数控机床的故障诊断与维修技术概述

第六章数控机床故障诊疗及维修技术

TIANJIN中德培训中心本章学习内容第一节

概述

第二节

利用PLC进行数控机床故障检测

第三节

系统故障诊疗及维修技术

第四节

伺服系统故障及维修技术

第五节

检测装置故障及诊疗思索题本章总结第六章数控机床故障诊疗及维修技术数控机床的故障诊断与维修技术概述第1页第六章数控机床故障诊疗及维修技术

TIANJIN中德培训中心第一节

概述

5.1.1

故障分类

5.1.2

故障诊疗标准

5.1.3

故障诊疗步骤

5.1.4

故障诊疗方法

数控机床的故障诊断与维修技术概述第2页第六章数控机床故障诊疗及维修技术

TIANJIN中德培训中心第二节

利用PLC进行数控机床故障检测

5.2.1

与PLC相关故障特点

5.2.2

与PLC相关故障检测思绪和方法

数控机床的故障诊断与维修技术概述第3页第六章数控机床故障诊疗及维修技术

TIANJIN中德培训中心第三节

系统故障诊疗及维修技术

5.3.1

系统维修基础

5.3.2

数控系统软件故障及维修

5.3.3

系统硬件及维修

5.3.4

实例分析

数控机床的故障诊断与维修技术概述第4页第四节

伺服系统故障及维修技术

5.4.1

伺服系统工作原理

5.4.2

进给伺服故障及诊疗

5.4.3

主轴伺服故障及诊疗

TIANJIN中德培训中心第六章数控机床故障诊疗及维修技术

数控机床的故障诊断与维修技术概述第5页第六章数控机床故障诊疗及维修技术

TIANJIN中德培训中心第五节

检测装置故障及诊疗

5.5.1

检测元件工作原理（直线光栅测量装置）

5.5.2

位置检测元件维护

5.5.3

实例分析

数控机床的故障诊断与维修技术概述第6页第六章数控机床故障诊疗及维修技术

TIANJIN中德培训中心第一节

概述5.1.1

故障分类

依据机床部件、故障性质以及故障原因等对常见故障作以下分类：

1按数控机床发生故障部件分类

2按数控机床发生故障性质分类

3按报警发生后有没有报警显示分类

4按故障发生原因分类

按故障发生时有没有破坏性来分，可分为破坏性故障和非破坏性故障；按故障发生部位分，可分为数控装置故障，进给伺服系统故障，主轴系统故障，刀架、刀库、工作台故障等。

数控机床的故障诊断与维修技术概述第7页第一节

概述

5.1.2

故障诊疗标准

在故障检测过程中，应充分利用数控系统自诊疗功效，如系统开机诊疗，运行诊疗，PLC监控功效。在检测故障过程中还应掌握以下标准：先外部后内部。数控机床检修要求维修人员掌握先外部后内部标准，即当数控机床发生故障后，维修人员应先用望、听、闻等方法，由外向内逐一进行检验。先机械后电气，先机械后电气就是在数控机床维修中，首先检验机械部分是否正常，行程开关是否灵活，气动液压部分是否正常等。在故障检修之前，首先注意排除机械故障。先静后动，维修人员本身要做到先静后动，不可盲目动手，应先问询机床操作人员故障发生过程及状态，阅读机床说明书，图纸资料，进行分析后，才可动手查找和处理故障。先公用后专用。只有先处理影响一大片主要矛盾，局部、次要矛盾才可迎刃而解。先简单后复杂。应首先处理轻易问题，后处理难度较大问题，经常在处理简单故障过程中，难度大问题也可变得轻易，或者在排除简易故障时受到启发，对复杂故障认识更为清楚，从而也有了处理方法。先普通后特殊，在排除某一故障时，要首先考虑最常见可能原因，然后在分析极少发生特殊原因。TIANJIN中德培训中心第六章数控机床故障诊疗及维修技术

数控机床的故障诊断与维修技术概述第8页第一节

概述5.1.3

故障诊疗步骤

当机床出现故障时，从管理角度，应使操作者停顿机床运行、保留现场、除非系统电气严重故障（如短路，元件烧毁）都不应切断机床电源。由维修人员到现场分析机床当初运行状态，对故障进行确认，在此过程中应注意以下故障信息：1)故障发生时报警号和报警提醒是什么？哪些指示灯和发光管指示了什么报警？2)如无报警，系统处于何种状态？系统工作方式诊疗结果（如FANUC-0C系统DGN700,701,712号诊疗内容）是什么？3)故障发生在哪一个程序段？执行何种指令？故障发生前进行了何种操作？4)故障发生在何种速度下？轴处于什么位置？与指令误差量有多大？5)以前是否发生过类似故障？现场有没有异常现象？故障是否重复发生？6)有没有其它偶然原因，如突然停电，外线电压波动较大，某部位进水等。在调查故障现象，掌握第一手材料基础上分析故障起因，故障分析可采取归纳法和演绎法。归纳法是从故障原因出发寻找其功效联络，调查原因对结果影响，即依据可能产生该故障原因分析，看其最终是否与故障现象相符来确定故障点。演绎法是从所发生故障现象出发，对故障原因进行分割式分析方法。即从故障现象开始，依据故障机理，列出可能产生该故障原因；然后对这些原因逐点进行分析，排除不正确原因，最终确定故障点。TIANJIN中德培训中心第六章数控机床故障诊疗及维修技术

数控机床的故障诊断与维修技术概述第9页第一节

概述5.1.4

故障诊疗方法

1．观察检验法：它指检验机床硬件外观，特征连接等直观及易测部分，检验软件参数数据等。2．PLC程序法：借助PLC程序分析机床故障，这要求维修人员必须掌握数控机床PLC程序基本指令和功效指令及接口信号含义。3．接口信号法：要求维修人员掌握数控系统接口信号含义及功效，PLC和NC信号交换知识。

4．试探交换法：适用对某单元，模块进行故障判断时，要求维修人员确定插拔这些单元和模块可能造成后果（如参数丢失等），事先采取办法，确定更换部件设定，交换后应将设定设置与交换前一致。TIANJIN中德培训中心第六章数控机床故障诊疗及维修技术

数控机床的故障诊断与维修技术概述第10页第二节

利用PLC进行数控机床故障检测5.2.1

与PLC相关故障特点

1.与PLC相关故障首先确认PLC运行状态，判断是自动运行方式还是停顿方式。

2.在PLC正常运行情况下，分析与PLC相关故障时，应先定位不正常输出结果，定位了不正常结果即故障查找开始。3.大多数相关PLC故障是外围接口信号故障，所以在维修时，只要PLC有些部分控制动作正常，都不应该怀疑PLC程序。假如经过诊疗确认运算程序有输出，而PLC物理接口没有输出，则为硬件接口电路故障。4.硬件故障多于软件故障，比如当程序执行M07(冷却液开)，而机床无此动作，大多是由外部信号不满足，或执行元件故障，而不是CNC与PLC接口信号故障。TIANJIN中德培训中心第六章数控机床故障诊疗及维修技术

数控机床的故障诊断与维修技术概述第11页第二节

利用PLC进行数控机床故障检测

5.2.2

与PLC相关故障检测思绪和方法

依据故障号诊疗故障

依据动作次序诊疗故障

依据控制对象工作原理诊疗故障

依据PLCI/O状态诊疗

经过梯形图诊疗故障

动态跟踪梯形图诊疗故障

做好用PLC对数控机床故障检测注意点

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数控机床的故障诊断与维修技术概述第12页第三节

系统故障诊疗及维修技术

5.3.1

系统维修基础

首先是对维修人员素质要求：1）专业知识面广，掌握或了解计算机原理、电子技术、电工原理、自动控制与电力拖动、检测技术、机械传动及机加工工艺方面基础知识。掌握数字控制、伺服驱动、及PLC工作原理，知道PLC、NC编程。2)含有专业英语阅读能力。3)勤于学习，善于分析。4)含有较强动手能力和实践技能。必要技术资料和技术准备维修人员应在平时认真整理和阅读相关数控系统主要技术资料。1数控装置部分：应有数控装置安装、使用（包含编程）、操作和维修方面技术说明书。2PLC装置部分：应有PLC装置及其编程器连接、编程、操作方面技术说明书，还应包含PLC用户程序清单或梯形图、I/O地址及意义清单，报警文本以及PLC外部连接图。3伺服单元：应有进给和主轴伺服单元原理、连接、调整和维修方面技术说明书。4机床部分：应有机床安装、使用、操作和维修方面技术说明书。5数据和程序备份，除了系统参数、PLC程序、PLC报警文本，还有机床必须使用宏指令程序、经典零件程序、系统功效检验程序。TIANJIN中德培训中心第六章数控机床故障诊疗及维修技术

数控机床的故障诊断与维修技术概述第13页第三节

系统故障诊疗及维修技术

5.3.2

数控系统软件故障及维修

数控机床停机故障多数是由软件错误、参数丢失或操作不妥引发。

检验软件能够防止拆卸机床而引发许多麻烦。软件故障只要把对应软件内容恢复正常之后，就可排除。所以说软件故障也称为可恢复性故障。1.软件配置

2.软件故障发生原因

3.软件故障排除

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数控机床的故障诊断与维修技术概述第14页第三节

系统故障诊疗及维修技术

5.3.3

系统硬件及维修

1、常规检验

2、故障现象分析法

3、面板显示与指示灯显示分析法

4、系统分析法

5、信号追踪法

6、静态测量法

7、动态测量法TIANJIN中德培训中心第六章数控机床故障诊疗及维修技术

数控机床的故障诊断与维修技术概述第15页第三节

系统故障诊疗及维修技术

5.3.4

实例分析

例一：加工中心参考点及其故障诊疗

例二：机床回不了参考点故障分析与排除

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数控机床的故障诊断与维修技术概述第16页第四节

伺服系统故障及维修技术5.4.1

伺服系统工作原理

原理：伺服系统是一个反馈控制系统，它以指令脉冲为输入给定值与反馈脉冲进行比较，利用比较后产生偏差值对系统进行自动调整，以消除偏差，使被调量跟踪给定值。进给伺服系统任务是完成各坐标轴位置控制，在整个系统中它又分为：位置环、速度环、电流环。组成：数控机床伺服系统普通由驱动单元、机械传动部件、执行件和检测反馈步骤等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统，机械传动部件和执行元件组成机械传动系统，检测元件和反馈电路组成检测装置，亦称检测系统。见图TIANJIN中德培训中心第六章数控机床故障诊疗及维修技术

数控机床的故障诊断与维修技术概述第17页第四节

伺服系统故障及维修技术

5.4.2

进给伺服故障及诊疗

1进给伺服故障形式

进给伺服系统出现故障三种表现形式：一是在CRT或操作面板上显示报警内容或报警信息；二是进给伺服驱动单元上用报警灯或数码管显示驱动单元故障；三是运动不正常，但无任何报警。进给伺服常见故障有：超程,过载,窜动,爬行,振动,伺服电机不转,位置误差,漂移,回基准点故障2故障维修方法：模块交换法,外界参考电压法3伺服电机维护1直流伺服电机维护方法2交流伺服电机常见故障:接线故障,转子位置检测元件故障,电磁制动故障交流电机故障判断方法有：电阻测量,电机检验TIANJIN中德培训中心第六章数控机床故障诊疗及维修技术

数控机床的故障诊断与维修技术概述第18页第四节

伺服系统故障及维修技术5.4.3

主轴伺服故障及诊疗

主轴伺服系统故障表现形式：一是在CRT或操作面板上显示报警内容或报警信息；二是在主轴驱动装置上用报警灯或数码管显示主轴驱动装置故障；三是主轴工作不正常但无任何报警信息。常见主轴单元故障有：主轴不转电动机转速异常或转速不稳定主轴转速与进给不匹配

主轴异常噪声或振动

主轴定位抖动

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数控机床的故障诊断与维修技术概述第19页第五节

检测装置故障及诊疗

5.5.1

检测元件工作原理（直线光栅测量装置）

光栅尺由定尺（标尺光栅）和扫描头（指示光栅）组成（见下列图5.6）TIANJIN中德培训中心第六章数控机床故障诊疗及维修技术

定尺测长方向上有两组光栅线轨迹，主光栅线和每隔50mm一组基准标识光栅线。这使得光栅尺起到两个作用：当轴移动时由主光栅线产生两组相位相差90度正弦和余弦电信号，用于决定轴移动方向和位移量。另一个作用是当轴回零点时，由基准标识线产生一个基准信号以确定机床机床零点。主光栅所产生两组位置信号还要经过一个放大整形和插值倍频专门装置，转变成一系列位置数字脉冲。数控机床的故障诊断与维修技术概述第20页第五节

检测装置故障及诊疗5.5.1

检测元件工作原理（直线光栅测量装置）

EXE信号处理

图5.7TIANJIN中德培训中心第六章数控机床故障诊疗及维修技术

数控机床的故障诊断与维修技术概述第21页第五节

检测装置故障及诊疗

5.5.2

位置检测元件维护

光栅尺维护维护工作指：防污：防止受到冷却液污染，从而造成信号丢失，影响位置控制精度防振：光栅尺拆装时要用静力，不能用硬物敲击，以免引发光学元件损坏光电脉冲编码器维护：编码器维护主要注意两个问题：防振和防污联接问题TIANJIN中德培训中心第六章数控机床故障诊疗及维修技术

数控机床的故障诊断与维修技术概述第22页第五节

检测装置故障及诊疗5.5.3

实例分析

例：一卧式加工中心采取SIN8系统，带EXE光栅测量装置，运行中出现114号报警，同时伴有113报警。

例：某数控铣床,配置DECKEL系统，位置检测采取HEIDENHAINLS907光栅尺.故障现象为：Z轴检测系统污染。TIANJIN中德培训中心第六章数控机床故障诊疗及维修技术

数控机床的故障诊断与维修技术概述第23页不一样数控系统即使在结构和功效上有所不一样，但在故障诊疗上有它们共性。熟悉和掌握数控