第一章数控机床维修及维护(ppt).ppt

1,第一章 数控机床维修基础,2,1.1 数控机床的基本概念1.1.1 数控技术与数控机床 数控技术，简称数控（Numerical Control NC），是利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。由于现代数控都采用了计算机进行控制，因此也可以称为计算机数控（Computer Numerical Control CNC）。,3,数控机床种类繁多，有钻、铣、镗床类、车削类、磨削类、电加工类、锻压类、激光加工类和其他特殊用途的专用机床等等，对于采用数控技术进行控制的机床，我们称之为数控机床（NC机床）。它是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计等先进技术的典型机电一体化产品，是现代制造技术的基础。数控机床的水平代表了当前数控技术的性能、水平和发展方向。,4,1.1.2 数控机床的组成 数控机床主要有数控装置、伺服驱动/进给装置、测量反馈装置和机床本体等几部分，再加上程序的输入输出设备、可编程控制器（PLC或称PMC）等几部分组成，如图1-1所示。,5,图1-1 数控机床的组成,6,虚线框部分统称为数控系统，实现对机床主机的加工控制，目前大部分采用计算机数控（即CNC）。下面简要介绍各部分的功能。1）数控装置 数控装置是数控系统的核心，是由硬件和软件两大部分组成。它接受从机床输入装置（软盘、硬盘、纸带阅读机、磁带机以及网络或串口传输等）输入的控制信号代码，经过输入、缓存、译码、寄存、运算、存储等转变成控制指令实现直接或通过可编程逻辑控制器（PLC）对伺服驱动系统的控制。,7,2）伺服驱动/进给装置 伺服驱动/进给装置是数控装置与主机之间的连接环节，它是接受数控装置插补生成的进给脉冲信号，经过信号放大后，驱动机床主机的执行机构，实现机床的运动进给。伺服驱动/进给装置包括主轴驱动单元（主要控制主轴的速度）、进给驱动单元（主要是进给系统的速度控制和位置控制）、主轴电机和进给电机等。目前常用的有交、直流伺服电机和步进电机等。且交流伺服电机正逐渐取代直流伺服电机。,8,3）测量反馈装置 测量反馈装置是通过现代化的测量元件：脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、光栅、磁尺和激光等，将执行元件（如电机、刀架等）或工作台等的速度和位移量检测出来，经过相应的电路将所测得信号反馈回伺服驱动装置或数控装置，构成半闭环或全闭环系统，补偿进给电机的速度或执行机构的运动误差，以达到提高运动机构精度的目的。,9,4）机床本体 机床本体就是数控机床的机械结构件，包括床身、箱体、立柱、导轨、工作台、主轴、进给机构、刀具交换机构等。此外，为保证数控机床功能的充分发挥，还有一些辅助系统，如冷却、润滑、液压（或气动）、排屑、防护系统等,10,1.1.3 数控机床的工作过程 数控系统的主要任务是进行刀具和工件之间相对运动的控制，图1-2初步描绘了数控系统的主要工作过程。,11,图1-2 数控机床工作过程,12,1）在接通电源后，数控装置和可编程控制器都将对数控系统各组成部分的工作状态进行检查和诊断，并设置初态。2）当数控系统具备了正常工作的条件时，开始进行加工控制信息的输入。3）输入实际使用刀具的参数，及实际工件原点相对机床原点的坐标位置。4）对输入的加工控制信息进行预处理，即进行译码和预计算（刀补计算、坐标变换等）。,13,5）要产生的运动轨迹在几何数据中由各曲线段起、终点及其连接方式（如直线和圆弧等）等主要几何数据给出，数控装置中的插补器能根据已知的几何数据进行插补处理。6）由数控装置发出的开关命令在系统程序的控制下，在各加工程序段插补处理开始前或完成后，适时输出给机床控制器。7）在机床的运行过程中，数控系统要随时监视数控机床的工作状态，通过显示部件及时向操作者提供系统工作状态和故障情况。,14,1.2 数控机床维修的基本要求,1.2.1 对维修人员的素质要求 数控设备是技术密集型和知识密集型机电一体化产品，其技术先进、结构复杂、价格昂贵,在生产上往往起着关键作用，因此对维修人员有较高的要求。,15,(1)专业知识面广a.掌握或了解计算机原理、电子技术、电工原理、自动控制与电机拖动、检测技术、机械传动及机加工工艺方面的基础知识。b.既要懂电、又要懂机。电包括强电和弱电；机包括机、液、气。维修人员还必须经过数控技术方面的专门学习和培训，掌握数字控制、伺服驱动及PLC的工作原理，懂得NC和PLC编程。,16,(2).具有专业英语阅读能力。(3).勤于学习，善于分析。(4).有较强的动手能力和实验技能。a.应会使用维修所必需的工具、仪表和仪器。b.胆大心细。,17,1.2.2 必要的维修用器具,(1).测量仪器、仪表 万用表 数字转速表 示波器 相序表 常用的长度测量工具,18,(2)维修工具 电烙铁;吸锡器;螺丝刀；钳类工具:常用的是平头钳、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳；扳手:大小活络扳手、各种尺寸的内六角扳手；其他:剪刀、镊子、刷子、吹尘器、清洗盘、带鳄鱼钳连接线等。(3)化学用品 松香、纯酒精、清洁触点用喷剂、润滑油等。,19,1.2.3 必要的技术资料和技术准备,维修工作做得好坏，排除故障的速度快慢，主要决定于维修人员对系统的熟悉程度和运用技术资料的熟练程度。,20,(1)数控装置部分,a.数控装置安装、使用（包括编程）、操作和维修方面的技术说明书，b.系统参数的意义及其设定方法，c.装置的自诊断功能和报警清单，d.装置接口的分配及其含义等等。,21,(2)PLC装置部分,a.PLC装置及其编程器的连接、编程、操作方面的技术说明书.b.PLC用户程序清单或梯形图.c.I/O地址及意义清单.d.报警文本以及PLC的外部连接图。,22,(3)伺服单元,a.进给和主轴伺服单元原理、连接、调整和维修方面的技术说明书.其中包括伺服单元的电气原理框图和接线图，主要故障的报警显示，重要的调整点和测试点。b.伺服单元参数的意义和设置。,23,(4)机床部分,a.机床安装、使用、操作和维修方面的技术说明书，其中包括机床的操作面板布置及其操作，机床电气原理图、布置图以及接线图。b.机床的液压回路图和气动回路图。,24,(5)其他,a.有关元器件方面的技术资料，如数控设备所用的元器件清单，备件清单以及各种通用的元器件手册。维修人员应熟悉各种常用的元器件。b.做好数据和程序的备份十分重要。c.故障维修记录是一份十分有用的技术资料。,25,1.2.4 必要的条件：,a.对于数控系统的维修，备品备件是一个必不可少的物质条件。如无备件可调换，“巧媳妇难为无米之炊”。b.数控系统备件的配制要根据实际情况，通常一些易损的电气元器件如各种规格的熔断器、保险丝、开关、电刷，还有易出故障的大功率模块和印刷电路板等，均是应当配备的。,26,1.3 常见故障分类,数控机床是一种技术复杂的机电一体化设备，其故障发生的原因一般都比较复杂，这给故障诊断和排除带来不少困难。为了便于故障分析和处理，本节按故障部件、故障性质及故障原因等对常见故障作了如下分类。,27,1.3.1 按数控机床发生故障的部件分类,主机故障。数控机床的主机部分，主要包括机械、润滑、冷却、排屑、液压,气动与防护等装置。常见的主机故障有：因机械安装、调试及操作使用不当等原因引起的。,28,a.机械传动故障b.导轨运动摩擦过大故障。故障表现为传动噪声大，加工精度差，运行阻力大.例如：轴向传动链的挠性联轴器松动，齿轮、丝杠与轴承缺油，导轨塞铁调整不当，导轨润滑不良以及系统参数设置不当等原因均可造成以上故障。尤其应引起重视的是，机床各部位标明的注油点（注油孔）须定时、定量加注润滑油（剂），这是机床各传动链正常运行的保证。c.液压、润滑与气动系统的故障现象主要是管路阻塞和密封不良。,29,电气故障。电气故障分弱电故障与强电故障。a.弱电部分主要指CNC装置、PLC控制器、CRT显示器以及伺服单元、输入、输出装置等等电子电路，这部分又有硬件故障与软件故障之分。硬件故障主要是指上述各装置的印刷电路板上的集成电路芯片、分立元件、接插件以及外部连接组件等等发生的故障。常见的软件故障有：加工程序出错，系统程序和参数的改变或丢失、计算机的运算出错等。b.强电部分,这部分的故障十分常见，必须引起足够的重视。,30,1.3.2 按数控机床发生的故障性质 分类,系统性故障。系统性故障，通常是指只要满足一定的条件或超过某一设定的限度，工作中的数控机床必然会发生的故障。,31,这一类故障现象极为常见。例如：a.液压系统的压力值随着液压回路过滤器的阻塞而降到某一设定参数时，必然会发生液压报警使系统断电停机；b.润滑、冷却或液压等系统由于管路泄漏引起油标下降到使用限值必然会发生液位报警使机床停机；,32,随机性故障。随机性故障，通常是指数控机床在同样的条件下工作时只偶然发生一次或两次的故障。有的文献上称此为“软故障”。,33,1.3.3 按故障发生后有无报警显示分类,(1)有报警显示的故障 这类故障又可分为硬件报警显示与软件报警显示两种。a.硬件报警显示的故障硬件报警显示通常是指各单元装置上的警示灯（一般由LED发光管或小型指示灯组成）的指示。b.软件报警显示故障软件报警显示通常是指CRT显示器上显示出来的报警号和报警信息。这类报警显示常见的有：存储器警示、过热警示、伺服系统警示、轴超程警示、等等，上述软件报警有来自NC的报警和来自PLC的报警。,34,(2)无报警显示的故障 这类故障发生时无任何硬件或软件的报警显示，因此分析诊断难度较大,例如：a.机床通电后，在手动方式或自动方式运行X轴时出现爬行现象，无任何报警示。b.又如机床在自动方式运行时突然停止，而CRT显示器上无任何报警显示。C.还有在运行机床某轴时发生异常声响，一般也无故障报警显示等等。对于无报警显示故障，通常要具体情况具体分析，要根据故障发生的前后变化状态进行分析判断。,35,1.3.4 按故障发生的原因分类,(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引起的，与外部使用环境条件无关。,36,(2)数控机床外部故障 这类故障是由于外部原因造成的。例如：a.数控机床的供电电压过低，波动过大，相序不对或三相电压不平衡；b.周围的环境温度过高;c.有害气体、潮气、粉尘侵入；d.外来振动和干扰，,37,除上述常见故障分类外，还可按故障发生时有无破坏性来分，可分为破坏性故障和非破坏性故障；按故障发生的部位分，可分为数控装置故障，进给伺服系统故障、主轴系统故障、刀架、刀库、工作台故障等等。,38,1.4 数控机床故障的排除思路和原则,1.4.1 数控机床故障的排除思路 1.确认故障现象，调查故障现场，充分掌握故障信息。当数控机床发生故障时，维护维修人员进行故障的确认是很有必要的，特别是操作使用人员不熟悉机床的情况下，尤其重要。不该也不能让非专业人士随意开动机床，特别是出现故障后的机床，以免故障的进一步扩大。,39,专业维护维修人员对于数控系统出现故障后，也不要急于动手盲目处理，首先要查看故障记录，向操作人员询问故障出现的全过程。在确认通电对系统无危险的情况下，再通电亲自观察，特别要注意确定一下主要故障信息：1）故障发生时报警号和报警提示是什么？有哪些指示灯和发光管指示了什么报警？2）如无报警，系统处于何种工作状态？系统的工作方式和诊断结果？3）故障发生在哪个程序段？执行何种指令？故障发生前进行了何种操作？,40,4)故障发生在何种速度下？机床轴处于什么位置？与指令值的误差量有多大？5)以前是否发生过类似故障？现场有无异常现象？故障是否重复发生？6）观察系统的外观、内部各部分是否有异常之处；在确认数控系统通电无危险的情况下方可通电，通电后再观察系统有何异常，CRT显示的报警内容是什么等。,41,2.根据所掌握故障信息，明确故障的复杂程度并列出故障部位的全部疑点。在充分调查现场掌握第一手材料的基础上，把故障问题正确地列出来。俗话说，能够把问题说清楚，就已经解决了问题的一半。3.分析故障原因，制定排除故障的方案。分析故障时，维修人员不应局限于CNC部分，而是要 对机床强电、机械、液压、气动等方面都作详细的检查，并进行综合判断，制定出故障排除的方案，达到快速确诊和高效率排除故障的目的。,42,分析故障原因时应注意：1）思路一定要开阔，无论是数控系统、强电部分、还是机、液、气等，只要将有可能引起故障的原因以及每一种可能解决的方法全部列出来，进行综合、判断和筛选；2）在对故障进行深入分析的基础上，预测故障原因并拟定检查的内容、步骤和方法，制定故障排除方案。,43,4.检测故障，逐级定位故障部位。根据预测的故障原因和预先确定的排除方案，用试验的方法验证，逐级定位故障部位。最终找出故障的真正发生源。5.故障的排除 根据故障部位及准确的原因，采用合理的故障排除方法，高效高质量的恢复故障现场，尽快让机床投入生产。6.解决故障后的资料的整理 故障排除后，应迅速恢复机场现场，并做好相关资料的整理，以便提高自己的业务水平和机床的后续维护和维修。,44,1.4.2故障的排除应遵循的原则 在检测故障过程中，应充分利用数控系统的自诊断功能，如系统的开机诊断、运行诊断、PLC的监控功能。根据需要随时检测有关部分的工作状态和接口信息。同时还应灵活应用数控系统故障检查的一些行之有效的方法，如交换法、隔离法等。,45,1.先方案后操作（或先静后动）维护维修人员碰到机床故障后,先静下心来,考虑出分析方案再动手。维修人员本身要做到先静后动，不可盲目动手，应先询问机床操作人员故障发生的过程及状态，阅读机床说明书、图样资料后，方可动手查找和处理故障。如果上来就碰这敲那连此断彼，徒劳的结果也许尚可容忍，但造成现场破坏导致误判或者引入新的故障导致更大的后果则后患无穷。2.先安检后通电 确定方案后，对有故障的机床仍要秉着先静后动的原则，先在机床断电的静止状态，通过观察测试、分析，确认为非恶性循环性故障，或非破坏性故障后，方可给机床通电，在运行正常下，进行动态的观察、检验和测试，查找故障。对恶性的破坏性故障，必须先排除危险后，方可通电，在运行正常下进行动态诊断。,46,3.先软件后硬件 当发生故障的机床通电后，应先检查软件的工作是否仍正常。有些可能是软件的参数丢失或者是操作人员使用方式、操作方法不对而造成的报警或故障。切忌一上来就大拆大卸，以免造成更大的后果。4.先外部后内部 数控机床是机械、液压、电气一体化的机床，故其故障的发射管内必然要从机械、液压、电气这三者综合反映出来。数控机床的检修要求维修人员掌握先外部后内部的原则。即当数控机床发生故障后，维修人员应先采用望、闻、听、问等方法，由外向内逐一进行检查。,47,比如：数控机床中，外部的行程开关、按钮开关、液压气动元件以及印制电路板插头座、边缘接插件与外部或相互之间的连接部位、电控柜插座或端子排这些机电设备之间的连接部位，因其接触不良造成信号传递失灵，是产生数控机床故障的重要因素。此外，由于工业环境中，温度、湿度变化较大，油污或粉尘对元件及线路板的污染，机械的振动等，对于信号传送通道的接插件都将产生严重影响。在检修中重视这些因素，首先检查这些部位就可以迅速排除较多的故障。另外，尽量避免随意地启封、拆卸，不适当的大拆大卸，往往会扩大故障，使机床大伤元气，丧失精度，降低性能。,48,5.先机械后电气 由于数控机床是一种自动化程度高、技术较复杂的先进机械加工设备。一般来讲，机械故障较易察觉，而数控系统故障的诊断则难度要大些。先机械后电气就是在数控机床的检修中，首先检查机械部分是否正常，行程开关是否灵活，气动、液压部分是否正常等。从经验看来，数控机床的故障中有很大部分是由机械动作失灵引起的。所以，在故障检修之前，首先逐一排除机械性的故障，往往可以达到事半功倍的效果。,49,6.先公用后专用 公用性的问题往往影响全局，而专用性的问题只影响局部。如机床的几个进给轴都不能运动，这时应先检查和排除各轴公用的CNC、PLC、电源、液压等公用部分的故障，然后再设法排除某轴的局部问题。又如电网或主电源故障是全局性的，因此一般应首先检查电源部分，看看保险丝时候正常，直流电压输出是否正常。总之，只有先解决影响一大片的主要矛盾，局部的，次要的矛盾才有可能迎刃而解。,50,7.先简单后复杂 当出现多种故障相互交织掩盖、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。常常在解决简单故障的过程中，难度大的问题也可能变得容易，或者在排除简易故障时受到启发，对复杂故障的认识更为清晰，从而也有了解决办法。8.先一般后特殊 在排除某一故障时，要先考虑最常见的可能原因，然后再分析很少发生的特殊原因。例如：当数控车床Z轴回零不准时，常常是由于降速挡块位置走动所造成。一旦出现这一故障，应先检查该挡块位置，在排除这一常见的可能性之后，再检查脉冲编码器、位置控制等环节。,51,1.5 维修的基本步骤:,由于数控机床发生故障的原因一般较复杂，而且，数控机床本身以及其加工产品的成本较高，所以，当发生故障，如何有条不紊的排除故障，确保能迅速、有效的解决故障，提高机床无故障工作时间，最大限度地提高机床利用率，从而获得高的经济效益。一般按如下步骤来进行故障的处理：故障记录维修前的检查并记录故障的排除相关资料的整理。,52,1.5.1 故障记录 数控机床发生故障时，操作人员应首先停止机床，保护现场，然后对故障进行尽可能详细的记录，并及时通知维修人员。故障的记录可为维修人员排除故障提供第一手材料，应尽可能详细。记录内容最好包括下述几个方面：(一)故障发生时的情况记录 1）发生故障时的机床型号，采用的控制系统型号，系统的软件版本号。,53,2）故障的现象，发生故障的部位，以及发生故障时机床与控制系统的现象，如：是否异常声音、烟、味等。3）发生故障时系统所处的操作方式，如：AUTO/SINGLE（自动/单段方式）、MDI（手动数据输入方式）、STEP（步进方式）、HANDLE（手轮方式）、JOG（手动方式）、HOME（回零方式）等。4）如故障在自动方式下发生，则应记录发生故障时的加工程序号，出现故障的程序段号，加工时采用的刀具号以及刀具的位置等。,54,5）若故障发生在精度超差或轮廓误差过大时，应记录被加工工件号，并保留不合格工件。6）在发生故障时，若系统有报警显示，则应记录报警显示情况与报警号。7）通过诊断画面，记录机床故障时所处的工作状态。如：系统是否在执行M、S、T等功能？系统是进入暂停状态或是急停状态？系统坐标轴是否出于“互锁”状态？进给倍率是否为0%？等等。,55,8）记录发生故障时，各坐标轴的位置跟随误差的值。9）记录发生故障时，各坐标轴的移动速度、移动方向，主轴转速、转向，等等。,56,（二）故障发生的频繁程度的记录 1）故障发生的时间与周期，如：机床是否一直存在故障？若为随机故障，则一天发生几次？是否频繁发生？2）故障发生时的环境情况，如：是否总是在用电高峰期发生？故障发生时（如雷击后），周围其他机械设备的工作情况？3)若为加工零件是发生的故障，则应记录加工同类工件时发生故障的概率情况。4）检查故障是否与“进给速度”、“换刀方式”或是“螺纹切削”的等特殊动作有关。,57,（三）故障的规律性记录 1）在不危及人身安全和设备安全的情况下，是否可以重演故障现象？2）检查故障是否与机床的外界因素有关？3）检查故障时在执行某固定程序段时出现，可利用MDI方式单独执行该程序段，检查是否还存在同样故障？,58,4）若机床故障与机床动作有关，在可能的情况下，应检查在手动情况下执行该动作，是否也有同样的故障？5）机床是否发生过同样的故障？周围的数控机床是否也发生同一故障？等等。,59,（四）故障的外界条件记录 1）发生故障时的周围环境温度是否超过允许温度？是否有局部的高温存在？2）故障发生时，周围是否有强烈的振动源存在？3）故障发生时，系统是否受到阳光的直射？4）检查故障发生时，电气柜内是否有切削液、润滑油、水的进入？5）故障发生时，输入电压是否超过了系统允许的波动范围？,60,6）故障发生时，车间内或线路上是否有使用大电流的装置正在进行起、制动？7）故障发生时，机床附近是否存在吊车、高频机械、焊接机或电加工机床等强电磁干扰源？8）故障发生时，附近是否正在安装或修理、调试机床？是否正在修理、调试电气和数控装置？,61,1.5.2 维修前的检查 维修人员故障维修前，应根据故障现象与故障记录，认真对照系统、机床使用说明书进行各项检查，以便确认故障的原因。这些检查包括：1）机床的工作状况检查 2）机床运转情况检查 3）机床和系统之间连接情况的检查 4）CNC装置的外观检查,62,（一）机床的工作状况检查 1）机床的调整状况如何？机床工作条件是否符合要求？2）加工时所使用的刀具是否符合要求？切削参数选择是否合理、正确？3）自动换刀时，坐标轴是否到达了换刀位置？程序中是否设置了刀具偏移量？4）系统的刀具补偿量等参数设定是否正确？5）系统的坐标轴的间隙补偿量是否正确？,63,6）系统的设定参数（包括坐标旋转、比例缩放因子、镜像轴、编程尺寸单位选择等）是否正确？7）系统的工作坐标系位置，“零点偏置值”的设置是否正确？8）工件安装是否合理？测量手段、方法是否正确、合理？9）机械零件是否存在因温度、加工而产生变形的现象？等等。,64,（二）机床运转情况检查 1）在机床自动运转过程中是否改变或调整过操作方式？是否插入了手动操作？2）机床侧是否处于正常加工状态？工作台、夹具等装置是否处于正常工作位置？3）机床操作面板上的按钮、开关位置是否正确？机床是否处于锁住状态？倍率开关是否设定为“0”？4）机床各操作面板上、数控系统上的“急停”按钮是否处于急停状态？,65,5）电气柜内的熔断器是否有熔断？自动开关、断路器是否有跳闸？6）机床操作面板上的方式选择开关位置是否正确?进给保持按钮是否被按下？,66,（三）机床和系统之间连接情况的检查 1）检查电缆是否有破损，电缆拐弯处是否有破裂、损伤现象？2）电源线与信号线布置是否合理？电缆连接是否正确、可靠？3）机床电源进线是否可靠接地？接地线的规格是否符合要求？,67,4）信号屏蔽线的接地是否正确？端子板上接线是否牢固、可靠？系统接地线是否连接可靠？5）继电器、电磁铁以及电动机等电磁部件是否装有噪声抑制器（灭弧器）？等等。,68,（四）CNC装置的外观检查 1）是否在电气柜门打开的状态下运行数控系统？有无切削液或切削粉末进入柜内？空气过滤器清洁状况是否良好？2）电气柜内部的风扇、热交换器等部件的工作是否正常？3）电气柜内部系统、驱动器的模块、印制电路板是否有灰尘、金属粉末等污染？4）在使用纸带阅读机的场合，检查纸带阅读机是否有污物？阅读机上的制动电磁铁动作是否正常？,69,5）电源单元的熔断器是否熔断？6）电缆连接器插头是否完全插入、拧紧？7）系统模块、线路板的数量是否齐全？模块、线路板安装是否牢固、可靠？8）机床操作面板MDI/CRT单元上的按钮有无破损，位置是否正确？9）系统的总线设置，模块的设定端的位置是否正确？,70,总之，维修时应记录、检查的原始数据、状态越多，记录越详细，维修就越方便。用户最好根据本厂的实际情况，编制一份故障维修记录表，在系统出现故障时，操作者可以根据表的要求及时填入各种原始材料，供维修时参考。,71,1.5.3 CNC故障自诊断 故障自诊断技术是当今数控系统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。大型的CNC、PLC装置都配有故障诊断系统，可以由各种开关、传感器等把油位、温度、油压、电流、速度等状态信息，设置成数百个报警提示，诊断故障的部位和地点。,72,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。其报警种类，由10种到20种，现在已有达到几千种的。当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。常用的自诊断方法归纳起来一般可分三种。,73,（一）开机自诊断,在对数控系统进行维修时，维修人员应了解该系统的自诊断能力，所能检查的内容及范围，做到心中有数。在遇到级别较高的故障报警时，可以关机，重新开机，让系统再进行开机自诊断，检查数控系统这些关键部分是否正常。,74,（二）运行自诊断,运行自诊断是数控系统正常工作时，运行内部诊断程序，对系统本身、PLC、位置伺服单元以及与数控装置相连的其它外部装置进行自动测试、检查，并显示有关状态信息和故障信息。只要数控系统不断电，这种自诊断会反复进行，不会停止。,75,CNC系统的自诊断能力不仅能在CRT上显示故障报警信息，而且还能以多页的“诊断地址”和“诊断数据”的形式为用户提供各种机床状态信息。这些状态信息有：a.CNC系统与机床之间的接口输入输出信号状态；b.CNC与PLC之间输人输出信号状态；,76,c.PLC与机床之间输入输出信号状态；d.各坐标轴位置的偏差值；刀具距机床参考点的距离；e.CNC内部各存储器的状态信息；伺服系统的状态信息；f.MDI面板、机床操作面板的状态信息等等。充分利用CNC系统提供的这些状态信息，就能迅速准确地查明故障、排除故障。,77,（三）脱机诊断,一些早期的数控系统，当系统出现故障时，往往需要停机，使用随机的专用诊断程序对系统进行脱机诊断。,78,1.5.4 常用的故障检查方法 由于数控系统所产生的故障千变万化，其原因往往比较复杂。而且，目前国内所使用的数控系统，极大多数故障自诊断能力还比较弱，智能化程度较低，不能对系统的所有部件进行测试，也不能将故障原因定位到具体的元器件上，往往是一个报警号指示出众多的故障起因。而使人难以下手。因此，要迅速诊断故障原因，及时排除故障，很有必要总结出一些行之有效的故障检查方法。下面将结合维修实例，详细介绍常用的11种故障检查方法。,79,（一）直观法（常规检查法）,就是利用人的手、眼、耳、鼻等感觉器官来寻找故障原因。这种方法在维修中是常用的，也是首先使用的。“先外后内”的维修原则要求维修人员在遇到故障时应先采用看、闻、嗅、摸等方法，由外向内逐一进行检查。有些故障采用这种直观法可迅速找到故障原因，而采用其它方法要化费不少时间，甚至一时解决不了。,80,1）问 机床开机时的异常？比较故障前后工件的精度和传动系统、走刀系统是否正常？出力均匀？切深和走刀量减小？润滑油牌号、用量？机床何时进行过保养检修？2）看 就是用肉眼看仔细检查有无保险丝烧断、元器件烧焦、烟熏、开裂现象，有无异物断路现象，以此判断板内有无过流、过压、短路等问题。看转速？观察主传动速度快慢的变化。主传动齿轮、飞轮是否跳、摆？传动轴是否弯曲、晃动？,81,3）听 利用人体的听觉功能可查询到数控机床因故障而产生的各种异常声响的声源，如电气部分常见的异常声响有：电源变压器、阻抗变换器与电抗器等因为铁心松动、锈蚀等原因引起的铁片振动的吱吱声;继电器、接触器等的磁回路间隙过大，短路环断裂、动静铁心或镶铁轴线偏差，线圈欠压运行等原因引起的电磁嗡嗡声或者触点接触不良的嗡嗡声以及元器件因为过流或过压运行失常引起的击穿爆裂声。而伺服电机、气控器件或液控器件等发生的异常声响基本上和机械故障方面的异常声响相同，主要表现在机械的摩擦声、振动声与撞击声等等。,82,4）触 当CNC系统出现时有时无的故障时，宜采用此方法。CNC系统是由多块线路板组成的，板上有许多焊点，板与板之间或模块与模块之间又通过插件或电缆相连。所以，任何一处的虚焊或接触不良，就会成为产生故障的主要原因。检查时，用绝缘物轻轻敲打可疑部位（即虚焊、接触不良、碰线、多余物短路、多余物卡触点等）。如果确实是因虚焊或接触不良而引起的故障，则该故障会重复出现。,83,5）嗅 在电气设备诊断或各种易挥发物体的器件采用此方法效果较好。如一些烧烤的烟气、焦糊味等异味。因剧烈摩擦，电气元件绝缘处破损短路，使附着的油脂或其他可燃物质发生氧化,84,案例：1）某数控车床，上电后，发指令X轴不能运动，且没有报警，经检查发现是X轴指令线电缆插头松脱。2）某数控铣床，Y轴一启动就出现跟踪误差过大而报警停机。经检查发现位置控制环反馈元件光栅电缆由于运动中受力而拉伤断裂，造成反馈信号所致。,85,3）某数控车床，控制面板显示消失，经检查面板电源熔断丝烧断，而其内部无短路现象，更换熔丝后，故障消失，显示恢复正常。4）某加工中心在安装调试后不久，X轴运动时偶尔出现报警，指示实际位置与指令不一致。采用直观法发现X轴编码器外壳因被撞而变形，故怀疑该编码器已损坏，调换一个新编码器后上述故障排除。,86,5)某加工中心，X轴电动机忽然出现异常震动声，马上停机，将电机与丝杠分开，试车时仍然振动，可见振动不是由机械传动的原因所造成。为区分是伺服单元故障，还是电机故障，采用Y轴伺服单元控制X轴电机，还是振动，所以判断为电机故障，将该电机修复后，故障排除。6）某加工中心在安装调试后不久，Z轴运动时偶尔出现报警，指示实际位置与指令不一致。采用直观法发现Z轴编码器外壳因被撞而变形，故怀疑该编码器已损坏，调换一个新编码器后上述故障排除。,87,（二）系统自诊断法 充分利用数控系统的自诊断功能，根据CRT上显示的报警信息及各模块上的发光二极管等器件的指示，可判断出故障的大致原因。进一步利用系统的自诊断功能，还能显示系统与各部分之间的接口信号状态，找出故障的大致部位，它是故障诊断过程中最常用、有效的方法之一。,88,（三）功能程序测试法,功能程序测试法是将所修数控系统的G、M、S、T、F功能的全部使用指令编成一个试验程序，并穿成纸带或存储在硬盘、电子盘、软盘上。在故障诊断时运行这个程序，可快速判定哪个功能不良或丧失。功能程序测试法常应用于以下场合：,89,1.机床加工造成废品而一时无法确定是编程，操作不当、还是数控系统故障时；2.数控系统出现随机性故障，一时难以区别是外来干扰，还是系统稳定性不好。如不能可靠地执行各加工指令，可连续循环执行功能测试程序来诊断系统的稳定性；3.闲置时间较长的数控机床在投入使用时或对数控机床进行定期检修时。,90,（四）参数检查法,数控系统的参数是经过一系列试验、调整而获得的重要数据。参数通常是存放在由电池保持的RAM中，一旦电池电压不足或系统长期不通电或外部干扰会使参数丢失或混乱，从而使系统不能正常工作。当机床长期闲置或无缘无故出现不正常现象或有故障而无报警时，就应根据故障特征，检查和校对有关参数。,91,对于经过长时间运行的数控机床，由于机械传动部件磨损，电气元件性能变化或调换零部件所引起的变化，也需对有关参数进行调整。有些故障往往是由于未及时修改某些不适应的参数值所造成。,92,（五）交换法（备件替换法）,现代数控系统大都采用模块化设计，按功能不同划分为不同的模块，随着现代数控技术的发展，电路的继承规模越来越大，技术也越来越复杂，按照常规的方法，很难把故障定位在一个很小的区域，而一旦系统发生故障利用此方法可缩短停机时间，快速找到故障板。,93,将具有相同功能的两块板互相交换（一块好的，一块被怀疑是坏的），观察故障现象是否随之转移，还是故障依旧来判断被怀疑板。这些板是指印刷线路板、模块、集成电路芯片或元器件。若没有备用电路板或组件，可把故障区与无故障区的相同的电路板或组件互相交换，然后观察故障排除及转移情况，也可得到确诊。注意：,94,1）必须断电后才能更换电路板或组件。2）有些电路板，例如PLC的I/O板上有地址开关，交换时要相应改变设置值。3）有些电路板上有跳线及桥接调整电阻、电容，也应与原板相同，方可交换。4）模块的输入输出必须相同。以驱动器为例，型号要相同，若不同，则要考虑接口、功率的影响，避免故障扩大。,95,在数控系统中往往有型号完全相同的电路板、模块、集成电路和其它零部件。我们可将相同部分互相交换，观察故障转移情况，以快速确定故障部位。当数控系统某个轴运动不正常，如爬行、抖动、时动时不动、一个方向动另一个方向不动等故障时，常采用换轴法来确定故障部位。,96,例如，某数控车床，X轴不动，其它功能正常。故采用交换法进行如下：首先，判断故障可能在系统、驱动器或电机，其次，将步进电机驱动电缆交换，X向正常，Z向电机不动，说明电机正常，系统到驱动器信号也正常。由此可判断原X轴驱动器损坏，需拆开机箱检修。闭环和半闭环数控还应考虑位置和速度反馈。,97,1.“替换”方法的使用范围 在电气修理中，采用“替换”方法来检查判断故障应注意应用场合。对一些比较简单的电器，如接触器、继电器、开关、保护电器及其它各种单一电器，在对由电子元件组成的各种电路电路板、控制器、功率放大器及所接的负载，替换时应小心谨慎，如果无现成的备件替换，需从相同的其它设备上拆卸时更应谨慎从事，以避免故障没找到，替换上的新部件又损坏，造成新的故障。,98,2.“替换”中的注意点 1）低压电器的替换应注意电压、电流和其它有关的技术参数，并尽量采用相同规格的替换。2）电子元件的替换，如果没有相同的，应采用技术参数相近的，而且主要参数最好能胜过原来的。3）拆卸时应对各部分做好记录，特别是接线较多的地方，可防止反馈错误引起的人为故障。4）在有反馈环节的线路中，更换时要注意信号的极性，以防反馈错误引起其他的故障。,99,4）在需要从其他设备上拆卸相同的备件替换时，要注意方法，不要在拆卸中造成被拆件损坏。如果替换电路板，在新板环上前要检查一下使用的电压是否正常。3.“替换”前应做的工作 在确定对某一部分要进行替换前，应认真检查与其连接的有关线路和其他相关的电器。确认无故障后才能将新的替换上去，防止外部故障引起替换上去的部件损坏。,100,（六）隔离法,有些故障，如轴抖动、爬行，一时难以区分是数控部分，还是伺服系统或机械部分造成，常可采用隔离法将机电分离，数控与伺服分离，或将位置闭环分离作开环处理这样复杂的问题就化为简单，就能较快地找到故障原因,101,（七）升降温法,人为地将元器件温度升高（应注意器件的温度参数）或降低，加速一些温度特性较差的元器件产生“病症”或使“病症”消除来寻找故障原因。,102,（八）对比法,本方法是以正确的电压、电平或波形与异常的相比较来寻找故障部位。有时还可以将正常部分试验性地造成“故障”或报警（如断开连线，拔去组件），看其是否和相同部分产生的故障现象相似，以判断故障原因。,103,（九）原理分析法,原理分析法是排除故障的最基本方法，当其它检查方法难以奏效时，可从电路基本原理出发，一步一步地进行检查，最终查出故障原因。运用这种方法必须对电路的原理有清楚的了解，掌握各个时刻各点的逻辑电平和特征参数（如电压值、波形），然后用万用表、逻辑笔、示波器或逻辑分析仪对被测点进行测量，并与正常情况相比较，分析判断故障原因的可能性，再缩小故障范围，直至找出故障。,104,（十）拉偏电源法 有些不定期出现的软故障与外界电网电压波动有关，当机床出现此类故障时，可把电源电压人为地调高或调低，模拟恶劣地条件让故障容易暴露。,105,数控机床是机、电、液（气）、光等技术的结晶，所以在诊断中应紧紧抓住微电子系统与机、液（气）、光等装置的交接点，这些节点是信息传输的焦点，对故障诊断会大有帮助，可以很快初步判断故障发生的区段，如故障是在CNC系统、PLC、MT及液压等系统的哪一侧，以缩小检查范围。,106,（十一）拔插法 拔插法是通过监视插件板或组件拔出再插入的过程，确定拔出插入的连接界面是否为故障部位。值得注意的是，在插件板或组件拔出再插入的过程中，改变状态的部位可能不只是连接接口。因此，不能因为拔出插入后故障消失，就肯定是接口的接触不良，还有内部的焊点虚焊恢复接触状态、内部的短路点恢复正常等可能性。,107,1.6 数控机床的维护,1.6.1 预防性维护的重要性 每台机床数控系统在运行一定时间之后，某些元器件或机械部件难免出现一些损坏或故障现象，问题在于对这种高精度、高效益且又昂贵的设备，如何延长元器件的寿命和零部件的磨损周期，预防各种故，特别是将恶性事故消灭在萌芽状态，从而提高系统的平均无故障工作时间和使用寿命，一个重要方面是要作好预防性维护。,108,数控机床通常是一个企业的关键设备，有时