1、第一章 緒論,一、數控機床故障診斷與維修的必要性 1.數控機床故障診斷與維修是數控機床正常運轉的保 障，也是數控技術發(fā)展和完善的巨大的推動力量。 2.一些數控設備處于關鍵的工作或關鍵的工序崗位，若在出現故障后不及時的維修并排除故障，就會造成巨大的經濟損失，影響產量和質量。 3.從我國維修狀況和水平及現階段人才需求來看： （1）維修狀況和水平：差距大，人員素質差，缺乏數字測試分析手段，故障診斷與維修的綜合判斷能力較差。 （2）制造業(yè)需要大量數控人才。人才現狀如下：初、中、高級數控技術人才在企業(yè)數控技術崗位中分別占70.13%(藍領）、25.04%（灰領）和4.83%（金領）。,二、數控機床故障診

2、斷,1.故障的基本概念 故障數控機床全部或部分喪失原有的功能。 故障診斷在數控機床運行中，根據設備的 故障現象，在掌握數控系統(tǒng)各部分工作原理的前 提下，對現行的狀態(tài)進行分析，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。 2.故障的分類 1）從故障的起因分類 關聯性故障和系統(tǒng)的設計、結構或性能等 缺陷有關而造成（分固有性和隨機性）。,二、數控機床故障診斷,非關聯性故障和系統(tǒng)本身結構與制造無關 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。 漸變故障發(fā)生前有故障征兆，逐漸嚴重。 3）按故障發(fā)生的性質分類 軟件故障程序編制錯誤、參數設置 不正確、機床操

3、作失誤等引起。 硬件故障電子元器件、潤滑系統(tǒng)、 限位機構、換刀系統(tǒng)、機床本體等硬件損 壞造成。,二、數控機床故障診斷,干擾故障由于系統(tǒng)工藝、線路設計、 電源地線配置不當等以及工作環(huán)境的惡劣 變化而產生。 4）按故障的嚴重程度分類 危險性故障數控系統(tǒng)發(fā)生故障時，機床 安全保護系統(tǒng)在需要動作時，因故障失去保護 動作，造成人身或設備事故。 安全性故障機床安全保護系統(tǒng)在不需要 動作時發(fā)生動作，引起機床不能起動。,二、數控機床故障診斷,3. 數控系統(tǒng)的可靠性 數控機床除了具有高精度、高效率和高技術的要 求外，還應該具有高可靠性。 衡量的指標有： MTBF平均無故障時間 MTTR排除故障的修理時間 平均有

4、效度A： A=MTBF/（MTBF+MTTR） 平均有效度是指可維修的設備在某一段時間內維持其性能的概率，是一個小于1的正數。數控機床故障的平均修復時間越短，則A就越接近1，那么數控機床的使用性能就越好。,二、數控機床故障診斷,數控設備使用壽命故障頻率曲線,二、數控機床故障診斷,4. 數控機床維修的特點 1）數控機床是高投入、高精度、高效率 的自動化設備； 2）一些重要設備處于關鍵的崗位和工序， 因故障停機時，影響產量和質量； 3）數控機床在電氣控制系統(tǒng)和機械結構比 普通機床復雜，故障檢測和診斷有一定的難度。 數控機床屬于技術密集型和知識密集型的設備， 對它的維護和診斷，不能僅僅只考慮機或者電

5、，而 必須加以綜合，全方位的加以考慮。,二、數控機床故障診斷,例0-1：某數控機床的坐標軸在正、反向進給時產生 震動，綜合故障因素為： 1）導軌副和滾珠絲杠螺母副的配合間隙過大。 2）伺服電動機和絲杠的連軸器松動。 3）電器參數，如加減速時間設定過小，使伺服系統(tǒng) 在換向時產生超調，從而引起機床震動。 例0-2：某加工中心通過機床操作面板上的按扭進行 人工換刀，當按下按扭后，無換刀動作。 1）按扭失靈，使I/O單元無信號輸入； 2）I/O單元有故障，無信號輸出； 3）繼電器或接觸器失靈； 4）液壓或氣動故障，如壓力不足或電磁閥故障等； 5）行程開關或接近開關失靈，換刀動作失靈；,四、數控診斷技術

6、的發(fā)展,1.通訊診斷(遠程、海外診斷） 用戶機床的通訊口通過電話線和維修 中心的專用通訊診斷計算機相連。 計算機發(fā)診斷程序 用戶測試數據 計算機診斷結果和處理方法 用戶 特點：實用簡便； 有一定的局限性 這類數控系統(tǒng)必須具有遠距離的診斷接口及連網絡的 功能。德國西門子公司在CNC系統(tǒng)中采用了這種診斷 功能。,四、數控診斷技術的發(fā)展,2. 自修復系統(tǒng) 當診斷軟件發(fā)現數控機床在運行中某 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：實用但成本比較高，而且只適 合總線結構的CNC系統(tǒng)。 美國的Cincinnati Milacron公司生產的950CNC系統(tǒng) 就已經采用了

7、這種自修復技術。機箱內安裝有一塊 備用的CPU板。,四、數控診斷技術的發(fā)展,3. 人工智能（AI)專家故障診斷系統(tǒng),四、數控診斷技術的發(fā)展,特點： 1）克服人類數控診斷專家不足的矛盾。 2）具有可視化的故障診斷與維修功能，通過一 問一答解決問題?？沙浞职l(fā)揮人的主觀能動性。 3）故障診斷專家系統(tǒng)具有知識獲取、傳播和自學習 功能，能在使用過程中不斷完善。 目前，日本FANUC公司已經將專家系統(tǒng)引入到CNC 系統(tǒng)中用于故障診斷。取得良好效果。 4. 人工神經元網絡(ANN)診斷 ANN具有聯想、容錯、記憶、自適應、自學習和 處理復雜多模式故障等特點。,四、數控診斷技術的發(fā)展,這種方法將被診斷的系統(tǒng)的癥狀作為網絡的輸 入，將按一定數學模型所求得的故障原因作為 網絡的輸出，并且神經網絡將經過學習所得到 的知識以分布的方式隱存在網絡上，每個輸出 神經元對應著一個故障原因。 常用的算法有：誤差反向傳播算法（BP）、雙向聯想記憶（BAM）和模糊認識映射FCM等。 特點： 1）具有較強的并行處理能力。 2）強大的非線性映射特性，易于建立復雜的非線性系統(tǒng)和隨機過程模型。 3）能同時處理定量和定性信息，提高故障診斷的性能。,五、課程的基本要求與特點,熟悉數控機床各組成部分的工作原理與結構 確立數控機床故障診斷的基本思路與實施診 斷的步驟及注意事項 掌握常