数控机床故障诊断与维护课件.ppt
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1、数控机床故障诊断与维护,第一章 绪论,第一章 绪论,学习内容,数控机床的组成和特点,数控机床诊断的意义,数控机床故障诊断技术及发展,学习目标,熟悉常见故障的类型,了解数控机床各部分的作用及特点,掌握数控机床故障诊断方法,数控机床故障诊断的内容和故障分类,第一章 绪论,1.1 数控机床的组成,1.1.1 数控机床的组成,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,再加上程序的输入/输出设备、可编程控制器、电源等辅助部分。,第一章 绪论,数控系统的核心。,由硬件和软件部分组成,接受输入代码经缓存、译码、运算插补)等转变成控制指令,实现直接或通过PLC对伺服驱动装置的控制。
2、,1)数控装置,2)伺服驱动装置,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,经放大驱动主机的执行机构,实现机床运动。,第一章 绪论,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来,反馈给数控装置构成闭环或半闭环系统。,3)检测反馈装置,4)机床本体,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。,第一章 绪论,1.2 数控机床故障诊断的意义,1.2.1 数控机床故障诊断和维修的必要性,第一章 绪论,1.3 数控机床故障诊断,1.3.1 故障的基本概念,故障数控机床全部或部分丧失原有的功能。,故障诊断在数控机床运行中,根据设备的
3、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,并辅以必要检测手段,查明故障的部位和原因。提出有效的维修对策。,第一章 绪论,1.3.2 故障的分类,1)按故障的起因分类,非关联性故障和系统本身结构与制造无关的故障。,关联性故障和系统的设计、结构或性能等缺陷有关而造成(分固有性和随机性)。,2)按故障的发生的状态分类,突然故障发生前无故障征兆,使用不当。,渐变故障发生前有故障征兆,逐渐严重。,第一章 绪论,3)按故障发生的性质分类,软件故障程序编制错误、参数设置不正确、机床操作失误等引起。,硬件故障电子元器件、润滑系统、限位机构、换刀系统、机床本体等硬件损坏造成。,干扰故
4、障由于系统工艺、线路设计、电源地线配置不当等以及工作环境的恶劣变化而产生。,第一章 绪论,4)按故障的严重程度分类,危险性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,因故障失去保护动作,造成人身或设备事故。,安全性故障机床安全保护系统在不需要动作时发生动作,引起机床不能起动。,第一章 绪论,1.3.3 数控系统的可靠性,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。,衡量的指标有:,MTBF平均无故障时间。 MTBF=总故障时间/总故障次数,MTTR排除故障的修理时间,平均有效度A: A=MTBF/(MTBF+MTTR),第一章 绪论,数控设备使用寿命故障频率曲
5、线,第一章 绪论,1.3.4 数控机床维修的特点,数控机床是高投入、高精度、高效率的自动化设备;,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;,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定的难度。,第一章 绪论,1.4 数控诊断技术,1.4.1 自诊断技术,1)开机自诊断(启动诊断),数控系统通电至正常运行准备状态为止。,使用系统内部自诊断软件,诊断内容,系统中关键的硬件和控制软件,系统配置:如CPU、RAM、ROM等芯片,MDI、CRT、I/O等模块,检测结果通过CRT显示。,启动诊断过程不结束,系统不能投入运行,第一章 绪论,2)运行自诊断(在线
6、诊断),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,并显示相关的状态信息和故障信息。,诊断内容,接口显示,CNC和PLC,CNC与机床、PLC与机床、CNC内部和状态,第一章 绪论,报警类型,过热报警,系统报警,存储器报警,伺服报警,行程开关报警,编程/设定报警,操作、编程错误引起的软故障,印刷电路板间的连接故障报警,第一章 绪论,3)离线诊断,用离线诊断软件,一般与CNC系统控制软件装在CNC系统中,可调用,在CRT上观察诊断结果。,第一章 绪论,1.4.2 诊断技术的发展,1)通讯诊断(远程、海外诊断),用户机床
7、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,第一章 绪论,2)自修复系统,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CRT上显示的同时,自动寻找备用模块并接上。,特点:实用但成本比较高,而且只适合总线结构的CNC系统。,第一章 绪论,3)人工智能专家故障诊断系统,第一章 绪论,4)人工神经元网络(ANN)诊断,ANN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的故障原因作为网络的输出,并且
8、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络上,每个输出神经元对应着一个故障原因。,第一章 绪论,5)对维修人员要求,掌握操作技能、熟悉编程,了解数控工作原理与结构,熟读说明书,掌握常用测试仪器的使用方法,借鉴他人经验,做好故障诊断和维修纪录,第一章 绪论,1.5 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,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,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,第二章 数控机床的验收及检测,第二章 数控机床的验收及检测,学习内容,数控机床的
9、安装和调试,数控机床的验收及功能测试,数控机床数据备份和基本参数设置,学习目标,熟悉数控的连接、试车及检验过程及标准,了解数控安装调试要求及内容,数控机床的检测实践,掌握基本参数设置及检验要求方法,2.1 数控机床的安装与调试,2.1.1 数控机床的安装,工艺准备:按图做好基础施工,第二章 数控机床的验收及检测,1)基础施工和机床就位,数控机床的安装包括基础施工、机床就位、连接组装、通电试车,技术准备:拆箱检查技术文件及装箱单,电气液压气管的连接(按说明书),外部电缆的连接:系统及各单元、接地、三相电源的连接,第二章 数控机床的验收及检测,2)连接和调整,确认电压、频率,检查相序,检查连接、排
10、除短路隐患,接通数控柜,检查输出电压和熔断器,参数的设定和确认,硬件短路棒及开关的设定,参数的设定。主要是核查,第二章 数控机床的验收及检测,参数的备份,系统与机床的接口:熟悉系统调试的技术知识、通过接口检测机床的状态,3)通电试车,通电前的准备:清洗、润滑、粗调几何精度,第一次通电的过程:一次全部接通或部分接通注意事项:安全问题 机床运行状态,通电正常后,检查内容:手动进给、主轴、手轮、限位开关 回零动作,2.1.2 数控机床的调试,精调机床水平,第二章 数控机床的验收及检测,1)精度调整,数控机床的调试包括机床精度调整、机床功能测试和机床试运行,调试换刀动作(ATC),调试交换工作台动作(
11、APC),试验各主要操作功能:常用指令、辅助动作等,第二章 数控机床的验收及检测,2)功能测试,检查附件是否完整及工作是否正常,3)机床的试运行,运行考机程序:数控车: 16 小时 加工中心: 32 小时,考机程序的考核范围,主轴转动中、高、低五种以上速度的正、反转及停止;,第二章 数控机床的验收及检测,执行考机程序需:不应发生除操作失误引起的任何故障,程序因故障中断后,需重新开始计时。,各进给运动中、高、低速度G00、G01移动,全行程的二分之一以上;,自动加工的功能和代码;,自动换刀交换刀床中2/3以上刀具,重量在中等以上的刀柄;,使用特殊功能如测量、APC交换和用户宏程序,2.2 数控机
12、床的验收,控制柜元器件的紧固检查(接插件、接线端子、元器件的固定),第二章 数控机床的验收及检测,数控系统外观检查(各部分破损、碰伤),输入电源电压、相序的确认;,检查直流输出电压(24V 、5V),确认数控系统与机床侧的接口,确认数控系统各参数的设定(最佳性能),2.2.1 开箱检验和外观检查,核对应有的随机操作、维修说明书、图样资料、合格证等技术文件,第二章 数控机床的验收及检测,装箱单,按合同规定,对照装箱单清点附件、备件、工具数量、规格及完好情况;,检查主机、数控柜、操作台等有无明显的碰撞损伤、变形、受潮、锈蚀,并逐项如实填写“设备开箱验收登记卡”存档。,2.2.2 系统的连接(以FA
13、NUC-0I系统为例),第二章 数控机床的验收及检测,控制单元主板与I/O LINK,第二章 数控机床的验收及检测,控制单元主板与串行主轴及伺服轴的连接,第二章 数控机床的验收及检测,控制单元I/O板与显示单元的连接,第二章 数控机床的验收及检测,控制单元I/O板与内装I/O卡的连接,第二章 数控机床的验收及检测,控制单元I/O板与MDI等的连接,2.2.3参数和数据备份(以FANUC-0I系统为例),第二章 数控机床的验收及检测,数控机床参数主要包括数控系统参数和机床可编程控制器(PMC)参数,参数的显示和修改方法,参数的分类和意义,参数的保持及备份,2.2.4 机床性能,第二章 数控机床的
14、验收及检测,主轴性能,手动操作高、中、低三挡转速连续进行五次正、反转的起动、停止,检验其动作的灵活性和可靠性。观察功率变化。,MDI方式转速由低到高,允差10%。观察机床的振动以及2H高速运行温升情况。,主轴准停五次正、反转的起动、停止,检验其动作的灵活性和可靠性。,第二章 数控机床的验收及检测,进给性能,手动操作高、中、低速进给和快速移动的起动、停止、点动的灵活性和可靠性。一级增量运行方式的误差。,MDI方式快速移动(G00)和进给(G01)速度,允差5%。,软/硬限位可靠性。,回原点可靠性。,第二章 数控机床的验收及检测,自动换刀功能,手动/自动操作通过手动和M06T指令自动运行,检验换刀
15、的可靠性、准确性、灵活性和平稳性,刀具交换时间测定换刀时间是否符合要求,机床噪声,主轴箱、冷却风扇、液压油泵等噪声小于85分贝。,第二章 数控机床的验收及检测,润滑装置,检查可靠性、泄露状况、油温、润滑点的油量分配。,气、液装置,密封性、可调整性、工作状态,电气装置,数控装置,附属装置-冷却、排屑等,2.2.5 数控功能,第二章 数控机床的验收及检测,运动指令功能,快速移动,直线圆弧插补功能的正确性。,准备指令功能,检验回原点、执行程序、进给倍率、急停等功能的准确性,操作功能,各类准备指令如半径补偿等功能的准确性。,第二章 数控机床的验收及检测,CRT显示功能,检验位置、程序、各种菜单显示功能
16、,2.2.6 连续空载运行,进行816小时的空载自动连续运行,2.3 机床精度检验,第二章 数控机床的验收及检测,2.3.1 几何精度检验(静态精度检验),定义:综合反映机床关键零部件经组装后的综合几何形状误差。,常用的检验工具:精密水平仪、精密方箱、直角尺、平尺、平行光管、千分表 、测微仪、高精度验棒。,机床几何精度检测必须在机床精调之后一次完成,不允许调整一项检测一项,因为几何精度有些项目是相互联系相互影响的。,第二章 数控机床的验收及检测,方箱,直角尺,圆柱角尺,第二章 数控机床的验收及检测,检验内容(以普通立式加工中心为例),1)工作台面的平面度,2)各坐标方向移动的相互垂直度,3)X
17、Y 坐标方向上移动时工作台的平行度,4)X 坐标方向上移动时工作台 T 型槽侧面的平行度,5)主轴的轴向窜动,6)主轴孔的径向跳动,7)主轴沿 Z 坐标方向移动时主轴轴心的平行度,8)主轴回转轴心线对工作台面的垂直度,9)主轴箱在 Z 桌表方向移动的直线度,第二章 数控机床的验收及检测,2.3.2 定位精度及检验,定义:机床各坐标轴在数控装置的控制下运动所能达到的位置精度,检验工具:双频激光干涉仪、测微仪和成组块规、标准刻度尺、光学读数显微镜。,定位精度决定于数控系统和机械传动误差。,第二章 数控机床的验收及检测,检验内容(以普通立式加工中心为例),1)直线轴的定位精度,2)直线轴的重复定位精
18、度,3)直线轴的回零精度,4)直线轴的反向误差,5)回转运动的定位精度,6)回转运动的重复定位精度,7)回转运动轴的回零精度,8)回转运动的反向误差,第二章 数控机床的验收及检测,2.3.3 切削精度,定义:是一项综合精度,不仅反映机床的几何精度和定位精度,同时还包括了试件的材料、环境温度、刀具性能已急切削条件等各种因素造成的误差和计量误差。,保证切削精度,必须要求机床的几何精度和定位精度的实际误差要比允差小。,切削精度检验可分为:单项加工精度检验(外圆、端面、螺纹)加工一个标准的综合性试件精度检验,第二章 数控机床的验收及检测,检验内容(卧式加工中心为例),1)镗孔精度-圆度、圆柱度,2)端
19、铣刀铣平面精度-平面度、阶梯差,3)端端铣刀铣侧面精度-垂直度、平行度,4)镗孔孔距精度X轴方向、 Y轴方向、对角线 方向、孔径偏差,5)立铣刀铣四周面精度直线度、平行度、厚度差、垂直度,6)两轴联动铣削直线精度直线度、平行度、垂直度,7)立铣刀铣削圆弧精度圆度,第三章 数控机床的维护与管理,第三章 数控机床的维护与管理,学习内容,数控机床的维护管理,数控的维护特点,备品备件与维修的重要性,学习目标,熟悉数控的抗干扰措施,了解数控维护内容、安全操作、维修规程,掌握数控的维护方法和要求,3.1 数控机床的维护,3.1.1.数控机床的维修管理,选择合理的维修方式,1)维修管理的内容,建立专业维修组
20、织和维修协作网,备件国产化,第三章 数控机床的维护与管理,维修方式有:事后维修、预防维修、改善维修、预知维修或状态监测维修、维修预防,从修理费用、停产损失、维修组织工作和修理效果等方面去衡量,点检管理:按有关文件的规定,对设备进行定点、定时的检查和维护,2)点检管理,点检的内容:定点、定标、定期、定项、定人、定法、检查、记录、处理、分析,分类:,第三章 数控机床的维护与管理,生产点检开机前检查、润滑、日常清洁、 紧固等工作(操作者),专职点检重点设备、部位(设备部门),日常点检一般设备的检查及维护(车间),3)数控车床的润滑示意图,第三章 数控机床的维护与管理,润滑部位及间隔时间,第三章 数控
21、机床的维护与管理,润滑方法及材料,4)某加工中心的维护点检表,第三章 数控机床的维护与管理,每天,主轴润滑恒温油箱,导轨润滑油箱,压缩空气气源压力,XYZ轴导轨面,油标油量及时添加润滑油润滑泵能定时启动及停止,清除切屑及脏物检查润滑油是否充分导轨面有划伤损坏,气源自动分水滤水器和自动空气干燥器,检查压力是否在正常范围,气液转换器和增压器油面,及进清理分水器中滤出的水分,自动保持空气干燥器正常工作,发现油面不够时及时补充油,机床液压系统,油量充足,并调节温度范围,油箱、液压泵无异常噪音压力表指示正常管路及各接头无泄漏工作油面高度正,第三章 数控机床的维护与管理,液压平衡系统,CNC的输入输出单元
22、,平衡压力指示正常快速移动时平衡阀工作正常,各种电气柜散热通风装置,光电阅读机清洁机械结构润滑良好,各种防护装置,各电柜冷却风扇工作正常风道过滤网无堵塞,导轨、机床各种防护罩等应无松动,每半年,滚珠丝杠,清洗旧润滑脂,涂上新的油脂,液压油路,清洗溢流阀、减压阀、滤油器及油箱箱底更换或过滤液压油,主轴润滑恒温油箱,第三章 数控机床的维护与管理,检查并更换直流伺服电机碳刷,润滑液压泵、滤油器清洗,检查换向器表面,吹净碳粉,去毛刺更换长度过短的电刷,跑合后使用,清理池底,更换滤油器,不定期,检查各轴轨道上镶条、压紧滚轮松紧状态,按机床说明书调整,冷却水箱,检查液面高度太脏、更换清理水箱底部经常清洗过
23、滤器,排屑器,每年,经常清理铁屑检查有无卡住,清理废油池,及时取油池中废油,以免外溢,调整主轴驱动带松紧,及按机床说明书调整,3.1.2.数控机床的日常维修,使用环境,1)数控机床使用中应注意的问题,电源要求,第三章 数控机床的维护与管理,避免阳光的直射和其他辐射,避免太潮湿或粉尘过多的场所,要远离振动大的设备,避免有腐蚀气体的场所,允许波动10%,数控机床应有操作规程,2)数控系统的维护,不宜长期封存不用,第三章 数控机床的维护与管理,每周通电1-2次,每次空运行1小时左右,严格遵守操作规程和日常维护制度,应尽量少开数控柜和强电柜的门,定时清扫数控柜的散热通风系统,数控系统的输入/输出装置的
24、定期维护,定期检查和更换直流电动机电刷,第三章 数控机床的维护与管理,经常监视数控系统的电网电压,定期更换存储器用电池,每年更换一次,电池的更换应在数控系统供电的状态下进行,以免参数丢失,数控系统长期不用时的维护,经常给数控系统通电,对于直流电动机应将电刷取出,以免腐蚀换向器,备用电路板的维护,做好维修前的准备工作:技术准备工具准备备件准备,主传动链的维护,3)机械部件的维护,第三章 数控机床的维护与管理,熟悉主传动链的结构、性能和主轴调整方法,对于带传动的主传动,定期调整带的松紧,防止打滑造成的丢转,经常检查压缩空气气压,保持主轴与刀柄连接部位的清洁,检查主轴箱温度,检查主轴润滑恒温箱,防杂
25、质,每年更换一次润滑油,并清洗过滤器,刀具拉紧装置长时间使用后会产生间隙,需调整液压缸吨活塞的位移量,滚珠丝杠螺母副的维护,第三章 数控机床的维护与管理,定期检查、调整丝杠螺母副的轴向间隙,检查丝杠支承与床身的连接是否松动,丝杠防护装置一有损坏要及时更换,采用润滑脂润滑的滚珠丝杠,每一个半年清洗丝杠上的旧润滑脂,换上新的润滑脂;用润滑油润滑的滚珠丝杠,每次机床工作前加油一次,刀库及换刀机械手的维护,第三章 数控机床的维护与管理,手动装刀时要确保装至位,装牢,严禁超重、超长刀具装入刀库,注意保持刀柄和刀套的清洁,采用顺序选刀方式的,注意刀库上刀具的顺序,经常检查刀库回零是否正确,开机后,先空运行
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