數(shù)控機(jī)床

故障診斷與維修緒論一、數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床由數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動裝置、檢測反饋裝置和機(jī)床本體四大部分組成，再加上程序的輸入/輸出設(shè)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(yùn)算插補(bǔ)）等轉(zhuǎn)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。

二、數(shù)控機(jī)床故障診斷

1.故障的基本概念故障—數(shù)控機(jī)床全部或部分喪失原有的功能。故障診斷—在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行中，根據(jù)設(shè)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(jìn)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(jī)床故障診斷

2.故障的分類1）從故障的起因分類關(guān)聯(lián)性故障—和系統(tǒng)的設(shè)計、結(jié)構(gòu)或性能等缺陷有關(guān)而造成（分固有性和隨機(jī)性）。非關(guān)聯(lián)性故障—和系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)與制造無關(guān)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(dāng)。漸變故障—發(fā)生前有故障征兆，逐漸嚴(yán)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(shè)置不正確、機(jī)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(jī)構(gòu)、換刀系統(tǒng)、機(jī)床本體等硬件損壞造成。干擾故障—由于系統(tǒng)工藝、線路設(shè)計、電源地線配置不當(dāng)?shù)纫约肮ぷ鳝h(huán)境的惡劣變化而產(chǎn)生。3.數(shù)控系統(tǒng)的可靠性數(shù)控機(jī)床除了具有高精度、高效率和高技術(shù)的要求外，還應(yīng)該具有高可靠性。衡量的指標(biāo)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(shè)備使用壽命—故障頻率曲線4.數(shù)控機(jī)床維修的特點(diǎn)1）數(shù)控機(jī)床是高投入、高精度、高效率的自動化設(shè)備；2）一些重要設(shè)備處于關(guān)鍵的崗位和工序，因故障停機(jī)時，影響產(chǎn)量和質(zhì)量；3）數(shù)控機(jī)床在電氣控制系統(tǒng)和機(jī)械結(jié)構(gòu)比普通機(jī)床復(fù)雜，故障檢測和診斷有一定的難度。四、數(shù)控診斷技術(shù)的發(fā)展2.自修復(fù)系統(tǒng)當(dāng)診斷軟件發(fā)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床在運(yùn)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(diǎn)：實用但成本比較高，而且只適合總線結(jié)構(gòu)的CNC系統(tǒng)。四、數(shù)控診斷技術(shù)的發(fā)展3.人工智能專家故障診斷系統(tǒng)來自中國最大的資料庫下載4.人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)(ANN)診斷ANN具有聯(lián)想、容錯、記憶、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)和處理復(fù)雜多模式故障等特點(diǎn)。這種方法將被診斷的系統(tǒng)的癥狀作為網(wǎng)絡(luò)的輸入，將按一定數(shù)學(xué)模型所求得的故障原因作為網(wǎng)絡(luò)的輸出，并且神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將經(jīng)過學(xué)習(xí)所得到的知識以分布的方式隱存在網(wǎng)絡(luò)上，每個輸出神經(jīng)元對應(yīng)著一個故障原因。第一章數(shù)控機(jī)床維護(hù)及故障診斷第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的驗收與精度檢測第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的維護(hù)第三節(jié)數(shù)控機(jī)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(jī)床的抗干擾第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的驗收與精度檢測一、數(shù)控機(jī)床的驗收1.機(jī)床性能主軸性能手動操作—高、中、低三擋轉(zhuǎn)速連續(xù)進(jìn)行五次正、反轉(zhuǎn)的起動、停止，檢驗其動作的靈活性和可靠性。觀察功率、轉(zhuǎn)速、主軸的準(zhǔn)停及機(jī)床的振動情況。一、數(shù)控機(jī)床的驗收一）、機(jī)床性能進(jìn)給性能通過回原點(diǎn)、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(jìn)給運(yùn)動的起動、停止、點(diǎn)動等動作的平穩(wěn)性和可靠性。并檢查回原點(diǎn)的準(zhǔn)確性和可靠性，軟、硬限位是否確實可靠。一、數(shù)控機(jī)床的驗收二）、數(shù)控功能指令功能—指令的功能實現(xiàn)及準(zhǔn)確性操作功能—檢驗回原點(diǎn)、執(zhí)行程序、進(jìn)給倍率、急停等功能的準(zhǔn)確性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(yùn)行進(jìn)行8—16小時的空載自動連續(xù)運(yùn)行一、數(shù)控機(jī)床的驗收四）、驗收檢查項目數(shù)控系統(tǒng)外觀檢查（各部分破損、碰傷）控制柜元器件的緊固檢查（接插件、接線端子、元器件的固定）輸入電源電壓、相序的確認(rèn)檢查直流輸出電壓（24V、5V）確認(rèn)數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床側(cè)的接口確認(rèn)數(shù)控系統(tǒng)各參數(shù)的設(shè)定（最佳性能）二、精度檢驗1.幾何精度檢驗（靜態(tài)精度檢驗）是綜合反映機(jī)床關(guān)鍵零部件經(jīng)組裝后的綜合幾何形狀誤差。有各坐標(biāo)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。2.定位精度檢驗是測量機(jī)床各坐標(biāo)軸在數(shù)控系統(tǒng)控制下所能達(dá)到的位置精度。第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的維護(hù)一、點(diǎn)檢點(diǎn)檢—按有關(guān)維護(hù)文件的規(guī)定，對數(shù)控機(jī)床進(jìn)行定點(diǎn)、定時的檢查和維護(hù)點(diǎn)檢要求和內(nèi)容專職點(diǎn)檢—重點(diǎn)設(shè)備、部位（設(shè)備部門）日常點(diǎn)檢—一般設(shè)備的檢查及維護(hù)（車間）生產(chǎn)點(diǎn)檢—開機(jī)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(hù)機(jī)床電氣柜的散熱通風(fēng)門上熱交換器或軸流風(fēng)扇對控制柜的內(nèi)外進(jìn)行空氣循環(huán)。（少開柜門）紙帶閱讀機(jī)的定期維護(hù)對光電頭、紙帶壓板定期進(jìn)行防污處理支持電池的定期更換在機(jī)床斷電期間，有電池供電保持存儲在COMS器件內(nèi)的機(jī)床數(shù)據(jù)三、診斷常用的儀器儀表及工具

1.儀器儀表萬用表—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)相序表—可檢查直流驅(qū)動裝置輸入電流的相序雙蹤示波器—檢查信號波形鉗形電流表—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。機(jī)械故障診斷儀對機(jī)械故障進(jìn)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(shù)資料數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠家必須向用戶提供安裝、使用與維修有關(guān)的技術(shù)資料，主要有：數(shù)控機(jī)床電氣使用說明書數(shù)控機(jī)床電氣原理圖數(shù)控機(jī)床電氣連接圖數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)簡圖數(shù)控機(jī)床參數(shù)表數(shù)控機(jī)床PLC控制程序四、診斷用技術(shù)資料數(shù)控系統(tǒng)操作手冊數(shù)控系統(tǒng)編程手冊數(shù)控系統(tǒng)安裝與維修手冊伺服驅(qū)動系統(tǒng)使用說明書數(shù)控機(jī)車的技術(shù)資料對故障分析與診斷非常重要，必須認(rèn)真仔細(xì)地閱讀，并對照機(jī)床實物，做到心中有數(shù)。一旦機(jī)床發(fā)生故障，再進(jìn)行分析的同時查閱資料。第三節(jié)故障處理一、故障軟故障—由調(diào)整、參數(shù)設(shè)置或操作不當(dāng)引起（在使用初期發(fā)生較多，不熟悉）硬故障—由數(shù)控機(jī)床（控制、檢測、驅(qū)動、液氣、機(jī)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(shè)備或人身安全的緊急情況，不要立即切斷機(jī)床的電源。應(yīng)保持故障現(xiàn)場。

從機(jī)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(jìn)行檢查。可按系統(tǒng)復(fù)位鍵，觀察系統(tǒng)的變化，報警是否消失。如消失，說明是隨機(jī)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(jìn)行綜合分析、判斷，必要時進(jìn)行一些檢測或試驗，達(dá)到確診故障的目的。復(fù)位后，故障不能消失，可從以下幾方面進(jìn)行調(diào)查：1.檢查機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)機(jī)床故障時的運(yùn)行方式CRT顯示的內(nèi)容（報警信號和報警號）驅(qū)動裝置、變頻器等顯示的報警指示故障時軸的定位誤差刀具軌跡是否正常輔助機(jī)能的運(yùn)行狀態(tài)2.檢查加工程序及操作情況是否為新編制的加工程序刀具補(bǔ)償指令及補(bǔ)償量是否正確故障是否與換刀有關(guān)故障是否與進(jìn)給速度有關(guān)操作者的情況（新手）3.檢查系統(tǒng)的輸入電壓輸入電壓的波動，電壓值是否在正常范圍附近有否使用大電流的裝置4.檢查環(huán)境狀態(tài)CNC周圍的溫度狀況控制柜熱交換器、軸流風(fēng)扇工作情況系統(tǒng)周圍的振動情況附近有否高頻干擾源5.檢查機(jī)床狀況熔絲是否已熔斷故障前是否修理過機(jī)床或設(shè)置過參數(shù)機(jī)床是否已調(diào)整好在運(yùn)行過程中是否改變過工作方式機(jī)床是否正處于急停、鎖住狀態(tài)速度倍率開關(guān)是否設(shè)為零進(jìn)給保持按鈕是否被按下間隙補(bǔ)償量是否合適機(jī)床各信號電纜有否破損信號線和電源線是否分開走線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）1.故障診斷故障判斷（確定故障性質(zhì)）故障定位（確定故障部位）2.故障診斷要求：故障檢測方法簡便有效使用的診斷儀器少而實用故障診斷的所需的時間盡可能短二、常用故障診斷方法1.直觀法（望聞問切）問—機(jī)床的故障現(xiàn)象、加工狀況等看—熔絲斷否、元器件煙熏燒焦、電容器膨脹變形、開裂、保護(hù)器脫扣、觸點(diǎn)火花、CRT報警信息、報警指示燈等聽—異常聲響（鐵芯、欠壓、振動等）聞—電氣元件焦糊味及其它異味摸—發(fā)熱、振動、接觸不良等二、常用故障診斷方法2.CNC系統(tǒng)的自診斷功能開機(jī)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(shè)備進(jìn)行功能測試，確定主要硬件能正常工作。例運(yùn)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(zhǔn)確）FANUC107E系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，開機(jī)后CRT顯示：FS107E13991SROMTEST：ENDRAMTEST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3.數(shù)據(jù)和狀態(tài)檢查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(jī)床參數(shù)和狀態(tài)信息接口檢查參數(shù)檢查接口檢查—系統(tǒng)與機(jī)床、系統(tǒng)與PLC、機(jī)床與PLC的輸入/輸出信號，接口診斷功能可將所有開關(guān)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(jī)床側(cè)，機(jī)床側(cè)的開關(guān)信號是否已輸入到系統(tǒng)，從而確定故障是在機(jī)床測還是在系統(tǒng)側(cè)。例：接口檢查二、常用故障診斷方法參數(shù)檢查數(shù)控機(jī)床的機(jī)床參數(shù)是經(jīng)一系列的試驗和調(diào)整而獲得的重要參數(shù)，是機(jī)床正常運(yùn)行的保證。包括有增益、加速度、輪廓監(jiān)控及各種補(bǔ)償值等。當(dāng)機(jī)床長期閑置不用或受到外部干擾會使數(shù)據(jù)丟失或發(fā)生數(shù)據(jù)混亂，機(jī)床將不能正常工作?？烧{(diào)出機(jī)床參數(shù)進(jìn)行檢查、修改或傳送。二、常用故障診斷方法4.報警指示燈顯示故障除CRT軟報警外，還有許多“硬件”報警指示燈，分布在電源、主軸驅(qū)動、伺服驅(qū)動I/O裝置上，由此可判斷故障的原因。5.備板置換法（替代法）用同功能的備用板替換被懷疑有故障的模板。（故障被排除或范圍縮小）注意：斷電狀態(tài)下/選擇開關(guān)、跨線一致二、常用故障診斷方法六、將功能相同的模板或單元相互交換，觀察故障的轉(zhuǎn)移情況，就能快速判斷故障的部位。系統(tǒng)X驅(qū)動Y驅(qū)動X電機(jī)Y電機(jī)二、常用故障診斷方法七、敲擊法數(shù)控系統(tǒng)是由各種電路板組成，電路板上、接插件等處有虛焊或接口槽接觸不良都會引起故障?？捎媒^緣物輕輕敲打疑點(diǎn)處，若出現(xiàn)，則敲擊處很可能就是故障部位。八、升溫法設(shè)備運(yùn)行較長時間或環(huán)境溫度較高時，機(jī)床就會出現(xiàn)故障，可用電吹風(fēng)、紅外燈照射可疑的元件或組件。確定故障點(diǎn)。二、常用故障診斷方法九.功能程序測試法當(dāng)數(shù)控機(jī)床加工造成廢品而無法確定是編程、操作不當(dāng)還是數(shù)控系統(tǒng)故障時，或是閑置時間較長的數(shù)控機(jī)床重新投入使用時。將G、M、S、T、F功能的全部指令編寫一個試驗程序并運(yùn)行在這臺機(jī)床，可快速判斷哪個功能不良或喪失。二、常用故障診斷方法十、隔離法隔離法是將某些控制回路斷開，從而達(dá)到縮小查找故障區(qū)域的目的。例：某加工中心，在JOG方式下，進(jìn)給平穩(wěn)，但自動則不正常。首先要確定是NC故障還是伺服系統(tǒng)故障，先斷開伺服速度給定信號，用電池電壓作信號，故障依舊。說明NC系統(tǒng)沒有問題。進(jìn)一步檢查是Y軸夾緊裝置出故障。二、常用故障診斷方法十一、測量比較法為了檢測方便，在模板或單元上設(shè)有檢測端子，用萬用表、示波器等儀器對這些端子的電平或波形進(jìn)行測試，將測試值與正常值進(jìn)行比較，可以分析和判斷故障的原因和及故障的部位。各種故障診斷方法各有特點(diǎn)，要根據(jù)故障現(xiàn)象的特點(diǎn)靈活的組合應(yīng)用。第四節(jié)電源的維護(hù)與保養(yǎng)1.電源的組成：三相輸入線路、熔斷器、電源開關(guān)、電源變壓器、控制變壓器、斷路器、各種繼電器、接觸器等。2.通過電源配置提供給數(shù)控機(jī)床所需要的各種電源，以滿足不同負(fù)載的要求。一般有：380V、220V、200V、24V以及5V等。第四節(jié)電源的維護(hù)與保養(yǎng)2.維護(hù)保養(yǎng)內(nèi)容三相電源的電壓值是否正常，有否偏相所有電氣連接是否良好各類開關(guān)是否有效各繼電器、接觸器是否正常工作檢驗熱繼電器、電弧抑制器等保護(hù)器件是否有效檢查電氣柜防塵濾網(wǎng)、冷卻風(fēng)扇是否正常第五節(jié)數(shù)控機(jī)床的抗干擾一、電磁波干擾電火花、中、高頻電加熱設(shè)備的電源都會產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁波，通過空間傳播被附近的數(shù)控系統(tǒng)所接受，如果能量足夠就會干擾數(shù)控機(jī)床的正常工作。（遠(yuǎn)離這些設(shè)備）二、供電線路干擾輸入電壓過壓或欠壓引起電源報警而停機(jī)電源波形畸變*引起錯誤信息會導(dǎo)致CPU停止運(yùn)行第五節(jié)數(shù)控機(jī)床的抗干擾三、信號傳輸干擾數(shù)控信號在傳遞過程中受到外界的干擾串模干擾—干擾電壓疊加在有用信號上，由絕緣不良、漏電