等部分失效引起的。

第二篇：故障诊断与维修教案

课题一

安全教育

教学引入言

新学期开始了，我们开学第一课开展学生安全教育，让学生知道安全的重要性。教学目的：

1如何把安全真正实实在在的立于心，树于脑。

2懂得数控加工实训安全常识，学会常见安全事故急救方法。

3打扫环境卫生，确保实习环境干净、舒畅。掌握维修注意事项 实习重点与难点

1掌握安全操作基本

2掌握维修注意事项 实训教学方法

现场讲解、示范、媒体教学 实习使用设备 实习前准备

1组织教学，按时点名 学生应按时整队，进入实习工厂

检查出勤情况 检查学生装束是否整体（工作服，安全帽，鞋）实习具体容 教师和学生分别做自我介绍

播放数控加工安全教育课件，即可引起学生学习兴趣，也可使学生对安全操作有形象上的认识 3 安全操作基本注意事项

⑴、工作时，请穿好工作服、安全鞋，并戴上安全帽及防护镜，不允许戴手套操作数控机床，也不允许扎领带。

⑵、开车前，应检查数控机床各部件机构是否完好、各按钮是否能自动复位。开机前，操作者应按机床使用说明书的规定给相关部位加油，并检查油标、油量。

⑶、不要在数控机床周围放置障碍物，工作空间应足够大。⑷、更换保险丝之前应关掉机床电源，千万不要用手去接触电动机、变压器、控制板等有高压电源的场合。

⑸、一般不允许两人同时操作机床。但某项工作如需要两个人或多人共同完成时，应注意相互将动作协调一致。

⑹、上机操作前应熟悉数控机床的操作说明书，数控车床的开机、关机顺序，一定要按照机床说明书的规定操作。

⑺、启动主轴前须关好防护门，程序正常运行中严禁开启防护门。⑻、机床每次开机，须先完成各轴的返回参考点操作，然后再进入其他运行方式，以确保各轴坐标的正确性。⑼、机床在正常运行时不允许打开电气柜的门。⑽、加工程序必须经过严格检查方可进行操作运行。

⑾、手动对刀时，应注意选择合适的进给速度；手动换刀时，刀架距工件要有足够的转位距离以免发生碰撞

⑿、加工过程中，如出现异常危机情况可按下“急停”按钮，以确保人身和设备的安全。

⒀、不允许采用压缩空气清洗机床、电气柜及NC单元。4分组讨论

选出组长，安全员和组员 实习作业

写安全责任书

课题二

常用的低压电器

教学引入言

在学习教学目的：

1、掌握接触器、继电器、熔断器等作用

2、熟悉、主令电器、低压隔离器、低压断路器位置 实习重点与难点

1、接触器、继电器、熔断器作用

2、主令电器、低压隔离器、低压断路器所在机床位置 实训教学方法

现场讲解、示范、媒体教学 实习使用设备 实习前准备

1、组织教学，按时点名、学生应按时整队，进入实习工厂

3、检查出勤情况

4、检查学生装束是否整体（工作服，安全帽，鞋）实习具体容

低压电器的分类（实物观看）

凡额定电压低于1000V的控制和保护等电气设备，均称为低压电器。低压电器是控制系统中最常用的电器设备，按其用途可分为控制电器和保护电器。在工业企业中常用的控制电器有闸刀开关、组合开关、按钮、接触器、继电器等；保护电器如熔断器、自动空气开关、热继电器等。它们大都具有接通或断开电路的作用，也就是说，可把它们看成不同性质和用途的开关。

按低压电器动作性质又可分为自动电器和手动电器两类。手动控制电器是由工作人员手动操作的，如闸刀开关、组合开关、按钮等；而自动控制电器则是按照指令、信号或某个物理量的变化而自动动作的。如各种继电器、接触器和行程开关等。本章介绍几种常用的低压电器。

一、断路器(低压断路器)说明:低压断路器过去叫做自动空气开关,先采用IEC标准称为低压断路器.定义:低压断路器是将控制电器保护电器的功能合为一体的电器.功能:电动机的过载、短路保护

线路不频繁转换

二、接触器

用途 用来频繁地接通或分段带有负载的主电路（如电动机）的制动控制电器

分类：按主触点通过电流的种类，分为直流和交流两种。机床上应用最多的是交流接触器。

交流接触器的结构原理：交流接触器利用主触点来开闭电路，用辅助触点来执行控制指令。

主触点一般只有常开接点，而辅助触点常有两对具有常开和常闭功能的接点。

三、继电器

继电器：是一种根据输入信号的变化接通或断开控制电路，实现控制目的的电器

分类：按输入信号的性质分为：电压继电器、电流继电器、时间继电器、温度继电器。

按工作原理可分为：电磁式继电器、感应式继电器、电动式继电器、热继电器等。

其中电磁式继电器按吸引线圈电流种类不同分交流、直流两种。电磁式继电器具有工作可靠、结构简单、制造方便、寿命长等一系列优点，故在数控机床电气控制系统中应用最广泛。

四、变压器及直流稳压电源

变压器：是一种将某一数值的交流电压变换成频率相同但数值不同的交流电压的静止电器。

①机床控制变压器：适用于交流５０~６０Ｈｚ，输入电压不超过660V的电路，作为各类机床、机械设备等一般电器的控制电源、步进电机驱动器、局部照明及指示灯的电源。

②三相变压器：三相电压的变换可用三台单项变压器也可用一台三相电压，从经济性和缩小安装体积等方面考虑，可优选三相变压器。在数控机床中主要是给伺服动力等供电。

五、熔断器：是一种广泛应用的最简单的有效的保护电器

组成：熔体、熔座。熔体一般熔点低，易于熔断、导电性良好的合金材料制成。

六、控制按钮、指示灯：

按钮 通常用来接通或断开控制电路，从而控制电动机或其他电器设备的运行。原来就接通的触点，称为常闭触点 原来就断开的触点，称为常开触点

作业：画出常见电器符号

课题三

FANUC数控车床线路图

教学引入言

本此实习我们一起来学习数控机床的维修。当今工业化的步伐正在加快，现代化设备尤其是数控机床的应用也越来越普及，机床的维护和维修越来越重要，而机床的维护人才却很缺乏。

阐述现状，提出问题，展开本次课的教学，充分运用启发式教学，激发学生的学习热情和学习兴趣。教学目的：

技术需要、市场需要、企业的效益需要。

熟悉FANUC数控车床线路图 实习重点与难点

熟悉FANUC数控车床线路图 实训教学方法

现场讲解、项目引导教学法 实习使用设备

FANUC数控车床

万用表 实习前准备

1.组织教学，按时点名.学生应按时整队，进入实习工厂

3.检查出勤情况.检查学生装束是否整体（工作服，安全帽，鞋）实习具体内容

讲解：

一、数控机床的故障主要分机械故障和电气故障。1．机床本体的维护内容:(1).主轴箱的润滑和冷却；

(2).导轨副和丝杠螺母副的间隙调整、润滑；(3).支承的预紧；

(4).液压和气动装置的压力和流量调整。2．电气系统的维护内容:(1).数控系统；(2).伺服系统；(3).强电柜及操作面板。3．数控机床与电缆之间的接口：

(1).驱动电路；(2).位置反馈电路；(3).电源及保护电路；(4).开／关信号连接电路。

二、数控故障诊断及维护的特点 1.故障复杂,难于排除。

2．初始使用期；相对稳定运行期；寿命终了期，故障多。3．数控机床属于技术密集型和知识密集型设备,从系统的基本观点和原理出发, ,无论是机械或电气方面的问题,都要二者兼顾。

三、对数控维修人员的要求 1.知识面广 2.良好的系统的培训

3.良好的英语阅读能力

4.敢于实践，通过实践不断总结经验 5.敬业精神 6.持续的学习精神

四 讲解FANUC数控车床线路图，实习作业

画FANUC数控车床线路图，并熟悉线路图。

课题四

教学引入言

前一节课我们简单的了解了机床维护的特点和内容，已经对机床维修有了一定的认识，这节课我们共同来学习两个内容：1.数控机床的故障处理的方法、要点。2。数控机床的抗干扰。本次课我们将通进一步深入的学习，掌握机床维护维修的常用方法，教学目的：

1.掌握故障的分类和常见故障处理的步骤。2.掌握常用的数控系统故障诊断方法。

3.熟悉机床的常见干扰，并知道解决干扰的方法。实习重点与

1.数控机床故障处理的步骤；

2.利用合适的故障处理方法去解决简单的系统故障问题。3.掌握机床抗干扰的方法。难点

熟悉机床维修的基本方法，懂得对症下药。实训教学方法 现场讲解、讲授法 实习使用设备

FANUC数控车床

万用表 实习前准备

1组织教学，按时点名 学生应按时整队，进入实习工厂 检查出勤情况 检查学生装束是否整体（工作服，安全帽，鞋）实习具体容

数控机床的故障处理

一、故障的分类（简单介绍）1.按数控机床发生故障的部件分类：

主机故障，电气故障（分弱电故障和强电故障）2.按数控机床发生的故障的性质分类： 系统故障，随机性故障：。3.按报警发生后有无报警显示分类：

有报警显示的故障：（1）硬件报警显示的故障，（2）软件报警显示故障，二、故障处理对策

除非出现影响设备或人身安全的紧急情况，不要立即切断机床的电源。应保持故障现场。

如果按复位后，故障不能消失，从以下方面进行调查：  检查机床的运行状态  检查加工程序及操作情况  检查故障的出现率和重复性  检查系统的输入电压  检查环境状态  外部因素  检查运行情况

 检查机床状况  检查接口情况

数控机床故障诊断的方法

一、诊断步骤和要求 1.故障诊断 故障检测（确定有否故障）故障判断（确定故障性质）故障定位（确定故障部位）2.故障诊断要求：

 故障检测方法简便有效  使用的诊断仪器少而实用  故障诊断的所需的时间尽可能短 3.故障诊断原则：(1).先外部后内部。(2).先机械后电气，(3).先静后动，(4).先公用后专用。(5).先简单后复杂。(6).先一般后特殊。

二、常用故障诊断方法 1.直观法（望闻问切）2.CNC系统的自诊断功能

3.数据和状态检查：接口检查、参数检查 4.报警指示灯显示故障

5.备板置换法（替代法）6.交换法 7.敲击法 8.测量比较法

总之,各种故障诊断方法各有特点，要根据故障现象的特点灵活的组合应用。

子项目四 数控机床的抗干扰

一、电磁波干扰

电火花、中、高频电加热设备的电源都会产生强烈的电磁波，通过空间传播被附近的数控系统所接受，如果能量足够就会干扰数控机床的正常工作。（远离这些设备）

二、供电线路干扰

 输入电压过压或欠压引起电源报警而停机

 电源波形畸变所引起错误信息会导致CPU停止运行

三、信号传输干扰

 串模干扰—干扰电压叠加在有用信号上. 共模干扰—干扰电压对二根或以上信号线的干扰大小相等、相位相同。

四、抗干扰措施 1.减少供电线路的干扰 2.减少机床控制中的干扰.屏蔽技术（电磁、静电屏蔽）

信号线采用屏蔽线（铜质网状）、穿在铁质蛇皮管或铁管中关键元件或组件采用金属容器屏蔽。

4.保证“接地”良好

“接地”是数控机床安装中一项关键的抗干扰技术措施。电网的许多干扰都市通过“接地”对机床起作用的。

接地的要求:接地要可靠（接地电阻应小于100欧姆）、接地线要粗（应大于电源线的截面积）。实习作业

画FANUC数控车床线路图，并熟悉线路图。

课题五

机床点检（1）

教学引入言

同学们，我们今天开始单元二的学习－数控机床的维护。把机床维护好也十分地重要。教学目的：

机床点检的内容、意义、方法 实习重点与难点

机床点检的内容、意义、方法 实训教学方法

现场讲解、示范，项目教学法 实习使用设备

FANUC数控车床

万用表 实习前准备

1组织教学，按时点名 学生应按时整队，进入实习工厂

检查出勤情况 检查学生装束是否整体（工作服，安全帽，鞋）实习具体容

本次课以后面的现场教学和综合实训项目FANUC数控车床故障现象及软件判别。实行综合故障现象及软件判别，逐步讲解故障现象原因。

一、以组为单位，每组学生以2－3人为宜，轮换对FANUC数控车床

进行点检。

二、每台机床旁边每次控制在1组左右。

三、每次点检不超过40分钟。四写出

1.根据故障现象和所用设备，进行相关资料搜集整理 2.分析引起故障现象的原因，3制定维修计划和方案 4画出线路图 五 要求

1.安全生产意识 2.团队协作精神 3.良好的职业习惯 4.语言文字表达能力 5.沟通能力 六 每组完成点检讨

每完成一个故障排除任务，各组同学进行互评，相互查缺补漏，以达到知识互补。七 随机抽题 实习作业 完成实践报告。

课题六 主轴正反转

教学引入言

阐述现状，提出问题，展开本次课的教学，充分运用启发式教学，激发学生的学习热情和学习兴趣。教学目的：

1主轴的电路分析 2故障原因 3 排故过程 4电路图 实习重点与难点 1主轴的电路分析 2故障原因 3 排故过程 4电路图 实训教学方法

现场讲解、示范、项目教学 实习使用设备

FANUC数控车床

万用表 实习前准备

1组织教学，按时点名 学生应按时整队，进入实习工厂

检查出勤情况 检查学生装束是否整体（工作服，安全帽，鞋）实习具体容 一．主轴驱动系统

1.一般主轴要求：速度大范围连续可调、恒功率范围宽 伺服主轴要求：有进给控制和位置控制,由编码器提供反馈信号 2.主轴变速形式：

(1).电动机带齿轮换档（降速、增大传动比、增大主轴转矩）；(2).电动机通过同步齿带或皮带驱动主轴（恒功率、机械传动简单）二． 常用主轴驱动系统介绍 FANUC公司主轴驱动系统

主要采用交流主轴驱动系统S.H.P三个系列（1.5-

37、1.5-

22、3.7-37 kW）

主要特点：

(1).采用微处理控制技术(2).主回路采用晶体管PWM逆变器(3).具有主轴定向控制、数字和模拟输入

三、主轴伺服系统的故障形式及诊断方法 1．故障形式

(1).在CRT或操作面板上显示报警内容或报警信息(2).在主轴驱动装置上用报警灯或数码管显示故障(3).无任何故障报警信息 2.常见故障有：(1).外界干扰：

(2).过载

(3).主轴定位抖动:(4).主轴转速与进给不匹配(5).转速偏离指令值(6).主轴异常噪声及振动(7).主轴电动机不转

四、主轴直流驱动的故障诊断

由于直流调速性能的优越性，直流主轴电动机在数控机床的主轴驱动中得到广泛应用，主轴电动机驱动多采用晶闸管调速的方式。1.控制电路

调速特点—速度环的输出是电流环的输入，可以根据速度指令电压和转速反馈电压的差值及时控制电动机的转矩。

在速度差值大时，转矩大，速度变化快，转速尽快达到给定值，当转速接近给定值时，转矩自动减小，避免超调.2.主电路

数控机床直流主轴电动机由于功率较大，切要求正、反转及停止迅速，驱动装置采用三相桥式反并联逻辑无环流可逆变调速系统.在制动时，除了缩短制动时间，还能将主轴旋转的机械能转变成电能送回电网。还利用逻辑电路，使一组晶闸管工作时，另一组的触发脉冲被封锁，切断两组之间流通的电流。

例1：某加工中心采用直流主轴电动机、逻辑无环可逆调速系统。当用M03指令起动时有“咔、咔”的冲击声，电动机换向片上有轻微的火花，分析诊断：急停（电阻能耗制动）；正常停机（回馈制动）。在任何时候不允许正、反两组同时工作，有火花说明逆变电路有故障。

例2：某加工中心主轴在运转时抖动，主轴箱噪声增大，影响加工质量。

分析: 经检查主轴箱和直流主轴电动机正常，把检查转到主轴电机的控制系统。

测得的速度指令信号正常，而速度反馈信号出现不应有的脉冲信号，问题出在速度检测元件上.五、主轴交流驱动的故障诊断

（一）6SC650系列主轴交流驱动系统 1.驱动装置的组成（原理图）2.故障诊断  故障代码  辅助诊断

（二）主轴通用变频器

 总结与巩固（小结、考核知识点、作业等）

1.主轴常见故障及排除方法；直流主轴驱动系统和交流主轴驱动系统的常见故障及排除方法；变频器的使用及报警诊断。2.作业：P123-125

3，14。

课题七刀架转动

教学引入言 教学目的：

1.掌握理解机床刀库和换刀机械手的特点； 2.掌握理解机床刀库和换刀机械手的维修要点，3 了解机床刀库和换刀故障案例 实习重点与难点

1机床刀库和换刀机械手的特点； 2机床刀库和换刀机械手的维修要点，实训教学方法

现场讲解、示范、案例教学法、导入法 实习使用设备

FANUC数控车床

万用表 实习前准备

1组织教学，按时点名 学生应按时整队，进入实习工厂

检查出勤情况 检查学生装束是否整体（工作服，安全帽，鞋）实习具体容

数控车床上使用的回转刀架是一种最简单的自动换刀装置，根据不同加工对象，可以设计成四方刀架和六角刀架等多种形式。数控车床回转刀架动作的要求是刀架抬起、刀架转数控车床回转刀架

动作的要求是刀架抬起、刀架转位、刀架定位和刀架夹紧。2转塔头式换刀装置

一般数控机床常采用转塔头式换刀装置，如数控车床的转塔刀架，数控钻镗床的多轴转塔头等。在转塔的各个主轴头上，预先安装有各工序所需要的旋转刀具，当发出换刀指令时，各种主轴头依次转到加工位置，并接通主运动，使相应的主轴带动刀具旋转，而其他处于不同加工位置的主轴都与主运动脱开。3 刀库与换刀机械手的维护要点

1）.严禁把超重、超长的刀具装入刀库，防止机械手换刀时掉刀或发生碰撞

2.）不管什么方式选刀时，刀具号要和刀库上所需刀具一致 3.）手动方式放往刀库上装刀时，要确保装到位、装牢靠。刀座上的锁紧也要可靠

4.）经常检查刀库的回零位置是否正确，主轴 回换刀点位置到位，及时调整

5.）要保持刀具刀柄和刀套的清洁

6.）开机时，应先使刀库和机械手空运行，检查各部分工作是否正常（行程开关、电磁阀、液压系统的压力等）4刀架 刀库和换刀常见故障 1）刀库不能转动或转不到位：原因 ①链接电动机轴与蜗杆的联轴器松动。

②变频器有故障，应检查变频器输出、输入电压是否正常

③PLC无控制输出，有可能是指示接口板中的继电器失效 ④机械连接过紧或黄油黏涩 ⑤电网电压过低 2）刀套不能加紧工件 3）刀套上、下不到位 4）刀套不能拆卸或停留 5）电路问题 6）举例

刀库故障主要表现在：

刀库运动故障、定位误差过大、机械手夹持刀柄不稳定和机械手运动误差过大等

故障现象

故障原因 1.刀库刀套不

刀套上的调整螺母位置不对能卡紧刀具

2.刀库不能旋转

电机和蜗杆轴联轴器松动

3.刀具从机械

刀具超重、机械手卡紧销损 手中脱落

坏或没有弹出来

4.刀具交换时

换刀时主轴没有回到换刀点 掉刀

5.换刀速度过

气压太高或太低和节流阀开快或过慢

口太大或太小 实习作业 书···

课题八数控机床主传动链的故障诊断

教学引入言

数控机床总体上分为机械和电气两大部分，请同学们谈谈对机床机械部分的认识（简单的互动讨论）。我们进入到本章的学习，学习机床机械故障的排除。教学目的

1.理解数控机床机械系统结构的组成。，2.理解数控机床机械系统结构特点。3.掌握机械系统的故障诊断方法。4.掌握主轴部件的维修。实习重点与难点

1.机械故障诊断方法的使用。2.主轴部件的重点部位的维护、维修。实训教学方法

现场讲解、示范、媒体教学 实习使用设备

FANUC数控车床

万用表 实习前准备

1组织教学，按时点名 学生应按时整队，进入实习工厂

检查出勤情况 检查学生装束是否整体（工作服，安全帽，鞋）27

实习具体容

数控机床主传动链的故障诊断

主轴部件应具有与本机床工作性能相适应的高回转精度、刚度、抗振性、耐磨性和低的温升；在结构上必须能解决刀具和工件的装夹、轴承的装配、轴承间隙调整和润滑密封等问题。

数控机床的主轴部件一般包括主轴、主轴轴承和传动件等。对于加工中心，主轴部件还包括刀具自动夹紧装置、主轴准停装置和主轴孔的切屑消除装置。主轴轴承的配置形式

数控机床主轴轴承主要有以下几种配置形式：

（1）前支承采用双列短圆柱滚子轴承和60度角接触双列向心推力球轴承，后支承采用向心推力球轴承，如图2-30（a）所示。

（2）前支承采用高精度双列向心推力球轴承，如图2-30（b）所示。（3）前支承采用双列圆锥滚子轴承，后支承采用单列圆锥滚子轴承，如图2-30（c）所示。

一、维护特点

1、主轴润滑

（1）油气润滑方（2）喷注润滑方式

2、防泄漏（如图所示）

3、刀夹装置

7：24大锥度锥柄

二、主传动链的维护

1、熟悉主传动链的结构、性能参数；

2、注意主轴油箱温度和油量；

3、住传动链出现故障，应立即停机排除故障；

4、防止皮带打滑造成的丢失现象；

5、定期观察液压系统的压力表；

6、注意保持主轴与刀柄连接部位及刀柄的清洁；

7、每年清洗过滤器和更换液压泵滤油器；

8、每天检查主轴润滑恒温油箱，使油充足；

9、防止各种杂质进入油箱，保持油液清洁；

10、要及时调整主轴中液压缸活塞的位移量；

11、经常检查压缩空气气压，并调整到标准要求值。

三、主传动链的故障诊断（讲解重点，逐条分析，并加以实例）

1、主轴发热

轴承损伤或不洁；主轴前端盖与箱体压盖研伤；润滑油脂耗尽或油脂涂抹过多。

2、主轴噪声

缺少润滑、大小皮带平衡不佳；齿轮啮合间隙不均或齿轮损坏；传动轴损坏或弯曲。

3、润滑油泄漏

润滑油量过多；密封件是否破损；管件损坏。

4、刀具不能夹紧

碟形弹簧位移量较小；刀夹弹簧上螺母是否松动。

5、刀具夹紧后不能松开

松刀弹簧压合过紧；液压缸压力和行程不够。

6、主轴在强力切削时停转

电动机与主轴连接的皮带过松；皮带表面有油、使用过久；摩擦离合器调整过松或磨损。

7、主轴没有润滑油循环或润滑不足

油泵转向不正确或间隙过大；吸油管没有插入油箱的油面以下；油管或滤油器堵塞；润滑油压力不足。

总结与巩固（小结、考核知识点、作业等）

1.主轴是数控机床的主要部件，通过本节要抓住以下几点进行讲解： 结合基础课的理论，复习和掌握主轴的几种功能及结构。2.通过将结掌握常见主轴故障的排除方法 作业

书

课题九 数控机床进给传动链的故障诊断

滚珠丝杠螺母副和导轨副

教学引入言:

数控机床的进给传动链包括哪几个组成部分（提问），其中的重点是滚珠丝扛副和导轨副，这就是我们今天学习的内容。

教学目的： 1.理解机床滚珠丝扛副的结构特点 2.理解机床滚珠丝扛副的维修要点。3.理解机床导轨副的结构特点 4.理解机床导轨副的维修要点。实习重点与难点

1.机床进给部件的布置形式 2.进给部件各环节的联接形式

3.进给传动链中，消除间隙的方法、调试方法 实训教学方法

现场讲解、示范、媒体教学 实习使用设备

实习前准备

1组织教学，按时点名 学生应按时整队，进入实习工厂

检查出勤情况 检查学生装束是否整体（工作服，安全帽，鞋）实习具体容

（一）滚珠丝杠螺母副

一、滚珠丝杠螺母副的维护（图表讲解）

1、轴向间隙的调整

2、支承轴承的定期检查

3、滚珠丝杠副的润滑

4、滚珠丝杠的防护

二、滚珠丝杠副的故障诊断（结合实例讲解）

1、滚珠丝杠副噪声

轴承的压盖压合情况不好；轴承可能破损；联轴器松动；丝杠润滑不良；滚珠有破损。

2、滚珠丝杠运动不灵活

轴向载荷过大；丝杠与导轨不平行；轴线与导轨不平行；丝杠弯曲变形。

3、滚珠丝杠副润滑状况不良 检查各滚珠丝杠副润滑

（二）导

轨

副

一、导轨副的维护（图表讲解）

1、间隙调整

（1）压板调整间隙（2）镶条调整间隙（3）压板镶条调整间隙

2、滚动导轨的预紧

（1）采用过盈配合（2）调整法

3、导轨的润滑

常用的润滑剂有润滑油和润滑脂。

（1）润滑方法

人工定期加油或用油杯供油；

润滑泵供油。（2）对润滑油的要求

工作温度变化时润滑油粘度要小，要有良好的润滑性能和足够的油膜刚度。

二、导轨的故障诊断（结合实例讲解）丝杠 故障现象

故障原因

1.噪声大

丝杠支承轴承损坏或压盖压合不好、联轴器松动、润滑不良或丝杠副滚珠有破损

2.丝杠运动不灵活

轴向预紧太大、丝杠或螺母轴线与导轨不平行、丝杠弯 导轨

1、导轨研伤

机床长期使用，地基与床身水平有变化，使导轨局部单位面积负荷过大；长期加工短工或承受过分集中的负荷，使导轨局部磨损严重；润滑不良、材质不佳；质量不符合要求；机床维护不良，导轨里落入赃物。

2、导轨上移动部件运动不良或不能移动

导轨面研伤；导轨压板研伤；导轨镶条与导轨间隙太小，调的太紧。

3、加工面在接刀处不平

直线度超差；工作台塞铁松动或塞铁弯度太大；机床水平度差，使导轨发生弯曲。

总结与巩固（小结、考核知识点、作业等）

1.进给传动链的维护内容是非常多的，关键是读图。这两节课机械结构图很多，用利用动画和图表，给学生进行讲解。2.掌握进给传动链维护的要点和常见故障的排除。作业 书

课题十

数控机床主轴系统的故障诊断

教学引入言

前面我们学习了机床机械部件的故障，从今天这次课我们来学习电气方面的故障。本章的内容是本课程的重点，涉及到的知识点多，理论实践性都很强。同学们，要充分结合已学过的相关课程。好下面我们首先学习主轴驱动系统。教学目的：

1．掌握伺服系统的作用、组成及分类。2．了解典型的主轴驱动系统。

3．掌握进给伺服系统的故障形式及诊断方法。4．掌握主轴直流驱动的故障诊断方法及特点。5.掌握主轴交流驱动的故障诊断方法及特点。6．掌握变频器的相关知识。实习重点与难点

伺服工作的原理、主轴伺服的故障形式及可能的故障原因、主轴伺服系统的故障及诊断 实训教学方法

现场讲解、示范、媒体教学 实习使用设备

实习前准备

1组织教学，按时点名 学生应按时整队，进入实习工厂

检查出勤情况 检查学生装束是否整体（工作服，安全帽，鞋）实习具体容 1．故障形式

(1).在CRT或操作面板上显示报警内容或报警信息

(2).在主轴驱动装置上用报警灯或数码管显示故障

(3).无任何故障报警信息 2.常见故障有：

(1).外界干扰：

(2).过载

(3).主轴定位抖动:

(4).主轴转速与进给不匹配

(5).转速偏离指令值

(6).主轴异常噪声及振动

(7).主轴电动机不转 2.常见故障有：

(1).外界干扰：

(2).过载

(3).主轴定位抖动:

(4).主轴转速与进给不匹配

(5).转速偏离指令值

(6).主轴异常噪声及振动

(7).主轴电动机不转

3、主轴直流驱动的故障诊断

由于直流调速性能的优越性，直流主轴电动机在数控机床的主轴驱动中得到广泛应用，主轴电动机驱动多采用晶闸管调速的方式。

1).控制电路

调速特点—速度环的输出是电流环的输入，可以根据速度指令电压和转速反馈电压的差值及时控制电动机的转矩。

在速度差值大时，转矩大，速度变化快，转速尽快达到给定值，当转速接近给定值时，转矩自动减小，避免超调.2).主电路

数控机床直流主轴电动机由于功率较大，切要求正、反转及停止迅速，驱动装置采用三相桥式反并联逻辑无环流可逆变调速系统.在制动时，除了缩短制动时间，还能将主轴旋转的机械能转变成电能送回电网。还利用逻辑电路，使一组晶闸管工作时，另一组的触发脉冲被封锁，切断两组之间流通的电流。

例1：某加工中心采用直流主轴电动机、逻辑无环可逆调速系统。当用M03指令起动时有“咔、咔”的冲击声，电动机换向片上有轻微的火花，起动后无明显的异常现象；

用M05指令使主轴停止时，换向片上出现强烈的火花，同时伴有“叭、叭”的放电声，随即交流回路的保险丝熔断。

火花的强烈程度和电动机的转速成正比。但若用急停方式停止主轴，37

换向片上没有任何火花。

分析诊断：急停（电阻能耗制动）；正常停机（回馈制动）。

在任何时候不允许正、反两组同时工作，有火花说明逆变电路有故障。

例2：某加工中心主轴在运转时抖动，主轴箱噪声增大，影响加工质量。

分析: 经检查主轴箱和直流主轴电动机正常，把检查转到主轴电机的控制系统。

测得的速度指令信号正常，而速度反馈信号出现不应有的脉冲信号，问题出在速度检测元件上.五、主轴交流驱动的故障诊断

（一）6SC650系列主轴交流驱动系统

1.驱动装置的组成（原理图）

2.故障诊断

故障代码

辅助诊断

（二）主轴通用变频器

总结与巩固（小结、考核知识点、作业等）

课题十一数控机床机械故障诊断方法

教学引入言

教学目的：

1.机械故障的原因 2.机械故障诊断 实习重点与难点

1.机械故障的原因 2.机械故障诊断 实训教学方法

现场讲解、示范、排故 实习使用设备

实习前准备

1组织教学，按时点名 学生应按时整队，进入实习工厂

检查出勤情况 检查学生装束是否整体（工作服，安全帽，鞋）实习具体容 1.机械故障的原因

机床在运行过程中，机械零部件受到力、热摩

擦以及磨损等诸多因素的作用，使其领部件偏离或丧失原有的功能。2.机械故障诊断

机床运行状态的识别、运行状态的信号获取、特征参数的分析，39

故障性质的判断和故障部位的确定

3.实用诊断技术

问—操作者（渐/突发、故障现象、加工件的情况、传动系统的运动和动力、润滑、保养和检修情况）

看—机床的转速变化、工件的表面粗糙度和振纹、颜色伤痕等明显症状

听—机床运转声（强弱、频率高低等）闻—润滑油脂氧化蒸发油烟气焦糊气

触—用手感来判别机床的故障（温升、振动、伤痕和波纹、爬行、松紧）

实用诊断技术在机械故障的诊断中具有实用简便、快速有效的特点，但诊断效果的好坏在很大程度上要凭借维修技术人员的经验，而且有一定的局限性，对一些疑难故障难以奏效。

故障现象

故障原因

1.主轴发热

轴承损伤或不清洁、轴承油脂耗

尽

或油脂过多、轴承间隙过小

2.主轴强力

电机与主轴传动的皮带过松、切削停转

皮带表面有油、离合器松

3.润滑油泄漏

润滑油过量、密封件损伤或

失效、4.主轴噪声

缺少润滑、皮带轮动平衡

（振动）

不佳、带轮过紧、齿轮磨

损或啮合间隙过大、轴承

损坏 5.主轴没有或

油泵转向不正确、油管或

润滑不足

滤油器堵塞、油压不足 6.刀具不能

蝶形弹簧位移量太小、刀

夹紧

7.刀具夹紧后

不能松开

作业

书

具松夹弹簧上螺母松动 刀具松夹弹簧压合过紧、液压缸压力和行程不够 41

课题十二数控机床常见机械故障及处理方法

课题十三数控机床保养与维护

教学引入言

教学目的：

实习重点与难点

1规范操作学会保养 实训教学方法

现场讲解、示范、媒体教学 实习使用设备

实习前准备

1组织教学，按时点名 学生应按时整队，进入实习工厂

检查出勤情况 检查学生装束是否整体（工作服，安全帽，鞋）实习具体容

日检(1)主要项目

1)液压系统

2)主轴润滑系统

3)导轨润滑系统

4)冷却系统

5)气压系统

作业 书

课题十四 进给伺服系统的故障诊断

教学引入言

1．本次课的内容以学生动手为主，主要教会学生进给伺服系统的故障诊断与排除。

2．学生对这部分的内容很感兴趣，加强动手能力对学生有益。教学目的：

通过交流进给伺服系统的调节来掌握交流伺服系统故障的诊断与维修实习重点与难点

进给伺服系统的故障点的排除与诊断 实训教学方法

现场讲解、示范、媒体教学 实习使用设备 实习前准备

1组织教学，按时点名

学生应按时整队，进入实习工厂 3 检查出勤情况

检查学生装束是否整体（工作服，安全帽，鞋）实习具体容

实验目的：懂得进给伺服驱动系统的故障诊断与排除。实验项目：进给驱动系统的操作（具体内容参见实训指导书）以上项目均在数控实训台上操作。每组之间互相讨论，50

第三篇：数控机床故障诊断与维修学习心得

数控机床故障诊断与维修

摘要:数控机床促进我国机械制造业的发展，数控机床是机电一体化技术在机械加工领域中应用的典型产品，具有高精度、高效率和高适应性的特点，适于多种、中小批量复杂零件的加工。数控机床故障诊断与维修的基本目的是提高数控设备的可靠性。数控设备的外部故障可以分为软故障和外部硬件损坏引起的硬故障。软故障是指由于操作、调整处理不当引起的，这类故障多发生在设备使用前期或设备使用人员调整时期。关键字：数控故障

数控维修

一

数控机床的维护和保养

1.1数控机床的日常维护 1）严格遵守维护制度 数控系统的编程，操作人员和维修人员必须进行严格的专门培训，熟悉所用数控机床的功能和使用方法，正确的使用机床，避免因操作不当引起的故障。2）数控柜和强电柜的门应尽量少开少关 加工车间一般的空气中都有油雾，灰尘金属粉末等颗粒物，当它们落在数控系统内的电子器件或电路板上，容易引起元器件或电路板的损坏，因此数控柜和强电柜的门应尽量少开少关。如果数控系统超长时间负载工作时，要用正确的散热方法，想办法将对数控系统的外部温度。不得随意开关柜门。3）经常检查电网电压

一般数控系统允许的电网电压波动范围内进行，否则是数控系统不稳定，有可能造成重要元器件的损坏。要经常注意电压电网的波动，特别是电网质量比较差的地区，应及时配置数控系统用的交流稳压装置。

4）定时清扫数控柜的散热通风系统

应每天检查数控系统柜上各个冷却风扇工作是否正常，应视工作环境状况，每半年或每季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象。如果过滤网上灰尘积聚过多，需及时清理，否则将会引起数控系统柜内温度高（一般不允许超过55℃），造成过热报警或数控系统工作不可靠 1.2数控机床的3级保养

1）数控机床的1级保养主要内容有：班前、班中、班后检查并严格遵守每天检查对于数控机床来说，合理的日常维护措施，可以有效的预防和降低数控机床的故障发生几率。针对每一台机床的具体性能和加工对象制定操作规程建立工作、故障、维修档案是很重要的。包括保养内容以及功能器件和元件的保养周期。

2）数控机床的2级保养主要内容有：对主轴箱、各坐标进给传动系统、液压系统、中心润滑系统、冷却系统、气动系统、外观的清理并按照保养的要求去做。

3）数控机床的3级保养主要内容有:对主轴箱、刀塔、尾座要求清理、清洁。对整体外观和各个系统要求清洁，检查和校验。1.3 数控机床维修

1）数控机床故障的种类

数控机床诊断一般是机床提供的自诊断报警信息来排除，在故障排除的过程中也会采用一些典型的方法来辅助，主要有：启动自诊断，在线诊断和离线诊断。

二

数控机床典型故障与诊断

2.1数控机床主轴故障排除的方法 1）外界干扰。主轴在运转过程中出现无规律的震动或转动，出现这类情况时，令主轴转速指令为零，调整零速平衡电位或飘移补偿量参数值，观察是否因参数系统变化引起故障，若调整后仍不能消除该故障，则多为外界干扰引起的。把电源进线端加装电源净化装置，动力线和信号线分开，布线要合理，信号线和反馈线按要求屏蔽，接地线要可靠。

2）主轴过载，主轴电机过热、CNC装置和主轴驱动装置显示过流报警，主要是主轴电机通风系统不良造成、电力接线接触不良、电机切削用量过大，主轴频繁正、反等引起电流增加，采取保持主轴电动机通风系统良好，保持电动机通风系统良好，保持过滤网清洁，检查动力线端子接触情况，严格按照机床操作规程，正确操作机床。

3）主轴定位抖动。当主轴在正常加工时没有问题，仅在定位事产生抖动，主轴定位一般分机械、电气和编码器3中准停定位，当定位机械执行机构不到位，检测装置反馈信息有误差时产生的抖动，另外，主轴定位要有一个减速过程，如果减速或增益参数设置不当，也会引起故障。采取方法，根据主轴定位的方式，主要检查各定位、减速检测元件的工作状态和固定安装情况，如限位开关、接近开关、霍尔元件等。

4）不执行螺纹加工。（1）对于主轴编码器与系统之间的链接不良产生的故障，可通过检查链接电缆接口及电缆线找出故障并修复。（2）对于主轴编码器的位置信号PA、*PA、PB、*PB不良或连接电缆断开产生的故障，可通过系统显示装置上是否有主轴速度显示来判别，如果无主轴速度显示则为该类报警。（3）对于主轴编码器的一转信号PZ、*PZ不良或连接电缆断开产生的故障，可通过加工指令G99和G98切换来判别，如果G98进给切削正常而G99进给切削不执行，则为该类故障。如果以上故障都排除，则为系统本身故障，即系统存储板或系统主板故障。

5）主轴转速与进给不匹配。当主轴与进给同步配合加工时，要领先主轴上的脉冲编码器检测反馈信息，若脉冲编码器或连接电缆线有问题，会引起上述故障。

通过调用I/O状态数据，观察编码器信号线的通断状态；取消主轴与进给同步配合，用每分钟进给指令代替每转进给指令来执行程序，可判断故障是否与编码器有关。

更换维修编码器，检查电缆线接线情况，特别注意信号线的抗干扰措施。

6）转速偏离指令值。实际主轴转速值超过指令给定的转速范围。电动机负载过大，引起转速降低，或低速极限值设定太小，造成主轴电动机过载；测速反馈信号变化，引起速度控制单元输入变化；主轴驱动装置故障，导致速度控制单元错误输出；CNC系统输出的主轴转速模拟量没有达到与转速指令相对应的值。检查空载运转主轴，检测比较实际转速和指令值，判断故障是否由负载过大引起；检查测速装备及电缆线，调节速度反馈量大小，使实际主轴转速达到指令值；用备件判断驱动装置故障部位；检查信号电缆线连接情况，调整有关参数使CNC系统输出的模拟量与转速指令值相对应。

7）主轴异常噪声及振动。区别是由于机械部分链接松动或磨损还是电气驱动部分闭环振荡引起。用机电分离的方法判断开机械和电气部分的连接，分别加以测试

8）主轴电动机不转。如果CNC侧有报警，则按报警提示处理，如无报警，主轴不转，则可能是主轴伺服驱动或变频器缺少模拟量速度给定或使能控制信号。措施是如果CNC给定的电压在0~10伏的电压信号则可以在CNC侧输入指令后，通过万用表来测量伺服驱动输入信号来确认，对于使能信号可以通过PLC I/O状态观察PLC是否有输出控制信号或能用万能表检查使能端子闭合判断。也有可能是CNC或是伺服驱动、变频器参数设定引起的。

总之，数控机床故障产生的原因是多种多样的，有机械问题、数控系统的问题、传感元件的问题、驱动元件的问题、强电部分的问题、线路连接的问题等。在检修过程中，要分析故障产生的可能原因和范围，然后逐步排除，直到找出故障点，切勿盲目的乱动，否则，不但不能解决问题。还可能使故障范围进一步扩大。在面对数控机床故障和维修问题时，首先要防患于未燃，不能在数控机床出现问题后才去解决问题，要做好日常的维护工作和了解机床本身的结构和工作原理，这样才能做到减少机床的故障,让机床使用寿命更长。

三参考文献

[1] 刘江.数控机床故障诊断与维修 [M].北京：高等教育出版社，2009.[2] 姜洪平.数控机床故障诊断与维修 [M].北京：北京理工大学出版社，2006.[3] 孙慧平.数控机床调试安装技术 [M].北京：电子工业出版社，2008.[4] 刘树表.数控机床故障诊断与维修 [M].北京：人民邮电出版社，2009.[5] 李继忠.数控机床螺距误差补偿与分析 [J].组合机床与自动化加工技术，2010.

第四篇：汽车底盘故障诊断与维修毕业论文

摘 要

底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，形成汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证其正常行驶。底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。随着汽车工业及其新技术的飞速发展，对汽车有关性能参数进行检测、维修成为现代汽车维修技术的主要趋势，主要对汽车底盘的组成以及相关维修方法进行了探讨

通过对汽车底盘产生的各种异响现象进行分析，检查出行驶时底盘再次出现异响的时间、条件和部位，进行可行性分析，得出底盘异响故障诊断、分析结论。

关键词：汽车底盘 故障诊断 维修

目 录

绪论----------------------1 1．汽车底盘组成及功用----------------------------2 1.1传动系组成及功用----2 1.2行驶系组成及功用----3 1.3转向系组成及功用----3 1.4制动系组成及功用----3 2．传动系--------------------4 2.1传动系故障-------------4 2.2离合器及故障诊断-----4 2.2.1离合器概述

---------4 2.2.2离合器常见故障和诊断

-------------------------5 2.3变速器---------------------6 2.3.1变速器概述

----------7 2.3.2变速器常见故障和诊断--------------------------8 2.3.3变速器零件的维修-9 2.4万向传动装置----------9 2.4.1万向传动装置的概述----------------------------10 2.4.2 万向传动装置的故障和诊断------------------11 2.5驱动桥-----------------12 2.5.1驱动桥的概述------13 2.5.2驱动桥故障和诊断 14 2.6传动系游系角度增大-15 3．传动系故障诊断实例分析--------------------------16 4．结论----------------------17 5．致谢----------------------18 6．参考文献----------------19

绪 论

随着国民经济的增长，人们生活水平的提高，汽车作为一 种普及性的代步交通工具，在日常生活中越来越受到人们的 青睐，汽车使用率只增不减，尽管许多车主们明白汽车防护与 维护的重要性，但是由于他们缺乏对汽车整体的认识，导致在 其日常的汽车维护工作中，只注重在汽车发动机与车身上，往 往忽略了极其重要的底盘，只注重汽车外观与否和车内是否 有杂物。其实这是大多数车主都会走进的一个误区。通常来 说，汽车主要由发动机、底盘、车身、汽车电器4 部分组成。而 底盘用来传递发动机发出的动力，使汽车产生运动，并保证汽 车正常行驶。现主要对汽车底盘的组成以及相关维修方法进 行探讨。汽车底盘的组成和功用

汽车底盘由传动系、行驶系、转向系和制动系等四大系统组成，其功用是接收发动机的动力，使汽车运动并保证汽车能够按照驾驶员的操纵正常行驶。图1-1所示为轿车的底盘结构图。

图1-1 轿车的底盘结构图

1.1传动系

汽车传动系是从发动机到驱动车轮之间所有动力传递装置的总称。不同配置的汽车，传动系的组成不同。如载货汽车及部分轿车，其传动系一般由离合器、手动变速器、万向传动装置(万向节和传动轴)、驱动桥(主减速器、差速器、半轴、桥壳)等组成，如图1-2示；而轿车中采用自动变速器的越来越多，其传动系包括自动变速器、万向传动装置、驱动桥等，即用自动变速器取代了离合器和手动变速器。

汽车传动系的功用是将发动机的动力传给驱动车轮。

图1-2汽车传动系示意图 1.2行驶系

汽车行驶系一般由车架、悬架、车桥和车轮等组成，如图1-3示。车轮通过轴承安装在车桥两边，车桥通过悬架与车架(或车身)连接，车架(或车身)是整车的装配基体。

图1-3 汽车行驶系示意图

1.3转向系

汽车转向系主要由转向操纵机构、转向器、转向传动机构组成。现在的汽车普遍还带有动力转向装置。

汽车转向系的功用是保证汽车能够按照驾驶员选定的方向行驶。

1.4制动系

汽车制动系一般包括行车制动系和驻车制动系等两套相互独立的制动系统，每套制动系统都包括制动器和制动传动机构。现在汽车的行车制动系一般都装配有制动防抱死系统(ABS)。

制动系的功用是使汽车减速、停车并能保证可靠驻停。

2传动系

2.1传动系故障

传动系常见故障有离合器、变速器、万向传动装置、驱动桥以及传动系游系角度增大等故障。

2.2离合器及故障诊断 2.2.1离合器概述 1.离合器的功用

离合器安装在发动机与变速器之间，用来分离或接合前后两者之间动力联系。其功用为：

(1)使汽车平稳起步。

(2)中断给传动系的动力，配合换档。

(3)防止传动系过载。

2.离合器的工作原理

离合器的主动部分和从动部分借接触面间的摩擦作用，或是用液体作为传动介质(液力偶合器)，或是用磁力传动(电磁离合器)来传递转矩，使两者之间可以暂时分离，又可逐渐接合，在传动过程中又允许两部分相互转动。

目前在汽车上广泛采用的是用弹簧压紧的摩擦离合器(简称为摩擦离合器)。

发动机发出的转矩，通过飞轮及压盘与从动盘接触面的摩擦作用，传给从动盘。当驾驶员踩下离合器踏板时，通过机件的传递，使膜片弹簧大端带动压盘后移，此时从动部分与主动部分分离。

摩擦离合器应能满足以下基本要求：

(1)保证能传递发动机发出的最大转矩，并且还有一定的传递转矩余力。

(2)能作到分离时，彻底分离，接合时柔和，并具有良好的散热能力。

(3)从动部分的转动惯量尽量小一些。这样，在分离离合器换档时，与变速

器输入轴相连部分的转速就比较容易变化，从而减轻齿轮间冲击。

(4)具有缓和转动方向冲击，衰减该方向振动的能力，且噪音小。

(5)压盘压力和摩擦片的摩擦系数变化小，工作稳定。

(6)操纵省力，维修保养方便。

3.离合器的种类

汽车离合器有摩擦式离合器、液力偶合器、电磁离合器等几种。摩擦式

离合器又分为湿式和干式两种。

液力偶合器靠工作液(油液)传递转矩，外壳与泵轮连为一体，是主动件；涡轮与泵轮相对，是从动件。当泵轮转速较低时，涡轮不能被带动，主动件与从动件之间处于分离状态；随着泵轮转速的提高，涡轮被带动，主动件与从动件之间处于接合状态。

电磁离合器靠线圈的通断电来控制离合器的接合与分离。如在主动与从动件之间放置磁粉，则可以加强两者之间的接合力，这样的离合器称为磁粉式电磁离合器。

目前，与手动变速器相配合的绝大多数离合器为干式摩擦式离合器，按

其从动盘的数目，又分为单盘式、双盘式和多盘式等几种。湿式摩擦式离合器一般为多盘式的，浸在油中以便于散热。

采用若干个螺旋弹簧作为压紧弹簧，并将这些弹簧沿压盘圆周分布的离

合器称为周布弹簧离合器(如图所示)。采用膜片弹簧作为压紧弹簧的离合器称为膜片弹簧离合器。

2.2.2离合器常见故障和诊断 1）分离不彻底

现象：发动机怠速运转，踩下离合器踏板，原地挂档有齿轮撞击声，且难以挂入，情况严重时，会导致发动机熄火。产生原因及排除方法：

离合器自由行程过大，当踩下踏板时不能使膜片弹簧充分压缩，排除方法是进行调整；从动盘正反面装错，造成从动盘仍与飞轮有摩擦，排除方法是重新装配；从动盘翘曲变形，使从动盘与飞轮或压盘仍有摩擦，排除方法是进行校正从动盘；从动盘花键毂在变速器一轴（输入轴）上移动不灵活，造成从动盘与压盘或飞轮仍有摩擦，使离合器分离不彻底，排除方法是更换从动盘。

2）起步发抖

现象：起步时，离合器不能平稳结合，而产生抖动。

产生原因及排除方法：

从动盘的钢片或压盘发生翘曲，变形造成从动盘不能正常与飞轮或压盘接合，排除方法是更换从动盘或压盘；

飞轮与从动盘的接触面偏摆，造成飞轮与从动盘不正常接触，排除方法，修复飞轮；从动盘上缓冲片或减震弹簧折断，造成从动盘不正常工作，排除方法是更换从动盘；从动盘上铆钉松动或露出，造成铆钉与飞轮或压盘接触，排除方法是更换从动盘；

压盘总成与飞轮的固定螺栓松动，造成从动盘与压盘不正常接触，排除方法是紧固螺栓。

3）离合器打滑

现象：放松离合器时，汽车不能起步；加速时发动机转速上升，但车速不相应升高；上长坡时，离合器冒烟且有糊味。当拉紧驻车制动器，进行起步试验时，发动机本应熄火，若不熄火，表示离合器确实打滑。

产生原因及排除方法：

离合器踏板自由行程太小或没有，膜片弹簧力全部或部分作用在操纵机构，而使从动盘不能很好地与飞轮及压盘压紧。排除方法为调整离合器自由行程；

从动盘上有油污，造成从动盘表面摩擦力减小。排除方法是去除从动盘油污并排除漏油故障；从动摩擦片、压盘和飞轮工作面磨损严重，厚度减薄。排除方法是更换从动盘；弹簧退火，膜片弹簧疲劳或开裂。排除方法是更换压盘总成；

离合器压盘与飞轮之间固定螺钉松动。排除方法是紧固螺栓； 分离轴承套筒与其导管之间因油污、尘腻或卡住而不能回位。排除方法是清洗导管。

4）异响

现象：离合器分离或接合时发出不正常响声。原因及排除方法：

分离轴承缺少润滑剂干磨或轴承损坏。排除方法是更换分离轴承；从动盘花键孔与轴配合松旷。排除方法是更换从动盘；从动盘摩擦片铆钉松动或铆钉头露出。排除方法是更换从动盘；分离轴承套筒与其导管之间有油污、灰尘或分离轴承回位弹簧与离合器踏板回位弹簧疲劳、折断、脱落，造成分离轴承回位不佳。排除方法是清洗更换损坏零件；从动盘减震弹簧退火、疲劳或折断。排除方法是更换从动盘。

2.3变速器 2.3.1变速器概述

1.自动变速器的发展及其优越性

自动变速器是汽车上一个高科技的机电一体化产品。随着电子技术、计算机技术、液压控制技术的综合发展，汽车自动变速器的控制技术也由全液压式（AT）发展到电控式（ECT）。新型的电控式自动变速器已应用智能计算机和脉宽调制式压力阀，大大地改善了自动变速器的性能。而且，在引擎控制计算机和自动变速器控制计算机之间进行通讯和联合控制，使整车的控制性能大为提高。与此同时，自动变速器在内燃机车、工程机械、船舶等方面也得到了广泛地应用。它 的优越性主要体现在以下几个方面：

（1）.操作简单、省力，提高了运行安全性和乘坐地平稳性

安装了自动变速器的汽车取消了离合器踏板。在变速过程中，通过变速杆选择了换档范围以后，在一般情况下，就不在需要任何换檔动作。

手动换档：驾驶员根据路况，操纵换档杆，通过滑移齿轮达到换档目的。

自动换档：计算机或自动控制系统，接受各种传感器的数值，根据预先设定的程序，当达到换文件条件时，计算机板自动发出控制指令，使，自动变速器换档

（2）.延长了机件寿命

自动变速器采用的液力变矩器可以吸收和消除传动装置的动载荷。

由于自动变速器的自动换档避免了换档时产生的冲击与动载，因此，一般可使传动零件的使用寿命延长2-3倍。

据统计，在恶劣条件下，装自动变速器汽车的传动轴上，其最大扭矩振幅只相当于手动机械变速器的20-40％。因此，也使发动机的使用寿命提高了0.5-2.0倍。

（3）.提高了汽车的动力性

自动变速器中的液力变矩器由于它本身所具有的性能和它自身能自动连续地变速，从而提高了汽车起动的加速性。

由于自动变速器在换文件过程中传动系统传递的动力不中断，而 且没有手动换档过程中减少供油的操作，再加上自动换档在时机的控制上能保证发动机功率得以充分利用，所以，自动换档可以得到很好地加速性，而且提高了平均速度。

2.自动变速器的特点

自动变速器具有操作容易、驾驶舒适、能减少驾驶者疲劳的优点，已成为现代轿车配置的一种发展方向。装有自动变速器的汽车能根据路面状况自动变速变矩，驾驶者可以全神贯的注视路面交通而不会被换档搞得手忙脚乱。

3.自动变速器的分类 1）、按变速形式分

可分为有级变速器与无级变速器两种

有级变速器是具有有限几个定值传动比（一般有3～5个前进挡和一个倒挡）的变速器。无级变速器是能使传动比在一定范围内连续变化的变速器，无级变速器目前在汽车上应用已逐步增多。

2）、按无级变矩的种类分

（1）液力变矩器自动变速器 就是在液力变矩器后面装一个齿轮变速系统。

（2）机械式自动变速器

它是由离合器和依据车速、油门开度改变,V型带轮的作用半径而实现无级变速的（3）“电动轮”无级变速

它取消了机械传动中的传统机构，而代之以电流输至电动机，以驱动和电动机装成一体的车轮。

3）、按自动变速器前进挡的挡位数不同分 自动变速器按前进挡的档位数不同，可分为2个前进挡、3个前进挡、4个前进挡三种。早期的自动变速器通常为2个前进挡或3个前进挡。这两种自动变速器都没有超速挡，其最高挡为直接挡。新型轿车装用的自动变速器基本上都是4个前进挡，即设有超速挡。这种设计虽然使自动变速器的构造更加复杂，但由于设有超速挡，大大改善了汽车的燃油经济性。

4）、按齿轮变速器的类型分

自动变速器按齿轮变速器的类型不同，可分为普通齿轮式和行星齿轮式两种。普通齿轮式自动变速器体积较大，最大传动比较小，使用较少。行星齿轮式自动变速器结构紧凑，能获得较大的传动比，为绝大多数轿车采用。

5）、按齿轮变速系统的控制方式分

（1）液控自动变速器

液控自动变速器是通过机械的手段，将汽车行驶时的车速及节气门开度两个参数转变为液压控制信号；阀板中的各个控制阀根据这些液压控制信号的大小，按照设定的换挡规律，通过控制换挡执行机构动作，实现自动换挡，现在使用较少。

（2）电控液动自动变速器

电控液动自动变速器是通过各种传感器，将发动机转速、节气门开度、车速、发动机水温、自动变速器液压油温度等参数转变为电信号，并输入电脑；电脑根据这些电信号，按照设定的换挡规律，向换挡电磁阀、油压电磁阀等发出电控制信号；换挡电磁阀和油压电磁阀再将电脑的电控信号转变为液压控制信号，阀板中的各个控制阀根据这些液压控制信号，控制换挡执行机 构的动作，从而实现自动。

4.自动变速器的组成

自动变速器的厂牌型号很多，外部形状和内部结构也有所不同，但它们的组成基本相同，都是由 液力变矩器 和 齿轮式自动变速器 组合起来的。常见的组成部分有液力变矩器、行星齿轮机构、离合器、制动器、油泵、滤清器、管道、控制阀体、速度调压器等，按照这些部件的功能，可将它们分成液力变矩器、变速齿轮机构、供油系统、自动换挡控制系统和换挡操纵机构等五大部分。

1）、液力变矩器

液力变矩器位于自动变速器的最前端，安装在发动机的飞轮上，其作用与采用手动变器的汽车中的离合器相似。它利用油液循环流动过程中动能的变化将发动机的动力传递自动变速器的输入轴，并能根据汽车行驶阻力的变化，在一定范围内自动地、无级地改变传动比和扭矩比，具有一定的减速增扭功能。

2）、变速齿轮机构

自动变速器中的变速齿轮机构所采用的型式有普通齿轮式和行星齿轮式两种。采用普通齿轮式的变速器，由于尺寸较大，最大传动比较小，只有少数车型采用。目前绝大多数轿车自动变速器中的齿轮变速器采用的是行星齿轮式。

变速齿轮机构主要包括行星齿轮机构和换档执行机构两部分。行星齿轮机构，是自动变速器的重要组成部分之一，主要由于太阳轮（也称中心轮）、内齿圈、行星架和行星齿轮等元件组成。行星 齿轮机构是实现变速的机构，速比的改变是通过以不同的元件作主动件和限制不同元件的运动而实现的。在速比改变的过程中，整个行星齿轮组还存在运动，动力传递没有中断，因而实现了动力换挡。

换挡执行机构主要是用来改变行星齿轮中的主动元件或限制某个元件的运动，改变动力传递的方向和速比，主要由多片式离合器、制动器和单向超越离合器等组成。离合器的作用是把动力传给行星齿轮机构的某个元件使之成为主动件。制动器的作用是将行星齿轮机构中的某个元件抱住，使之不动。单向超越离合器也是行星齿轮变速器的换挡元件之一，其作用和多片式离合器及制动器基本相同，也是用于固定或连接几个行星排中的某些太阳轮、行星架、齿圈等基本元件，让行星齿轮变速器组成不同传动比的挡位。

3)、供油系统

自动变速器的供油系统主要由油泵、油箱、滤清器、调压阀及管道所组成。油泵是自动变速器最重要的总成之一，它通常安装在变矩器的后方，由变矩器壳后端的轴套驱动。在发动机运转时，不论汽车是否行驶，油泵都在运转，为自动变速器中的变矩器、换挡执行机构、自动换挡控制系统部分提供一定油压的液压油。油压的调节由调压阀来实现。

4)、自动换挡控制系统

自动换挡控制系统能根据发动机的负荷（节气门开度）和汽车的行驶速度，按照设定的换挡规律，自动地接通或切断某些换挡离合器和制动器的供油油路，使离合器结合或分开、制动器制动或释放，以 改变齿轮变速器的传动化，从而实现自动换挡。

自动变速器的自动换挡控制系统有液压控制和电液压（电子）控制两种。

液压控制系统是由阀体和各种控制阀及油路所组成的，阀门和油路设置在一个板块内，称为阀体总成。不同型号的自动变速器阀体总成的安装位置有所不同，有的装置于上部，有的装置于侧面，纵置的自动变速器一般装置于下部。

在液压控制系统中，增设控制某些液压油路的电磁阀，就成了电器控制的换挡控制系统，若这些电磁阀是由电子计算机控制的，则成为电子控制的换挡系统。

5)、换挡操纵机构

自动变速器的换挡操纵机构包括手动选择阀的操纵机构和节气门阀的操纵机构等。驾驶员通过自动变速器的操纵手柄改变阀板内的手动阀位置，控制系统根据手动阀的位置及节气门开度、车速、控制开关的状态等因素，利用液压自动控制原理或电子自动控制原理，按照一定的规律控制齿轮变速器中的换挡执行机构的工作，实现自动换挡。

2.3.2变速器常见故障和诊断

1、变速器异响

1）空档发响

（1）现象： 发动机低速运转，变速器处于空档位置有异响，踏下离合器板时响声消失。（2）原因： ①变速器与发动机安装时曲轴与变速器第一轴中心线不同心，或变速器壳变形。②第二轴前轴承磨损、污垢、起毛。③变速器常啮齿轮磨损，齿侧间隙过大，或个别齿轮牙齿破裂。④常啮齿轮未成对更换，啮合不良。⑤轴承松旷、损坏、齿轮轴向间隙大。⑥ 拔叉与接合套间隙过大。

2）挂挡后发响

（1）现象 ： 变速器挂入档位后发响,且车速越高声响越大。.（2）原因 ：①轴的弯曲变形，花键与滑动齿轮毂配合松旷。②齿轮啮合不当，轴承松旷。③纵机构各连接处松动，拨叉变形。

2、变速器跳档

（1）现象： 变速器自动跳回空档。

（2）原因： ①齿轮齿长方向磨成锥形。②自锁装置失效 ③轴、轴承磨损松旷。④纵机构变形松旷，使齿轮在齿长方向啮合不足。

3、挂挡困难

（1）现象：不能顺利挂入档位

（2）原因：①拨叉轴变形。②自锁和互锁装置卡滞

③变速杆损坏 ④同步器耗损或有缺陷 ⑤变速轴弯曲或花键损坏

4、变速器乱档

（1）现象： 所挂挡位于所需档位不符，或一次挂入两个档

（2）原因： ①换档杆预拨块间磨损。②互锁装置失效

5、变速器发热（1）现象：机动车驾驶一段路后，用手摸变速器，有烫手感觉。

（2）原因：①轴承过紧。②齿轮啮合间隙过小。③润滑不良。

6、变速器漏油

原因：①密封垫损坏。②紧固螺栓松动。③变速器壳破裂。2.3.3变速器零件的维修

1、齿轮与花键的检修

常见损伤：磨损、齿面疲劳脱落及斑点、轮齿断裂及破碎。检修：齿面小斑点可用油石修磨，损伤严重应更换；齿轮端面磨损长度超过齿长的 15 ％应更换；啮合面应在齿高中部，接触面积应大于齿轮工作面的 60 ％；各部分间隙应符合规定。

2、轴的检修

常见损伤：磨损、变形、破裂。检修：用百分表测量弯曲变形，超标更换；用千分尺检查轴颈磨损程度，超标可焊修、镀铬或更换；轴上定位凹槽磨损、轴齿、花键齿损伤超标应更换。

3、同步器检修

1）锁环式同步器的检修

常见损伤：各部分的磨损。检修：用厚薄规测量锁环和换档齿轮端面间的间隙，超限应更换； 滑块、接合套与花键齿磨损应更换。

2）锁销式同步器的检修

常见损伤：锥盘变形和各部分磨损。检修：锥环的螺纹槽磨损深度小于 0.1 mm时应更换同步器总成。

4、变速器壳体的检修 常见损伤：变形、裂纹，销孔、轴承孔、螺纹孔磨损等。检修：对于不大的裂纹可粘结或焊修，重要部位裂纹应更换；变形应检查两轴的轴线间的距离、平行度，上孔轴线与上平面的距离，前后两端面的平面度，平面变形可刨、铣、锉、铲修复，孔可镗削、镶套、刷镀修复；螺纹损伤超过 2 牙可换加粗螺栓或焊补后重新钻孔。

5、盖的检修

常见损伤：裂纹、变形、拨叉轴孔磨损。检修：同壳体。

6、轴承的检修

常见损伤；滚动体与内外圈磨损、麻点、斑疤和烧灼，保持架变形。检修：更换。

7、操纵机构检修

常见损伤：磨损、变形、连接松动、弹簧失效。检修：紧固、校正、更换。

2.4万向传动装置 2.4.1万向传动装置概述

汽车万向传动装置是汽车底盘传动系的主要总成之一，在工作中承受着巨大的转矩和动负荷。经长期使用后，技术状况会发生变化，从而将直接影响发动机动力的传递，降低传动效率，加剧燃料消耗，加速轮胎磨损，同时还会影响变速器和驱动桥的正常工作。GB7258-2002《机动车运行安全技术条件》对其提出了如下要求：传动轴在运转时不发生振抖和异响，中间轴承、万向节不得有裂纹和松旷现象。如果操纵机件失灵，万向传动装置出现故障，可能造成行车 事故。万向传动装置结构虽然比较简单，但是发生故障的现象及原因却是复杂多变的，为了能够快捷准确地排除故障，因此，在行车中应注意检查，及时诊断、及时排除。

2.4.2万向传动装置的故障诊断

万向传动装置常见的故障是异响和振抖。通常包括传动轴的异响，中间支承总成的异响，万向节和伸缩节(花键轴副)的异响并伴着振抖等。

1.传动轴异响及振抖

传动轴异响及振抖主要表现在：在万向节与伸缩节及中间支承部分技术状况良好的情况下，传动轴在中、高速行驶时出现异响，且车速越高，响声越大。严重时车身及方向盘发出振抖，甚至握方向盘的手有麻木感，若此时脱挡滑行，则振抖更为强烈。导致这种现象的原因主要有：

（1）、传动轴弯曲、轴管凹陷、传动轴装配时未将标记对正或传动轴万向节叉和花键轴与轴管焊接时歪斜，破坏了原件的动平衡。

（2）、传动轴上的平衡片失落或原件未进行动平衡补偿。（3）、装配时，同一传动轴两个万向节叉不在同一平面。（4）、中间支承橡胶圆环磨损、松旷、紧固方法不当，或吊架固定螺栓及万向节凸缘盘连接螺栓松动，使传动轴位置发生偏斜。

（5）、传动轴花键轴与套管叉的花键磨损过甚，间隙过大。

诊断传动轴异响及振抖的方法是：

（1）、首先检查中间支承吊架螺栓、万向节凸缘盘连接螺栓是否 松动，视情况预以紧固。

（2）、如果响声非以上原因造成，则检查传动轴油管是否有磕碰凹陷，平衡片是否失落。平衡片的失落需要在原焊点位置重新焊接相似的平衡片。如果传动轴管有明显凹陷使传动轴本身失去平衡，应将花键轴和万向节叉在车床上切下，在轴管中穿入一根比轴管内径细的心轴，在凹陷处垫上型锤敲击修复。然后将切下的花键轴和万向节叉焊回原位。为了保证质量，施焊时，应将轴管放在专用架上，先在圆周对称点焊数点，然后校正其偏摆量，经校正后再沿圆周焊复。焊完冷却后，再复查一次，若摆差过大应重新焊接。该项工艺过程较为复杂。如果传动轴大面积凹陷损伤则需更换该节传动轴。

（3）、如果异响和振抖仍未排除，则要检查伸缩节是否对准标记安装，如果安装正确，则要支起驱动桥，启动发动机，以怠速低挡运转，若传动轴摆动量大，可用大型划针测出偏摆部垃、方向、偏摆量，如果传动轴两端不正或弯曲，则要在压条上垫以与轴管相吻合的软质金属进行冷压校正,（4）、如果传动轴无偏摆现象，则要拆检中间支承轴承的夹紧橡胶圆环，视情况更换新件，待传动轴转动若干圈后，再重新紧固。

（5）、如果故障现象仍未消失，则要拆下传动轴总成，在平衡机上进行平衡试验。不平衡度超差者，要进行平衡片补偿。

2.中间支承总成异响

中间支承总成异响主要表现在汽车行驶时产生一种连续的“嗡”或“呜”的响声，车速越快，响声越严重，有时也出现“咯楞、咯楞” 的响声，滑行时减弱或消失。导致这种异响的原因有：

（1）、中间支承轴承脱层、麻点、磨损过甚或缺少润滑油。（2）、中间支承轴承隔离圈散架，滚珠轴承损坏。

（3）、中间支承橡胶圆环损坏或橡胶圆环隔套装配方法不当，过紧或过松、偏斜，致使滚动轴承承受附加载荷。

（4）、中间支承架安装不正确，与车架固定的螺栓松动或松紧不一致及车架变形等。

诊断及排除中间支承总成异响的方法是：

（1）、停车后，先向中间支承内注入润滑油，如果试车响声消失，则响声系轴承缺油造成。

（2）、如果响声仍未消失，则可停车后松开夹紧圆环的所有紧固螺钉，待传动轴转动若于圈后再重新拧紧。同时对中间支承轴承与车架连接螺栓（母）松动的，给予紧固。

（3）、如果试车响声仍未消失，则要解体中间支承部分，根据橡胶圆环、轴承、轴颈等磨损情况予以调整、维修，视情况更换新零件。同时要对车架的变形情况作以检修。

3.万向节和伸缩节异响

万向节和伸缩节异响主要表现在：汽车起步或车速突然改变时，传动装置发出“嘎”一声；当汽车缓车时，响声更为明显，发出“呱啦、呱啦"的响声。

导致万向节和伸缩节异响的主要原因有：

（1）、由于长期缺少润滑油，引起万向节轴颈磨损，轴承磨损或 损坏，造成松旷，使万向节游动角度过大。

（2）、连接件的固定螺栓松动，包括万向节凸缘盘连接螺栓松动。（3）、伸缩节花键副因磨损过甚，或传动轴过短以致花键啮合长度不足，导向作用差，造成松旷。

（4）、车辆经常用高速挡走低速，行驶中车体本身发生抖动对万向节和伸缩节造成可损坏性的冲击。

(5)、变速器第二轴、中间传动轴及主减速锥齿轮的花键轴与凸缘花键槽磨损过甚。

诊断和排除万向节和伸缩节异响的方法是：

(1)、在车下用检查锤敲击万向节凸缘盘连接螺栓，检查其松紧程度，对松动的进行紧固，并向万向节轴承加注润滑油。

(2)、如果试车响声仍未消失，则停车后,用两手握住万向节伸缩节的主、从动部分，检查游动角度，如万向节游动角度过大，则拆卸万向节叉及轴承，视油封、轴颈、轴承磨损具体情况更换损坏零件。

(3)、如果响声系伸缩节游动角度过大造成，则可确定变速器第二轴后凸缘松动或主减速键齿轮的花键轴与凸缘花键轴槽磨损过甚造成，应视情况紧固螺栓(母)或更换损坏零件。

当然，对上述故障现象的诊断方法和分析也不是一成不变的。在实际使用中要根据具体精况进行具体分析。比如有的汽车特别是新车在低速行驶及脱挡滑行时，有清脆而有节奏的金属撞击声，应检修万向节十字轴轴承外径与孔配合是否过紧，以及轴承与十字轴轴端游隙是否过小，从而视情况调整或更换零件。通过对万向传动装置故障采取上述的诊断分析，可得出如下结论：万向传动装置虽然简单，但是发生故障的原因却是多方面的，直接影响行车安全，降低工作效率。因而对汽车万向传动装置故障要做到早发现、早排除

2.5驱动桥 2.5.1驱动桥概述

1.驱动桥组成、功用及分类

驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和驱动桥壳等组成。它的作用是将万向传动装置传来的动力折过90°角，改变力的传递方向，并由主减速器降低转速，增大转矩后，经差速器分配给左右半轴和驱动轮。

驱动桥处于动力传动系的末端，其基本功能是：①将万向传动装置传来的发动机转矩通过主减速胎、差速器、半轴等传到驱动车轮，实现降速增大转矩；②通过主减速器圆锥齿轮副改变转矩的传递方向；③通过差速器实现两侧车轮差速作用，保证内、外侧车轮以不同转速转向。④通过桥壳体和车轮实现承载及传力作用。

驱动桥的结构型式按工作特性分，可以归并为两大类，即非断开式驱动桥和断开式驱动桥。当驱动车轮采用非独立悬架时，应该选用非断开式驱动桥；当驱动车轮采用独立悬架时，则应该选用断开式驱动桥。因此，前者又称为非独立悬架驱动桥；后者称为独立悬架驱动桥。独立悬架驱动桥结构叫复杂，但可以大大提高汽车在不平路面上的行驶平顺性。2.主减速器功用及分类 1)主减速器功用

①将万向传动装置传来的发动机转矩传给差速器。② 在动力的传动过程中要将转矩增大并相应降低转速。③ 对于纵置发动机，还要将转矩的旋转方向改变90°。2）主减速器分类

按参加传动的齿轮副数目，可分为单级式主减速器和双级式主减速器。有些重型汽车又将双级式主减速器的第二级圆柱齿轮传动设置在两侧驱动车轮附近，称为轮边减速器。

按主减速器传动比个数，可分为单速式和双速式主减速器。单速式的传动比是固定的，而双速式则有两个传动比供驾驶员选择。

按齿轮副结构形式，可分为圆柱齿轮式(又可分为定轴轮系和行星轮系)主减速器和圆锥齿轮式(又可分为螺旋锥齿轮式和准双曲面锥齿轮式)主减速器。

目前，在轿车中主要是应用单级式主减速器 3．差速器功用及分类 1）．功用

差速器的功用是将主减速器传来的动力传给左、右两半轴，并在必要时允许左、右半轴以不同转速旋转，使左、右驱动车轮相对地面纯滚动而不是滑动。

2）．类型

差速器按其工作特性可分为普通齿轮式差速器和防滑差速器两 大类。

2.5.2驱动桥的故障诊断

驱动桥的常见故障为漏油、过热和异响。1）漏油：

（1）现象：从驱动桥加油口螺塞、放油口螺塞、油封处或各接合面处可见到明显的漏油痕迹。

（2）原因：①加油口或放油口螺塞松动；②油封与轴颈不同轴、油封装反、油封本身磨损或硬化；③油封轴颈磨损成沟槽；④结合平面变形或加工粗糙；⑤结合平面处密封垫片太薄、硬化或损坏；⑥两接合平面的紧固螺钉松动或螺钉上紧方法不符合要求；⑦通气孔堵塞；⑧桥壳有铸造缺陷或裂纹。

2）过热：

（1）现象：汽车行驶一定里程后，用手触试驱动桥壳中部，有无法忍受的烫手感觉。

（2）原因：①齿轮油不足、变质或牌号不符合要求；②锥形滚动轴承调整过紧；③主传动器一对锥形齿轮啮合间隙调整过小；④差速器行星齿轮与半轴齿轮啮合间隙太小；⑤油封过紧；⑥止推垫片与主传动器从动齿轮背面间隙太小。

3）异响：

（1）现象：汽车挂档行驶时驱动桥发出较大响声，而当滑行或低速行驶时响声减弱或消失；汽车行驶、滑行时驱动桥均发出较大响声；汽车转弯行驶时驱动桥发出较大响声，而直线行驶时响声减弱或 消失；汽车起步或突然改变车速时，驱动桥发出“抗”的一声；汽车缓车时驱动桥发出“格啦、格啦”的撞击声。

（2）原因：①滚动轴承损伤、严重磨损或过于松旷；②主传动器一对锥形齿轮严重磨损、轮齿变形、轮齿断裂、齿面损伤、啮合面调整不当、啮合间隙太大或太小、啮合间隙不匀或未成对更换齿轮等；③主传动器从动齿轮变形或连接松动；④主传动器主动齿轮凸缘盘紧固螺母松动； ⑤主传动器壳体或差速器壳体变形；⑥差速器壳与十字轴配合松旷；⑦行星齿轮孔与十字轴配合松旷；⑧行星齿轮与半轴齿轮啮合间隙太大或太小；⑨半轴齿轮与半轴花键配合松旷；齿轮油不足、粘度太小或牌号不符合要求；⑩行星齿轮与半轴齿轮的齿面严重磨损、损伤、轮齿变形或断裂；齿轮油中有杂物或较大金属颗粒。

2.6传动系游动角度增大

传动系的游动角度，是离合器、变速器、万向传动装置和驱动桥的游动角度之和，因此也称为传动系的总游动角度。它能表明整个传动系的调整和磨损状况。

1）现象：汽车起步或车速突然改变时，传动系发出“抗”的一声；汽车静止，变速器挂在档上，抬起离合器踏板，松开驻车制动，在车下用手转动传动轴时，感到旷量很大。

2）原因：

（1）离合器从动片与变速器第一轴花键配合松旷；

（2）变速器各对传动齿轮啮合间隙太大或滑动齿轮与花键轴配合松旷；

（3）万向传动装置的伸缩节和各万向节等处松旷；

（4）驱动桥内主传动器的一对锥形齿轮、差速器的行星齿轮与半轴齿轮、半轴齿轮与半轴花键等处配合间隙太大。

3）检查方法：传动系游动角度的检查可分段进行，然后将各分段游动角度相加即可获得。

用经验法检查游动角度时，角度值只能凭经验估算。检查应在热车熄火的情况下进行。

（1）离合器与变速器游动角度的检查；变速器挂在要检查的某档上，松开驻车制动，离合器处在结合状态下，然后在车下用手将变速器的输出轴或其上的驻车制动盘从一个极端位置转到另一个极端位置，两极端位置之间的转角，即为在该档下从离合器至变速器输出端的游动角度。依次挂入每一档，可获得各档的这一游动角度。

（2）万向传动装置游动角度的检查：支起驱动桥，拉紧驻车制动，然后在车下用手将驱动桥凸缘盘从一个极端位置转到另一个极端位置，两极端位置之间的转角即为万向传动装置的游动角度。

（3）驱动桥游动角度的检查：松开驻车制动，变速器置空档位置，驱动轮着地或处于制动状态，然后在车下用手将驱动桥凸缘盘从一个极端位置转到另一个极端位置，两极端位置之间的转角即为驱动桥的游动角度。

上述三段游动角度之和即为传动系的游动角度。

3汽车行驶系故障实例分析

高尔夫轿车自动变速器故障检修

故障现象：一辆03款高尔夫轿车搭载01M自动变速器，行驶里程为50000km，冷车正常，热车升挡延迟，当发动机转速升至2800r/min时，才勉强升入2挡；升至3600r/min时，方可升入３挡。

故障检修：进行常规检查，其结果是油压正常、变速器油无异味、油质透亮纯净无杂质、油位符合标准、自动变速器控制单元无故障代码。但用VAG1552查看自动变速器动态数据流时，发现变速器油温上升过快，结合该车热车后才出现延迟升挡故障的现象，分析如下：

1．会不会是油温传感器信号偏移，给控制单元一种假象？随后我们对油温传感器进行了测量，在各个特定的温度区间内，实测值与维修手册提供的数值吻合，说明假设不成立。用红外测温仪监控变速器散热器温度，在行驶一段时间后变速器油温就陡升至120℃，故障随之再次出现，这说明故障确系高温所致。

2．如果该故障是变速器高温引起，那么导致变速器高温的原因是什么呢？可能的原因有：离合器、制动器打滑；箱体内润滑不良；变扭器锁止离合器不能锁止；散热器散热不良等。

因该车在升、降挡期间均未出现过跑空和发动机转速陡升而车速变化不正常的现象，可以排除离合器制动器打滑。若箱体内润滑不良，就会造成行星齿轮机构和轴承铜套的磨损，严重时会使太阳轮秃齿，但该车未发现这些症状，因此也可以排除润滑不良。若变扭器锁止离合器不能锁止，将会导致油温升高，经检测ＴＣＣ锁止工作表现正常，观察变扭器完全锁止很长一段时间后油温还保持在120℃左右，并不下降，应该排除变扭器工作不良。若散热器散热不良，将直接导致变速器高温。为进一步证实，用红外测温仪测量变速器散热器进出口温度，发现进出口温差很小，遂怀疑是散热器的散热问题。

将散热器卸下，用风枪疏通，吹出许多黄色的泥状沉积物，用清洗剂反复清理后装复，经长达2h的试车，变速器油温始终保持在96~97℃左右，升降挡时机恢复正常，故障排除。

检修小结：车主在一年多前添加了不同牌号的防冻液，使冷却系统遭受腐蚀而产生了大量的离子颗粒，导致散热器堵塞。结 论

汽车底盘故障的诊断排除，不能仅凭前人累计的经验，更不能靠主观臆断，而是需要对故障现象进行多方面的、有针对性的综合分析，才能得出行之有效的处理方案。因此，对汽车底盘故障进行仔细的分析，便成为能够快捷、有效地排除故障的重要前提。

本文对汽车底盘的结构认识以及故障诊断做了介绍，重点介绍了传动系的故障诊断分析。

在本次毕业设计中，通过对毕业设计的前期预想和后期制作，使我将所学的理论知识得到了进一步的深化；同时，培养了我们理论联系实际，综合运用各门知识进行实践从而达到预期目标。

致 谢

参考文献

[1] 陈建宏、许炳照，《车底盘机械系统检修》，人民交通出版社，2009 [2] 秦海滨主编，《车底盘电控技术》，大连理工大学出版社，大连理工大学出版社

[3] 郑劲、张子成主编，《车底盘构造与维修》，化学工业出版社，2000 [4] 李晓，《车底盘构造与维修/技能型紧缺人才培养培训系列教材》，高等教育出版社，2005 [5] 李佳音，《车底盘故障诊断与排除》，中国劳动社会保障出版社，2008 [6] 杨宏进，《车底盘维修实训》，人民交通出版社，2007

第五篇：数控机床的故障诊断与维修总结

学号：

中 州 大 学

《机电设备故障诊断与维修技术》

数控机床的故障诊断与维

修总结

专 业： 机械制造与自动化 姓 名：

班 级： 机 制 一 班 指导教师：

评定成绩：

完成日期：2012 年 12 月 10 日

目 录

前言……………………………………………………3

一、数控机床…………………………………………4

1、数控机床的特点及加工………………………………4

2、数控机床使用中应注意的事项…………………………4

二、数控机床故障的特点与类型……………………5

1、数控机床故障特点……………………………………5

2、数控机床故障类型……………………………………5

三、数控机床故障诊断方法……………………………5

四、数控机床故障维修步骤与方法……………………6

1、数控机床故障维修步骤…………………………………62、数控机床故障维修方法…………………………………7

五、心得体会……………………………………………7

六、参考文献……………………………………………8

前言

随着科学技术的发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求，而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。数控机床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体，是高度机电一体化的典型产品。它本身又是机电一体化的重要组成部分，是现代机床技术水平的重要标志。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流，是衡量机械制造工艺水平的重要指标，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用。因此，如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题。但由于数控机床是一种价格昂贵的精密设备，因此，其维护更是不容忽视。通过洛拖的实习，见到了各种先进的数控设备,仔细观察了工人师傅的操作及其维护修理过程,参考一些资料，了解到一些数控机床的故障诊断和维修方法，做一点总结，为以后的工作奠定一定的基础，让自己在机械行业能更快更好的发展。

一、数控机床

1、数控机床的特点及加工

数控机床的工作原理就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、工件的松开与夹紧、进刀与退刀、开车与停车、自动关停冷却液）和步骤以及工件的形状尺寸用数字化的代码表示，通过控制介质（如穿孔纸带或磁盘等）将数字信息送入数控装置，数控装置对输入的信息进行处理与运算，发出各种控制信号，控制机床的伺服系统或其他驱动元件，使机床自动加工出所需要的工件。所以，数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。

数控机床具有高度柔性，高的加工精度，加工质量的稳定与可靠，高的生产效率，并且为机电一体化设备，节省大量的人力与物力，便于自动化管理等特点。随着数控设备不断在生产生活中的深入使用，其维护与维修也成了重中之中，因此这就要求维修人员具有深厚的实践经验与熟练的技术，能准确对机床进行故障定位，并且及时解决，防止出现机器停机，造成经济损失等。

数控加工一般包括以下几个内容：

1)对图纸进行分析，确定需要数控加工的部分； 2)利用图形软件（如UG）对需要数控加工的部分造型；

3)根据加工条件，选择合适的加工参数，生成加工轨迹（包括粗加工、半精加工、精加工轨迹）；

4)轨迹的仿真检验； 5)生成G代码； 6)传给机床加工。

2、数控机床使用中应注意的事项

使用数控机床之前，应仔细阅读机床使用说明书以及其他有关资料，以便正确操作使用机床，并注意以下几点：

1)机床操作、维修人员必须是掌握相应机床专业知识的专业人员或经过技术培训的人员，且必须按安全操作规程及安全操作规定操作机床；非专业人员不得打开电柜门，打开电柜门前必须确认已经关掉了机床总电源开关。只有专业维修人员才允许打开电柜门，进行通电检修；

2)除一些供用户使用并可以改动的参数外，其它系统参数、主轴参数、伺服参数等，用 4

户不能私自修改，否则将给操作者带来设备、工件、人身等伤害；修改参数后，进行第一次加工时，机床在不装刀具和工件的情况下用机床锁住、单程序段等方式进行试运行，确认机床正常后再使用机床；

3)机床的PLC程序是机床制造商按机床需要设计的，不需要修改。不正确的修改，操作机床可能造成机床的损坏，甚至伤害操作者；建议机床连续运行最多24小时，如果连续运行时间太长会影响电气系统和部分机械器件的寿命，从而会影响机床的精度；机床全部连接器、接头等，不允许带电拔、插操作，否则将引起严重的后果。

二、数控机床故障的特点与类型

1、数控机床故障特点

数控机床故障的特点：数控机床一般由数控系统，包含伺服电动机和检测反馈装置的伺服系统，强电控制柜，机床本体和各类辅助装置组成。数控机床的复杂性使其故障具有复杂性和特殊性，引起数控机床故障的因素又很多，不能只看故障的表像，要透过现象去检查引起故障的综合因素，找到引起故障的根源，采取合理的方法给予排除。

2、数控机床故障类型

1）、NC系统故障

NC系统故障会引起硬件故障和软故障。2）、伺服系统的故障

由于数控系统的控制核心是对机床的进给部分尽心数字控制，而进给是由伺服单元控制伺服电机，带动滚珠丝杠来实现的，由旋转编码器做位置反馈元件，形成位置控制系统。伺服系统故障一般是由伺服控制单元、伺服电机、测速电机、编码器等问题引起的。3）、外部故障

由于现代的数控系统可靠性越来越高，故障率越来越低，很少发生故障。大部分故障都是非系统故障，是由外部原因引起的。

三、数控机床故障的诊断方法

1、系统自诊断

一般CNC系统都有较为完备的自诊断系统，无论是华中系统还是西门子系统，上电初始化时或运行中均能对自身或接口做出有限的自诊断。维修人员应熟悉系统自诊断各种报 5

警信息。根据说明书进行分析以确定故障范围。定位故障元器件，对于进口的数控系统一般只能定位到板级。

2、数控系统的软故障诊断

数控系统的软故障是指控制系统的系统软件和PLC程序。有的系统把它们写在EPROM中插在主机板上，有的驻留在硬盘上。一旦这些软件出现问题，系统将造成全部或局部混乱，当分析到确定是软件故障时，应当使用备用软 件或备用EPROM换上，严格按操作步骤经初始化后试运行。这类故障只要有备份文件一般不难恢复。其难度在于备份软件不完备或专用传送设备不具备或生产厂家操作手段中设置口令保密等因素造成无法恢复。

3、利用PLC程序定位机床与CNC系统接口诊断

现在一般CNC控制系统均带有PLC控制器，大多为内置式 PLC控制。维修人员应根据梯形图对机床控制电器进行分析，在CRT上直观地看出 CNC系统I／O的状态。通过PLC程序的逻辑分析，方便地检查出问题存在部位。如 FANUC一OT系统中自诊断页面，FANUC一7M系统中的T指令等。

4、利用数控系统的PLC状态显示功能诊断

许多数控系统都有PLC状态显示功能，如西门子3系统PC菜单下的PC STATUS，西门子810系统DIAGNOSIS菜单下的PLC STATUS功能等，利用这些功能可显示PLC的输入、输出、定时器、计数器等的即时状态和内容。根据机床的工作原理和机床厂家提供的电气原理图，通过监视相应的状态，就可确诊一些故障。

四、数控机床故障的维修步骤与方法

1、故障排除步骤

①询问操作者故障发生的原因

当故障发生后，维修人员一般不要急于动手，要仔细询问故障发生时机床处在什么工作状态、表现形式、产生的后果、是否是误操作。故障能否再现等。②表面与基本供电检查

主要观察设备有无异常情况，如机械卡住、电机烧坏、保险熔断等。首先检查AC＼DC电源是否正常，尽可能地缩小故障范围。③分析图纸，确定故障部位

根据图纸PLC梯图进行分析，以确定故障部位是机械、电器、液压还是气动故障。

④根据经验分析，扩大思路

根据经验分析，一定要扩大思路，不局限于维修说明书上的范畴，维修资料只提供一个思路，有时局限性很大。

2、故障维修方法

当数控设备出现故障时，首先要搞清故障现象，向操作人员了解第一次出现故障时的情况，在可能的情况下观察故障发生的过程，观察故障是在什么情况下发生的，怎么发生的，引起怎样的后果。只有了解到第一手情况，才有利于故障的排除，把故障过程搞清了，问题就解决一半了。搞清了故障现象，然后根据机床和数控系统的工作原理，就可以很快地确诊问题所在并将故障排除，使设备恢复正常使用。下面是一些具体数控机床故障的解决方法：

1）当伺服驱动器出现母线欠电压警报时，是由主回路断路器跳闸引起，需重新推好电闸。

2）当主轴驱动器出现电动机的速度不能跟从指令速度，电动机负载转矩过大。参数4082中的加速度时间不足时，需确认切削条件后减少负载并且修改参数4082。3）当主轴切换输出切换时的切换顺序异常。切换用的MC的接点状态确认信号和指令不一致时，需确认、修改梯形图顺序，更换用于切换的MC。

4）当电源系统出现主回路直流母线电容不能在规定的时间内充电时，可能是由于电源模块容量不足或直流母线存在短路，充电限流电阻不良引起的。

五、维修总结

数控机床是技术含金量很高的设备，在使用过程中要严格遵照使用要求，必须执行设备操作规程，因为数控故障大多都是由认为造成的，作为操作人员，为减少设备故障、延长使用寿命，需做设备的日常维护，尽可能让机床发挥它的最大效益，不能还没有使用就要坏掉，在维修。公司也应加大为操作人员素质培养，让他们尽快掌握机床性能，保证设备运行 在合理的工作状态之中；另外，维修人员应做经常性的巡回检查，如CNC系统的排风扇运行情况，机柜、电机是否发热，是否有异常声音或有异味，压力表指示是否正常，各管路及接头有无泄漏、润滑状况是否良好等，积极做好故障和事故预防，若发现异常应及时解决，这样做才有可能把故障消灭在萌牙 状态之中，从而可以减少一切可避免的损失。当设备出 7

现问题后，要及时冷静地进行故障诊断，寻找合适的方法解决问题。机床修理人员要注重实践，在实践中不断提高自己的水平，要多问、多阅读、多观察、多思考、多实践、多讨论交流、多总结。只有当自身的水平提高了，数控机床的修理过程才能更迅速，才能更好地提高工作效率，多创效益。

六、参考文献

1、《机电设备故障诊断与维修技术》

2、《维修电工》

3、《数控机床故障诊断与维修》

4、《数控机床常见故障快速处理》

陈则钧

龚雯 主编

王建

主编

杨克冲

主编

严峻

主编

高等教育出版社

机械工业出版社

华中科技大学出版社

机械工业出版社