数控机床故障诊断与维修技术分解

1、数控机床故障诊断与维修技术第一章概述、数控机床故障诊断与维修工作的基本要求1. 人员条件掌握有关数控机床机械结构和电气控制方面的知识涉及学科：计算机控制技术 模拟与数字电路 自控理论 电机与拖动技术 数控加工技术机械传动液压和气动技术掌握机械和电气维修中检测仪器和工具的使用掌握常见的英文标识的意义2. 物质条件相关器具维修工具测量仪器和仪表 其他辅助物品-技术资料机床使用说明书一一机床生产厂家系统操作说明书连接说明书（硬件、功能）维修说明书参数说明书交流伺服电机规格/参数说明书伺服电机维修说明书规格说明书（对系统功能有一定的了解）二、数控机床的故障特点传统机床：触点控制，继电器电路，控制时间、

2、行程、电流、电压数控机床：计算机控制、 PLC控制，如何用PLC与CNC之间的交换信息查找故障 数控机床的故障主要分机械故障和电气故障两大类：机械故障主要表现为机床长期运转引起的磨损（需定期修复），再者就是因某些原因造 成的机械部件的损坏（突然的故障比较明显）数控机床的电气故障主要包括硬件故障和软件故障。硬件故障主要指电气元件、印刷线路板、电线电缆、接插件的故障需修理或更换。软件故障一般是指PLC逻辑控制程序产生故障，需要输入或修改某些数据甚至修改PLC程序，零件加工程序故障也是软件故障，最严重的软件故障是系统软件的缺失。-系统软件的组成类别名称1系统文件启动芯片基本系统软件（标配）加工循环测

3、量循环2用户文件NC机床数据PLC机床数据PLC用户程序PLC报警文本存放位置制造者存储或固化EPROMFLASH MEMORY系统生产厂家SRAM 中（CMOS ）机床制造厂家系统设定数据3用户文件加工程序存在RAM中（有电 池支持）机床用户刀具补偿参数零点偏置参数R参数等-软件故障发生的原因（软件变化 /软件丢失）1. 误操作：在调试用户程序或调用某些参数时误操作2. 供电电池不足：RAM电池长期使用后电压降低停电时拔下RAM电池电池电路短路或断路 电池接触不良软件故障的排除方法造成软件或数据丢失需重新置入系统在运行过程中中断或停机一一关机重起（有系统不稳定的问题） 第二章数控机床的安装、

4、调试与验收一、数控机床的安装1. 开箱检查2. 部件就位3. 连接外部电缆的连接（若整机购买不需要做此工作）CRT/MDI 面板操作面板电气柜进给和主轴电机控制单元伺服驱动单元电源的连接电源变压器（输入电压和频率、电压波动范围、相序）直流电源输出对地短路数控电源熔断器其他线路连接液、气、油4. 系统参数的设定（若整机购买不需要做此工作）有些是机床工作必须设定的参数二、数控机床的调试1. 调水平2. 通电试车3. 系统工作状态的检查三、数控机床的验收1. 机床功能验收：主轴系统性能：高、中、低速正反转主轴提速主轴准停进给系统性能:自动换刀装置:手动进给，高、中、低速G00和G01测试可靠、平稳换

5、刀速度机床噪音电气装置绝缘数控装置防护装置润滑装置气液装置：密封、压力其他装置：排屑2. 数控功能验收运动指令：G00、G01、G02、G03功能指令：平面选择、刀具补偿、暂停、固定循环等操作功能：操作面板上的一些功能显示功能3. 机床精度验收几何精度卧式数控车床几何精度检验4序号检测内容检测方法允许误差/mm实测误差往复台Z轴方向运动的直线度0.02/10000.02/1000主轴端面跳动主轴径向跳动0.02/300垂直平面内只许上偏b0.015/300水平平面内bX轴方向垂直平面内aZ轴方向垂直平面内X轴方向水平面主轴中心线与往复台 Z轴方向运动的平行度0.020.02只许前偏0.0120

6、.0150.0060.0050.0140.01主轴中心线与X轴垂直度10垂直平面内主轴中心线与刀具中心线的偏离程度水平平面内山行外侧床身导轨面平行度山行内侧垂直平面内往复台Z轴方向运动与尾座中心线平行度水平平面内主轴与尾座中心线之间高度偏差6-TE0.02/3000.050.050.008未测尾座回转径向跳动0.04/10000.02/1000.02/1000.040.020.030.0030.0050.035未测位置精度卧式数控车床定位精度检验项目序号检测项目检测方法允差精度值1直线运动定位精度在空载条件下，对所测的坐标轴在全行程内，分50mm间距正和反向快速移动定 位，在每个位置上测出实际

7、 移动距离和理论移动距离 之差，对实测数据处理求出 精度值Z轴0.040.027X轴0.030.0142直线运动重复定位精度选择行程的中间和两端任 意二个点作为目标位置， 从 正向和反向进行五次定位， 测量出实际位置与目标位 置之差。Z轴0.0160.008X轴0.0120.007工作精度（加工精度）卧式数控车床切削精度检验序号检测项目检测方法允许误差1外圆圆度试件材料为45钢，切削速度 100-150m/min，背吃刀量 0.1-0.15mm , 进给量小于或等于 0.1mm/r。试件长 度取最大车削直径的1/2或最大车削小于 0.005mm车削直径一致性长度的1/3，直径大于或等于长度的

8、1/4。根据机床主要性能表中的最大切 削直径和最大切削长度，检测时所采 用试件直径为150mm长度L1为200mm,L2为 20mm小于 0.03/200mm2端面车削平面度试件材料为灰铸铁，切削速度100m/min，背吃刀量 0.1-0.15mm，进给量小于或等于0.1mm/r，试件外圆直径取200mmLmaQ 50mm0.02/300mm（只许凹）3螺纹切削螺距累积误差螺纹长度取80mm螺纹直径36mnr（螺 纹长度大于或等于2倍工件直径），螺 距不超过Z轴丝杠螺距之半，原机床 Z轴丝杠螺距5mm所以取螺距2mm 精车60°螺纹。0.02/60mm单项检测试切件示意图如图所示。外

9、圆车削试件：工件材料45钢，切削速度 100-150m/mmin,背吃刀量0.1-0.15mm，进给量w 0.1mm/r，机夹可转位刀具，PVD涂层刀片（低温真空）L< 500mm d>L/4测量项目：圆度（在固定端测量） 0.007（L w 40mm）,0.01（400 w L< 70mm） 直径的一致性0.03/300mm检测仪器：圆度仪、千分尺面车削试件：工件材料灰铸铁，切削速度100m/min,背吃刀量0.1-0.15mm， 进给量w 0.1mm/r，机夹可转位刀具，PVD涂层刀片（低温真空）检测项目：精车端面平面度直径在 300mm以上允许0.02mm（内凹）测量仪

10、器:平尺、块规螺纹切削试件：测量项目：螺距累计误差测量仪器：万工显切削综合试件1轴类零件(»=圆度 D6 0.015mm直径尺寸精度D3 D4D6± 0.025mm直径尺寸精度D1 D2D5± 0.02mm直径尺寸差 D2- D1=10± 0.015mm直径尺寸差D3- D4=0± 0.020mm长度尺寸精度L1=20± 0.025mm长度尺寸精度L2=170± 0.035mm2盘类零件略第三章数控机床的维护一、随机的安全使用手册二、数控系统操作手册中提出的警告和注意事项、点检检査旻車天牡程抽标、甜*, awrttuRtti

11、e權席乘雜宦的肩功及停止2X. Y. Z輛向忌執由清購切ms.t检畫海斤洁搭否克分，导桃血有无嵐伤制耳3瓜滞空气r般&力临荒础養制系廉压力楚習在正常桓股4起年耳干«!尺时詣環令水梆中漳出的水份* Ulf自呻窒吒干祸TftF席5卸養吒蔭H撤IS刖站压41曲m岌规柚備*刊歷时卄允柚4工忡正當，整充宦苏调节吐星艇国7机味權压银陵播箱、威压幕无畀牯嗥音*乐力衰指示直盲管塔及备技头无療M.工柞脑简启压正常8平術压力柜斥正常.快連移动附甲窗禺工齐正常羽CNC人/出单尤规Jt电闻it机卅情.机常如鹉摘猜龍好10鼻铃电MEltftit凤装鼻电柜怜却風u工惟花常，風通过滤阿无罐塞11导執、机舐

12、附护覃辱虑无相助、*»12wtt*tr±i0ftfl*as.矗上薪的油脂13MftKMN.凍压陶、城袖#及昭整均逐，圭怏欢辻探廉压洁14主稱洞彌忸盘湘篦淆洗过曲耳見携啊冷脂15用肯斤更撲言矗同軽电M 机佛剧去噪电料，鼻義怏度U昏的电BL井磴胞合后才猊禅序16桐闿祓压蘇，茂福圈淸恍清理词債油憧底，更换聲油器17检杳各轴轨直上袴条.&整机带連明书m韩18不定期冷卽水帕權在港面基度*切削液丸融时殒更怏并祥理水囁底都绘會濟摄19弊幫情婢切膚*楡畳層无卡住20TJEK3艮时険韭«诗植中废油，以免外童21腐整主轴銀豹常松囂掩机察通轴箱厦鼻四、注意的其他问题数控机床的使

13、用环境电源的波动经常通电严格遵守操作规程和日常维护制度不要经常打开电气柜定期清扫数控、电气柜中的通风系统 更换COMS的电池、编码器的电池五、机械部件的维护主传动链的维护：同步齿形带松、主轴箱油温、润滑油换油、清洗过滤器滚珠丝杠的维护：注意观察轴向间隙、润滑、避免杂质进入刀库与换刀装置的维护：装刀到位、锁紧可靠、刀具碰撞、刀柄清洁、换刀位置液压系统的维护：定期更换和过滤油液气动系统的维护：定期检查或更换密圭寸件定期清洗和更换液压件定期检查过滤系统和液压管路定期检查泄露、噪音、振动、压力、油温 过滤防止气动件生锈一一油雾气的供油量密封压力定期清洗更换气动元件数控机床机械故障诊断方法脱理址特征应剧

14、仏摸信用直单工具、仪器,如百分表、木卷仪，光学仪等检樹。通 过人的BK,噬接观察形规、声音、温厦、酬色加5的变化， 権据毘附来诊斯需要有丰富的实践经盟*R#K峡广虺呆用于现场協*桶密诊断技术采用船虞讣*热电偶，施沼贴片.塢城涂料卫按後触 电动机，齿轮箱等装曾的表面进行概億*接粧矍：采用先进的红外测泓仪、红外热像仪、红外扫描仪 第治壽不宜揍址的林炼具有恢速、正确、方餐的转点- - - .用于机床运行中发弟界常的检H通过蚩装在机床茸腔特征点卜的传感耻利用振动叶逆同阪 薦机床上特定测量it的总低繼大水如位移*速建、甜谨度和 昭疑特性籌对故漳进f亍预歯和监蘭艮动利噪声是应用址参的 诊將伺息背先是強度楠

15、 宅.确认疳异和时.苒做定*1声监需 - 1用唏声Mt if-.声波叶幼机床齿轮、釉汞在运行中的咙布信号 極谱中的变化视徐进打探人分折.识别和判别齿轮、轴承刑描失 蚁故障状态油糠分析1通过原子吸收光诲仅，对逍人润淆油或液压袖中炳槪的井种金 和外睾蒂喷等雀余物賂状，大小、成分，蔽度的分析.强 瞬脣ai炊姦、机理和rftfi度.有效芈握零件翳捌悄说裂纹IE越週过匾性櫟伤法、电饥粧*削蛍斛沱導观禀耶件内 部机体的裂纹統陷邀劳裂缰町孚致賣大事故*聞不同性质材料的裂纹应采用不同的方袪主轴部件的常见故障庁号故障境舆措除方肚Iin x m » ia机床住运"*审受気冲臺w#«n

16、awi»<ift的,郁位.w« 并笊岀厂SM安*恳即谀、««mirMA<rcit«M««nr.«w25杷协小K主緬待和床谨確钉松动恢製箱用后累冏连播仃m*hi«力不、静atii大。但険嫁力不naku免»«»*ft I«i94»W«Q. «1 保紬伙拉EjAIM环主与IS体48 JPIt用卜：出希体.ft K甩仓辅度、M*ra«山充刀貝成切M r艺何趣to*ft V床.则可ttEHm刀累远0揶付松动畫压力不4t

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29、MJt第四章数控系统故障诊断基础知识 一、概述1 主流数控系统介绍A、B、C、DA、B、CFANUC : F0 系列-FOi系列-F16系列F18系列BEIJING-FANUC '：'/<与显示器咸揃一饰的匚HC徑制单元.BEIJING-FANUC是作宵低价位机床而开按的高可盡性的C BCFANUC貝有冏谿功能的超小型、超灣型CNG苴控制車元号LCD燥成于一体的匚HC系址伺服驱动及伺服电机伺服电机驱动模块伺服电机主轴驱动SIEMENS : 810802840C840DFAGOR : 8055i8070华中数控2. 数控系统的主要功能基本功能控制轴功能准备功能插补功能进给功

30、能刀具功能补偿功能主轴功能辅助功能显示功能诊断功能选择功能固定循环DNC、网络（远程协同与诊断）图形显示功能通讯功能：RS232接口、人机对话功能3. 数控的组成框图、典型数控系统的硬件结构一一FANUCOi1. FANUCOi-TB数控系统的配置名称型号额定输出额定转矩最大转速转动惯量CNC（包括 控制单元）FANUCOi-TBPMCPMC-SB7a i系列伺 服放大器PSM-30i（电源模块）26KWSPM26i（主轴模块）SVM2-40/40i（双轴伺服 模块）a i系列 主轴电机a 22/7000i（主轴电机）22KW/26KW连续/30分钟140 N.m6000rpm0.128 kg

31、.m2a i系列伺 服电机a 8/3000i（X轴电机带 抱闸）1.6KW8N.m3000rpm0.0026kg.m2a 8/3000i（Z轴电机）1.6KW8N.m3000rpm0.0026kg.m22. FANUCOi-TB数控系统的外部连接24V-M(P1)2VOtn(CP2)|CDP2W)Jb I/O device凸VDCKDIWILCDMf unHC0P209NOlixiiCPtAdcv<P1B CA55adCKIPower siDC(O2-3EJRS232C(JOM) J)0RS2区r_Q«dor 2OOVACH 20卅C5PDIL(W7A)Sfnal lor 卑

32、hdrB1M7B SPM 财FXI/O UI価点 DO:t«Servo card F5S8 (COPIOA) (Up to 4 Bitt)DI/DQ2 (CBIC5)DmiCB1O6WD04(CB107)MPGgi 冈危 er caUtIBW1O4WIO5W1O&W1O?主抽电机ju*耐服电机-O&PIOA啊肚电帆TM1O4TMIffi TM1QG胡1 in noAM；copioeSVM机床撫非西撒 机床輔扎嶽出悄号“储器后备电池(44)状态/报脅Q示用LEDIX) Mil (RS232C)揺爪(53)JD5B救据槪务褂的以(13)(6.1)位賈編码 (用 FRm I

33、 M) (63)09XRT揺片(5.1)LCD MiH*(51)电糾砒(43)何倉放大2S插爪(71)JA2520WOS0机床按口妳障 (8)I/O Link Ifi出 (9)机床搖口插用 (8)于摇脉冲发牛器(54)MDI捕爪 (9XRT使用时) (5.1)FANUC O/-B 系列模拟L轴抽出(6.2)島逢琨转(ri'JMi*(5.5)(01-4E)(0V3E)(01-4E)主I*电机 块NO(Xlf SPM (SPM26I)PPAlC0P1QBIA7BIIITMKN9FannwtorCXA2A 24V 24VQUA 卿) 200R 200S PE3A06MllbH026«

34、;HS50血 (11)(12)(13) (PE)M00UPPSM(PSM.3C>)A0686110H030MOO(1ESVM2 (40/40i)A06B-6114-H2070KZ1ZAXIS MOTOR JrnX MOTOR BRAKE (04 30)Z)XAXtS MOTOREMS (04-4C)N皿>M200V UFOVFOCXA2A24V24V(WWMHBARESPXMFA0R3S3 T36-?- CabmeiAC2OOV IF YFAl B1A2A3B3B4>4>fillJUoVoOOBsurge absortef24V24VOVOVMFA BATl BP XM

35、FAU V W ' SPINDLE MOTORA2CW.PCHeklenhainR00426 Postion CoderCXA2824V24VWWMFABATlESPXMFAMFA BATL ESP XMffAC0P10AIE1Bl Al B2A2B1A1B2A2三、FANUCOi数控系统的参数数控系统的参数用来完成 CNC系统与机床各部件的匹配，以实现数控机床的各种功能。 它是机床正常工作及其性能充分发挥的重要保证一般数控机床在出厂时，数控系统的参数已经设定，用户不必进行改动，如若丢失需 重新传入。有些参数系统生产厂家在公开发行的资料中不做介绍，只是随机提供，但用户不能搞清其具体含义

36、。1. FANUCOi数控系统参数的含义2. FANUCOi数控系统参数的显示及修改3. FANUCOi-TB数控车床参数的设置系统参数P9900以上为系统参数控制轴设定（NC参数）P1010: CNC控制轴数2P1020:各编程轴的名称定义 A1=88 （第一轴为 X轴），A2=90 （第二轴为 Z轴）P1022:在基本坐标系中设定各坐标轴的名称，A仁1 （基本坐标系中的 X轴）A2=3 （基本坐标系中的 Z轴）若该参数不设置，将无法执行G02、G03P1023:各轴的伺服轴号 A仁1 , A2=2伺服引导（SERVO SETTING ）:伺服系统参数的初始化，没有进行伺服引导前LCD出现#

37、417报警初始化之前确定：NC单元的类型：0i-B系列伺服电动机的类型： X轴a 8B/3000i , Z轴a 8/3000i电动机内的脉冲编码器：a i脉冲编码器是否使用分离型位置编码器（如光栅尺）：未使用，半闭环伺服电机转一转工作台移动的距离：根据传动系统设置，如10mm/r机床的检测单位（可测量出的机床位置的最小单位）：0.001mmNC的指令单位：0.001mm初始化开始：显示伺服参数设定画面（P3111.0=1，重起动）SERVO SETX轴Z轴INITIAL SET BITS (初始化设定)0000101000001010MOTOR ID NO （伺服电机ID代码）177177AM

38、R （编码器）0000000000000000CMR （指令倍乘比）102102FEED GEAR (N )11M (N/M )200200DIRECTION SET （电机旋转方向）111111VOLOCITY PULSE NO (速度反馈脉冲数)81928192POSITION PULSE NO （速度反馈脉冲数）1250012500-主EF弓COui主轴伺服参考计数器初始化，没有进行主轴引导前LCD出现#7#751报警。P4133:主轴电机型号代码P4133=320P4019.7=1 :自动进行a i系列主轴参数初始化，短电后再通电，初始化生效，P4019.7 自动复位为0。 PMC模块

39、和系统参数设置 （ PMC程序的调试）传入PMC程序调试机床控制面板程序调试机床润滑各进给轴的移动各轴参考点的设置轴行程的设置主轴调试自动换刀的调试其他辅助动作的调试（如冷却、润滑等）伺服参数的优化螺距误差补偿和反向间隙补偿试运行4. FANUCOi数控系统参数的备份利用PCMCAI 计算机存储卡功能保存CNC数据BOOT SYSTEM 画面SRAM DATA BACK UP四、FANUC0i数控系统的PLC1. PLC的作用2. PLC的输入/输出信号输入信号输出信号地址3. FANUC0i数控系统的PMC指令及编程4. FANUC0数控系统PMC编程及调试软件的使用5. PMC程序的传输6

40、. PMC程序设计PLC程序控制设计思路程序功能第一级程序主要处理急停、进给保持和X、Z轴超程第二级程序划分8个子程序功能区子程序系统方式控制包括有编辑、手动数据输入（MDD、手动连续进给（JOG方式） /存储器自动运行（MEM方式）、DNC操作方式、手动返回参考 点、手动回零、手轮操作等系统功能控制包括单程序段运行、选择跳段运行、空运行、选择停止机床闭锁、存储保护、循环启动、进给保持、复位及开/关防护门控制等速度倍率控制包括快速/手轮倍率、进给倍率、主轴倍率控制坐标控制包括快进、手动进给、X/Z轴方向、X/Z轴回零、超程解除等辅助功能控制定义各种辅助功能（略）及润滑、冷却控制主轴控制主轴正、

41、反、停转；主轴定向及主轴速度控制转塔刀架控制定义刀塔计数位、刀塔计数奇偶校验、手动刀塔旋转、自动刀 塔旋转、刀塔位置检查、刀塔夹紧检查、T代码定义及校验等报警及信息显示定义显示报警信息（略）例：机床配有12把刀具的圆形刀塔。换刀采用两种方式，自动刀塔旋转和 手动换刀。根据FANUC PM程序中旋转（ROT指令的规定，刀塔将计算现在位 置和目标位置之间的步数选择最短路径的旋转方向自动换刀PLC流程手动换刀流程第五章数控系统故障诊断与维修技术一、概述1. 数控机床故障的分类按故障部位分类：主机故障，电气故障按故障的性质分：系统故障，随机故障按有无报警信号分：有报警显示的故障（软件报警显示一一NC、

42、PC报警，硬件报警显示一一各部件上的报警指示灯），无报警显示的故障2. 数控机床故障诊断的原则3. 数控机床故障诊断的步骤4. 数控机床故障诊断的方法二、FANUCOi数控系统故障诊断技术1. FANUCOi数控系统启动诊断启动自诊断在开机时进行，诊断内容有CPU、ROM、RAM、EPROM、I/O 口、LCD/MDI单元等，全部通过转入正常运行。若检查出错误，则不转入正常运行过程， 转入报警，通过CRT或指示灯报警。2.在线诊断在线诊断是CNC通过系统的内装软件（系统自带的、用户编制的PMC或宏程序）， 在系统处于正常运行的情况下，对CNC本身及外部设备进行自诊断，一旦出现故障提供报警 FA

43、NUCOi数控系统的报警报警信号的分类NC报警一一系统故障、伺服故障、程序错误、软件超程等，见系统操作手册中的报警表。PC报警一一机床执行元件和动作产生错误时，CRT上显示报警信息，同时操作面板上的报警灯量，不同的机床厂家报警意义不同1000急停报警硬件上指示灯或代码报警：操作面板上的报警灯、控制单元上的状态指示和报 警灯、主轴驱动上的报警灯和报警号显示、驱动单元上的报警显示报警信号的处理3. 离线检查一一由厂家进行远程诊断自修复系统人工智能（系统配置专家系统）4. FANUCOi数控系统的诊断窗口控制和伺服系统工作状态的信息窗口自动运行时的信息窗口绝对编码器信息窗口伺服系统信息窗口进给轴位置

44、误差信息窗口进给轴的机械坐标系位置信息窗口PMC工作状态的信息窗口机床输入点的信息窗口机床输出点的信息窗口 CNC * PMC的信息窗口 PMC * CNC的信息窗口5. 与维修有关的参数与机床行程有关的参数进给轴反向间隙补偿参数进给轴的第二参考点的位置设定值三、数控系统常见故障诊断及排除方法1.控制系统常见故障电池报警键盘故障熔丝故障刀位参数的更改控制系统NOT READY机床参数的修改机床软超程全功能数控车床系统常见故障（FANUC ）:就障規录持陣肓祛1电VflOJLIiA检豪用.晖轎人镇人单无的車1|+5V +1*4#直馆工柞电匡許臥豪星匡履甜人单元巳环2电画41 轩，CKT XWtt JA Jt肉勻CK1密托的电舗接用且畫崎连耀CT*XW、电H ( + 2+V)楡氏CRT単朮人