数控机床故障诊断与维修(高职)

1、机电工程学院机电工程学院数控技术系数控技术系一、从机床的角度看一、从机床的角度看 数控机床由数控装置、伺服驱动装置、检数控机床由数控装置、伺服驱动装置、检测反馈装置和机床本体四大部分组成，再加上测反馈装置和机床本体四大部分组成，再加上程序的输入程序的输入/输出设备、可编程控制器、电源输出设备、可编程控制器、电源等辅助部分。等辅助部分。1. 数控装置数控装置(数控系统的核心数控系统的核心)由硬件和软件部分组成，接受输入代码经由硬件和软件部分组成，接受输入代码经缓存、译码、运算、插补等转变成控制指令，缓存、译码、运算、插补等转变成控制指令，实现直接或通过实现直接或通过PLC对伺服驱动装置的控制。对

2、伺服驱动装置的控制。 2. 伺服驱动装置伺服驱动装置是数控装置和机床主机之间的联接环节，是数控装置和机床主机之间的联接环节，接受数控装置的生成的进给信号，经放大驱动接受数控装置的生成的进给信号，经放大驱动主机的执行机构，实现机床运动。主机的执行机构，实现机床运动。 3. 检测反馈装置检测反馈装置是通过检测元件将执行元件（电机、刀架）是通过检测元件将执行元件（电机、刀架）或工作台的速度和位移检测出来，反馈给数控或工作台的速度和位移检测出来，反馈给数控装置构成闭环或半闭环系统。装置构成闭环或半闭环系统。 4. 机床本体机床本体是数控机床的机械结构件（床身箱体、立是数控机床的机械结构件（床身箱体、立

3、柱、导轨、工作台、主轴和进给机构等。柱、导轨、工作台、主轴和进给机构等。二、从计算机角度看二、从计算机角度看1、硬件、硬件2、软件、软件三、数控机床故障分析涉及的技术三、数控机床故障分析涉及的技术 1、精密机械技术、精密机械技术 2、计算机技术、计算机技术 3、自动控制伺服技术、自动控制伺服技术 4、检测与传感技术、检测与传感技术 5、网络与通信技术、网络与通信技术1-2 数控机床故障诊断概述数控机床故障诊断概述一、故障的基本概念一、故障的基本概念 1、故障、故障数控机床全部或部分丧失原有的数控机床全部或部分丧失原有的功能。功能。 2 2、故障诊断故障诊断在数控机床运行中，根据设备在数控机床运

4、行中，根据设备的故障现象，在掌握数控系统各部分工作原理的的故障现象，在掌握数控系统各部分工作原理的前提下，对现行的状态进行分析，并辅以必要检前提下，对现行的状态进行分析，并辅以必要检测手段，查明故障的部位和原因。提出有效的维测手段，查明故障的部位和原因。提出有效的维修对策。修对策。 即：即：确诊故障的原因和部位，确诊故障的原因和部位，有人工诊断、有人工诊断、自诊断两种方式。自诊断两种方式。 3、故障诊断的主要对象、故障诊断的主要对象 机械故障机械故障机床本体故障机床本体故障 电气故障电气故障主要是使用不当引起的故障。主要是使用不当引起的故障。使用不当使用不当57%、电气、电气37.5%、NC系

5、统系统5.5%二、故障的分类二、故障的分类 1、从故障发生的部件分类、从故障发生的部件分类 机械故障机械故障机床本体故障，又称主机故障。机床本体故障，又称主机故障。 电气故障电气故障包括强电故障和弱电故障。包括强电故障和弱电故障。 2、从故障的起因分类、从故障的起因分类 关联性故障关联性故障和系统的设计、结构或性能等和系统的设计、结构或性能等缺陷有关而造成（分固有性和随机性）。缺陷有关而造成（分固有性和随机性）。 非关联性故障非关联性故障和系统本身结构与制造无关和系统本身结构与制造无关的故障。的故障。 3、从故障发生的状态分类、从故障发生的状态分类 突然故障突然故障发生前无故障征兆，使用不当。

6、发生前无故障征兆，使用不当。 渐变故障渐变故障发生前有故障征兆，逐渐严重。发生前有故障征兆，逐渐严重。 4、按故障发生的性质分类、按故障发生的性质分类 软件故障软件故障程序编制错误、参数设置不正确、程序编制错误、参数设置不正确、机床操作失误等引起。机床操作失误等引起。 硬件故障硬件故障电子元器件、润滑系统、限位机电子元器件、润滑系统、限位机构、换刀系统、机床本体等硬件损坏造成。构、换刀系统、机床本体等硬件损坏造成。 干扰故障干扰故障由于系统工艺、线路设计、电源由于系统工艺、线路设计、电源地线配置不当等以及工作环境的恶劣变化而产生。地线配置不当等以及工作环境的恶劣变化而产生。 5、按故障的严重程

7、度分类、按故障的严重程度分类 危险性故障危险性故障数控系统发生故障时，机床安数控系统发生故障时，机床安全保护系统在需要动作时，因故障失去保护动作，全保护系统在需要动作时，因故障失去保护动作，造成人身或设备事故，又称破坏性故障。造成人身或设备事故，又称破坏性故障。 安全性故障安全性故障机床安全保护系统在不需要动机床安全保护系统在不需要动作时发生动作，引起机床不能起动。作时发生动作，引起机床不能起动。 6、按故障发生时有无报警分类、按故障发生时有无报警分类 1）有报警显示的故障）有报警显示的故障 硬件报警硬件报警各功能模块上的报警灯各功能模块上的报警灯 软件报警软件报警指指CRT显示器上显示报警信

8、息的显示器上显示报警信息的故障，一般有几十种到上千种，主要来自故障，一般有几十种到上千种，主要来自PLC和和CNC。 2）无报警显示的故障）无报警显示的故障 故障发生时无任何硬件或软件的报警信息，故障发生时无任何硬件或软件的报警信息，分析诊断难度较大。分析诊断难度较大。 三、数控系统的可靠性三、数控系统的可靠性 1、指标、指标 数控机床可靠性是指在规定条件下，机床数控机床可靠性是指在规定条件下，机床维持无故障稳定工作的能力。衡量的指标有：维持无故障稳定工作的能力。衡量的指标有： （1）MTBF平均无故障时间平均无故障时间 （2）MTTR排除故障的修理时间排除故障的修理时间 （3）平均有效度）平

9、均有效度A： A=MTBF/（MTBF+MTTR） （4）AFR平均故障率，平均故障率，FANUC公司常用公司常用指标。指标。70年代：年代：0.1次次/月；月； 90年代：年代：0.01次次/月。月。2、故障频率曲线、故障频率曲线表征着数控设备的使用寿命表征着数控设备的使用寿命设备使用寿命设备使用寿命-故障频率曲线故障频率曲线 T1914月，月，T2710年，年，T32年年 3、CNC机床的利用率机床的利用率 要求有要求有60%70%的开动率。受可靠性、人的开动率。受可靠性、人员素质和维修管理的影响。员素质和维修管理的影响。 四、数控机床维修的特点四、数控机床维修的特点 1、数控机床是高投入

10、、高精度、高效率的、数控机床是高投入、高精度、高效率的自动化设备；自动化设备； 2、一些重要设备处于关键的岗位和工序，、一些重要设备处于关键的岗位和工序，因故障停机时，影响产量和质量；因故障停机时，影响产量和质量； 3、数控机床在电气控制系统和机械结构比、数控机床在电气控制系统和机械结构比普通机床复杂，故障检测和诊断有一定的难度。普通机床复杂，故障检测和诊断有一定的难度。 4、维修的目的为提高、维修的目的为提高可靠性和开动率可靠性和开动率。五、数控诊断技术的发展五、数控诊断技术的发展1、通讯诊断、通讯诊断(远程、海外诊断）远程、海外诊断） 用户机床的通讯口通过电话线和维修用户机床的通讯口通过电

11、话线和维修中心的专用通讯诊断计算机相连。过程如中心的专用通讯诊断计算机相连。过程如下：下： 计算机发诊断程序计算机发诊断程序 用户测试数据用户测试数据 数据送回诊断计算机数据送回诊断计算机 计算机诊断结计算机诊断结果和处理方法果和处理方法 用户用户 特点：实用简便，有一定的局限性特点：实用简便，有一定的局限性 2、自修复系统、自修复系统 当诊断软件发现数控机床在运行中某一模当诊断软件发现数控机床在运行中某一模块有故障时，系统在块有故障时，系统在CRT上显示的同时，自动寻上显示的同时，自动寻找备用模块并接上。找备用模块并接上。 特点：实用但成本比较高，而且只适合总线特点：实用但成本比较高，而且只

12、适合总线结构的结构的CNC系统。系统。 3、人工智能专家故障诊断系统、人工智能专家故障诊断系统 4、人工神经元网络、人工神经元网络(ANN)诊断诊断 ANN具有联想、容错、记忆、自适应、具有联想、容错、记忆、自适应、自学习和处理复杂多模式故障等特点。这自学习和处理复杂多模式故障等特点。这种方法将被诊断的系统的症状作为网络的种方法将被诊断的系统的症状作为网络的输入，将按一定数学模型所求得的故障原输入，将按一定数学模型所求得的故障原因作为网络的输出，并且神经网络将经过因作为网络的输出，并且神经网络将经过学习所得到的知识以分布的方式隐存在网学习所得到的知识以分布的方式隐存在网络上，每个输出神经元对应

13、着一个故障原络上，每个输出神经元对应着一个故障原因。因。一、数控机床的验收一、数控机床的验收1 1、机床性能、机床性能l1 1）主轴性能）主轴性能 手动操作手动操作高、中、低三挡转速连高、中、低三挡转速连续进行五次正、反转的起动、停止，检续进行五次正、反转的起动、停止，检验其动作的灵活性和可靠性。观察功率、验其动作的灵活性和可靠性。观察功率、转速、主轴的准停及机床的振动情况。转速、主轴的准停及机床的振动情况。2）进给性能）进给性能 通过回原点、手动操作和手动数据输通过回原点、手动操作和手动数据输入方式操作，检验正、反向的低、中、高入方式操作，检验正、反向的低、中、高速的进给运动的起动、停止、点

14、动等动作速的进给运动的起动、停止、点动等动作的平稳性和可靠性。并检查回原点的准确的平稳性和可靠性。并检查回原点的准确性和可靠性，软、硬限位是否确实可靠。性和可靠性，软、硬限位是否确实可靠。 3）自动换刀性能）自动换刀性能 通过手动和通过手动和M06指令自动运行，检验换指令自动运行，检验换刀的可靠性、灵活性和平稳性并测定换刀时刀的可靠性、灵活性和平稳性并测定换刀时间是否符合要求。间是否符合要求。l4) 机床噪声机床噪声 主轴箱、冷却风扇、液压油泵等噪声小主轴箱、冷却风扇、液压油泵等噪声小于于85分贝。分贝。2 2、数控功能、数控功能指令功能指令功能指令的功能实现及准确性指令的功能实现及准确性l操

15、作功能操作功能检验回原点、执行程序、进给检验回原点、执行程序、进给倍率、急停等功能的准确性倍率、急停等功能的准确性lCRTCRT显示功能显示功能检验位置、程序、各种菜单检验位置、程序、各种菜单显示功能显示功能3 3、连续空载运行、连续空载运行 进行进行8 81616小时的空载自动连续运行小时的空载自动连续运行4、验收检查项目验收检查项目l数控系统外观检查（各部分破损、碰伤）数控系统外观检查（各部分破损、碰伤）l控制柜元器件的紧固检查（接插件、接控制柜元器件的紧固检查（接插件、接线端子、元器件的固定）线端子、元器件的固定）l输入电源电压、相序的确认输入电源电压、相序的确认l检查直流输出电压（检查

16、直流输出电压（2424V V 、5V5V）l确认数控系统与机床侧的接口确认数控系统与机床侧的接口l确认数控系统各参数的设定（最佳性能）确认数控系统各参数的设定（最佳性能）1.1.几何精度检验（静态精度检验）几何精度检验（静态精度检验）（1） 是保证加工精度的基本条件。是保证加工精度的基本条件。 是指综合反映机床关键零部件经组装后的综是指综合反映机床关键零部件经组装后的综合几何形状误差。合几何形状误差。（2）主要有两类）主要有两类第一类：有各运动坐标轴的垂直度、直线度、第一类：有各运动坐标轴的垂直度、直线度、平行度。平行度。 第二类：主轴回转精度和直线运动精度要求。第二类：主轴回转精度和直线运动

17、精度要求。如车床的精度指标常用有：导轨的直线度、主轴和如车床的精度指标常用有：导轨的直线度、主轴和Z轴的平行度和垂直度。轴的平行度和垂直度。（3）检测要求和常用工具（）检测要求和常用工具（P23）2.2.定位精度检验定位精度检验 是测量机床各坐标轴在数控系统控制下所是测量机床各坐标轴在数控系统控制下所能达到的位置精度。能达到的位置精度。 直线运动直线运动：定位精度、重复定位精度、原点：定位精度、重复定位精度、原点复归精度、失动量（背隙）复归精度、失动量（背隙） 回转运动回转运动：工作台的回转定位精度、重复分：工作台的回转定位精度、重复分度精度、回转失动量、回转原点复归精度等。度精度、回转失动量

18、、回转原点复归精度等。3.3.切削精度检验（对数控车床）切削精度检验（对数控车床） 指在切削条件下机床的几何精度、定位精度指在切削条件下机床的几何精度、定位精度的综合体现。常用检验方法：的综合体现。常用检验方法： （1）单项加工精度检验。单项加工精度检验。 如车床：外圆车削（圆度）端面车削（平面度）螺如车床：外圆车削（圆度）端面车削（平面度）螺纹车削（螺距积累误差）等。纹车削（螺距积累误差）等。 （2 2）标准综合试件精度检验）标准综合试件精度检验2-2 数控机床的维护数控机床的维护一、点检一、点检 1、按有关维护文件的规定，对数控机床进行定、按有关维护文件的规定，对数控机床进行定点、定时的检

19、查和维护，称为点检。点、定时的检查和维护，称为点检。 2、点检要求和内容、点检要求和内容（1）点检六定）点检六定: 定点、定标、定期、定项、定人、定法。定点、定标、定期、定项、定人、定法。（2）点检种类）点检种类 专职点检专职点检重点设备、部位（设备部门）重点设备、部位（设备部门） 日常点检日常点检一般设备的检查及维护（车间）一般设备的检查及维护（车间） 生产点检生产点检开机前检查、润滑、日常清洁、开机前检查、润滑、日常清洁、 紧固等工作（操作者）紧固等工作（操作者）l1、机床电气柜的散热通风、少开柜门、机床电气柜的散热通风、少开柜门l2、输入输出装置的定期维护、输入输出装置的定期维护（纸带阅

20、读机）（纸带阅读机）l3、支持电池的定期更换、支持电池的定期更换（供电状态，（供电状态，1次次/年）年）l4、检测反馈元件的维护、检测反馈元件的维护 5、备用电路板的定期通电、备用电路板的定期通电6、数控系统长期不用时的保养、数控系统长期不用时的保养7、严格遵守操作规程和日常维护制度、严格遵守操作规程和日常维护制度8、做好修前准备（技术、工具、备件）、做好修前准备（技术、工具、备件）l1、机械部件的维护、机械部件的维护 主传动链、滚珠丝杠、刀库及换刀装置、液主传动链、滚珠丝杠、刀库及换刀装置、液气压系统等。气压系统等。2、机床精度的维护检查、机床精度的维护检查 精度是机床性能的基础，严禁超性能

21、使用。精度是机床性能的基础，严禁超性能使用。遇到如下情况则需精度检验：遇到如下情况则需精度检验：1）机床安装到位后的精度验收（静、定、动）。）机床安装到位后的精度验收（静、定、动）。 2）操作失误或故障引起的撞车后。）操作失误或故障引起的撞车后。 3）机床移动、状态发生变化后。）机床移动、状态发生变化后。四、诊断常用的仪器仪表及工具四、诊断常用的仪器仪表及工具1 1、仪器仪表、仪器仪表万用表万用表可测电阻、交、直流电压、电流可测电阻、交、直流电压、电流 指针式：有测量过程指针式：有测量过程 数字式：直接读数数字式：直接读数相序表相序表可检查输入交流电源的相序可检查输入交流电源的相序双踪示波器双

22、踪示波器检查信号波形检查信号波形钳形电流表钳形电流表不断线检测电流不断线检测电流机外编程器机外编程器阅读、监控阅读、监控PLC的状态和的状态和T形图形图脉冲发生笔与逻辑测试笔脉冲发生笔与逻辑测试笔机械故障诊断仪机械故障诊断仪振动检测频谱分析仪振动检测频谱分析仪 2. 工具工具 “+”、“一一”螺丝刀、钳子、镊子、烙螺丝刀、钳子、镊子、烙铁等铁等 五、诊断用技术资料五、诊断用技术资料数控机床生产厂家必须向用户提供安数控机床生产厂家必须向用户提供安装、使用与维修有关的技术资料，主要有：装、使用与维修有关的技术资料，主要有：l数控机床电气使用说明书数控机床电气使用说明书l数控机床电气原理图数控机床电

23、气原理图l数控机床电气连接图数控机床电气连接图l数控机床结构简图数控机床结构简图l数控机床参数表数控机床参数表l数控机床数控机床PLC控制程序控制程序l数控系统操作手册数控系统操作手册l数控系统编程手册数控系统编程手册l数控系统安装与维修手册数控系统安装与维修手册l伺服驱动系统使用说明书伺服驱动系统使用说明书 故障常规处理故障常规处理一、故障处理的基本步骤故障处理的基本步骤第一步：调查、第一步：调查、掌握掌握故障故障信息信息，寻找寻找故障故障特征特征。第二步：分析原因，确定检查方法和步骤。第二步：分析原因，确定检查方法和步骤。据理据理析象，判断类型，罗列成因析象，判断类型，罗列成因（ 缘、象）

24、缘、象），确定思路。，确定思路。第三步：故障的检测和排除。第三步：故障的检测和排除。测试定位，排除恢测试定位，排除恢复。复。二、故障处理对策二、故障处理对策 除非除非出现影响设备或人身安全的出现影响设备或人身安全的紧急紧急情况，一情况，一般般不要立即切断机床的电源不要立即切断机床的电源。应保持故障现场。应保持故障现场。 原则：原则：先外后内，先机后电，先静后动，先简后繁，先外后内，先机后电，先静后动，先简后繁，先软后硬，先公后专，先入后出，先一般后特殊。先软后硬，先公后专，先入后出，先一般后特殊。 一般，根据报警在按复位钮后是否消一般，根据报警在按复位钮后是否消失，再从以下几方面进行调查：失，

25、再从以下几方面进行调查： 1.检查机床的运行状态检查机床的运行状态l机床故障时的运行方式机床故障时的运行方式lCRT显示的内容（报警信号和报警号）显示的内容（报警信号和报警号）l驱动装置、变频器等显示的报警指示驱动装置、变频器等显示的报警指示l故障时轴的定位误差故障时轴的定位误差l刀具轨迹是否正常刀具轨迹是否正常l辅助机能的运行状态辅助机能的运行状态2.检查加工程序及操作情况检查加工程序及操作情况l是否为新编制的加工程序是否为新编制的加工程序l刀具补偿指令及补偿量是否正确刀具补偿指令及补偿量是否正确l故障是否与换刀有关故障是否与换刀有关l故障是否与进给速度有关故障是否与进给速度有关l操作者的情

26、况（新手）操作者的情况（新手）3.检查系统的输入电压检查系统的输入电压l输入电压的波动，电压值是否在正常范围输入电压的波动，电压值是否在正常范围l附近有否使用大电流的装置附近有否使用大电流的装置4.检查环境状态检查环境状态lCNC周围的温度状况周围的温度状况l控制柜热交换器、轴流风扇工作情况控制柜热交换器、轴流风扇工作情况l系统周围的振动情况系统周围的振动情况l附近有否高频干扰源附近有否高频干扰源5.检查机床状况检查机床状况l熔丝是否已熔断熔丝是否已熔断l故障前是否修理过机床或设置过参数故障前是否修理过机床或设置过参数l机床是否已调整好机床是否已调整好l在运行过程中是否改变过工作方式在运行过程

27、中是否改变过工作方式l机床是否正处于急停、锁住状态机床是否正处于急停、锁住状态l速度倍率开关是否设为零速度倍率开关是否设为零l进给保持按钮是否被按下进给保持按钮是否被按下l间隙补偿量是否合适间隙补偿量是否合适l机床各信号电缆有否破损机床各信号电缆有否破损l信号线和电源线是否分开走线信号线和电源线是否分开走线l屏蔽线接地是否正确屏蔽线接地是否正确一、诊断步骤和要求一、诊断步骤和要求 故障检测（确定有否故障）故障检测（确定有否故障）1.故障诊断故障诊断 故障判断（确定故障性质）故障判断（确定故障性质） 故障定位（确定故障部位）故障定位（确定故障部位）2.故障诊断要求：故障诊断要求：l故障检测方法简

28、便有效故障检测方法简便有效l使用的诊断仪器少而实用使用的诊断仪器少而实用l故障诊断的所需的时间尽可能短故障诊断的所需的时间尽可能短1.直观法（问看听闻触）直观法（问看听闻触）l问问机床的故障现象、加工状况等机床的故障现象、加工状况等l看看CRT报警信息、报警指示灯、熔丝断否、报警信息、报警指示灯、熔丝断否、 元器件烟熏烧焦、电容器膨胀变形、开元器件烟熏烧焦、电容器膨胀变形、开 裂、保护器脱扣、触点火花等。裂、保护器脱扣、触点火花等。l听听异常声响（铁芯、欠压、振动等）异常声响（铁芯、欠压、振动等）l闻闻电气元件焦糊味及其它异味电气元件焦糊味及其它异味l触触发热、振动、接触不良等发热、振动、接触

29、不良等2.CNC系统的自诊断功能系统的自诊断功能l开机自诊断开机自诊断系统内部自诊断程序通电开始执行对系统内部自诊断程序通电开始执行对CPU、存储器、存储器、总线和总线和I/O等模块及功能板、等模块及功能板、CRT、软盘等外围设备进、软盘等外围设备进行功能测试，不通过时发出报警。行功能测试，不通过时发出报警。运行自诊断运行自诊断在在CNC正常工作时，系统的诊断程序对系统本身和各正常工作时，系统的诊断程序对系统本身和各功能模块进行测试，发生故障时在功能模块进行测试，发生故障时在CRT上报警信息。上报警信息。脱机自诊断脱机自诊断指采用专用的诊断程序对系统进行脱机测试（停机诊指采用专用的诊断程序对系

30、统进行脱机测试（停机诊断），主要对断），主要对CPU、存储器、存储器、PLC、控制接口、控制接口、I/O等等进行测试。进行测试。查阅维修手册可确定故障原因及排除方法查阅维修手册可确定故障原因及排除方法例如例如 开机诊断开机诊断FANUC 10TE系统的数控机床，开机系统的数控机床，开机后后CRT显示：显示：FS107E 1399BROM TEST：ENDRAM TEST 未通过测试未通过测试故障可能：故障可能：参数丢失、支持电池失效、接触不良等参数丢失、支持电池失效、接触不良等3.数据和状态检查数据和状态检查CNC系统的自诊断不但能在系统的自诊断不但能在CRT上显上显示故障报警信息，而且还能以

31、多页示故障报警信息，而且还能以多页“诊诊断地址断地址”和和“诊断数据诊断数据”的形式提供机的形式提供机床床参数和接口状态信息。参数和接口状态信息。l1）接口状态检查）接口状态检查l 系统与机床、系统与系统与机床、系统与PLC、机床与、机床与PLC的输入的输入/输出信号，接口诊断功能可输出信号，接口诊断功能可将所有开关量信号的状态显示在将所有开关量信号的状态显示在CRT上，上，称称诊断页面诊断页面。 “1”表示通，表示通，“0”表示断；表示断；例如：例如：NCP400L数控车床接口状态检查数控车床接口状态检查（PB为为PLC的的I/O信息）信息）2）参数检查检查法）参数检查检查法 数控机床的机床

32、参数是经一系列的试验和调数控机床的机床参数是经一系列的试验和调整而获得的重要参数，是机床正常运行的保证。整而获得的重要参数，是机床正常运行的保证。包括有增益、加速度、轮廓监控及各种补偿值等。包括有增益、加速度、轮廓监控及各种补偿值等。（1）参数的重要性和使用注意点）参数的重要性和使用注意点重要性：影响机床精度、性能，是故障诊断的重要重要性：影响机床精度、性能，是故障诊断的重要 依据。可了解设计的指导思想。依据。可了解设计的指导思想。注意点：全部的参数表；现场校对机床的参数实际注意点：全部的参数表；现场校对机床的参数实际 设置；当场搞清个参数的含义。设置；当场搞清个参数的含义。（2）参数分类）参

33、数分类功能型：代表系统某种功能的有无，只有功能型：代表系统某种功能的有无，只有0、1取值。取值。比例型：以代码组合设定某种参量的比例关系。比例型：以代码组合设定某种参量的比例关系。例如：例如：MNC863诊断页面中诊断页面中38C8H单元中单元中8位的含位的含义为：义为：真实型：代表着某个参量的设定值，一般手册给明范围。如真实型：代表着某个参量的设定值，一般手册给明范围。如 X、Z轴的限位取值。轴的限位取值。普通级普通级：CNC制造商提供给用户的参数制造商提供给用户的参数秘密级秘密级： CNC制造商没有提供，需制造商级别的密码，方可制造商没有提供，需制造商级别的密码，方可进入修改的参数。进入修

34、改的参数。 例如：某例如：某FANUC OM加工中心，工作时出现铣头只能做加工中心，工作时出现铣头只能做X轴坐标负方向移动，正方向移动立即产生超程报警。轴坐标负方向移动，正方向移动立即产生超程报警。 现象：现象：机床通电后，应先回零，但一移动即产生超程，机床通电后，应先回零，但一移动即产生超程， 说明已到达说明已到达“参考点参考点”，但返回参考点灯不亮；，但返回参考点灯不亮； 停电后再开机，故障依旧；停电后再开机，故障依旧； 检查参数，发现检查参数，发现CNC内的参数与手册基本一致；内的参数与手册基本一致； 由于负方向移动正常可判硬件无故障，只能是参由于负方向移动正常可判硬件无故障，只能是参

35、数故障。数故障。 诊断：诊断：X轴参数失效轴参数失效 排除：排除：将将X轴正向限位值设成轴正向限位值设成MAX：999999； 然后进行手动回零操作，然后进行手动回零操作，回零成功回零成功！；！； 此时，再将限位值设回原来的值；此时，再将限位值设回原来的值； 重新开机上电，机床恢复正常。重新开机上电，机床恢复正常。4.PLC程序法程序法 根据根据PLC报警信息，报警信息，查阅查阅有关有关PLC程序，程序，对照对照报警点相应的模块程序，报警点相应的模块程序，比较比较相关相关I/O元件的逻辑元件的逻辑状态，状态，判断判断故障。故障。5.备板置换法（替代法）备板置换法（替代法） 用同功能的备用板替换

36、被怀疑有故障的模板。用同功能的备用板替换被怀疑有故障的模板。（故障被排除或范围缩小）（故障被排除或范围缩小）注意：断电替换注意：断电替换/选择开关选择开关/跨线一致跨线一致6.模块交换法模块交换法 将功能相同的模板或单元相互交换，将功能相同的模板或单元相互交换，观察故障的转移情况，就能快速判断故障观察故障的转移情况，就能快速判断故障的部位。的部位。注意：慎用，以免扩大故障。系统X驱动Y驱动X电机Y电机7.敲击法敲击法 数控系统是由各种电路板组成，电路数控系统是由各种电路板组成，电路板上、接插件等处有虚焊或接口槽接触不板上、接插件等处有虚焊或接口槽接触不良都会引起故障。可用绝缘物轻轻敲打疑良都会

37、引起故障。可用绝缘物轻轻敲打疑点处，若出现，则敲击处很可能就是故障点处，若出现，则敲击处很可能就是故障部位。部位。8.升温法升温法 设备运行较长时间或环境温度较高时，设备运行较长时间或环境温度较高时，机床就会出现故障，可用电吹风、红外机床就会出现故障，可用电吹风、红外灯照射可疑的元件或组件。确定故障点。灯照射可疑的元件或组件。确定故障点。9.9.功能程序测试法功能程序测试法 当数控机床加工造成废品而无法确定是当数控机床加工造成废品而无法确定是编程、操作不当还是数控系统故障时，或编程、操作不当还是数控系统故障时，或是是闲置时间较长的数控机床重新投入使用时。闲置时间较长的数控机床重新投入使用时。将

38、将G G、M M、S S、T T、F F功能的全部指令编写一个功能的全部指令编写一个试验程序并运行在这台机床，可快速判断试验程序并运行在这台机床，可快速判断哪个功能不良或丧失。哪个功能不良或丧失。10.隔离法隔离法隔离法是将某些控制回路断开，从而达到隔离法是将某些控制回路断开，从而达到缩小查找故障区域的目的。缩小查找故障区域的目的。例：某加工中心，在例：某加工中心，在JOG方式下，进给平方式下，进给平稳，但自动则不正常。首先要确定是稳，但自动则不正常。首先要确定是NC故故障还是伺服系统故障，先断开伺服速度给障还是伺服系统故障，先断开伺服速度给定信号，用电池电压作信号，故障依旧。定信号，用电池电

39、压作信号，故障依旧。说明说明NC系统没有问题。进一步检查是系统没有问题。进一步检查是Y轴轴夹紧装置出故障。夹紧装置出故障。11.测量比较法测量比较法为了检测方便，在模板或单元上设有检测为了检测方便，在模板或单元上设有检测端子，用万用表、示波器等仪器对这些端端子，用万用表、示波器等仪器对这些端子的电平或波形进行测试，将测试值与正子的电平或波形进行测试，将测试值与正常值进行比较，可以分析和判断故障的原常值进行比较，可以分析和判断故障的原因和及故障的部位。因和及故障的部位。 各种故障诊断方法各有特点，要根据各种故障诊断方法各有特点，要根据故障现象的特点灵活的组合应用。故障现象的特点灵活的组合应用。1

40、.电源的组成：电源的组成：三相输入线路、熔断器、电源开关、电源三相输入线路、熔断器、电源开关、电源变压器、控制变压器、断路器、各种继电变压器、控制变压器、断路器、各种继电器、接触器等。器、接触器等。2.通过电源配置提供给数控机床所需要的通过电源配置提供给数控机床所需要的各种电源，以满足不同负载的要求。各种电源，以满足不同负载的要求。一般有：一般有：380V、220V、200V、24V以及以及5V等。等。2.维护保养内容维护保养内容l三相电源的电压值是否正常，有否偏相三相电源的电压值是否正常，有否偏相l所有电气连接是否良好所有电气连接是否良好l各类开关是否有效各类开关是否有效l各继电器、接触器是

41、否正常工作各继电器、接触器是否正常工作l检验热继电器、电弧抑制器等保护器件是检验热继电器、电弧抑制器等保护器件是否有效否有效l检查电气柜防尘滤网、冷却风扇是否正常检查电气柜防尘滤网、冷却风扇是否正常一、电磁波干扰一、电磁波干扰电火花、中、高频电加热设备的电源都会产电火花、中、高频电加热设备的电源都会产生强烈的电磁波，通过空间传播被附近的数生强烈的电磁波，通过空间传播被附近的数控系统所接受，如果能量足够就会干扰数控控系统所接受，如果能量足够就会干扰数控机床的正常工作。（远离这些设备）机床的正常工作。（远离这些设备）二、供电线路干扰二、供电线路干扰l输入电压过压或欠压引起电源报警而停机输入电压过压

42、或欠压引起电源报警而停机l电源波形畸变电源波形畸变*引起错误信息会导致引起错误信息会导致CPU停止运行停止运行三、信号传输干扰三、信号传输干扰数控信号在传递过程中受到外界的干扰数控信号在传递过程中受到外界的干扰l串模干扰串模干扰干扰电压叠加在有用信号上，干扰电压叠加在有用信号上， 由绝缘不良、漏电阻及供电线路等引入。由绝缘不良、漏电阻及供电线路等引入。l共模干扰共模干扰干扰电压对二根或以上信号干扰电压对二根或以上信号线的干扰大小相等、相位相同。装置的线的干扰大小相等、相位相同。装置的 共模抑制比较高，影响不大。当不平衡共模抑制比较高，影响不大。当不平衡 时，一部分转为串模。时，一部分转为串模。

43、1.减少供电线路的干扰减少供电线路的干扰l数控机床远离具有中、高频电源的设备数控机床远离具有中、高频电源的设备l数控机床不要和大功率且频繁起、停的设数控机床不要和大功率且频繁起、停的设备在同一供电干线上备在同一供电干线上l在电源电压波动较大的地区，加稳压电源在电源电压波动较大的地区，加稳压电源l动力线和信号线分开走线动力线和信号线分开走线l信号线采用屏蔽线或双绞线信号线采用屏蔽线或双绞线l控制线和电源线相交时，要采用直角相交控制线和电源线相交时，要采用直角相交2.减少机床控制中的干扰减少机床控制中的干扰l压敏电阻保护（浪涌吸收器）压敏电阻保护（浪涌吸收器）可对线可对线路中的瞬变、尖蜂等噪声进行

44、保护路中的瞬变、尖蜂等噪声进行保护l阻容保护阻容保护交流接触器和电机频繁起停交流接触器和电机频繁起停时，因电磁感应会在机床电路中产生浪时，因电磁感应会在机床电路中产生浪涌或尖蜂，可抑制、吸收干扰噪声涌或尖蜂，可抑制、吸收干扰噪声l续流二极管保护续流二极管保护直流电感元件在断电直流电感元件在断电时，在线圈着将产生较大的感应电动势时，在线圈着将产生较大的感应电动势并联的二极管可减少对控制电路的干扰并联的二极管可减少对控制电路的干扰3.屏蔽技术（电磁、静电屏蔽）屏蔽技术（电磁、静电屏蔽）l信号线采用屏蔽线（铜质网状）、穿在信号线采用屏蔽线（铜质网状）、穿在铁质蛇皮管或铁管中铁质蛇皮管或铁管中l关键元

45、件或组件采用金属容器屏蔽关键元件或组件采用金属容器屏蔽4.保证保证“接地接地”良好良好“接地接地”是数控机床安装中一项关键的抗是数控机床安装中一项关键的抗干干扰技术措施。电网的许多干扰都市通过扰技术措施。电网的许多干扰都市通过“接接地地”对机床起作用的。对机床起作用的。l信号地信号地用来提供电信号的基准电压（用来提供电信号的基准电压（0V）l框架地框架地是以安全性及防止外来噪声和内是以安全性及防止外来噪声和内部噪声为目的的地线系统。它是装置的面部噪声为目的的地线系统。它是装置的面板、单元的外壳、操作板及各装置间接口板、单元的外壳、操作板及各装置间接口的屏蔽线的屏蔽线l系统地系统地是将框架地和大

46、地相连接是将框架地和大地相连接 接地要可靠（接地电阻应小于接地要可靠（接地电阻应小于10欧姆）欧姆） 接地线要粗（应大于电源线的截面积）接地线要粗（应大于电源线的截面积） 数控机床的地线系统数控机床的地线系统 一、故障与故障诊断一、故障与故障诊断 数控机床在机械结构上和普通机床不数控机床在机械结构上和普通机床不同点在于传动链缩短，传动部件的精度高，同点在于传动链缩短，传动部件的精度高，机械维护的面更广。主轴、进给轴、导轨机械维护的面更广。主轴、进给轴、导轨和丝杠、刀库和换刀装置、液压和气动等。和丝杠、刀库和换刀装置、液压和气动等。 熟悉机械故障的特征，掌握数控机床熟悉机械故障的特征，掌握数控机

47、床机械故障的诊断的方法和手段。还要注意机械故障的诊断的方法和手段。还要注意数控机床机电之间的内在联系。数控机床机电之间的内在联系。1. 1. 机械故障的原因机械故障的原因 机床在运行过程中，机械零部件受到力、机床在运行过程中，机械零部件受到力、 热、摩擦以及磨损等诸多因素的作用，热、摩擦以及磨损等诸多因素的作用，使其领部件偏离或丧失原有的功能。使其领部件偏离或丧失原有的功能。2. 2. 机械故障诊断机械故障诊断 机床运行状态的识别、运行状态的信号机床运行状态的识别、运行状态的信号获取、特征参数的分析，故障性质的判获取、特征参数的分析，故障性质的判断和故障部位的确定。断和故障部位的确定。二、二、

48、 机械故障诊断的方法机械故障诊断的方法l实用诊断技术（问、听、看、闻、摸、查）实用诊断技术（问、听、看、闻、摸、查）l振动、噪声测试振动、噪声测试(幅值大小、频率结构）幅值大小、频率结构）l油液分析（磨粒成分、型貌、数量）油液分析（磨粒成分、型貌、数量）l温度测试（表面温度及变化规律）温度测试（表面温度及变化规律）l超声、超声、X射线探伤（机件内部缺陷）射线探伤（机件内部缺陷）l专家诊断系统（专家的经验、数据）专家诊断系统（专家的经验、数据）1.1.实用诊断技术实用诊断技术l问问操作者（渐操作者（渐/突发、故障现象、加工突发、故障现象、加工件的情况、传动系统的运动和动力、润件的情况、传动系统的

49、运动和动力、润滑、保养和检修情况）滑、保养和检修情况）l看看机床的转速变化、工件的表面粗糙机床的转速变化、工件的表面粗糙度和振纹、颜色伤痕等明显症状度和振纹、颜色伤痕等明显症状l听听机床运转声（强弱、频率高低等）机床运转声（强弱、频率高低等）l闻闻润滑油脂氧化蒸发油烟气焦糊气润滑油脂氧化蒸发油烟气焦糊气1.1.实用诊断技术实用诊断技术l触触用手感来判别机床的故障（温升、用手感来判别机床的故障（温升、 振动、伤痕和波纹、爬行、松紧）振动、伤痕和波纹、爬行、松紧） 实用诊断技术在机械故障的诊断中具有实用诊断技术在机械故障的诊断中具有实用简便、快速有效的特点，但诊断效实用简便、快速有效的特点，但诊断

50、效果的好坏在很大程度上要凭借维修技术果的好坏在很大程度上要凭借维修技术人员的经验，而且有一定的局限性，对人员的经验，而且有一定的局限性，对一些疑难故障难以奏效。一些疑难故障难以奏效。 2. 2. 机械振动检测诊断法机械振动检测诊断法 以机床振动作为信息源，在机床运行过以机床振动作为信息源，在机床运行过程中获取信号，对信号作各种处理和分程中获取信号，对信号作各种处理和分析，通过某些特征量的变化来判别有无析，通过某些特征量的变化来判别有无故障、根据由以往诊断经验形成的一些故障、根据由以往诊断经验形成的一些判据来确定故障的性质并综合一些其他判据来确定故障的性质并综合一些其他依据来进一步确定故障的部位

51、。依据来进一步确定故障的部位。 具有实用可靠、判断准确的特点具有实用可靠、判断准确的特点l诊断过程诊断过程1 1）阅被诊断设备的技术资料，分析传动关系、）阅被诊断设备的技术资料，分析传动关系、计算传动件的特征值；计算传动件的特征值；2 2）获取信号、信号调理与处理；）获取信号、信号调理与处理；3 3）信号分析、故障判断（部位、性质）。）信号分析、故障判断（部位、性质）。 l故障振动信号分类故障振动信号分类 1 1）平稳性故障信号）平稳性故障信号 2 2）冲击性故障信号）冲击性故障信号 1 1）平稳性故障信号）平稳性故障信号机械结构在正弦机械结构在正弦周期性力信号、复杂周期性力信号和准周周期性力

52、信号、复杂周期性力信号和准周期性力信号（轴弯曲、偏心、滚子失圆等期性力信号（轴弯曲、偏心、滚子失圆等渐变性故障）作用下产生的响应信号。渐变性故障）作用下产生的响应信号。 特点：响应信号的频率成分与激励信号特点：响应信号的频率成分与激励信号的频率成分相同。频谱为有限根谱线，而的频率成分相同。频谱为有限根谱线，而且能量集中在故障的特征频率及其倍频上。且能量集中在故障的特征频率及其倍频上。 2 2）冲击性故障信号）冲击性故障信号 机械结构在周期性冲击力作用下的脉冲响机械结构在周期性冲击力作用下的脉冲响 应，他与冲击信号本身有很大的不同。应，他与冲击信号本身有很大的不同。 特点：信号能量短时间释放，其

53、频谱为无特点：信号能量短时间释放，其频谱为无 穷根谱线，间隔等于脉冲发生的频率。能穷根谱线，间隔等于脉冲发生的频率。能 量集中于基频。量集中于基频。 l信号分析方法信号分析方法 1)1)时域分析法（直观）时域分析法（直观） 了解信号的幅值和时间的关系，确定振动了解信号的幅值和时间的关系，确定振动的程度，设备是否有故障及严重程度。不的程度，设备是否有故障及严重程度。不能确定故障部位（特征量的统计分析、相能确定故障部位（特征量的统计分析、相关分析等、均值、有效值、均方根值、方关分析等、均值、有效值、均方根值、方差等）。差等）。 l信号分析方法信号分析方法 2)2)频域分析法频域分析法( (了解了解

54、信号的频率结构，寻信号的频率结构，寻找故障源找故障源) ) 幅值谱分析幅值谱分析-应用傅里叶变换、傅里叶应用傅里叶变换、傅里叶傅里叶积分将时域信号变为频域信号。傅里叶积分将时域信号变为频域信号。 功率谱分析功率谱分析-在频域中对信号能量或功在频域中对信号能量或功率分布情况的描述。率分布情况的描述。 滤波谱滤波谱-分析平稳性故障信号分析平稳性故障信号 解调谱解调谱-分析冲击性故障信号分析冲击性故障信号l测试仪器系统测试仪器系统l诊断实例诊断实例 1 1）了解设备的运行状态：）了解设备的运行状态：设备在运行中有设备在运行中有什么异常情况，不同速度档位有什么区别。什么异常情况，不同速度档位有什么区别

55、。 2 2）得到设备的有关资料：）得到设备的有关资料：设备的传动系统设备的传动系统图、轴承分布图等技术资料，并对其进行分图、轴承分布图等技术资料，并对其进行分析。析。 3 3）计算传动链和传动件的特征频率：）计算传动链和传动件的特征频率：计算计算传动链，计算各传动件的特征频率系数传动链，计算各传动件的特征频率系数。 对对设备进行诊断测试设备进行诊断测试1 1）放置测振、测速传感器（位置、信号要）放置测振、测速传感器（位置、信号要 求）（一般选振动或噪声较大的部位）；求）（一般选振动或噪声较大的部位）；2 2）连接仪器系统；）连接仪器系统；3 3）开动被测设备；）开动被测设备；4 4）调节测速电

56、平、显示主轴转速并记录；）调节测速电平、显示主轴转速并记录；5 5）从较高频段开始测试，逐渐到较低频段，）从较高频段开始测试，逐渐到较低频段， 并调节放大器的增益，使信号处于最佳状并调节放大器的增益，使信号处于最佳状 态；态；6 6）记录、打印测试结果。）记录、打印测试结果。传动链传动链 30/60 27/30 27/57 30/60 27/30 27/57 特征系数特征系数 4.69 140. 2.35 63.33 2.1 574.69 140. 2.35 63.33 2.1 57 1.01.0特征频率特征频率 3.58 107.4 1.79 48.32 1.61 43.5 3.58 107

57、.4 1.79 48.32 1.61 43.5 0.7630.763 l 故障诊断分析故障诊断分析1 1）由主轴转频计算各传动件的特征频率；）由主轴转频计算各传动件的特征频率；2 2）对照计算值和测试结果，由前述机械故）对照计算值和测试结果，由前述机械故障诊断知识进行分析，判断故障的部位和障诊断知识进行分析，判断故障的部位和故障性质。得出诊断结果。故障性质。得出诊断结果。l主轴部件的性能要求主轴部件的性能要求 高回转精度、足够的功率输出、刚度、高回转精度、足够的功率输出、刚度、抗振性、温升以及自动变速、准停和自动抗振性、温升以及自动变速、准停和自动换刀等要求。换刀等要求。l主轴部件的结构主轴部

58、件的结构 成组高精度轴承（滚动成组高精度轴承（滚动/静压静压/磁力磁力/陶瓷）陶瓷）及其配置、轴承间隙调整和润滑密封以及及其配置、轴承间隙调整和润滑密封以及满足工件的自动装夹要求满足工件的自动装夹要求 l主轴的维护特点主轴的维护特点 1.主轴润滑主轴润滑 减少摩擦、带走热量，（磨损和热变形）减少摩擦、带走热量，（磨损和热变形）-循环润滑方式：液压泵供油强力润滑和循环润滑方式：液压泵供油强力润滑和 油脂润滑油脂润滑-油气润滑方式：定时定量把油雾送进轴油气润滑方式：定时定量把油雾送进轴 承空隙中承空隙中-喷注润滑方式：较大流量的恒温油喷注喷注润滑方式：较大流量的恒温油喷注 到主轴轴承（大容量恒温油

59、箱）到主轴轴承（大容量恒温油箱）2.防泄露防泄露 l主轴故障诊断主轴故障诊断故障现象故障原因故障现象故障原因1.1.主轴发热轴承损伤或不清洁、轴承油主轴发热轴承损伤或不清洁、轴承油 脂耗尽或油脂过多、轴承间脂耗尽或油脂过多、轴承间 隙过小隙过小2.2.主轴强力电机与主轴传动的皮带过松、主轴强力电机与主轴传动的皮带过松、切削停转皮带表面有油、离合器松切削停转皮带表面有油、离合器松3.3.润滑油泄漏润滑油过量、密封件损伤或润滑油泄漏润滑油过量、密封件损伤或失效、管件损坏失效、管件损坏l主轴故障诊断主轴故障诊断故障现象故障原因故障现象故障原因4. 主轴噪声缺少润滑、皮带轮动平衡主轴噪声缺少润滑、皮带

60、轮动平衡 （振动）（振动） 不佳、带轮过紧、齿轮磨不佳、带轮过紧、齿轮磨 损或啮合间隙过大、轴承损或啮合间隙过大、轴承 损坏损坏5.主轴没有或主轴没有或 油泵转向不正确、油管或油泵转向不正确、油管或 润滑不足润滑不足 滤油器堵塞、油压不足滤油器堵塞、油压不足l主轴故障诊断主轴故障诊断故障现象故障原因故障现象故障原因6. 刀具不能刀具不能 蝶形弹簧位移量太小、刀蝶形弹簧位移量太小、刀 夹紧夹紧 具松夹弹簧上螺母松动具松夹弹簧上螺母松动7.刀具夹紧后刀具夹紧后 刀具松夹弹簧压合过紧、刀具松夹弹簧压合过紧、 不能松开不能松开 液压缸压力和行程不够液压缸压力和行程不够l滚珠丝杠螺母副的维护滚珠丝杠螺母