数控机床故障诊断与维修

课程情况总体简介授课学时：64学时课程性质：数控设备应用与维护、数控技术专业的一门专业技术课，是一门实践性、综合性很强的课程。数控机床故障诊断与维修工程一：数控机床故障的根本知识工程二：数控机床的维护工程三：数控机床的精度及性能检验工程四：数控机床机械结构故障诊断与维修工程五：数控机床电气伺服系统故障诊断与维修工程六：数控机床PLC故障诊断与维修工程七：SINUMERIK802D系统的故障诊断及维护工程八：数控机床典型故障诊断实例课程要点：主目录上一页退出下一页2/14/2025工程一数控机床故障的根本知识2/14/2025模块一：绪论2/14/2025

本课程的学习任务、要求

掌握数控机床安装调试验收的的知识、验收机床精度的方法。熟悉数控机床的机械结构、调整方法掌握典型数控系统的软硬件知识、具有对典型数控系统故障进行初步诊断及判断的能力。熟悉数控机床维修的原那么方法。2/14/2025数控的人才需求:300万(由产品的质量、数量和新产品的开发周期越来越短决定〕.数控人才的分类：简单操作〔流水线〕、会编程会操作数控机床、数控调试工、数控维修工.2/14/2025一、数控故障诊断及维护的目的。技术需要

。市场需要

。企业的效益需要2/14/2025数控系统的可靠性数控机床要求有高可靠性.衡量可靠性指标的有：MTBF—平均无故障时间MTTR—排除故障的修理时间有效度A：A=MTBF/〔MTBF+MTTR〕2/14/2025对于数控机床维修而言:(1).做好预防性维修,包含日常维护,尽量延长MTBF.(2).提高故障维修效率,尽快恢复使用,尽量缩短MTTR.2/14/2025二、数控故障诊断及维护的内容数控机床机床本体电气系统电气故障机械故障2/14/2025主轴箱的润滑和冷却导轨副和丝杠螺母副的间隙调整、润滑支承的预紧液压和气动装置的压力和流量调整机床本体的维护内容:2/14/2025电气系统的维护内容:数控系统伺服系统强电柜及操作面板2/14/2025数控机床与电缆之间的接口：１．驱动电路２．位置反响电路３．电源及保护电路４．开／关信号连接电路2/14/20251-数控机床操作和保养不当2-电气系统3-数控系统2/14/2025三、数控故障诊断及维护的特点1〕高效率的自动化设备；2〕处于生产的重要环节；3〕故障复杂,难于排除。2/14/2025数控设备使用寿命—故障频率曲线(浴盆曲线)2/14/2025数控机床属于技术密集型和知识密集型设备,从系统的根本观点和原理出发,考察研究对象,无论是机械或电气方面的问题,都要二者兼顾.2/14/2025四、数控机床诊断技术的开展1.通讯诊断(远程、海外诊断〕用户机床的通讯口通过线和维修中心的专用通讯诊断计算机相连。计算机发诊断程序用户测试数据计算机诊断结果和处理方法用户2/14/20252.自修复系统当诊断软件发现数控机床在运行中某一模块有故障时，系统在CRT上显示的同时，自动寻找备用模块并接上。特点：实用但本钱比较高，而且只适合总线结构的CNC系统。2/14/20253.人工智能专家故障诊断系统2/14/20254.人工神经元网络(ANN)诊断

ANN具有联想、容错、记忆、自适应、自学习和处理复杂多模式故障等特点。2/14/2025五、对数控维修人员的要求

1.会操作数控机床2.能读懂技术资料3.会使用相关仪器4.不断回忆、总结,并善于借鉴他人5.做好故障诊断及维护记录2/14/2025模块二：数控机床的故障处理2/14/2025一.故障的分类

根据机床部件、故障性质以及故障原因,做如下分类：

1按数控机床发生故障的部件分类

2按数控机床发生的故障的性质分类

3按报警发生后有无报警显示分类

4按故障发生的原因分类

2/14/2025二、故障处理对策除非出现影响设备或人身平安的紧急情况，不要立即切断机床的电源。应保持故障现场。按系统复位键报警消失偶然性故障报警不消失综合判断,找出原因.2/14/2025按复位后，故障不能消失，从以下方面进行调查：1.检查机床的运行状态机床故障时的运行方式MDI/CRT显示的内容各报警状态指示的信息故障时轴的定位误差刀具轨迹是否正常辅助机能的运行状态CRT显示有无报警及相应的报警号2/14/20252.检查加工程序及操作情况是否为新编制的加工程序故障是否发生在子程序局部检查程序单和CNC内存中的程序程序中是否有增量运动指令程序段跳步功能是否正确使用刀具补偿指令及补偿量是否正确故障是否与换刀有关故障是否与进给速度有关故障是否与螺纹切削有关操作者的训练情况〔新手〕2/14/20253.检查故障的出现率和重复性故障发生的时间和次数加工同类工件故障出现的概率将引起故障的程序段重复执行屡次,观察故障的重复性2/14/20254.检查系统的输入电压输入电压的波动，电压值是否在正常范围附近有否使用大电流的装置2/14/20255.检查环境状态CNC周围的温度状况电气控制柜空气过滤器的状况系统周围是否有振动源引起系统的振动2/14/20256.外部因素故障前是否修理或调整机床故障前是否修理或调整CNC系统机床附近有无干扰源使用者是否调整过CNC系统的参数CNC系统以前是否发生过同样故障2/14/20257.检查运行情况在运行过程中是否改变过工作方式系统是否处于急停、锁住状态熔丝是否已熔断机床是否做好运行准备系统是否处于报警状态方式选择开关设定是否正确速度倍率开关是否设定为零进给保持按钮是否被按下2/14/20258.检查机床状况机床是否调整好运行过程中是否有振动产生刀具状况是否正常间隙补偿量是否适宜工件测量是否正确机床各信号电缆是否有破裂和损伤信号线和电源线是否分开走线2/14/20259.检查接口情况屏蔽线接地是否正确电源线和CNC系统内部电缆是否分开安装继电器接触器的线圈和电动机等处是否加装有噪声抑制器2/14/2025模块三：数控机床故障诊断的方法2/14/2025一、诊断步骤和要求故障检测〔确定有否故障〕1.故障诊断故障判断〔确定故障性质〕故障定位〔确定故障部位〕2/14/20252.故障诊断要求：故障检测方法简便有效使用的诊断仪器少而实用故障诊断的所需的时间尽可能短2/14/20253.故障诊断原那么先外部后内部先机械后电气先静后动先公用后专用先简单后复杂先一般后特殊2/14/2025例：一台FANUC0T数控车床Z轴回零不准，常常是由于降速挡块位置走动所造成。一旦出现这一故障，应先检查挡块，再检查编码器、位置控制等环节2/14/2025二、常用故障诊断方法1.直观法〔望闻问切〕问—机床的故障现象、加工状况等看—CRT报警信息、报警指示灯、熔丝断否、元器件烟熏烧焦、电容器膨胀变形、开裂、保护器脱扣、触点火花等听—异常声响〔铁芯、欠压、振动等〕闻—电气元件焦糊味及其它异味摸—发热、振动、接触不良等2/14/20252.CNC系统的自诊断功能开机自诊断—系统内部自诊断程序通电后动执行对CPU、存储器、总线和I/O等模块及功能板、CRT、软盘等外围设备进行功能测试，确定主要硬件能正常工作。例:2/14/2025FANUC10TE系统的数控机床，开机后CRT显示：FS107E1399BROMTEST：ENDRAMTEST未通过测试故障可能：参数丧失、支持电池失效或接触不良等.2/14/20253.数据和状态检查CNC系统的自诊断不但能在CRT上显示故障报警信息，而且还能以多页“诊断地址〞和“诊断数据〞的形式提供机床参数和状态信息接口检查参数检查2/14/2025二、常用故障诊断方法接口检查—系统与机床、系统与PLC、机床与PLC的输入/输出信号，接口诊断功能可将所有开关量信号的状态显示在CRT上，“1〞表示通，“0〞表示断。

例：NCP400L数控车床接口状态2/14/2025接口检查2/14/202538C0H001100102/14/2025二、常用故障诊断方法参数检查数控机床的机床参数是经一系列的试验和调整而获得的重要参数，是机床正常运行的保证。当机床长期闲置不用或受到外部干扰会使数据丧失或发生数据混乱，机床将不能正常工作。2/14/20254.报警指示灯显示故障除CRT软报警外，还有许多“硬件〞报警指示灯，分布在电源、主轴驱动、伺服驱动I/O装置上，由此可判断故障的原因。2/14/20255.备板置换法〔替代法〕用同功能的备用板替换被疑心有故障的模板。注意：断电状态下/选择开关/跨线一致2/14/20256、交换法将功能相同的模板或单元相互交换，观察故障的转移情况，就能快速判断故障的部位。例:系统X驱动Y驱动X电机Y电机2/14/20257、敲击法数控系统是由各种电路板组成，电路板上、接插件等处有虚焊或接口槽接触不良都会引起故障。可用绝缘物轻轻敲打疑点处，假设出现，那么敲击处很可能就是故障部位。2/14/20258、测量比较法为了检测方便，在模板或单元上设有检测端子，用万用表、示波器等仪器对这些端子的电平或波形进行测试，将测试值与正常值进行比较，可以分析和判断故障的原因和及故障的部位。

2/14/2025总之,各种故障诊断方法各有特点，要根据故障现象的特点灵活的组合应用。2/14/2025

模块四数控机床的抗干扰2/14/2025一、电磁波干扰电火花、中、高频电加热设备的电源都会产生强烈的电磁波，通过空间传播被附近的数控系统所接受，如果能量足够就会干扰数控机床的正常工作。〔远离这些设备〕2/14/2025二、供电线路干扰输入电压过压或欠压引起电源报警而停机电源波形畸变所引起错误信息会导致CPU停止运行2/14/2025三、信号传输干扰串模干扰—干扰电压叠加在有用信号上.共模干扰—干扰电压对二根或以上信号线的干扰大小相等、相位相同。2/14/2025四、抗干扰措施1.减少供电线路的干扰数控机床远离具有中、高频电源的设备数控机床不要和大功率且频繁起、停的设备在同一供电干线上在电源电压波动较大的地区，加稳压电源动力线和信号线分开走线信号线采用屏蔽线或双绞线控制线和电源线相交时，要采用直角相交2/14/20252.减少机床控制中的干扰压敏电阻保护〔浪涌吸收器〕阻容保护续流二极管保护2/14/20252/14/20252/14/20253.屏蔽技术〔电磁、静电屏蔽〕信号线采用屏蔽线〔铜质网状〕、穿在铁质蛇皮管或铁管中关键元件或组件采用金属容器屏蔽.2/14/20254.保证“接地〞良好“接地〞是数控机床安装中一项关键的抗干扰技术措施。电网的许多干扰都市通过“接地〞对机床起作用的。2/14/2025信号地—用来提供电信号的基准电压〔0V〕框架地—是以平安性及防止外来噪声和内部噪声为目的的地线系统。它是装置的面板、单元的外壳、操作板及各装置间接口的屏蔽线系统地—是将框架地和大地相连接2/14/2025接地的要求:接地要可靠〔接地电阻应小于100欧姆〕接地线要粗〔应大于电源线的截面积〕2/14/20252/14/20252/14/2025模块五数控机床故障诊断的常用仪器与技术资料2/14/2025一、诊断常用的仪器仪表及工具1.仪器仪表万用表—可测电阻、交直流电压、电流相序表—可检查直流驱动装置输入电流的相序示波器—检查信号波形2/14/20251.仪器仪表钳形电流表—不断线检测电流振动检测仪—可测机床振动情况检脉冲发生笔与逻辑测试笔—检测输出电平,以判别其功能正常与否.2/14/20