毕业设计(论文)-西门子数控铣床常见故障及维修方案设计.doc
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1、 高职毕业生毕业设计(论文) 课题名称 西门子数控铣床的常见故障与维修 与方案设计 专业 班级 学号 姓名 指导教师 毕业设计(论文)任务书 毕业设计(论文)题目: 西门子数控铣床的常见故障与维修方案设计 专业: 姓名: 毕业设计(论文)工作起止时间: 毕业设计(论文)的内容要求: 1.有对西门子数控铣床常见故障的整体认识 2.有对西门子数控铣床常见故障诊断原则及诊断技术的认识 3.能根据设备故障现象迅速对故障做出判断 4.有对西门子数控铣床常见故障排除方法的认识 5.能根据故障的认识迅速做出维修方案 6有西门子数控铣床常见故障维修方案的设计 指导教师(签名): 系主任: 年 月 日毕业设计开
2、题报告一、课题设计(论文)目的及意义随着科学技术的迅速发展,数控机床以其高效、高精度以及加工灵活可变的特点,在各行各业取得了越来越广泛的应用,在许多场合,它已成为企业保证产品质量、提高生产效率和管理水平的关键设备之一。但同时,由于它们的先进性、复杂性和智能化高的特点,在维修理论、技术和手段上都发生了飞跃的变化。任何一台数控设备都是一种过程控制设备,这就要求它在实时控制的每一时刻都准确无误地工作。任何部分的故障与失效,都会使机床停机,从而造成生产停顿。因而对数控系统这样原理复杂、结构精密的装置进行维修就显得十分必要了。西门子数控铣床是目前使用较为广泛的一种数控机床,通过科学的方法、行之有效的措施
3、,迅速判别故障发生的原因,随时解决出现的问题,既是保证西门子数控铣床安全、可靠运行,提高设备使用率的关键所在,也是当前西门子数控铣床使用过程中亟待解决的问题之一。二、课题设计(论文)提纲1. 论文总体的描述和分析2. 系统模块的划分3. 系统模块的设计4.系统模块的分析5. 报告小结6. 参考资料三、课题设计(论文)思路、方法及进度安排按照自顶向下,由总提到部分的设计原则,首先针对所设计的任务要求,根据所掌握的知识和资料,从全局出发,明确西门子数控铣床常见故障及诊断原则、技术、故障排除方法,然后根据故障现象做出判断,设计维修方案,最后汇总西门子数控铣床常见故障及维修方案的设计。 第一至二周:认
4、知常见故障、诊断原则、技术、排除方法 第三至四周:对认知的问题进行分析、研究 第五周:对分析、研究进行总结 第六周:答辩四、课题设计(论文)参考文献;1 周炳文 编 实用数控机床故障诊断及维修技术500例 中国知识出版社 20062 杨中力 编 数控机床故障诊断与维修 大连理工大学出版社 20063 刘久让 编 数控机床故障诊断与维修技术 机械工业出版社 20104 李梦群 编 现代数控机床故障诊断与维修 国防工业出版社 2009摘 要:随着科学技术的迅速发展,数控机床以其高效、高精度以及加工灵活可变的特点,在各行各业取得了越来越广泛的应用,在许多场合,它已成为企业保证产品质量、提高生产效率和
5、管理水平的关键设备之一。但同时,由于它们的先进性、复杂性和智能化高的特点,在维修理论、技术和手段上都发生了飞跃的变化。任何一台数控设备都是一种过程控制设备,这就要求它在实时控制的每一时刻都准确无误地工作。任何部分的故障与失效,都会使机床停机,从而造成生产停顿。因而对数控系统这样原理复杂、结构精密的装置进行维修就显得十分必要了。西门子数控铣床是目前使用较为广泛的一种数控机床,通过科学的方法、行之有效的措施,迅速判别故障发生的原因,随时解决出现的问题,既是保证西门子数控铣床安全、可靠运行,提高设备使用率的关键所在,也是当前西门子数控铣床使用过程中亟待解决的问题之一。关键词:西门子数控铣床;关键设备
6、;故障发生;安全、可靠;维修 目录一、 设计要求7二、 西门子数控铣床常见故障及分类72.1 按故障发生部位分类72.2 按故障的性质分类72.3 按故障指示的形式分类82.4按故障产生的原因分类 8三、西门子数控铣床常见故障的诊断93.1 故障诊断的原则93.2 故障诊断的技术9四、西门子数控铣床故障的排除方法 104.1 故障的排除方法 104.2 维修后的开机调试 12五、西门子数控铣床常见故障及维修方案 135.1 电源类故障 135.2 系统显示累故障 145.3 CNC单元故障 165.4 急停报警类故障 175.5 操作故障 205.6 参考点、编码器类故障 225.7 参数设定
7、错误引起的故障 245.8 刀架、刀库及换刀故障 255.9 加工类故障 26六、结论 29参考文献 29一、设计要求1.有对西门子数控铣床常见故障的整体认识 2.有对西门子数控铣床常见故障诊断原则及诊断技术的认识 3.能根据设备故障现象迅速对故障做出判断 4.有对西门子数控铣床常见故障排除方法的认识 5.能根据故障的认识迅速做出维修方案 6有西门子数控铣床常见故障维修方案的设计二、西门子数控铣床常见故障及分类2.1 按故障发生部位分类主机故障数控机床的主机通常指组成数控机床的机械、润滑、冷却。排屑、液压、气动与防护等部分。主机常见的故障主要有:1)因机械部件安装、调试、操作使用不当等原因引起
8、的机械传动故障。2)因导轨、主轴等运动部件的干涉、摩擦过大等原因引起的故障。3)因机械零件的损坏、联结不良等原因引起的故障,等等。主机故障主要表现为传动噪声大、加工精度差、运行阻力大、机械部件动作不进行、机械部件损坏等等。润滑不良、液压、气动系统的管路堵塞和密封不良,是主机发生故障的常见原因。数控机床的定期维护、保养,控制和根除“三漏”现象发生是减少主机部分故障的重要措施。电气控制系统故障从所使用的元器件类型上,根据通常习惯,电气控制系统故障通常分为“弱电”故障和“强电”故障两大类。“弱电”部分是指控制系统中以电子元器件、集成电路为主的控制部分。数控机床的弱电部分包括 CNC、PLC、MDIC
9、RT以及伺服驱动单元、输入输出单元等。“弱电”故障又有硬件故障与软件故障之分。硬件故障是指上述各部分的集成电路芯片、分立电子元件、接插件以及外部连接组件等发生的故障。软件故障是指在硬件正常情况下所出现的动作出错、数据丢失等故障,常见的有:加工程序出错,系统程序和参数的改变或丢失,计算机运算出错等。“强电”部分是指控制系统中的主回路或高压、大功率回路中的继电器、接触器、开关、熔断器、电源变压器、电动机、电磁铁、行程开关等电气元器件及其所组成的控制电路。这部分的故障虽然维修、诊断较为方便,但由于它处于高压、大电流工作状态,发生故障的几率要高于“弱电”部分,必须引起维修人员的足够的重视。2.2按故障
10、的性质分类确定性故障确定性故障是指控制系统主机中的硬件损坏或只要满足一定的条件,数控机床必然会发生的故障。这一类故障现象在数控机床上最为常见,但由于它具有一定的规律,因此也给维修带来了方便。确定性故障具有不可恢复性,故障一旦发生,如不对其进行维修处理,机床不会自动恢复正常,但只要找出发生故障的根本原因,维修完成后机床立即可以恢复正常。正确的使用与精心维护是杜绝或避免故障发生的重要措施。随机性故障随机性故障是指数控机床在工作过程中偶然发生的故障。此类故障的发生原因较隐蔽,很难找出其规律性,故常称之为“软故障”。随机性故障的原因分析与故障诊断比较困难,一般而言,故障的发生往往与部件的安装质量、参数
11、的设定、元器件的品质、软件设计不完善、工作环境的影响等诸多因素有关。随机性故障有可恢复性,故障发生后,通过重新开机等措施,机床通常可恢复正常,但在运行过程中,又可能发生同样的故障。加强数控系统的维护检查,确保电气箱的密封,可靠的安装、连接,正确的接地和屏蔽,是减少、避免此类故障发生的重要措施。2.3按故障的指示形式分类1)有报警显示的故障数控机床的故障显示可分为指示灯显示与显示器显示两种情况:指示灯显示报警。指示灯显示报警是指通过控制系统各单元上的状态指示灯(一般由 LED发光管或小型指示灯组成)显示的报警。根据数控系统的状态指示灯,即使在显示器故障时,仍可大致分析判断出故障发生的部位与性质。
12、因此,在维修、排除故障过程中应认真检查这些状态指示灯的状态。显示器显示报警。显示器显示报警是指可以通过CNC显示器显示出报警号和报警信息的报警。由于数控系统一般都具有较强的自诊断功能,如果系统的诊断软件以及显示电路工作正常,一旦系统出现故障,可以在显示器上以报警号及文本的形式显示故障信息。数控系统能进行显示的报警少则几十种,多则上千种,它是故障诊断的重要信息。在显示器显示报警中,又可分为NC的报警和PLC的报警两类。前者为数控生产厂家设置的故障显示,它可对照系统的“维修手册”,来确定可能产生该故障的原因。后者是由数控机床生产厂家设置的PLC 报警信息文本,属于机床侧的故障显示。它可对照机床生产
13、厂家所提供的“机床维修手册”中的有关内容,确定故障所产生的原因。2)无报警显示的故障这类故障发生时,机床与系统均无报警显示,其分析诊断难度通常较大,需要通过仔细、认真的分析判断才能予以确认。特别是对于一些早期的数控系统,由于系统本身的诊断功能不强,或无PLC报警信息文本,出现无报警显示的故障情况则更多。对于无报警显示故障,通常要具体情况具体分析,根据故障发生前后的变化,进行分析判断,原理分析法与 PLC 程序分析法是解决无报警显示故障的主要方法。2.4 按故障产生的原因分类1)数控机床自身故障 这类故障的发生是由于数控机床自身的原因所引起的,与外部使用环境条件无关。数控机床所发生的极大多数故障
14、均属此类故障。2) 数控机床外部故障 这类故障是由于外部原因所造成的。供电电压过低、过高,波动过大;电源相序不正确或三相输人电压的不平衡;环境温度过高;有害气体、潮气、粉尘侵入;外来振动和干扰等都是引起故障的原因。此外,人为因素也是造成数控机床故障的外部原因之一。据有关资料统计,首次使用数控机床或由不熟练工人来操作数控机床,在使用的第一年,操作不当所造成的外部故障要占机床总故障的三分之一以上。除上述常见故障分类方法外,还有其他多种不同的分类方法。如:按故障发生时有无破坏性,可分为破坏性故障和非破坏性故障两种。按故障发生与需要维修的具体功能部位,可分为数控装置故障,进给伺服系统故障,主轴驱动系统
15、故障,自动换刀系统故障等等,这一分类方法在维修时常用。三、西门子数控铣床常见故障的诊断3.1 故障诊断原则 1)先外部后内部 现代数控系统的可靠性越来越高,数控系统本身的故障率越来越低,而大部分故障的发生则是非系统本身原因引起的。由于数控机床是集机械、液压、电气为一体的机床,其故障的发生也会由这三者综合反映出来。维修人员应先由外向内逐一进行排查。尽量避免随意地启封、拆卸,否则会扩大故障,使机床丧失精度、降低性能。系统外部的故障主要是由于检测开关、液压元件、气动元件、电气执行元件、机械装置等出现问题而引起的。 2)先机械后电气 一般来说,机械故障较易发觉,而数控系统及电气故障的诊断难度较大。在故
16、障检修之前,首先注意排除机械性的故障。 3)先静态后动态 先在机床断电的静止状态,通过了解、观察、测试、分析,确认通电后不会造成故障扩大、发生事故后,方可给机床通电。在运行状态下,进行动态的观察、检验和测试,查找故障。而对通电后会发生破坏性故障的,必须先排除危险后,方可通电。 4)先简单后复杂 当出现多种故障互相交织,一时无从下手时,应先解决容易的问题,后解决难度较大的问题。往往简单问题解决后,难度大的问题也可能变得容易。3.2数控机床的故障诊断技术数控系统是高技术密集型产品,要想迅速而正确的查明原因并确定其故障的部位,要借助于诊断技术。随着微处理器的不断发展,诊断技术也由简单的诊断朝着多功能
17、的高级诊断或智能化方向发展。诊断能力的强弱也是评价CNC数控系统性能的一项重要指标。目前所使用的各种CNC系统的诊断技术大致可分为以下几类: 1) 起动诊断 起动诊断是指CNC系统每次从通电开始,系统内部诊断程序就自动执行诊断。诊断的内容为系统中最关键的硬件和系统控制软件,如 CPU、存储器、I/O 等单元模块,以及MDI/CRT单元、纸带阅读机、软盘单元等装置或外部设备。只有当全部项目都确认正确无误之后,整个系统才能进入正常运行的准备状态。否则,将在CRT画面或发光二极管用报警方式指示故障信息。此时起动诊断过程不能结束,系统无法投入运行。 2) 在线诊断 在线诊断是指通过CNC系统的内装程序
18、,在系统处于正常运行状态时对CNC系统本身及CNC装置相连的各个伺服单元、伺服电机、主轴伺服单元和主轴电动机以及外部设备等进行自动诊断、检查。只要系统不停电,在线诊断就不会停止。 在线诊断一般包括自诊断功能的状态显示有上千条,常以二进制的0、1来显示其状态。对正逻辑来说,0表示断开状态,1表示接通状态,借助状态显示可以判断出故障发生的部位。常用的有接口状态和内部状态显示,如利用I/O接口状态显示,再结合PLC梯形图和强电控制线路图,用推理法和排除法即可判断出故障点所在的真正位置。故障信息大都以报警号形式出现。一般可分为以下几大类:过热报警类;系统报警类;存储报警类;编程/设定类;伺服类;行程开
19、关报警类;印刷线路板间的连接故障类。 3) 离线诊断 离线诊断是指数控系统出现故障后,数控系统制造厂家或专业维修中心利用专用的诊断软件和测试装置进行停机(或脱机)检查。力求把故障定位到尽可能小的范围内,如缩小到某个功能模块、某部分电路,甚至某个芯片或元件,这种故障定位更为精确。 4)现代诊断技术 随着电信技术的发展,IC和微机性价比的提高,近年来国外已将一些新的概念和方法成功地引用到诊断领域。 1)通信诊断 也称远程诊断,即利用电话通讯线把带故障的CNC系统和专业维修中心的专用通讯诊断计算机通过连接进行测试诊断。如西门子公司在CNC系统诊断中采用了这种诊断功能,用户把CNC系统中专用的“通信接
20、口”连接在普通电话线上,而两门子公司维修中心的专用通迅诊断计算机的“数据电话”也连接到电话线路上,然后由计算机向 CNC系统发送诊断程序,并将测试数据输回到计算机进行分析并得出结论,随后将诊断结论和处理办法通知用户。通讯诊断系统还可为用户作定期的预防性诊断,维修人员不必亲临现场,只需按预定的时间对机床作一系列运行检查,在维修中心分析诊断数据,可发现存在的故障隐患,以便及早采取措施。当然,这类CNC系统必须具备远程诊断接口及联网功能。 2) 自修复系统 就是在系统内设置有备用模块,在CNC系统的软件中装有自修复程序,当该软件在运行时一旦发现某个模块有故障时,系统一方面将故障信息显示在CRT上,同
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