数控机床故障检测与维修技术讲课内容

1、 主讲教师： 王金城 数控机床故障检测与维修技术讲课内容绪论绪论1 1、数控车床主要用于加工各种轴类、数控车床主要用于加工各种轴类、套筒类套筒类和和盘类盘类零件上的回转表面，例如内外圆柱面、圆零件上的回转表面，例如内外圆柱面、圆锥面、成型回转表面及螺纹面等。锥面、成型回转表面及螺纹面等。2 2、车削中心：车削中心是一种具有复合加工能、车削中心：车削中心是一种具有复合加工能力的数控车床，它兼有数控机床和加工中心的力的数控车床，它兼有数控机床和加工中心的性能，以多功能型数控机床为主体，并配置刀性能，以多功能型数控机床为主体，并配置刀库、分度装置、铣削动力头和机械手自动换刀库、分度装置、铣削动力头和

2、机械手自动换刀装置等，实现多工艺复合加工机床。装置等，实现多工艺复合加工机床。绪论绪论3 3、数控铣床通常可以分为立式数控铣床、数控铣床通常可以分为立式数控铣床、卧式卧式数控铣床数控铣床、龙门数控铣床龙门数控铣床、五面体数控铣床四、五面体数控铣床四种。种。4、数控铣床适合于各种箱体类和、数控铣床适合于各种箱体类和板类板类零件的加零件的加工，主要对工件进行型面的铣削加工外，也可工，主要对工件进行型面的铣削加工外，也可以对工件进行钻、以对工件进行钻、扩扩、铰铰、锪、锪、镗镗以及以及攻螺纹攻螺纹等功能的加工等功能的加工 。绪论绪论5、加工中心：加工中心是一种功能较全的数控、加工中心：加工中心是一种功

3、能较全的数控加工机床。它把铣削、镗削、钻削、攻螺纹和加工机床。它把铣削、镗削、钻削、攻螺纹和切削螺纹等功能集中在一台设备上，使其具有切削螺纹等功能集中在一台设备上，使其具有多种工艺手段。加工中心设置有刀库、刀库中多种工艺手段。加工中心设置有刀库、刀库中存放着不同数量的各种刀具或检具，在加工过存放着不同数量的各种刀具或检具，在加工过程中由程序自动选用和更换。程中由程序自动选用和更换。绪论绪论6、现在数控机床对维修人员的要求有哪些？现在数控机床对维修人员的要求有哪些？（1 1）具备机床故障综合诊断的能力）具备机床故障综合诊断的能力（2 2）通过系统文件的装载或调试来诊断系统故）通过系统文件的装载或

4、调试来诊断系统故 障的能力障的能力（3 3）具备计算机应用软件的操作能力）具备计算机应用软件的操作能力（4 4）掌握自动控制领域里的总线控制技术）掌握自动控制领域里的总线控制技术（5 5）掌握计算机网络控制技术）掌握计算机网络控制技术绪论绪论7、现代数控机床的故障诊断方法：、现代数控机床的故障诊断方法：（1）、系统开机自诊断功能的故障诊断方法）、系统开机自诊断功能的故障诊断方法（2）、系统报警诊断号故障诊断方法）、系统报警诊断号故障诊断方法 （3）、系统动态梯形图信号跟踪的诊断法）、系统动态梯形图信号跟踪的诊断法（4）、机床厂家报警号及报警信息的故障诊断）、机床厂家报警号及报警信息的故障诊断

5、方法方法绪论绪论（5 5）、）、系统数据初始化复位的故障诊断方法系统数据初始化复位的故障诊断方法 （6 6）、）、备件置换法的故障诊断方法备件置换法的故障诊断方法（7 7）、）、同类对调的故障诊断方法同类对调的故障诊断方法（8 8）、）、功能参数封锁的故障诊断方法功能参数封锁的故障诊断方法（9 9）、）、系统短路故障排除法的故障诊断方法系统短路故障排除法的故障诊断方法（1010）、）、使能信号短接故障诊断方法使能信号短接故障诊断方法 （1111）、）、电动机精度检测判别机床加工误差的电动机精度检测判别机床加工误差的 方法方法绪论绪论（1212）、系统故障诊断引导法）、系统故障诊断引导法 （13

6、13）、远程诊断法）、远程诊断法 8 8、系统数据初始化复位法有系统参数复位法、系统数据初始化复位法有系统参数复位法、主轴参数复位法主轴参数复位法、进给伺服参数复位法进给伺服参数复位法。例题12、分析下面系统动态梯形图，回答以下问题。（1）、该梯形图反映出系统有什么故障现象？（2）、如何消除此故障？（1）、该梯形图反映出系统有什么故障现象？加工中心Z不能轴移动，由系统动态梯形图可以发现Z轴互锁信号G0130.2未接通，导致该轴不能移动。（2）、如何消除此故障？进行信号跟踪查到X3.2信号未接通，根据机床电气图样 查到X3.2是机械手原位到位开关，实际故障是接近开关不良导致的故障，更换开关后机床

7、恢复正常。第一章第一章1 1、FANUCOC/DFANUCOC/D系统主板的电源单元主要提供系统主板的电源单元主要提供5V5V、15V15V、24V24V、24E24E直流电源。直流电源。2、3#为系统检测装置报警；为系统检测装置报警；4#为为系统伺服系统伺服报报警；警；5#为为系统超程系统超程报警。报警。3、系统显示器系统显示器(CRT)出现黑屏，首先要查看系出现黑屏，首先要查看系统显示器装置的灯是否亮。统显示器装置的灯是否亮。第一章第一章4、系统显示器、系统显示器(CRT)出现黑屏，但系统中的电出现黑屏，但系统中的电显示器（显示器（CRT）灯丝亮，产生此故障的原因的）灯丝亮，产生此故障的原

8、因的是是系统显卡或主板故障系统显卡或主板故障。第二章第二章1、RS-232数据通信的波特率有数据通信的波特率有4800bit/s、9600 bit/s、19200 bit/s，高速串行总线的最，高速串行总线的最高波特率为高波特率为256000 bit/s。2、RS-232传输软件在数控机床中的数据传输功传输软件在数控机床中的数据传输功能包括数据机床数据的备份、恢复以及对机床能包括数据机床数据的备份、恢复以及对机床参数、加工程序等数据进行编辑、打印、删除。参数、加工程序等数据进行编辑、打印、删除。第二章第二章3、FANUC系统机床参考点绝对位置丢失报警系统机床参考点绝对位置丢失报警信号是信号是#

9、300 #85 系统通信错误报警系统通信错误报警#86 计算机动作准备信号断开报警计算机动作准备信号断开报警#87系统缓冲器溢出报警系统缓冲器溢出报警第二章第二章4、FANUC系统不能传输系统不能传输#87报警信号，软件方报警信号，软件方面的原因：面的原因：（1）、）、通信软件与计算机操作系统不符通信软件与计算机操作系统不符（2）、计算机与系统通信协议设定不符）、计算机与系统通信协议设定不符（3）、计算机通信软件不良或损坏）、计算机通信软件不良或损坏第二章第二章5、FANUC系统通信接口烧毁的原因：系统通信接口烧毁的原因：（1）、台式计算机的主机外壳不接地）、台式计算机的主机外壳不接地（2）、

10、通信电缆接口焊接不良或采用非标准通）、通信电缆接口焊接不良或采用非标准通信电缆信电缆（3）、）、系统或计算机带电状态下进行起拔通信系统或计算机带电状态下进行起拔通信电缆操作电缆操作（4）、厂房接地状况不良或雷击）、厂房接地状况不良或雷击第三章第三章1、主轴自动换挡常见故障：、主轴自动换挡常见故障：（1）、换挡后机床的主轴指令速度与实际速度）、换挡后机床的主轴指令速度与实际速度不符不符（2）、）、自动换挡过程中主轴一直在摆动，直至自动换挡过程中主轴一直在摆动，直至超时报警超时报警（3）、主轴不能执行换挡控制）、主轴不能执行换挡控制（4）、主轴自动换挡过程及换挡执行后主轴有）、主轴自动换挡过程及换

11、挡执行后主轴有噪音噪音第三章第三章2、数控车床螺纹加工常见故障：、数控车床螺纹加工常见故障：（1）、不执行螺纹加工的故障）、不执行螺纹加工的故障（2）、螺纹加工）、螺纹加工出现出现“乱扣乱扣”的故障的故障（3）、螺纹加工）、螺纹加工出现螺距不稳出现螺距不稳得故障得故障3、掌握数控车床主轴齿轮高、中、低速档的转、掌握数控车床主轴齿轮高、中、低速档的转速（例题速（例题2）例题2已知：主轴电动机的功率为7.5KW，主轴的转速为2920r/min，齿轮Z1=56，Z2=28，Z3=52，Z4=80，Z5=47，Z6=38，Z7=29，Z8=69。求：高速档、中速档、低速档齿轮的输出转速。图：KP125

12、解：解：高速挡：齿轮高速挡：齿轮1 1传动到齿轮传动到齿轮3 3；齿轮；齿轮5 5传动到齿传动到齿轮轮6 6。29202920 = 2200 = 2200中速挡：齿轮中速挡：齿轮2 2传动到齿轮传动到齿轮4 4；齿轮；齿轮5 5传动到齿轮传动到齿轮6 6。29202920 = 725 = 725 低速挡：齿轮低速挡：齿轮2 2传动到齿轮传动到齿轮4 4；齿轮；齿轮7 7传动到齿轮传动到齿轮8 8。29202920 = 246 = 246第三章第三章4、主轴定向准停角度随机偏差的原因：、主轴定向准停角度随机偏差的原因：（1）、机械故障，）、机械故障，主轴与主轴齿轮、电动机轴主轴与主轴齿轮、电动机

13、轴与电动机齿轮之间的键连接侧隙过大与电动机齿轮之间的键连接侧隙过大（2）、主轴检测装置与机械连接不良或主轴传）、主轴检测装置与机械连接不良或主轴传动带过松动带过松（3）、检测装置不良及一转信号不良）、检测装置不良及一转信号不良（4）、主轴模块控制电路板不良）、主轴模块控制电路板不良（5）、系统主板不良）、系统主板不良第四章第四章1、FANUC进给伺服系统的位置控制形式按有进给伺服系统的位置控制形式按有无分离型检测装置分为：无分离型检测装置分为：半闭环控制半闭环控制和和全闭环全闭环控制控制两种形式。两种形式。2、进给伺服系统半闭环控制：、进给伺服系统半闭环控制： 所谓半闭环控制是指数控机床的位置

14、（如刀架的移所谓半闭环控制是指数控机床的位置（如刀架的移动位置、工作带的移动位置）反馈为间接反馈，即用动位置、工作带的移动位置）反馈为间接反馈，即用丝杠的转角作为位置反馈信号，而不是机床位置的直丝杠的转角作为位置反馈信号，而不是机床位置的直接反馈。接反馈。第四章第四章3、进给伺服系统全闭环控制：、进给伺服系统全闭环控制： 数控机床采用分离型位置检测装置作为数控机床采用分离型位置检测装置作为位置反馈信号，则进给伺服控制形式为全闭环位置反馈信号，则进给伺服控制形式为全闭环控制。在全闭环控制中，进给伺服系统的速度控制。在全闭环控制中，进给伺服系统的速度反馈信号来自伺服电动机的内装编码器信号，反馈信号

15、来自伺服电动机的内装编码器信号，而位置反馈信号是来自分离型位置检测装置的而位置反馈信号是来自分离型位置检测装置的信号。信号。第四章第四章4、半闭环控制和全闭环控制系统的主要区别是、半闭环控制和全闭环控制系统的主要区别是：是否采用了位置和速度检测元件组成反馈检是否采用了位置和速度检测元件组成反馈检测回路测回路。5、例题、例题3例题3分析下面两图，回答下列问题。（1）、图1、图2分别是进给伺服系统的什么控制？（2）、这两种控制的主要区别是什么？（3）、分别简述这两种控制形式的特点。（1）、图1、图2分别是进给伺服系统的什么控制？ 图1：半闭环控制 图2：全闭环控制（2）、这两种控制的主要区别是什么

16、？ 1）、数控机床半闭环控制时，进给伺服电动机的内装编码器的反馈信号即为速度反馈信号，同时又作为丝杠的位置反馈信号。 2）、全闭环控制时，进给伺服系统的速度反馈信号来自伺服电动机的内装编码器信号，而位置反馈信号是来自分离型位置检测装置的信号。 （3）、分别简述这两种控制形式的特点。 数控机床半闭环控制的特点： 1）、控制系统的稳定性高。 2）、位置控制的精度相对不高， 3）、不能消除伺服电动机与丝杠的连接误差及传动间隙对加工的影响。 数控机床全闭环控制的特点： 1）、位置控制精度相对高，此时精度由位置检测装置精度决定（目前光栅尺的精度有1m、0.5m、0.1m）。 2）、全闭环控制相对稳定性不

17、高，易出现系统振荡现象，伺服调整比较困难。第四章第四章6、数控机床绝对位置丢失故障修复过程中应注、数控机床绝对位置丢失故障修复过程中应注意：如果数控机床为加工中心，还要对换刀点意：如果数控机床为加工中心，还要对换刀点进行重新调整，否则容易出现换刀时撞刀故障进行重新调整，否则容易出现换刀时撞刀故障。7、滚珠丝杠螺母副轴向间隙的调整、滚珠丝杠螺母副轴向间隙的调整 可以通过双可以通过双螺母垫片式消隙、螺母垫片式消隙、双螺母螺纹式消隙双螺母螺纹式消隙、齿差式齿差式消隙消隙调整。调整。第五章第五章1、译码指令：DEC指令、DECB指令2、比较指令：COMP指令2、常定义指令：NUME指令3、判断一致指令

18、：COIN指令例题4：属于FANUC系统译码指令的是（ ）A、NUME指令 B、COMP指令 C、DEC指令 D、COIN指令第六章第六章1、增量编码器位置检测装置的机床首次开机时增量编码器位置检测装置的机床首次开机时必须要对机床进行返回参考点操作。必须要对机床进行返回参考点操作。 2、机床操作者按下机床急停按钮，解除急停后、机床操作者按下机床急停按钮，解除急停后必须对机床进行返回参考点操作。必须对机床进行返回参考点操作。3、属于数控机床返回参考点控制形式的有：、属于数控机床返回参考点控制形式的有：（1）、增量编译码有档块控制）、增量编译码有档块控制（2）、绝对编译码无挡块控制）、绝对编译码无

19、挡块控制（3）、绝对编译码有挡块控制）、绝对编译码有挡块控制第六章第六章4、数控机床返回参考点控制过程中，常见的故、数控机床返回参考点控制过程中，常见的故障主要有障主要有找不到参考点找不到参考点和和找不准参考点找不准参考点两方面两方面。5、数控机床返回参考点控制过程中，常见的故、数控机床返回参考点控制过程中，常见的故障主要是指：不能正确执行返回参考点控制，障主要是指：不能正确执行返回参考点控制，往往出现超程报警。往往出现超程报警。6、加工中心自动换刀装置有、加工中心自动换刀装置有斗笠式刀库内部机斗笠式刀库内部机械机构械机构、凸轮机械手刀库内部机械机构。、凸轮机械手刀库内部机械机构。第六章第六章7、影响数控机床加工尺寸不稳定的因素有进给、影响数控机床加工尺寸不稳定的因素有进给机械传动方面、机械传动方面、电气控制方面电气控制方面、系统参数系统参数及数及数