数控机床故障诊断与维修

1、数控机床故障诊断与维修1.1故障诊断与维修的目的意义故障诊断与维修的目的意义1.2故障诊断与维修方法故障诊断与维修方法1.3故障案例故障案例主要内容主要内容:第第1章章绪绪论论数控机床作为实现柔性制造系统FMS（Flexible Manufactory System）、计算机集成制造系统CIMS（Computer Integrated Manufactory System）和未来工厂自动化FA（Factory Automation）的基础已成为现代制造技术中不可缺少的设备。以微处理器为基础，以大规模集成电路为标志的数控设备，已在我国批量生产、大量引进和推广应用，它们给机械制造业的发展创造了条件

2、，并带来很大的效益1.1.1数控机床故障诊断与维修的意义数控机床故障诊断与维修的意义1.1数控机床故障诊断与维修的目的意义数控机床故障诊断与维修的目的意义计划计划采购订单采购订单成本核算成本核算产品设计产品设计工艺路线工艺路线BOM项目项目市场市场制造制造下达制造下达制造 设计工程设计工程装配车间装配车间用户用户数控机床也是一个复杂的大系统，它涉及光、机、电、液等方面，包括数控系统CNC（Computer Numeric Controll）、可编程控制PLC（Programmable Logical Controller）、系统软件、PLC软件、加工编程软件、精密机械、数字电子技术、大功率电力

3、电子技术、电机拖动与伺服、液压与气动、传感器与测量、网络通讯等技术。数控机床内部各部分联系非常紧密，自动化程度高、运行速度快，大型数控机床往往有成千上万的机械零件和电器部件，无论哪一部分发生故障是难免的。机械锈蚀、机械磨损、机械失效，电子元器件老化、插件接触不良、电流电压波动、温度变化、干扰、噪声，软件丢失或本身有隐患、灰尘，操作失误等都可导致数控机床出现故障甚至是整个设备的停机，从而造成整个生产线的停顿。1.1.1数控机床故障诊断与维修的意义数控机床故障诊断与维修的意义1.1数控机床故障诊断与维修的目的意义数控机床故障诊断与维修的目的意义数控机床故障诊断与维修的基本目的就是提高数控设备的可靠

4、性。数控设备的可靠性是指在规定的时间内、规定的工作条件下维持无故障工作的能力。衡量数控设备可靠性的重要指标是平均无故障时间MTBF（Mean Time Between Failures）、平均修复时间MTTR（Mean Time To Repair）和平均有效度A。1.1.2数控机床故障诊断与维修的目的数控机床故障诊断与维修的目的1.1数控机床故障诊断与维修的目的意义数控机床故障诊断与维修的目的意义平均无故障时间是指数控机床在使用中两次故障间隔的平均时间，即 目前较好的数控机床的平均无故障时间可以达到几万小时，显然平均无故障时间越长越好。平均修复时间是指数控机床从开始出现故障直至排除故障、恢复

5、正常使用的平均时间。显然这段时间越短越好。1.1.2数控机床故障诊断与维修的目的数控机床故障诊断与维修的目的1.1数控机床故障诊断与维修的目的意义数控机床故障诊断与维修的目的意义平均有效度是对数控设备正常工作概率进行综合评价的指标，它是指一台可维修数控机床在某一段时间内维持其性能的概率，即1.1.2数控机床故障诊断与维修的目的数控机床故障诊断与维修的目的1.1数控机床故障诊断与维修的目的意义数控机床故障诊断与维修的目的意义显然数控设备故障诊断与维护的目的就是要做好两个方面：一是做好数控设备的维护工作，尽量延长平均无故障时间 MTBF；二是提高数控设备的维修效率，尽快恢复使用，以尽量缩短平均修复

6、时间MTTR。也就是说从两个方面来保证数控设备有较高的有效度A，提高数控设备的开动率。1常规方法常规方法直观法 这是一种最基本的方法。维修人员通过对故障发生时的各种光、声、味等异常现象的观察以及认真察看系统的每一处，往往可将故障范围缩小到一个模块或一块印刷线路板。这要求维修人员具有丰富的实际经验，要有多学科的较宽的知识和综合判断的能力。1.3.1故障诊断与维修的方法故障诊断与维修的方法1.3数控机床故障诊断与维修方法数控机床故障诊断与维修方法1常规方法常规方法自诊断功能法现代的数控系统虽然尚未达到智能化很高的程度，但已经具备了较强的自诊断功能。能随时监视数控系统的硬件和软件的工作状况。一旦发现

7、异常，立即在CRT上显示报警信息或用发光二极管指示出故障的大致起因。利用自诊断功能，也能显示出系统与主机之间接口信号的状态，从而判断出故障发生在机械部分还是数控系统部分，并指示出故障的大致部位。这个方法是当前维修时最有效的一种方法。1.3.1故障诊断与维修的方法故障诊断与维修的方法1.3数控机床故障诊断与维修方法数控机床故障诊断与维修方法1常规方法常规方法功能程序测试法功能程序测试法就是将数控系统的常用功能和特殊功能，如直线定位、圆弧插补、螺纹切削、固定循环、用户宏程序等用手工编程或自动编程方法，编制成一个功能程序，送入数控系统中，然后启动数控系统使之进行运行加工，藉以检查机床执行这些功能的准

8、确性和可靠性，进而判断出故障发生的可能起因。本方法对于长期闲置的数控机床第一次开机时的检查以及机床加工造成废品但又无报警的情况下，一时难以确定是编程错误或是操作错误、还是机床故障时的判断是一较好的方法。1.3.1故障诊断与维修的方法故障诊断与维修的方法1.3数控机床故障诊断与维修方法数控机床故障诊断与维修方法1常规方法常规方法交换法这是一种简单易行的方法，也是现场判断时最常用的方法之一。所谓交换法就是在分析出故障大致起因的情况下，维修人员可以利用备用的印刷线路板、模板，集成电路芯片或元器件替换有疑点的部分，从而把故障范围缩小到印刷线路板或芯片一级。它实际上也是在验证分析的正确性。1.3.1故障

9、诊断与维修的方法故障诊断与维修的方法1.3数控机床故障诊断与维修方法数控机床故障诊断与维修方法1常规方法常规方法参数检查法数控参数能直接影响数控机床的功能。参数通常是存放在磁泡存储器或存放在需由电池保持的CMOS RAM中，一旦电池不足或由于外界的某种干扰等因素，会使个别参数丢失或变化，发生混乱，使机床无法正常工作。此时，通过核对、修正参数，就能将故障排除。当机床长期闲置工作时无缘无故地出现不正常现象或有故障而无报警时，就应根据故障特征，检查和校对有关参数。经过长期运行的数控机床，由于其机械传动部件磨损，电气元件性能变化等原因，也需对其有关参数进行调整。有些机床的故障往往就是由于未及时修改某些

10、不适应的参数所致。1.3.1故障诊断与维修的方法故障诊断与维修的方法1.3数控机床故障诊断与维修方法数控机床故障诊断与维修方法1常规方法常规方法测量比较法测量比较法CNC系统生产厂在设计印刷线路板时，为了调整、维修的便利，在印刷线路板上设计了多个检测用端子。用户也可利用这些端子比较测量正常的印刷线路板和有故障的印刷线路板之间的差异。可以检测这些测量端子的电压或波形，分析故障的起因及故障的所在位置。甚至，有时还可对正常的印刷线路人为地制造“故障”，如断开连线或短路，拨去组件等，以判断真实故障的起因。为此，维修人员应在平时积累印刷线路板上关键部位或易出故障部位在正常时的正确波形和电压值。因为CNC

11、系统生产厂往往不提供有关这方面的资料。1.3.1故障诊断与维修的方法故障诊断与维修的方法1.3数控机床故障诊断与维修方法数控机床故障诊断与维修方法1常规方法常规方法敲击法当系统出现的故障表现为若有若无时，往往可用敲击法检查出故障的部位所在。这是由于CNC系统是由多块印刷线路板组成，每块板上又有许多焊点，板间或模块间又通过插接件及电缆相连。因此，任何虚焊或接触不良，都可能引起故障。当用绝缘物轻轻敲打有虚焊及接触不良的疑点处，故障肯定会重复再现。1.3.1故障诊断与维修的方法故障诊断与维修的方法1.3数控机床故障诊断与维修方法数控机床故障诊断与维修方法1常规方法常规方法局部升温CNC系统经过长期运

12、行后元器件均要老化，性能会变坏。当它们尚未完全损坏时，出现的故障变得时有时无。这时可用热吹风机或电烙铁等来局部升温被怀疑的元器件，加速其老化，以便彻底暴露故障部件。当然，采用此法时，一定要注意元器件的温度参数等，不要将原来是好的器件烤坏。1.3.1故障诊断与维修的方法故障诊断与维修的方法1.3数控机床故障诊断与维修方法数控机床故障诊断与维修方法1常规方法常规方法原理分析法根据CNC系统的组成原理，可从逻辑上分析各点的逻辑电平和特征参数（如电压值或波形），然后用万用表、逻辑笔、示波器或逻辑分析仪进行测量、分析和比较，从而对故障定位。运用这种方法，要求维修人员必须对整个系统或每个电路的原理有清楚的

13、、较深的了解。1.3.1故障诊断与维修的方法故障诊断与维修的方法1.3数控机床故障诊断与维修方法数控机床故障诊断与维修方法2先进方法先进方法远程诊断远程诊断是数控系统的生产厂家维修部门提供的一种先进的诊断方法，这种方法采用网络通讯手段。该系统一端连接用户的CNC系统中的专用“远程通信接口”，通过局域网或将普通电话线连接到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。由诊断计算机向用户的CNC系统发送诊断程序，并将测试数据送回到诊断计算机进行分析，得出诊断结论，然后再将诊断结论和处理方法通知用户。降低用于故障诊断和故障排除的时间，减少维修和维护的费用。

14、1.3.1故障诊断与维修的方法故障诊断与维修的方法1.3数控机床故障诊断与维修方法数控机床故障诊断与维修方法2先进方法先进方法远程诊断这种远程故障诊断系统不仅可用于故障发生后对CNC系统进行诊断，还可对用户作定期预防性诊断。双方只需按预定时间对数控机床作一系列试运行检查，将检测数据通过网络传送到维修中心的诊断计算机进行分析、处理，维修人员不必亲临现场，就可及时发现系统可能出现的故障隐患。SIEMENS公司生产的数控系统、荷兰Delem公司的DA65W、DA66W、MAZAK公司的Mazatrol 数控系统、华中世纪星等数控系统具有这种故障诊断功能。1.3.1故障诊断与维修的方法故障诊断与维修的

15、方法1.3数控机床故障诊断与维修方法数控机床故障诊断与维修方法2先进方法先进方法远程诊断华中数控的远程操作监控与诊断平台数控设备E-服务系统，主要由数控设备E-服务平台、数控机床网关和远程用户终端三大部分组成1.3.1故障诊断与维修的方法故障诊断与维修的方法1.3数控机床故障诊断与维修方法数控机床故障诊断与维修方法2先进方法先进方法自修复系统就是在系统内设置有备用模块，在CNC系统的软件中装有自修复程序，当该软件在运行时一旦发现某个模块有故障时，系统一方面将故障信息显示在CRT上，同时自动寻找是否有备用模块，如有备用模块，则系统能自动使故障脱机，而接通备用模块使系统能较快地进入正常工作状态。这

16、种方案适用于无人管理的自动化工作的场合。1.3.1故障诊断与维修的方法故障诊断与维修的方法1.3数控机床故障诊断与维修方法数控机床故障诊断与维修方法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、维修总结三个阶段进行。1故障的调查与分析故障的调查与分析排故的第一阶段，非常关键的阶段。数控机床出现故障后，不要急于动手处理，首先要摸清楚故障发生的过程，分析产生故障的原因。（1）询问调查（2）现场检查（3）故障分析（4）确定原因（5）排故准备1.3.2诊断与维修的一般步骤诊断与维修的一般步骤1.3数控机床故障诊断与维修方法数控机床故障诊断与维修方法 数控机床发生故障时，操作人员应首先

17、停止机床，保护现场，然后对故障进行尽可能详细的记录，并及时通知维修人员。故障的记录可为维修人员排除故障提供第一手材料，应尽可能详细。记录内容最好包括下述几个方面：诊断系统故障的过程中应掌握以下几个原则：u先外部后内部 u先机械后电气 u先静后动 u先简单后复杂 1.3.2诊断与维修的一般步骤诊断与维修的一般步骤1.3数控机床故障诊断与维修方法数控机床故障诊断与维修方法先外部后内部现代数控系统的可靠性越来越高，数控系统本身的故障率越来越低，而大部分故障的发生则是非系统本身原因引起的。由于数控机床是集机械、液压、电气为一体的机床，其故障的发生也会由这三者综合反映出来。维修人员应先由外向内逐一进行排

18、查。尽量避免随意地启封、拆卸，否则会扩大故障，使机床丧失精度、降低性能。系统外部的故障主要是由于检测开关、液压元件、气动元件、电气执行元件、机械装置等出现问题而引起的。先机械后电气一般来说，机械故障较易发觉，而数控系统及电气故障的诊断难度较大。在故障检修之前，首先注意排除机械性的故障。先静态后动态先在机床断电的静止状态，通过了解、观察、测试、分析，确认通电后不会造成故障扩大、发生事故后，方可给机床通电。在运行状态下，进行动态的观察、检验和测试，查找故障。而对通电后会发生破坏性故障的，必须先排除危险后，方可通电。先简单后复杂当出现多种故障互相交织，一时无从下手时，应先解决容易的问题，后解决难度较大的问题。往往简单问题解决后，难度大的问题也可能变得容易。2电气维修与故障的排除电气维修与故障的排除这是排故的第二阶段，是实施阶段。如前所述，完成了电气故障的分析也就基本