数控技术及应用清华版9数控机床的故障诊断ppt课件

1、第9章 数控机床的缺点诊断数控机床作为一种典型的机电一体化产品，数控机床作为一种典型的机电一体化产品，是一个由多种技术综合在一同协同任务的复是一个由多种技术综合在一同协同任务的复杂系统。在运用过程中不可防止地会发生这杂系统。在运用过程中不可防止地会发生这样或那样的缺点，缺点的定位和排除对机床样或那样的缺点，缺点的定位和排除对机床的效率有着艰苦的影响。的效率有着艰苦的影响。本章主要对数控机床缺点的规律及缺点诊断本章主要对数控机床缺点的规律及缺点诊断的方法进展普通性的总结引见。的方法进展普通性的总结引见。9.1 概 述9.1.1 系统可靠性和缺点的概念系统可靠性是指系统在规定条件下和规定时间内完成

2、规定功能的才干，而缺点那么意味着系统在规定条件下和规定时间内丧失了规定的功能。数控机床是个复杂的系统，由于种种缘由，不可防止地会发生不同程度、不同类型的缺点，导致数控机床不能正常任务。 普通这些缘由大致包括机械锈蚀、磨损和失效；元器件老化、损坏和失效；电气元件、插接件接触不良；环境变化等；随机干扰和噪声；软件程序丧失或被破坏等等。 9.1.2 数控机床的缺点规律与普通设备一样，数控机床的缺点率随时间变化的规与普通设备一样，数控机床的缺点率随时间变化的规律可用图律可用图9.1所示的缺点曲线表示。所示的缺点曲线表示。1. 初期运转期初期运转期初期运转期的特点是缺点发生的频率高，系统的缺点初期运转期

3、的特点是缺点发生的频率高，系统的缺点率呈负指数函数曲线。运用初期之所以缺点频繁，缘率呈负指数函数曲线。运用初期之所以缺点频繁，缘由大致如下。由大致如下。(1) 机械部分机械部分 (2) 电气部分电气部分 (3) 液压部分液压部分 2. 有效寿命期有效寿命期数控系统要经过九至十四个月的运转才干进入有效寿数控系统要经过九至十四个月的运转才干进入有效寿命期。命期。 3. 衰老期衰老期衰老期出如今数控机床运用的后期，其特点是缺点率衰老期出如今数控机床运用的后期，其特点是缺点率随着运转时间的添加而升高。随着运转时间的添加而升高。 9.1.3 数控机床缺点诊断的普通步骤缺点诊断是指在系统运转或根本不装配的

4、情缺点诊断是指在系统运转或根本不装配的情况下，即可掌握系统当前运转形状的信息，况下，即可掌握系统当前运转形状的信息，查明产生缺点的部位和缘由，或预知系统的查明产生缺点的部位和缘由，或预知系统的异常和劣化的动向并采取必要对策的一门技异常和劣化的动向并采取必要对策的一门技术。术。缺点诊断普通按以下步骤进展：缺点诊断普通按以下步骤进展： (1)详细了解缺点情况。详细了解缺点情况。 (2)根据缺点情况进展分析，减少范围，确定根据缺点情况进展分析，减少范围，确定缺点源查找的方向和手段。缺点源查找的方向和手段。 (3)由表及里进展缺点源查找。由表及里进展缺点源查找。 9.2 数控机床常用的缺点诊断方法数控

5、机床是涉及多个运用学科的非常复杂的数控机床是涉及多个运用学科的非常复杂的系统，加之数控系统和机床本身的种类繁多，系统，加之数控系统和机床本身的种类繁多，功能各异，不能够找出一种适宜各种数控机功能各异，不能够找出一种适宜各种数控机床、各类缺点的通用诊断方法。这里仅对一床、各类缺点的通用诊断方法。这里仅对一些常用的普通性方法作以引见，在实践的缺些常用的普通性方法作以引见，在实践的缺点诊断中，对这些方法要综合运用。点诊断中，对这些方法要综合运用。9.2.1 根据报警号进展缺点诊断报警号报警号(错误代码错误代码)普通包括以下几方面的缺点普通包括以下几方面的缺点(或错误或错误)信息：信息：程序编制错误或

6、操作错误；程序编制错误或操作错误；存储器任务不正常；存储器任务不正常；伺服系统缺点；伺服系统缺点；可编程序控制器缺点；可编程序控制器缺点；衔接缺点；衔接缺点； 温度、压力、液位等不正常；温度、压力、液位等不正常；行程开关行程开关(或接近开关或接近开关)形状不正确。形状不正确。利用报警号进展缺点诊断是数控机床缺点诊断利用报警号进展缺点诊断是数控机床缺点诊断的主要方法之一。的主要方法之一。 9.2.2 根据控制系统LED灯或数码管的指示进展缺点诊断控制系统的控制系统的LED(发光二极管发光二极管)或数码管指示是另一种或数码管指示是另一种自诊断指示方法。假设和缺点报警号同时报警，综合自诊断指示方法。

7、假设和缺点报警号同时报警，综合二者的报警内容，可更加明确地指示出缺点的位置。二者的报警内容，可更加明确地指示出缺点的位置。在在CRT上的报警号未出现或上的报警号未出现或CRT不亮时，不亮时，LED或数码或数码管指示就是独一的报警内容了。管指示就是独一的报警内容了。 例如，例如，FANUCl0、11系统的主电路板上有一个七段系统的主电路板上有一个七段LED数码管，在电源接通后，系统首先进展自检，这数码管，在电源接通后，系统首先进展自检，这时数码管的显示不断改动，最后显示时数码管的显示不断改动，最后显示“1而停顿，阐而停顿，阐明系统正常。假设停顿于其他数字或符号上，那么阐明系统正常。假设停顿于其他

8、数字或符号上，那么阐明系统有缺点，且每一个符号表示相应的缺点内容，明系统有缺点，且每一个符号表示相应的缺点内容，维修人员就可根据显示的内容进展相应的检查和处置。维修人员就可根据显示的内容进展相应的检查和处置。9.2.3 根据PC形状或梯形图进展缺点诊断如今的数据控机床上几乎毫无例外地运用了可编程序控制如今的数据控机床上几乎毫无例外地运用了可编程序控制器器(PC)，只不过有的与，只不过有的与NC系统合并起来，统称为系统合并起来，统称为NC部分。部分。 控制对象普通是换刀系统，任务台板转换系统，液压、光控制对象普通是换刀系统，任务台板转换系统，液压、光滑、冷却系统及其他自动辅助安装等。这些系统及安

9、装具滑、冷却系统及其他自动辅助安装等。这些系统及安装具有大量的开关量丈量反响元件，发生缺点的概率较大。特有大量的开关量丈量反响元件，发生缺点的概率较大。特别是在偶发缺点期，别是在偶发缺点期，NC部分及各电路板的缺点较少，上部分及各电路板的缺点较少，上述各部分发生的缺点能够会成为主要的诊断维修目的。述各部分发生的缺点能够会成为主要的诊断维修目的。 PC输入输出形状确实定方法是每一个维修人员所必需掌输入输出形状确实定方法是每一个维修人员所必需掌握的。由于当进展缺点诊断时经常需求确定一个传感元件握的。由于当进展缺点诊断时经常需求确定一个传感元件是什么形状以及是什么形状以及PC的某个输出应为什么形状。

10、用传统的的某个输出应为什么形状。用传统的方法进展丈量非常费事，甚至难以做到。普通数控机床都方法进展丈量非常费事，甚至难以做到。普通数控机床都可以从可以从CRT上或上或LED指示灯上非常方便地确定其输入输出指示灯上非常方便地确定其输入输出形状。形状。9.2.4 根据机床参数进展缺点诊断机床参数也称机床常数，是数控系统与详细机机床参数也称机床常数，是数控系统与详细机床相匹配时所确定的一组数据，它实践上是床相匹配时所确定的一组数据，它实践上是NC程序中未定的数据或可选择的方式。机床参数程序中未定的数据或可选择的方式。机床参数通常存于通常存于RAM中，由厂家根据所配机床的详细中，由厂家根据所配机床的详

11、细情况进展设定，部分参数还要经过调试来确定。情况进展设定，部分参数还要经过调试来确定。机床参数大都随机床以参数表等方式提供应用机床参数大都随机床以参数表等方式提供应用户。户。 机床参数的内容广泛。如机床参数的内容广泛。如FANUC10，11，12系统的机床参数按功能分就有系统的机床参数按功能分就有26大类：如与设大类：如与设定有关的参数、与轴控制有关的参数、与坐标定有关的参数、与轴控制有关的参数、与坐标系有关的参数、与进给速度有关的参数等等。系有关的参数、与进给速度有关的参数等等。9.2.5 用诊断程序进展缺点诊断所谓诊断程序就是对数控机床各部分包括数控系统本所谓诊断程序就是对数控机床各部分包

12、括数控系统本身进展形状或缺点检测的软件，当数控机床发生缺点身进展形状或缺点检测的软件，当数控机床发生缺点时，可利用该程序诊断出缺点源所在范围或详细位置。时，可利用该程序诊断出缺点源所在范围或详细位置。用诊断程序进展缺点诊断普通有三种方式，即启动诊用诊断程序进展缺点诊断普通有三种方式，即启动诊断、在线诊断或称后台诊断和离线诊断。断、在线诊断或称后台诊断和离线诊断。 启动诊断指从每次通电开场至进入正常的运转预备形启动诊断指从每次通电开场至进入正常的运转预备形状止，状止，CNC内部诊断程序自动执行的诊断，普通情况内部诊断程序自动执行的诊断，普通情况下数秒之内即告完成，其目的是确认系统的主要硬件下数秒

13、之内即告完成，其目的是确认系统的主要硬件能否正常任务。能否正常任务。 在线诊断是指在系统经过启动诊断进入运转形状后由在线诊断是指在系统经过启动诊断进入运转形状后由内部诊断程序对内部诊断程序对CNC及与之相衔接的外设、各伺服单及与之相衔接的外设、各伺服单元和伺服电机等进展的自动检测和诊断。元和伺服电机等进展的自动检测和诊断。 离线诊断是数控机床缺点诊断的一个非常重要的手段，离线诊断是数控机床缺点诊断的一个非常重要的手段，它可以较准确地诊断出缺点源的详细位置，而许多缺它可以较准确地诊断出缺点源的详细位置，而许多缺点靠传统的方法是不易进展诊断的。点靠传统的方法是不易进展诊断的。 9.2.6 阅历法普

14、通说来，对驱动系统缺点应首先检查反响系普通说来，对驱动系统缺点应首先检查反响系统、伺服电机本身、伺服驱动板及指令电压，统、伺服电机本身、伺服驱动板及指令电压，如测速反响环、位置反响环、指令增益、检测如测速反响环、位置反响环、指令增益、检测倍率和漂移补偿等。对自动换刀不能执行那么倍率和漂移补偿等。对自动换刀不能执行那么应首先检查换刀基准点的到位情况，液、气压应首先检查换刀基准点的到位情况，液、气压能否正常，相关限位开关的动作能否正常等。能否正常，相关限位开关的动作能否正常等。知识和阅历要靠平常的学习与维修实际的总结知识和阅历要靠平常的学习与维修实际的总结和积累，并无捷径可走，而这些又是数控机床和

15、积累，并无捷径可走，而这些又是数控机床维修所必不可少的。维修所必不可少的。 9.2.7 换板法将疑心目的用备件板进展改换，或用机床上一样的板将疑心目的用备件板进展改换，或用机床上一样的板进展互换。然后启动机床，察看缺点景象能否消逝或进展互换。然后启动机床，察看缺点景象能否消逝或转移，以确定缺点的详细位置。假设缺点景象依然存转移，以确定缺点的详细位置。假设缺点景象依然存在，阐明缺点与所改换的电路板无关，而在其他部位；在，阐明缺点与所改换的电路板无关，而在其他部位；假设缺点消逝或转移，那么阐明改换之板正是缺点板。假设缺点消逝或转移，那么阐明改换之板正是缺点板。此外，换板时，还要留意：此外，换板时，

16、还要留意：(1)假设不是对系统非常了解，有相当的把握，普通不假设不是对系统非常了解，有相当的把握，普通不要随便改换要随便改换CPU板及存储器板，这样有能够呵斥程序板及存储器板，这样有能够呵斥程序和机床参数的丧失，使缺点扩展。和机床参数的丧失，使缺点扩展。(2)假设是假设是EPROM板或板上有板或板上有EPROM芯片，请留意芯片，请留意存储器芯片上贴的软件版本标签能否与原板完全一致。存储器芯片上贴的软件版本标签能否与原板完全一致。假设不一致，那么不能改换。假设不一致，那么不能改换。(3)有些板是通用的，要根据机床的详细情况及运用位有些板是通用的，要根据机床的详细情况及运用位置进展设定。因此要留意

17、板上拨动开关的位置能否与置进展设定。因此要留意板上拨动开关的位置能否与原板一致，短道路的设置能否与原板一样。原板一致，短道路的设置能否与原板一样。9.3 人工智能(AI)在缺点诊断中的运用 9.3.1 专家系统的普通概念 普通以为，专家系统是一个或一组能在某些特定领域内，运用大量的专家知识和推理方法求解复杂问题的一种人工智能计算机程序。普通专家系统如图9.2所示。它主要包括两大部分，即知识库和推理机。 知识库中存放着求解问题所需的知识，推理机担任运用知识库中的知识去处理实践问题。 目前，主要存在以下几个问题： (1)知识获取困难，特别是阅历性知识(启发式知识)更难获取。 (2)对人的笼统思想难以模拟。 (3)知识领域狭窄。 9.3.2 数控机床缺点诊断的专家系统 从数控机床缺点诊断的内容看，缺点诊从数控机床缺点诊断的内容看，缺点诊断专家系统详细可以用于以下三个方面：断专家系统详细可以用于以下三个方面：(1)缺点监测