数控机床故障诊断与维修第一章课件

2024/6/281 数控机床故障诊断与维修数控机床故障诊断与维修 主讲主讲:张红旗张红旗黄冈科技职业学院机电系黄冈科技职业学院机电系(热烈欢迎同学们热烈欢迎同学们 让我们共同进步让我们共同进步)2023/8/111 数控机床故障诊断与2024/6/282 绪论 数控机床集机械制造、计算机、气动、数控机床集机械制造、计算机、气动、传感检测、液压、光机电技术等一体。传感检测、液压、光机电技术等一体。本章内容本章内容1 1数控机床的特点及组成数控机床的特点及组成2 2我国数控机床的发展现状我国数控机床的发展现状3 3加强数控维修的意义加强数控维修的意义 4对数控维修人员的要求对数控维修人员的要求 5 5本课程的学习任务、要求和学习方法本课程的学习任务、要求和学习方法2023/8/112 绪论 数控机床集机2024/6/283 绪论数控机床的特点。能够进行复杂型面零件的加工，解决工艺难题。能够进行复杂型面零件的加工，解决工艺难题。提高生产率。提高生产率(适应小批量适应小批量,产品更新换代市场要求产品更新换代市场要求)。具有柔性。具有柔性(柔字是关键柔字是关键)。减轻工人的劳动强度。减轻工人的劳动强度2023/8/113 绪论数控机床的特点。能够进行复杂型2024/6/284 绪论2数控机床的发展现状数控机床的发展现状我国起步年代：我国起步年代：1958开始研制开始研制 世界第一台世界第一台:1952美国研制美国研制 国产数控系统国产数控系统：。华中理工大学华中一型、华中二型：。华中理工大学华中一型、华中二型。北京航天机床数控集团航天一型。北京航天机床数控集团航天一型。中科院沈阳计算机所蓝天一型。中科院沈阳计算机所蓝天一型。中国珠峰数控公司中华一型。中国珠峰数控公司中华一型 国外数控系统国外数控系统:日本日本FANUC 德国德国SIEMENS 等等2023/8/114 绪论2数控机床的发展现状我国起步年代2024/6/285 绪论3.数控机床数控机床发趋势 无人化加工发展无人化加工发展 计算机直接控制系统计算机直接控制系统(DNC 即一台计算机即一台计算机 控制多台机床的群控控制多台机床的群控)柔性制造系统柔性制造系统(FMS)并有将自动化仑库并并有将自动化仑库并 在在FMS中趋向中趋向 实现产品设计实现产品设计加工加工-成品的无图样生产成品的无图样生产 自动编程自动编程 多轴化多轴化2023/8/115 绪论3.数控机床发趋势 无人化加工发2024/6/286 绪论4加强数控维修的意义加强数控维修的意义 技术需要市场需要企业的效益需要 2023/8/116 绪论4加强数控维修的意义 技术需要2024/6/287 绪论5.理论是维修数控机床必要基础理论是维修数控机床必要基础普通机床维修工具简单普通机床维修工具简单数控机床维修工具复杂数控机床维修工具复杂普通机床电路简单普通机床电路简单 一目了然一目了然数控机床电路复杂 涉及计算机.PLC.伺服控制.电力半导体控制等 要通过学习才能掌握关键是理论可以指导维修 2023/8/117 绪论5.理论是维修数控机床必要基础普通2024/6/288 绪论6对数控维修人员的要求对数控维修人员的要求。知识面广。知识面广。良好的系统的培训。良好的系统的培训。良好的英语阅读能力。良好的英语阅读能力。敢于实践，通过实践不断总结经验。敢于实践，通过实践不断总结经验。敬业精神。敬业精神。持续的学习精神。持续的学习精神2023/8/118 绪论6对数控维修人员的要求。知识面2024/6/289 绪论7本课程的学习任务、要求本课程的学习任务、要求 掌握数控机床安装调试验收的的知识、验收机床掌握数控机床安装调试验收的的知识、验收机床 精度的方法。精度的方法。熟悉数控机床的机械结构、调整方法熟悉数控机床的机械结构、调整方法。掌握典型数控系统的软硬件知识、具有对典型掌握典型数控系统的软硬件知识、具有对典型 数控系统故障进行初步诊断及判断的能力。数控系统故障进行初步诊断及判断的能力。熟悉数控机床维修的原则方法。熟悉数控机床维修的原则方法。2023/8/119 绪论7本课程的学习任务、要求 2024/6/2810请同学们将书翻至第一页请同学们将书翻至第一页,结合结合图图0-1学习学习数控机床组成是学好本课程的主线数控机床组成是学好本课程的主线,望同望同学们一定要牢固掌握学们一定要牢固掌握数控机床组成也是实际维修中的有力指数控机床组成也是实际维修中的有力指导工具导工具请同学们一定牢记请同学们一定牢记(或在第或在第1页页图图01上面上面作标记作标记)2023/8/1110请同学们将书翻至第一页,结合图0-12024/6/2811(1).机床本体机床本体(MT)(MT)回顾回顾数控机床在普通机床上发展了:滚珠珠丝杠螺母副杠螺母副自自动刀架刀架 刀刀库高速动力卡盘高速动力卡盘(每分钟上万转每分钟上万转)机机械械手手以以及及一一些些特特殊殊机机构构(塑塑料料导导轨轨.静静压压蜗蜗杆杆-蜗母条传动蜗母条传动.自动拉刀机构自动拉刀机构.对刀仪对刀仪)等等等等2023/8/1111(1).机床本体(MT)回顾数控机床在2024/6/2812(2).).数控装置回顾数控装置回顾早期数控装置用专用硬件实现简称早期数控装置用专用硬件实现简称NCNC数控装置组成数控装置组成:输入输入/输出装置输出装置.CNC.CNC核心核心.各种接口等组成各种接口等组成 (见书第见书第1 1页倒数第页倒数第4 4行开始行开始)现代引入计算机技术后数控装置称现代引入计算机技术后数控装置称CNC或或MNC 2023/8/1112(2).数控装置回顾早期数控装置用专用2024/6/2813CNC硬件结构分类硬件结构分类按内部各印刷电路板的插接方式分:大板式结构和功能模板式结构(分类方式很多,介绍两种主要分类方式)(见书第2页1-3行)按CNC中微处理器的个数可以分:单微 处理结构和多微处理结构2023/8/1113CNC硬件结构分类按内部各印刷电路板的2024/6/2814(3).PLCPLC介绍介绍早期称为可编程逻辑控制器早期称为可编程逻辑控制器,简简PLC.PLC.随着计算机技术随着计算机技术 的发展应用的发展应用,被美国电器协会定义为可编程控制器被美国电器协会定义为可编程控制器,简称简称PC,PC,但人们习惯继续称为但人们习惯继续称为PLCPLC课堂思考:数控机床中PLC起什么作用?2023/8/1114(3).PLC介绍早期称为可编程逻辑控2024/6/2815 PLC在数控机床起开关量控制.检测.诊断作用 是CNC和机床本机(MT)以及其它电器设备之间重要桥梁.主要处理来自CNC辅助功能M命令,以 收机床上按钮.行程开关等信息,去控制 冷却液泵起动,主轴电机正反转,还有油 温.油压.过载保护.超程保护等,并反馈 给CNC PLC有内装式(又称PMC)和外置式两种 (见书 第2页顺数20行)2023/8/1115 PLC在数控机床起开关量控制2024/6/2816(4).(4).主轴电机介绍主轴电机介绍主轴电动机:(主轴的驱动)早期:采用直流电动机 优点是起动转矩大,调速方便,可无 调速.缺点是成本高,有碳刷易出故障,维修困难.丨中期:采用交流异步电机,虽然它有起动转矩小,调速很不方便 等缺点,早期无法在数控机床上使用.随着电力电子技术 发现.特别是PWM(脉冲宽度调制)的变频器应用,使之具 有了直流电机的全部优点,而且成本低,无碳刷,几乎是免 维修的.；现代:采用交流异步电机,西门子公司提出的在PWM基础上运用 矢量变换调速技术,解决了交流电动机恒定转矩问题,使交 流电动机在数控机床主轴驱动上应用得更好.2023/8/1116(4).主轴电机介绍主轴电动机:(主2024/6/2817(5).主轴控制单元主轴控制单元主轴控制单元是协助CNC去控制主轴电动机的 对于交流电机采用的是变频器 变频器利用是PWM(脉冲宽度调制)技术,现在西门子公司提出的在PWM基础上运 用矢量变换调速技术2023/8/1117(5).主轴控制单元主轴控制单元是协助2024/6/2818(6).进给电机介绍进给电机介绍进给电动机:(X Z Y等轴的驱动)早期:(60-70年代)采用步进电动机 是无需位置反馈的开环控 制系统,功率小,精度低.现在还用于经济型数控机床上.丨中期:采用小惯量直流电动机,然后又采用大惯量直流电机伺 服系统.有半闭环和闭环两种控制.(闭环控制精度最高,但电气控制部分调整困难,成本高,目前半闭环控制居多.)直流电机的缺点是易出故障,维修困难.；现代:采用交流永磁同步电动机,来构成伺服系统,同样有半闭 环和闭环两种控制.交流永磁同步电动机的几何尺寸 比同容量的直流电动机小得多,而且几乎免维修.2023/8/1118(6).进给电机介绍进给电动机:(X2024/6/2819(7).速度控制单元速度控制单元 进给电机(X Z Y等轴向)是步进电动机时使用步进电机驱动器驱动 如果使用直流电机和交流永磁同步电机 则使用伺服驱动器驱动2023/8/1119(7).速度控制单元 进给电机(X Z2024/6/2820(8).位置检测器介绍位置检测器介绍在闭环和半闭环伺服控制系统有位置检测器,将X Y Z等各轴向位置变化信息反馈给数控装置(CNC)作出调整,使之定位准确开 环:不需要位置检测器(早期居多,西门子又在开发)半闭环:采用光电编码器 旋转变压器等.装在丝杠上使用.闭 环:采用光栅尺 同步感应器 磁栅尺等,直接检测.精度最高.但成本高,易脏出故障.调试困难,易 爬行振荡2023/8/1120(8).位置检测器介绍在闭环和半闭环伺2024/6/2821 绪论 9.数控机床的故障分类数控机床的故障分类(书第书第3页页)(1).(1).按发生故障的部件分类按发生故障的部件分类:主机故障和电气故障主机故障和电气故障(强弱强弱),),电气故障又可分为硬件故障电气故障又可分为硬件故障 和软件故障和软件故障(2).(2).按发生故障的性质分类按发生故障的性质分类:系统故障系统故障(必然必然)和随机性和随机性 故障故障(偶然偶然)(3).按有无报警按有无报警 显显 示示 分类分类:有报警显示故障有报警显示故障(又可分为又可分为 硬件和软件报警显示两种硬件和软件报警显示两种)和无报警显示的故障和无报警显示的故障(4).(4).按故障发生的原因分类按故障发生的原因分类:自身故障和外部故障自身故障和外部故障2023/8/1121 绪论 9.数控机床的故障分类(2024/6/2822 绪论 10.数控机床故障诊断与维修的原则数控机床故障诊断与维修的原则(书第书第5页页)先外部后内部先外部后内部先机械后电气先机械后电气 先静后动先静后动 先公用后专用先公用后专用 先一般后特殊先一般后特殊 先简单后复杂先简单后复杂2023/8/1122 绪论 10.数控机床故障诊断与维2024/6/2823 绪论 11.数控机床故障诊断技术的发展数控机床故障诊断技术的发展 远程诊断技术远程诊断技术自修复技术自修复技术 专家系统专家系统 状态监测技术状态监测技术12.总结总结2023/8/1123 绪论 11.数控机床故障诊断技知识回顾知识回顾Knowledge Knowledge ReviewReview知识回顾Knowledge Review