数控机床故障诊断复习部分答案.doc

数控机床故障是指数控机床丧失了达到自身应有功能的某种状态，它有两层含义，一是数控机床功能降低，但是没有完全丧失功能，二是故障加剧，数控机床已不能保证其基本功能简答题答题要点：1. 滚珠丝杠螺母副的维护一般指轴向间隙的调整，轴承的定期检查，滚珠丝杠螺母副的润滑，滚珠丝杠螺母副的防护。2. 根据监测和诊断信息故障诊断分为声振诊断、无损诊断、污染诊断、电气诊断、交叉诊断、压力强度诊断和温度诊断。3. 数控机床主要由控制系统、机械系统和辅助系统组成。根据诊断对象故障诊断分为控制系统诊断、机械系统诊断和辅助系统诊断。4. 空气压缩机常见故障有安全阀不能适时开启；进、排气阀工作不正常；排气量不足；排气温度过高；排出的空气中油、水成份含量高；油温过高等。5. 启动自诊断是系统自诊断软件对数控装置中关键的硬件和控制软件，如CPU、RAM、ROM等芯片，MDI、CRT、输入输出等模块、系统软件、监控软件等逐一进行检测，并将检测结果在显示器上显示出来。6. 离线诊断是指早期的一些数控机床出现故障时，停机使用随机的专用诊断纸带对系统进行离线诊断。将纸带上的诊断程序读入数控装置的RAM中，由数控系统运行诊断程序，对故障部位进行检测。7. 时间序列分析法在故障诊断中的应用是多方面的，可用于系统稳定性的判别，分析系统的频率响应和信号的频率构成的信息、预测设备的未来发展趋势等。8. 目前专家系统的技术存在以下缺陷：1）专家系统的知识获取比较困难，系统层次少。2）专家系统一般还不具备自学习能力和联想记忆的功能，因此不能通过联想记忆、识别和类比方式进行推理。9. 故障诊断的基本环节：确定状态监测的内容；选取适合的传感器和测试装置，构建多传感器和多参数监测系统，收集故障诊断所需的信息；对获取的信号进行加工、处理和分析；进行状态监测、判断和预报，构造或选定判据。10. 傅立叶变换本质是信号的时域和频域的一种变换，或者说是映射，是信号频率结构分析的重要工具。它分为傅立叶级数，离散傅立叶变换，快速傅立叶变换11. 傅立叶变换的性质有线性性质、对称性质、尺度性质、时移、频移、微分性质、积分性质、乘积和卷积。12. 故障诊断有两方面的含义：一是查明导致设备或系统发生故障的子系统或相关的联系；二是找到使这些子系统或相关联系处于故障状态的初始原因。 13. 液压系统的管壁和液压元件表面长期受液压冲击和高温的作用，油液中游离出来的空气中所含的氧气具有较强的酸化作用，因此管壁和液压元件表面逐渐腐蚀，严重时剥落呈现蜂窝状。使元件的工作寿命降低。这种因气穴现象而产生的零件腐蚀称为气蚀。14. 由于气穴现象，液体中的气泡随着液体运动到高压区时，气泡在周围压力油冲击下，其体积迅速缩小，气泡表面和表面外的液体以很高的速度向气泡中心流动当气泡半径缩小到气泡即将溃灭时，液体流动速度为零，此叶气泡中心将产生很高的压力。气泡中心的压力在瞬间急剧升高，并以压力波的形式向四周传插，产生强烈的振动和噪声，这种噪声就是气体噪声。15. 典型的专家系统通常由知识库、推理机、数据库、自学习机制、解释程序和知识获取程序等功能子系统或模块组成。16. 对于高速旋转的部件，振动测量点的选择是：轴主要是测定它的振动位移。轴承的测量点应尽量靠近轴承的承载区，且与被监测的旋转部件最好只有一个界面，尽可能避免多层相隔，以减少振动信号在传递过程中因中间环节造成能量衰减。同时测量点必须要有足够的刚度。17. 根据诊断形式可以分为四种类型，即定期诊断和连续诊断，直接诊断和间接诊断,功能诊断和运行诊断,在线诊断和离线诊断。18. 超声波检测法可以检测垂直于超声波的金属和非金属材料的平面缺陷，探测的厚度大、检测灵敏度高。其缺点是检测时有一定的近场盲区，检测结果不能记录、检测中采用的耦合剂易污染等。19. 把傅立叶分析方法和统计分析方法结合起来，从统计的角度出发，进行适合于具有随机性质时间序列的谱分析，这种方法称为功率谱分析方法。20. 闭环控制系统是由位置环节、速度环节和电流环节组成的三环结构；位置环输入信号有两个，一个是数控装置绐出的指令信号，另一个是由位置检测元件反馈的实际位移量负反馈信号。速度环输入信号有两个，一个是位置环的输出信号另一个是速度检测元件负反馈的信号。电流环也有两个输入信号一个是速度环输出的信号，另一个是电流检测元件反馈的信号。21. 机床维护人员通过感觉器官对机床进行问、看、听、触、嗅等，了解到机床机械部件的形貌、声音、温度、振动、颜色和气味的变化来进行故障诊断，这种故障诊断方法称为实用诊断。22. 射线检测法是利用各种射线源对材料的不同厚度的透射性能及不同材料对射线的衰减程度不同，使感光底片成为不同灰度的图像，该方法主要用来探测设备内部的气孔、夹渣、铸造孔洞等立体缺陷。23. 神经网络专家系统在知识获取、知识表示、并行推理、适应性学习、容错能力等方面有优越性，可以弥补专家系统的弱点。神经网络专家系统的知识表示与传统的专家系统有很大的差别，它是一种隐式表示，神经网络专家系统把知识变成网络的权值和阀值，存储于整个网络之中，其推理过程是一种并行计算过程，具有自适应能力。24. 数控机床一般由计算机数控装置、输入输出装置、伺服驱动系统、机床电器逻辑控制装机床等组成。其故障具有复杂性、特殊性和多层次性。25. 常见的故障模型有故障树形图模型、流程图模型和逻辑图模型。故障树形图模型包括有串联模型、并联模型和故障树形图等；流程图模型有信息流程图、坐标图、矢线图等；逻辑图模型有逻辑图、阀体图、直线图。26. 概率密度函数提供了随机信号的幅值分布信息，是随机信号的主要特征参数之一。概率密度函数恒为实值非负函数，不同类型的信号往往具有各自独特的概率密度函数曲线图形。27. 利用互相关函数的性质，应用相关分析原理来消除信号中的噪声干扰，提取有用信息的处理方法叫做相关滤波。28. 故障特征参量的选取应遵循以下原则：1）状态的微弱变化引起故障特征参量较大变化的高度敏感性；2）。故障特征参量依赖于系统状态的改变而变化的高度可靠性；3）故障特征参量应该是便于检测的，即可实现性；4）基于知识的专家诊断系统在故障诊断过程中是重要的组成部分。29. 数控机床主轴伺服系统故障的表现形式有两种，一种是无报警信息故障，另一种是有报警信息故障。报警信息故障分为两种，一种是CRT显示故障信息，另一种由主轴驱动装置的数码管或指示灯显示故障信息。30. 小波包分析是从小波分析延伸出来对信号进行更加细致的分析与重构的方法，小波包分析不但分析信号的低频成分，对信号的高频成分也进行二次分解，小波包分解的层数越多，频域分辨率就越高，而时域分辨率就越低，小波包重构可以提高时域的分辨率。31. 模糊系统通常由模糊化接口、知识库、模糊推理决策和反模糊化接口组成。模糊化接口用于实现精确量到模糊量的变化；模糊知识库包括数据库和规则库；模糊推理机是模糊系统的核心，它实质上是一些决策逻辑；非模糊化是指在通过模糊推理得到的模糊集合中，选取能代表推理结果的精确量的转化过程。32. 数控机床故障诊断的目的是预防数控机床故障的发生,提高数控机床的可靠性和安全性。需要了解各类故障产生的原因,进行失效分析,清楚失效的原因,才能排除故障，预防故障的再发生。33. 离线诊断是将纸带上的诊断程序读入数控装置的RAM中，由数控系统运行诊断程序，对故障部位进行检测。离线诊断一般对CPU、RAM、轴控制口和I/O接口、纸带阅读机。34. 射线探伤的主要方法有透视照相法、电离探测法、X射线荧光屏观察法、电视观察法以及X射线计算机层析摄影等。35. 非周期信号或各态历程随机信号可以进行傅立叶变换，变换后的信号是频率的函数，这些频率的函数的集合称为频域。36. 温度诊断是以温度、温差，温度场、热象等热学参数为检测目标，其检测原理是以设备的热传导，热扩散或热容量等热学性能的变化为基础的。 37. 模糊诊断是由模糊蕴涵关系矩阵R和征兆模糊向量A，求故障模糊向量B，然后根据判别准则确定故障。模糊诊断准则有最大隶属度准则、择近准则和模糊聚类准则等。38. 数控机床对主轴的要求：具有输出功率大，过载能力强；具有调速范围宽，恒功率范围宽；具有四象限驱动能力，速度响应快；具有进给控制和位置控制功能；具有可靠性高，低噪声，体积小，质量轻，温升低。39. 数控机床对伺服系统的要求：具有良好的快速性；具有较宽的调速范围，以适合不同的零件、不同的工艺；具有较强的过载能力，在低速切削时保持恒转矩，无爬行；具有良好的精度；具有高的可靠性。40. 接触式测温是将测温传感器与被测对象接触，通过被测对象与测温传感器之间的热交换达到热平衡，利用传感器中的温度敏感元件随温度而变化的特性来检测温度。 常见的接触式测温方法有热电偶法测温、热电阻法测温、以及集成温度传感器测温三种。故障诊断实例分析题答题要点1. 此类故障机械方面的因素较多，如果从机床的传动误差和刀架的重复定位精度方面进行分析，引起故障的因素可能为:1）滚珠丝杠轴承螺母松动。2）滚珠丝杠轴承和伺服电动机轴的联轴器松动。3）滚珠丝杠与外装编码器之间松动。4）切削用量选择的不合理。5）电动机故障；2.1） 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）。 3. 原因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择了一个较小的电流。原因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电感器，变频器或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. 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 5）传输电缆损坏或断。5. 1）可能是系统文件被病毒破坏或丢失，可能是计算机被病毒破坏，2分)也可能是系统软件中文件损坏了或丢失了。2分)重新安装数控系统，将计算机的CMOS设为A盘启动；插入干净的软盘启动系统后，重新安装数控系统。2分)2）电子盘或硬盘物理损坏电子盘或硬盘在频繁的读写中有可能损坏，这时应该修复或更换电子盘或硬盘。2分)3）系统CMOS设置不对。6. 1）电器变挡信号是否输出。2）压力是否足够。3）变挡液压缸研损或卡死。4）变挡电磁阀卡死。5）变挡液压缸拨叉脱落。6）变挡液压缸窜油或内泄。7）变挡复合开关失灵。7. 1）参数设置不当；2）同时运行了系统以外的其他内存驻留程序；3）正从软盘或网络调用较大的程序；4）从已损坏的软盘上调用程序；5）系统文件被破坏。系统在通讯时或用磁盘进行考贝文件时，有可能感染病毒，用杀毒软件检查软件系统清除病毒或者重新安装系统软件进行修复。8. 1）CRT亮度与灰度旋钮在运输过程中出现震动。重新装紧。2）系统在出厂时没有经过初始化调整。进行初始化设置或联系厂家设置。 3）系统的主板和存储板有质量问题。更换主板和存储板9. 1) 排除故障的方法可以通过调整主轴的起制动时间常数，2) 减少其制动时间。3) 但是有时也出现起动正常，制动时间长且有溜车的现象，这可能是主轴停止时使能丢失造成的。4) 如果反向制动出现故障，可根据报警内容诊断。5) 如果是使能丢失，不出现报警，检查使能线路。 10. 造成这类故障的原因有：1）印制线路板表面太脏或内部电路接触不良。2）触发脉冲电路故障，晶闸管无触发脉冲产生。3）机床未给出主轴旋转信号、电动机动力线电线或主轴控制单元与电动机连线不良。4）机械连接脱落，如高/低档齿轮切换用的力和齿啮合不良。5）机床负载太大。6）控制信号为满足主轴旋转的条件，如转向信号、速度给定电压为输入。11. 1）主轴编码器每转脉冲数设置错误，或确认主轴编码器每转脉冲数是否设置正确。或2）PLC程序错误，或检查PLC程序中主轴速度和D/A输出部分的程序。或3）速度控制信号电缆连接错误。12. 1）参数设置不合理。2）系统内存不足。3）操作不当。4）参数设置不当。5）系统发生溢出。 13. 由于机床在手动及执行G00时动作正常，而G01、G02、G03执行的是编程的F值（进给速度），可能的原因是F为零或进给倍率为0；若检查出F值进给倍率均正常，应查看是否选择了G99（主轴每转进给），而主轴上未安装编码器或主轴编码器故障则会出现该故障。 14. 首先考虑是否将屏幕亮度调节按钮调节的过于明亮，手动调节其按钮，结果发现屏幕亮度虽然发生变化，但屏幕上的字迹还是无法分辨，排除不是亮度调节按钮出现问题，进一步检查，发现系统CMOS中的屏幕分辨率已被更改，造成系统显示模糊，经调整后，问题得到解决。15. 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。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。16. 1）机床参数设定错误。重新设置机床参数。2）进给倍率开关连接不良。3）机床“程序控制”方式选择不当；修改机床的程序控制方式为合理的方式。17. 回参考点故障一般分为找不到参考点和找不准参考点两类。前一类故障一般是回参考点减速开关产生的信号或零标志脉冲信号失效，可以检查脉冲编码器零标志位或光栅尺零标志位是否有故障。后一类故障由参考点开关挡块位置不当引起，需要重新调整挡块位置。18. 1）负载过大，超过电动机的承载能力。2） 负载忽大忽小。3）负载的转动惯量过大，启动时失步、停车时过冲。4） 传动间隙大小不均。5）传动间隙产生的零件有弹性变形。6） 电动机工作在震荡失步区。7） 电路总清零使用不当。8）干扰。 9） 定、转子相檫。19. 1）刀塔抬起、落下开关信号不正常（更换开关）。2）转塔记数开关信号不正常（调整开关位置）。3）传动凸轮磨损（拆修转塔刀架机械，更换凸轮）。4）转塔卡紧的机械系统故障（调整转塔卡紧的机械系统）。5）松开转塔的输入信号有问题。20. 此现象可以确定是电源方面出了问题，所以可以根据电气原理图逐步从电源的输入端进行检查，当检查到保险后的电噪声滤波器时发现性能不良，后面的整流、振荡电路均正常，拆开噪声滤波器外壳发现里面烧焦，更换噪声滤波器后，系统故障排除。21. 1）电源容量太小或AC电源电压过低。2）伺服驱动器的保险丝熔断。3）冲击电流限制电阻断线（电源电压是否异常，冲击电流限制电阻是否过载）。4）伺服ON信号提前有效。5）电机主电路用电缆短路。6）发生瞬时停电。7）整流器件损坏或伺服驱动器故障。22.用诊断功能监视减速信号，并记下参考点位置与减速信号起作用的那点位置。这两点之间的距离应该等于大约电机转一圈时机床所走的距离的一半。调整参考点减速挡块位置或将电机旋转一个角度（180左右），使得挡块放开点与“零脉冲”位置相差在半个螺距左右，机床即可以恢复正常工作 23.1）负载转动惯量过大（再生能力不足）。2）内部或外接的再生放电电路故障（包括接线断开或破损等）。3）加减速时间过小，在降速过程中引起过电压。4）检查AC电源电压（是否有过大的变化）24.1）连接不良。这里指的连接有两个方面。一是电动机动力线连接不良，二是电动机和检测元件之间的连接不良。2）CNC系统中有关漂移量补偿的参数设定错误引起的。3）速度控制单元CNC装置的主板的位置控制部分有故障25. .空气压缩机气缸工作速度达不到要求主要是由于压缩机气缸故障引起的。1）负载比预定数值大；2）气缸泄漏严重；3）气缸活塞动作阻力大；4）缸径可能变化。26. 内泄漏有两种原因：1）活塞密封件损坏，活塞两边相互窜气。2）活