现代数控机床故障诊断与维修课件第一章

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,数控机床维修高级应用人才培养丛书,现代数控机床故障诊断与维修,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,2024/9/21,1,第一章 绪论,天津职业技术师范大学,邓三鹏,教学提示：,本章主要介绍了数控机床的发展，数控机床及其维修的基本概念，数控机床故障诊断及维修原则、一般步骤和方法，数控机床故障诊断及维修技术的发展，让读者对数控机床故障诊断及维修技术有个全面的基本认识。,教学要求：,了解数控机床的发展，数控机床及其维修的特点,对数控机床维修人员的要求，数控机床故障诊断及维修技术的发展；掌握数控机床故障的分类，数控机床可靠性的基本概念，数控机床故障诊断及维修的一般步骤和方法。,2024/9/21,2,2024/9/21,3,第一章绪论,1.1,数控机床的发展,1.2,数控机床的基本概念,1.3,数控机床维修的基本概念,1.4,数控机床故障诊断与维修,1.5,数控机床及其诊断技术的发展,2024/9/21,4,一、美国的数控机床发展概况,美国政府重视机床工业，美国国防部等部门因其军事方面的需求而不断提出机床的发展方向，科研任务，并且提供充足的经费，网罗世界人才，特别讲究“效率”和“创新”，注重基础科研。,1952,年研制出世界第一台数控机床。,1958,年研制出加工中心。,70,年代初研制成,FMS,。,1987,年首创开放式数控系统等。,1.1,数控机床的发展,2024/9/21,5,高性能数控机床技术在世界一直领先。,其存在的教训是，偏重于基础科研，忽视应用技术，且在上世纪,80,代政府一度放松了引导，致使数控机床产量增加缓慢，于,1982,年被后进的日本超过，并大量进口。,从,90,年代起，纠正过去偏向，数控机床技术上转向实用，产量又逐渐上升。,2024/9/21,6,二、德国的数控机床发展概况,德国政府一贯重视机床工业的重要战略地位。,1956,年研制出第一台数控机床。,德国特别注重科学试验，理论与实际相结合，基础科研与应用技术科研并重。,德国特别重视数控机床主机及配套件的先进实用，其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功能部件，在质量、性能上居世界前列。,2024/9/21,7,三、日本的数控机床发展概况,在重视人才及机床元部件配套上学习德国，在质量管理及数控机床技术上学习美国。,1958,年研制出第一台数控机床。,1978,年产量超过美国，至今产量、出口量一直居世界首位。,战略上先仿后创，先生产量大而广的中档数控机床，大量出口，占去世界广大市场。,在上世纪,80,年代开始进一步加强科研，向高性能数控机床发展,。,2024/9/21,8,四、我国的现状,2000,年以来，我国机床行业快速发展，机床行业的整体素质提高很多。,从,2002,年起，中国连续,5,年成为世界机床消费第一大市场。,2005,、,2006,年我国机床产值处于全球第三，我国成为世界机床大国，但由于技术水平低下，,“,大而不强,”,。,在国家高度重视和支持下，到,2010,年国产数控机床占国内市场比重将达,50%,。,当前，我国新产品开发成果显著，五轴联动数控机床、多功能复合机床等高性能数控机床产品初具规模，产品的数控化率逐年提高。,总之国内数控机床制造商正在拼搏奋起，坚持自主创新精神，实行市场化运行机制，潜心研究、持续改进，我们深信，中国企业完全有能力制造出满足市场需求的高质量标准的数控机床及柔性制造系统。,随着我国工业的快速发展，数控机床数量和种类急剧增长，随之而来的是数控维修人才的短缺。数控机床故障诊断与维修人才的培养是一个系统工程。,2024/9/21,9,1.2,数控机床的基本概念,一、数控机床的组成,(1),主机,主机是数控机床的本体，主要由各种机械部件组成。包括底座、床身、主轴箱、进给机构等。,(2),数控装置,数控装置是数控机床的控制核心，一般由一台专用计算机构成。,(3),驱动装置,驱动装置是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴电动机、进给伺服电动机等。,(4),辅助装置,辅助装置是数控机床的一些配套部件，如自动排屑部件、自动对刀部件、工作台、安全防护装置、自动检测装置等。,2024/9/21,10,二、数控机床的工作原理,数控机床基本工作原理如图,1-1,所示。,加工程序可通过输入设备存储于数控装置,(CNC,计算机数字控制系统,),内的存储器上，在需要的时候也可将存储器内的加工程序通过输出设备把加工程序存储在外部存储介质上，以长期保存。,2024/9/21,11,2024/9/21,12,数控装置是数控机床的控制系统，它采集和控制着机床所有的运动状态和运动量。数控装置是由中央处理单元,(CPU),、只读存储器,(ROM),、随机存储器,(RAM),、相应的总线和各种接口电路所构成的专用计算机。,驱动装置接受数控装置输出的进给指令，严格按照指令驱动电动机转动，经滚珠丝杠驱动机床的工作台运动，加工出符合图纸要求的工件，所以驱动装置的精度和动态响应是影响数控机床的加工精度、表面质量与生产效率的重要因素之一。目前，驱动装置的电动机有步进电动机、直流伺服电动机、交流伺服电动机等。,2024/9/21,13,三、数控机床的特点,数控机床特别适用于加工小批量且形状复杂、要求精度高的零件。由于数控加工是一种程序控制过程，使其相应形成了以下几个特点：,（,1,）自动化程度高，可以减轻工人的劳动强度。,（,2,）加工精度高、加工质量稳定可靠、重复性好。,（,3,）加工生产率,高。,（,4,）对零件加工的适应性强、灵活性好、能加工形状复杂的零件。,（,5,）有利于生产管理的现代化。,2024/9/21,14,四、数控机床的分类,数控机床不同角度的分类。,按机械运动的轨迹可分为：点位控制系统、直线控制系统和连续控制系统。,按伺服系统的类型可分为：开环伺服系统、半闭环伺服系统和闭环伺服系统。,按控制坐标数可分为：两坐标数控机床、两坐标半数控机床、三坐标数控机床和多坐标数控机床。,但从用户角度考虑，按机床加工方式或按能完成的主要加工工序来分类可能更为合适。按照数控机床的加工方式，可以把它分为以下几类：,1.,金属切削类,数控车床、铣床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床和加工中心等。,2.,金属成形类,数控折弯机、弯管机、冲床、旋压机、切管机等。,3.,特种加工类,数控线切割机、电火花加工机床、激光切割机和快速成型机等。,4.,其他类,数控火焰切割机床、数控激光热处理机床、三坐标测量机等。,2024/9/21,15,1.3,数控机床维修的基本概念,一、数控机床维修的特点,数控机床就其维修的重要性来说，是侧重于电子、机械、液、气及光学的交叉点上。,应懂得充分利用,NC,和,PLC,提供的故障信息来查找故障。并且要熟悉数控系统、位置检测与伺服驱动、强电和辅助控制的工作原理、特点、常见故障及处理。,数控机床是,NC,、,PLC,、伺服系统和精密机械等融合了多项高新技术的实时控制的过程装备，是典型的机电一体化的产品，因此，要求维修人员也是机电融合的人才。,2024/9/21,16,2024/9/21,17,二、数控机床故障的分类,数控机床全部或部分丧失了系统规定的功能就称为故障。数控机床的故障是多种多样的，可以从不同角度对其进行分类：,1,从故障的起因分类：,关联性和非关联性故障,2,从故障的时间分类：,随机故障和有规则故障,3,从发生状态分类：,突然故障和渐变故障,4,按影响程度分类：,完全失效和部分失效故障,5,按严重程度分类：,危险性故障和安全性故障,6,按性质分类：,软件故障、硬件故障和干扰故障,2024/9/21,18,三、数控机床的可靠性,数控机床和数控系统的发展趋势是：高性能、多功能、高精度、高柔性及高可靠性。,可靠性是指在规定的工作条件（环境温度、湿度、使用条件及使用方法等）下，产品执行其功能长时间稳定工作而不发生故障的能力。,可靠性的曲线变化规律（俗称“浴盆曲线”）。,2024/9/21,19,衡量可靠性常用的标准有如下几个：,1,平均无故障时间（,Mean Time Between Failure,）,平均无故障时间是指可修复产品的相邻两次故障间系统能正常工作时间的平均值。我国“机床数字控制系统通用技术条件”中规定，用,MTBF,衡量数控产品的可靠性，要求数控系统,MTBF,不低于,3 000h,。现在,CNC,系统的可靠性指标已达,30,余年（,10,年前为,10 000h,）。有些国家采用其他指标作为衡量数控系统可靠性的指标。这个值越长越好。,2024/9/21,20,2,平均修复时间（,Mean Time To Repair,）,数控系统在寿命范围内，从故障开始维修到能正常工作所用的平均修复时间。这个值越小，表明维修速度越快。,2024/9/21,21,3,有效度,一台可维修的数控机床在某一段时间内，维持其性能的概率。,小于,1,，越接近,1,越好，它是衡量数控机床的可靠性和可维修性的指标。,影响数控机床可靠性的因素，包括设计、包装、运输、安装、使用等全过程，使用时影响可靠性的指标如表,1-1,所示：,2024/9/21,22,表,1-1,影响数控机床（使用时）可靠性的因素,因素,要,求,措,施,电网质量,电压应在规定的误差范围之内，,+10%-15%,；,频率为（,50,1,）,Hz,；,数控机床接地电阻要符合要求；,以上三项要平衡。,1,数控机床专线供电；,2,使用稳压电源。,安装环境,无粉尘、无太阳直射；,湿度、温度符合要求。,建立专门的数控车间,操作者,1,岗位培训；,2,取得上岗资格证；,3,严格按操作规程操作。,进行岗位培训；,严禁无证上岗；,制定详细的、可执行的操作规程。,日常维护,按照,机床使用说明书,进行日常的维护和保养,制定切实可行的维护保养制度,2024/9/21,23,四、数控机床维修人员的要求,数控机床的故障诊断与维修涉及的知识面广，故障往往发生在机、电、液、气、光的交叉点上，准确的诊断比较困难，因此对数控机床维修人员有如下,5,个方面的要求。,1,专业知识面要广,2,有较强的动手能力与实验能力,3,具有专业外语的阅读能力,4,绘图能力,5,良好的品质,1,专业知识面要广,掌握数控原理、电工电子技术、自动控制与电力拖动、检测技术、液压与气动、机械传动及机械加工方面的知识；,掌握数字控制、伺服驱动及PLC的工作原理；,掌握检测系统的工作原理；,能编写简单的数控加工程序；,能运用各种方法编写PLC的程序。,2024/9/21,24,2,有较强的动手能力与实验能力,对数控系统进行操作；,能查看报警信息；,能检查、修改参数；,能调用自诊断功能，进行PLC接口检查；,会使用维修的工具、仪器、仪表；,会操作数控机床。,2024/9/21,25,3,具有专业外语的阅读能力,能读懂数控系统的操作面板、CRT显示的外文信息；,能读懂外文的随机手册；,能读懂外文的技术资料；,能熟练的运用外文的报警提示。,2024/9/21,26,4,绘图能力,能绘制一般的机械、电气图；,通过实物测量，能绘制光栅尺测量头的原理图；,通过实物测量，能绘制电气原理图。,2024/9/21,27,5,良好的品质,勤于学习：刻苦钻研，边干边学；自觉的学习新出现的数控机床操作、编程，了解其结构；自觉的了解其他工厂中的设备；虚心学习别人的经验。,善于分析：能由表及里，去伪存真，找到发生故障的原因；能从众多故障现象中找出主要的，起决定性故障现象，并对此进行分析。,胆大心细：对于没见过的故障敢修；先熟悉情况，后动手、不要盲目蛮干。,2024/9/21,28,1.4,数控机床故障诊断与维修,一、数控机床故障诊断与维修的一般步骤,数控机床的故障诊断与维修的过程基本上分为故障原因的调查和分析、故障的排除、维修总结三个阶段。,1,故障的调查与分析,2,故障排除,3,维修排故后的总结提高工作,2024/9/21,29,1,故障的调查与分析,（,1,）询问调查,（,2,）现场检查,参照表,1-2,。,（,3,）故障分析,（,4,）确定原因,（,5,）排故准备,2024/9/21,30,2,故障排除,这是排故的第二阶段，是实施阶段。如上所述，完成了故障分析，也就基本上完成了故障的排除，剩下的工作就是按照相关操作规程具体实施。,2024/9/21,31,3,维修排故后的总结提高工作,总结提高工作的主要内容包括：,（,1,）详细记录从故障的发生、分析判断到排除全过程中出现的各种问题，采取的各种措施，相关电路图、相关参数和相关软件。,（,2,）有条件的维修人员应该从较典型的故障排除实践中找出带有普遍意义的内容作为研究课题，进行理论性探讨，写出论文，从而达到提高的目的。,（,3,）总结故障排除过程中所需要的各类图样、文字资料，若有不足应事后想办法补齐，以备将来之需。,（,4,）从排故过程中发现自己欠缺的知识，制定学习计划，力争尽快补课。,（,5,）找出工具、仪表、备件之不足，条件允许时补齐。,2024/9/21,32,总结提高工作的好处是：,（,1,）迅速提高维修者的理论水平和维修能力。,（,2,）提高重复性故障的维修速度。,（,3,）利于分析设备的故障率及可维修性，改进操作规程，提高机床寿命和利用率。,（,4,）可改进数控机床原设计之不足。,（,5,）资源共享。总结资料可作为其他维修人员的参数资料、学习培训教材。,2024/9/21,33,二、数控机床维修的原则,充分利用数控系统的自诊断功能，如系统的开机诊断、运行诊断、,PLC,的监控功能。同时在检测故障过程中还应掌握以下原则：,（,1,）先静后动,（,2,）先外部后内部,（,3,）先机械后电气,（,4,）先公用后专用,（,5,）先简单后复杂,（,6,）先一般后特殊 例,1-1,2024/9/21,34,三、数控机床故障诊断与维修的一般方法,（一）装置自诊断法,（二）观察检查法,（三）备件替换法,（四）电路板参数测试对比法,（五）功能程序测试法,（六）参数检查法,2024/9/21,35,（七）逻辑线路追踪法,(,原理分析法,),（八）用可编程控制器进行,PLC,中断状态分析法,（九）接口状态显示诊断法,（十）测量比较法,（十一）升温，降温法,（十二）其它方法,2024/9/21,36,一,装置自诊断法,l,启动自诊断,(,初始化诊断,),2,在线诊断,(,后台诊断,),例,1-2,3,离线检查,2024/9/21,37,二,观察检查法,1.,问,机床的操作、维护、运行是否有异常。,2.,看,机床器件是否发生物理变化或运动变化。,例,1-3,例,1-4,3.,听,机械或电气部分是否有异常声响。例,1-5,4.,触,CNC,系统出现时有时无的故障现象时，宜采用此方法。,5.,嗅,在电气设备诊断或各种易挥发物体的器件采用此方法效果较好。,2024/9/21,38,三,备件替换法,“,替换”是电气修理中常用的一种简单方便的方法，此方法可缩短停机时间，快速找到故障。,将具有相同功能的两块板互相交换,(,一块好的，一块被怀疑是坏的,),，观察故障现象是否随之转移来判断被怀疑板。这些板是指印制线路板、模块、集成电路芯片或元器件。若没有备用电路板或组件，可把故障区与无故障区的相同的电路板或组件互相交换，然后观察故障排除及转移情况，也可得到确诊。,2024/9/21,39,“替换法”的注意事项,“替换法”如果使用不当，会带来许多麻烦，甚至造成人为故障。因此，正确认识和掌握“替换”的使用范围和操作方法，是提高维修工作效率和避免人为故障发生的最好方法。,注意：必须断电后才能更换电路板或组件；有些电路板，例如,PLC,的,I,O,板上有地址开关，交换时要相应改变设置值；有些电路板上有跳线及桥接调整电阻、电容，也应与原板相同，方可交换；模块的输入输出必须相同。以驱动器为例，型号要相同，若不同，则要考虑接口、功率的影响，避免故障扩大。在确定对某一部分要进行替换前，应认真检查与其连接的有关线路和其他相关的电器。确认无故障后才能将新的替换上去，防止外部故障引起替换上去的部件损坏。,2024/9/21,40,四,电路板参数测试对比法,当系统发生故障后，采用常规电工检测仪器、工具，按系统电路图及机床电路图，对故障部分的电压、电源、脉冲信号等进行实测，在各电路板的测试端子上进行电压值及波形的测试，与正常值和正常波形进行比较。,若无原始记录，也可与对应无故障区的相同的电路板比较，从而确诊故障电路板是否发生故障。如电源的输入电压超限，应对电源监控，以排除其它原因。如发生位置控制环故障，可用示波器检查测量回路的信号状态，或用示波器观察其信号输出是否缺相，有无干扰。例,1-6,2024/9/21,41,五,功能程序测试法,功能程序测试法是将所维修数控系统,G,、,M,、,S,、,T,、,F,功能的全部使用指令编写出一个试验程序，并存储在软盘上。,应用场合：机床加工造成废品而一时无法确定是编程、操作不当，还是数控系统故障时；,数控系统出现随机性故障，一时难以区别是外来干扰，还是系统稳定性不好。,闲置时间较长的数控机床在投入使用时或数控机床进行定期检修时。例,1-7,2024/9/21,42,六,参数检查法,数控机床的参数是经过一系列试验、调整而获得的重要数据。例如工作范围、轴动态参数，数据需要根据具体的控制对象而修改。这种可读写的存储器有电池保持的,RAM,、,EPROM,、,F1ashROM,、硬盘等。例,1-8,例,1-9,应用场合：对于电池保持的,RAM,，一旦电池电压不足,(,一般电池,2-3,年需更换,),或机床长期闲置或外部干扰会使参数丢失或混乱，从而使系统不能正常工作。,EPROM,、,Flash ROM,由于不需要电池，在数控系统中应用越来越普遍。当机床长期闲置或无缘无故出现不正常现象或有故障而无应答时，就要根据故障特征检查和校对有关参数。,2024/9/21,43,七 逻辑线路追踪法,(,原理分析法,),逻辑线路追踪法就是通过追踪与故障相关联的信号，从中找到故障单元，根据,CNC,系统原理图,(,即组成原理,),，从前往后或从后往前地检查有关信号的有无、性质、大小及不同运行方式的状态，与正常情况比较，看有什么差异或是否符合逻辑关系。,对于硬接线系统,(,继电器,接触器系统,),，它具有可见接线、接线端子、测试点。,2024/9/21,44,八 用可编程控制器进行,PLC,中断状态分析法,可编程控制器发生故障时，其中断原因以中断堆栈的方式记忆。使用编程器可以在系统停止状态下，调出中断堆栈和块堆栈，按其所指示的原因，查明故障之所在，在可编程控制器的维修中这是最常用、最有效和快速的方法。,2024/9/21,45,九 接口状态显示诊断法,接口是连接,CNC,系统、,PLC,、机床本体的节点，节点是信息传递和控制的要道，通过接口的状态信息,(,通“,1,”,、断“,0,”,),，若系统带有分立的,PLC,时，系统产生故障后，首先应判断故障是出现在,CNC,系统内部，还是在,PLC,或机床,(MT),侧。,这就要求熟悉,CNC,与,PLC,之间信息交换的内容，必须熟悉各测量反馈元件的位置、作用及发生故障时的现象与后果。搞清楚某一个动作不执行是由于,CNC,没有给,PLC,指令，还是由于,CNC,给了,PLC,指令而,PLC,未执行，或是由于,PLC,无准备好应答信号，,CNC,不可能提供该指令等。,2024/9/21,46,十 测量比较法,这种方法是利用印制线路板上预先设置的检查用端子，确定该部分电路工作是否正常，通过实测这些端子的电压值或波形与正常时的电压值及波形比较，来分析故障原因和部位。,甚至，可在正常线路板上人为地制造一些故障,(,如断开连线或短路，拔去插组件等,),，以判断真正的故障原因。为此，要求维修人员必须平时注意积累印制板上关键部位或易出故障部位正常时的电压值和波形。,2024/9/21,47,十一 升温，降温法,当设备运行时间比较长或者环境温度比较高时，机床容易出现软件故障。这时可用电热风或红外灯直接照射可疑的电路板或组件，人为通过升温加速一些高温参数差的元器件恶化,(,要注意元器件的温度参数,),，产生“症状”出来，从而确定有问题的组件或元器件。例,1-10,2024/9/21,48,十二 其它方法,1,更新建立法,2,拉偏电源法,3,隔离法,4,分段优选法,5,敲击法,2024/9/21,49,1.5,数控机床及其诊断技术的发展,一、数控机床的新发展,数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，而且对国计民生的一些重要行业国防、汽车等的发展起着越来越重要的作用，这些行业装备数字化已是现代发展的大趋势。,1,高速化发展新趋势,2,精密化加工发展新趋势,3,高效能发展新趋势,4,开放化发展新趋势,5,复合化发展新趋势,2024/9/21,50,2024/9/21,51,二、数控机床故障诊断技术的发展,（一）数控机床远程故障诊断技术,（二）自诊断系统,（三）人工智能与专家系统,（四）神经网络诊断,（五）基于实例推理的诊断,（六）多传感器信息融合技术,（七）智能化集成诊断,（八）,“,基于行为,”,的智能化故障诊断技术,一 数控机床远程故障诊断技术,这种方法采用网络通信手段。该系统一端连接用户的,CNC,系统中的专用“远程通信接口”通过局域网或将电话线连接到,Internet,上，另一端则通过,Internet,连接到设备远程维修中心的专用诊断计算机上。,远程故障诊断,的工作方式,。,远程故障诊断,的作用及其优点。,2024/9/21,52,二 自诊断系统,数控机床自诊断系统也称为自修复系统，就是在数控系统的软件中装有自诊断程序在,CNC,系统内设置备用的模块。,软件运行中，一旦发现某一模块发生故障，该系统就会将故障信息及时显示在,CRT,上，同时自动寻找是否拥有备用模块，若有备用模块，该系统就能自动切断故障模块而接通备用模块，使系统迅速恢复正常运行状态。,Cincinati-Milacron,公司生产的,950,系统就采用了这种技术，因而具有自诊断、自修复功能。这种方案适用于无人管理的自动化工作的场合。,2024/9/21,53,三 人工智能与专家系统,这种方法是通过调用知识库的相应知识，经推理机构的推理获得所需的结论。应用于数控系统诊断的人工智能技术有两方面的内容，即诊断专家系统和人工智能数据库。,(1),诊断专家系统,(2),人工智能数据库,2024/9/21,54,四 神经网络诊断,神经网络,(ANN),具有联想、容错、自适应、自学习和处理复杂多模式等特点。将被诊断系统的症状作为网络输入，所得到的故障原因作为网络输出，且将经过学习所得到的知识以分布的方式隐式地存储在网络上，每个输出神经元对应一个故障原因。目前常用的算法有误差反向传播,(BP),算法、双向联想记忆,(BAM),模型和模糊认识映射,(FCM),等。,2024/9/21,55,五 基于实例推理的诊断,基于实例推理（,Case Based Reasoning,：,CBR,，以下简称,CBR),的专家系统是模拟人类思维特点，即面对新问题时，搜索历史相似实例，然后依照或参照相似实例中的解决方案，有些情况下需要对其进行适度修改，来解决新问题的一种程序系统。,在机床运行过程中，共性故障大量存在。采用,CBR,系统,，,可以较好地解决共性故障的诊断问题，并对分析和诊断偶发故障起到辅助作用。,2024/9/21,56,六 多传感器信息融合技术,多传感器信息融合就是充分合理地选取各种传感器，提取对象的有效信息，把空间或时间上的冗余信息或互补信息依据某种准则进行组合，以获得被测对象的一致性解释或描述，由此获得比各组成部分的子集所构成的系统更为优越的性能。,利用多传感器对,CNC,进行诊断能大大降低误判率、漏判率，提高诊断准确度。先对同一层次的信息进行融合，获得更高层次的信息，再汇入相应的信息融合层次，这样从低层至顶层对多元信息进行整理合并，逐层抽象，从而取得比单一传感器更准确更具体的诊断结果。神经网络可用于多传感器信息融合。,2024/9/21,57,七 智能化集成诊断,将传感器信息融合与人工智能技术、,ANN,技术相结合，建立集监测、诊断为一体的智能集成系统，是,CNC,故障诊断的新方向。该系统能充分利用经验知识、状态知识、物理知识等进行诊断推理，结合多种故障信息,(,征兆信息、状态监测信息等,),进行综合诊断，实现实时监测与诊断。它提高了智能诊断与决策水平和,CNC,机床诊断的自动化程度。,2024/9/21,58,八,“,基于行为,”,的智能化故障诊断技术,“,基于行为,”,(Behavior-based),的计算机辅助诊断的基本原理是：从某台机器的实际运行状态出发，,“,自下而上,”,，即从具体到一般,(,而,“,基于知识,”,的专家系统则是,“,自上而下,”,，即从一般到特殊,),，从机器工况状态的变化判断其故障属性。其基本目标就是最终达到完全根据实际设备的运行行为，决定诊断系统的实际工况，经过自动识别，自我完善，自我提高，从而可以从具备初级智能的简单系统发展成为高级智能的、针对某一特定设备的专用诊断系统。,2024/9/21,59,2024/9/21,60,例,1-1,：,一台,FANUC-0T,数控车床,Z,轴回零不准常是减速挡块位置窜动造成的，一旦出现这种故障，应先检查该挡块位置，在排除这一常见的可能性后，再检查脉冲编码器、位置控制环节。,2024/9/21,61,2,在线诊断,(,后台诊断,),例,1-2,：,从德国某公司引进的一台数控镗铣床，,NC,系统为西门子的,SINUMERIK 8MC,，在数控模块,MSl00,上的四个红色发光二极管,M,、,I,O,、,S,、,PC,指示故障存在的原因。同时，操作盘上的,CRT,监视器显示报警号，指出故障原因。,(1),故障现象,Z,轴运行抖动，瞬间出现,NCl23,号报警，机床随即停止运行。根据报警号查阅报警内容表，显示报警原因是跟踪误差超出了机床数据设定的规定值，同时提示造成此报警的可能原因有：,位置测量系统检测元件与机械位移部分连接不良；,传动部件出现间隙；,位置闭环放大系数,KV(,即增益,),不匹配。,2024/9/21,62,(2),检查分析,经初步检查，粗定为原因，使得,Z,轴,(,方滑枕,),运行过程中产生负载扰动而造成位置闭环振荡。照此分析排除如下：修改原,Z,轴的机床设定环节,(TEN152),的数据，将原值,S1333,改为,S800,，即降低了放大系数，有助于位置闭环的稳定性。经试运行发现虽振动现象明显减弱，但未彻底消除，这说明是第原因，即机械传动出现间隙的可能性增大，可能是滑枕楔铁松动造成滚珠丝杠或螺母窜动。这时，对机床各部位采取先易后难，先外后内逐一否定的办法，最后找到真正的故障源：滚珠丝杠螺母背帽松动，使传动出现间隙。当,Z,轴运动时，由于间隙造成负载扰动，导致位置闭环振荡而出现抖动现象。,(3),故障排除,调整好间隙，紧固松动的背帽，并将机床设定环节,TEN152,的数据恢复到原值，故障消除。,2024/9/21,63,例,1-3,：,KMC-3000SD,型龙门式加工中心，在安装调试后不久，,Z,轴运动时出现偶尔报警：轴的实际位置与指令不符。,观察发现：,Z,轴编码器外壳被撞变形。故怀疑编码器受损接触不良。故障点测试表明成因属实，更换新的后故障排除。,2024/9/21,64,例,1-4,：,XHK716,立式加工中心，在安装调试时，时而出现故障现象：突然,CRT,显示器无显示，而机床还在继续运行，停机后重新开机一切正常。,观察发现：,每当车间门式起重机经过机床上方时，往往就出现此故障现象。初步判断为基础振动造成显示板接口接触不良故障。检查显示板上电路与器件的外观与接线。发现有一晶振的引脚缺少焊锡。,故障处理：,停机断电，取下显示板，补上焊锡，将上面所有集成块想插座紧压一遍、用药棉蘸无水酒精清理接插头与插座后，重新插好，故障排除。,2024/9/21,65,例,1-5,：,某立式加工中心。,Z,轴电动机忽然出现异常振动声。,故障处理：,马上停机，将电机与丝杠分开（故障隔离），试车时仍然振动，可见振动不是由机械传动机构所造成。为区分是伺服单元故障，还是电机故障，用,Y,轴伺服单元控制,Z,轴电机（替换法），还是振动，所以判断为电机故障，将该电机修复后，故障排除。,2024/9/21,66,例,1-6,：,某厂的数控系统发生报警，位置环硬件故障。,故障处理：,用示波器检查发现有一干扰信号，维修人员在电路中用接一电容的方法将其滤掉使系统工作正常。如果出现系统无法回基准点的情况，可用示波器检查是否有零标志脉冲，若没有，可考虑是测量系统损坏。,2024/9/21,67,例,1-7,：某厂配有,FANUC-7CM,的加工中心，加工过程中出现零件尺寸相差较大的现象。,故障处理：,使用功能程序测试法进行测试，当运行到含有,G01,、,G02,、,G18,、,G19,、,G40,、,G41,和,G42,的指令代码的四角带有圆弧过渡的长方形典型零件时，发现机床运动轨迹与所要求的加工图形不符合，从而确定机床的刀补不良。该数控系统的刀具补偿软件存放在,EPROM,中，更换该集成块，系统恢复正常。,2024/9/21,68,例,1-8,：,MCV50,立式加工中心，配西门子,810,系统，屏幕全黑，进给无使能，其他功能全部失效。,故障处理：,经调查发现，该现象是操作人员在更换电池时，关机引起的。重新安装机床参数及,PLC,用户程序后故障排除。在排除某些故障时，对一些参数还需进行调整。因为有些参数,(,如各轴的漂移补偿值、丝杠间隙值、,KV,系数等,),虽在机床安装时调整过，当由于机床使用时间较长，控制对象的参数发生变化。参数调整、修改前，通常应输入口令，只有拥有修改权限的用户才能修改关键参数。,2024/9/21,69,例,1-9,：一台调试后投入使用的,FANUC-7CM,系统的,XK715F,数控立铣床，开机后不久同时出现了,#7,（伺服未准备好）、,#20#23,（,X,、,Y,、,Z,与,U,轴速度超限）等,5,个报警。,故障处理：对多种报警共存现象，先查参数。在,CRT,上调用参数界面，发现参数混乱。将存储器格式化与存储区重新分区后，将参数纸带重新输入。开机后报警消失，机床恢复正常。,2024/9/21,70,例,1-10,：某厂配有,FANUC-6M,系统的加工中心机床经长时间工作后，转动的主轴电机出现间歇性的响声，后来逐渐变成强烈振动声，转速骤升、骤降。,故障处理：,维修人员怀疑是伺服控制板上的整形电路有故障。采用局部升温法使可疑点的几块组件升温，当试验到,555,时钟集成电路时，,H28,时钟输出脚波形出现异常，更换此定时电路后，故障消失。,2024/9/21,71,