数控机床电气故障维修基础课件

第七章数控机床电气故障维修基础7.1数控机床维修的基本要求7.2数控机床故障分析的方法7.1数控机床维修的基本要求一．维修人员素质的要求维修人员的素质直接决定了维修效率和效果。为了迅速、准确判断故障原因，并进行及时、有效的处理，恢复机床的动作、功能和精度，作为数控机床的维修人员应具备以下方面的基本条件。1．具有较广的知识面由于数控机床通常是集机械、电气、液压、气动等于一体的加工设备，组成机床的各部分之间具有密切的联系，其中任何一部分发生故障均会影响其他部分的正常工作。2．善于思考数控机床的结构复杂，各部分之间的联系紧密，故障涉及面广。下一页7.1数控机床维修的基本要求3．重视经验积累数控机床的维修速度在很大程度上要依靠平时经验的积累，维修人员遇到过的问题、解决过的故障越多，其维修经验也就越丰富。4．善于学习作为数控机床维修人员不仅要注重分析与积累，还应当勤于学习，善于学习。数控机床，尤其是数控系统，其说明书内容通常都较多，有操作、编程、连接、安装调试、维修手册、功能说明、PLC编程等。下一页上一页7.1数控机床维修的基本要求5．具备外语基础与专业外语基础虽然目前国内生产数控机床的厂家已经日益增多，但数控机床的关键部分（数控系统）还主要依靠进口，其配套的说明书、资料往往使用原文资料数控系统的报警文本显示亦以外文居多。6．能熟练操作机床和使用维修仪器，数控机床的维修离不开实际操作，特别是在维修过程中。7．具有较强的动手能力动手是维修人员必须具备的能力。下一页上一页7.1数控机床维修的基本要求二．技术资料的要求1．数控机床使用说明书它是由机床生产厂家编制并随机床提供的随机资料。机床使用说明书通常包括以下与维修有关的内容：（1）机床的操作过程和步骤。（2）机床主要机械传动系统及主要部件的结构原理示意图。（3）机床的液压、气动、润滑系统图。（4）机床安装和调整的方法与步骤。（5）机床电气控制原理图。（6）机床使用的特殊功能及其说明等。下一页上一页7.1数控机床维修的基本要求2．数控系统的操作、编程说明书（或使用手册），它是由数控系统生产厂家编制的数控系统使用手册，通常包括以下内容：（1）数控系统的面板说明。（2）数控系统的具体操作步骤（包括手动，自动、试运行等方式的操作步骤，以及程序、参数等的输入、编辑、设置和显示方法）。（3）加工程序以及输入格式，程序的编制方法，各指令的基本格式以及所代表的意义等。3．PLC程序清单下一页上一页7.1数控机床维修的基本要求它是机床厂根据机床的具体控制要求设计、编制的机床控制软件，PLC程序中包含了机床动作的执行过程，以及执行动作所需的条件，它表明了指令信号、检测元件与执行元件之间的全部逻辑关系。4．机床参数清单它是由机床生产厂根据机床的实际情况，对数控系统进行的设置与调整。5．数控系统的连接说明、功能说明该资料由数控系统生产厂家编制，通常只提供给机床生产厂家作为设计资料。下一页上一页7.1数控机床维修的基本要求6．伺服驱动系统、主轴驱动系统的使用说明书它是伺服系统及主轴驱动系统的原理与连接说明书，主要包括伺服、主轴的状态显示与报警显示、驱动器的调试、设定要点，信号、电压、电流的测试点，驱动器设置的参数及意义等方面的内容，可供伺服驱动系统、主轴驱动系统维修参考。7．PLC使用与编程说明它是机床中所使用的外置或内置式PLC的使用、编程说明书。8．机床主要配套功能部件的说明书与资料在数控机床上往往会使用较多功能部件，如数控转台、自动换刀装置、润滑与冷却系统与排屑器等。下一页上一页7.1数控机床维修的基本要求9．维修人员对机床维修过程的记录与维修的总结最理想的情况是：维修人员应对自己所进行的每一步维修都进行详细的记录，不管当时判断是否正确。三．工具及备件的要求1．常用仪表类（1）数字万用表数字万用表可用于大部分电气参数的准确测量，判别电气元件的性能好坏。数控机床维修对数字万用表的基本测量范围以及精度要求一般如下：下一页上一页7.1数控机床维修的基本要求①交流电压：200mV～700V，200mV档的分辨率应不低于100µV。②直流电压：200mV～1000V，200mV档的分辨率应不低于100µV。③交流电流：200µA～20A，200µA档的分辨率应不低于0.1µ。④直流电流：20µA～20A，20µA档的分辨率应不低于0.01µA。⑤电阻：200Ω～200MΩ，200Ω档的分辨率应不低于0.1Ω。下一页上一页7.1数数控机机床维修修的基本本要求⑥电容：：2nF～20µF，，2nF档的分分辨率一一股应不不低于1PF。。⑦晶体管管：hfe，0～1000。。⑧具有二二极管测测试与蜂蜂鸣器功功能。（2）数数字转速速表（3）示示波器示波器用用于检测测信号的的动态波波形，如如脉冲编编码器、、测速机机、光栅栅的输出出波形，，伺服驱驱动、主主轴驱动动单元的的各级输输入、输输出波形形等，其其次还可可以用于于检测开开关电源源显示器器的垂直直、水平平振荡与与扫描电电路的波波形等。。下一页上一页7.1数数控机机床维修修的基本本要求（4）相相序表相序表主主要用于于测量三三相电源源的相序序，它是是直流伺伺服驱动动、主轴轴驱动维维修的必必要测量量工具之之一。（5）常常用的长长度测量量工具长度测量量工具（（如千分分表、百百分表等等）用于于测量机机床移动动距离、、反向间间隙值等等。2．．常常用用工工具具类类（1））电电烙烙铁铁（2））吸吸锡锡器器（3））旋旋具具类类（4））钳钳类类工工具具下一一页页上一一页页7.1数数控控机机床床维维修修的的基基本本要要求求（5））扳扳手手类类（6））其其他他剪剪刀刀、、吹吹尘尘器器、、卷卷尺尺、、焊焊锡锡丝丝、、松松香香、、酒酒精精、、刷刷子子等等。。3．．常常用用的的备备件件数控控机机床床的的维维修修所所涉涉及及的的元元器器件件、、零零件件众众多多，，备备用用的的元元器器件件不不可可能能全全部部准准备备充充分分、、齐齐全全，，但但是是，，若若维维修修人人员员能能准准备备一一些些最最为为常常见见的的易易损损元元器器件件，，可可以以给给维维修修带带来来很很大大的的方方便便，，有有助助于于迅迅速速处处理理解解决决问问题题，，这这些些元元器器件件包包括括：：（1））常常用用的的二二极极管管类类（2））各各种种规规格格的的电电阻阻（（规规格格应应齐齐全全））（3））常常用用的的晶晶体体三三极极管管类类下一页页上一页页7.1数数控机机床维维修的的基本本要求求（4））常用用的集集成电电路，，主要要有：：①运放放类②集成成稳压压源类类③光耦耦器件件类④线驱驱动放放大器器／接接收器器类⑤D/A转转换器器类⑥输出出驱动动类⑦模拟拟开关关类（5））常用用规格格的熔熔断器器及熔熔芯。。返回上一页页7.2数数控机机床故故障分分析的的方法法一．常常见故故障及及其分分类1．按按故障障发生生的部部位分分类（1））主机机故障障数控机机床的的主机机通常常指组组成数数控机机床的的机械械、润润滑、、冷却却、排排屑、、液压压、气气动与与防护护等部部分。。主机机常见见的故故障主主要有有：①因机机械部部件安安装、、调试试、操操作使使用不不当等等原因因引起起的机机械传传动故故障。。②因导导轨、、主轴轴等运运动部部件的的干涉涉、摩摩擦过过大等等原因因引起起的故故障。。③因机机械零零件的的损坏坏、联联结不不良等等原因因引起起的故故障等等等。。下一页页7.2数数控机机床故故障分分析的的方法法（2））电气气控制制系统统故障障从所使使用的的元器器件类类型上上，根根据通通常习习惯，，电气气控制制系统统故障障通常常分为为“弱弱电””故障障和““强电电”故故障两两大类类。2．按按故障障的性性质分分类（1））确定定性故故障确定性性故障障是指指控制制系统统主机机中的的硬件件损坏坏或只只要满满足一一定的的条件件，数数控机机床必必然会会发生生的故故障。。（2））随机机性故故障随机性性故障障是指指数控控机床床在工工作过过程中中偶然然发生生的故故障。。下一页页上一页页7.2数数控机机床故故障分分析的的方法法3．按按故障障的指指示形形式分分类（1））有报报警显显示的的故障障数控机机床的的故障障显示示可分分为指指示灯灯显示示与显显示器器显示示两种种情况况：①指示示灯显显示报报警指示灯灯显示示报警警是指指通过过控制制系统统各单单元上上的状状态指指示灯灯（一一般由由LED发光光管或或小型型指示示灯组组成））显示示的报报警。。②显示示器显显示报报警显示器器显示示报警警是指指可以以通过过CNC显显示器器显示示出报报警号号和报报警信信息的的报警警。下一页页上一页页7.2数数控机机床故故障分分析的的方法法（2））无报报警显显示的的故障障这类故故障发发生时时，机机床与与系统统均无无报警警显示示，其其分析析诊断断难度度通常常较大大。4．按按故障障产生生的原原因分分类（1））数控控机床床自身身故障障这类故故障的的发生生是由由于数数控机机床自自身的的原因因所引引起的的，与与外部部使用用环境境条件件无关关。（2））数控控机床床外部部故障障这类故故障是是由于于外部部原因因所造造成的的。下一页页上一页页7.2数数控机机床故故障分分析的的方法法二．故故障分分析的的基本本方法法故障分分析是是进行行数控控机床床维修修的第第一步步，通通过故故障分分析，，一方方面可可以迅迅速查查明故故障原原因排排除故故障：：同时时也可可以起起到预预防故故障的的发生生与扩扩大的的作用用。1．常常规分分析法法常规分分析法法是对对数控控机床床的机机、电电、液液等部部分进进行的的常规规检查查，以以此来来判断断故障障发生生原因因的一一种方方法。。在数数控机机床上上常规规分析析法通通常包包括以以下内内容：：（1））检查查电源源的规规格（（包括括电压压、频频率、、相序序、容容量等等）是是否符符合要要求。。下一页页上一页页7.2数数控机机床故故障分分析的的方法法（2））检查查CNC伺伺服驱驱动、、主轴轴驱动动、电电动机机、输输入／／输出出信号号的连连接是是否正正确、、可靠靠。（3））检查查CNC伺伺服驱驱动等等装置置内的的印刷刷电路路板是是否安安装牢牢固，，接插插部位位是否否有松松动。。（4））检查查CNC伺伺服驱驱动、、主轴轴驱动动等部部分的的设定定端、、电位位器的的设定定、调调整是是否正正确。。（5））检查查液压压、气气动、、润滑滑部件件的油油压、、气压压等是是否符符合机机床要要求。。（6））检查查电器器元件件、机机械部部件是是否有有明显显的损损坏等等等。。下一页页上一页页7.2数数控机机床故故障分分析的的方法法2．动动作分分析法法动作分分析法法是通通过观观察、、监视视机床床实际际动作作，判判定动动作不不良部部位并并由此此来追追溯故故障根根源的的一种种方法法。3．状状态分分析法法状态分分析法法是通通过监监测执执行元元件的的工作作状态态，判判定故故障原原因的的一种种方法法，这这一方方法在在数控控机床床维修修过程程中使使用最最广。。4．操操作、、编程程分析析法操作、、编程程分析析法是是通过过某些些特殊殊的操操作或或编制制专门门的测测试程程序段段，确确认故故障原原因的的一种种方法法。下一页页上一页页7.2数数控机机床故故障分分析的的方法法5．系系统自自诊断断法数控系系统的的自诊诊断是是利用用系统统内部部自诊诊断程程序或或专用用的诊诊断软软件，，对系系统内内部的的关键键硬件件以及及系统统的控控制软软件进进行自自我诊诊断、、测试试的诊诊断方方法。。三．CNC的故故障自自诊断断1．开开机自自诊断断所谓开开机自自诊断断是指指数控控系统统通电电时，，由系系统内内部诊诊断程程序自自动执执行的的诊断断，它它类似似于计计算机机的开开机诊诊断。。下一页页上一页页7.2数数控机机床故故障分分析的的方法法2．在在线监监控在线监监控可可以分分为CNC内部部程序序监控控与通通过外外部设设备监监控两两种形形式。。CNC内部部程序序监控控是通通过系系统内内部程程序，，对各各部分分状态态进行行自动动诊断断、检检查和和监视视的一一种方方法。。数控系系统内内部程程序监监控包包括接接口信信号显显示、、内部部状态态显示示和故故障显显示三三方面面。（1））接口口信号号显示示它可以以显示示CNC和和PLC、、CNC和和机床床之间间的全全部接接口信信号的的现行行状态态。下一页页上一页页7.2数数控机机床故故障分分析的的方法法（2））内部部状态态显示示一般来来说利利用内内部状状态显显示功功能，，可以以显示示以下下几方方面的的内容容：①造成成循环环指令令（加加工程程序））不执执行的的外部部原因因。②复位位状态态显示示，指指示系系统是是否处处于““急停停”状状态或或是““外部部复位位”信信号接接通状状态。。③TH报警警状态态显示示。它它可以以显示示出报报警时时的纸纸带错错误孔孔的位位置。。④存储储器内内容以以及磁磁泡存存储器器异常常状态态的显显示。。下一页页上一页页7.2数数控机机床故故障分分析的的方法法⑤位置置跟随随误差差的显显示。。⑥伺服服驱动动部分分的控控制信信息显显示。。⑦编码码器、、光栅栅等位位置测测量元元件的的输入入脉冲冲显示示等等等。（3））故障障信息息显示示在数数控系系统中中，故故障信信息一一般以以“报报警显显示””的形形式在在CRT进进行显显示。。3．脱脱机测测试脱机测测试亦亦称““离线线诊断断”，，它是是将数数控系系统与与机床床脱离离后，，对数数控系系统本本身进进行的的测试试与检检查。。四．维维修的的基本本步骤骤下一页页上一页页7.2数数控机机床故故障分分析的的方法法1．故故障记记录数控机机床发发生故故障时时，操操作人人员应应首先先停止止机床床，保保护现现场，，然后后对故故障进进行尽尽可能能详细细的记记录，，并及及时通通知维维修人人员。。（1）故障障发生时的的情况记录录①发生故障障的机床型型号，采用用的控制系系统型号，，系统的软软件版本号号。②故障的现现象，发生生故障的部部位，以及及发生故障障时机床与与控制系统统的现象，，如：是否否有异常声声音、烟、、味等。③发生故障障时系统所所处的操作作方式，如如：AUTO（自动动方式）、、MDI（（手动数据据输入方式式）、EDIT（编编辑）、HANDLE（手轮轮方式）、、JOG（（手动方式式）等。下一页上一页7.2数数控机床故故障分析的的方法④若故障在在自动方式式下发生，，则应记录录发生故障障时的加工工程序号，，出现故障障的程序段段号，加工工时采用的的刀具号等等。⑤若发生加加工精度超超差或轮廓廓误差过大大等故障，，应记录被被加工工件件号，并保保留不合格格工件。⑥在发生故故障时，若若系统有报报警显示，，则记录系系统的报警警显示情况况与报警号号。⑦记录发生生故障时，，各坐标轴轴的位置跟跟随误差的的值。⑧记录发生生故障时，，各坐标轴轴的移动速速度、移动动方向、主主轴转速、、转向等等等。（2）故障障发生的频频繁程度记记录①故障发生生的时例与与周期下一页上一页7.2数数控机床故故障分析的的方法②故障发生生时的环境境情况③若为加工工零件时发发生的故障障，则应记记录加工同同类工件时时发生故障障的概率情情况。④检查故障障是否与““进给速度度”、“换换刀方式””或是“螺螺纹切削””等特殊动动作有关。。（3）故障障的规律性性记录①在不危及及人身安全全和设备安安全的情况况下，是否否可以重演演故障现象象？②检查故障障是否与机机床的外界界因素有关关？③如果故障障是在执行行某固定程程序段时出出现，可利利用MDI方式式单独执行行该程序段段，检查是是否还存在在同样故障障？下一页上一页7.2数数控机床故故障分析的的方法④若机床故故障与机床床动作有关关，在可能能的情况下下，应检查查在手动情情况下执行行该动作，，是否也有有同样的故故障？⑤机床是否否发生过同同样的故障障？周围的的数控机床床是否也发发生同一故故障等等。。（4）故障障时的外界界条件记录录①发生故障障时的周围围环境温度度是否超过过允许温度度？是否有有局部的高高温存在？？②故障发生生时，周围围是否有强强烈的振动动源存在？？③故障发生生时，系统统是否受到到阳光的直直射？④检查故障障发生时电电气柜内是是否有切削削液、润滑滑油、水的的进入？下一页上一页7.2数数控机床故故障分析的的方法⑤故障发生生时，输入入电压是否否超过了系系统允许的的波动范围围？⑥故障发生生时，车间间内或线路路上是否有有使用大电电流的装置置正在进行行起、制动动？⑦故障发生生时，机床床附近是否否存在吊车车、高频机机械、焊接接机或电加加工机床等等强电磁干干扰源？⑧故障发生生时，附近近是否正在在安装成修修理、调试试机床？是是否正在修修理、调试试电气和数数控装置？？2．维修前前的检查（1）机床床的工作状状况检查①机床的调调整状况如如何？机床床工作条件件是否符合合要求？下一页上一页7.2数数控机床故故障分析的的方法②加工时所所使用的刀刀具是否符符合要求？？切削参数数选择是否否合理、正正确？③自动换刀刀时，坐标标轴是否到到达了换刀刀位置？程程序中是否否设置了刀刀具偏移量量④系统的刀刀具补偿量量等参数设设定是否正正确？⑤系统的坐坐标轴的间间隙补偿量量是否正确确？⑥系统的设设定参数（（包括坐标标旋转、比比例缩放因因子、镜像像轴、编程程尺寸单位位选择等））是否正确确？⑦机床的工工件坐标系系位置，““零点偏置置值”的设设置是否正正确？⑧安装是否否合理？测测量手段、、方法是否否正确、合合理？下一页上一页7.2数数控机床故故障分析的的方法⑨零件是否否存在因温温度、加工工而产生变变形的现象象等等。（2）机床床运转情况况检查①在机床自自动运转过过程中是否否改变或调调整过操作作方式？是是否插入了了手动操作作？②机床是否否处于正常常加工状态态？工作台台、夹具等等装置是否否处于正常常工作位置置？③机床操作作面板上的的按钮、开开关位置是是否正确？？机床是否否处于锁住住状态？倍倍率开关是是否设定为为“O”?④机床各操操作面板上上、数控系系统上的““急停”按按扭是否处处于急停状状态？下一页上一页7.2数数控机床故故障分析的的方法⑤电气柜内内的熔断器器是否有熔熔断？自动动开关、断断路器是否否有跳闸？？⑥机床操作作面板上的的方式选择择开关位置置是否正确确？进给保保持按钮是是否被按下下？（2）机床床和系统之之间连接情情况的检查查①检查电缆缆是否有破破损，电缆缆拐弯处是是否有破裂裂、损伤现现象？②电源线与与信号线布布置是否合合理？电缆缆连接是否否正确、可可靠？③机床电源源进线是否否可靠接地地？接地线线的规格是是否符合要要求？④信号屏蔽蔽线的接地地是否正确确？端子板板上接线是是否牢固、、可靠？系系统接地线线是否连接接可靠？下一页上一页7.2数数控机床故故障分析的的方法⑤继电器、、电磁铁以以及电动机机等电磁部部件是否装装有噪声抑抑制器等等等。（4）CNC装置的的外观检查查①是否在电电气柜门打打开的状态态下运行数数控系统？？有无切削削液或切削削粉末进入入柜内？空空气过滤器器清洁状况况是否良好好？②电气柜内内部的风扇扇、热交换换器等部件件的工作是是否正常？？③电气柜内内部系统、、驱动器的的模块、印印制电路板板是否有灰灰尘、金属属粉末等污污染？④在使用纸纸带阅读机机的场合，，检查纸带带阅读机是是否有污物物？阅读机机上的制动动电磁铁动动作是否正正常？下一页上一页7.2数数控机床故故障分析的的方法⑤电源单元元的熔断器器是否熔断断？⑥电缆连接接器插头是是否完全插插入拧紧？？⑦系统模块块、线路板板的数量是是否齐全？？模块、线线路板安装装是否牢固固、可靠？？⑧机床操作作面板MDl/CRT单元上上的按钮有有无破损，，位置是否否正确？⑨系统的总总线设置，，模块的设设定端的位位置是否正正确？3．故障诊诊断的基本本方法数控机床发发生故障时时，为了进进行故障诊诊断，找出出产生故障障的根本原原因，维修修人员应遵遵循以下两两条原则：：下一页上一页7.2数数控机床故故障分析的的方法（1）充分分调查故障障现场，这这是维修人人员取得维维修第一手手材料的一一个重要手手段。（2）认真真分析故障障的原因。。数控系统统虽有各种种报警指示示灯或自诊诊断程序，，但不可能能诊断出发发生故障的的确切部位位。对于数控机机床发生的的大多数故故障，总体体上说可采采用下述几几种方法来来进行故障障诊断：（1）直观观法这是一种最最基本、最最简单的方方法。（2）系统统自诊断法法下一页上一页7.2数数控机床故故障分析的的方法充分利用数数控系统的的自诊断功功能，根据据CRT上显示示的报警信信息及各模模块上的发发光二极管管等器件的的指示，可可判断出故故障的大致致起因。（3）参数数检查法数控系统的的机床参数数是保证机机床正常运运行的前提提条件，它它们直接影影响着数控控机床的性性能。（4）共能能测试法所谓功能测测试法是通通过功能测测试程序，，检查机床床的实际动动作，判别别故障的一一种方法。。下一页上一页7.2数数控机床故故障分析的的方法（5）部件件交换法所谓部件交交换法，就就是在故障障范围大致致确认，并并在确认外外部条件完完全正确的的情况下，，利用同样样的印制电电路板、模模块、集成成电路芯片片或元器件件替换有疑疑点部分的的方法。（6）测量量比较法数控系统的的印制电路路板制造时时，为了调调整和维修修的便利通通常都设置置有检