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辽源职业技术学院毕业设计（论文）用纸 导读导读 数控技术也叫计算机数控技术（CNC，Compute Numerical Control）， 目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。利用数字、文字和符号 组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术控制事先存 贮的控制程序来执行对设备的运动轨迹和外设的操作时序逻辑控制功 能。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有 关的开关量。 由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装 置，使输入操作指令的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实 现，均可通过计算机软件来完成，处理生成的微观指令传送给伺服驱动 装置驱动电机或液压执行元件带动设备运行。数控技术是用数字信息对 机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的 新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即 所谓的数字化装备，如数控机床等。其技术涉及多个领域：(1)机械制造 技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术； (5)传感器技术；(6)软件技术等。数控技术及装备是发展新兴高新技术产 业和尖端工业的使能技术和最基本的装备。世界各国信息产业、生物产 业、航空、航天等国防工业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平， 提高对市场的适应能力和竞争能力。工业发达国家还将数控技术及数控 装备列为国家的战略物资，不仅大力发展自己的数控技术及其产业，而 且在“高精尖“数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。因 此大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家 加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。数控机床是现代 加工车间最重要的装备。它的发展是信息技术(1T)与制造技术(MT)结合 发展的结果。现代的 CAD/CAM、FMS、CIMS、敏捷制造和智能制造技 术，都是建立在数控技术之上的。掌握现代数控技术知识是现代机电类 专业学生必不可少的。 关关键键词词： ：自自动动 敏敏捷捷 智智能能 辽源职业技术学院毕业设计（论文）用纸 目目 录录 第一章 发展历史1 第二章 常用数控系统简介 .3 2.1FANUC 数控系统 .3 2.1.1 FANUC 数控系统简介3 2.1.2 主要特点 3 2.1.3FANUC 主要的 CNC 装置 4 2.2 SIEMENS 数控系统4 2.2.1 SIEMENS 数控系统简介4 2.2. 2SIEMENS 数控系统特点4 2.2.3 SIEMENS 主要的 CNC 装置.5 2.3 华中数控系统 .5 2.3.1 华中数控系统的简介 5 2.3.2 华中数控系统的软件结构5 2.3.3 华中数控系统硬件结构简介7 2.4 广州数控系统 .8 2.4.1 广州数控系统简介 .8 2.4.2GSK980T 车床数控系统（CNC）.8 2.4.3 GSK928TC 车床数控系统8 2.4.4GSK980i 车床数控系统.8 2.5 三菱数控系统 .9 2.5.1 三菱数控系统简介 9 2.5.2 C70 系列：9 2.5.3M700V 系列：.10 2.5.4M70V 系列：.10 2.5.5C64 系列：.10 2.5.6M60S 系列： .10 第三章 数控设备使用中应注意的问题10 3.1 数控设备的使用环境10 辽源职业技术学院毕业设计（论文）用纸 3.2 良好的电源保证.11 3.3 制定有效操作规程11 3.4 日常维护 .11 3.5 数控设备不宜长期封存 11 第四章 数控设备使用中应注意的维修与维护11 4.1 数控设备的故障分析与判断11 4.2 数控设备常见故障分类及维修方法：.12 4.2.1 电源引起的故障.12 4.2.2 系统显示故障.12 4.2.3 急停报警故障.14 4.2.4 手动操作类故障分析与维修16 4.2.5 参考点编码器类类故障分析与维修.17 4.2.6 参数设定错误引起的故障19 4.2.7 刀架、刀库及换刀常见故障.20 4.2.8 数控加工类故障.21 总 结.23 致 谢.25 参考文献.26 辽源职业技术学院毕业设计（论文）用纸 辽源职业技术学院毕业设计（论文）用纸 NO.1 第第一一章章 发发展展历历史史 1938 年，香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠 定了现代计算机，包括计算机数字控制系统的基础。数控技术是与机床 控制密切结合发展起来的。1952 年，第一台数控机床问世，成为世界机 械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。 1948 年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制直升飞机螺旋桨 叶片轮廓检验用样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高， 一般加工设备难以适应，于是提出采用数字脉冲控制机床的设想。 1949 年，该公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究，并于 1952 年试制成功第一台三坐标数控铣床，当时的数控装置采用电子管 元件。 1959 年，数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板，出现带自动换 刀装置的数控机床，称为加工中心( MC Machining Center)，使数控装置 进入了第二代。 1965 年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消 耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的 发展。 60 年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数 控系统(简称 DNC)，又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控 系统(简称 CNC)，使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。 1974 年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数 控装置(简称 MNC)，这是第五代数控系统。 20 世纪 80 年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行 人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接 安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具 破损和自动检测工件等功能。 20 世纪 90 年代后期，出现了 PC+CNC 智能数控系统，即以 PC 机 为控制系统的硬件部分，在 PC 机上安装 NC 软件系统，此种方式系统 维护方便，易于实现网络化制造现在，数控技术也叫计算机数控技术 辽源职业技术学院毕业设计（论文）用纸 NO.2 （Computerized Numerical Control 简称：CNC），目前它是采用计算机实 现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执 行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的 数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的 实现。 辽源职业技术学院毕业设计（论文）用纸 NO.3 第第二二章章 常常用用数数控控系系统统简简介介 2.1FANUC 数控系数控系统统 2.1.1 FANUC 数数控控系系统统简简介介 FANUC 公司创建于 1956 年，1959 年首先推出电液步进电机。70 年代，一方面从 Gettes 公司引进直流伺服电机制造技术，一方面与西门 子合作，学习其先进的硬件技术，1976 年成功开发出 5 系统，后与西门 子联合开发出 7 系统。从这时，FANUC 成为世界上最大的专业数控生 产厂家。 2.1.2 主主要要特特点点 日本 FANUC 公司的数控系统具有高质量、高性能、全功能，适用于各 种机床和生产机械的特点，在市场的占有率远远超过其他的数控系统，主要 体现在以下几个方面。 （1）系统在设计中大量采用模块化结构。这种结构易于拆装，各个控制板 高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于维修、更换。 （2）具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力。其工作环境温度为 045， 相对湿度为 75%。 （3）有较完善的保护措施。FANUC 对自身的系统采用比较好的保护电路。 （4）FANUC 系统所配置的系统软件具有比较齐全的基本功能和选项功 能。对于一般的机床来说，基本功能完全能满足使用要求。 （5）提供大量丰富的 PMC 信号和 PMC 功能指令。这些丰富的信号和编 程指令便于用户编制机床侧 PMC 控制程序，而且增加了编程的灵活性。 （6）具有很强的 DNC 功能。系统提供串行 RS232C 传输接口，使通用计 算机 PC 和机床之间的数据传输能方便、可靠地进行，从而实现高速的 DNC 操作。 （7）提供丰富的维修报警和诊断功能。FANUC 维修手册为用户提供了大 量的报警信息，并且以不同的类别进行分类 （8）采用专用 LSI，以提高集成度、可靠性，减少体积和降低成本 （9）产品应用范围广。每一 CNC 装置上可配多种控制软件，适用于 辽源职业技术学院毕业设计（论文）用纸 NO.4 多种机床 （10）不断采用新工艺、新技术。如表面安装技术 SMT、多层印刷电 路板、光导纤维电缆等 （11）CNC 装置体积减少，采用面板装配式，内装式 PMC（可编程机 床控制器） 2.1.3FANUC 主主要要的的 CNC 装装置置 FANUC 公司目前生产的 CNC 装置有： F0、F10F11F12、F15、F16、F18。F00F100110 120150 系 列是在 F010111215 的基础上加了 MMC 功能，即 CNC、PMC、MMC 三位一体的 CNC。 2.2 SIEMENS 数数控控系系统统 2.2.1 SIEMENS 数数控控系系统统简简介介 是一个集成所有数控系统元件（数字控制器，可编程控制器，人机操 作界面）于一体的操作面板安装形式的控制系统。所配套的驱动系统接 口采用西门子公司全新设计的可分布式安装以简化系统结构的驱动技 术，这种新的驱动技术所提供的 DRIVE-CLiQ 接口可以连接多达 6 轴 数字驱动。外部设备通过现场控制总线 PROFIBUS DP链接。这种新 的的驱动接口连接技术只需要最少数量的几根连线就可以进行非常简 单而容易的安装。SINUMERIK802D sl 为标准的数控车床和数控铣床提 供了完备的功能，其配套的模块化结构的驱动系统为各种应用提供了极 大的灵活性。性能方面经过大大改进的工程设计软件（Sizer，Starter）可 以帮助用户完成从项目开始阶段的设计选型，订货直到安装调试全部过 程中的各项任务。 2.2. 2SIEMENS 数控系数控系统统特点特点 相对于 802D 在性能上有许多的改进，为广大的客户在希望扩大应用领 域和范围方面提供了更多的可能和受益，例如：可以方便的使用 DIN 编程 技术和 ISO 代码进行编程，卓越的产品可靠性，数字控制器，可编程控制器， 人机操作界面，输入/输出单元一体化设计的系统结构，由各种循环和轮廓编 程提供的扩展编程帮助技术，通过 DRIVE-CLiQ 接口实现的最新数字式驱 辽源职业技术学院毕业设计（论文）用纸 NO.5 动技术提供了统一的数字式接口标准，各种驱动功能按照模块化设计，可以 根据性能要求和智能化要求灵活安排，各种模块不需要电池及风扇，因而无 需任何维护。 各种功能体现了西门子公司最新的产品创新技术，例如 5 个数字驱动轴， 其中任意 4 个都可以作为联动轴进行插补运算，另一个作为定位轴使用，同 时，还提供一个相应的数字式主轴（模拟主轴即将推出）作为一个变型使用, 在带 C 轴功能时，可以采用 3 个数字轴，一个数字主轴，一个数字辅助主轴 和一个数字定位轴的配置。新一代的西门子驱动技术平台 SINAMICS S120 伺服系统通过已经集成在元件级的 DRIVE-CLiQ 来对错误进行识别和诊断， 从操作面板就可以进行操作，使用的标准闪存卡（CF）可以非常方便的备份 全部调试数据文件和子程序，通过闪存卡（CF）可以对加工程序进行快速处 理，通过连接端子使用两个电子手轮，216 个数字输入和 144 个数字输出 （0.25A），RCS802 - 远程诊断和远程控制（NC 和 PLC），RCSEvent（通过 电子邮件进行远程诊断），USB 口（即将推出）。 2.2.3 SIEMENS 主主要要的的 CNC 装装置置 SIEMENS 公司是生产数控系统的著名厂家，SINUMERIK 的 CNC 数控装置主要有： SINUMERIK 38810820850805840 系列等。 2.3 华华中中数数控控系系统统 2.3.1 华华中数控系中数控系统统的的简简介介 华中数控系统是我国为数不多具有自主版权的高性能数控系统之一。它 以通用的工业 PC 机（IPC）和 DOS、WINDOWS 操作系统为基础，采用开放 式的体系结构，使华中数控系统的可靠性和质量得到了保证。它适合多坐标 （25）数控镗铣床和加工中心，在增加相应的软件模块后，也能适应于其它 类型的数控机床（如数控磨床、数控车床等）以及特种加工机床（如激光加工 机、线切割机等）。 2.3.2 华华中中数数控控系系统统的的软软件件结结构构 底层软件：它是华中数控系统的软件平台，其中 RTM 模块为自行开发的 实时多任务管理模块，负责 CNC 系统的任务管理管理调度。NCBIOS 模块为 辽源职业技术学院毕业设计（论文）用纸 NO.6 基本输入输出系统，管理 CNC 系统所有的外部控制对象，包括设备驱动程 序（I/O）的管理、位置控制、PLC 控制、插补计算以及内部监控等。RTM 和 NCBIOS 两模块合起来统称 NCBASE，如图中双点画线框所示。过程控制软 件（或上层软件），它包括编辑程序、参数设置、译码程序、PLC 管理、MDI、 故障显示等与用户操作有关的功能子模块。对不同的数控系统，其功能的区 别都在这一层，系统功能的增减均在这一层进行；各功能模块通过 NCBASE 的 NCBIOS 与底层进行信息交换。 NCBASE 的功能 (1)实时多任务的调度 该功能由 RTM 模块实现。调度核心由时钟中断服务程序和任务调度程 序组成。根据任务要求的调度机制（采用优先抢占加时间片轮转调度）和任务 的状态，调度核心对任务实行管理，即决定当前哪个任务获得 CPU 的控制权， 并监控任务的状态。系统中各个任务只能通过调度核心才能运行和终止。从 调度核心进入任务或任务在一个时间片内未能运行完而返回调度核心的状 态；任务在时间片内运行完毕返回调度核心的状态。 (2)设备驱动程序 对于不同的控制对象，如加工中心、数控铣床、数控车床、数控磨床等， 硬件的配置可能不同，而不同的硬件模块其驱动程序也不同。华中数控系统 就很好的解决了这个问题。在配置系统时，所有的硬件模块的驱动程序都要 在 NCBIOS 的 NCBIOS.CFG 中说明（格式为：DEVICE=驱动程序名）。系统 在运行时，NCBIOS 根据 NCBIOS.CFG 的预先设置，调入对应模块的驱动程 序，建立相应的接口通道。 (3)位置控制 位置控制是 NCBIOS 的一个固定程序，主要是接受插补运算程序送来的 位置控制指令，经进行螺距误差补偿、传动间隙补偿、极限位置判别等处理 后，输出速度指令值给位置控制 (4)插补器 华中数控系统为多通道（可为四通道）数控系统，每个通道都有一个插补 器，相应就创建一个插补任务。其任务主要是完成直线、圆弧、螺纹、攻丝及 辽源职业技术学院毕业设计（论文）用纸 NO.7 微小直线段（供自由曲线和自由曲面加工用）等插补运算。 (5)PLC 调度 PLC 调度的主要任务是：故障的报警处理；M、S、T 处理；急停和复位处 理；虚拟轴驱动处理；刀具寿命管理；操作面板的开关处理；指示灯及突发事 件处理等。 (6)内部监控 实现对 CNC 系统各部分故障的监控。 2.3.3 华华中中数数控控系系统统硬硬件件结结构构简简介介 华中数控系统是我国为数不多具有自主版权的高性能数控系统之一。它 以通用的工业 PC 机（IPC）和 DOS、WINDOWS 操作系统为基础，采用开放 式的体系结构，使华中数控系统的可靠性和质量得到了保证。它适合多坐标 （25）数控镗铣床和加工中心，在增加相应的软件模块后，也能适应于其它 类型的数控机床（如数控磨床、数控车床等）以及特种加工机床（如激光加工 机、线切割机等）。 系统的硬件由工业 PC 机（IPC）、主轴驱动单元和交流伺服单元等几个 部分组成。各组成部分介绍如下。 （1）虑线框为一台 IPC 的基本配置，其中 ALL-IN-ONE CPU 卡的配置 是 CPU 80386 以上、内存 2MB 以上、cache 128kB 以上、软硬驱接口、键盘 接口、二串一并通信接口、DMA 控制器、中断控制器和定时器；外存是包括 软驱、硬驱和电子盘在内的存储器件。 （2）系统总线是一块由四层印刷电路板制成的无源母板。 （3）单点画线部分是数控系统的操作面板，其中数控键盘通过 COM2 口 直接写标准键盘的缓冲区。 （4）双点画线的模块表示是可根据用户特殊要求而定制的功能模块。 （5）位置单元接口根据伺服单元的不同而有不同的具体实施方案；当伺 服单元 为数字交流伺服单元时，位置单元接口可采用标准 RS232C 串口；当伺 服单元为模拟式交/直流伺服单元时，位置单元接口采用位置环板；当用步进 电机为驱动元件时（教学数控机床），位置单元接口采用多功能数控接口板。 （6）光隔 I/O 板主要处理控制面板上以及机床测量的开关量信号。 辽源职业技术学院毕业设计（论文）用纸 NO.8 （7）多功能板主要处理主轴单元的模拟或数字控制信号，并回收来自主 轴编码器、手摇脉冲发生器的脉冲信号。 2.4 广广州州数数控控系系统统 2.4.1 广广州州数数控控系系统统简简介介 中国南方数控产业基地，广东省 20 家重点装备制造企业之一，中国 国家 863 重点项目中档数控系统产业化支撑技术承担企业，拥有中国 最大的数控机床连锁超市。公司秉承科技创新、追求卓越品质，以提高 用户生产力为先导，以创新技术为动力，为用户提供 GSK 全系列机床 控制系统、进给伺服驱动装置和伺服电机、大功率主轴伺服驱动装置和 主轴伺服电机等数控系统的集成解决方案，积极推广机床数控化改造服 务，开展数控机床贸易。GSK 拥有国内最大的数控系统研发生产基地， 中国一流的生产设备和工艺流程，科学规范的质量控制体系保证每套产 品合格出厂。GSK 产品批量配套全国五十多家知名机床生产企业，是中 国主要机床厂家数控系统首选供应商。 2.4.2GSK980T 车车床床数数控控系系统统（ （CNC） ） 于 1998 年推出的普及型数控系统。作为经济型数控系统的升级换 代产品，GSK980T 具有以下技术特点: 采用高级处理器（CPU）和可编程门阵列（PLD）进行硬件插补，实现 高速 m 级控制 采用四层线路板，集成度高，整机工艺结构合理，可靠性高 液晶（LCD）中文显示、界面友好、操作方便 加减速可调，可配套步进驱动器或伺服驱动器 可变电子齿轮比，应用方便。 2.4.3 GSK928TC 车车床床数数控控系系统统 GSK928TC 为经济型 m 级车床数控系统，采用大规模门阵列 （CPLD）进行硬件插补，真正实现了高速 m 级控制。 使用图形液晶显示器（LCD），中文菜单及刀具轨迹图形显示，界面 友好。加减速时间可调，可适配反应式步进系统、混合式步进。 系统或交流伺服系统构成不同档次的车床数控系统。 辽源职业技术学院毕业设计（论文）用纸 NO.9 2.4.4GSK980i 车车床床数数控控系系统统 GSK980i 车床数控系统（CNC）为新近推出的中高档数控系统，该系 统率先采用以 DSP 运动控制芯片为核心、以嵌入式结构 PC 为平台 （PC-BASED）的新一代数控系统。该系统采用 DSP 和主 CPU 并行处理 机制，具有较高的动态跟踪精度和良好的加工性能，可作为经济型数控 的升级换代产品。GSK980i 系统具有以下特点： 四个独立的伺服电机连接口可实现两轴联动和四轴的全闭环控制 独立主轴通道可连接模拟量主轴（0-10V）或伺服主轴 具有一个可带 512 点的串行 I/0 接口 完全的速度环控制系统，高速、高精度、高效率 中、英文界面可选 图形、坐标、代码实时跟踪 全功能代码编辑器，编辑大小不受限制 直观的 MDI 输入控制 方便直接的系统参数配置 PLC 梯形图输入（选配） 在线代码帮助体系故障诊断 2.5 三三菱菱数数控控系系统统 2.5.1 三三菱菱数数控控系系统统简简介介 1873 年，三菱造船厂更名为三菱商会。三菱开始涉足采矿、造船、 银行、保险、仓储和贸易。随后，又经营纸、钢铁、玻璃、电气设备、飞机、 石油和房地产。现在，三菱建立了一系列的企业，在日本工业现代化的 过程中扮演着举足轻重的角色。三菱电机自动化一直致力于为客户在工 业自动化、电力控制及其他相关业务上提供专业产品设备和解决方案， 产品被广泛应用于机械、冶金、电力等多个领域 类型及基本特点 2.5.2 C70 系系列列： ： 强化了数控功能（单个 NC 控制器内支持最大系统数 7，最大支持 6 主轴），.满足生产线（汽车发动机等）部品加工要求，提高了可靠性，缩 辽源职业技术学院毕业设计（论文）用纸 NO.10 短了故障时间 2.5.3M700V 系系列列： ： .完全纳米控制系统，支持 5 轴联动，高精度高品位加工，可加工复 杂表面形状的工件 2.5.4M70V 系系列列： M70V 系列最小指令单位 0.1 微米，内部控制单位提升至 1 纳米， 针对客户不同的应用需求和功能细分，可选配 M70V Type A:11 轴和 Type B:9 轴（M70VA 铣床标准支持双系统） 2.5.5C64 系系列列： ： 实现了以 10M/100Mbps 的速度进行高速、大容量的数据通讯，进一步提 高生产线的加工效率，满足生产线（汽车发动机等）部品加工要求，提高了可 靠性，缩短了故障时间。 2.5.6M60S 系系列列： ： 所有 M60S 系列控制器都标准配备了 RISC 64 位 CPU，具备目前世 界上最高水准的硬件性能。 （与 M64 相比，整体性能提高了 1.5 倍），高速 高精度机能对应，尤为适合模具加工。 第三章第三章 数控数控设备设备使用中使用中应应注意的注意的问题问题 3.1 数数控控设设备备的的使使用用环环境境 为提高数控设备的使用寿命，一般要求要避免阳光的直接照射和其他热 辐射，要避免太潮湿、粉尘过多或有腐蚀气体的场所。精密数控设备要远离 振动大的设备，如冲床、锻压设备等。 辽源职业技术学院毕业设计（论文）用纸 NO.11 3.2 良良好好的的电电源源保保证证 为了避免电源波动幅度大（大于10%）和可能的瞬间干扰信号等影响，数 控设备一般采用专线供电（如从低压配电室分一路单独供数控机床使用）或 增设稳压装置等，都可减少供电质量的影响和电气干扰。 3.3 制制定定有有效效操操作作规规程程 在数控机床的使用与管理方面，应制定一系列切合实际、行之有效的操 作规程。例如润滑、保养、合理使用及规范的交接班制度等，是数控设备使用 及管理的主要内容。制定和遵守操作规程是保证数控机床安全运行的重要措 施之一。实践证明，众多故障都可由遵守操作规程而减少。 3.4 日日常常维维护护 数控机床是一种高效的自动化机床，大多用来加工重要工件。数控机床 价格昂贵，为提高数控机床利用率，充分发挥它的效益，应合理安排加工工 序，充分做好准备工作，尽量减少机床的等待时间。凡是能在数控机床上加 工的，尽量利用，而不能以保护贵重设备为由，使其长期闲置。如果一台数控 机床的任何部分在使用中出现故障和失效，都会使机床停机，造成工作的停 顿，不能及时维修，就必然延误机床的使用周期，因此，维护工作至关重要， 勤加油，勤矫正，勤擦伤，这样不仅美观精准，而且还可以延长设备的使用寿 命。 3.5 数数控控设设备备不不宜宜长长期期封封存存 购买数控机床以后要充分利用，尤其是投入使用的第一年，使其容易出故 障的薄弱环节尽早暴露，得以在保修期内得以排除。加工中，尽量减少数控 机床主轴的启闭，以降低对离合器、齿轮等器件的磨损。没有加工任务时，数 控机床也要定期通电，最好是每周通电 12 次，每次空运行 1 小时左右，以 利用机床本身的发热量来降低机内的湿度，使电子元件不致受潮，同时也能 及时发现有无电池电量不足报警，以防止系统设定参数的丢失。 第四章第四章 数控数控设备设备使用中使用中应应注意的注意的维维修与修与维护维护 4.1 数数控控设设备备的的故故障障分分析析与与判判断断 生产生活中，数控设备难免出现这样或那样的问题，要及时、正确 地排除故障，涉及到很多方面的因素，如有关技术资料的全面提供，测 辽源职业技术学院毕业设计（论文）用纸 NO.12 试仪器和手段的健全，有足够的备用器件等，要求维修人员既要有全面 的理论与实践技能，又要有较高的职业素质。通常，对于综合性故障的 分析、判断过程如下： （1）充分调查故障现场 （2）罗列可能造成故障的诸多因素 （3）逐步找出故障产生的原因 4.2 数数控控设设备备常常见见故故障障分分类类及及维维修修方方法法： ： 4.2.1 电电源源引引起起的的故故障障 4.2.1.1 系系统统上上电电后后， ，系系统统没没有有反反应应， ，电电源源不不能能接接通通原原因因分分析析： ： （1） 外部电源没有提供，缺相或外部形成了短路 （2） 电源的保护装置跳闸形成了电源开路 （3） PLC 的地址错误或者互锁装置使电源不能正常接通 （4） 系统上电按钮接触不良或脱落 （5） 元气件的损坏引起的故障（熔断器熔断、浪涌吸收器的短路等） 4.2.1.2 电电源源模模块块故故障障原原因因分分析析： ： （1） 整流桥损坏引起电源短路 （2） 续流二极管损坏引起的短路 （3） 电源模块外部电源短路 （4） 滤波电容损坏引起的故障 （5） 供电电源功率不足使电源模块不能正常工作 4.2.1.3 强强电电部部分分接接通通后后， ，马马上上跳跳闸闸原原因因分分析析： ： （1） 机床设计时选择的空气开关容量过小，或空气开关的电流选择拨码 开关选 （2） 机床上使用了较大功率的变频器或伺服驱动，并且在变频器或伺服 驱动的电源进线前没有使用隔离变压器或电感器，变频器或伺服驱动在 上强电时电流有较大的波动，超过了空气开关的限定电流，引起跳闸。 4.2.2 系系统统显显示示故故障障 辽源职业技术学院毕业设计（论文）用纸 NO.13 4.2.2.1 系系统统上上电电后后无无显显示示或或黑黑屏屏原原因因分分析析： ： （ （1） ） 显显示示模模块块损损坏坏 （2） 显示模块电源不良或没有接通 （3） 显示屏由于电压过高被烧坏 （4） 系统显示屏亮度调节调节过暗 4.2.2.2 系系统统上上电电后后花花屏屏或或乱乱码码原原因因分分析析： ： （1） 系统文件被破坏 （2） 系统内存不足 （3） 外部干扰 4.2.2.3 系系统统上上电电后后， ，NC 电电源源指指示示灯灯亮亮但但是是屏屏幕幕无无显显示示或或黑黑屏屏原原因因分分 析析： ： （1） 显示模块损坏， （2） 显示模块电源不良或没有接通 （3） 显示屏由于电压过高被烧坏 （4） 系统显示屏亮度调节调节过暗 4.2.2.4 运运行行或或操操作作中中出出现现死死机机或或重重新新启启动动原原因因分分析析： ： （1） 参数设置错误或参数设置不当所引起 （2） 同时运行了系统以外的其他内存驻留程序； （3） 系统文件受到破坏或者感染了病毒 （4） 电源功率不够 （5） 系统元器件受到损害 4.2.2.5 系系统统上上电电后后， ，屏屏幕幕显显示示高高亮亮但但没没有有内内容容原原因因分分析析： ： （1） 系统显示屏亮度调节调节过亮 （2） 系统文件被破坏或者感染了病毒 （3） 显示控制板出现故障 4.2.2.6 系系统统上上电电后后， ，屏屏幕幕显显示示暗暗淡淡但但是是可可以以正正常常操操作作， ，系系统统运运行行正正常常 辽源职业技术学院毕业设计（论文）用纸 NO.14 原原因因分分析析： ： （1） 系统显示屏亮度调节调节过暗 （2） 显示器或显示器的灯管损坏 （3） 显示控制板出现故障 4.2.2.7 主主轴轴有有转转速速但但 CRT 速速度度无无显显示示原原因因分分析析： ： （1） 主轴编码器损坏 （2） 主轴编码器电缆脱落或断线 （3） 系统参数设置不对，编码器反馈的接口不对或者没有选择主轴控制 的有关功能 4.2.2.8 主主轴轴实实际际转转速速与与所所发发指指令令不不符符原原因因分分析析： ： （1） 确认主轴编码器每转脉冲数是否设置正确 （2） 检查 PLC 程序中主轴速度和 D/A 输出部分的程序 （3） 速度控制信号电缆连接错误 4.2.3 急急停停报报警警故故障障 数控装置操作面板和手持单元上，均设有急停按钮，用于当数控系 统或数控机床出现紧急情况，需要使数控机床立即停止运动或切断动力 装置（如伺服驱动器等）的主电源；当数控系统出现自动报警信息后，须 按下急停按钮。待查看报警信息并排除故障后，再松开急停按钮，使系 统复位并恢复正常。该急停按钮及相关电路所控制的中间继电器（KA） 的一个常开触点应该接入数控装置的开关量输入接口，以便为系统提供 复位信号。 4.2.3.1 机机床床一一直直处处与与急急停停状状态态， ，不不能能复复位位原原因因分分析析： ： （1） 电气方面的原因： 1）急停回路断路 2）限位开关损坏 3）急停按钮损坏 （2） 系统参数设置错误，使系统信号不能正常输入输出或复位条件不能 辽源职业技术学院毕业设计（论文）用纸 NO.15 满足引起的急停故障； 相应措施： PLC 软件未向系统发送复位信息。检查 KA 中间继电器；检查 PLC 程序。 （3） PLC 中规定的系统复位所需要完成的信息未满足要求。如伺服 动力电源准备好、主轴驱动准备好等信息。 相应措施： 若使用伺服，伺服动力电源是否未准备好：检查电源模块；检查电源 模块接线；检查伺服动力电源空气开关。 （4） PLC 程序编写错误 4.2.3.2 数数控控系系统统在在自自动动运运行行的的过过程程中中， ，报报跟跟踪踪误误差差过过大大引引起起的的急急停停故故障障： ： 这一类故障现象是属于运动状态问题，实际上是进给伺服系统位 置环在运动中出现了问题。位置偏差过大是根据位置环中的位置偏差计 数器输出的，既由来自光电脉冲编码器反馈的反应工作台实际运行距离 的脉冲与来自数控系统所发的脉冲个数进行比较得出。这个偏差值的大 小反映出数控系统要求某个轴运动的距离与轴实际移动的距离之间的 差值，为使位置偏差不超出机床各轴要求的形状为职公差，所以数控系 统对这个偏差值的大小进行了设置规定，这个参数值的大小是可以更改 的，如果参数丢失或者设置的数值过小，往往造成数控系统跟踪误差过 大 其常见原因有如下几点： （1） 负载过大，如负载过大，或者夹具夹偏造成的摩擦力或阻力过 大，从而造成加在伺服电动机的扭矩过大，使电动机造成了丢步形成了 跟踪误差过大。 （2） 编码器的反馈出现问题，如：编码器的电缆是否出现了松动， 或者用示波器检查编码其所反馈回来的脉冲是否正常， （3） 伺服驱动器报警或损坏， （4） 进给伺服驱动系统强电电压不稳或者是电源缺相引起， 辽源职业技术学院毕业设计（论文）用纸 NO.16 4.2.3.3 伺伺服服单单元元报报警警引引起起的的急急停停 伺服单元如果报警或者出现故障，PLC 检测到后可以使整个系统处 在急停状态，直到将伺服部分的故障排除，系统才可以复位，如果是因 为伺服驱动器报警而出现的急停，有些系统可以通过急停对整个系统进 行复位，包括伺服驱动器，可以消除一般的报警。 4.2.3.4 主主轴轴单单元元报报警警引引起起的的急急停停 主轴单元如果报警或者出现故障，PLC 检测到后可以使整个系统处 在急停状态，直到将主轴部分故障排除，系统才可以复位，如果是因为 主轴驱动器报警而出现的急停，有些系统可以通过急停对整个系统进行 复位，包括伺服驱动器，可以消除一般的报警。 常见原因： （1） 主轴空开跳闸 （2） 主轴单元报警或主轴驱动器出错， 4.2.4 手手动动操操作作类类故故障障分分析析与与维维修修 4.2.4.1 手手动动运运行行机机床床， ，机机床床不不动动作作原原因因分分析析： ： （1） 机床锁住按钮损坏，使机床按钮一直处在机床锁住的状态（数 控机床机床如果机床锁住按钮被按下或者因为损坏而一直处于导通的 状态，机床各轴是不能够运动的，在自动状态下，系统可以向各个轴发 运动指令，但轴不执行） （2） 系统参数设置错误错误（数控系统如果与轴相关的一些参数设 置不当，可以造成轴运动不正常或不能够运行） （3） 系统驱动程序没有安装或安装不正确（某些数控系统在调试时 必须按装相应的驱动程序才能够运行，如果驱动程序没有安装或者安装 的不正确，机床轴是不能够正常运行的） （4） 软极限超程或硬极限超程 （5） 伺服驱动器报警或使能信号未到达 （6） 倍率选者开关选者 0 （7） 动按钮损坏或接触不良 辽源职业技术学院毕业设计（论文）用纸 NO.17 4.2.4.2 手手摇摇无无效效原原因因分分析析： ： （1） 机床锁住按钮损坏，使机床按钮一直处在机床锁住的状态 （2） 脉冲发生器坏 （3） 伺服或主轴部分出现报警报警 （4） 系统参数设置不对 （5） 手摇使能无效，或使能信号没有接通（为了安全考虑，一些手 摇设置了一个使能按钮，当使能按钮被按下，系统检测到这个信号以后， 手摇所发的脉冲才能够被系统接受，当使能信号没有接通或系统没有检 测到，手摇既无效） 4.2.4.3 手手动动移移动动机机床床超超程程后后无无法法解解除除原原因因分分析析： ： （1） 机床超程信号接反或者是机床运动方向相反： 机床在运行时超程是经常遇到的现象，在进行超程解除的时候有可 能因为操作者的不熟练，将超程解除的方向弄反，某些数控系统厂家为 了机床运行的安全性，在机床超程的时候设置了一些输入信号，用来检 测数控机床的超程方向，如果检测到数控机床超程后，机床只能够向超 程的相反方向运动，这样能够防止机床继续向超程的方向运动。但是如 果机床的超程信号接反或者是机床的运动方向相反，机床超程就不能够 正常解除。 解除方法： 将轴的运动方向更改，或者将超程信号进行互换，此故障现象即可 排除。 （2） PLC 的编写错误 （3） 参数设置错误 4.2.4.4 系系统统控控制制乱乱套套， ，M、 、S、 、T 指指令令有有时时执执行行有有时时不不能能够够执执行行或或者者执执行行 的的动动作作不不正正确确原原因因分分析析： ： （1） 参数设置错误或者是丢失从而引起系统的控制紊乱 （2） 系统受到较强烈的干扰 4.2.4.5 系系统统 G00、 、G01、 、G02、 、G03 指指令令均均不不能能执执行行原原因因分分析析： ： 辽源职业技术学院毕业设计（论文）用纸 NO.18 （1） 系统选择了每转进给，但是主轴未启动 （2） PLC 中已经设定了主轴速度到达信号，但该信号没有到达系统 （3） 轴的进给倍率选择了零 4.2.4.6 机机床床油油泵泵、 、冷冷却却泵泵没没有有启启动动或或启启动动后后没没有有油油、 、冷冷却却液液输输出出原原因因分分 析析： ： （1） 输入/输出板或回路出现故障 （2） 电机电源相序不正确（如果油泵、冷却泵直接使用的是普通三 相交流电机，有可能是因为电机电源进线相序搞反，造成电机的反转， 致使油或冷却液不能够正常输出） 4.2.5 参参考考点点编编码码器器类类类类故故障障分分析析与与维维修修 按机床检测元件检测原点信号方式的不同，返回机床参考点的方法 有两种，即栅点法和磁开关法。 在栅点法中，检测器随着电机一转信号同时产生一个栅点或一个零 位脉冲，在机械本体上安装一个减速挡块及一个减速开关，当减速撞块 压下减速开关时，伺服电机减速到接近原点速度运行。当减速撞块离开 减速开关时，即释放开关后，数控系统检测到的第一个栅点或零位信号 即为原点。 在磁开关法中，在机械本体上安装磁铁及磁感应原点开关或者接近 开关，当磁感应开关或接近开关检测到原点信号后，伺服电机立即停止 运行，该停止点被认作原点 常见故障： 4.2.5.1 系系统统开开机机回回不不了了参参考考点点、 、回回参参考考点点不不到到位位、 、找找不不到到零零点点或或回回参参考考 点点时时超超程程原原因因分分析析： ： （1） 回参考点位置调整不当引起的故障，减速挡块距离限位开关 行程过短 （2） 零脉冲不良引起的故障，回零时找不到零脉冲 （3） 减速开关损坏或者短路 （4） 数控系统控制检测放大的线路板出错 辽源职业技术学院毕业设计（论文）用纸 NO.19 （5） 导轨平行/导轨与压板面平行/导轨与丝杠的平行度超差 （6） 当采用全闭环控制时光栅尺进了油污 4.2.5.2 机机床床回回原原点点后后原原点点漂漂移移或或参参考考点点发发生生整整螺螺距距偏偏移移的的故故障障原原因因分分 析析： ： （1） 参考点减速信号不良引起的故障 （2） 减速挡块固定不良引起寻找零脉冲的初始点发生了漂移 （3） 零脉冲不良引起 （4） 减速挡块安装位置不合理，使减速信号与零脉冲信号相隔 距离过近 （5） 机械安装不到位 4.2.5.3 攻攻丝丝时时或或车车螺螺纹纹时时出出现现乱乱扣扣原原因因分分析析： ： （1） 零脉冲不良引起的故障 （2） 时钟不同步出现的故障 （3） 主轴部分没有调试好，如主轴转速不稳，跳动过大或因为主轴 过载能力太差，加工时因受力使主轴转速发生太大的变化 4.2.5.4 回回参参考考点点的的位位置置随随机机性性变变化化原原因因分分析析： ： （1） 干扰 （2） 编码器的供电电压过低 （3） 电机与丝杠的联轴节松动 （4） 电动机扭矩过低或由于伺服调节不良，引起跟踪误差过大 （5） 零脉冲不良引起的故障 4.2.5.5 主主轴轴定定向向不不能能够够完完成成， ，不不能能够够进进行行镗镗孔孔， ，换换刀刀等等动动作作原原因因分分析析： ： （1） 脉冲编码器出现问题 （2） 机械部分出现问题 （3） PLC 调试不良，定向过程没有处理好 4.2.6 参参数数设设定定错错误误引引起起的的故故障障 辽源职业技术学院毕业设计（论文）用纸 NO.20 数控机床在出厂前，已将所用的系统参数进行了调试优化，但有的 数控系统还有一部分参数需要到用户那里去调试，如果参数设置不对或 者没有调试好，就有可能引起各种各样的故障现象（系统不能正常启动； 不能正常运行；机床运行时经常报跟踪误差； 回零方向反；运行程序不 正常；螺纹加工不能够进行；系统显示不正常；死机等故障 ）直接影响到机床的正常工作和性能的充分发挥。在数控维修的过 程中，有时也利用参数来调试机床的某些功能，而且有些参数需要根据 机床的运动状态来进行调整。 4.2.6.1 数数控控系系统统参参数数丢丢失失原原因因分分析析： ： （1） 数控系统的后备电池失效： 后备电池的失效将导致全部参数的丢失，机床长时间停用最容易出 现后备电池失效的现象，机床长时间停用时应定期为机床通电，使机床 空运行一段时间，这样不但有利于后备电池的使用时间延长和及时发现 后备电池是否无效，更重要的是可以延长整个数控系统包括机械部分的 使用寿命。 （2） 操作者的误操作使参数丢失或者受到破坏： 这种现象在初次接触数控机床的操作者中经常遇，由于误操作，有 的将全部参数进行清除，有的将个别参数被更改，有的将系统中处理参 数的一些文件不小心进行了删除。从而造成了系统参数的丢失。 （3） 机床在 DNA 方式下加工工件或者在进行数据传输时电网突然 停电 4.2.7 刀刀架架、 、刀刀库库及及换换刀刀常常见见故故障障 普通车床刀架常见故障： 4.2.7.1 换换刀刀时时刀刀架架不不转转原原因因分分析析： ： （1） 电源相序接反（使电机正反转相反）或电源缺相： 因为普通经济型车床所使用的刀架是通过刀架电机的正反转来进 行选刀,并进行锁紧等动作,一般的工作顺序是刀架首先正转进行选泽刀 具,刀具选者到位后,电机再进行反转,把所选择的刀具进行琐紧.整个换 辽源职业技术学院毕业设计（论文）用纸 NO.21 刀过程才结束,如果刀架电机电源的相序接反或者是所发出的正反转信 号相反,那么数控系统选择刀具时所发出的刀架电机正转信号,刀架电机 此时的运动状态恰好是反转锁紧,所以刀架电机就会静止不动,一直处在 锁紧状态.此时将刀架电机的电源线任换两相,或者是将 PLC 的刀架输 出信号相互调节一下,故障即可以消除。 （2）PLC 程序出错，换刀信号没有发出 4.2.7.2 换换刀刀时时刀刀架架一一直直旋旋转转原原因因分分析析： ： （1） 刀位信号没有到达 （2） I/O 输入输出板出错 4.2.7.3 刀刀架架不不能能锁锁紧紧原原因因分分析析： ： （1） 刀架反转信号没有输出 （2） 刀架锁紧时间过短 （3） 机械故障 4.2.7.4 加加工工中中心心刀刀库库换换刀刀动动作作不不能能够够完完成成原原因因分分析析： ： （1） 松刀感应感应开关或电磁阀损坏或失灵 （2） 压力不足 （3） 液压系统出现问题，液压缸因液压系统压力不足或漏油而不动 作，或行程不到位 （4） PLC 调试出错，换刀条件不能满足 （5） 主轴系统出错 4.2.7.5 自自动动换换刀刀时时刀刀链链运运转转不不到到位位原原因因分分析析： ： （1） 液压系统出现问题，油路不畅通或液压阀出现问题 （2） 液压马达出现故障 （3） 刀库负载过重，或者有阻滞的现象 （4） 润滑不良 4.2.7.6 加加工工中中心心刀刀库库换换刀刀动动作作不不能能够够完完成成原原因因分分析析： ： 辽源职业技术学院毕业设计（论文）用纸 NO.22 （1） 松刀感应感应开关或电磁阀损坏或失灵 （2） 压力不足,液压系统出现问题，液压缸因液压系统压力不足或 漏油而不动作，或行程不到位 （3） PLC 调试出错，换刀条件不能满足 （4） 主轴系统出错 4.2.7.7 主主轴轴刀刀柄柄取取不不下下刀刀原原因因分分析析： ： （1） 松刀力不够， （2） 气液压伐或松拉力气缸损坏 （3） 拉杆行程不够或拉杆位置变动 4.2.7.8 主主轴轴不不能能拉拉上上刀刀柄柄原原因因分分析析： ： （1） 拉杆行程不够 （2） 松刀接近开关位置变动 （3） 拉杆头部损坏 （4） 阀未动作、卡死或者未上电 （5） 拉钉未拧紧或者型号选择不正确 4.2.8 数数控控加加工工类类故故障障 4.2.8.1 加加工工尺尺寸寸或或精精度度误误差差过过大大的的现现象象 加工尺寸或精度误差过大的现象较多，在各种设备上出现时的表现 不一。如数控车床在直径方向出现时大时小的现象较多。在加工中心上 垂直轴出现误差的情况较多，常见的是尺寸向下逐渐增大，但也有尺寸 向上增大的现象，在水平轴上也经常会有一些较小误差的故障出现，有 些经常变化，时好时坏使零件的尺寸难以控制。造成数控机床中误差故 障但又无报警的情况，主要有几种情况： （1） 机床几何误差太大，机床机械精度达不到要求 （2） 机床的数控系统较简单，在系统中对误差没有设置检测，因此 在机床出现故障时不能有报警显示 （3） 机床中出现的误差情况不在设计时预测的范围内，因此当出现 误差时检测不到