数控设备安装与维修教案(1).ppt
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1、数控设备安装与维修,第一章 绪论第二章 数控机床故障诊断与维修基础第三章 数控机床的故障预防第四章 数控机床机械结构故障诊断,数控设备安装与维修,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,第一章 绪论,教学目的与要求1.掌握设备故障诊断与维修的基本概念 2.了解设备故障诊断与维修的目的与意义以及最新发展方向重点与难点 1、数控故障发生规律 2、数控机床故障诊断的内容与方法,第一章 绪论,一、设备故障
2、诊断与维修基本概念 1.设备故障诊断技术故障定义:故障是设备或零部件丧失了规定功能的一种状态故障含义:有两层故障诊断: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。,机械设备功能失效,机械设备偏离正常功能,数控设备使用寿命故障频率曲线,故障发生规律:遵循浴盆曲线,T1磨合期,T2正常使用期,T3损耗期,1、设备故障诊断技术,故障发生规律对维修指导意义:设备磨合期很少有器质性故障,出现故障多为设备不适性小故障,一般好解决 正常运行时,故障率很低且几近相等,一般不需很多备件库存,只需存
3、储一些易损件在设备进入磨损期前安排大(项)修,并开始考虑备件库存,当费用太高,可考虑报废更新设备是确定设备保质期和设备折旧年限的理论依据,、设备故障诊断基本内容和方法,基本内容设备运行状态监测设备运行状态趋势预报故障性质、故障原因确定,、设备故障诊断基本内容和方法,基本方法简易诊断法:借助一般检查工具,查阅有关技术档案资料或通过问、看、摸、听、嗅等实用诊断方法进行精密诊断法:借助先进测试手段对设备进行精确的定量的检测与分析,、设备维修,二、数控机床故障诊断与维修目的,基本概念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:可靠性:平均无故障时间:MTBF=总工
4、作时间/总故障次数平均修复时间:MTTR=总故障停机时间/总故障次数平均有效度:A=MTTR/(MBTF+MTTR),二、数控机床故障诊断与维修目的,2.诊断与维修目的 提高机床的可靠性(平均有效度A)3.措施(1)加强日常维护保养以延长平均无故障时间(2)当设备出现故障时要尽快诊断出故障原因并加以修复,三、故障诊断与维修技术的新发展,1.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,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CR
5、T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。,三、故障诊断与维修技术的新发展,3.人工智能专家故障诊断系统,三、故障诊断与维修技术的新发展,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。,第二章数控机床故障诊断与维修基础,第一节 概述第二节 数控机床的故障及故障分类第三节 数控机床故障诊断与维修基础知识
6、第四节 数控机床故障诊断与维修 一般步骤和原则第五节 故障处理,第二章数控机床故障诊断与维修基础,教学目的与要求(1)了解数控设备的组成及分类;(2)了解数控设备故障分类方法;(3)掌握数控设备故障诊断的常用工具与仪器的用途与使用方法;(4)掌握数控设备故障常规处理方法以及故障诊断与维修的基本原则;重点与难点1、常用工具与仪器的用途与使用方法2、资料的查阅和使用方法,第一节 概述,一、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。1.数控装置(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
7、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.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,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。4.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,第二 章 数控机床故障诊断 与维修基础,第二节、数控机床故障及故障分类,1.故障的分类 1)从故障的起因分类 关联性故障与系统的设计、结构或性能等缺陷有关而造成(分固有性和随机性)。非关联性故障
8、与系统本身结构、制造无关的故障。,2)从故障发生的状态分类 突发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。3)按故障发生的性质分系统性故障-指在一定条件下必然会发生的故障随机性故障-指在相同下,只偶然出现一两次的故障.,4)按故障发生的部位分类 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。,5)按故障发生的原因分 自身故障-指由于自身原因引起的故障 外部故障-由于外界环境变化超出机床规定范围而造成的故障,如干扰故障,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
9、产生。,4)按故障发生后果分类 破坏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。这类故障不能重演 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。,6)按故障发生有无报警分 有故障报警显示的故障-能根据数控系统自诊断功能提示,较容易找到故障原因 无故障报警显示的故障-故障发生后无报警显示,2.数控机床维修的特点 1)数控机床是高投入、高精度、高效率的自动化设备;2)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;3)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。,第三节、数控机
10、床故障诊断 与维修基础知识,、诊断常用的仪器仪表及工具(1)仪器仪表万用表可测电阻、交、直流电压、电流 指针式:有测量过程 数字式:直接读数相序表可检查直流驱动装置输入电流的 相序双踪示波器检查信号波形钳形电流表不断线检测电流,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。机械故障诊断仪 对机械故障进行检测、分析与诊断。()工具“+”、“一”螺丝刀、钳子、镊子、烙铁等,第三节、数控机床故障诊断 与维修基础知识,、诊断用技术资料,数控系统操作手册数控系统编程手册数控系统安装与维修手册伺服驱动系统使用说明书 数控机车的技术资料对故
11、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 发生故障,再进行分析的同时查阅资料。,、诊断用技术资料,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: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连接图数控机床结构简图数控机床参数表数控机床PLC控制程序,、对维修人员素质要求,专业知识面要宽有较强的动手能力能阅读英文技术文献,第四节 诊断与维修的一般步骤与原则,先外部后内部先机械后电气先静后动,先公用后专用先简单后复杂先一般后特殊,一般步骤深入故障现场,掌握充分的故障信息分析故障原因,确定检查的方法和步骤故障的检测和排除基本原则
12、,数控机床故障诊断一般步骤,一、故障诊断步骤 当数控机床发生故障时,一般不要关断电源,对出现的信号和现象作好记录.1.尤其注意以下的故障信息:CRT显示的报警号和报警提示及报警灯如无报警,了解系统处于何种工作状态?系统的工作方式诊断结果当前程序段、执行何种指令和何种操作,数控机床故障诊断一般步骤,一、故障诊断步骤故障发生在何种速度下?轴处于什么位置、与指令值的误差量有多大?以前是否发生过类似故障?现场有否现象?故障是否重复发生?有无其它偶然因数,突然停电、电源电压波动较大、打雷、某部位进水和外部干扰等,数控机床故障诊断一般步骤,一、故障诊断步骤 2.步骤详细了解故障情况 了解、观察、检测分析故
13、障原因 根据故障现象罗列故障原因、分析、确定查找方向和手段、缩小范围由表及里进行故障源查找 从易到难、从外围到内部,数控机床故障诊断基本原则,一、故障诊断原则先外部后内部 发生故障后,采用望、听、嗅、问、摸等方法由外向内逐一进行检查(各类开关、连接件、传感器接触不良、温度、湿度、油雾和粉尘对元件及电路板的污染和侵蚀等)重视和检查这些部位可迅速排除较多故障,数控机床故障诊断基本原则,二、故障诊断原则先机械后电气 机械故障易察觉,而数控系统故障诊断难度相对较大,有些电气故障也是由机械动作失灵而引起先静后动 不要盲目动手,问清故障发生的过程和状态、观察机床现状、查明有关资料、分析故障原因后再动手,数
14、控机床故障诊断基本原则,二、故障诊断原则先公用后专用 公用性的问题往往影响全局,若几个进给轴都不动,先检查电源、CNC、PLC及液压等公用部位先简单后复杂 当多种故障互相交织,一时无从下手时,先解决容易的问题,可能会得到一些启发,数控机床故障诊断基本原则,二、故障诊断原则先一般后特殊 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:一台FANUC 0T数控车床Z轴回零不准,常常是由于降速挡块位置走动所造成。一旦出现这一故障,应先检查挡块,再检查编码器、位置控制等环节,第五节 故障处理,一、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)硬故障
15、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 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、CRT显示的内容、主板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,报警是否消失。如消失,说明是随机性故障或是由操作错误引起的。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,必要时进行一些检测或试验,达到确诊故障的目的。,复位后,故障不能消失,可从以下几方面进行调查:1.检查机床的运行状态机床故障时的运行方式CRT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故障时轴的定位
16、误差刀具轨迹是否正常辅助机能的运行状态,2.检查加工程序及操作情况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故障是否与换刀有关故障是否与进给速度有关操作者的情况(新手)3.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附近有否使用大电流的装置,4.检查环境状态CNC周围的温度状况控制柜热交换器、轴流风扇工作情况系统周围的振动情况附近有否高频干扰源5.检查机床状况熔丝是否已熔断故障前是否修理过机床或设置过参数机床是否已调整好,在运行过程中是否改变过工作方式机床是否正处于急停、锁住状态速度倍率开关是否设为零进给保持按钮是否被按下间隙补偿量是否合适机床各信号电缆有否破损信号线和电源线
17、是否分开走线屏蔽线接地是否正确,思考题,某数控车床主轴间隙大了需调整,此时应查找A 液压原理图 B电气原理图 C 主轴箱装配图 D PLC梯形图某数控车床出现920伺服报警而停机,为查找原因,需阅读A 电气原理图 B 数控系统诊断手册 C 数控参数表 D PLC梯形图某操作者不知机床导轨需用何种润滑油,这时需查找A 液压原理图 B润滑图 C 机械结构装配图 D PLC梯形图能用来观察伺服系统的超调、振荡波形的是A万用表 B 示波器 C 逻辑分析仪 D激光干涉仪不能用来测试查找集成电路故障的是A在线IC测试仪 B离线IC测试仪 C PLC 编程器 D短路追踪仪机床正常运行时出现液位报警而停机,此
18、故障属于A随机性故障 B系统性故障 C外部故障 D 加工精度故障机床正常运行时出现报警号为502的X轴正向超程报警,此故障属于A无报警显示故障 B系统性故障 C有报警显示故障 D 元器件质量特性故障,第三章 数控机床的故障预防,第一节 数控机床的选用第二节 数控机床的安装与调试第三节 数控机床的验收第四节 数控机床的使用与维护第五节 数控机床的抗干扰技术,理论知识(1)掌握数控机床的选用;(2)掌握数控设备的安装、调试工作流程,及每个环节工作内容、基本方法和有关要求(3)掌握数控设备几何精度、定位精度和切削精度的验收内容与方法。(4)掌握数控设备日常维护和管理工作内容与方法(5)了解数控机床的
19、抗干扰技术。,教学目的和要求,应具备的技能:(1)根据典型加工零件选择数控机床(2)数控机床安装与调试(3)数控机床几何精度、切削精度的检测方法(4)检测工具的使用(5)数控机床的维护和保养 重点与难点(1)数控机床安装、调试与验收主要内容(2)数控机床的精度检测,第一节 数控机床的选用,选用数控机床需遵循的原则实用性经济性可操作性稳定可靠性,第一节 数控机床的选用,选择数控机床的主要注意事项选择数控机床的种类选择数控系统选择数控机床规格选择数控机床精度自动换刀装置、刀库容量的选择刀柄的配置选择功能及附件的选择选择机床制造厂,第二节 数控机床的安装与调试,数控机床安装调试工作流程 选择安装位置
20、-设备开箱验收-基础制作-设备就位安装-粗调水平-通电前准备与检查-通电后检查和空运行-二次灌浆-精调水平-机床及数控系统功能验收-几何精度检测-定位精度检测切削精度检测-设备移交。,第二节 数控机床的安装与调试,数控机床的安装选择安装位置 需考虑因素:(1)环境要求(2)电网要求(3)运输方便要求(4)施工维修要求(5)操作维修安全要求,第二节 数控机床的安装与调试,二、设备开箱验收 工作内容(1)对机床外观验收(油漆、磕碰、变形)(2)按设备装箱单清点资料、随机附件、工具和备件等(3)对机床配置是否与合同相符验收,第二节 数控机床的安装与调试,三、基础制作小型机床无须作基础,用膨胀螺栓即可
21、2.对精度不高的中型数控机床也可不做基础,如安装地是水泥,只要打出地脚螺栓孔二次灌浆即可3.精密机床、大型机床则要做基础,有的还需防振沟地基面积和深度取决于机床重量和土质情况,第二节 数控机床的安装与调试,四、设备就位安装设备吊运:注意按说明书吊运图进行;如用叉车,叉脚尽量开些,让机床重心落在叉脚之间,叉脚位置选择以使机床变形最小为原则。设备安装:小型机床可一次性就位 大型机床分若干个包装箱,设备安装要按“先主机后辅机、先下后上、先机械后电气、先内后外”原则进行。,第二节 数控机床的安装与调试,五、粗调水平机床安装到位后应粗调水平,为二次灌浆作准备。,第二节 数控机床的安装与调试,六、通电前准
22、备与检查内容:去除防锈脂并对机床加液压油、润滑油和冷却液检查数控系统及强电柜内各电气元件连接是否松动数控系统设定确认输入电源电压、频率、相序的确认数控系统内直流稳压电源输出端对地是否短路?,第二节 数控机床的安装与调试,七、通电后检查及空运行检查内容:各电机相序检查各印刷电路上电压是否正常确认数控系统各种参数的设定并备份确认数控系统与机床侧的接口状态空运行检查内容回参考点检查超程检查主轴运行检查工作台或拖板移动检查,第二节 数控机床的安装与调试,八、二次灌浆及精调水平二次灌浆注意事项:应使用高标号水泥 夯实并找平精调水平注意事项 机床各部件摆放要符合要求 在二次灌浆水泥固化达到设计强度后进行
23、精调水平要求达到合格证上规定值,第三节 数控机床的验收,数控机床常规验收机床外观验收(在开箱进行)数控柜外观检查(在通电前检查中进行)数控机床功能验收数控系统功能验收几何精度验收几何精度概念几何精度验收在何时进行?几何精度验收常用工检具,有何要求?几何精度验收项目有哪些?几何精度验收方法几何精度验收注意事项,第三节 数控机床的验收,定位精度验收定位精度概念定位精度验收条件定位精度验收内容定位精度验收工具定位精度验收方法直线运动定位精度的检测直线运动重复定位精度的检测直线运动原点返回精度的检测直线运动失动量的测量回转轴运动精度的测定,一、数控机床的验收1.机床性能主轴性能手动操作高、中、低三挡转
24、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、转速、主轴的准停及机床的振动情况。,第三节 数控机床的验收,一、数控机床的验收,1.机床性能进给性能 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 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。,一、数控机床的验收,1.机床性能自动换刀性能 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。机床噪声 主轴箱、冷却风扇、液压油泵等噪声小于85分贝。,一、数控机床的验收,2、数控功能指令功能指令的功
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