第1章 机床故障维护及数控系统故障诊断

, , , , , ,*,第一章 数控机床维护及数控系统故障诊断,第一节 数控机床维护,对数控机床维护保养的,目的,：,延长,机械部件的,磨损周期,，延长元器件的,使用寿命,，,保证机床,长时间,稳定可靠,的,运行,。,一、点检,点检,按有关维护文件的规定，对数控机床进行定点、定时的检查和维护。,根据点检要求和内容分类,：,专职点检,重点设备、部位（设备部门）,日常点检,一般设备的检查及维护（车间）,生产点检,开机前检查、润滑、日常清洁、紧固等工作（操作者）,二、数控系统的日常维护,1,、机床电气柜的散热通风,通过门上热交换器或轴流风扇对控制柜的内外,进行空气循环。,2,、尽量少开电气控制柜门,车间漂浮的灰尘、金属粉末等落在电气柜上容易产生故障,3,、支持电池的定期更换,在机床断电期间，有支承电池供电保持存储在,COMS,器件内的机床数据，,电池的更换应在,CNC,系统通电状态下进行,。,4,、检测反馈元件的维护,光电编码器、接近开关、行程开关与撞块、,光栅等元件的检查和维护,5,、备用电路板的定期通电,备用电路板应定期装到,CNC,系统上通电运行,6,、数控系统长期不用时的保养,长期停用的数控机床也要经常通电，利用电器元件本身的发热来驱散电气柜内的潮气。保证电器元件性能的稳定可靠。,三 、诊断常用的仪器仪表及工具,1,、测量用仪器仪表,万用表,可测电阻、交、直流电压、电流,指针式：有测量过程,数字式：直接读数,相序表,可检查直流驱动装置输入电流的相序,双踪示波器,检查信号波形,钳形电流表,不断线检测电流,机械故障诊断仪,对机械故障进行检测、分析与诊断。,2,、工具,“,+”,字形和“,-”,字形,螺钉旋具,、,钳子,、,镊子,、,烙铁,等,四 、诊断用技术资料,数控机床生产厂家必须向用户提供安装、使用与维修有关的技术资料，主要有：,数控机床电气使用说明书,数控机床电气原理图,数控机床电气连接图,数控机床结构简图,数控机床参数表,数控机床,PLC,控制程序,数控系统操作手册,数控系统编程手册,第二节,数控机床故障的类型,数控机床故障的种类很多，一般可以按起因、性质,、发生部位、自诊断、软（硬）件故障等来分类。,数控机床的非关联性和关联性故障,数控机床的有诊断显示故障和无诊断显示故障,数控机床的破坏性故障和非破坏性故障,数控机床的电气故障和机械故障,自诊断故障,人为故障和软（硬）故障,故障按,起因的相关性,分为非关联性和关联性故障。,非关联性故障,：是由于运输、安装等原因造成的故障。,数控机床的非关联性和关联性故障,系统性故障,：指数控机床在一定条件下,必,然出,现,的故障,随机性故障,：指,偶然出现,的故障。该故障一般是由于机械结构的局部松动、系统控制软件不完善、硬件工作特性曲线下降、电气元器件品质因数降低等原因造成的。,关联性故障,故障按,有无诊断显示,分为有诊断显示故障和无诊断显示故障。,有诊断显示故障,：一般,与控制部分有关,，故障发生后可以根据故障报警信号判别故障的原因；,无诊断显示故障,：往往表现为工作台停留在某一位置不能运动，依靠手动操作也无法使工作台动作，这类故障排除相对于有诊断显示故障的,排除难度要大。,按有无诊断显示分,数控机床的有诊断显示故障和无诊断显示故障,数控机床故障,按性质分,为可破坏性故障和非破坏性故障。,破坏性故障,：指对于短路、因伺服系统失控造成的,“,飞车,”,等故障，该故障在维修和排除时,不允许重复出现,，维修有一定的难度；,非破坏性故障,：该故障可以经过多次试验、重演故障来分析故障原因，故障的,排除相对容易,些。,故障按性质分,数控机床的破坏性故障和非破坏性故障,数控机床故障按,发生部位,分为电气故障和机械故障。,电气故障,：一般发生在系统装置、伺服驱动单元和机床电气等控制部位，该故障一般,由于,发生,电气元器件,的,品质因数下将,、元器件,松动,、接插件,接触不良,或,损坏,等因素引起，这些故障,表现为时有时无,。,例如：某电子元器件的漏电量较大，工作一段时间后，其漏电量随着环境温度的升高而增大，导致元器件工作不正常，影响了相应电路的正常工作。当环境温度降低了以后，故障又消失了。,数控机床的电气故障和机械故障,机械故障,：一般,发生在机械运动部位,。该故障一般可以通过维护保养和仔细调整来预防。,功能型故障：,主要指工件,加工精度方面的故障,，这些故障是可以发现的，如：加工精度不稳定、误差大等,动作型故障,：指机床的,各种动作故障,，表现为主轴不转、工件夹不紧、刀架定位精度低、液压变速不灵活等。,结构型故障,：表现为,主轴,发热、,主轴箱,噪声大、,机械传动,有异响、产生切削振动等。,使用型故障,：主要指,使用和操作不当引起,的故障，例如过载引起的机件损坏等。,机械故障,数控系统有自诊断报警系统，它随时监测,数控系统,的,硬件,、,软件,和,伺服系统,等的工作情况。当这些部分,出现异常,时，一般会在,监视器上显示报警信息或指示灯或数码管显示故障号,，这些故障可以称,为自诊断故障。,自诊断故障可以帮助维修人员查找故障，是故障检查和维修工作中十分重要的依据。对报警信息要进行仔细分析，因为可能会有多种故障因素引起同一种报警信息。,自诊断故障,人为故障,是指操作员、维护,人员,对数控机床还不熟悉或者没有按照使用手册的要求，在,操作,或,调整,时,处理不当造成,的故障。,硬故障,是指数控机床的,硬件损坏造成,的故障。,软故障,是指由于数控加工,程序中,出现,语法错误、逻辑错误,或,非法数据,；数控机床的,参数设定,或,调整出现错误,等原因造成的数控机床故障。,人为故障和软（硬）故障,除了前面的分类，还有以下几种分类,时间上,早期故障,偶然故障,损耗故障,使用角度,使用故障,本质故障,严重程度,发生,过程,灾难性故障,致命性、严重性故障,轻度性故障,突发性故障,渐变性故障,数控机床故障的特点,数控机床本身的复杂性使其故障具有,复杂性,和,特殊性,。,引起数控机床,故障的因素,是多方面的，有些故障,现象,是,机械方面,的，但是引起故障的,原因,却是,电气方面,的；有些故障的,现象,是,电气方面,的，然而引起故障的,原因,是,机械方面,的；有些故障是有,电气,方面和,机械,方面,共同引起,的。在进行数控机床故障诊断时，要重视机床各部分的交接点。,第三节,故障处理,数控机床发生故障时，除非出现影响设备或人身安全的紧急情况，不要立即关断电源。,要充分调查故障现场，从系统的外观、,CRT,显示的内容、状态报警指示及有无烧灼痕迹等方面进行检查，在确认通电无危险的情况下，可按系统复位（,RESET,）键，观察系统是否有异常，报警是否消失，如能消失，则故障多位随机性或操作失误引起的。,当机床出现故障时，往往从以下几方面进行调查：,检查机床的运行状态,检查加工程序及操作情况,检查故障的出现率和重复性,检查系统的输入电压,检查环境状况,外部因素,检查运行情况,检查机床状况,检查接口情况,机床故障时的运行方式,MDI/CRT,显示的内容,各报警状态指示的信息,故障时轴的定位误差,刀具轨迹是否正常,辅助机能运行状态,CRT,显示有无报警及相应的报警号,检查机床的运行状态,是否为新编制的程序,故障是否发生在子程序部分,检查程序单和,CNC,内存中的程序,程序中是否有增量运动指令,程序段跳步功能是否能正确显示,刀具补偿量及补偿指令是否正确,故障是否与换刀有关,故障是否和螺纹切削有关,操作者的训练情况,检查加工程序及操作情况,故障发生的时间和次数,加工同类工件故障出现的概率,将引起故障的程序段重复执行多次，观察故障的重复性,检查故障的出现率和重复性,输入电压是否波动，电压值是否在正常范围内,系统附近是否有使用大电流的装置,检查系统的输入电压,CNC,系统周围温度,电气控制柜的空气过滤器的状况,系统周围是否有振动源引起的系统共振,检查环境状况,故障前是否修理或调整过机床,故障前是否修理或调整过,CNC,系统,机床附近有无干扰源,使用者是否调整过,CNC,系统的参数,CNC,系统以前是否发生过同样的故障,外部因素,在系统过程中是否改变工作方式,系统是否处于急停状态,熔丝是否熔断,机床是否做好准备运行,系统是否处于报警状态,选择方式开关设定是否正确,速度倍率开关是否设定为零,机床是否处于锁住状态,进给保持按钮是否按下,检查运行情况,机床是否调整好,执行过程中是否有振动产生,刀具状况是否正常,工件测量是否正确,电缆是否有破裂和损伤,信号线和电源线是否分开走线,检查机床状况,电源线和,CNC,系统内部电缆是否分开安装,屏蔽线接线是否正确,继电器、接触器的线圈和电动机等处是否加装有噪声抑制器,检查接口情况,第四节 数控机床故障诊断与维修方法,一、数控机床故障诊断的,三个步骤,第,一,是,故障检查,；第,二,是,故障判定及隔离,；第,三,是,故障定位。,故障检查,：是对数控机床进行测试，检查是否存在故障。,故障判定及隔离,：是判断故障的性质，以缩小产生故障的范围，分离出故障的部件或模块。,故障定位,：将故障定位到产生故障的模块或元器件，及时排除故障或更换元件。,故障诊断步骤,二、数控机床故障诊断的主要方法,1,、直观法（追踪法）,；,2,、,CNC,系统的自诊断功能,；,3,、数据和状态检查,；,5,、替换法,；,6,、测量法,。,4,、报警指示灯显示故障,；,1,、直观法,利用感觉器官,，,注意发生故障时的各种现象，如故障时有无火花，亮光产生，有无异常响声，何处异常发热及有焦糊味等。,是一种最基本最常用的方法。,2,、,CNC,系统的自诊断功能,CNC,系统的自诊断功能,是数控系统的自诊断报警系统功能，它可以帮助维修人员查找故障，,是数控机床故障诊断与维修的十分重要的手段,。,自诊断功能,按诊断的时间的先后可以,分,为,启动诊断,、,在线诊断,和,离线诊断,。,启动诊断,启动诊断,是指数控系统,从通电开始到,进入,正常运行,准备为止，系统,内部诊断程序自动执行,的诊断。,启动诊断主要,是对,CNC,装置中最关键,的,硬件,和,系统控制软件进行诊断,，例如,CPU,、存储器、软盘驱动器、手动数据输入单元、总线和输入,/,输出单元等，甚至能对某些重要的芯片是否插装到位、规格型号是否正确进行诊断。如果检测到故障，,CNC,装置通过监视器或数码管显示故障的内容,。自动诊断过程没有结束时，数控机床不能运行。,在线诊断,在线诊断,是指,数控系统在工作状态下,，通过系统内部的诊断程序和相应的硬件环境，,对数控机床运行的正确性进行的诊断,。,离线诊断,离线诊断,是数控,机床出现故障,时，数控,系统停止运行,系统,程序的停机诊断,。离线诊断是把专用诊断程序通过,I/O,设备或通信接口输入到,CNC,装置内部，用专用诊断程序替代系统程序来诊断系统故障，这,是一种专业性的诊断,。,3,、数据和状态检查,1,）接口检查,数控系统与机床之间的,I/O,接口,2,）参数检查,这些参数有位置环增益、速度环增益、反向间隙补偿值、参考点坐标、快速点定位速度、加速度、系统分辨率等数值，通常这些参数不允许修改。如果参数设置不正确或因干扰使得参数丢失，机床就不能正常运行。因此参数检查是一项重要的诊断。,4,、报警指示灯显示故障,“,硬件,”,报警指示灯，分布在电源、伺服驱动和输入,/,输出等装置上，根据灯的指示可判断故障的原因。,5,、替换法,利用备用模块或电路板替换有故障疑点的模块或电路板，观察故障转移的情况，这是,常用且简便的故障检测方法,。,6,、测量法,利用万用表、钳形电流表、相序表、示波器、频谱分析仪、振动检测仪等仪器，对故障疑点进行电流、电压和波形测量，将测量值与正常值进行比较，分析故障所在的位置。,例,1,某数控机床的加工程序在执行到,G00,语句时就不再继续执行。,该数控机床可以执行,G00,语句之前的加工程序，这表明,CNC,系统和伺服系统应该是正常的。引起故障的原因可能是数控系统因干扰或其他原因使,G00,参数丢失。进行参数检查，重新设置,G00,参数。,常见的干扰,电磁波干扰,供电线路干扰,信号传输干扰,第五节 数控机床的抗干扰,减少供电线路干扰,机床的安置远离中频、高频的电气设备；,避免大功率起动、停止频繁的设备；,在电网电压变化较大的地区，供电电网与数控机床之间应加自动调压器或电子稳压器；,抗干扰的措施,减少机床控制中的干扰,压敏电阻保护,：压敏电阻可对线路中的瞬变、尖峰等噪声起一定的保护作用，又称为浪涌吸收器。,阻容保护,：机床电气控制中交流负载的阻容保护电路。,续流二极管保护：,机床电气控制中直流继电器、直流电磁阀续流二极管保护电路。,屏蔽技术,屏蔽技术：,利用金属材料制成容器，将需要防护的电路或线路包在其中，可以防止电场或磁场的耦合干扰,的方法 。,屏蔽可以分为,静电屏蔽,、,电磁屏蔽,和,低频磁屏蔽,等。,铜质网状屏蔽电缆,能同时起到,电磁屏蔽,和,静电屏蔽,作用；,将,屏蔽线穿在铁质蛇皮管,或,普通铁管,内，达到,电磁屏蔽,和,低频磁屏蔽,作用；,仪器的铁皮外壳接地,能同时起到,静电屏蔽,和,电磁屏蔽,的作用。,保证,“,接地,”,良好,“,接地,”,是数控机床安装中一项关键的抗干扰技术措施。,数控机床的地线系统有三种：,信号地,：用来提供电信号的基准点位（,0V,）,框架地,：以安全性及防止外来噪声和内部噪声为目的的地线系统，它是装置的面板、单元的外壳、操作盘及各装置间接口的屏蔽线。,系统地,：是将框架地与大地相连接。,1,、数控机床故障的类型有哪些？,2,、数控机床故障诊断的三个步骤是什么？,3,、数控机床常见的干扰有哪些？抗干扰的措施是什么？,作业,结 束,