《数控机床故障诊断与维修》综合.doc

一、 填空1数控设备的基本结构通常由 机床主体 、 数控装置 和 伺服系统 三部分组成。2衡量设备可靠性的量化指标主要有平均无故障时间MTBF、 平均修复时间MTTR 和 有效度A 。3维修档案包括 技术档案 和 故障档案 。4按机床检测元件检测信号方式的不同，返回机床参考点的方法有 栅点法 和 磁开关法两种。5数控设备机械故障按类型分，有以下几种：功能型故障、 动作型故障 、 结构型故障 和使用型故障。6数控设备的进给系统减小或消除齿轮传动间隙常用的消隙方法有 刚性调整法 和 柔性调整法 两种。7液压系统的维护要点主要有：控制油液污染、 控制液压系统的温度 、减少液压油泄漏 、降低液压系统振动与噪声。8数控系统中常采用的干扰抑制技术有物理隔离、 屏蔽 、 接地 、 滤波 和浪涌吸收器。9在检测、排除故障中还应掌握主要原则有： 先查外部后查内部 、先查机械后查电器 、先简单后复杂。10目前，所使用的各种CNC系统的诊断方法归纳起来大致可分为启动诊断、在线诊断 和离线诊断 三大类。11旋转变压器安装主要有 与电动机同轴和与最终传动环节同轴两种方式。12数控设备的分度工作台与数控回转工作台不同，它只能够完成 分度运动 而不能实现旋转运动 。13根据滚动体的种类不同，滚动导轨有滚珠导轨 、 滚柱导轨 和 滚针导轨 三种类型。14数控电火花切割加工机床根据电极丝运动方式的不同，分为快速走丝 和 慢速走丝 数控电火花切割机床两大类。15维修的直接目的在于提高设备的 可靠性 。16现代数控系统的维修一般划分为准备阶段、 现场维修阶段和 维修后的处理阶段三个阶段。17数控设备对进给系统的运动要求有高的传动精度与定位精度、宽的进给调速范围 和 良好的响应速度。18数控设备技术资料主要有设备的安装调试资料、设备的使用操作资料和维修保养资料几类。19加工中心刀库的形式很多，结构也各不相同，最常用的有鼓轮式刀库、链式刀库和格子盒式刀库。20数控设备的换刀机械手，根据刀具的交换方式不同，通常分为无机械手换刀 和有机械手换刀 两大类。21按参数的表示形式来划分，数控机床的参数可分为 状态型参数 、 比率型参数 和真实值参数三类。22常见交流主轴伺服系统的主要故障有 过载 、主轴定位抖动 及主轴转速与进给不匹配几种。23数控设备的基本结构也可归纳为：机床主体和数控系统两大部分组成。 24在整个使用寿命期内，数控设备的故障频度大致分为三个阶段，即早期故障期 偶尔故障期 耗损故障期 25大多数的故障属于非破坏性的故障，这种故障往往通过“清零”即可消除。 26主轴伺服系统可分为直流驱动伺服系统和交流驱动伺服系统。 27计算机数控系统（CNC）是在传统的硬件数控（NC）基础上发展起来的。它主要由硬件和软件两大部分组成。 28目前，CNC系统大都采用体积小 、 成本低 、 功能强 的微处理机。29电流跟踪器是一种带控头的便携式维修工具，其作用是帮助维修人员准确地寻找系统电路中的短路点 。 30检测仪器也比较简单,二万用表是必不可少的检测仪器, 、 、 、 、 是通用的诊断程序。31电气部分包括动力电源输入线路 、 继电器 、 接触器 、 控制电路 等几部分。32气源一般通过 过滤 、 调压 、 润滑 三个装置后，将干净且带有油零的压缩空气供给机床使用。33对维修人员来说，熟悉和运用系统的 是十分重要的。34 、 、 是数控机床能够正常进行工作的必要条件。二、 选择题1.在线切割机床出现“抖丝”这种故障现象，其故障原因是（A ） A电极丝弯曲不直 B工作表面有氧化皮 C工作液进入轴承 D严重抖丝 2在线切割机床出现“工作表面有明显丝痕”故障现象，其排除方法可以是（D ） 、A更换电极丝 B调节工作流量 C将电极丝收紧 D调节电参数及变频参数 3在数控坐标磨床气动、液压部分常见“正常往复失灵”故障现象，其故障原因可能是（C ） A电气失灵 B压力不够 C电器开关闭坏 D油缸内有空气 4在数控坐标磨床气动、液压部分常见“无往复动作”故障现象，其可能出现的故障原因是（A ） A压力不够 B电器开关闭 C坏油缸内有空气 D油中混有空气 5在数控坐标磨床气动液压部分常见出现成故障的原因是“油中混有空气”，可能出现的故障现象是（C ） A无往复动作 B在行程反向时冲击 C在行程中间爬行 D正常往复失灵 6在主传动链中出现“主轴发热”的故障现象，其可能导致的故障原因是（ B） A皮带表面有 B主轴前端盖与主轴箱体压盖研伤 C缺少润滑 D润滑油压力不足 7在主传动链中出现“刀具不能夹紧”的故障现，可能出现的故障原因是（B ） A松夹弹簧压合过紧 B碟形弹簧位移量较小 C液压缸压力和行程不够 D缺少润滑油 8在交流进给伺服驱动系统出现“电动机不转”的故障现象，可能出现的原因是（ A） A信号源选择不当 B负载过大 C信号线接触不良 DZ相脉冲丢失 9在交流进给伺服驱动系统出现“电动机过热”故障现象。可能出现的原因是（B ）A增益太高 B负载过大 C机械共振 D信号线接触不良10在线切割机床出现“烧丝”故障现象，则其可能导致的故障原因是（ B ）A电极丝安装太松 B自动调频不灵敏 C严重抖丝 D电极丝松动三、名词解释1、机械故障 是在机床运转过程中出现的，即不是指数控设备运转不起来，而是在运转过程中出现不正常的现象。2、转移法 将CNC系统中具有相同功能的两块印制电路板、模板、集成电路芯片或元器件互相交换，观察故障现象是否随之转移，借此可迅速确定系统的故障部位。3、系统性故障只要满足某一特定的条件，机床或数控系统就必然出现的故障4、状态型参数 是指每项参数的8位二进制数位中，每一位都表示了一种独立的状态或者是某种功能的有、无。5、控制系统 是指数控装置中的信号产生、处理、传输及执行过程所涉及的单元和各单元之间联系的手段。4.信号追踪法 是指按照控制系统方框图从前往后或从后往前的检查有关信号的有无、性质、大小及不同运行方式的状态，与正常情况比较，看有什么差异或是否符合逻辑。四、问答题1数控设备的安装原则是什么？选择良好的工作环境（避开阳光直射、电弧光与热源辐射、强电及强磁干扰，工作场地要清洁、防震、空气干燥、温差较小等），确定机床各部分的安装位置，校正机床水平位置，固牢机床并有利于机床的安全使用，最终符合数控设备安装技术的各项规定。2数控设备的调试工作有何意义？调试工作包括哪些主要内容？数控设备的调试是机床正式使用前极其重要的工作，也是过程较直观的最后一项准备工作。调试工作的内容较多，调整和试验还常常交叉进行，技术性很强。调试工作的质量如何，不仅影响到机床能否正常启用，还关系到机床能否长期正常运转及减少故障几率，延长机床寿命等环节。调试工作包括：参数设定或确认；确认数控系统与机床间各接口信号的状态；通电试车；机床几何精度和数控功能的调试及试运行等。3数控设备的验收工作有哪些主要内容？数控设备在出厂时已通过出厂验收，但由于包装、运输及组装等诸多因素影响，用户尚需按下述内容逐项进行检查、测量、试验等验收工作，以保证机床满足使用要求。数控设备的验收工作包括：机床的开箱；机床主体几何精度的验收；机床定位精度的验收；数控系统的验收；机床性能的验收及切削精度的验收等。4提高平均无故障时间、减少平均修复时间与提高设备的有效度的关系是什么？提高平均无故障时间、减少平均修复时间的途径是什么？根据公式，要想提高的有效度A，就应提高平均无故障时间MTBA，减少平均修复时间MTTR。提高平均无故障时间，就要考虑改进设备零件的可靠性设计，延长设备零件的寿命。减少平均修复时间，就要提高有关工程技术人员的管理水平和技术水平，减少故障的发生，而且在故障发生后，能组织及时有效的处理。5试用浴盆曲线反映的数控机床的故障率随时间变化的规律，说明为什么在用户购置数控机床的质保期一年内，应让机床满负荷运行？浴盆曲线表明，在整个使用寿命期内，数控机床的故障频度大致可分为早期故障期、偶发故障期及耗损故障期三个阶段。早期故障期出现故障的可能性较大；偶发故障期出现故障的可能性较小；耗损故障期出现故障的可能性较大。由于一年内出现故障的可能性较大，加之生产厂家在此期间内要为用户提供质保服务，故应让机床满负荷运行，让早期故障尽可能地多地暴露出来，以便得到圆满解决。6产生参数故障的原因有哪些？如何排除这些故障？产生参数故障的原因有：1）数控系统后备电池失效后备电池失效将导致全部参数丢失；2）操作者的误操作误操作在初次接触数控机床的操作者中是经常出现的问题；3）机床在DNC状态下加工工件或进行数据通讯过程中电网瞬间停电。排除参数故障的方法是：1）如果机床长期停用，最容易出现后备电池失效的现象。应定期为机床通电，使机床空运行一段时间；2）应对操作者加强上岗前的业务技术培训及经常性的业务培训，制定可行的操作章程并严格执行；3）电网瞬间停电无法避免。7常用的自诊断方法有哪两种？两种方法各有什么特点？常用的自诊断方法归纳起来一般有开机自检、实时自诊断。开机自检是每当数控系统通电开始，系统内部自诊断软件对系统中最关键的硬件和控制软件，如数控装置中的CPU、RAM、ROM等芯片，MDI、CRT、I/O等模块及监控软件、系统软件等逐一进行检测，并将检测结果在CRT上显示出来。实时自诊断是数控系统在正常运行时，自动对系统、伺服系统及外部的I/O及数控装置相连的其他外部装置进行自动测试、检查，并显示有关状态信息和故障。系统不仅能在屏幕上显示报警号及报警内容，而且还能实时显示NC内部关键标志寄存器及PLC的操作单元的状态。8试述软件故障发生的原因及其排除的方法。软件故障是由软件变化或丢失而形成的。机床软件一般存储于RAM中。软件故障形成的可能原因如下：（1）误操作引起；（2）供电电池电压不足；（3）干扰信号引起；（4）软件死循环；（5）操作不规范；（6）用户程序出错。对于软件丢失或参数变化造成的运行异常、程序中断和停机故障，可采取对数据、程序进行更改或清除后再重新输入的方法来恢复系统的正常工作。对于程序运行或数据处理中发生中断而造成的停机故障，可采取硬件复位法或关掉数控机床总电源开关，然后再重新开机的方法排除故障。9电阻器的替代、电容的替代、半导体器件的替代以及集成电路的替代应注意哪些问题？元器件的替代应把握以下几点：1）替代电阻，要在满足阻值大小的同时，注意满足额定功率的要求；2）替代电容，要注意电容的标称容量和耐压；3）替代半导体器件，最好使用同一制造厂、同一型号的产品；4）替代集成电路，要注意系列、序号相同。10为什么步进电动机在高频工作时，其输出的转矩会下降？随着输入步进电动机的脉冲频率增加，步进电动机的动态转矩将减小，其主要原因是由于步进电动机的绕组是感性负载，在通电或断电时，绕组电流均按指数规律变化，这使步进电动机的平均转矩下降。此外，由于脉冲频率提高，感应产生的磁力线变化剧烈，是涡流损耗增加，也使输出转矩下降。11光栅检测装置的安装与调试有哪些要求？光栅主尺对导轨安装面的平行度允差为0.3mm，扫描头安装面对导轨的平行度应控制在0.01mm内。扫描头装上后，应调整扫描头与主尺座的间距，使其保持测量全长的值为（1.50.3）mm之内。当导轨直线误差较大时，应对光栅尺进行长度校正。12光电编码器连接松动会产生哪些故障现象？光电编码器连接松动产生故障现象主要有：（1）影响位置控制精度；（2）在有些交流伺服电动机中，内装式编码器除用做位置检测外，同时还具有测速和交流伺服电动机转子位置检测的作用，因此会影响测速功能和转子位置的检测；（3）编码器连接松动还会引起进给运动的不稳定，影响交流伺服电动机的换向控制，从而引起机床的振动。（4）对于数控车床加工螺纹时，连接松动会使其输出的脉冲丢步，从而引起螺距加工误差。13.简述影响数控设备可靠性的因素。 电网质量 安装环境 操作者水平 日常维护 设备动态保存14.在数控设备上大多采用滚珠杠杆传动代替螺旋丝杠传动，与螺旋丝杠传动比较，滚珠丝杠传动具有哪几个特点？ 高传动效率 运动平稳 寿命长 传动精度高 可欲紧消隙15数控机床参数的分类。 状态型参数 比率型参数 真实值参数16.简述数控设备的结构特点。 高刚度 高柔性 高灵敏度 热变形小 高抗震性 高精度保持性 高可靠性17.电气部分具体检查步骤有哪些？ （1）检查三相电源的电压值是否正常，有无偏相，如果输入的电压超出允许范围则进行相应调整 （2）检查所有电气连接是否良好 （3）检查各类开关是否有效，可借助于书空系统CRT显示的诊断画面及可编程机床控制者（PMC），输入/输出模板上的LED指示灯，检查确认，若不良反应更换 （4）检查各继电器、接触器是否正常工作，触点是否完好，可利用书空编程语言编辑一个功能试验程序，通过运行该程序确认各种元件是否完好、有效 （5）检查热继电器、电弧抑制器等保护器件是否有效等。18.更换过滤纸芯时的步骤有哪些？（1）转动受柄，取下过滤盖 （2）打开过滤器放液口，把过滤器内的工作液放干净，放出液量约25L，在放液之间，必须取掉过滤器盖 （3）拔出过滤芯 （4）清洗过滤器内腔 （5）插入新的过滤器，固定过滤器盖 （6）关闭过滤器放液口 （7）开动油泵，放出过滤器内的空气，将放气阀反时针方向缓慢地旋转，空气放出以后，工作液就从放气阀喷出。此时立即关紧放气阀，完成放气 （8）立即向工作液箱内补充工作液体19数控设备的调试工作有何意义？调试工作包括哪些主要内容？ 数控设备的调试是机床正式使用前及其重要的工作，也是过程较直观的最后一项准备工作。调试工作的内容较多，调整和试验还经常交叉进行，技术性很强。调试工作的质量如何，不仅影响到机床能否正常启用，还关系到机床能否长期正常运转及减少故障几率，延长机床寿命等环节。20数控设备的验收工作有哪些主要内容？ 机床的开箱 机床主体几何精度的验收 机床定位精度的验收 数控系统的验收 机床性能的验收 切削精度的验收21数控机床的故障大致可分为哪几类？ 机械故障和电器故障 系统性故障和随机故障 有报警显示故障和无报警显示故障 破坏性故障和非破坏性故障 机床品质下降故障 硬件故障和软件故障22数控系统软件包括哪三个部分，通常容易引起软件故障的是哪两个部分？第一部分由数控系统的生产厂家研制的启动芯片、基本系统软件、加工循环、测量循环等组成。第二部分由机床生产厂编制的针对具体机床所用的NC机床数据、PLC机床数据、PLC报警文本、PLC用户程序等组成第三部分由机床用户编制的加工主程序、加工子程序、刀具补偿参数、零点偏置参数、R参数等组成；通常容易引起故障的是第二、第三部分；23数控设备的刀库和换刀机械手常见的故障主要有哪些？ 刀库的主要故障有：刀库不能转动或转动不到位 刀套不能夹紧刀具 刀套上下不到位 刀套不能拆卸或停留一段时间才能拆卸换刀机械手故障：刀具夹不紧 刀具夹紧后松不开 刀具从机械手中脱落 刀具交换时掉刀 机械手换刀速度过快或过慢 机械手在主轴上装不进刀24.数控设备主轴伺服控制有哪些常见的故障？ 主轴定位不准 主轴过载 主轴振动及噪声 主轴转速与坐标运动不匹配25数控机床的日常维护包括哪些方面？ 操作者在每班加工结束后，应清扫干净散落于工作台、导轨护罩等处的切屑；在工作时注意检查排屑器是否正常，以免造成切屑堆积，损坏防护罩，危及滚珠丝杠与导轨的寿命；在工作结束前，应将各伺服轴移离原点约30cm左右停机。26数控设备主轴准停有哪几种实现方法？各有何特点？1.机械准停控制 由带V形槽的定位盘和定位用的液压缸配合动作2.磁性传感器的电气准停控制 3编码器型的准停控制上述准停均要经过减速的过程，如减速或增益等参数设置不当，均可引起定位抖动。另外准停1中定位液压缸活塞移动的限位开关失灵个，准停2中发磁体和磁性传感器之间的间隙发生变化或磁性传感器失灵均可引起定位抖动27数控设备进给传动齿轮间隙消除有哪几种方法？各有何特点？1.刚性调整法，是指调整之后齿侧间隙不能自动补偿的调整方法，它要求严格控制齿轮的齿厚及周节公差，否则传动的灵活性将受到影响，但用这种方法调整的齿轮传动有较好的传动刚性，而且结构比较简单；2.柔性调整法，是指调整之后齿侧间隙可以自动补偿的调整方法，在齿轮的齿厚和周节有差异的情况下，仍可始终保持无间隙啮合。但用这种调整法将影响其传动平稳性，而且结构比较复杂，传动刚度低。28. 数控线切割机床“拖板有失步现象”，应该怎样诊断？ 可以从以下几方面诊断：1、检查F10中插补限速系数，一般其数值应大于100以上，或将数值再改大一点，再观察；2、检查步进电源电压是否正常，步进驱动功放管是否正常。3、用单步方式检查步进马达是否