现代数控机床故障诊断与维修课件-第一章

2020/6/7，1，第一章介绍，天津职业技术师范大学邓山sanpeng，培训提示：本章主要包括开发数控机床，数控机床及其维护的基本概念，数控机床故障诊断与维护原则，以及培训要求：了解数控机床开发、数控机床和维护特性、数控机床维护人员要求、数控机床故障诊断和维护技术开发；掌握数控机床故障分类、数控机床可靠性的基本概念、数控机床故障诊断和维护的一般步骤和方法。2020/6/7，2，2020/6/7，3，第一章简介，1.1 CNC机床开发1.2 CNC机床维护的基本概念1.4 CNC机床故障诊断和维护1.5 CNC机床和诊断技术开发，2020/6/7，4，20201952年开发了世界上第一台数控机床。1958年开发了加工中心。20世纪70年代初开发为FMS。1987年开拓开放式数控系统等。1.1数控机床开发，2020/6/7，5，高性能数控机床技术世界领先。有一个教训是，20世纪80年代政府重视基础研究，忽略应用技术，放宽了指导方针，CNC机床产量增长缓慢，1982年以后从日本超额，进口了很多。从90年代开始纠正过去的偏向，从数控机床技术向实用化过渡，产量再次逐渐增加。2020/6/7，6，2，德国数控机床开发概述德国政府一直高度重视机床行业的重要战略地位。1956年开发了第一台数控机床。德国特别重视科学实验，理论与实际相结合，基础研究和应用技术研究。德国特别重视世界领先的数控机床主机和附件的先进实用，包括机械、电气、液体、气体、光、工具、测量、数控系统、各种功能部件、质量、性能。2020/6/7，7，3，美国学习德国学习，质量管理和数控机床技术，在日本数控机床开发概况人才和机器元部件支持。1958年开发了第一台数控机床。1978年年产量超过美国，到目前为止，产量和出口量居世界第一位。战略上先仿造创造，教师产量大、面积大的中等数控机床大量出口，占有世界广阔的市场。20世纪80年代开始进一步加强科学研究，发展成高性能数控机床。2020/6/7，8，4，我国现状2000年以来，中国机床工业的快速发展，机床工业的整体质量有了很大提高。中国从2002年开始连续5年成为世界机床消费第一市场。2005，2006年我国机床产值居世界第三位。我国已成为世界机床大国，但技术水平低，因此“大而不强”。受到国家的高度关注和支持，到2010年，国内数控机床将占据国内市场的50%。目前，中国新产品开发成果显着，5轴联动数控机床、多功能复合机床等高性能数控机床产品首次具有规模，产品的数控率逐年提高。总之，国内数控机床制造商坚持独立创新精神，致力于实施、研究、持续改进市场导向的运行机制，我们深信中国企业完全有能力制造高质量的数控机床和灵活的制造系统，以满足市场需求。随着我国产业的快速发展，数控机床的数量和种类急剧增加，随之而来的是数控维护人才的短缺。数控机床故障诊断与维护人才培养是一个系统工程。2020/6/7，9，1.2数控机床的基本概念，第一，数控机床的构成(1)主机是数控机床的主体，主要由各种机床零件组成。包括底座、床、主轴箱、输送机构等。(2)数控装置数控装置是数控机床的控制核心，一般由一台专用计算机组成。(3)驱动单元驱动是CNC机床执行机构的驱动部件，包括主轴电机、进给伺服电动机等。(4)辅助设备辅助设备是数控机床的辅助部件，如自动芯片部件、自动对刀部件、工作台、安全装置、自动检测装置等。2020/6/7，10，第二，数控机床的工作原理数控机床的基本工作原理如图1-1所示。加工程序可以通过输入设备存储在CNC设备(CNC计算机数字控制系统)内的存储中，如有必要，还可以通过输出设备将存储内的加工程序存储在外部存储介质中，进行长期存储。2020/6/7，11，2020/6/7，12，CNC设备是CNC机床的控制系统，用于收集和控制机器的所有运动状态和动量。数控设备是由中央处理器(CPU)、只读内存(ROM)、随机内存(RAM)、相应总线和各种接口电路组成的专用计算机。驱动机接受数控设备输出的进给命令，按命令驱动电动机旋转，通过滚珠丝杠驱动机器的工作台运动，加工符合绘图要求的工件，驱动机的精度和动态响应是影响数控机床加工精度、表面质量和生产效率的重要因素之一。驱动当前设备的电动机包括步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机。2020/6/7，13，3，数控机床的特点数控机床特别适合加工尺寸小、形状复杂、精度高的零件。Nc加工是一种程序控制过程，因此形成了以下特征：(1)自动化程度高，可以减少工人的劳动强度。(2)加工精度高，加工质量稳定，重复性好。(3)加工率高。(4)对零件加工的适应性强，灵活性强，能加工形状复杂的零件。(5)有利于生产管理现代化。2020/6/7，14，4，数控机床分类数控机床各种角度分类。机械运动的轨迹可以分为点控制系统、直线控制系统和连续控制系统。可以按伺服系统类型分类，包括开环伺服系统、半闭环伺服系统、闭环伺服系统等。控制坐标的数量可分为2坐标数控机床、2坐标半数控机床、3坐标数控机床和多坐标数控机床。但是，从用户的角度来看，按加工刀具分类或按可完成的主要加工工艺分类可能更合适。1 .根据数控机床的加工方法。可分类为金属加工类CNC车床、铣床、钻床、镗床、磨床、磨床、齿轮加工机和加工中心等。2.金属成型CNC折弯机信息、弯管机、冲床、纺纱机、管材切割机等。3.特殊加工类CNC线切割机、EDM机、激光切割机和快速成型机等。4.其他类型的CNC火焰切割机、CNC激光热处理机、CMM等。2020/6/7，15，1.3数控机床维护的基本概念，一是数控机床维护的特点数控机床维护的重要性，重点是电子、机械、液体、气体和光学的交点。应充分利用NC和PLC提供的错误信息来查找错误。熟悉数控系统、位置检测和伺服驱动器、功率和辅助控制的工作原理、特性、常见故障和处理。数控机床是融合了NC、PLC、伺服系统、精密机器等多种先进技术实时控制的工艺设备，是典型的机电一体化产品，因此机械师也是需要机电融合的人才。2020/6/7，16，2020/6/7，17，第二，CNC机床故障的分类CNC机床的全部或部分失去系统规定功能称为缺陷。数控机床的故障多种多样。可以从不同的角度分类。1 .按障碍原因：相关性和非相关性障碍2。故障的时间分类：随机故障和规则故障3。按发生状态分类：突发性故障和渐进故障4。按影响：完全失败和部分失败5。按严重性分类：风险故障和安全故障6。按特性分类：软件故障、硬件故障和干扰故障、2020/6/7，18，3、数控机床的可靠性数控机床和数控系统的发展趋势是高性能、多功能、高精度、灵活性和高可靠性。可靠性是产品在指定工作条件(环境温度、湿度、使用条件和使用方法等)下长时间稳定工作的能力。可靠性的曲线变化(一般称为“浴缸曲线”)。2020/6/7，19，衡量稳定性的一般标准如下：1 .平均无故障时间平均无故障时间是可修复产品的两个相邻故障之间系统正常运行时间的平均值。中国机床数字控制系统的一般技术条件规定，用MTBF测量数控产品的可靠性，数控系统MTBF不能低于3000h。30年以上的CNC系统可靠性指标(10年前为10000h)。一些国家采用其他指标作为衡量数控系统可靠性的指标。这个值越长越好。2020/6/7，20，2。平均维修时间(MeanTimeToRepair)数值控制系统是在整个生命周期内，从故障开始到正常运行所需的平均维修时间。此值越小，维护速度越快。2020/6/7、21、3。可维修的数控机床在一定时间内保持性能的可能性。小于1，接近1越好，是衡量CNC机床可靠性和可服务性的指标。影响CNC机床可靠性的因素，包括设计、包装、运输、安装、使用等整个过程，如表1-1所示：2020/6/7，22，表1-1是影响CNC机床(使用时)稳定性的因素，2020/6因此，对数控机床维修工人有以下5个要求：1.专业知识面要扩大2。有很强的实践能力和实验能力3。有专业的外语阅读能力。4.绘图能力5。质量好，1。专业知识面要宽，掌握数控原理、电气电子技术、自动控制和电气拖动、测试技术、液压和气动、机械驱动和加工等知识。掌握数字控制、伺服驱动器和PLC工作原理。掌握测试系统的工作原理。可以编写简单的CNC加工程序。可以使用多种方法创建PLC程序。2020/6/7，24，2。具有较强的数控系统运行实践能力和实验能力；可以查看预警信息。您可以查看和修改参数。可以调用自诊断功能进行PLC接口检查。将使用维护工具、工具、仪表。将操作数控机床。2020/6/7，25，3。CNC系统操作面板，CRT显示的外语阅读能力；能读外语的随机手册；可以阅读外国技术信息。可以熟练使用外国警报提示。2020/6/7，26，4。绘制一般机械、电气图形的绘图功能；通过物理测量，可以绘制光栅测量头的原理图。可以通过物理测量绘制电气原理图。2020/6/7，27，5。质量好，勤奋学习：努力学习，边学边学；有意识地学习新的数控机床操作、编程、其结构；有意识地了解其他工厂的设备；虚心学习别人的经验。好的分析：表和内部，假存款，可以找出失败的原因；可以从很多误操作现象中找出重点，分析为决定性的误操作现象。大胆细致：对没见过的故障敢于修理。先了解情况，以后再动手，不要盲目鲁莽。2020/6/7，28，1.4数控机床故障诊断与修复，1，数控机床故障诊断与修复的一般阶段，数控机床故障诊断与修复过程基本分为故障原因调查与分析、故障诊断、维修总结三个阶段。1.故障调查和分析2。故障排除3。维修后汇总改进任务，2020/6/7，29，1。故障调查和分析；(1)调查查询；(2)现场检查参考表1-2。(3)故障分析(4)确定原因(5)准备解决问题，2020/6/7，30，2。故障排除，这是故障排除的第二步，也是实施阶段。如上所述，故障分析完成后，基本上完成了故障诊断，剩下的任务是按照相关操作程序具体实施。2020/6/7，31，3。维护后摘要改进工作的主要内容如下：(1)从故障、分析判断到解决整个过程中出现的各种问题所采取的各种措施、相关电路图、相关参数和相关软件。(2)有条件的机械师要在比较典型的问题解决实践中找出普遍的内容作为研究课题，进行理论讨论，写论文达到改进的目的。(3)总结解决问题过程所需的所有类型的模式、文本资料，如果没有足够的方法进行适当的调整以适应未来的需要。(4)在解决问题的过程中，发现自己不足的知识，制定学习计划，努力尽快补课。(5)找出工具、仪表、备件的不足之处，条件允许的时候弥补。2020/6/7，32，总结改进工作的好处：(1)迅速提高修理工的理论水平和修理能力。(2)提高重复故障的维护速度。(3)分析设备的故障率和可维修性，改进操作程序，提高机床寿命和利用率。(4)可改善数控机床原始设计的不足。(5)资源共享。摘要资料可以用作其他机械师的参数资料、学习教育教材。2020/6/7，33，第二，数控机床维护原则充分利用数控系统的自诊断功能，如系统引导诊断、操作诊断、PLC监控功能。在检测故障的过程中，还应熟悉以下原则。(1)先到先得(2)，内部(3)先到先得后电气(4)先到先得后专用(5)，先到后复合(6) 1-1，2020/6/7，34，3，CNC机床故障(7)逻辑线路跟踪方法(原理分析)(8)使用可编程控制器分析PLC中断状态(9)接口状态指示诊断方法(10)测量比较方法(11)加热、冷却方法(12)其他方法，2020/6 联机诊断(后台诊断)示例1-23。离线检查，2020/6/7，37，2观测检查法，1。问机床操作、维护、操作是否有异常。2.看看机床设备是否有物理变化或运动。实例1-3实例1-43。听机器或电气部分是否有异常声音。范例1-54。如果接触CNC系统中发生偶尔不会发生的错误，则应使用此方法。5.对于电气设备诊断或各种挥发性物体的嗅出装置，此方法效果良好。2020/6/7，38，3个备件更换方法，“更换”是电力维修常用的简单方便的方法，可以缩短停机时间，快速找出故障。观察两个具有相同功能的板相互交换(一个好一个坏)，故障现象一起移动，确定可疑的板。这些主机板代表印刷电路板、模组、整合电路晶片或元件。如果没有备用电路板或组件，则可以交换没有故障区域和故障区域的相同电路板或组件，然后观察故障诊断和传输并进行诊断。2020/6/7，39，“替代法”注意事项，“替代法”使用不当会导致很多问题或人为障碍。因