数控机床故障诊断与维修技术

1、数控机床故障诊断与维修技术数控机床故障诊断与维修技术绪绪 论论一、数控机床分类一、数控机床分类按加工工艺及机床用途的类型分类：按加工工艺及机床用途的类型分类：v金属切削类金属切削类: 数控车床、数控铣床、数控磨床、加工中心等数控车床、数控铣床、数控磨床、加工中心等v金属成型类：金属成型类：数控压力机、数控弯管机、数控旋压机等数控压力机、数控弯管机、数控旋压机等v特种加工类：特种加工类：电火花线切割机、数控激光加工机等电火花线切割机、数控激光加工机等v测量、绘图类：测量、绘图类：三坐标测量仪、数控绘图仪等三坐标测量仪、数控绘图仪等 普普 通通 型型 数数 控控 车车 床床半半封闭数控车床封闭数控

2、车床全全封闭数控车床封闭数控车床普及型数控车床普及型数控车床多功能数控车床多功能数控车床普普 及及 型型 和和 多多 功功 能能 数数 控控 车车 床床立式数控铣床立式数控铣床数数 控控 铣铣 床床龙门数控铣床龙门数控铣床卧式数控镗铣床卧式数控镗铣床数控平面磨床数控平面磨床数控万能外圆磨床数控万能外圆磨床数数 控控 磨磨 床床斗笠式自动换刀立式加工中心斗笠式自动换刀立式加工中心凸轮机械手式自动换刀立式加工中心凸轮机械手式自动换刀立式加工中心大型龙门式（动台）数控加工中心大型龙门式（动台）数控加工中心 带机械手链式刀库的卧式加工中心带机械手链式刀库的卧式加工中心金属成型类数控机床金属成型类数控机

3、床数控弯管机数控弯管机数控压力机数控压力机线线切割机床切割机床电火花数控机床电火花数控机床特特 种种 加加 工工 类类 数数 控控 机机 床床三三 坐坐 标标 测测 量量 仪仪二、数控机床的组成及功能二、数控机床的组成及功能v数控系统（数控系统（CNC装置）装置）v主轴驱动单元主轴驱动单元v进给驱动单元进给驱动单元v数控机床辅助装置数控机床辅助装置v数控机床显示装置及操作面板数控机床显示装置及操作面板v数控机床通信装置数控机床通信装置1. 数控系统数控系统(CNC装置装置)进口数控系统进口数控系统日本的日本的FANUC系统、三菱和安川系统等系统、三菱和安川系统等德国的德国的SIEMENS、HE

4、IDENHIN系统系统西班牙西班牙FAGOR数控系统数控系统法国法国NUM系统及美国系统及美国ACRAMATIC系统系统国产数控系统国产数控系统广州广州数数控系控系统统华华中中数数控系控系统统航天航天数数控系控系统统南京南京数数控系控系统统广广 州州 数数 控控 系系 统统FANUC数控系统数控系统西门子系统西门子系统华华 中中 数数 控控 系系 统统动态存储器动态存储器DRAMDRAM模块模块FROM/SRAM FROM/SRAM 模块模块系统系统ROMROM主轴控主轴控制模块制模块轴控轴控制模块制模块PMCPMC控制控制模块模块系统主系统主CPUCPU显示控显示控制模块制模块轴控制模块轴控

5、制模块1 1 系统主系统主CPUCPU（安装在系统主板上）安装在系统主板上）为为3232位位/64/64位微处理器，新系统为奔腾位微处理器，新系统为奔腾CPUCPU。2 2 动态存储器动态存储器DRAMDRAM模块模块系统运行时用来装载系统文件和用户文件。系统运行时用来装载系统文件和用户文件。3 FROM/SRAM3 FROM/SRAM模块模块闪存闪存FROMFROM用来存储系统文件和用户文件（系统梯形图和宏用来存储系统文件和用户文件（系统梯形图和宏控制程序）。静态存储器控制程序）。静态存储器SRAMSRAM用来存储用户文件。用来存储用户文件。4 4 系统系统ROMROM用来装载系统引导文件。

6、用来装载系统引导文件。5 PMC5 PMC控制模块控制模块6 6 显示控制模块显示控制模块实现显示装置的视频信号和文字信息显示控制。实现显示装置的视频信号和文字信息显示控制。7 7 主轴控制模块主轴控制模块实现模拟量主轴和串行数字主轴控制。实现模拟量主轴和串行数字主轴控制。8 8 轴、轴、3/43/4轴控制模块轴控制模块2、主轴驱动单元、主轴驱动单元v主轴放大器主轴放大器v主轴电动机主轴电动机v主轴传动机构主轴传动机构v主轴位置和速度检测装置主轴位置和速度检测装置v主轴润滑和冷却装置主轴润滑和冷却装置模拟量主轴放大器（变频器）模拟量主轴放大器（变频器）主主 轴轴 放放 大大 器器串串 行行 主

7、主 轴轴 放放 大大 器器主主 轴轴 电电 动动 机机普通型和变频专用电动机普通型和变频专用电动机串行数字主轴电动机串行数字主轴电动机带带传动（经过一级降速）传动（经过一级降速）经过一级齿轮的带传动经过一级齿轮的带传动主主 轴轴 传传 动动 机机 构构几级降速齿轮传动几级降速齿轮传动主主 轴轴 传传 动动 机机 构构内装式电机主轴单元内装式电机主轴单元 （电主轴）（电主轴）电动机内装位置和速度传感器电动机内装位置和速度传感器主轴位置与速度编码器主轴位置与速度编码器主轴位置和速度检测装置主轴位置和速度检测装置3.进进 给给 驱驱 动动 单单 元元v进给伺服放大器进给伺服放大器v进给伺服电动机进给

8、伺服电动机v进给传动机构进给传动机构v进给单元的位置和速度检测装置进给单元的位置和速度检测装置8.4” 彩色彩色 LCD / MDI9” 单色单色 CRT / MDI分离型分离型10.4” 彩色彩色 LCD (新新)分离型全键盘分离型全键盘MDI (新新) 系统显示装置与系统显示装置与MDIMDI键盘键盘7.2寸黑白寸黑白LCDFANUC系统标准机床操作面板系统标准机床操作面板数控机床厂家机床操作面板数控机床厂家机床操作面板 数数 控控 机机 床床 操操 作作 面面 板板自动换刀装置自动换刀装置自动排削装置自动排削装置自动润滑装置自动润滑装置液压站液压站回转台和交换台回转台和交换台数数 控控

9、机机 床床 辅辅 助助 装装 置置RS-232异步串行数据传输异步串行数据传输系统存储卡数据的传输系统存储卡数据的传输数据服务器的数据传输数据服务器的数据传输系统内置以太网数据传输系统内置以太网数据传输进给伺服放大器进给伺服放大器系列伺服放大器系列伺服放大器i 系列伺服放大器系列伺服放大器进给伺服电动机进给伺服电动机/i 系列系列/i系列系列直线电动机直线电动机进给伺服电动机进给伺服电动机联轴器联轴器滚珠丝杠滚珠丝杠进给伺服电动机及传动机构进给伺服电动机及传动机构伺服电动机内装编码器伺服电动机内装编码器独立型旋转编码器独立型旋转编码器光栅尺光栅尺伺服进给系统的速度伺服进给系统的速度/位置检测装

10、置位置检测装置 三、数控机床故障诊断原则和方法三、数控机床故障诊断原则和方法 （一）（一） 数控机床故障诊断原则数控机床故障诊断原则 1. 1. 先外部后内部先外部后内部 2. 2. 先机械后电气先机械后电气 3. 3. 先静后动先静后动 4. 4. 先简单后复杂先简单后复杂 ( (二二) ) 数控机床的故障诊断方法数控机床的故障诊断方法 1. 系统报警号及系统诊断号故障诊断方法系统报警号及系统诊断号故障诊断方法 2. 动态梯形图诊断法动态梯形图诊断法 ( (二二) ) 数控机床的故障诊断方法数控机床的故障诊断方法 3. 初始化复位法初始化复位法 4. 备件置换法备件置换法 5. 同类对调法同

11、类对调法 6. 功能参数的封锁法功能参数的封锁法 7. 使能信号的短接法使能信号的短接法 8. 系统故障诊断引导法系统故障诊断引导法 9. 远程诊断法远程诊断法 四、数控机床控制功能常用术语四、数控机床控制功能常用术语1.1. 控制轴数控制轴数(Controlled Axes)(Controlled Axes)2.2. 联动控制轴数联动控制轴数(Simultaneously Controlled Axes)(Simultaneously Controlled Axes)3.3. PMCPMC控制轴控制轴(Axis control by PMC(Axis control by PMC） 4.4.

12、 CfCf轴控制轴控制( (CfCf Axis Control Axis Control） 5.5. CsCs轮廓控制轮廓控制(Cs Contouring Control(Cs Contouring Control）6.6. 回转轴控制回转轴控制(Rotary Axis Control(Rotary Axis Control）7.7. 主轴串行输出主轴串行输出/ /主轴模拟输出主轴模拟输出(Spindle Serial (Spindle Serial Output/Spindle Analog OutputOutput/Spindle Analog Output） 8.8. 主轴定向控制主轴定

13、向控制(Orientation Control)(Orientation Control) 9.9. 刚性攻丝刚性攻丝(Rigid Tapping(Rigid Tapping） 10.10.双位置反馈控制功能双位置反馈控制功能(Dual Position Feedback (Dual Position Feedback ControlControl）11. 11. 前馈控制功能前馈控制功能(Feed Forward Control(Feed Forward Control）12. 12. 反向间隙加速功能反向间隙加速功能(Backlash Acceleration Control(Backlash Acceleration Control）13. 13. 静摩擦补偿功能静摩擦补偿功能(Static Friction Compensation(Static Friction Compensation） 14. 14. 插补后加减速插补后加减速/ /插补前加减速控制功能插补前加减速控制功能(Cutting Feed (Cutting Feed Acceleration/Deceleration Before Acceleration/Deceleration Be