數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修課件

數(shù)控機(jī)床

故障診斷與維修緒論一、數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床由數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、檢測(cè)反饋裝置和機(jī)床本體四大部分組成，再加上程序的輸入/輸出設(shè)備、可編程控制器、電源等輔助部分。1.數(shù)控裝置(數(shù)控系統(tǒng)的核心)由硬件和軟件部分組成，接受輸入代碼經(jīng)緩存、譯碼、運(yùn)算插補(bǔ)）等轉(zhuǎn)變成控制指令，實(shí)現(xiàn)直接或通過(guò)PLC對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)裝置的控制。

二、數(shù)控機(jī)床故障診斷

1.故障的基本概念故障—數(shù)控機(jī)床全部或部分喪失原有的功能。故障診斷—在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行中，根據(jù)設(shè)備的故障現(xiàn)象，在掌握數(shù)控系統(tǒng)各部分工作原理的前提下，對(duì)現(xiàn)行的狀態(tài)進(jìn)行分析，并輔以必要檢測(cè)手段，查明故障的部位和原因。提出有效的維修對(duì)策。二、數(shù)控機(jī)床故障診斷

2.故障的分類1）從故障的起因分類關(guān)聯(lián)性故障—和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)或性能等缺陷有關(guān)而造成（分固有性和隨機(jī)性）。非關(guān)聯(lián)性故障—和系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)與制造無(wú)關(guān)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(wú)故障征兆，使用不當(dāng)。漸變故障—發(fā)生前有故障征兆，逐漸嚴(yán)重。3）按故障發(fā)生的性質(zhì)分類軟件故障—程序編制錯(cuò)誤、參數(shù)設(shè)置不正確、機(jī)床操作失誤等引起。硬件故障—電子元器件、潤(rùn)滑系統(tǒng)、限位機(jī)構(gòu)、換刀系統(tǒng)、機(jī)床本體等硬件損壞造成。干擾故障—由于系統(tǒng)工藝、線路設(shè)計(jì)、電源地線配置不當(dāng)?shù)纫约肮ぷ鳝h(huán)境的惡劣變化而產(chǎn)生。3.數(shù)控系統(tǒng)的可靠性數(shù)控機(jī)床除了具有高精度、高效率和高技術(shù)的要求外，還應(yīng)該具有高可靠性。衡量的指標(biāo)有：MTBF—平均無(wú)故障時(shí)間MTTR—排除故障的修理時(shí)間平均有效度A：A=MTBF/（MTBF+MTTR）數(shù)控設(shè)備使用壽命—故障頻率曲線4.數(shù)控機(jī)床維修的特點(diǎn)1）數(shù)控機(jī)床是高投入、高精度、高效率的自動(dòng)化設(shè)備；2）一些重要設(shè)備處于關(guān)鍵的崗位和工序，因故障停機(jī)時(shí)，影響產(chǎn)量和質(zhì)量；3）數(shù)控機(jī)床在電氣控制系統(tǒng)和機(jī)械結(jié)構(gòu)比普通機(jī)床復(fù)雜，故障檢測(cè)和診斷有一定的難度。四、數(shù)控診斷技術(shù)的發(fā)展2.自修復(fù)系統(tǒng)當(dāng)診斷軟件發(fā)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床在運(yùn)行中某一模塊有故障時(shí)，系統(tǒng)在CRT上顯示的同時(shí)，自動(dòng)尋找備用模塊并接上。特點(diǎn)：實(shí)用但成本比較高，而且只適合總線結(jié)構(gòu)的CNC系統(tǒng)。四、數(shù)控診斷技術(shù)的發(fā)展3.人工智能專家故障診斷系統(tǒng)來(lái)自中國(guó)最大的資料庫(kù)下載4.人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)(ANN)診斷ANN具有聯(lián)想、容錯(cuò)、記憶、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)和處理復(fù)雜多模式故障等特點(diǎn)。這種方法將被診斷的系統(tǒng)的癥狀作為網(wǎng)絡(luò)的輸入，將按一定數(shù)學(xué)模型所求得的故障原因作為網(wǎng)絡(luò)的輸出，并且神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)所得到的知識(shí)以分布的方式隱存在網(wǎng)絡(luò)上，每個(gè)輸出神經(jīng)元對(duì)應(yīng)著一個(gè)故障原因。第一章數(shù)控機(jī)床維護(hù)及故障診斷第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的驗(yàn)收與精度檢測(cè)第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的維護(hù)第三節(jié)數(shù)控機(jī)床的故障處理第四節(jié)數(shù)控系統(tǒng)故障診斷的方法第五節(jié)數(shù)控機(jī)床的抗干擾第一節(jié)數(shù)控機(jī)床的驗(yàn)收與精度檢測(cè)一、數(shù)控機(jī)床的驗(yàn)收1.機(jī)床性能主軸性能手動(dòng)操作—高、中、低三擋轉(zhuǎn)速連續(xù)進(jìn)行五次正、反轉(zhuǎn)的起動(dòng)、停止，檢驗(yàn)其動(dòng)作的靈活性和可靠性。觀察功率、轉(zhuǎn)速、主軸的準(zhǔn)停及機(jī)床的振動(dòng)情況。一、數(shù)控機(jī)床的驗(yàn)收一）、機(jī)床性能進(jìn)給性能通過(guò)回原點(diǎn)、手動(dòng)操作和手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入方式操作，檢驗(yàn)正、反向的低、中、高速的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的起動(dòng)、停止、點(diǎn)動(dòng)等動(dòng)作的平穩(wěn)性和可靠性。并檢查回原點(diǎn)的準(zhǔn)確性和可靠性，軟、硬限位是否確實(shí)可靠。一、數(shù)控機(jī)床的驗(yàn)收二）、數(shù)控功能指令功能—指令的功能實(shí)現(xiàn)及準(zhǔn)確性操作功能—檢驗(yàn)回原點(diǎn)、執(zhí)行程序、進(jìn)給倍率、急停等功能的準(zhǔn)確性CRT顯示功能—檢驗(yàn)位置、程序、各種菜單顯示功能三）、連續(xù)空載運(yùn)行進(jìn)行8—16小時(shí)的空載自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行一、數(shù)控機(jī)床的驗(yàn)收四）、驗(yàn)收檢查項(xiàng)目數(shù)控系統(tǒng)外觀檢查（各部分破損、碰傷）控制柜元器件的緊固檢查（接插件、接線端子、元器件的固定）輸入電源電壓、相序的確認(rèn)檢查直流輸出電壓（24V、5V）確認(rèn)數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床側(cè)的接口確認(rèn)數(shù)控系統(tǒng)各參數(shù)的設(shè)定（最佳性能）二、精度檢驗(yàn)1.幾何精度檢驗(yàn)（靜態(tài)精度檢驗(yàn)）是綜合反映機(jī)床關(guān)鍵零部件經(jīng)組裝后的綜合幾何形狀誤差。有各坐標(biāo)軸的相互垂直度、臺(tái)面的平行度、主軸的軸向和徑向跳動(dòng)等檢驗(yàn)項(xiàng)目。2.定位精度檢驗(yàn)是測(cè)量機(jī)床各坐標(biāo)軸在數(shù)控系統(tǒng)控制下所能達(dá)到的位置精度。第二節(jié)數(shù)控機(jī)床的維護(hù)一、點(diǎn)檢點(diǎn)檢—按有關(guān)維護(hù)文件的規(guī)定，對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行定點(diǎn)、定時(shí)的檢查和維護(hù)點(diǎn)檢要求和內(nèi)容專職點(diǎn)檢—重點(diǎn)設(shè)備、部位（設(shè)備部門）日常點(diǎn)檢—一般設(shè)備的檢查及維護(hù)（車間）生產(chǎn)點(diǎn)檢—開機(jī)前檢查、潤(rùn)滑、日常清潔、緊固等工作（操作者）二、數(shù)控系統(tǒng)的日常維護(hù)機(jī)床電氣柜的散熱通風(fēng)門上熱交換器或軸流風(fēng)扇對(duì)控制柜的內(nèi)外進(jìn)行空氣循環(huán)。（少開柜門）紙帶閱讀機(jī)的定期維護(hù)對(duì)光電頭、紙帶壓板定期進(jìn)行防污處理支持電池的定期更換在機(jī)床斷電期間，有電池供電保持存儲(chǔ)在COMS器件內(nèi)的機(jī)床數(shù)據(jù)三、診斷常用的儀器儀表及工具

1.儀器儀表萬(wàn)用表—可測(cè)電阻、交、直流電壓、電流指針式：有測(cè)量過(guò)程數(shù)字式：直接讀數(shù)相序表—可檢查直流驅(qū)動(dòng)裝置輸入電流的相序雙蹤示波器—檢查信號(hào)波形鉗形電流表—不斷線檢測(cè)電流三、診斷常用的儀器儀表及工具脈沖發(fā)生筆與邏輯測(cè)試筆對(duì)芯片或功能電路板的輸入注入邏輯電平脈沖，用邏輯測(cè)試筆檢測(cè)輸出電平，以判別其功能正常與否。機(jī)械故障診斷儀對(duì)機(jī)械故障進(jìn)行檢測(cè)、分析與診斷。2.工具“+”、“一”螺絲刀、鉗子、鑷子、烙鐵等四、診斷用技術(shù)資料數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠家必須向用戶提供安裝、使用與維修有關(guān)的技術(shù)資料，主要有：數(shù)控機(jī)床電氣使用說(shuō)明書數(shù)控機(jī)床電氣原理圖數(shù)控機(jī)床電氣連接圖數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖數(shù)控機(jī)床參數(shù)表數(shù)控機(jī)床PLC控制程序四、診斷用技術(shù)資料數(shù)控系統(tǒng)操作手冊(cè)數(shù)控系統(tǒng)編程手冊(cè)數(shù)控系統(tǒng)安裝與維修手冊(cè)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用說(shuō)明書數(shù)控機(jī)車的技術(shù)資料對(duì)故障分析與診斷非常重要，必須認(rèn)真仔細(xì)地閱讀，并對(duì)照機(jī)床實(shí)物，做到心中有數(shù)。一旦機(jī)床發(fā)生故障，再進(jìn)行分析的同時(shí)查閱資料。第三節(jié)故障處理一、故障軟故障—由調(diào)整、參數(shù)設(shè)置或操作不當(dāng)引起（在使用初期發(fā)生較多，不熟悉）硬故障—由數(shù)控機(jī)床（控制、檢測(cè)、驅(qū)動(dòng)、液氣、機(jī)械裝置）的硬件失效引起二、故障處理對(duì)策除非出現(xiàn)影響設(shè)備或人身安全的緊急情況，不要立即切斷機(jī)床的電源。應(yīng)保持故障現(xiàn)場(chǎng)。

從機(jī)床外觀、CRT顯示的內(nèi)容、主板或驅(qū)動(dòng)裝置報(bào)警燈等方面進(jìn)行檢查?？砂聪到y(tǒng)復(fù)位鍵，觀察系統(tǒng)的變化，報(bào)警是否消失。如消失，說(shuō)明是隨機(jī)性故障或是由操作錯(cuò)誤引起的。如不能消失，把可能引起該故障的原因羅列出來(lái)，進(jìn)行綜合分析、判斷，必要時(shí)進(jìn)行一些檢測(cè)或試驗(yàn)，達(dá)到確診故障的目的。復(fù)位后，故障不能消失，可從以下幾方面進(jìn)行調(diào)查：1.檢查機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)機(jī)床故障時(shí)的運(yùn)行方式CRT顯示的內(nèi)容（報(bào)警信號(hào)和報(bào)警號(hào)）驅(qū)動(dòng)裝置、變頻器等顯示的報(bào)警指示故障時(shí)軸的定位誤差刀具軌跡是否正常輔助機(jī)能的運(yùn)行狀態(tài)2.檢查加工程序及操作情況是否為新編制的加工程序刀具補(bǔ)償指令及補(bǔ)償量是否正確故障是否與換刀有關(guān)故障是否與進(jìn)給速度有關(guān)操作者的情況（新手）3.檢查系統(tǒng)的輸入電壓輸入電壓的波動(dòng)，電壓值是否在正常范圍附近有否使用大電流的裝置4.檢查環(huán)境狀態(tài)CNC周圍的溫度狀況控制柜熱交換器、軸流風(fēng)扇工作情況系統(tǒng)周圍的振動(dòng)情況附近有否高頻干擾源5.檢查機(jī)床狀況熔絲是否已熔斷故障前是否修理過(guò)機(jī)床或設(shè)置過(guò)參數(shù)機(jī)床是否已調(diào)整好在運(yùn)行過(guò)程中是否改變過(guò)工作方式機(jī)床是否正處于急停、鎖住狀態(tài)速度倍率開關(guān)是否設(shè)為零進(jìn)給保持按鈕是否被按下間隙補(bǔ)償量是否合適機(jī)床各信號(hào)電纜有否破損信號(hào)線和電源線是否分開走線屏蔽線接地是否正確第三節(jié)數(shù)控系統(tǒng)故障診斷方法一、診斷步驟和要求

故障檢測(cè)（確定有否故障）1.故障診斷故障判斷（確定故障性質(zhì)）故障定位（確定故障部位）2.故障診斷要求：故障檢測(cè)方法簡(jiǎn)便有效使用的診斷儀器少而實(shí)用故障診斷的所需的時(shí)間盡可能短二、常用故障診斷方法1.直觀法（望聞問(wèn)切）問(wèn)—機(jī)床的故障現(xiàn)象、加工狀況等看—熔絲斷否、元器件煙熏燒焦、電容器膨脹變形、開裂、保護(hù)器脫扣、觸點(diǎn)火花、CRT報(bào)警信息、報(bào)警指示燈等聽—異常聲響（鐵芯、欠壓、振動(dòng)等）聞—電氣元件焦糊味及其它異味摸—發(fā)熱、振動(dòng)、接觸不良等二、常用故障診斷方法2.CNC系統(tǒng)的自診斷功能開機(jī)自診斷—系統(tǒng)內(nèi)部自診斷程序通電后動(dòng)執(zhí)行對(duì)CPU、存儲(chǔ)器、總線和I/O等模塊及功能板、CRT、軟盤等外圍設(shè)備進(jìn)行功能測(cè)試，確定主要硬件能正常工作。例運(yùn)行中的故障信息提示—發(fā)生故障在CRT上報(bào)警信息，查閱維修手冊(cè)確定故障原因及排除方法。（不唯一，信息豐富則準(zhǔn)確）FANUC107E系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床，開機(jī)后CRT顯示：FS107E13991SROMTEST：ENDRAMTEST未通過(guò)測(cè)試故障可能：參數(shù)丟失、支持電池失效或接觸不良等二、常用故障診斷方法3.數(shù)據(jù)和狀態(tài)檢查CNC系統(tǒng)的自診斷不但能在CRT上顯示故障報(bào)警信息，而且還能以多頁(yè)“診斷地址”和“診斷數(shù)據(jù)”的形式提供機(jī)床參數(shù)和狀態(tài)信息接口檢查參數(shù)檢查接口檢查—系統(tǒng)與機(jī)床、系統(tǒng)與PLC、機(jī)床與PLC的輸入/輸出信號(hào)，接口診斷功能可將所有開關(guān)量信號(hào)的狀態(tài)顯示在CRT上，“1”表示通，“0”表示斷。利用狀態(tài)顯示可以檢查數(shù)控系統(tǒng)是否將信號(hào)輸出到機(jī)床側(cè)，機(jī)床側(cè)的開關(guān)信號(hào)是否已輸入到系統(tǒng)，從而確定故障是在機(jī)床測(cè)還是在系統(tǒng)側(cè)。例：接口檢查二、常用故障診斷方法參數(shù)檢查數(shù)控機(jī)床的機(jī)床參數(shù)是經(jīng)一系列的試驗(yàn)和調(diào)整而獲得的重要參數(shù)，是機(jī)床正常運(yùn)行的保證。包括有增益、加速度、輪廓監(jiān)控及各種補(bǔ)償值等。當(dāng)機(jī)床長(zhǎng)期閑置不用或受到外部干擾會(huì)使數(shù)據(jù)丟失或發(fā)生數(shù)據(jù)混亂，機(jī)床將不能正常工作?？烧{(diào)出機(jī)床參數(shù)進(jìn)行檢查、修改或傳送。二、常用故障診斷方法4.報(bào)警指示燈顯示故障除CRT軟報(bào)警外，還有許多“硬件”報(bào)警指示燈，分布在電源、主軸驅(qū)動(dòng)、伺服驅(qū)動(dòng)I/O裝置上，由此可判斷故障的原因。5.備板置換法（替代法）用同功能的備用板替換被懷疑有故障的模板。（故障被排除或范圍縮小）注意：斷電狀態(tài)下/選擇開關(guān)、跨線一致二、常用故障診斷方法六、將功能相同的模板或單元相互交換，觀察故障的轉(zhuǎn)移情況，就能快速判斷故障的部位。系統(tǒng)X驅(qū)動(dòng)Y驅(qū)動(dòng)X電機(jī)Y電機(jī)二、常用故障診斷方法七、敲擊法數(shù)控系統(tǒng)是由各種電路板組成，電路板上、接插件等處有虛焊或接口槽接觸不良都會(huì)引起故障?？捎媒^緣物輕輕敲打疑點(diǎn)處，若出現(xiàn)，則敲擊處很可能就是故障部位。八、升溫法設(shè)備運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間或環(huán)境溫度較高時(shí)，機(jī)床就會(huì)出現(xiàn)故障，可用電吹風(fēng)、紅外燈照射可疑的元件或組件。確定故障點(diǎn)。二、常用故障診斷方法九.功能程序測(cè)試法當(dāng)數(shù)控機(jī)床加工造成廢品而無(wú)法確定是編程、操作不當(dāng)還是數(shù)控系統(tǒng)故障時(shí)，或是閑置時(shí)間較長(zhǎng)的數(shù)控機(jī)床重新投入使用時(shí)。將G、M、S、T、F功能的全部指令編寫一個(gè)試驗(yàn)程序并運(yùn)行在這臺(tái)機(jī)床，可快速判斷哪個(gè)功能不良或喪失。二、常用故障診斷方法十、隔離法隔離法是將某些控制回路斷開，從而達(dá)到縮小查找故障區(qū)域的目的。例：某加工中心，在JOG方式下，進(jìn)給平穩(wěn)，但自動(dòng)則不正常。首先要確定是NC故障還是伺服系統(tǒng)故障，先斷開伺服速度給定信號(hào)，用電池電壓作信號(hào)，故障依舊。說(shuō)明NC系統(tǒng)沒有問(wèn)題。進(jìn)一步檢查是Y軸夾緊裝置出故障。二、常用故障診斷方法十一、測(cè)量比較法為了檢測(cè)方便，在模板或單元上設(shè)有檢測(cè)端子，用萬(wàn)用表、示波器等儀器對(duì)這些端子的電平或波形進(jìn)行測(cè)試，將測(cè)試值與正常值進(jìn)行比較，可以分析和判斷故障的原因和及故障的部位。各種故障診斷方法各有特點(diǎn)，要根據(jù)故障現(xiàn)象的特點(diǎn)靈活的組合應(yīng)用。第四節(jié)電源的維護(hù)與保養(yǎng)1.電源的組成：三相輸入線路、熔斷器、電源開關(guān)、電源變壓器、控制變壓器、斷路器、各種繼電器、接觸器等。2.通過(guò)電源配置提供給數(shù)控機(jī)床所需要的各種電源，以滿足不同負(fù)載的要求。一般有：380V、220V、200V、24V以及5V等。第四節(jié)電源的維護(hù)與保養(yǎng)2.維護(hù)保養(yǎng)內(nèi)容三相電源的電壓值是否正常，有否偏相所有電氣連接是否良好各類開關(guān)是否有效各繼電器、接觸器是否正常工作檢驗(yàn)熱繼電器、電弧抑制器等保護(hù)器件是否有效檢查電氣柜防塵濾網(wǎng)、冷卻風(fēng)扇是否正常第五節(jié)數(shù)控機(jī)床的抗干擾一、電磁波干擾電火花、中、高頻電加熱設(shè)備的電源都會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的電磁波，通過(guò)空間傳播被附近的數(shù)控系統(tǒng)所接受，如果能量足夠就會(huì)干擾數(shù)控機(jī)床的正常工作。（遠(yuǎn)離這些設(shè)備）二、供電線路干擾輸入電壓過(guò)壓或欠壓引起電源報(bào)警而停機(jī)電源波形畸變*引起錯(cuò)誤信息會(huì)導(dǎo)致CPU停止運(yùn)行第五節(jié)數(shù)控機(jī)床的抗干擾三、信號(hào)傳輸干擾數(shù)控信號(hào)在傳遞過(guò)程中受到外界的干擾串模干擾—干擾電壓疊加在有用信號(hào)上，由絕緣不良、漏電