基于模块化的数控维修(第一章-数控维修概述)课件

主讲人：刘胜勇基于模块化的数控机床维修（初级）第一章数控维修概述2

数控机床的重要性

数控机床的维修特点

数控机床维修的基本要求

数控维修的故障分析方法4123

四部到位法维修基本步骤5*基于模块化的数控机床维修1、数控机床的重要性*3数控机床是基于计算机控制技术平台，高度集成了机械、电气、液压和气动等多学科知识的机电一体化产品。因其高精度、高速度、高效率以及加工灵活可变的特点，被广泛应用于各行各业的制造过程中。目前，在许多场合它已成为企业保证产品质量，提高生产效率和管理水平的关键设备之一。由此，对数控机床的故障诊断与快速维修也愈来愈显得重要，有时甚至成为制约企业生产环节的“瓶颈”之一。（举例：美国SIMMONS480-2轴成型磨床、德国肖特PF61-S3000型成型磨床停机50天，全厂停产）2、数控机床的维修特点基于模块化的数控机床维修2、数控机床的维修特点*4数控机床是技术密集型和知识密集型的机电一体化产品，其技术先进、结构复杂、价格昂贵，自动化程度较高；数控机床处于关键岗位和工序，故障将影响质量、停机会制约产量；数控机床的电气控制和机械结构比普通机床复杂，故障检测、诊断有一定难度；1）2）3）对维修人员要求较高——熟悉数控机床工作原理，具备一定的操作技能，了解工艺和电气、液压、气动等知识。4）3、数控机床维修的基本要求基于模块化的数控机床维修数控机床维修的基本要求*5基于模块化的数控机床维修33.1对维修人员的要求3.2对技术资料的要求3.3常用工具及使用方法第一章数控维修概述3.1对维修人员的要求*6基于模块化的数控机床维修

维修人员的素质直接决定了数控机床维修的效率和效果，为迅速、准确判断故障原因，并进行及时、有效地处理，尽快恢复机床动作、功能和精度，作为数控维修人员应做到：3.1.1安全意识强3.1.2专业知识面广3.1.3重视经验积累3.1.4（勤于+善于）学习3.1.5具备专业英语阅读能力3.1.6熟练操作机床和使用维修仪器3.1.7先动口再动手，先机械后电气3.1.8先看后量（电路板维修无图时）数控机床维修的基本要求3.1.1安全意识强*7熟悉钳工、电工安全技术操作规程，懂得安全事故处置程序，掌握必要的应急救援措施，维修过程中时刻紧绷“安全弦”，做到“我要安全”的全面防护。注意自己安全的同时，还得考虑别人的安全，如同缉毒警的说法“一出警，我的安全就交给你负责了”。举例：

1、两人协作，用大锤拆卸机床主轴时，砸伤手；2、使用砂轮机刃磨钻头等配件时，因砂轮机间隙超、砂轮片破碎等，击伤人；一般人站侧面，避免正冲着砂轮片。3、现场合闸，别正冲着闸刀，避免短路打火烧伤手部和面部；4、机床合闸时，观察是否有人正在机床上或防护罩内打扫卫生！如凸轮式冲床把打扫卫生的腿自胯部切掉；目前该人仍健在。5、电工现场拆、接线时，先拆电源线、再拆终端端子线，先接终端端子线，再接电源线；避免电死人。6、还有登高、现场站位等等。基于模块化的数控机床维修3.1对维修人员的要求3.1.2专业知识面广*8①了解或掌握计算机原理、电子技术、电工原理、自动控制与电力拖动、检测技术、机械传动及机加工工艺方面的基础知识；②懂电气、懂机械——电为强电、弱电，机为机械、液压和气动技术；③维修人员还须经过数控技术方面的专门学习和培训，掌握数字控制、伺服驱动及PLC的工作原理，懂得NC和PLC编程。

举例：1、能够识别机械装配图，进行主轴拆卸；2、根据液压原理图，排除液压回路故障；3、结合电气原理图，排除机床外围故障；4、根据系统报警，结合《诊断说明书》排除故障。

基于模块化的数控机床维修3.1对维修人员的要求3.1.3重视经验积累*9数控机床中种类虽繁多，但其基本的工作过程和工作原理大致相同。因此，维修人员在解决了某一故障后，应对故障现象、诊断、分析、排除方法一一加以记录，以供日后同类故障维修参考。在排除故障前应考虑这种故障以前发生过没有，当时是如何解决的。

基于模块化的数控机床维修3.1对维修人员的要求3.1.4（勤于+善于）学习*10数控维修人员应不断学习，拓宽知识面，深入了解数控系统；还应刻苦钻研随机资料、反复阅读，边干边学。熟悉数控系统的连接，能从单元板上发光管的状态和屏幕显示的报警及时确定故障范围，能检查、调整伺服参数，对伺服系统进行优化。熟悉PLC编程，能看懂梯形图，能通过编程器或CNC操作面板监控PLC运行，甚至修改PLC程序。基于模块化的数控机床维修3.1对维修人员的要求3.1.5具备专业英语阅读能力*11数控系统的操作面板、LCD显示屏及随机技术手册多用英文表示，不懂英文就无法阅读这些重要的技术资料，无法通过人机对话，操作数控系统，甚至不识报警提示的含义。对照英文翻字典翻译资料，虽可解决一些问题，但会增加宝贵的停机修理时间。因此，一个称职的数控维修人员须努力培养自己的英语阅读能力。

基于模块化的数控机床维修3.1对维修人员的要求3.1.6熟练操作机床和使用维修仪器*12数控机床的维修离不开实际操作，维修人员应了解机床的结构和动作，熟悉电器元件在机床上的位置和作用；会查看报警信息，检查、修改参数，调用自诊断功能，进行PLC接口检查；会编制简单的典型加工程序，对机床进行手动和试运行操作；会使用维修所必需的工具、仪表和仪器——万用表、游标卡尺、外径千分尺以及磁座百分表。

后面3.3节将介绍“维修常用工具及其使用方法”。基于模块化的数控机床维修3.1对维修人员的要求3.1.7先动口再动手

先机械后电气*13数控机床出现故障后，不要急于动手盲目处理；盲目拆卸，设备可能越修越坏；要分清机械故障还是电气故障。先看故障记录，询问操作者故障过程，了解故障现象及采取的措施等；对现场做细致检查——通电前，判定按钮、接触器、热继电器及保险丝的好坏，从而判定故障所在；通电时，听其声、测参数、判定故障所在。（电动机缺相生热时，测每相对地电压，判定哪相缺损）对生疏设备，先熟悉电路原理和结构特点。拆卸前熟悉每个电气部件的功能、位置、连接方式及与四周其他器件的关系，无组装图时，要一边拆卸，一边画草图，并记上标记。一般机械故障易察觉，而数控系统故障多为软故障，诊断难度大；且经验看，数控机床故障中有50%是机械动作失灵引起的。故先查机械部分是否正常，行程开关是否灵活，气动、液压部分是否正常等。3.1对维修人员的要求3.1.8先看后量（电路板维修无图时）*14手拿一块待修电路板，对其目测，必要时借助放大镜，看：是否有断线；元件如电阻、电容、电感、二极管、三极管等是否击穿；电路板上的印制板连接线是否熔断等；万用表测电路板正负端子间阻值（通常≥70-80欧姆）。若阻值太小（几个或十几个欧姆），则电路板上有元件被击穿或部分击穿，须将被击穿元件找出来——给被修板供电，手摸电路板上各器件温度，烫手的为重点怀疑对象。若阻值正常，用万用表测量板上的电阻、二极管、三极管、场效应管、拨段开关等，查看是否状态良好。基于模块化的数控机床维修3.1对维修人员的要求3.2对技术资料的要求*15基于模块化的数控机床维修数控机床生产厂家向一般像用户提供相关技术资料——有关部件的电气说明书；电气原理图或连接图；参数表；PLC控制程序或梯形图；液压、气动和润滑系统图；关键部件装配图；数控系统操作手册、编程手册；数控系统安装与维修手册或诊断说明书等。

平时，维修人员要认真整理和阅读这些技术资料。维修工作做得好坏，排除故障快慢，主要决定于维修人员对系统的熟悉程度和运用技术资料的熟练程度。数控机床维修的基本要求3.3常用工具及使用方法*16基于模块化的数控机床维修工厂现场维修一般“定位到板子”，即定位到印刷线路板或伺服电动机、机床电器等大器件，有问题更换。一般现场不作线路板修理或晶体管等更换。如进行专业维修，需配备逻辑分析仪、集成电路在线测试仪、晶体管在线测试仪、短路追踪仪、主线故障检测仪，及线路板修理专用工具等。

数控机床维修的基本要求3.3常用工具及使用方法*17基于模块化的数控机床维修1）旋具（螺丝刀）：一字、十字

及其他形式2）钳类工具：平口钳、尖嘴钳、

斜口钳（断线钳）

剥线钳、压线钳等3)扳手：活络板手、内六角扳手、

套筒扳手、开口/呆扳手4)钳工类工具：台钻、电钻、手锤

錾子、锉刀、大锤

紫铜棒、加长套管5)电工类工具：可调恒温式电烙铁

吸锡器、松香、电笔

焊锡丝、镊子等6)仪表、量具：万用表、钳形电流表；游标卡尺、千分尺、磁座百分表等数控机床维修的基本要求万用表*18指针式万用表：测直流电流、电压

和交流电流、电压及电阻等。

使用口诀：3.3常用工具及使用方法基于模块化的数控机床维修

1.水平放置万用表；

2.机械调零；

3.据测量参数要求插入黑、红表笔；（黑表笔接公用端-COM）（红表笔接+、2500V、10A、mA）

4.选档位及量程（电压、电流、电阻等）；

5.选欧姆档时还应进行欧姆调零；

6.将万用表两表笔连接于被测电路中;(注意串联或并联、直流参数还应注意极性)7.据选择的档位及量程读取数值；

8.测完后将档位开关调至交流电压最大档或OFF档；测交流电压（安全）*19档位开关250VAC；表笔置于被测端子；（量程0-250）每格5VAC×4=20VAC

（200+20=220）线电压档位开关500VAC；表笔置于被测端子；（量程0-50、倍数10）每格1VAC×2=2VAC（20+2）×10=220VAC线电压档位开关500VAC；表笔置于被测端子；（量程0-50、倍数10）每格1VAC×8=8VAC（30+8）×10=380VAC相电压电流挡不能测电压，否则烧表。测直流电压*20档位开关2.5VDC；表笔置于被测端子（正负极性——指针不动则表笔接反，指针顺时旋转则表笔极性正确）；（量程0-250、倍数0.01）150÷0.01=1.5VDC测电阻*21档位开关10Ω；表笔二端短接，调欧姆旋钮使指针对准欧姆“0”位上，然后测量。5×10=50Ω3.3常用工具及使用方法钳形电流表*22不切断电路情况下测量单根导线电流的一种电流表。为准确测量，尽量将被测导线钳入钳口中央位置；测量结束将量程开关扳到最大量程位置，以便下次安全使用；测5A以下小电流时，将被测导线绕几圈穿入钳口进行测量，实际电流值应为钳形表读数除以放进钳口内的导线根数。3.3常用工具及使用方法基于模块化的数控机床维修游标卡尺*23测量工件的外径、内径和深度。精度有0.1mm、0.05mm、0.02mm（常用）三种。主要由主尺、游标尺、内测爪、外测爪、深度尺、紧固螺钉等部分组成。3.3常用工具及使用方法游标卡尺的刻线原理图a）：0.1mm游标卡尺的尺身每小格1mm，游标上把9mm分10个小格、每小格0.9mm；尺身与游标每格之差为1mm－0.9mm=0.1mm。图b）：0.05mm游标卡尺的尺身每小格1mm，游标上19mm分20个小格、每小格0.95mm；尺身与游标每格之差为1-0.95=0.05mm。图c）：0.02mm游标卡尺的尺身每小格1mm，游标上刻线每小格49mm∕50=0.98mm，尺身与游标每格之差为1mm－0.98mm=0.02mm。a）0.1mm精度b）0.05mm精度c）0.02mm精度游标卡尺的读数方法*243.3常用工具及使用方法

从尺身上读出尺寸的mm整数数值，再从游标上读出mm的小数数值，然后两个之相加即为工件尺寸。游标卡尺的读数方法3mm+0.1*2=3.2mm22+0.05*10=22.5mm21+0.5=21.5mma）0.1mm游标卡尺b)0.05mm游标卡尺c)0.02mm游标卡尺以游标的5为分界，＜5的0.02*n；＝5的直接为0.5mm；＞5的0.5+0.02*n；游标卡尺的读数方法*253.3常用工具及使用方法

从尺身上读出尺寸的mm整数数值，再从游标上读出mm的小数数值，然后两个之相加即为工件尺寸。游标卡尺的读数方法3mm+0.1*2=3.2mm32+0.05*10=32.5mm21+0.5=21.5mma）0.1mm游标卡尺b)0.05mm游标卡尺c)0.02mm游标卡尺以游标的5为分界，＜5的0.02*n；＝5的直接为0.5mm；＞5的0.5+0.02*n；千分尺*26测量加工尺寸精度较高的工件的一种精密量具，如磨削类工件；测量精度比游标卡尺高。千分尺种类较多：外径千分尺、内径千分尺等，结构原理基本相同。3.3常用工具及使用方法螺距0.5mm：微分筒6每转一圈（50个小格），测微螺杆3沿轴线移动0.5mm。所以微分筒6每转一小格，测微螺杆3沿轴线移动0.5mm/50=0.01mm。固定套筒5上刻有轴向中线，作为微分筒6的读数基准线，基准线上下各一排刻线，刻线相互错开0.5mm。上排刻线为毫米整数值，下排刻线为对应于上刻线的半毫米值。半格误读易出废品，校棒要校零，防止温度对千分尺精度的影响。5+0.5+46*0.01=5.96mm6.702mm磁座百分表*27百分表是利用齿条齿轮或杠杆齿轮传动，将测杆的直线位移变为指针的角位移的一种计量器具；主要用于测量工件的尺寸、形状和位置误差等，分度值0.01mm。通常由表盘1（100个小格）、主指针3、转数指示盘4、档帽5、表体8、测量头10、测量杆11、齿轮6、7、12、13等部分组成。3.3常用工具及使用方法百分表内测量杆11和齿轮的齿距是0.625mm：当测量杆11上升16齿（0.625mm×16=10mm）时，小齿轮12转一周、100齿的大齿轮13也转一周，并带动10齿的小齿轮7和主指针3转10周，从而使100齿的齿轮6转一周并带动转数指示盘4的指针转一周。当测量杆11移动1mm时，主指针3转一周；也就是说指针每转一格表示测量杆移动0.01mm。百分表测量床和工件的误差时，应在多个位置测量，且最大读数与最小读数之差即为测量误差。数控维修的故障分析方法*28基于模块化的数控机床维修4第一章数控维修概述4.1直观法4.2CNC系统自诊断4.3数据状态检查法4.4报警指示灯显示故障4.5备板置换法4.6交换法4.7敲击法4.8升温法4.9功能程序测试法4.10隔离法4.11测量比较法4.12强迫闭合法4.1直观法*29基于模块化的数控机床维修数控维修最常用和首先使用的方法。故障时，按“先外后内”要求，通过望（看）、闻/听、问、切（摸），对故障展开诊断分析。望（看）外部状态或内部器件连接；闻电气件焦糊味等异味/听故障时异常声响的声源：问——“先动口再动手”，看故障记录，向操作者询问故障全过程，了解故障现象及采取的措施等。切（摸）过流、过载或超温引起的发热、振动等故障。数控维修的故障分析方法望（看）外部状态或内部器件连接；*30导轨、滚珠丝杠、传动轴/齿轮、夹具等工作状况正常？连接插头松动或有断线；继电器、接触器与各类开关的触点烧蚀或压力失常；发热元器件表面过热变色；电容膨胀变形；报警指示灯亮；开机是否有火花：触点闭合/断开或导线线头松动时有火花；电动机控制接触器主触点，一相接触不良或该相断路，导致其他两相有火花、该相无火花；电动机相间短路或接地，导致电动机控制接触器主触点三相中，两相火花比正常大，另一相比正常小；电动机过载或机械部分卡死，导致电动机控制接触器主触点三相火花都比正常大；辅助电路中，接触器线圈通电后衔铁不吸时，区分电路断路还是接触器机械部分卡住造成的。可按下启动按钮，若按钮常开触点由闭合

断开时有火花，则电路通路，故障在接触器机械部分；若触点间无火花，则电路断路。逐步接入法查电路的短路、接地故障——换上新熔断器将各支路一条一条的接入电源，重新试验。当接到某段时熔断器又熔断，故障就在刚刚接入的这条电路及其所包含的电器元件上。4.1直观法闻电气件焦糊味等异味；

听故障时异常声响的声源*31电气部分常见异常声响（电源变压器、阻抗器与电抗器等，因铁心松动、锈蚀等引起铁片振动的吱吱声；继电器、接触器等磁回路间隙过大，短路环断裂，动静铁心或衔铁轴线偏差，线圈欠压运行等引起的电磁嗡嗡声或触点接触不好的峨峨声及元器件因过流或过压运行失常引起的击穿爆裂声）；轴承坏、液压泵阻力大、滚珠丝杠无润滑运行等声响。4.1直观法切（摸）过流、过载或超温引起的发热、振动等故障*32气动、液压或冷却系统的管路阻塞、泵卡死，或其它机械故障引起的过载超温，严重时线圈烧损并伴有焦糊味；电路器件运行中因漏电、过流、过载等引起异常温升和异常气味。4.1直观法4.2CNC系统自诊断*33数控维修的故障分析方法主要用于“有报警显示的故障”。大致可归纳为几类：存储器报警、设置错误报警、程序错误报警、误操作报警、过热报警、伺服系统报警、超程报警、连接错误报警、电源报警等；此外，可编程控制器故障、连接故障、温度/压力/液位等不正常、行程/接近开关状态不正常等都有对应的故障编号。开机自检——指CNC系统每次通电

运行准备好，系统内部诊断程序对对系统最关键硬件（CPU、RAM、ROM等芯片和电源单元、伺服控制模块等）和控制软件（监控软件、系统软件），逐一自动诊断；当所有设定项目检测通过后，系统运行准备好；某部位故障时，系统自检停止，由屏幕或硬件（发光二极管）显示报警信息或报警号。在线监控——由各种开关、传感器等把油位、温度、油压、电流、速度等状态信息，设为报警提示，运行中屏显故障信息，间接表达故障部位；查维修手册定故障原因并排除。开机自检和在线监控两种方式4.3数据状态检查法*34数控维修的故障分析方法

CNC在线监控故障时，不但屏显报警，还以多页“诊断地址”和“诊断数据”形式提供机床参数和状态信息，进行接口检查和参数检查。接口检查——屏显输入/输出信号（CNC、MT、PMC三者）的通断状态，1通0断，以检查系统是否将信号输出到机床侧，机床侧开关信号是否已输入到系统，从而确定故障在机床侧还是系统侧。参数检查——机床参数是经试验和调整而获得的重要参数，是机床正常运行的保证；一般包括增益、加速度、轮廓监控及各种补偿值等。参数通常存放在由电池供电保持的RAM中，一旦电池电压不足、机床长期闲置不用或受到外部干扰时，参数会丢失或混乱，机床将不能正常工作；此时可调出机床参数进行检查、修改。4.4报警指示灯显示故障*35基于模块化的数控机床维修数控维修的故障分析方法

通过屏幕报警和分布在电源、主轴驱动、伺服驱动I/O装置上的“硬件”报警指示灯，判断故障原因。

系统自诊断将故障定位到电路板级时，为进一步确认故障板、缩小故障范围，可用相同的（或同型号系统上的）备用板、模块、集成电路芯片替换之。备板置换前，要做好以下工作：查有关电路，以免备用板的损坏；查备用板上的选择开关、跳线是否与原板一致；做好程序、参数的备份，以免数据丢失。4.5备板置换法4.6交换法*36基于模块化的数控机床维修数控维修的故障分析方法

将功能、型号相同的电路板、模块、集成电路和其它零部件相互交换，观察故障的转移情况，快速判断故障部位。如：某轴运动不正常，爬行、抖动、时动时不动或一个方向动另一个方向不动等故障。某数控车床X轴不动，其它功能正常：由结构原理推断，故障可能在系统、驱动器或伺服电动机中的某一环节；还有可能是联轴器脱开、滚珠丝杠副卡死等。交换电动机的动力缆，X向电动机正常，Z向不动作，说明X向电动机是好的，系统到驱动器信号也正常。由此判断原X轴驱动器故障。闭环、半闭环系统，还要考虑位置检测装置。4.7敲击法*37基于模块化的数控机床维修数控维修的故障分析方法数控系统由电路板、连接插座组成，每块电路板上含有很多焊点，虚焊或接插件接口槽接触不良都可能会引起故障。用绝缘物轻轻敲打疑点处，若出现故障，则敲击处可能就是故障部位。

设备运行较长时间或环境温度较高时，会出现故障，可用电吹风、红外灯照射可疑元件或组件，人为将其温度升高（注意器件的温度参数）或降低，加速一些温度特性较差的元器件产生“病症”或使“病症”消除来寻找故障原因。4.8升温法4.9功能程序测试法*38基于模块化的数控机床维修数控维修的故障分析方法

一般遇有下列情况时，可将G、M、S、T、F指令编写进一试验程序中，运行机床，快速判断哪个功能不良或丧失：加工中出现废品而无法确定编程、操作不当或系统故障等原因；长时间闲置机床再投用；系统随机性故障，难以区别是外来干扰还是系统稳定性。4.10隔离法

将某些控制回路断开，缩小故障范围。如：轴抖动、爬行时，难区分数控系统、伺服系统或机械部分哪一环节有问题，可将机械、电气分离，或将闭环分离作开环处理，如此复杂问题简单化。4.11测量比较法*39基于模块化的数控机床维修数控维修的故障分析方法

用万用表、示波器等，对模板或单元上的检测端子的电压、电流、电阻、电平或波形测试，测试值与正常值相比较，诊断故障原因及部位。有时还将正常部分试验性地造“故障”或报警（如断开连线，拔去组件），看是否和相同部分产生的故障现象相似，以判断故障原因。4.12强迫闭合法

直观检查未找到故障点，而又无适当仪表测量时，可用一绝缘棒将有关继电器、接触器、电磁铁等，用外力强行按下，使其常开触点闭合；然后观察电器部分或机械部分出现的现象。如：电动机不转转动，机床相应部分不动

正常运行等。四部到位法维修基本步骤*40基于模块化的数控机床维修5第一章数控维修概述5.1故障记录到位5.2诊断分析到位5.3故障维修到位5.4维修记录到位5.1故障记录到位*41基于模块化的数控机床维修四部到位法维修基本步骤

机床发生故障，操作者停机并保持/保护故障现场（一般不要切断机床电源