数控机床故障诊断与维修第二讲课件

第二章 数控系统的维护和故障诊断2.1 常用数控系统简介1、FANUC数控系统FANUC公司的主要数控系统:高可靠性的Power Mate 0系列：用于控制2轴的小型车床，取代步进电机的伺服系统；可配画面清晰、操作方便、中文显示的CRT/MDI，也可配性能/价格比高的DPL/MDI。普及型CNC 0-D系列：0-TD用于车床，0-MD用于铣床及小型加工中心，0-GCD用于圆柱磨床，0-GSD用于平面磨床，0-PD用于冲床。第二章 数控系统的维护和故障诊断2.1 常用数控系统简介1 全功能型的0-C系列：0-TC用于通用车床、自动车床，0-MC用于铣床、钻床、加工中心，0-GCC用于内、外圆磨床，0-GSC用于平面磨床，0-TTC用于双刀架4轴车床。高性能/价格比的0i系列：整体软件功能包，高速、高精度加工，并具有网络功能。0i-MB/MA用于加工中心和铣床，4轴4联动；0i-TB/TA用于车床，4轴2联动，0i-mate MA用于铣床，3轴3联动；0i-mate TA用于车床，2轴2联动。全功能型的0-C系列：0-TC用于通用车床、自动车床，02 具有网络功能的超小型、超薄型CNC 16i/18i/21i系列：控制单元与LCD集成于一体，具有网络功能，超高速串行数据通讯。其中FS16i-MB的插补、位置检测和伺服控制以纳米为单位。16i最大可控8轴，6轴联动；18i最大可控6轴，4轴联动；21i最大可控4轴，4轴联动。除此之外，还有实现机床个性化的CNC 16/18/160/180 系列。具有网络功能的超小型、超薄型CNC 16i/18i/2132、SIEMENS公司的主要数控系统 SINUMERIK 802S/C：用于车床、铣床等，可控3个进给轴和1个主轴，802S适于步进电机驱动，802C适于伺服电机驱动，具有数字I/O接口。SINUMERIK 802D：控制4个数字进给轴和1个主轴，PLC I/O模块，具有图形式循环编程，车削、铣削/钻削工艺循环，FRAME（包括移动、旋转和缩放）等功能，为复杂加工任务提供智能控制。SINUMERIK 810D：用于数字闭环驱动控制，最多可控6轴（包括1个主轴和1个辅助主轴），紧凑型可编程输入/输出。SINUMERIK 840D：全数字模块化数控设计，用于复杂机床、模块化旋转加工机床和传送机，最大可控31个坐标轴。2、SIEMENS公司的主要数控系统43、FAGOR数控系统 CNC 8070 是目前FAGOR最高档数控系统，代表FAGOR顶级水平。是CNC技术与PC技术的结晶，是与PC兼 容 的 数 控 系 统，采 用 Pentium CPU，可 运 行WINDOWS和MS-DOS。可控制16轴+3电子手轮+2主轴，可运行VISUAL BASIC，VISUAL C+，程序段处理时间1ms，PLC可达1024输入点/1024输出点，具有以太网、CAN、SERCOS通讯接口，可选用10V模拟量接口。8055系列数控系统是FAGOR高档数控系统，可实现7轴7联动+主轴+手轮控制。按其处理速度不同分为8055/A、8055/B、8055/C三种档次。适用于车床、车削中心、铣床、加工中心及其他数控设备。具有连续数字化仿形、RTCP补偿、内部逻辑分析仪、SERCOS接口、远程诊断等许多高级功能。3、FAGOR数控系统58040/8055-i标准系列属中高档数控系统，采用中央单元与显示单元合为一体的结构，8040可控4轴4联动+主轴+2个手轮。8055-i可实现7轴7联动+主轴+2个手轮，两者用户内存均可达到1MB字节且具有10V模拟量接口及数字化SERCOS光缆接口，可配置带CAN接口的分布式PLC。8040/8055-i/8055 TCO/MCO系列是一种开放式的数控系统，可供OEM再开发成为专用数控系统，适用于任何机床设备。8040/8055-i/8055 TC/MC系列是人机对话式数控系统，其主要特点是无须采用ISO代码编程，可将零件图中的数据通过人机交互图形界面直接输入系统，从而实现编程俗称傻瓜式数控系统8040/8055-i标准系列属中高档数控系统，采用中央单64、华中数控系统华中数控以“世纪星”系列数控单元为典型产品，HNC-21T为车削系统，最大联动轴数为4轴；HNC-21/22M为铣削系统，最大联动轴数为4轴，采用开放式体系结构，内置嵌入式工业PC。伺服系统的主要产品包括：HSV-11系列交流伺服驱动装置，HSV-16系列全数字交流伺服驱动装置，步进电机驱动装置，交流伺服主轴驱动装置与电机，永磁同步交流伺服电机等。4、华中数控系统7数控机床故障诊断与维修第二讲课件8数控机床故障诊断与维修第二讲课件9数控机床故障诊断与维修第二讲课件10数控机床故障诊断与维修第二讲课件11数控机床故障诊断与维修第二讲课件12数控机床故障诊断与维修第二讲课件13数控机床故障诊断与维修第二讲课件14数控机床故障诊断与维修第二讲课件15数控机床故障诊断与维修第二讲课件16数控机床故障诊断与维修第二讲课件17数控机床故障诊断与维修第二讲课件18数控机床故障诊断与维修第二讲课件19FANUC 0C CNC内部连接FANUC 0C CNC内部连接20MEM主板主板存储器控制板存储器控制板 J37J27CRT/MDI 单元单元CN2CH1KM1RS232C I/O设备设备手摇脉冲发生器手摇脉冲发生器M5M3M12CCX5CPA7电池电池电源单元电源单元 CP2CP3CP2 CP15CP1J28J24J151BWG6.FBK3.F电源电源ON/OFF电路电路AC220V输出（分扇单元等）输出（分扇单元等）AC220V单相输入单相输入BN6.F主轴控制电路主轴控制电路M26M27主轴位置编码器主轴位置编码器CAFBK3.FBK3.FMEM存储器控制板 J37J27CRT/MDICN2CH1K21I/O主板主板M1M2I/O单元单元 H50.FH50.FH50.FH50.MH50.F电电 气气 柜柜M18M19M20H50.MH50.MH50.MH50.MH50.MI/OM1I/O单元 H50.FH50.FH50.FH50.22AXE主板主板基本轴控制板基本轴控制板 X轴伺服放大器轴伺服放大器X轴伺服电机轴伺服电机X轴编码器轴编码器分离型编码器或光栅尺分离型编码器或光栅尺Y轴伺服放大器轴伺服放大器Y轴伺服电机轴伺服电机Y轴编码器轴编码器Z轴伺服放大器轴伺服放大器Z轴伺服电机轴伺服电机Z轴编码器轴编码器电池电池使用绝对编码器时需此电池使用绝对编码器时需此电池H20.MH20.FCHCHCHB轴伺服放大器轴伺服放大器B轴伺服电机轴伺服电机B轴编码器轴编码器CHH20.FH20.MH20.FH20.FH20.MH20.FH20.FH20.MH20.FH20.F分离型编码器或光栅尺分离型编码器或光栅尺分离型编码器或光栅尺分离型编码器或光栅尺分离型编码器或光栅尺分离型编码器或光栅尺M185M184M186M187M188M189M194M195M196M197M198M199CPA9AXE基本轴控制板 X轴伺服放大器X轴伺服电机X轴编码器分离232.2 数控系统的自诊断功能2.2.1 数控系统的自诊断功能1.启动自诊断(Start Diagnostics)所谓启动诊断是指CNC系统每次从通电开始到进入正常的运行准备状态为止，系统内部诊断程序自动执行的诊断。诊断的内容为系统中最关键的硬件和系统控制软件，如CPU、存储器、IO单元等模块以及CRTMDI单元、软盘单元等装置或外围设备。有的CNC系统启动诊断程序还能对配置进行检查，用以确定所有指定的设备、模块是否都已正常地联接，甚至还能对某些重要的芯片，如RAM、ROM、LSI(专用大规模集成电路)是否插装到位、选择的规格型号是否正确进行诊断。2.2 数控系统的自诊断功能24 例如，FANUCll系统的启动诊断程序在执行时，在系统主板上的七段显示器反映出诊断情况，在诊断执行过程中按：8987654321的过程变化。9是对CPU进行复位，并开始执行诊断指令。8进行RAM试验检查。如出错，则显示B，表示RAM检查出错。7对RAM进行消除，亦即对上述试验内容清除为0，为正常运行作好准备。例如，FANUCll系统的启动诊断程序在执行时，在系256对BAC芯片(总线随机控制)进行初始化，如果检查通不过，显示A，则说明主板与CRT之间传输有问题；如显示C，则表示有不用的单元被连接，亦即板接错了；如显示 F，表示IO板或连接用的电缆不好；如显示H，表示所连的连接单元识别号不对；如显示 c(小写字母)，表示光缆传输出错；如显示J；表示PLC接口转换未输出信号。5对MDI进行检查。4对CRT初始化。6对BAC芯片(总线随机控制)进行初始化，如果检查通不过，26 3显示CRT初始化画面(如软件系列号，版号)。此时，如显示L，表示PLC未通过检查，亦即PLC控制软件有误；如显示O，则是系统末通过初始化(TPL)方式，表示系统的控制软件有问题。2表示完成系统的初始化工作。l表示系统可以正常运转。如此时不是显示1而是E，则表示系统出错。也即系统的主板或ROM板上硬件有故障或是CNC控制软件有故障。在一般情况下，CRT也将显示出报警信息，但当故障与显示功能有关时，CRT就不能显示报警信息，只能依靠七段显示器的显示来判断。3显示CRT初始化画面(如软件系列号，版号)。此时，272在线诊断(onLine Diagnostics)在线诊断是指通过CNC系统的内装程序，在系统处于正常运行状态时，对CNC系统本身以及与CNC装置相连的各个进给伺服单元、伺服电动机、主轴伺服单元和主轴电动机以及外围设备等进行自动诊断、检查。只要系统不停电，在线诊断就不会停止。2在线诊断(onLine Diagnostics)28 CNC系统的自诊断能力不仅能在CRT上显示故障报警信息，而且还能以“诊断地址”和“诊断数据”的形式为用户提供各种机床状态信息，这些信息有：CNC系统与机床之间的接口输入输出信号状态；CNC与PLC之间输入/输出信号状态；PLC与机床之间输入/输出信号状态；各坐标轴位置的偏差值；刀具距机床参考点的距离；C NC内部各存储器的状态信息；伺服系统的状态信息；MDI面板、机床操作面板的状态信息等等。CNC系统的自诊断能力不仅能在CRT上显示故障报警信29 故障信息显示的内容一般有上百条，最多可达上千条。这许多信息大都以报警号和适当注释的形式出现。一般可分成几大类：过热报警类；系统报警类；存储器报警类；编程/设定类，这类故障均为操作、编程错误引起的软故障；伺服类，即与伺服单元和伺服电动机有关的故障报警；行程开关报警类；印制电路板间的连接故障类。故障信息显示的内容一般有上百条，最多可达上千30例：某台XK5040数控立铣，数控系统为FANUC 3MA。驱动Z坐标轴时产生31号报警。诊断：查阅维修手册知道3l号报警为误差寄存器的数值大于规定值，根据31号报警提示，将3l号机床参数的数值由2000改为5000，与x、y坐标轴的机床参数相同。用手轮驱动Z轴，3l号报警消除，但又产生了32号报警。查维修手册可知32号报警是Z轴误差寄存器的数值超过了32767或数模变换器的命令值超出了-8192一+8191的范围。将Z轴误差寄存器的数值改为3333后，32号报警消除，可是31号报警又出现。反复修改机床参数，故 障均不能排除。例：某台XK5040数控立铣，数控系统为FANUC 3MA。31 为了诊断Z轴位置控制单元是否出了故障，将800、80l、802诊断号调出，发现800诊断号内数值在l与-2之间变化，801诊断号内数值在+l与-1之间变化，802诊断号内数值却为0，这表明Z轴伺服驱动单元出现了故障。将Z坐标轴与y坐标轴的位置控制信号进行交换，即用y轴位置控制信号去控制Z轴，用Z轴位置控制信号去控制Y轴，Y坐标轴发生31号报警，诊断号80l诊断号内数值变为0，802诊断号内数值不为0。确定了Z坐标轴的伺服驱动系统有故障。为了诊断Z轴位置控制单元是否出了故障，将800、80l32 交换Z坐标轴和y坐标轴伺服驱动单元，仍不能排除故障。交换Z坐标轴和y坐标轴伺服电机后，Z坐标轴控制信号能驱动Y坐标轴，Y坐标轴控制信号不能驱动Z坐标轴。这样就将故障定位在Z坐标轴的伺服电机，打开3轴伺服电机，发现脉冲编码器与电机之间的十字连接块脱落，导致脉冲编码器无反馈信号而产生故障报警。将十字连接块重新连接好，故障排除。交换Z坐标轴和y坐标轴伺服驱动单元，仍不能排除故障。33例:某台MKC500卧式加工中心，采用IEMENS 820型数控系统。工作台分度盘不回落，出现7035号报警。诊断：根据随机技术资料可知，工作台分度盘不回落与工作台的SQ25、SQ28传感器有关。通过监视器调出机床状态信息，观察到SQ28传感器工作状态E106为1，表明工作台分度盘旋转到位信号正常；SQ25传感器工作状态El0.0为0，表明工作台分度盘未回落，输出端口A4.7为0。因而KM32接触器末吸合，YS06电磁阀也就不吸合，工作台分度盘不能回落。例:某台MKC500卧式加工中心，采用IEMENS 82034 检查液压系统工作正常，手动YS06电磁阀，工作台分度盘能回落，松开YS06电磁阀，工作台分度盘又上升，这表明故障发生在PLC内。用PG650编程器调出PLC的梯形图，发现A4.7这条线路中F173.5未复位，导致该线路中的RS触发器不翻转，造成故障报警。将该处强行复位，故障排除。检查液压系统工作正常，手动YS06电磁阀，工作台分度盘353、离线诊断（Off-Line Diagnostics）当CNC系统出现故障或要判定系统是否真有故障时，往往要停止加工和停机作检查，这就叫离线诊断(或称脱机诊断)。早期的CNC装置是采用专用诊断纸带对CNC系统进行脱机诊断，现代CNC系统离线诊断所用软件一般多已与CNC系统控制软件一起存在CNC系统中，这样维修诊断时更为方便。维修人员可以随时用键盘调用这些程序并使之运行，在CRT上观察诊断结果。3、离线诊断（Off-Line Diagnostics）36现代诊断技术通信诊断自修复系统人工智能（AI）专家诊断系统神经网络现代诊断技术37 例如：位置偏差量过大4n0，4n1报警 它表示NC指令的位置与实际机床位置的误差(即位置偏差量)大于参数设定值。当发生4n0报警时，表示停止中的位置偏差量过大。当发生4n1报警时，表示移动中的位置偏差量过大。它可以用诊断号DGN800DGN803来确认位置偏差量是否超过参数设定值。例如：位置偏差量过大4n0，4n1报警 它表示N38如没有超过，则说明是轴卡不良；如超过，则应观察轴是否移动了。如没有移动，则执行第步。否则，应检查与轴运动有关的参数如PRM004一504507（移动偏差临界值），512517（比例增益），518521（G0速度），522525（GO加减速时间），529，593595（停止偏差极限值），601604（指数加减速时间）)值是否合适或进给速度指令(F)是否过大。如不是这个原因，则执行第步。否则，应变更参数或减少进给速度指令。检查伺服放大器的三相200V输入电压是否在允许波动的范围之内(85一110)。如不正常，则执行第步。否则，应检查8000号以后的参数（CMR、DIRECTION、MOTOR ID NO、FEEDGEAR），特别是电动机的型式等是否正确。如正确，则执行第步。否则，应变更不正确的参数值。如没有超过，则说明是轴卡不良；如超过，则应观察轴是否移动了39 检查指令线和反馈线是否有断线或接线错误。如有问题，则更换或修理电缆。否则，应确认伺服关断信号(用诊断号DGNl05.0105.3来检查)是否有时有接通现象。如不正常，则要检查机床强电梯形图的逻辑关系。否则可能是由伺服放大器或轴控制电路或电动机不良引起的。检查伺服电源变压器的输入电压。如正常，则确认伺服电源变压器的连接及连接电缆正常。如不正常，则是伺服电源变压器不良。确认轴操作中电动机制动器是否有效。如制动器已抱闸，则应解除制动。否则应检查电动机动力线、伺服放大器及轴卡之间的连接电缆是否有断线或接错线的现象。如都正常，则故障原因在于电动机不良或轴电路不良或伺服放大器不良。检查指令线和反馈线是否有断线或接线错误。如有问题，则40数控机床故障诊断与维修第二讲课件41数控机床故障诊断与维修第二讲课件42数控机床故障诊断与维修第二讲课件43数控机床故障诊断与维修第二讲课件44OVL：发生过载报警OVL：发生过载报警45数控机床故障诊断与维修第二讲课件46数控机床故障诊断与维修第二讲课件47数控机床故障诊断与维修第二讲课件482.2.2 其他故障诊断功能1、功能程序测试法 功能程序测试法是将数控系统G、M、S、T、F功能的全部使用指令编成一个试验程序，存储在软盘上，故障诊断时运行这个试验程序。功能程序测试法常应用于以下场合：(1)在机床加工中出现废品，无法确定是由于加工程序错误、操作不当还是数控系统本身的故障引起。(2)数控系统出现随机性故障，难以区别是外来干扰，还是系统稳定性不好引起的。(3)闲置时间较长的数控机床恢复使用时和对数控机床进行定期检修后。2.2.2 其他故障诊断功能49 1所加工零件尺寸不对；2自动回零功能正常否，3一直线插补功能正常否；4一圆弧插补功能正常否；5一刀补功能正常否；6一自动换刀功能正常否；7一固定循环功能正常否；8功能齐全正常；9自动回原点故障；10直线插补故障；11一圆弧插补故障；12一刀补功能故障；13一自动换刀故障；14一固定循环故障 1所加工零件尺寸不对；2自动回零功能正常否，3一直50 例：某台配备FAUC 7CM数控系统的加工中心，加工零件的尺寸误差大，系统无报警。使用功能程序测试法，将功能测试程序输入系统，并空运行。当运行到含有G01、G02、G03、G18、G19、G41、G42等指令的四角带圆弧的长方形典型图形程序时，机床运行轨迹与图形尺寸不符，可以确定故障由刀补功能引起。刀补功能软件存放在EPROM芯片中，更换该芯片后机床加工恢复正常。例：某台配备FAUC 7CM数控系统的加工中心，加工零件的51 例：某台配备FANUC 9数控系统的立式铣床在自动加工某一曲线零件时出现爬行现象，表面光洁度差。在运行测试程序时，直线、圆弧插补皆无爬行，由此确定故障出在编程。仔细检查加工程序后发现该加工曲线由众多小段圆弧组成，编程时使用了G6l正确定位检查指令。将程序中的G6l指令取消，改用G64(切削方式)指令后，爬行现象消除。例：某台配备FANUC 9数控系统的立式铣床在自动加工某522参数检查法 数控系统的参数是经过试验和调整而取得的重要数据，通常存放在由电池保持的RAM中，当电池电压不足、数控装置受干扰或数控系统长期不通电，数控系统的参数可能会丢失或出错，影响机床的正常工作。因此，参数检查是故障诊断的重要方法之一。2参数检查法53例:某台配备FANUC 7CM系统的XK715F型数控立铣床，开机后不久出现7(伺服未难备好)、20、2l、22、23号(X、Y、Z U各坐标轴速度超过)报警。这种故障常与参数有关，检查参数时，发现数据错乱。将参数重新输入，上述5种报警消 失。再对存储器区重新分配，机床恢复正常。例:某台配备FANUC 7CM系统的XK715F型数控立54 例2213 某台配备FANUC 6TB系统的1200型数控车床，经常出现411号报警，这表示 X轴的跟踪误差超出了参数限定值。对90号参数(位置增益)进行调试，具体方法是运行测试程序使X坐标轴往复运动，一边调整位置增益参数值，一边用示波器观察测速机的输出波形，调整到位置增益既比较大又无超调现象为止，故障排除。例2213 某台配备FANUC 6TB系统的1200553交换法 交换法是在数控系统中，将相同型号的电路板、模块、集成电路和其他零部件进行交换，观察故障转移情况，确定故障部位。当数控系统某个坐标轴出现运动不正常，如爬行、抖动、时动时不动、二个方向动另一个方向不动等故障时，可以采用换轴法来确定故障部位。3交换法56例2214 某台配备FANUC 7CM系统的 XK715F型数控立铣床出现纵向拖板(y轴)正向进给正常，反向进给时动时不动,采用手轮进给时也是如此。这类故障可先采用换轴法来确定故障部位。例2214 某台配备FANUC 7CM系统的57数控机床故障诊断与维修第二讲课件58采用此法之前要认定：1)故障在该板的可能性最大，用其他方法难以确定其好坏，做到有的放矢，而不能盲目换板；2)数控系统各种电源正常，负载不短路，若将旧板拔下，不经检查和判断就轻易地换上新板，有可能造成新板的损坏。采用此法之前要认定：59采用此法时还要注意：1)若非对系统十分了解，有相当的把握，一船不要轻易更换CPU板及存储器板，否则有可能造成程序和机床参数的丢失，造成故障的扩大；2)若是EPROM板或板上有EPROM芯片，请注意存储器芯片上贴的软件版本标签是否与原板完全一致，若不一致，则不能更换；3)有些板是通用的，要根据机床的具体情况及使用位置进行设定。因此要注意板上拨动开关的位置是否与原板一致。短路棒的设置是否与原板相同采用此法时还要注意：604隔离法 有些故障，如轴抖动、爬行，一时难以区分是数控部分故障，还是伺服系统或机械部分故障造成的。通常可采用隔离法，将机电分离，数控与伺服分离，或将位置闭环分离作开环处理。这样，复杂的问题就简单了，就能较快地找到故障原因。数控机床故障诊断与维修第二讲课件61例2218 配备FANUC 7CM系统的XK715F型数控立铣床，其旋转工作台(B轴)低速时转动正常，中、高速时出现抖动。此时可采用隔离法将电动机从转盘上拆下后再运转，如仍有抖动现象，可再将位置环脱开，外加速度指令(VOMD)给定信号给速度单元，再运转，如仍然抖动，则可判定故障在电动机或速度单元上。先打开电动机，发现大量冷却油进入内部。经洗刷电动机内部后再装好，运转时电动机不再抖动。例2218 配备FANUC 7CM系统的XK715F型62 故障现象：机床工作台工作时发现X轴电动机严重发热，无法正常使用。经测试：电动机电枢电流工作时约为额定电流的60，但不工作时其电流也有40左右。故障检查与分析：该机床的数控系统是北京机床研究所引进日本FANUC公司的FANUCBESK7CM系统。电动机虽然发热严重，但由于电动机温升指标高，电流也没有超过额定电流，因此数控系统并不发出任何报警信号。故障现象：机床工作台工作时发现X轴电动机严重发热，无法正常63 X轴电动机的负载比Y轴电动机(驱动横向拖板的 直流伺服电动机)的负载要小的多，但Y轴电动机并不发热，由此可以认为X轴电动机发热应该算是一种故障现象，至少是不正常的。直流电动机电流过大，很可能是机械方面的阻力较大，造成电动机负载转矩过大而引起的。问题是：为什么工作台不运动时，电动机里也会流过那么大的电流呢?根据这一现象断定故障源在电气部分。X轴电动机的负载比Y轴电动机(驱动横向拖板的64 直流电动机伺服系统是一个闭环系统，电动机没有绝对平衡的状态(除非切断电源)，电动机总是要朝着消除偏差的方向运动，运动过头了，它又得返回，直至位置误差等于零或近似为零为止(7M系统用软件规定运动定位位置与指令位置之差值必须小于0.01mm)。直流伺服电动机在不断的运动中达到跟踪误差为零的相对平 衡状态，检查23号参数(速度指令值)时就表现为，机床无位移指令时，速度命令值仍不会为零，末位有闪动。但始终在某一个很小的范围内变化。直流电动机伺服系统是一个闭环系统，电动机没有绝对平衡的65 到此为止，问题就清楚了：纵向工作台即使不处于运动状态时，电动机仍在作微量的转动，但电流如此大，很可能是负载转矩太大的缘故。问题是，纵向工作台既然末做切削加工，又无位移量，X轴电动机的负载转矩从何而来?分析了NC系统中设定的各个跟X轴运动有关的参数。6号参数是个反向间隙补偿量。设定值X轴为0.28mm，Y轴为0.22mm，Z轴为0.03mm，回转台为0.008mm。从机械传动机构来分析，X轴是直线轴中最简单的，电动机通过柔性联轴器跟滚珠丝杆直连，然后通过滚珠丝杆螺母副使纵向工作台移动，它不像别的直线轴那样要经过齿轮副等传动机构。然而，X轴的反向间隙补偿量却比传动机构比它复杂的多的Z轴大9倍，比负载转矩大得多的Y轴还大。到此为止，问题就清楚了：纵向工作台即使不处于运动状态时66 显而易见，这个反向间隙设定值是在极不正常的条件下测定后设置的。反向间隙补偿量，应理解为齿轮间隙传动链中其他间隙、丝杆与螺母间隙、工作台负荷、工作台所处的位置等各种因素的综合结果。工作台负荷、工作台所处的位置这二个重要因素跟反向间隙的设定有着密切的关系，当在工作台上压上一个极重的工件时，让工作台移动0.01mm，电动机将转过比相对于0.01mm更大的角度。滚珠丝杆也相应地要作更大的扭转去推动螺母带动工作台运动。在这个重负载条件下测定反向间隙，所测得的数值必定会比轻负载时大。这是因为滚珠丝杆在重负载下产生了弹性扭转形变的缘故。假使丝杆螺距是6mm，那么，每发生1的扭转形变，就少了相当于0.017mm的直线位移量。这种现象叫失动，而少走的距离就叫做失动量。电动机选型正确，机械调整良好的机床，失动量会小到可以忽略的程度,机械调整不良的机床，即使刚性良好的传动机构也会发生一定的形变而造成失动。显而易见，这个反向间隙设定值是在极不正常的条件下测定67 试验一：机床只通电源，但不做回零操作，因此，由于没有建立 起绝对坐标，反向间隙补偿（6号参数）不起作用。在这种情况下，通电23h，机床不作任何运动，观察X轴电动机是否发热。第二个试验是：机床通电，机床做回零操作，让 6号参数起作用，但只留下Y、Z和第四轴的反向间隙补偿值，而人为地把X轴的值 设定为零，仍让机床通电23h，机床不作运动，观察X轴电动机是否发热。试验的结果是一样的：X轴电动机与其他电动机一样，温度始终正常。经过这二个试验，证明调整机械的工作是相当重要了。在调整了纵向工作台的压板螺钉和塞铁的紧松之后，X轴电动机的电流立即降低了，解决的办法竞如此简单!试验一：机床只通电源，但不做回零操作，因此，由于没有建立68 一般滚珠丝杆螺母副的间隙在经过预加载荷处理后最多只0.01一0.02mm罢了，而X电的6号参数竞有0.28mm，这就意味着，伺服电动机虽未得到运动指令，仅在原位左右作来回调整（晃动）时，每一次产生反转动作都必定会使滚珠丝杆螺纹面跟螺母副的螺全面强烈地贴合摩擦，由于压板、塞铁太紧，电动机的电流必定很大。这种情况只需维持23h，那怕工作台不运动，大电流产生的热量足以便电动机发烫。一般滚珠丝杆螺母副的间隙在经过预加载荷处理后最多只0.0694、升降温法 人为地将元件温度升高（低于元件的温度参数）降低，加速一些温度特性较差的元件件产生“病症”或使“病症”消除来寻找故障原因。例2223 配备FANIJC 7Ck4系统的服715F型数控立铣床工作半小时后监视器中部变暗，逐渐严重，最后全部变暗，无显示。关机数小时之后再开，工作半小时之后，又“旧病复发”。故障发生时机床其他部分工作正常，估计故障在监视器箱内部，且与温度有关。检查监视器箱内部，两处装有冷却风扇，分别冷却电源部分和接口板。人为地将接口板冷却风扇停转，使温度上升，发现开机后仅几分钟就出现上述故障，可见该电路板热稳定性差，调换此板后故障消除。4、升降温法70例2224 与例2223同型号数控机床，系统通电启动，正常运行约10多分钟后系统自动停机，监视器无任何报警信息，然而断电停机冷却10多分钟后又能启机工作数分钟，随后又重现上述故障。例2224 与例2223同型号数控机床，系统通电启71 系统因故中断又无报警显示，故障原因在CPU控制系统上的可能性比较大。查位控板(01GN710)，发现该板上的红色LED发光警示故障，提示位控环或CPU系统存在异常。经检查连接电路无异常，更换位控板后试机，故障依旧，故确诊CPU板已坏。因该故障的特点是：系统中断后，断电停机冷却10多分钟后又能重新启机工作，估计引起该故障的原因系CPU板上的某个元器件温度特性太差。因无备板可供试机，故采用手背触模CPU板上元器件温升情况的方法。(采用此方法时须注意安全，虽然弱电不足为患，但仍应站在绝缘垫上，采用单手触模方法，尤其是在通电状态下检查电源板时更应如此，以防强电窜人。)经细心检查，发现CPU板上的ROM存储器区域有两块功ROM集成电路块(型号PL97122E)的温升异常(与同板同型号的其他12块集成块相比较)。为进一步确诊芯片好坏，用酒精棉球不断冷却这两块集成块，结果冷却时故障始终没有发生，一旦停止冷却数分钟后，故障即发生，证实上述判断正常，经调换这两块ROM集成电路块后故障排除。系统因故中断又无报警显示，故障原因在CPU控制系统上的725、敲击法 数控系统由各种电路板和连接插座组成，每块电路板上含有很多焊点，任何虚焊或接触不良都可能引起故障。用绝缘物轻轻敲打有接触不良疑点的电路众插件或元器件时，若机器出现故障，则故障很可能就在敲击的部位。例2225 配备FANUC 7CM系统的JCS018立式加工中心，工作时Z轴有时会突然落下2mm或4mm。经观察，此故障常常在机床切削余量大或床身振动大时发生。而且2mm和4mm正好是旋转变压器的一二个节距，可见故障是在位置环区域。当敲击Z轴旋转变压器电缆插座头时故障又出现，可见该插头座接触不良。将插头座清洁并连接牢固后，故障消除。5、敲击法736对比法 本方法是以正确的电压、电平或波形与异常的相比较来寻找故障部位。有时还可以将正常部分试验性地造成“故障”或报警(如断开连线，拔去组件)，看其是否和相同部分产生的故障现象相似，以判断故障原因。例2.2.26 配备FANUC 7CM系统的XK715F型数控立铣床，Y轴移动时出现振动，快速时尤为明显，甚至伴有较大的冲击，而其他轴皆正常。将故障轴y轴与正常轴X轴进行对比，用示波器测量X轴和Y轴测速发电机输出电压的波形，发现Y轴测速发电机输出电压纹波明显大于X轴。拆开Y轴测速发电机，发现其电枢被碳刷粉末污染。清除碳粉后再测其波形，波纹大为减小，移动Y轴，原抖动故障消除。6对比法747原理分析法例 X轴无进给命令自动抖动 故障设备：GF NDM25100全功能数控车床，采用FANUC 6TB数控系统，伺服系统采用全闭环控制方式。故障检查与分析：该机床进给系统为全闭环伺服控制系统，框图如下图所示。7原理分析法75数控机床故障诊断与维修第二讲课件76 由上述系统和框图可以看出，该系统具有位置和速度两个控制环节。根据故障现象，从系统稳定性的判定条件定性分析，查光栅、速度放大、测速机、位置放大环节均正常。再观察机床工作情况，在伺服准备好状况下，X轴无进给命令自动上下抖动，有进给命令时偶尔发生410跟随误差报警，故断定，问题出在机械传动部分。经查发现，X坐标轴向定位松动。由上述系统和框图可以看出，该系统具有位置和速772.3 数控系统的日常维护1、数控系统的日常维护（1）严格遵循操作规程（2）防止数控装置过热（3）防止灰尘进入数控系统（4）存储器用电池定期检查和更换（5）数控系统长期不用时的维护2.3 数控系统的日常维护1、数控系统的日常维护782、技术资料准备（1）数控装置安装说明书：电气连接、机床参数设置等使用说明书：机床性能、M代码、结构编程说明书：G代码说明操作说明书：加工操作、键盘、功能维修技术说明书：诊断逻辑、报警信息详细说明、诊断参数介绍电气原理及接线图：原理图、接线图2、技术资料准备79（2）PLC装置编程器或编程软件的使用、操作说明PLC程序或梯形图I/O地址及意义清单报警文本（3）伺服单元伺服单元原理、连接、调整、维修报警显示及说明参数及意义重要的调整点及测试点（2）PLC装置80（4）机床部分操作面板布置及操作机床电气原理图、布置图及接线图（4）机床部分81数控机床故障诊断与维修第二讲课件82数控机床故障诊断与维修第二讲课件83数控机床故障诊断与维修第二讲课件84数控机床故障诊断与维修第二讲课件85作业P43 1、2、3、4作业86