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1、数控机床数控机床 故障诊断及维修故障诊断及维修 第一章 绪论第一章 绪论 一、数控机床的组成一、数控机床的组成 数控机床由数控装置、伺服驱动装置、数控机床由数控装置、伺服驱动装置、 检测反馈装置和机床本体四大部分组成,检测反馈装置和机床本体四大部分组成, 再加上程序的输入再加上程序的输入/输出设备、可编程控制输出设备、可编程控制 器、电源等辅助部分。器、电源等辅助部分。 1. 数控装置数控装置(数控系统的核心数控系统的核心)由硬件由硬件 和软件部分组成,接受输入代码经缓存、和软件部分组成,接受输入代码经缓存、 译码、运算插补)等转变成控制指令,实译码、运算插补)等转变成控制指令,实 现直接或通
2、过现直接或通过PLC对伺服驱动装置的控制。对伺服驱动装置的控制。 一、数控机床的组成一、数控机床的组成 2. 伺服驱动装置是数控装置和机床主机之伺服驱动装置是数控装置和机床主机之 间的联接环节,接受数控装置的生成的进给信 号, 间的联接环节,接受数控装置的生成的进给信 号, 经放大驱动主机的执行机构,实现机床运动。经放大驱动主机的执行机构,实现机床运动。 3. 检测反馈装置是通过检测元件将执行元检测反馈装置是通过检测元件将执行元 件(电机、刀架)或工作台的速度和位移检测出件(电机、刀架)或工作台的速度和位移检测出 来,反馈给数控装置构成闭环或半闭环系统。来,反馈给数控装置构成闭环或半闭环系统。
3、 4. 机床本体是数控机床的机械结构件(床身机床本体是数控机床的机械结构件(床身 箱体、立柱、导轨、工作台、主轴和进给机构 等。 箱体、立柱、导轨、工作台、主轴和进给机构 等。 二、数控机床故障诊断二、数控机床故障诊断 1.故障的基本概念故障的基本概念 故障故障数控机床全部或部分丧失原有的功 能。 数控机床全部或部分丧失原有的功 能。 故障诊断故障诊断在数控机床运行中,根据设备的在数控机床运行中,根据设备的 故障现象,在掌握数控系统各部分工作原理的前故障现象,在掌握数控系统各部分工作原理的前 提下,对现行的状态进行分析,并辅以必要检测提下,对现行的状态进行分析,并辅以必要检测 手段,查明故障的
4、部位和原因。提出有效的维修手段,查明故障的部位和原因。提出有效的维修 对策。对策。 二、数控机床故障诊断二、数控机床故障诊断 2.故障的分类故障的分类 1)从故障的起因分类)从故障的起因分类 关联性故障关联性故障和系统的设计、结构或性能等和系统的设计、结构或性能等 缺陷有关而造成(分固有性和随机性)。缺陷有关而造成(分固有性和随机性)。 非关联性故障非关联性故障和系统本身结构与制造无关和系统本身结构与制造无关 的故障。的故障。 2)从故障发生的状态分类)从故障发生的状态分类 突然故障突然故障发生前无故障征兆,使用不当。发生前无故障征兆,使用不当。 渐变故障渐变故障发生前有故障征兆,逐渐严重。发
5、生前有故障征兆,逐渐严重。 3)按故障发生的性质分类)按故障发生的性质分类 软件故障软件故障程序编制错误、参数设置程序编制错误、参数设置 不正确、机床操作失误等引起。不正确、机床操作失误等引起。 硬件故障硬件故障电子元器件、润滑系统、电子元器件、润滑系统、 限位机构、换刀系统、机床本体等硬件损限位机构、换刀系统、机床本体等硬件损 坏造成。坏造成。 干扰故障干扰故障由于系统工艺、线路设 计、 由于系统工艺、线路设 计、 电源地线配置不当等以及工作环境的恶劣电源地线配置不当等以及工作环境的恶劣 变化而产生。变化而产生。 4)按故障的严重程度分类)按故障的严重程度分类 危险性故障危险性故障数控系统发
6、生故障数控系统发生故障 时,机床安全保护系统在需要动作 时, 时,机床安全保护系统在需要动作 时, 因故障失去保护动作,造成人身或设因故障失去保护动作,造成人身或设 备事故。备事故。 安全性故障安全性故障机床安全保护系统机床安全保护系统 在不需要动作时发生动作,引起机床在不需要动作时发生动作,引起机床 不能起动。不能起动。 3. 数控系统的可靠性数控系统的可靠性 数控机床除了具有高精度、高效率和数控机床除了具有高精度、高效率和 高技术的要求外,还应该具有高可靠性。高技术的要求外,还应该具有高可靠性。 衡量的指标有:衡量的指标有: MTBF平均无故障时间平均无故障时间 MTTR排除故障的修理时间
7、排除故障的修理时间 平均有效度平均有效度A: A=MTBF/(MTBF+MTTR) 数控设备使用寿命数控设备使用寿命故障频率曲线故障频率曲线 4. 数控机床维修的特点数控机床维修的特点 1)数控机床是高投入、高精度、高效)数控机床是高投入、高精度、高效 率的自动化设备;率的自动化设备; 2)一些重要设备处于关键的岗位和工)一些重要设备处于关键的岗位和工 序,因故障停机时,影响产量和质量;序,因故障停机时,影响产量和质量; 3)数控机床在电气控制系统和机械结)数控机床在电气控制系统和机械结 构比普通机床复杂,故障检测和诊断有一构比普通机床复杂,故障检测和诊断有一 定的难度。定的难度。 四、数控诊
8、断技术的发展四、数控诊断技术的发展 1.通讯诊断通讯诊断(远程、海外诊断) 用户机床的通讯口通过电话线和维修 中心的专用通讯诊断计算机相连。 计算机发诊断程序用户测试数据 计算机诊断结果和处理方法用户 特点:实用简便; 有一定的局限性 远程、海外诊断) 用户机床的通讯口通过电话线和维修 中心的专用通讯诊断计算机相连。 计算机发诊断程序用户测试数据 计算机诊断结果和处理方法用户 特点:实用简便; 有一定的局限性 四、数控诊断技术的发展四、数控诊断技术的发展 2. 自修复系统自修复系统 当诊断软件发现数控机床在运行中某当诊断软件发现数控机床在运行中某 一模块有故障时,系统在一模块有故障时,系统在C
9、RT上显示的同上显示的同 时,自动寻找备用模块并接上。时,自动寻找备用模块并接上。 特点:实用但成本比较高,而且只适特点:实用但成本比较高,而且只适 合总线结构的合总线结构的CNC系统。系统。 四、数控诊断技术的发展四、数控诊断技术的发展 3. 人工智能专家故障诊断系统人工智能专家故障诊断系统 4. 人工神经元网络人工神经元网络(ANN)诊断诊断 ANN具有联想、容错、记忆、自适 应、 具有联想、容错、记忆、自适 应、 自学习和处理复杂多模式故障等特点。这自学习和处理复杂多模式故障等特点。这 种方法将被诊断的系统的症状作为网络的种方法将被诊断的系统的症状作为网络的 输入,将按一定数学模型所求得
10、的故障原输入,将按一定数学模型所求得的故障原 因作为网络的输出,并且神经网络将经过因作为网络的输出,并且神经网络将经过 学习所得到的知识以分布的方式隐存在网学习所得到的知识以分布的方式隐存在网 络上,每个输出神经元对应着一个故障原络上,每个输出神经元对应着一个故障原 因。因。 五、课程的基本要求与特点五、课程的基本要求与特点 ?熟悉数控机床各组成部分的工作原理与结 构 熟悉数控机床各组成部分的工作原理与结 构 ?确立数控机床故障诊断的基本思路与实施 诊断的步骤及注意事项 确立数控机床故障诊断的基本思路与实施 诊断的步骤及注意事项 ?掌握常用测试仪器的使用方法掌握常用测试仪器的使用方法 ?通过理
11、论和实训环节的教学,能实施对数 控机床的故障分析和诊断。 通过理论和实训环节的教学,能实施对数 控机床的故障分析和诊断。 ?课程涉及内容广,故障检测、分析难度高课程涉及内容广,故障检测、分析难度高 第二章 数控机床维护及故障诊断第二章 数控机床维护及故障诊断 第一节 数控机床的验收与精度检测第一节 数控机床的验收与精度检测 第二节 数控机床的维护第二节 数控机床的维护 第三节 数控机床的故障处理第三节 数控机床的故障处理 第四节 数控系统故障诊断的方法第四节 数控系统故障诊断的方法 第五节 数控机床的抗干扰第五节 数控机床的抗干扰 第一节 数控机床的验收与精度检测第一节 数控机床的验收与精度检
12、测 一、数控机床的验收一、数控机床的验收 1.机床性能机床性能 ?主轴性能主轴性能 手动操作手动操作高、中、低三挡转速连续进高、中、低三挡转速连续进 行五次正、反转的起动、停止,检验其行五次正、反转的起动、停止,检验其 动作的灵活性和可靠性。观察功率、转动作的灵活性和可靠性。观察功率、转 速、主轴的准停及机床的振动情况。速、主轴的准停及机床的振动情况。 一、数控机床的验收一、数控机床的验收 一)、机床性能一)、机床性能 ?进给性能进给性能 通过回原点、手动操作和手动数据输入 方式操作,检验正、反向的低、中、高 通过回原点、手动操作和手动数据输入 方式操作,检验正、反向的低、中、高 速的进给运动
13、的起动、停止、点动等动 作的平稳性和可靠性。并检查回原点的 准确性和可靠性,软、硬限位是否确实 速的进给运动的起动、停止、点动等动 作的平稳性和可靠性。并检查回原点的 准确性和可靠性,软、硬限位是否确实 可靠。可靠。 一、数控机床的验收一、数控机床的验收 一)、机床性能一)、机床性能 ?自动换刀性能自动换刀性能 通过手动和通过手动和M06指令自动运行,检验换 刀的可靠性、灵活性和平稳性并测定换 刀时间是否符合要求。 指令自动运行,检验换 刀的可靠性、灵活性和平稳性并测定换 刀时间是否符合要求。 ?机床噪声机床噪声 主轴箱、冷却风扇、液压油泵等噪声小 于 主轴箱、冷却风扇、液压油泵等噪声小 于8
14、5分贝。分贝。 一、数控机床的验收 二)、数控功能二)、数控功能 ?指令功能指令功能指令的功能实现及准确性指令的功能实现及准确性 ?操作功能操作功能检验回原点、执行程序、进 给倍率、急停等功能的准确性 检验回原点、执行程序、进 给倍率、急停等功能的准确性 ?CRT显示功能显示功能检验位置、程序、各种 菜单显示功能 检验位置、程序、各种 菜单显示功能 三)、连续空载运行三)、连续空载运行 进行进行816小时的空载自动连续运行小时的空载自动连续运行 一、数控机床的验收一、数控机床的验收 四)、验收检查项目四)、验收检查项目 ?数控系统外观检查(各部分破损、碰 伤) 数控系统外观检查(各部分破损、碰
15、 伤) ?控制柜元器件的紧固检查(接插件、接 线端子、元器件的固定) 控制柜元器件的紧固检查(接插件、接 线端子、元器件的固定) ?输入电源电压、相序的确认输入电源电压、相序的确认 ?检查直流输出电压(检查直流输出电压(24V 、5V) ?确认数控系统与机床侧的接口确认数控系统与机床侧的接口 ?确认数控系统各参数的设定(最佳性 能) 确认数控系统各参数的设定(最佳性 能) 二、精度检验二、精度检验 1.几何精度检验(静态精度检验)1.几何精度检验(静态精度检验) 是综合反映机床关键零部件经组装后的综是综合反映机床关键零部件经组装后的综 合几何形状误差。有各坐标轴的相互垂直合几何形状误差。有各坐
16、标轴的相互垂直 度、台面的平行度、主轴的轴向和径向跳度、台面的平行度、主轴的轴向和径向跳 动等检验项目。动等检验项目。 2.定位精度检验2.定位精度检验 是测量机床各坐标轴在数控系统控制下所是测量机床各坐标轴在数控系统控制下所 能达到的位置精度。能达到的位置精度。 有直线运动定位精度、直线运动重复定位有直线运动定位精度、直线运动重复定位 精度、直线运动的原点复归精度、直线运精度、直线运动的原点复归精度、直线运 动失动量、回转工作台的定位精度、回转动失动量、回转工作台的定位精度、回转 工作台的重复分度精度、数控回转工作台工作台的重复分度精度、数控回转工作台 的失动量、回转工作台的原点复归精度 等
17、。 的失动量、回转工作台的原点复归精度 等。 3.切削精度检验(对数控车床)3.切削精度检验(对数控车床) 外圆车削(直径、圆度)外圆车削(直径、圆度) 端面车削(平面度)端面车削(平面度) 螺纹车削(螺距积累误差)螺纹车削(螺距积累误差)等等 第二节 数控机床的维护第二节 数控机床的维护 一、点检一、点检 ?点检点检按有关维护文件的规定,对数控 机床进行定点、定时的检查和维护 按有关维护文件的规定,对数控 机床进行定点、定时的检查和维护 ?点检要求和内容点检要求和内容 专职点检专职点检重点设备、部位(设备部门)重点设备、部位(设备部门) 日常点检日常点检一般设备的检查及维护(车 间) 一般设
18、备的检查及维护(车 间) 生产点检生产点检开机前检查、润滑、日常清 洁、 开机前检查、润滑、日常清 洁、 紧固等工作紧固等工作(操作者操作者) 二、数控系统的日常维护二、数控系统的日常维护 ?机床电气柜的散热通风机床电气柜的散热通风 门上热交换器或轴流风扇对控制柜的内外门上热交换器或轴流风扇对控制柜的内外 进行空气循环。(少开柜门)进行空气循环。(少开柜门) ?纸带阅读机的定期维护纸带阅读机的定期维护 对光电头、纸带压板定期进行防污处理对光电头、纸带压板定期进行防污处理 ?支持电池的定期更换支持电池的定期更换 在机床断电期间,有电池供电保持存储在在机床断电期间,有电池供电保持存储在 COMS器
19、件内的机床数据器件内的机床数据 二、数控系统的日常维护二、数控系统的日常维护 ?检测反馈元件的维护检测反馈元件的维护 光电编码器、接近开关、行程开关与撞 块、 光电编码器、接近开关、行程开关与撞 块、 光栅等元件的检查和维护光栅等元件的检查和维护 ?备用电路板的定期通电备用电路板的定期通电 备用电路板应定期装到备用电路板应定期装到CNC系统上通电运系统上通电运 行,长期停用的数控机床也要经常通电,行,长期停用的数控机床也要经常通电, 利用电器元件本身的发热来驱散电气柜内利用电器元件本身的发热来驱散电气柜内 的潮气。保证电器元件性能的稳定可靠。的潮气。保证电器元件性能的稳定可靠。 三、诊断常用的
20、仪器仪表及工具三、诊断常用的仪器仪表及工具 1.仪器仪表1.仪器仪表 ?万用表万用表可测电阻、交、直流电压、电流可测电阻、交、直流电压、电流 指针式:有测量过程指针式:有测量过程 数字式:直接读数数字式:直接读数 ?相序表相序表可检查直流驱动装置输入电流的可检查直流驱动装置输入电流的 相序相序 ?双踪示波器双踪示波器检查信号波形检查信号波形 ?钳形电流表钳形电流表不断线检测电流不断线检测电流 三、诊断常用的仪器仪表及工具三、诊断常用的仪器仪表及工具 ?脉冲发生笔与逻辑测试笔脉冲发生笔与逻辑测试笔 对芯片或功能电路板的输入注入逻辑电 平脉冲,用逻辑测试笔检测输出电平, 以判别其功能正常与否。 对
21、芯片或功能电路板的输入注入逻辑电 平脉冲,用逻辑测试笔检测输出电平, 以判别其功能正常与否。 ?机械故障诊断仪机械故障诊断仪 对机械故障进行检测、分析与诊断。对机械故障进行检测、分析与诊断。 2. 工具工具 “+”、“一一”螺丝刀、钳子、镊子、烙铁 等 螺丝刀、钳子、镊子、烙铁 等 四、诊断用技术资料四、诊断用技术资料 数控机床生产厂家必须向用户提供安装、数控机床生产厂家必须向用户提供安装、 使用与维修有关的技术资料,主要有:使用与维修有关的技术资料,主要有: ?数控机床电气使用说明书数控机床电气使用说明书 ?数控机床电气原理图数控机床电气原理图 ?数控机床电气连接图数控机床电气连接图 ?数控
22、机床结构简图数控机床结构简图 ?数控机床参数表数控机床参数表 ?数控机床数控机床PLC控制程序控制程序 四、诊断用技术资料四、诊断用技术资料 ?数控系统操作手册数控系统操作手册 ?数控系统编程手册数控系统编程手册 ?数控系统安装与维修手册数控系统安装与维修手册 ?伺服驱动系统使用说明书伺服驱动系统使用说明书 数控机车的技术资料对故障分析与诊断数控机车的技术资料对故障分析与诊断 非常重要,必须认真仔细地阅读,并对 照机床实物,做到心中有数。一旦机床 非常重要,必须认真仔细地阅读,并对 照机床实物,做到心中有数。一旦机床 发生故障,再进行分析的同时查阅资 料。 发生故障,再进行分析的同时查阅资 料
23、。 第三节故障处理第三节故障处理 一、故障故障 ?软故障软故障由调整、参数设置或操作不当引 起(在使用初期发生较多,不熟悉) 由调整、参数设置或操作不当引 起(在使用初期发生较多,不熟悉) ?硬故障硬故障由数控机床(控制、检测、驱 动、液气、机械装置)的硬件失效引起 由数控机床(控制、检测、驱 动、液气、机械装置)的硬件失效引起 二、故障处理对策二、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。 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。 从机床外观、从机床外观、CRT显示的内容、主板显示的内容、主板 或
24、驱动装置报警灯等方面进行检查。可按或驱动装置报警灯等方面进行检查。可按 系统复位键,观察系统的变化,报警是否系统复位键,观察系统的变化,报警是否 消失。如消失,说明是随机性故障或是由消失。如消失,说明是随机性故障或是由 操作错误引起的。操作错误引起的。 如不能消失,把可能引起该故障的原如不能消失,把可能引起该故障的原 因罗列出来,进行综合分析、判断,必要因罗列出来,进行综合分析、判断,必要 时进行一些检测或试验,达到确诊故障的时进行一些检测或试验,达到确诊故障的 目的。目的。 复位后,故障不能消失,可从以下几方面复位后,故障不能消失,可从以下几方面 进行调查:进行调查: 1.检查机床的运行状态
25、检查机床的运行状态 ?机床故障时的运行方式机床故障时的运行方式 ?CRT显示的内容(报警信号和报警号)显示的内容(报警信号和报警号) ?驱动装置、变频器等显示的报警指示驱动装置、变频器等显示的报警指示 ?故障时轴的定位误差故障时轴的定位误差 ?刀具轨迹是否正常刀具轨迹是否正常 ?辅助机能的运行状态辅助机能的运行状态 2.检查加工程序及操作情况检查加工程序及操作情况 ?是否为新编制的加工程序是否为新编制的加工程序 ?刀具补偿指令及补偿量是否正确刀具补偿指令及补偿量是否正确 ?故障是否与换刀有关故障是否与换刀有关 ?故障是否与进给速度有关故障是否与进给速度有关 ?操作者的情况(新手)操作者的情况(
26、新手) 3.检查系统的输入电压检查系统的输入电压 ?输入电压的波动,电压值是否在正常范围输入电压的波动,电压值是否在正常范围 ?附近有否使用大电流的装置附近有否使用大电流的装置 4.检查环境状态检查环境状态 ?CNC周围的温度状况周围的温度状况 ?控制柜热交换器、轴流风扇工作情况控制柜热交换器、轴流风扇工作情况 ?系统周围的振动情况系统周围的振动情况 ?附近有否高频干扰源附近有否高频干扰源 5.检查机床状况检查机床状况 ?熔丝是否已熔断熔丝是否已熔断 ?故障前是否修理过机床或设置过参数故障前是否修理过机床或设置过参数 ?机床是否已调整好机床是否已调整好 ?在运行过程中是否改变过工作方式在运行过
27、程中是否改变过工作方式 ?机床是否正处于急停、锁住状态机床是否正处于急停、锁住状态 ?速度倍率开关是否设为零速度倍率开关是否设为零 ?进给保持按钮是否被按下进给保持按钮是否被按下 ?间隙补偿量是否合适间隙补偿量是否合适 ?机床各信号电缆有否破损机床各信号电缆有否破损 ?信号线和电源线是否分开走线信号线和电源线是否分开走线 ?屏蔽线接地是否正确屏蔽线接地是否正确 第三节数控系统故障诊断方法第三节数控系统故障诊断方法 一、诊断步骤和要求 故障检测(确定有否故障) 一、诊断步骤和要求 故障检测(确定有否故障) 1.故障诊断故障判断(确定故障性质) 故障定位(确定故障部位) 故障诊断故障判断(确定故障
28、性质) 故障定位(确定故障部位) 2.故障诊断要求:故障诊断要求: ?故障检测方法简便有效故障检测方法简便有效 ?使用的诊断仪器少而实用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故障诊断的所需的时间尽可能短 二、常用故障诊断方法二、常用故障诊断方法 1.直观法(望闻问切)直观法(望闻问切) ?问问机床的故障现象、加工状况等机床的故障现象、加工状况等 ?看看CRT报警信息、报警指示灯、熔丝 断否、元器件烟熏烧焦、电容器膨胀变 形、开裂、保护器脱扣、触点火花等 报警信息、报警指示灯、熔丝 断否、元器件烟熏烧焦、电容器膨胀变 形、开裂、保护器脱扣、触点火花等 ?听听异常声响(铁芯、欠压、
29、振动等)异常声响(铁芯、欠压、振动等) ?闻闻电气元件焦糊味及其它异味电气元件焦糊味及其它异味 ?摸摸发热、振动、接触不良等发热、振动、接触不良等 二、常用故障诊断方法二、常用故障诊断方法 2.CNC系统的自诊断功能系统的自诊断功能 ?开机自诊断开机自诊断系统内部自诊断程序通电后 动执行对 系统内部自诊断程序通电后 动执行对CPU、存储器、总线和、存储器、总线和I/O等模块 及功能板、 等模块 及功能板、CRT、软盘等外围设备进行功 能测试,确定主要硬件能正常工作。 、软盘等外围设备进行功 能测试,确定主要硬件能正常工作。例例 ?运行中的故障信息提示运行中的故障信息提示发生故障在发生故障在CR
30、T 上报警信息,查阅维修手册确定故障原因 及排除方法。(不唯一,信息丰富则准 确) 上报警信息,查阅维修手册确定故障原因 及排除方法。(不唯一,信息丰富则准 确) FANUC 10TE系统的数控机床,开机系统的数控机床,开机 后后CRT显示:显示: FS107E 1399B ROM TEST:END RAM TEST 未通过测试未通过测试 故障可能:参数丢失、支持电池失效故障可能:参数丢失、支持电池失效 或接触不良等或接触不良等 二、常用故障诊断方法二、常用故障诊断方法 3.数据和状态检查数据和状态检查 CNC系统的自诊断不但能在系统的自诊断不但能在CRT上显示故上显示故 障报警信息,而且还能
31、以多页障报警信息,而且还能以多页“诊断地址诊断地址” 和和“诊断数据诊断数据”的形式提供机床参数和状态的形式提供机床参数和状态 信息信息 ?接口检查接口检查 ?参数检查参数检查 ?接口检查接口检查系统与机床、系统与系统与机床、系统与PLC、 机床与 、 机床与PLC的输入的输入/输出信号,接口诊断 功能可将所有开关量信号的状态显示在 输出信号,接口诊断 功能可将所有开关量信号的状态显示在 CRT上,上,“1”表示通,表示通,“0”表示断。表示断。 利用状态显示可以检查数控系统是否将 信号输出到机床侧,机床侧的开关信号 是否已输入到系统,从而确定故障是在 机床测还是在系统侧。 利用状态显示可以检
32、查数控系统是否将 信号输出到机床侧,机床侧的开关信号 是否已输入到系统,从而确定故障是在 机床测还是在系统侧。 例:例:NCP400L数控车床接口状态数控车床接口状态 接口检查接口检查 38C0H 0 0 1 1 0 0 1 0 二、常用故障诊断方法二、常用故障诊断方法 ?参数检查参数检查 数控机床的机床参数是经一系列的试验和数控机床的机床参数是经一系列的试验和 调整而获得的重要参数,是机床正常运行调整而获得的重要参数,是机床正常运行 的保证。包括有增益、加速度、轮廓监控的保证。包括有增益、加速度、轮廓监控 及各种补偿值等。当机床长期闲置不用或及各种补偿值等。当机床长期闲置不用或 受到外部干扰
33、会使数据丢失或发生数据混受到外部干扰会使数据丢失或发生数据混 乱,机床将不能正常工作。乱,机床将不能正常工作。 可调出机床参数进行检查、修改或传送。可调出机床参数进行检查、修改或传送。 二、常用故障诊断方法二、常用故障诊断方法 4.报警指示灯显示故障报警指示灯显示故障 除除CRT软报警外,还有许多软报警外,还有许多“硬件硬件”报警指报警指 示灯,分布在电源、主轴驱动、伺服驱动示灯,分布在电源、主轴驱动、伺服驱动 I/O装置上,由此可判断故障的原因。装置上,由此可判断故障的原因。 5.备板置换法(替代法)备板置换法(替代法) 用同功能的备用板替换被怀疑有故障的模用同功能的备用板替换被怀疑有故障的
34、模 板。(故障被排除或范围缩小)板。(故障被排除或范围缩小) 注意:断电状态下注意:断电状态下/选择开关选择开关/跨线一致跨线一致 二、常用故障诊断方法二、常用故障诊断方法 六、将功能相同的模板或单元相互交换,六、将功能相同的模板或单元相互交换, 观察故障的转移情况,就能快速判断故障观察故障的转移情况,就能快速判断故障 的部位。的部位。 系统 X驱动 Y驱动 X电机 Y电机 二、常用故障诊断方法二、常用故障诊断方法 七、敲击法七、敲击法 数控系统是由各种电路板组成,电路板 上、 数控系统是由各种电路板组成,电路板 上、 接插件等处有虚焊或接口槽接触不良都会接插件等处有虚焊或接口槽接触不良都会
35、引起故障。可用绝缘物轻轻敲打疑点处,引起故障。可用绝缘物轻轻敲打疑点处, 若出现,则敲击处很可能就是故障部位。若出现,则敲击处很可能就是故障部位。 八、升温法八、升温法 设备运行较长时间或环境温度较高时,机设备运行较长时间或环境温度较高时,机 床就会出现故障,可用电吹风、红外灯照床就会出现故障,可用电吹风、红外灯照 射可疑的元件或组件。确定故障点。射可疑的元件或组件。确定故障点。 二、常用故障诊断方法二、常用故障诊断方法 九.功能程序测试法九.功能程序测试法 当数控机床加工造成废品而无法确定是编当数控机床加工造成废品而无法确定是编 程、操作不当还是数控系统故障时,或是程、操作不当还是数控系统故
36、障时,或是 闲置时间较长的数控机床重新投入使用时。闲置时间较长的数控机床重新投入使用时。 将G、M、S、T、F功能的全部指令编写一个将G、M、S、T、F功能的全部指令编写一个 试验程序并运行在这台机床,可快速判断试验程序并运行在这台机床,可快速判断 哪个功能不良或丧失。哪个功能不良或丧失。 二、常用故障诊断方法二、常用故障诊断方法 十、隔离法十、隔离法 隔离法是将某些控制回路断开,从而达到隔离法是将某些控制回路断开,从而达到 缩小查找故障区域的目的。缩小查找故障区域的目的。 例:某加工中心,在例:某加工中心,在JOG方式下,进给平方式下,进给平 稳,但自动则不正常。首先要确定是稳,但自动则不正
37、常。首先要确定是NC故故 障还是伺服系统故障,先断开伺服速度给障还是伺服系统故障,先断开伺服速度给 定信号,用电池电压作信号,故障依旧。定信号,用电池电压作信号,故障依旧。 说明说明NC系统没有问题。进一步检查是系统没有问题。进一步检查是Y轴轴 夹紧装置出故障。夹紧装置出故障。 二、常用故障诊断方法二、常用故障诊断方法 十一、测量比较法十一、测量比较法 为了检测方便,在模板或单元上设有检测为了检测方便,在模板或单元上设有检测 端子,用万用表、示波器等仪器对这些端端子,用万用表、示波器等仪器对这些端 子的电平或波形进行测试,将测试值与正子的电平或波形进行测试,将测试值与正 常值进行比较,可以分析
38、和判断故障的原常值进行比较,可以分析和判断故障的原 因和及故障的部位。因和及故障的部位。 各种故障诊断方法各有特点,要根据故障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。现象的特点灵活的组合应用。 第四节 电源的维护与保养第四节 电源的维护与保养 1.电源的组成:电源的组成: 三相输入线路、熔断器、电源开关、电源三相输入线路、熔断器、电源开关、电源 变压器、控制变压器、断路器、各种继电变压器、控制变压器、断路器、各种继电 器、接触器等。器、接触器等。 2.通过电源配置提供给数控机床所需要的通过电源配置提供给数控机床所需要的 各种电源,以满足不同负载的要求。各种电源,以满足不
39、同负载的要求。 一般有:一般有:380V、220V、200V、24V以及以及 5V等。等。 第四节 电源的维护与保养第四节 电源的维护与保养 2.维护保养内容维护保养内容 ?三相电源的电压值是否正常,有否偏相三相电源的电压值是否正常,有否偏相 ?所有电气连接是否良好所有电气连接是否良好 ?各类开关是否有效各类开关是否有效 ?各继电器、接触器是否正常工作各继电器、接触器是否正常工作 ?检验热继电器、电弧抑制器等保护器件是 否有效 检验热继电器、电弧抑制器等保护器件是 否有效 ?检查电气柜防尘滤网、冷却风扇是否正常检查电气柜防尘滤网、冷却风扇是否正常 第五节 数控机床的抗干扰第五节 数控机床的抗干
40、扰 一、电磁波干扰一、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)机床的正常工作。(远离这些设备) 二、供电线路干扰二、供电线路干扰 ?输入电压过压或欠压引起电源报警而停机输入电压过压或欠压引起电源报警而停机 ?电源波形畸变电源波形畸变*引起错误信息会导致引起错误信息会导致CPU停 止运行 停 止运行 第五节 数控机床的抗干扰第五节 数控机床的抗干扰 三、信号传输
41、干扰三、信号传输干扰 数控信号在传递过程中受到外界的干扰数控信号在传递过程中受到外界的干扰 ?串模干扰串模干扰干扰电压叠加在有用信号 上, 干扰电压叠加在有用信号 上, 由绝缘不良、漏电阻及供电线路等引 入。 由绝缘不良、漏电阻及供电线路等引 入。 ?共模干扰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。装置的 干扰电压对二根或以上信号 线的干扰大小相等、相位相同。装置的 共模抑制比较高,影响不大。当不平衡共模抑制比较高,影响不大。当不平衡 时,一部分转为串模。时,一部分转为串模。 四、抗干扰措施四、抗干扰措施 1.减少供电线路的干扰减少供电线路的干扰 ?数控机床远离具有中、高
42、频电源的设备数控机床远离具有中、高频电源的设备 ?数控机床不要和大功率且频繁起、停的设 备在同一供电干线上 数控机床不要和大功率且频繁起、停的设 备在同一供电干线上 ?在电源电压波动较大的地区,加稳压电源在电源电压波动较大的地区,加稳压电源 ?动力线和信号线分开走线动力线和信号线分开走线 ?信号线采用屏蔽线或双绞线信号线采用屏蔽线或双绞线 ?控制线和电源线相交时,要采用直角相交控制线和电源线相交时,要采用直角相交 四、抗干扰措施四、抗干扰措施 2.减少机床控制中的干扰减少机床控制中的干扰 ?压敏电阻保护(浪涌吸收器)压敏电阻保护(浪涌吸收器)可对线 路中的瞬变、尖蜂等噪声进行保护 可对线 路中
43、的瞬变、尖蜂等噪声进行保护 ?阻容保护阻容保护交流接触器和电机频繁起停 时,因电磁感应会在机床电路中产生浪 涌或尖蜂,可抑制、吸收干扰噪声 交流接触器和电机频繁起停 时,因电磁感应会在机床电路中产生浪 涌或尖蜂,可抑制、吸收干扰噪声 ?续流二极管保护续流二极管保护直流电感元件在断电 时,在线圈着将产生较大的感应电动势 并联的二极管可减少对控制电路的干扰 直流电感元件在断电 时,在线圈着将产生较大的感应电动势 并联的二极管可减少对控制电路的干扰 四、抗干扰措施四、抗干扰措施 3.屏蔽技术(电磁、静电屏蔽)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 信号线
44、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关键元件或组件采用金属容器屏蔽 4.保证保证“接地接地”良好良好 “接地接地”是数控机床安装中一项关键的抗干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扰技术措施。电网的许多干扰都市通过“接接 地地”对机床起作用的。对机床起作用的。 ?信号地信号地用来提供电信号的基准电压 ( 用来提供电信号的基准电压 (0V) ?框架地框架地是以安全性及防止外来噪声和内 部噪声为目的的地线系统。它是装置的面 板、单元的外壳、操作板及各装置间接口 的屏蔽线 是以安全性及防止外来噪声和内 部噪声为目的的地线系统
45、。它是装置的面 板、单元的外壳、操作板及各装置间接口 的屏蔽线 ?系统地系统地是将框架地和大地相连接是将框架地和大地相连接 接地要可靠(接地电阻应小于接地要可靠(接地电阻应小于10欧姆)欧姆) 接地线要粗(应大于电源线的截面积)接地线要粗(应大于电源线的截面积) 数控机床的地线系统数控机床的地线系统 第三章 数控机床机械结构故障诊断第三章 数控机床机械结构故障诊断 第一节 数控机床机械故障诊断方法第一节 数控机床机械故障诊断方法 第二节 主轴部件第二节 主轴部件 第三节 滚珠丝杠螺母副第三节 滚珠丝杠螺母副 第四节 导轨副第四节 导轨副 第五节 刀库及换刀装置第五节 刀库及换刀装置 第六节 液
46、压与气压传动系统第六节 液压与气压传动系统 第三章 数控机床机械结构故障诊断第三章 数控机床机械结构故障诊断 一、故障与故障诊断一、故障与故障诊断 数控机床在机械结构上和普通机床不数控机床在机械结构上和普通机床不 同点在于传动链缩短,传动部件的精度 高, 同点在于传动链缩短,传动部件的精度 高, 机械维护的面更广。主轴、进给轴、导轨机械维护的面更广。主轴、进给轴、导轨 和丝杠、刀库和换刀装置、液压和气动 等。 和丝杠、刀库和换刀装置、液压和气动 等。 熟悉机械故障的特征,掌握数控机床熟悉机械故障的特征,掌握数控机床 机械故障的诊断的方法和手段。还要注意机械故障的诊断的方法和手段。还要注意 数控
47、机床机电之间的内在联系数控机床机电之间的内在联系。 第一节 数控机床机械故障诊断方法第一节 数控机床机械故障诊断方法 1. 机械故障的原因1. 机械故障的原因 机床在运行过程中,机械零部件受到 力、 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。 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,故障性质的判 断和故障部位的确定。 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,故障性质的判 断和故障部位的确
48、定。 第一节 数控机床机械故障诊断方法第一节 数控机床机械故障诊断方法 二、 机械故障诊断的方法二、 机械故障诊断的方法 ?实用诊断技术(问、听、看、闻、摸、 查) 实用诊断技术(问、听、看、闻、摸、 查) ?振动、噪声测试振动、噪声测试(幅值大小、频率结构)幅值大小、频率结构) ?油液分析(磨粒成分、型貌、数量)油液分析(磨粒成分、型貌、数量) ?温度测试(表面温度及变化规律)温度测试(表面温度及变化规律) ?超声、超声、X射线探伤(机件内部缺陷)射线探伤(机件内部缺陷) ?专家诊断系统(专家的经验、数据)专家诊断系统(专家的经验、数据) 第一节 数控机床机械故障诊断方法第一节 数控机床机械
49、故障诊断方法 1.实用诊断技术1.实用诊断技术 ?问问操作者(渐操作者(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) 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 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 ?听听机床运转声(强弱、频率高低等)机床运转声(强弱、频率高低等) ?闻闻润滑油脂氧化蒸发油烟气焦糊气润滑油脂氧化蒸发油烟气焦糊气 第一节 数控机床机械故障诊断方法第一节 数控机床机械故障诊断方法 1.实用诊断技术1.实用诊断技术 ?触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) 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。 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
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