数控机床故障诊断与维修项目1 数控机床维护维修基础.ppt

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1、1,项目一数控机床维护维修基础,2,项目分析,项目实施,知识拓展,项目作业,项目导入,项目导航,3,学 习 目 标,*知识目标1.掌握数控机床的组成；2.掌握数控机床维护；3.掌握数控机床的故障与分类；4.了解数控机床故障排除的思路和原则；5.熟悉数控机床维修的基本步骤。*能力目标 通过对数控机床进行预防性维护，从而延长电子器件的寿命和机械部件的磨损周期，预防各种故障，提高数控机床的平均无故障工作时间和使用寿命。,4,【项目导入】,华中数控车床一台。质量要求：能够达到延长机床使用寿命的目的。安全要求：严格按照安全操作规程进行项目作业。文明要求：自觉按照文明生产规则进行项目作业。环保要求：努力按

2、照环境保护要求进行项目作业。,5,【项目分析】,一、数控机床的组成 数控机床由机床、数控系统、外围技术三部分组成，如图1-1所示。它的控制采用计算机数字控制方式，它各个坐标方向的运动均采用单独的伺服电动机驱动，取代了普通机床上联系各坐标方向运动的复杂齿轮传动链。,6,图1-1数控机床的组成,7,数控机床结构方框图如图1-2。它是由X、Y、Z三个坐标来实现刀具和工件间的相对运动的立式数控铣床。数控机床由信息输入、信息运算及控制、伺服驱动系统和位置检测反馈、机床本体、机电接口五大部分组成。,8,图1-2 数控机床的结构方框图,9,1信息输入/输出 这一部分是数控机床的信息输入通道，加工零件的程序和

3、各种参数、数据通过输入设备送进计算机系统(数控装置)。早期的输入方式为穿孔纸带、磁带。目前较多采用磁盘；在生产现场，特别是一些简单的零件程序都采用按键配合显示器(CRT)的手动数据输入(MDI)方式；手摇脉冲发生器输入都是在调整机床和对刀时使用；通过通信接口，可由上位机输入。,10,2.信息运算及控制（CNC)数控装置是由中央处理单元(CPU)、存储器、总线和相应的软件构成的专用计算机，它接收到输入信息后，经过译码、轨迹计算(速度计算)、插补运算和补偿计算，再给各个坐标的伺服驱动系统分配速度、位移指令。这一部分是数控机床的核心。整个数控机床的功能强弱主要由这一部分决定。,11,3.伺服驱动系统

4、 伺服驱动系统又称为伺服驱动装置，它接收计算机运算处理后分配来的信号。该信号经过调解、转换、放大以后去驱动伺服电机，带动数控机床的执行部件运动。数控机床的伺服驱动装置分为主轴驱动单元(主要是速度控制)、进给驱动单元(包括速度控制和位置控制)、回转工作台和刀库伺服控制装置以及它们相应的伺服电机等。伺服系统分为直流伺服系统和交流伺服系统，而交流伺服系统正在取代直流伺服系统；以步进电机驱动的伺服系统在某些具体场合仍可采用；,12,直线电机系统是适应高速、高精度的一种伺服机构。在伺服系统中还包括安装在伺服电机上(或机床的执行部件上)的速度、位移检测元件及相应电路，该部分能及时将信息反馈回来，构成闭环控

5、制(交流数字闭环控制中还包括电流检测反馈)。一般来说，数控机床的伺服驱动系统，要求具有很好的快速响应性能以及能够灵敏而准确地跟踪指令的功能。所以，伺服驱动及检测反馈是数控机床的关键环节，一定程度决定机床的性能。,13,4.主机(机床本体)数控机床的主机包括机床的主运动部件、进给运动部件、执行部件和基础部件，如床身、底座、立柱、滑鞍、工作台(刀架)、导轨等。数控机床与普通机床不同，它的主运动、各个坐标轴的进给运动都由单独的伺服电机(无级变速)驱动，所以它的传动链短、结构比较简单。为了保证数控机床的快速响应特性，在数控机床上普遍采用精密滚珠丝杠和直线滚动导轨副。为了保证数控机床的高精度、高效率和高

6、自动化加工，机床的机械结构应具有较高的动态特性、动态刚度、阻尼精度、耐磨性以及抗热变形性能。在加工中心上还具备有刀库和自动交换刀具的机械手。同时还有一些良好的配套设施，如冷却、自动排屑、防护、可靠的润滑、编程机和对刀仪等，以利于充分发挥数控机床的功能。,14,5.机电接口 数控机床上除了点位、轨迹控制采用数字控制外，还有许多其他的控制，如主轴的启停，刀具的更换，工件的夹紧松开，各种辅助交流电动机的启停，电磁铁的吸合、释放，离合器的开、合，电磁阀的打开与关闭等。它们的动力来源是由电源变压器、控制变压器、各种断路器、保护开关、接触器、功率断路器及熔断器等组成的强电线路提供的，而这种强电线路不能与低

7、压下工作的控制电路或弱电线路直接连接，只能通过断路器、热动开关、中间继电器等转换成直流低压下工作的触点的开、合(关)工作，成为继电器逻辑电路或PLC可接收的信号。其他还有为了保证人身和设备安全或者为了操作、兼容性所必需的，如急停、进给保持、循环启动、行程限位、JOG命令(手动连续进给)、NC报警、程序停止、复位、M信号、S信号、T信号等也需由PLC来传送。PLC控制的虽是动作先后逻辑顺序，但它处理的是数字信息。数控机床的计算机都能将数字控制信息和开关量控制信息很好地协调起来，实现正常的运转和工作。以上这些都是属于数控装置和机床之间的接口问题，统称为机电接口,15,一般将信息输入、运算及控制、伺

8、服驱动中的位置控制、PC控制统称为数控系统，将它们安装在一个类似柜式的装置中，称为数控装置。伺服驱动(常指速度控制环)单元、伺服电机、机械传动环节统称为伺服系统。,16,1预防性维护方法的重要性 预防性维护，就是要将有可能造成设备故障和出了故障后难以解决的因素排除在故障发生之前。数控机床在运行一定时间之后，某些元器件或机械部件难免会出现一些损坏或故障现象，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，预防各种事故，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，一个重要方面是要做好预防性维护。,二、数控机床维护,17,2.预防性维护工作

9、的主要内容 对数控机床的维护要有科学的管理方法，要有计划、有目的地制定相应的规章制度。对维护过程中发现的故障隐患应及时加以清除，避免停机待修，以延长平均无故障工作时间，增加机床的开动率。数控系统的维护保养的具体内容，在随机的使用和维修手册中通常都做了规定。维护从时间上来看，分为点检与日常维护。,18,1）点检（1）点检的概念：所谓点检，就是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。从点检的要求和内容上看，点检可分为专职点检、日常点检和生产点检三个层次，图1-3所示为数控机床点检维修过程示意图。,19,1-3 点检维修过程示意图,20,专职点检。专职点检人员负责对数控机床的关键

10、部位和重要部位按周期进行重点检查、设备状态检测与故障诊断，制定点检计划，做好诊断记录，分析维修结果，提出改善设备维护管理的建议。日常点检。日常点检人员负责对机床的一般部位进行检查，处理和排除数控机床在运行过程中出现的故障。生产点检。生产点检人员负责对生产运行中的数控机床进行检查，并负责润滑、紧固等工作。,21,（2）点检管理 A.安全保护装置：开机前检查机床的各运动部件是否在停机位置。检查机床的各保险及防护装置是否齐全。检查各旋钮、手柄是否在规定的位置。检查工装夹具的安装是否牢固可靠，有无松动、移位。刀具装夹是否可靠以及有无损坏，如砂轮有无裂缝。工件装夹是否稳定可靠。,22,B.机械及气、液压

11、仪器仪表：（开机后先让机床低速运转35分钟，然后检查如下项目）主轴运转是否正常，有无异味、异声。各轴向导轨是否正常，有无异常现象发生。各轴能否正常回归参考点。空气干燥装置中滤出的水分是否已经放出。气压、液压系统是否正常，仪表读数是否在正常值范围之内。,23,C.电气防护装置：各种电气开关、行程开关是否正常。电动机运转是否正常，有无异声。D.加油润滑：机床低速运转时，检查导轨的供油情况是否正常。按要求位置及规定的油号加注润滑油，注油后，将油盖盖好，然后检查油路是否畅通。,24,E.清洁文明生产：设备外观应无灰尘、无油污，呈现本色。各润滑面无黑油、无锈蚀，应有洁净的油膜。丝杠应洁净、无黑油，亮泽有

12、油膜。生产现场应保持整洁有序。,25,27,28,2）数控系统日常维护 数控系统的维护保养的具体内容，在随机的使用和维修手册中通常都做了规定，现就共同性的问题做以下要求:（1)严格遵循操作规程。数控系统编程、操作和维修人员都必须经过专门的技术培训，熟悉所用数控机床的机械部件、数控系统、强电装置、液压气动装置等部分的使用环境、加工条件等；能按数控机床和数控系统使用说明书的要求正确、合理地使用设备。应尽量避免因操作不当引起的故障。通常，在数控机床使用的第一年内，有13以上的故障是由于操作不当引起的。按操作规程要求进行日常维护工作，有些部件需要天天清理，有些部件需要定时加油和定期更换。,29,（2)

13、对纸带阅读机或磁盘阅读机的定期维护。纸带阅读机是老一代数控系统信息输入的一个重要部件，CNC系统参数、零件程序等数据通过它输入到CNC系统的寄存器中。如果阅读机读带部分有污物，会使读入的纸带信息出现错误。所以操作者每天应对阅读头、纸带压板、纸带通道表面进行检查，用纱布蘸酒精擦净污物。对纸带阅读机的运动部分，如主动轮滚轴、导向滚轴、压紧滚轴等每周应定时清理；对导向滚轴、张紧臂滚轴等每半年一次加注润滑油。对于磁盘阅读机中的磁盘驱动器内的磁头应用专用清洗盘定期进行清洗。,30,（3)防止数控装置过热。应定期清理数控装置的散热通风系统，应经常检查数控装置上各冷却风扇工作是否正常。应视车间环境状况，每半

14、年或一个季度检查清扫一次。环境温度过高常会使数控装置内温度超过55以上。这在我国南方常会发生这种情况，安装空调装置之后，数控系统的可靠性有比较明显的提高。,31,（4)经常监视数控系统的电网电压。通常数控系统允许的电网电压范围在额定值的+10-15之间，如果超出此范围，轻则使数控系统不能稳定工作，重则会造成重要的电子部件损坏。因此，要经常注意电网电压的波动。对于电网质量比较恶劣的地区，应及时配置数控系统专用的交流稳压电源装置，这将使故障率有比较明显的降低。,32,（5)防止尘埃进入数控装置内。除了进行检修外，应尽量少开电气柜门。因为柜门常开易使空气中漂浮的灰尘和金属粉末落在印制电路板和电器接插

15、件上，容易造成元件之间的绝缘电阻下降，从而出现故障甚至造成元件损坏。有些数控机床的主轴控制系统安置在强电柜中，强电柜门关得不严是使电器元件损坏、数控系统控制失灵的一个原因。一些已受外部尘埃、油雾污染的电路板和接插件可采用专用电子清洁剂喷洗。,33,1,（6)存储器用电池要定期检查和更换。通常，数控系统存储参数用的存储器采用CMOS器件，其存储的内容在数控系统断电期间靠支持电池供电保持。支持电池一般采用锂电池或可充电的镍镉电池，当电池电压下降至一定值时就会造成参数丢失。因此，要定期检查电池电压，当该电压下降至限定值或出现电池电压报警时，应及时更换电池。在一般情况下，即使电池尚未消耗完，也应每年更

16、换一次，以确保数控系统能正常工作。更换电池时一般要在数控系统通电状态下进行，这样才不会造成存储参数丢失。一旦参数丢失，在调换新电池后，须重新将参数输入。,34,（7)备用印制线路板的定期通电。已经购置的备用印制线路板应定期装到CNC系统上通电运行。实践证明，印制线路板长期不用时易出故障。,35,（8)数控系统长期不用时的维护。应注意数控机床不宜长期封存，购买的机床要尽快投入生产使用。数控机床闲置过长会使电子元器件受潮，加快其技术性能下降或损坏。所以，当数控机床长期闲置不用时，也应定期对数控系统进行维护保养，保证机床每周通电12次，每次运行1小时左右，以防止机床电器元件受潮，并能及时发现有无电池

17、报警信号，避免系统软件参数丢失。,36,三、数控机床的故障与分类,1按数控机床发生的故障性质分类 1）系统性故障 这类故障是指只要满足一定的条件，机床或者数控系统就必然出现的故障。例如电网电压过高或者过低，系统就会产生电压过高报警或者过低报警；切削量过大时，就会产生过载报警等。,37,2)随机故障 这类故障是指在同样条件下，只偶尔出现一次或者两次的故障。要想人为地再现同样的故障则是不容易的，有时很长时间也很难再遇到一次。这类故障的分析和诊断是比较困难的。一般情况下，这类故障往往与机械结构的松动、错位，数控系统中部分元件工作特性的漂移、机床电器元件可靠性下降有关。,38,2.按故障类型分类 1)

18、机械故障 这类故障主要发生在机床主机部分，还可以分为机械部件故障、液压系统故障、气动系统故障和润滑系统故障等。,39,2）电气故障 电气故障是指电气控制系统出现的故障，主要包括数控装置、PLC控制器、伺服单元、CRT显示器、电源模块、机床控制元件以及检测开关的故障等。这部分的故障是数控机床的常见故障，应该引起足够的重视。,40,3.按数控机床发生故障后有无报警显示分类 1）有报警显示故障 这类故障又可以分为硬件报警显示和软件报警显示两种。（1）硬件报警显示故障 硬件报警显示通常是指各单元装置上的指示灯的报警指示。在数控系统中有许多用以指示故障部位的指示灯，如控制系统操作面板、CPU主板、伺服控

19、制单元等部位，一旦数控系统的这些指示灯指示故障状态后，根据相应部位上的指示灯的报警含义，均可以大致判断故障发生的部位和性质，这无疑会给故障分析与诊断带来极大好处。因此维修人员在日常维护和故障维修时应注意检查这些指示灯的状态是否正常。,41,（2）软件报警显示故障 软件报警显示通常是指数控系统显示器上显示出的报警号和报警信息。由于数控系统具有自诊断功能，一旦检查出故障，即按故障的级别进行处理，同时在显示器上显示报警号和报警信息。软件报警又可分为NC报警和PLC报警，前者为数控部分的故障报警，可通过报警号，在数控系统维修手册上找到这个报警的原因与怎样处理方面的内容，从而确定可能产生故障的原因；后者

20、的报警信息来自机床制造厂家编制的报警文本，大多属于机床侧的故障报警，遇到这类故障，可根据报警信息，或者PLC用户程序确诊故障。,42,2）无报警显示的故障 这类故障发生时没有任何硬件及软件报警显示，因此分析诊断起来比较困难。对于没有报警的故障，通常要具体问题做具体分析。遇到这类问题，要根据故障现象、机床工作原理、数控系统工作原理、PLC梯形图以及维修经验来分析诊断故障。,43,4.按故障发生部位分类 1）数控装置部分的故障 数控装置部分的故障又可以分为软件故障和硬件故障。(1）软件故障有些机床故障是由于加工程序编制出现错误造成的，有些故障是由于机床数据设置不当引起的，这类故障属于软件故障。只要

21、将故障原因找到并修改后，这类故障就会排除。(2)硬件故障有些机床故障是因为控制系统硬件出现问题，这类故障必须更换损坏的器件或者维修后才能排除。例如一台数控冲床出现故障，屏幕没有显示，检查电源模块上没有5V电压，说明电源模块损坏，维修后，机床恢复正常使用。,44,2)PLC部分的故障 PLC部分的故障也分为软件和硬件故障两种。(1）软件故障 由于PLC用户程序编制有问题，在数控机床运行时满足一定的条件即可发生故障。另外，PLC用户程序编制得不好，经常会出现一些无报警的机床侧故障，所以PLC用户程序要编制得尽量完善。(2)硬件故障 由于PLC输入输出模块出现问题而引起的故障属于硬件故障。有时个别输

22、入输出口出现故障，可以通过修改PLC程序，使用备用接口替代出现故障的接口，从而排除故障。,45,3)伺服系统故障：伺服系统的故障一般都是由于伺服控制单元、伺服电动机、测速装置、编码器等出现问题引起的。4)机床主体部分的故障：这类故障大多数是由于外部原因造成的，如机械装置不到位、液压系统出现问题，开关损坏、驱动装置出现问题。机床主轴、导轨、丝杠、轴承、刀库等由于种种原因，会出现丧失精度、爬行、过载等问题。这些问题往往会造成数控系统的报警。因此，数控系统的故障判断是一个综合问题。,46,5.按故障发生的破坏程度分类 1)破坏性故障：这类故障出现会对操作者或设备造成伤害或损害，如超程运行、飞车、部件

23、碰撞等。发生破坏性故障后，例如，一台数控车床在正常加工的情况下，刀具撞到工件，造成重大的损失，经过仔细分析，发现返回参考点错误。2)非破坏性故障：数控机床的绝大多数故障属于这类故障，出现故障时对机床和操作人员不会造成任何伤害，所以诊断这类故障时，可以再现故障，并仔细观察故障现象，通过故障现象对故障进行分析和诊断。,47,四、数控机床故障排除的思路和原则,1数控机床故障排除的思路 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，维护维修人员对故障的确认是很有必要的，特别是在操作使用人员不熟悉机床的情况下尤为重要。此时，不应该也不能让非专业人士随意开动机床，特别是出现故障后

24、的机床，以免故障的进一步扩大。,48,在数控系统出现故障后，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；其次，在确认通电对数控系统无危险的情况下，再通电亲自观察。特别要注意主要故障信息，包括数控系统有何异常、CRT显示的报警内容是什么等，具体如下。,49,(1)在故障发生时，报警号和报警提示是什么?有哪些指示灯和发光管报警?(2)如无报警，数控系统处于何种工作状态?数控系统的工作方式和诊断结果如何?(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?(4)故障发生时，进给在何种速度下?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

25、过类似故障?现场有无异常现象?故障能否重复发生?(6)观察数控系统的外观、内部各部分是否有异常之处。,50,2）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 在充分调查和现场掌握第一手材料的基础上，把故障问题正确地罗列出来。俗话说，能够把问题说清楚，就已经解决了问题的一半。,51,3）分析故障原因，制定排除故障的方案 在分析故障时，维修人员不应仅局限于CNC部分，而要对机床强电、机械、液压、气动等方面都做详细的检查，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。,52,分析故障原因时应注意以下两个方面。，(1)思路一定要开阔，无论是数控系统、强电部

26、分，还是机械、液压、气压传动等，要将有可能引起故障的原因以及每一种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。,53,4）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，用试验的方法进行验证，逐级来定位故障部位，最终找出发生故障的真正部位。为了准确、快速地定位故障，应遵循“先方案后操作”等原则。,54,5)故障的排除 根据故障部位及发生故障的准确原因，应采用合理的故障排除方法，高效、高质量地修复数控机床，尽快让数控机床投入生产。6)解决故障后资料的整理 故障排除后，应迅速恢复机床现

27、场，并做好相关资料的整理工作，以便提高自己的业务水平，方便机床的后续维护和维修。,55,2.故障排除应遵循的原则 在检测故障的过程中，应灵活应用检查数控系统故障的一些行之有效的方法，在检测、排除故障中，应掌握以下若干原则。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，应先静下心来，考虑解决方案后再动手。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；若现场的破坏导致误判，或者引入新的故障或导致更严重的后果，则会后患无穷。,56,2)先检查后通

28、电 确定方案后，对有故障的机床要秉承“先静后动”的原则，先在机床断电的静止状态下，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；在运行的工况下，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，在运行的工况下进行动态诊断。,57,3)先软件后硬件 当发生故障的机床通电后，应先检查数控系统的软件工作是否正常。有些故障可能是软件的参数丢失，或者是操作人员的使用方式、操作方法不当而造成的。切忌一上来就大拆大卸，以免造成更严重的后果。,58,4)先外部后内部 数控机床是机械、液压、电气等一体化的机床，故其故障必然要从机械、液压、电气这三

29、个方面综合反映出来。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。比如在数控机床中，外部的行程开关、按钮开关、液压气动元件的连接部位，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，电控柜插座或端子板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真是造成数控机床故障的重要因素。此外，由于在工业环境中，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，都会对信号传送通道的接插件部位产生严重影响。在检修中要重视这些因素，首先检查这些部位就可以迅速排除较多的故障。另外，尽量避免随意启封、拆卸。不适当的大拆大卸，往往会扩大故障，使数控

30、机床丧失精度，降低性能。,59,5)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”的原则就是指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。从经验来看，很大部分数控机床的故障是由机械动作失灵引起的。所以，在故障检修之前应首先逐一排除机械性的故障，这样往往可以达到事半功倍的效果。,60,6)先公用后专用 公用性的问题往往会影响到全局，而专用性的问题只影响局部。如数控机床的几个进给轴都不能运动时，应先检查各轴公用的CNC、PLC、电源、液压等部分，并

31、排除故障，然后再设法解决某轴的局部问题。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，看看保险丝是否正常，直流电压输出是否正常等等。总之，只有先解决影响面大的主要矛盾，局部的、次要的矛盾才有可能迎刃而解。,61,7)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，从而也就有了解决的办法。,62,8）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

32、是由降速挡块位置变动而造成的。一旦出现这一故障，应先检查该挡块位置；在排除这一故障常见的可能性之后，再检查脉冲编码器、位置控制等其他环节。总之，在数控机床出现故障后，要视故障的难易程度，以及故障是否属于常见性故障，合理采用不同的分析问题和廨决问题的方法。,63,五、数控机床维修的基本步骤,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。记录内容应包括下述几个方面：,64,1）故障发生时的情况记录(1)发生故障的机床型号，采用的控制系统型号，系统的软件版本号。(2)发生故障的部位以

33、及故障的现象，如有异常声音、烟、异味等。(3)故障发生时数控系统所处的操作方式，如AUTOSINGLE(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)若故障发生在自动方式下，则应记录故障发生时的加工程序号，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。,65,(5)若故障发生在精度超差或轮廓误差过大时，则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。如数控系统是否在执行M、S、T等

34、功能，数控系统是否进入暂停状态或是急停状态，数控系统坐标轴是否处于“互锁”状态，进给倍率是否为0等。(8)记录故障发生时各坐标轴的位置跟随误差的值。(9)记录故障发生时各坐标轴的移动速度、移动方向，主轴转速、转向等数据。,66,2）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如何。(3)若为加工工件时发生的故障，则应记录加工同类工件时发生故障的概率。(4)检查故障是否与“进给速度”、“换刀方式”或“螺纹切削”等特殊

35、动作有关。,67,3）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，是否可以重现故障现象。(2)检查故障是否与机床的外界因素有关。(3)如果是在执行某固定程序段时出现故障，则可利用MDI方式单独执行该程序段，检查是否还存在同样的故障。(4)若机床故障与机床动作有关，在可能的情况下，应在手动方式下执行该动作，检查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。,68,4）故障的外界条件记录 在发生故障时(1)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)周围是否有强烈的振动源存在。(3)数控系统是否受到阳光的直射。(4)电气柜内是否

36、有切削液、润滑油、水的进入等。(5)输入电压是否超过了数控系统允许的波动范围。(6)车间内或线路上是否有使用大电流的设备正在进行启、制动。(7)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)附近是否正在安装或修理、调试机床，是否正在修理、调试电气和数控系统。,69,2.维修前的检查 维修人员在维修故障前，应根据故障现象与故障记录，认真对照数控系统与机床使用说明书进行各项检查，以便确认故障的原因。1）数控机床的工作状况检查(1)数控机床的调整状况如何，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，切削参数的选择是否合理、正确。(3)自动换刀时，坐标轴是否到

37、达了换刀位置，程序中是否设置了刀具偏移量。(4)数控系统的刀具补偿量等参数设定是否正确。,70,(5)数控系统的坐标轴的间隙补偿量是否正确。(6)数控系统的设定参数(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)数控系统的工作坐标系的“零点偏置值”的设置是否正确。(8)工件安装是否合理，测量手段与方法是否正确、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。,71,2）数控机床运转情况检查(1)数控机床在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)数控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)数控机床操

38、作面板上的按钮、开关位置是否正确。数控机床是否处于锁住状态，倍率开关是否设定为“0”。(4)数控机床各操作面板上、数控系统上的“急停”按钮是否处于急停状态。(5)电气柜内的熔断器是否有熔断现象，自动开关、断路器是否有跳闸现象。(6)数控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等。,72,3）数控机床与数控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)数控机床电源进线是否可靠接地，接地线的规格是否符合要求。(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，数控系统接

39、地线是否连接可靠。(5)继电器、电磁铁等电磁部件是否装有噪声抑制器(灭弧器)等。,73,4）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，有元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，检查阅读机上是否有污物，阅读机上的制动电磁铁动作是否正常。,74,(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)数控系统模块、线路板的数量是否齐全，模块、线路板安装是否牢固、可靠。(8)数控机床

40、操作面板MDICRT、单元上的按钮有无破损，位置是否正确。(9)数控系统的总线设置、模块的设定端的位置是否正确等。总之，在维修时应记录、检查的原始数据、状态越多，记录越详细，维修就越方便。,75,3.CNC故障自诊断 功能齐全的CNC、PLC装置都配有故障诊断系统，它们可以将由各种开关、传感器反映的油位、温度、油压、电流、速度等状态信息，设置成数百个报警提示，并诊断、指示出发生故障的部位。维修人员在维修时要首先利用自诊断提示进行故障处理。自诊断程序主要包括启动自诊断、在线诊断、离线诊断等主要部分。所谓诊断程序就是对数控机床的各部分，包括CNC系统本身进行状态或故障监测的软件，当数控机床出现故障

41、时，可利用该诊断程序诊断出故障范围及其具体位置。,76,1）启动自诊断(初始化诊断)启动自诊断是指在数控系统通电时，由数控系统内部诊断程序自动执行的诊断，它类似于计算机的开机自检。启动自诊断可以对数控系统中的关键硬件，如CPU、存储器、I0接口单元、CRTMDI单元、纸带阅读机、软驱等装置或外部设备进行自动检查，确定数控系统的安装、连接状态与性能。部分数控系统还能对某些重要的芯片，如RAM、ROM、专用LSI等进行诊断。数控系统的自诊断功能在开机时启动，只有当全部检查项目都被确认无误后，才能进入正常运行准备状态，即CRT显示进入正常运行的基本画面(一般为位置显示画面)。如果检查出有错，数控机床

42、则不再转入正常运行状态，而是进入报警状态，它通过CRT或硬件(发光二极管)显示报警信息或报警号。,77,2）在线诊断(后台诊断)CNC机床的在线诊断是指CNC系统通过内装程序，在数控系统处于正常运行状态时，对CNC系统内部的各种状态以及与其相连的各执行部件进行自动诊断、检查。在线诊断包括CNC系统内部设置的自诊断功能和用户单独设计的对加工过程状态的监测与诊断功能，这些功能都是在机床正常运行过程中监视其运行状态的。只要数控系统不断电，在线诊断就一直进行而不停止。另外，在线诊断采用监控的方式来提示报警，所以也称在线监控。,78,CNC系统内部监控是通过CNC系统的内部程序，对每一部分的状态进行自动

43、诊断、监视和检查的一种方法。在线监控的范围包括CNC系统本身，以及与CNC系统相连的伺服单元、伺服电动机、主轴伺服单元、主轴电动机、外部设备等。在线监控功能在CNC系统工作过程中始终生效。CNC机床自诊断系统功能的强弱是评价一个CNC系统性能的一项重要指标。,79,3)离线诊断 当CNC系统出现故障或要判断其是否真正有故障时，往往要停机检查，此时称为离线诊断(或脱机诊断)方法。采用这种方法的主要目的是最终查明故障和进行故障定位，力求把故障定位在尽可能小的范围内，如缩小到某一模块上，某块线路板上或线路板上的某部分电路，甚至某个芯片或元器件。这种诊断方法属于高层次诊断。数控系统的离线诊断需要专用的

44、诊断软件或专用的测试装置，因此，这种方法只能在数控系统的生产厂家或专门的维修部门使用。,80,4.故障诊断与排除的基本方法 当数控机床出现报警、发生故障时，维修人员不要急于动手处理，而应多观察。一是充分调查故障现场，充分掌握故障信息。二是认真分析故障的起因，确定检查的方法与步骤。因此，在分析故障的起因时，一定要开阔思路。对于数控机床发生的大多数故障，总体上来说可采用下述几种方法来进行故障诊断和排除。,81,1）直观法(常规检查法)直观检查指依靠人的感觉器官并借助于一些简单的仪器来寻找机床故障的原因。这种方法在维修中是常用的，也是首先采用的。“先外后内”的维修原则要求维修人员在遇到故障是应先采取

45、问、看、听、触、嗅等方法，由外向内逐一进行检查。有些故障采用这种方法可迅速找到故障原因，而采用其他方法要花费许多时间，甚至一时解决不了。,82,(1)问。指向操作者了解机床开机是否正常，比较故障前后工件的精度和传动系统、走刀系统是否正常，出力是否均匀，吃刀量和走刀量是否减少，润滑油牌号、用量是否合适，机床何时进行过保养检修等内容。(2)看。就是用肉眼仔细检查有无保险丝烧断、元器件烧焦、烟熏、开裂现象，有无断路现象，以此判断板内有无过流、过压、短路问题。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、晃动等。,83,(3)听。利用人的听觉可探到数控机床因故障而产生的

46、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。伺服电动机、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。(4)嗅。在诊断电气设备或故障后产生特殊异味时采用此方法效果较好。因剧烈摩擦，电器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蒸发或燃烧而产生的烟气、焦煳味，

47、用此法往往可以迅速判断故障的类型和故障部位。,84,(5)触，也称敲捏法。CNC系统由多块线路板组成，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。在检查数控系统时，用绝缘物(一般为带橡皮头的小锤)轻轻敲打可疑部位(即认为虚焊或接触不良的插件板、组件、元器件等)。如果确实是因虚焊或接触不良而引起的故障，则该故障会重现，有些故障会在敲击后消失，则也可以认为敲击处或敲击作用力波及的范围为故障部位。同样，用手捏压组件、元器件时，如故障消失或故障出现，可以认为捏压处或捏压作用力波及范围为故障部位。这种“触”的方法常用于检查因

48、虚焊、虚接、碰线、多余物短路、多余物卡触点等原因引起的时好时坏的故障。在敲捏过程中，要实时地观察机床工作状况。在敲捏组件、元器件时，应一个人专门敲捏，另外的人负责观察故障是否消失或故障复现，防敲偏漏检。检查时，敲捏的力度要适当，并且应由弱到强，防止引入新的故障。,85,2)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起因。进一步利用数控系统的自诊断功能，还能显示数控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。,86,3)拔出插入法 拔出插入法是通过相关的接头、插卡或

49、插拔件拔出再插入这个过程，确定拔出插入的连接件是否为故障部位。有的本身就只是接插件接触不良而引起的故障，经过重新插入后，问题就解决了。在应用拔出插入法时，需要特别注意的是，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，还存在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(虽然这种可能性很小)。,87,4)参数检查法 数控系统的机床参数是经过理论计算并通过一系列试验、调整而获得的重要数据，是保证机床正常运行的前提条件，直接影响着数控机床的性能。参数通常存放在数控系统的存储器(RAM)中，一旦电池电量不足或受

50、到外界的干扰或数控系统长期不通电，可能导致部分参数的丢失或变化，使机床无法正常工作。通过核对、调整参数，有时可以迅速排除故障。特别是在数控机床长期不用的情况下，参数丢失的现象经常发生。因此，检查和恢复机床参数，是维修中行之有效的方法之一。另外，数控机床经过长期运行之后，由于机械运动部件磨损，电器元器件性能变化等原因，也需要对有关参数进行重新调整。,88,5）功能测试法 所谓功能测试法，是指通过功能测试程序检查机床的实际动作来判别故障的一种方法。可以对数控系统的功能(如直线定位，圆弧插补、螺纹切削、固定循环、用户宏程序等G、M、S、T、F功能)进行测试：用手工编程方法编制一个功能测试程序，并通过