数控技术第3版课件第八章-数控机床的故障诊断

第八章数控机床的故障诊断第一节概述第二节数控机床机械故障的诊断第三节数控系统的故障诊断第四节人工智能(AI)在故障诊断中的应用第一节概述系统可靠性和故障的概念可靠性和故障可靠性：统在规定条件下和规定时间内实现规定功能的能力故障：系统在规定条件下和规定时间内丧失了规定的功能与一般设备相同,数控机床的故障率随时间变化的规律可用图8-1所示的故障曲线表示。根据数控机床的故障率,整个使用寿命期大致可以分为三个阶段,即初期运行期、有效寿命期和衰老期。数控机床的故障规律图8-1第二节数控机床机械故障的诊断实用诊断方法方法问：询问机床故障发生的经过看：看转速,观察主传动系统速度的变化听：运行正常的机床,其声响具有一定的音律和节奏,并保持稳定触：通过手感判别机床的故障嗅：由于剧烈摩擦或电器元件绝缘层破损短路,使附着的油

脂或其他可燃物质发生氧化蒸发或燃烧会产生油烟味、焦糊味等异味第二节数控机床机械故障的诊断现代诊断技术振动测试系统振动测试系统：一般包括测振传感器、信号调理器、信号记录仪、信号分析与处理设备等图8-2振动测试系统的一般组成第二节数控机床机械故障的诊断现代诊断技术振动测试仪图8-3振动测试仪的外形1—电压表显示2—频率选择3—传感器第二节数控机床机械故障的诊断现代诊断技术油样分析技术油样铁谱分析技术：利用铁谱仪(Ferrograph)从润滑油(脂)的试样中分离和检测出磨屑和碎屑,并分析和判断机器运动副表面的磨损类型、磨损程度和磨损部位的技术。油样光谱分析技术：利用油样中所含金属元素原子的光学电子在原子内能级间跃迁产生的特征谱线来检测该种元素存在与否,特征谱线的强度与该种金属元素的含量多少有关。第二节数控机床机械故障的诊断现代诊断技术机械故障诊断的温度监测接触式测温：将测温传感器与被测对象接触,通过被测对象与测温传感器之间的热交换,使两者达到热平衡,利用传感器中的温度敏感元件的某一随温度而变化的特性来检测温度。常用的接触式测温方法有热电偶法测温、热电阻法测温以及利用集成温度传感器测温三种。非接触式测温

利用物体热辐射的原理进行,测温时测量装置不必与被测对象直接接触,可测量运动物体的温度,且不破坏被测物的温度场。常用的非接触式测温装置有单色辐射温度计、辐射温度计、比色温度计和红外热像仪等。第二节数控机床机械故障的诊断现代诊断技术无损检测技术

超声波：超声波检测是利用发射探头向被测对象内部发射超声波,用接收探头接收从缺陷处反射回来或穿过被测对象后的超声波,并将其在显示装置上显示出来,通过观察与分析反射波或透射波的延时与衰减情况,即可获得被测对象内部有无裂纹等缺陷以及缺陷的位置、大小等方面的信息。射线检测：其中包括

X射线,γ射线和中子射线三种。射线在穿过物体的过程中,受到物体的散射和吸收作用会使其强度降低,而降低的程度则取决于被测对象的材料、射线的类型以及穿透距离等,因而可以通过穿透被测对象后射线强度的变化测出被测对象的表面或内部有无缺陷以及缺陷的种类、大小分布等情况。第二节数控机床机械故障的诊断现代诊断技术噪声谱分析技术

噪声谱分析技术：这是一种非接触式测量诊断技术,其主要是通过声波计对数控机床在运行过程中齿轮噪声信号频谱中的啮合谐波幅值的变化进行较为深入的分析,识别和判断齿轮的磨损失效故障状态。第三节数控系统的故障诊断根据报警号进行故障诊断报警号故障信息程序编制错误或操作错误。存储器工作不正常。伺服系统故障。可编程序控制器故障。连接故障。温度、压力、液位等不正常。行程开关(或接近开关)状态不正确。第三节数控系统的故障诊断根据控制系统LED灯或数码管的指示进行故障诊断诊断方法控制系统的发光二极管(LED)或数码管指示是另一种自诊断指示方法：如果和故障报警号同时报警,综合二者的报警内容,可更加明确地指示出故障的位置。在CRT上的报警号未出现或CRT不亮时,LED或数码管指示就是唯一的报警内容了。第三节数控系统的故障诊断根据

PLC状态或梯形图进行故障诊断故障诊断现在的数控机床几乎都使用了可编程序控制器(PLC),只不过有的与NC系统合并起来,统称为NC部分。但在大多数数控机床上,二者还是相互独立的,二者通过接口相联系。无论其形式如何,PLC的作用都是相同的,主要进行开关量的管理与控制。控制对象一般是换刀系统,工作台板转换系统,液压、润滑、冷却系统及其他自动辅助装置等。第三节数控系统的故障诊断根据机床参数进行故障诊断机床参数定义机床参数：其也称机床常数,它是为数控系统与具体机床相匹配时所确定的一组数据,它实际上是NC程序中未定的数据或可选择的方式。故障诊断由于某种原因,如误操作等,存于RAM中的机床参数可能会发生改变甚至丢失而引起机床故障。在维修过程中,有时也需要利用某些机床参数对机床进行调整,还有的参数须根据机床的运行情况及状态进行必要的修正。因此,维修人员应熟悉机床参数,理解其含义,只有在理解的基础上才能很好地利用它,并正确地进行修正而不致产生错误。第三节数控系统的故障诊断用诊断程序进行故障诊断启动诊断启动诊断：其是指从每次通电开始至进入正常的运行准备状态,CNC内部诊断程序自动执行的诊断,一般情况下数秒之内即可完成,其目的是确认系统的主要硬件是否正常工作。在线诊断在线诊断：其是指在系统通过启动诊断进入运行状态后由内部诊断程序对CNC及与之相连接的外设、各伺服单元和伺服电动机等进行的自动检测和诊断。第三节数控系统的故障诊断用诊断程序进行故障诊断离线诊断离线诊断：此诊断是利用专用的检测诊断程序进行的旨在最终查明故障原因,精确确定故障部位的高层次诊断,离线诊断的程序存储及使用方法一般不相同。第三节数控系统的故障诊断经验法经验法在对数控机床的组成有了充分的了解后,根据故障现象大都可以判断出故障诊断的方向。一般来说,驱动系统故障首先检查反馈系统、伺服电动机本身、伺服驱动板及指令电压,如测速反馈环、位置反馈环、指令增益、检测倍率和漂移补偿等。自动换刀不能执行则应首先检查换刀基准点的到位情况,液压、气压是否正常,相关限位开关的动作是否正常等。第三节数控系统的故障诊断换板法换板法换板法：此法是将怀疑目标用备件板进行更换,或用机床相同的板进行互换。然后起动机床,观察故障现象是否消失或转移,以确定故障的具体位置。如果故障现象仍然存在,说明故障与所更换的电路板无关,而在其他部位;如果故障消失或转移,则说明更换的电路板正是故障板。第三节数控系统的故障诊断换板法换板法注意项若非对系统十分了解,有相当的把握,一般不要轻易更换CPU板及存储器板,这样有可能造成程序和机床参数的丢失,导致故障的扩大。对EPROM一种断电后板或板上有EPROM芯片时,请注意存储器芯片上贴的软件版本标签是否与原板完全一致。若不一致,则不能更换。有些板是通用的,要根据机床的具体情况及使用位置进行设定。因此要注意板上拨动开关的位置是否与原板一致,短路线的设置是否与原板相同。第四节人工智能(AI)在故障诊断中的应用专家系统的一般概念专家系统专家系统：它是一个或一组能在某些特定领域内,应用大量的专家知识和推理方法求解复杂问题的一种人工智能计算机程序。一般专家系统的构成第四节人工智能(AI)在故障诊断中的应用专家系统的一般概念专家系统面临的问题知识获取困难,特别是经验性知识(启发式知识)更难获取。对人的形象思维难以模拟。知识领域狭窄。第四节人工智能(AI)在故障诊断中的应用数控机床故障诊断的专家系统故障诊断专家系统具体用于的方面故障监测：当系统的主要功能指标偏离了期望的目标范围时,就认为系统发生了故障。故障分析：又叫故障分离或状态分析,根据检测到的信息和其他补充测试的辅助信息寻找故障源。知识领域狭窄。决策处理

：有两个方面的内容,一方面当系统出现与故障有关的征兆时,通过综合分析,对设备状态的发展趋势作出预测;另一方面当系统出现故障时,根据故障等级的评价,对系统作出修改操作和控制或者停机维修的决定。第四节人工智能(AI)在故障诊断中的应用数控机床故障诊断的专家系统故障诊断专家系统基本结构第四节人工智能(AI)在故障诊断中的应用人工神经元网络在故障诊断中应用神经元网络进行数控机床故障诊断的原理原理：将数控机床的故障症状作为神经元网络的输入,将查得的故障原因作为神经元网络的输出,对神经元网络进行训练。神经元网络通过学习将得到的知识以分布的方式隐式地存储在各个网络上,其每个输出对应一个故障原因。当数控机床出现故障时,将故障现