【正文】 數(shù)控機床故障診斷與維修機電工程學院數(shù)控技術系第一章 緒論一、數(shù)控機床的組成 數(shù)控機床由數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動裝置、檢測反饋裝置和機床本體四大部分組成，再加上程序的輸入 /輸出設備、可編程控制器、電源等輔助部分。 1. 數(shù)控裝置 (數(shù)控系統(tǒng)的核心 )由硬件和軟件部分組成，接受輸入代碼經(jīng)緩存、譯碼、運算插補）等轉變成控制指令，實現(xiàn)直接或通過 PLC對伺服驅(qū)動裝置的控制。 一、數(shù)控機床的組成 2. 伺服驅(qū)動裝置是數(shù)控裝置和機床主機之間的聯(lián)接環(huán)節(jié)，接受數(shù)控裝置的生成的進給信號，經(jīng)放大驅(qū)動主機的執(zhí)行機構，實現(xiàn)機床運動。 3. 檢測反饋裝置是通過檢測元件將執(zhí)行元件（電機、刀架）或工作臺的速度和位移檢測出來，反饋給數(shù)控裝置構成閉環(huán)或半閉環(huán)系統(tǒng)。 4. 機床本體是數(shù)控機床的機械結構件（床身箱體、立柱、導軌、工作臺、主軸和進給機構等。二、數(shù)控機床故障診斷 故障 — 數(shù)控機床全部或部分喪失原有的功能。 故障診斷 — 在數(shù)控機床運行中，根據(jù)設備的故障現(xiàn)象，在掌握數(shù)控系統(tǒng)各部分工作原理的前提下，對現(xiàn)行的狀態(tài)進行分析，并輔以必要檢測手段，查明故障的部位和原因。提出有效的維修對策。二、數(shù)控機床故障診斷 1）從故障的起因分類 關聯(lián)性故障 — 和系統(tǒng)的設計、結構或性能等缺陷有關而造成（分固有性和隨機性）。 非關聯(lián)性故障 — 和系統(tǒng)本身結構與制造無關的故障。 2）從故障發(fā)生的狀態(tài)分類 突然故障 — 發(fā)生前無故障征兆，使用不當。 漸變故障 — 發(fā)生前有故障征兆，逐漸嚴重。 3）按故障發(fā)生的性質(zhì)分類 軟件故障 — 程序編制錯誤、參數(shù)設置不正確、機床操作失誤等引起。 硬件故障 — 電子元器件、潤滑系統(tǒng)、限位機構、換刀系統(tǒng)、機床本體等硬件損壞造成。 干擾故障 — 由于系統(tǒng)工藝、線路設計、電源地線配置不當?shù)纫约肮ぷ鳝h(huán)境的惡劣變化而產(chǎn)生。 4）按故障的嚴重程度分類 危險性故障 — 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障時，機床安全保護系統(tǒng)在需要動作時，因故障失去保護動作，造成人身或設備事故。 安全性故障 — 機床安全保護系統(tǒng)在不需要動作時發(fā)生動作，引起機床不能起動。 3. 數(shù)控系統(tǒng)的可靠性 數(shù)控機床除了具有高精度、高效率和高技術的要求外，還應該具有高可靠性。衡量的指標有： MTBF— 平均無故障時間 MTTR— 排除故障的修理時間 平均有效度 A： A=MTBF/（ MTBF+MTTR）數(shù)控設備使用壽命 — 故障頻率曲線 4. 數(shù)控機床維修的特點 1）數(shù)控機床是高投入、高精度、高效率的自動化設備； 2）一些重要設備處于關鍵的崗位和工序，因故障停機時，影響產(chǎn)量和質(zhì)量； 3）數(shù)控機床在電氣控制系統(tǒng)和機械結構比普通機床復雜，故障檢測和診斷有一定的難度。四、數(shù)控診斷技術的發(fā)展 (遠程、海外診斷） 用戶機床的通訊口通過電話線和維修中心的專用通訊診斷計算機相連。 計算機發(fā)診斷程序 用戶測試數(shù)據(jù) 計算機診斷結果和處理方法 用戶 特點：實用簡便； 有一定的局限性四、數(shù)控診斷技術的發(fā)展 2. 自修復系統(tǒng) 當診斷軟件發(fā)現(xiàn)數(shù)控機床在運行中某一模塊有故障時，系統(tǒng)在 CRT上顯示的同時，自動尋找備用模塊并接上。 特點：實用但成本比較高，而且只適合總線結構的 CNC系統(tǒng)。四、數(shù)控診斷技術的發(fā)展 3. 人工智能專家故障診斷系統(tǒng) 4. 人工神經(jīng)元網(wǎng)絡 (ANN)診斷 ANN具有聯(lián)想、容錯、記憶、自適應、自學習和處理復雜多模式故障等特點。這種方法將被診斷的系統(tǒng)的癥狀作為網(wǎng)絡的輸入，將按一定數(shù)學模型所求得的故障原因作為網(wǎng)絡的輸出，并且神經(jīng)網(wǎng)絡將經(jīng)過學習所得到的知識以分布的方式隱存在網(wǎng)絡上，每個輸出神經(jīng)元對應著一個故障原因。五、課程的基本要求與特點174。熟悉數(shù)控機床各組成部分的工作原理與結構174。確立數(shù)控機床故障診斷的基本思路與實施診斷的步驟及注意事項174。掌握常用測試儀器的使用方法174。通過理論和實訓環(huán)節(jié)的教學，能實施對數(shù)控機床的故障分析和診斷。174。課程涉及內(nèi)容廣，故障檢測、分析難度高第二章 數(shù)控機床維護及故障診斷第一節(jié) 數(shù)控機床的驗收與精度檢測第二節(jié) 數(shù)控機床的維護第三節(jié) 數(shù)控機床的故障處理第四節(jié) 數(shù)控系統(tǒng)故障診斷的方法第五節(jié) 數(shù)控機床的抗干擾第一節(jié) 數(shù)控機床的驗收與精度檢測一、數(shù)控機床的驗收174。 主軸性能手動操作 — 高、中、低三擋轉速連續(xù)進行五次正、反轉的起動、停止，檢驗其動作的靈活性和可靠性。觀察功率、轉速、主軸的準停及機床的振動情況。一、數(shù)控機床的驗收一）、機床性能174。進給性能 通過回原點、手動操作和手動數(shù)據(jù)輸入方式操作，檢驗正、反向的低、中、高 速的進給運動的起動、停止、點動等動作的平穩(wěn)性和可靠性。并檢查回原點的準確性和可靠性，軟、硬限位是否確實 可靠。一、數(shù)控機床的驗收一）、機床性能174。自動換刀性能 通過手動和 M06指令自動運行，檢驗換刀的可靠性、靈活性和平穩(wěn)性并測定換刀時間是否符合要求。174。機床噪聲 主軸箱、冷卻風扇、液壓油泵等噪聲小于 85分貝。一、數(shù)控機床的驗收二）、數(shù)控功能174。指令功能 — 指令的功能實現(xiàn)及準確性174。操作功能 — 檢驗回原點、執(zhí)行程序、進給倍率、急停等功能的準確性174。CRT顯示功能 — 檢驗位置、程序、各種菜單顯示功能三）、連續(xù)空載運行 進行 8—16 小時的空載自動連續(xù)運行一、數(shù)控機床的驗收四）、驗收檢查項目174。數(shù)控系統(tǒng)外觀檢查（各部分破損、碰傷）174?？刂乒裨骷木o固檢查（接插件、接線端子、元器件的固定）174。輸入電源電壓、相序的確認174。檢查直流輸出電壓（ 24V 、 5V）174。確認數(shù)控系統(tǒng)與機床側的接口174。確認數(shù)控系統(tǒng)各參數(shù)的設定（最佳性能）二、精度檢驗（靜態(tài)精度檢驗）是綜合反映機床關鍵零部件經(jīng)組裝后的綜合幾何形狀誤差。有各坐標軸的相互垂直度、臺面的平行度、主軸的軸向和徑向跳動等檢驗項目。是測量機床各坐標軸在數(shù)控系統(tǒng)控制下所能達到的位置精度。有直線運動定位精度、直線運動重復定位精度、直線運動的原點復歸精度、直線運動失動量、回轉工作臺的定位精度、回轉工作臺的重復分度精度、數(shù)控回轉工作臺的失動量、回轉工作臺的原點復歸精度等。（對數(shù)控車床）外圓車削（直徑、圓度）端面車削（平面度）螺紋車削（螺距積累誤差） 等第二節(jié) 數(shù)控機床的維護一、點檢174。點檢 — 按有關維護文件的規(guī)定，對數(shù)控機床進行定點、定時的檢查和維護174。點檢要求和內(nèi)容 專職點檢 — 重點設備、部位（設備部門） 日常點檢 — 一般設備的檢查及維護（車間） 生產(chǎn)點檢 — 開機前檢查、潤滑、日常清潔、 緊固等工作（操作者）二、數(shù)控系統(tǒng)的日常維護174。 機床電氣柜的散熱通風門上熱交換器或軸流風扇對控制柜的內(nèi)外進行空氣循環(huán)。（少開柜門）174。 紙帶閱讀機的定期維護對光電頭、紙帶壓板定期進行防污處理174。 支持電池的定期更換在機床斷電期間，有電池供電保持存儲在COMS器件內(nèi)的機床數(shù)據(jù)二、數(shù)控系統(tǒng)的日常維護174。檢測反饋元件的維護光電編碼器、接近開關、行程開關與撞塊、光柵等元件的檢查和維護174。備用電路板的定期通電備用電路板應定期裝到 CNC系統(tǒng)上通電運行，長期停用的數(shù)控機床也要經(jīng)常通電，利用電器元件本身的發(fā)熱來驅(qū)散電氣柜內(nèi)的潮氣。保證電器元件性能的穩(wěn)定可靠。三、診斷常用的儀器儀表及工具 174。 萬用表 — 可測電阻、交、直流電壓、電流 指針式：有測量過程 數(shù)字式：直接讀數(shù)174。 相序表 — 可檢查直流驅(qū)動裝置輸入電流的 相序174。 雙蹤示波器 — 檢查信號波形174。 鉗形電流表 — 不斷線檢測電流三、診斷常用的儀器儀表及工具174。 脈沖發(fā)生筆與邏輯測試筆 對芯片或功能電路板的輸入注入邏輯電平脈沖，用邏輯測試筆檢測輸出電平，以判別其功能正常與否。174。 機械故障診斷儀 對機械故障進行檢測、分析與診斷。 2. 工具 “+”、 “一 ”螺絲刀、鉗子、鑷子、烙鐵等 四、診斷用技術資料數(shù)控機床生產(chǎn)廠家必須向用戶提供安裝、使用與維修有關的技術資料，主要有：174。數(shù)控機床電氣使用說明書174。數(shù)控機床電氣原理圖174。數(shù)控機床電氣連接圖174。數(shù)控機床結構簡圖174。數(shù)控機床參數(shù)表174。數(shù)控機床 PLC控制程序四、診斷用技術資料174。數(shù)控系統(tǒng)操作手冊174。數(shù)控系統(tǒng)編程手冊174。數(shù)控系統(tǒng)安裝與維修手冊174。伺服驅(qū)動系統(tǒng)使用說明書 數(shù)控機車的技術資料對故障分析與診斷 非常重要，必須認真仔細地閱讀，并對照機床實物，做到心中有數(shù)。一旦機床 發(fā)生故障，再進行分析的同時查閱資料。第三節(jié) 故障處理 一、 故障174。軟故障 — 由調(diào)整、參數(shù)設置或操作不當引起（在使用初期發(fā)生較多，不熟悉）174。硬故障 — 由數(shù)控機床（控制、檢測、驅(qū)動、液氣、機械裝置）的硬件失效引起 二、故障處理對策 除非出現(xiàn)影響設備或人身安全的緊急情況，不要立即切斷機床的電源。應保持故障現(xiàn)場。 從機床外觀、 CRT顯示的內(nèi)容、主板或驅(qū)動裝置報警燈等方面進行檢查。可按系統(tǒng)復位鍵，觀察系統(tǒng)的變化，報警是否消失。如消失，說明是隨機性故障或是由操作錯誤引起的。 如不能消失，把可能引起該故障的原因羅列出來，進行綜合分析、判斷，必要時進行一些檢測或試驗，達到確診故障的目的。復位后，故障不能消失，可從以下幾方面進行調(diào)查：174。 機床故障時的運行方式174。 CRT顯示的內(nèi)容（報警信號和報警號）174。 驅(qū)動裝置、變頻器等顯示的報警指示174。 故障時軸的定位誤差174。 刀具軌跡是否正常174。 輔助機能的運行狀態(tài)174。是否為新編制的加工程序174。刀具補償指令及補償量是否正確174。故障是否與換刀有關174。故障是否與進給速度有關174。操作者的情況（新手）174。輸入電壓的波動，電壓值是否在正常范圍174。附近有否使用大電流的裝置174。CNC周圍的溫度狀況174。控制柜熱交換器、軸流風扇工作情況174。系統(tǒng)周圍的振動情況174。附近有否高頻干擾源174。熔絲是否已熔斷174。故障前是否修理過機床或設置過參數(shù)174。機床是否已調(diào)整好174。在運行過程中是否改變過工作方式174。機床是否正處于急停、鎖住狀態(tài)174。速度倍率開關是否設為零174。進給保持按鈕是否被按下174。間隙補償量是否合適174。機床各信號電纜有否破損174。信號線和電源線是否分開走線174。屏蔽線接地是否正確第三節(jié) 數(shù)控系統(tǒng)故障診斷方法一、診斷步驟和要求 故障檢測（確定有否故障） 故障判斷（確定故障性質(zhì)） 故障定位（確定故障部位）：174。故障檢測方法簡便有效174。使用的診斷儀器少而實用174。故障診斷的所需的時間盡可能短二、常用故障診斷方法（望聞問切）174。問 — 機床的故障現(xiàn)象、加工狀況等174?？?— CRT報警信息、報警指示燈、熔絲斷否、元器件煙熏燒焦、電容器膨脹變形、開裂、保護器脫扣、觸點火花等174。聽 — 異常聲響（鐵芯、欠壓、振動等）174。聞 — 電氣元件焦糊味及其它異味174。摸 — 發(fā)熱、振動、接觸不良等二、常用故障診斷方法174。開機自診斷 — 系統(tǒng)內(nèi)部自診斷程序通電后動執(zhí)行對 CPU、 存儲器、總線和 I/O等模塊及功能板、 CRT、 軟盤等外圍設備進行功能測試，確定主要硬件能正常工作。 例174。運行中的故障信息提示 — 發(fā)生故障在 CRT上報警信息，查閱維修手冊確定故障原因及排除方法。（不唯一，信息豐富則準確）FANUC 10TE系統(tǒng)的數(shù)控機床，開機后 CRT顯示：FS107E 1399BROM TEST： ENDRAM TEST 未通過測試故障可能：參數(shù)丟失、支持電池失效或接觸不良等二、常用故障診斷方法CNC系統(tǒng)的自診斷不但能在 CRT上顯示故障報警信息，而且還能以多頁 “診斷地址 ”和 “診斷數(shù)據(jù) ”的形式提供機床參數(shù)和狀態(tài)信息174。接口檢查174。參數(shù)檢查174。接口檢查 — 系統(tǒng)與機床、系統(tǒng)與 PLC、機床與 PLC的輸入 /輸出信號，接口診斷功能可將所有開關量信號的狀態(tài)顯示在 CRT上， “1”表示通， “0”表示斷。 利用狀態(tài)顯示可以檢查數(shù)控系統(tǒng)是否將信號輸出到機床側，機床側的開關信號是否已輸入到系