《数控机床维修与调试》-第一章

第一章数控机床维修与调试概述1.1数控机床维修与调试的意义1.2数控机床维修的基本原则与基本要求1.3数控机床维修的方法与步骤1.4数控机床常见故障的类型与特点1.5数控机床维修工技术等级标准1.1数控机床维修与调试的意义随着现代工业技术的迅速发展，数控技术在机械制造行业中的应用越来越广泛。以微处理器为基础，以大规模集成电路为标志的数控设备，已在我国批量生产、大量引进和推广应用，它们为机械制造业的发展创造了条件，带来很大的效益。返回下一页上一页1.1数控机床维修与调试的意义1.1.1数控机床维修与调试的必要性数控机床是集光、机、电、气、液、信息处理等为一体的复杂而庞大的系统，包括数控系统、伺服系统、可编程控制器、精密机械、模拟、数字、电力电子、电机拖动、液压与气动、传感器与检测、网络通信等技术。数控机床具有高精度、高效率、高适应性的特点，适用于多品种、中小批量精密复杂零件的加工。自动化程度高，运行速度快，各部分联系非常紧密，往往有成千上万个机械零件和电器部件，无论哪一部分出现问题都是难以避免的，比如机械锈蚀、机械磨损、机械失效、电子元器件老化、插件接触不良、电流电压波动、温度变化、干扰、噪声，参数丢失或本身有隐患、灰尘、操作失误等，都有可能导致数控机床出现故障甚至使整个机床停机，从而造成整个生产停顿。返回下一页上一页1.1数控机床维修与调试的意义在许多行业中，花费几十万甚至上千万元引进的数控机床均处在关键工作岗位的关键工序上，若在出现故障后不能及时得到修复，将直接影响企业的生产效率和经济效益，会给生产企业带来巨大的损失。另外，确保数控机床调试工作的质量，也是减少机床故障几率，延长机床使用寿命，保证其正常运行的关键。所以，熟悉和掌握数控机床维修与调试技术，及时排除和减少机床故障是非常重要的。数控机床的维修与调试是数控机床使用过程中的重要组成部分，也是目前制约数控机床发挥作用的因素之一，因此学习数控机床维修与调试的技术、方法具有重要的意义。返回下一页上一页1.1数控机床维修与调试的意义1.1.2数控机床维修与调试的目的数控机床维修与调试的基本目的就是要提高数控设备的可靠性。数控设备的可靠性是指在规定的时间内、规定的工作条件下维持无故障工作的能力。衡量数控设备可靠性的重要指标是平均无故障时间MTBF(MeanTimeBetweenFailures、平均修复时间MTTR(MeanTimetoRepair)和平均有效度A。平均无故障时间(MTBF)是指数控机床在使用中两次故障间隔的平均时间，即返回下一页上一页1.1数控机床维修与调试的意义数控机床常用它作为可靠性的定量指标，显然平均无故障时间越长越好。平均修复时间(MTTR)是指数控机床从开始出现故障直至排除故障、恢复正常使用的平均修复时间，即该指标反映数控设备的可维修性，显然平均修复时间越短越好。平均有效度是对数控设备正常工作概率进行综合评价的指标，它是指一台可维修数控机床在某段时间内维持其性能的概率，即返回下一页上一页1.1数控机床维修与调试的意义该指标反映设备正常使用的能力，是衡量设备可靠性的一个重要指标。因此，数控机床维修与调试主要应该做好以下两个方面的工作：(1)做好数控设备的维护调试工作，尽量延长平均无故障时间MTBF；(2)提高数控设备的维修效率，尽量修复使用，缩短平均修复时间MTTR。从这两个方面来保证数控设备具有较高的有效度A，从而提高数控设备的使用率。返回下一页上一页1.2数控机床维修的基本原则与基本要求1.2.1数控机床维修的基本原则数控机床维修的基本原则主要有以下6个方面。1.先外部后内部数控机床是集机械、液压、电气等为一体的自动化设备，其故障的发生也是由这些方面综合反映出来的。因此，维修人员应先由外向内逐一进行排查，尽量避免随意启封、拆卸，否则易引起故障扩大，使机床丧失精度，降低性能。

2.先机械后电气一般来说，机械故障较易发现，而数控系统故障的诊断难度较大。因此，在进行故障检修之前，如果先排除机械方面的故障，往往可以达到事半功倍的效果。返回下一页上一页1.2数控机床维修的基本原则与基本要求3.先静后动先在机床断电的静止状态下，通过了解、观察、测试、分析确认为非破坏性故障后才能给机床通电，然后在运行状态下进行动态的观察、检验和测试，查找故障。而对于破坏性故障，必须排除危险后方可通电。

4.先简单后复杂当出现多种故障互相交织掩盖、一时无从下手时，应先解决容易的问题，后解决难度较大的问题。往往简单问题解决后，难度较大的问题也变得容易了。返回下一页上一页1.2数控机床维修的基本原则与基本要求5.先公用后专用公用性的问题往往影响全局，而专用性的问题只影响局部。例如，机床的几个进给轴都不能运动，这时应先检查和排除各轴公用的计算机数控系统(CNC)、可编程逻辑控制器(PLC),电源、液压等部分的故障，然后再设法排除某轴的局部问题。又如，电网或主电源故障是全局性的，因此一般应首先检查电源部分，看看熔丝是否正常、直流电压输出是否正常。总之，只有先解决影响全局的、主要的矛盾，局部的、次要的矛盾才有可能迎刃而解。返回下一页上一页1.2数控机床维修的基本原则与基本要求6.先一般后特殊在排除某一故障时，要先考虑最常见的、最可能的原因，然后再分析很少发生的、特殊的原因。例如，数控机床不返回参考点故障，常常是由于零点开关或者零点开关挡块位置窜动造成的。一旦出现这一故障，应先检查零点开关或者挡块位置，在排除这一常见的可能性之后，再检查脉冲编码器、位置控制等环节。返回下一页上一页1.2数控机床维修的基本原则与基本要求1.2.2数控机床维修的基本要求数控机床是一种综合应用了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计等先进技术的典型的机电一体化产品，其控制系统复杂、价格昂贵。因此，数控机床的维修对维修人员的素质、维修资料的准备、维修仪器的使用等方面提出了比普通机床更高的要求，这些要求主要包括以下几个。1.人员素质的要求数控设备是技术密集型和知识密集型的机电一体化产品，技术先进、结构复杂、价格昂贵，在生产上往往起着关键作用，因此对维修人员有较高的要求。维修工作的好坏，首先取决于维修人员的素质。为了迅速、准确地判断出故障原因，并进行及时、有效的处理，恢复机床的动作、功能和精度，要求维修人员应具备以下基本素质。返回下一页上一页1.2数控机床维修的基本原则与基本要求(1)专业知识面广由于数控机床通常是集机械、电气、液压、气动等于一体的加工设备，组成机床的各部分之间具有密切的联系，其中任何一部分发生故障均会影响其他部分的正常工作。数控机床维修的第一步是根据故障现象，尽快判别故障的真正原因与故障部位，这一点既是维修人员必须具备的素质，同时又对维修人员提出了很高的要求。它要求数控机床维修人员不仅要掌握机械、电气两个专业的基础知识和基础理论，而且还应该熟悉机床的结构与设计思想，熟悉数控系统的性能。返回下一页上一页1.2数控机床维修的基本原则与基本要求具体地说，就是要求维修人员具有大专以上文化程度，掌握或了解计算机原理、电子技术、电工原理、自动控制与电力拖动、检测技术、液压和气动技术、机械传动及机加工工艺等方面的基础知识。维修人员还必须经过数控技术方面的专门学习和培训，掌握数字控制、伺服驭动及PLC的工作原理，懂得NC和PLC编程。此外，在维修时为了对某些电路与零件进行现场测绘，维修人员还应当具备一定的工程制图能力。返回下一页上一页1.2数控机床维修的基本原则与基本要求(2)勤于思考对数控维修人员来说，胆大心细，既敢于动手，又细心有条理是非常重要的。只有敢于动手，才能深入理解系统原理、故障机理，才能一步步缩小故障范围，找到故障原因。所谓细心，就是在动手检修时，要先熟悉情况，后动手，不盲目蛮干;在动手的过程中要稳，要准。数控维修人员必须“多动脑，慎动手”。数控机床的结构复杂，各部分之间的联系紧密，故障涉及面广，而且在有些场合，故障所反映出的现象不一定是产生故障的根本原因。维修人员必须根据机床的故障现象分析故障产生的过程，结合各种可能产生的原因，迅速找出发生故障的根本原因并予以排除。返回下一页上一页1.2数控机床维修的基本原则与基本要求(3)重视经验积累数控机床的维修速度在很大程度上取决于平时的经验积累，维修人员遇到过的问题、解决过的故障越多，其维修经验也就越丰富。当前数控技术正随着计算机技术的迅速发展而发展，通用计算机使用的硬件、软件，如软件、硬盘、人机对话系统等越来越广泛地应用于新的数控系统，与传统的数控系统的差别日益增大，即使对于经验丰富的维修人员来说，也有不断学习的要求。数控系统的型号多、更新快，不同制造厂家、不同型号的系统往往差别很大。一个能熟练维修FANUC数控系统的人不见得会熟练排除SIEMENS系统所发生的故障，其原因就在于此。返回下一页上一页1.2数控机床维修的基本原则与基本要求数控机床虽然种类繁多、系统各异，但其基本的工作过程与原理却是相同的。因此，维修人员在解决了某故障以后，应对维修过程及处理方法进行及时总结、归纳，形成书面记录，以供今后维修同类故障时参考。特别是对于自己平时难以解决、最终由同行技术人员或专家维修解决的问题，更应该细心观察，认真记录，以便迅速提高自己的水平。如此日积月累，最终达到提高自身水平与素质的目的。返回下一页上一页1.2数控机床维修的基本原则与基本要求(4)善于学习数控机床维修人员不仅要注重分析与积累，还应当勤于学习、善于学习，对数控系统有深入的了解。数控机床，尤其是数控系统，其说明书内容通常都较多，有操作、编程、连接、安装调试、维修手册、功能说明、PLC编程等。这些手册、资料少则数十万字，多则上千万字，要全面掌握数控系统的全部内容绝非一日之功。而在实际维修时，通常也不可能有太多的时间对说明书进行全面、系统的学习。因此，维修人员要像了解机床、系统的结构那样全面了解系统说明书的结构、内容和范围，并能根据实际需要精读某些与维修有关的重点章节，理清思路，把握重点，边干边学。返回下一页上一页1.2数控机床维修的基本原则与基本要求(5)具备专业英语阅读能力虽然目前国内生产数控机床的厂家日益增多，但数控机床的关键部分—数控系统主要还是依靠进口，其配套的说明书、资料往往使用英语;数控系统的操作面板、数控系统的报警文本显示以及随机技术手册也大都用英语表示，不懂英语就无法阅读这些重要的技术资料，无法通过人机对话来操作数控系统，甚至不了解报警提示的含义。对照英语查字典翻译资料，虽可解决一些问题，但会延长停机修理时间。为了能迅速根据说明书所提供的信息与系统的报警提示，确认故障原因，加快维修进程，必须具备专业英语的阅读能力，以便分析、处理问题。返回下一页上一页1.2数控机床维修的基本原则与基本要求(6)能熟练操作机床和使用维修仪器数控维修人员需要有一个善于分析问题的头脑。数控系统的故障现象千奇百怪，各不相同，其起因往往不是显而易见的，它涉及电、机、液、气等各种技术。而在维修过程中，维修人员通常要进入特殊操作方式，如进行机床参数的设定与调整、通过计算机联机调试、利用PLC编程器监控等。此外，为了分析判断故障原因，在维修过程中往往还需要编制相应的加工程序，对机床进行必要的运行试验与工件的试切削。因此，从某种意义上说，一个高水平的维修人员，其操作机床的水平应比一般操作人员更高。返回下一页上一页1.2数控机床维修的基本原则与基本要求(7)有较强的动手能力和实验技能数控系统的修理离不开实际操作，维修人员应会动手对数控系统进行操作，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;应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;应会使用维修所必需的工具、仪表和仪器。但是，对于维修数控机床这样精密、关键设备，动手必须有明确的目的、完整的思路、细致的操作。动手前应仔细思考、观察，找准入手点。在动手过程中更要做好记录，尤其是对于电气元器件的安装位置、导线号、机床参数、调整值等都必须做好明显的标记，以便恢复。维修完成后，应做好“收尾”工作，如将机床、系统的罩壳、紧固件安装到位，将电线、电缆整理整齐等。返回下一页上一页1.2数控机床维修的基本原则与基本要求在系统维修时应特别注意:数控系统中的某些模块是需要用电池保持参数的，对于这些模块切忌随便插拔;更不可在不了解元器件作用的情况下随意调换数控系统、伺服驭动或使用随机的系统诊断纸带对其进行诊断测试。2.技术资料和技术准备维修人员应在平时认真整理和阅读有关数控系统的重要技术资料。维修工作的好坏、排除故障速度的快慢，主要决定于维修人员对数控系统的熟悉程度和运用技术资料的熟练程度。下面分几方面谈谈进行数控维修时所必需的技术资料和技术准备。返回下一页上一页1.2数控机床维修的基本原则与基本要求1)技术资料(1)数控装置部分维修人员应有数控装置安装、连接、使用(包括编程)、操作和维修方面的技术说明书，其中包括数控装置操作面板布置及其操作，装置内各电路板的技术要点及其外部连接图，系统参数的意义及其设定，装置的自诊断功能和报警的显示及处理方法，数控装置接口的分配及其含义和系统的连接图等。返回下一页上一页1.2数控机床维修的基本原则与基本要求(2)PLC装置部分维修人员应有PLC装置及其编程器的连接、编程、操作方面的技术说明书，还应包括PLC用户程序清单或梯形图、I/O地址及意义清单、报警文本以及PLC的外部连接图。PLC程序中包含了机床动作的执行过程，以及执行动作所需的条件，它表明了指令信号、检测元件与执行元件之间的全部逻辑关系。借助PLC程序，维修人员可以迅速找出故障原因，它是数控机床维修过程中使用最多、最重要的资料。维修人员应熟悉PLC编程语言，能看懂用户程序或梯形图，会操作PLC编程器，通过编程器或CNC操作面板(对内装式PLC)对PLC进行监控，有时还需对PLC程序进行某些修改。此外，还应熟练地通过PLC报警号检查PLC有关的程序和I/0连接电路，确定故障的原因。返回下一页上一页1.2数控机床维修的基本原则与基本要求(3)伺服单元部分维修人员应有进给和主轴伺服单元原理、连接、调整和维修方面的技术说明书，其中包括伺服单元的电气原理枢图和接线图、主要故障的报警显示、重要的调整点和测试点、伺服单元参数的意义和设置。维修人员应掌握伺服单元的原理，熟悉其连接，能根据单元板上故障指示发光管的状态和显示屏显示的报警号及时确定故障范围，能测试关键点的波形和状态，并作出比较，能检查和调整伺服参数，对伺服系统进行优化。返回下一页上一页1.2数控机床维修的基本原则与基本要求(4)机床部分维修人员应有机床安装、使用、操作和维修方面的技术说明书，其中包括机床的操作面板布置及其操作，以及机床电气原理图、布置图和接线图。对维修人员来说，还需要有机床的液压回路图和气动回路图。维修人员应了解机床的结构和动作，熟悉机床上电气元器件的作用和位置，会手动操作机床，能够编简单的加工程序并进行试运行。(5)机床主要配套功能部件的说明书与资料在数控机床上往往会使用较多功能部件，如数控转台、自动换刀装置、润滑与冷却系统以及排屑器等。对于这些功能部件，其生产厂家一般都提供了较完整的使用说明书。返回下一页上一页1.2数控机床维修的基本原则与基本要求还有有关元器件方面的技术资料，如数控设备所用的元器件清单、备件清单以及各种通用的元器件手册。维修人员应熟悉各种常用的元器件，一旦需要，能较快地查阅有关元器件的功能、参数及代用型号。对一些专用元器件可查出其生产厂家及订货编号。2)技术准备(1)数据备份做好数据和程序的备份工作十分重要。备份以前多用纸带形式存放，目前多存放在软盘上。除前面所述的系统参数、PLC程序、报警文本需要备份外，还要备份机床必须使用的宏指令程序、典型的零件程序、系统的功能检查程序等。对于一些装有硬盘驭动器的数控系统，还应有硬盘文件的备份。返回下一页上一页1.2数控机床维修的基本原则与基本要求维修人员应了解这些备份的内容，能对数控系统进行输入和输出的操作。(2)现场测绘在维修机床的过程中，维修人员应通过现场测绘、平时积累等方法来完善、整理有关技术资料。有些维修所必需的电路图往往需要通过对实物测绘才能得到，如光栅尺测量头的原理图、主开关电源的原理图。这要求维修人员具备工程制图的能力，且平时做好维修所必需的重要技术资料的准备工作。(3)故障维修故障维修记录是一份十分有用的技术资料。维修人员在完成故障排除工作之后，应认真做好记录，将故障现象、诊断、分析、排除方法一一记录下来。这不仅有利于今后进一步维修，而且有助于维修人员经验的积累与水平的提高。返回下一页上一页1.2数控机床维修的基本原则与基本要求3.工具及备件的要求合格的维修工具是进行数控机床维修的必备条件，数控机床是精密设备，它对各方面的要求较普通机床高，对于不同的故障，所需要的维修工具亦不尽相同。常用的工具主要有以下几类。返回下一页上一页1.2数控机床维修的基本原则与基本要求(1)常用仪表类①数字万用表。数字万用表可用于测量电压、电流、电阻值，也可测量三极管的放大倍数和电容值。它还有一个蜂鸣器挡，可测量电路的通断，判断印制电路的走向。数字万用表如图1-1所示。②数字转速表。转速表用于测量与调整主轴的转速，通过测量主轴的实际转速，以及调整系统及驭动器的参数，可以使编程的主轴转速理论值与实际主轴转速值相符，它是主轴维修与调整的测量工具之一。数字转速表如图1-2所示。返回下一页上一页1.2数控机床维修的基本原则与基本要求③示波器。示波器可以用于检测信号的动态波形，如脉冲编码器、测速机、光栅的输出波形，伺服驭动、主轴驭动单元的各级输入、输出波形等;还可以用于检测开关电源、显示器的垂直、水平振荡与扫描电路的波形等。示波器如图1-3所示。④相序表。相序表主要用于测量三相电源的相序，它是直流伺服驭动、主轴驭动维修的必要测量工具之一。相序表如图1-4所示。PLC编程器。不少数控系统的PLC控制器必须使用专用的编程器才能对其进行编程、调试、监控和检查。这类编程器型号不少，如SIEMENS的PG710,PG750,PG685,OMRON的GPCOI,GPC04,PRO-13一PRO-27等。常用的PLC编程器如图1-5所示。返回下一页上一页1.2数控机床维修的基本原则与基本要求⑥逻辑测试笔。逻辑测试笔可以方便地测量数字电路的脉冲、电平，据其发光管指示即可以判断上升沿或下降沿，是电平或连续脉冲，可以粗略地估计逻辑芯片的好坏。逻辑测试笔如图1-6所示。⑦逻辑分析仪。逻辑分析仪是专门用于观测数字信号的测试仪器，它具有多线示波器和其他自动测试仪的优点，是一种功能很强的微型计算机调试维护和故障检测工具。逻辑分析仪如图1-7所示。⑧集成电路测试仪。数控机床集成电路测试仪分为离线IC测试仪和在线IC测试仪两种。离线IC测试仪可用来测试数控机床上的通用数字集成电路和模拟集成电路等。返回下一页上一页1.2数控机床维修的基本原则与基本要求在线IC测试仪是近几年研制出来的一种用于检测数控机床和各种计算机印制电路板上的数字集成电路和模拟集成电路以及各种元器件的通用型维修仪器。集成电路测试仪如图1-8。⑨特征代码分析仪。它是一种能比较精确地指出计算机失效器件或线路的有效测试工具，已广泛应用于各种类型的微型计算机系统的故障检测及维护和生产调试中。特征代码分析仪如图1-9所示。⑩短路故障追踪仪。它是专门测试印制电路板上或元器件内部短路故障的电子仪器，可以快速地查找印制电路板上的任何短路，如多层板短路、总线短路、电源对地短路、芯片内部短路等故障。短路故障追踪仪如图1-10所示。返回下一页上一页1.2数控机床维修的基本原则与基本要求除了上面介绍的数控诊断仪器之外，还有很多其他的诊断仪器，比如存储器测试仪，激光干涉仪，球杆仪，电动机故障检测仪，机械故障听诊器，各种信号、油液、噪声分析仪等。(2)常用工具类维修数控设备除了要配备必要的测量仪表、仪器之外，一些维修工具也是不可缺少的，主要有以下几种。①电烙铁。它是最常用的焊接工具，焊IC芯片用30W左右的即可，常采用尖头的长寿烙铁头，使用恒温式的更好。电烙铁使用时接地线非常重要，烙铁一旦漏电可能会击穿多个芯片。电烙铁如图1-11所示。②吸锡器。将多个引出脚的IC芯片从电路板上焊下来，常用的方法是采用吸锡器，吸锡器目前分为手动和电动两种。返回下一页上一页1.2数控机床维修的基本原则与基本要求手动吸锡器价格便宜，但在一些场合吸锡效果不好，如拆多层电路板上芯片的接地和电源引脚时，因散热快，难以吸净焊锡。电动吸锡器带电热丝和吸气泵，使用时对准焊点，待锡熔化后按动(手动或脚踩)吸气泵将锡抽净。吸锡器如图1-12。③旋具。规格齐全的一字槽和十字槽旋具各一套。旋具以采用树脂或塑料手柄为宜，为了进行伺服驭动器的调整与装卸，还应配备无感螺旋刀与梅花形六角旋具各一套。在拆卸某些数控零部件时需要专用旋具，如拆卸SIEMENS伺服模块需用头部为六角形的旋具。旋具如图1-13所示。④钳类工具。常用的有平头钳、尖嘴钳、斜口钳、剥线钳等。钳类工具如图1-14所示。返回下一页上一页1.2数控机床维修的基本原则与基本要求⑤扳手。包括大小活络扳手、各种尺寸的内六角扳手。图1-15所示为成套装拆工具。⑥常用的长度测量工具。长度测量工具(如游标卜尺、千分尺、千分表等)用于测量机床移动距离、反向间隙等。通过测量，可以大致判断机床的定位精度、重复定位精度、加工精度等;根据测量值可以调整数控系统的电子齿轮比、反向间隙等主要参数，以恢复机床精度。它是机械部件维修测量的主要检测工具之一。图1-16所示为长度测量工具。⑦其他。其他工具包括剪刀、镊子、刷子、吹尘器、清洗盘、带鳄鱼钳的连接线、纯酒精、清洁触点用喷剂、润滑油等。返回下一页上一页1.2数控机床维修的基本原则与基本要求(3)常用的备件数控机床的维修所涉及的元器件、零件众多，备用的元器件不可能全部准备充分、齐全。但是，若维修人员能准备一些最为常见的易损元器件，可以给维修带来极大的方便，有助于迅速解决问题。这些元器件主要包括常用的二极管、晶体三极管、各种规格的电阻、常用的电位器、常用的集成电路(运放类、集成稳压源类、光祸器件类、线驭动放大器/接收器类、D/A转换器类、输出驭动类、模拟开关类等)、常用规格的熔断器及熔芯等。以上这些元器件与系统的外部输入/输出电路、电源等易损部件有关，在连接不当、外部短路等情况下，比较容易损坏。专业维修人员一般均应准备一部分，以便随时进行更换。返回下一页上一页1.3数控机床维修的方法与步骤1.3.1数控机床维修的方法1.数控机床维修的常规方法数控机床发生的大多数故障，总体上说可采用下述10种方法来进行故障诊断。(1)直观法这是一种最基本、最简单的方法。维修人员通过对故障发生时产生的各种光、声、味等异常现象的观察、检查，可将故障范围缩小到某个模块，甚至一块印制电路板。但是，它要求维修人员具有丰富的实践经验以及综合判断能力。①望—CRT报警信息、报警指示灯、保护器是否跳闸、熔丝是否熔断、元件是否烧焦、电容是否开裂变形等;②闻—电机、电气元件焦蝴味或其他异味;返回下一页上一页1.3数控机床维修的方法与步骤③问—机床的故障现象、加工状况等;④切—发热、振动、接触不良等。(2)系统自诊断法现代的数控系统虽然尚未达到很高的智能化程度，但是已经具备了较强的自诊断功能，能随时监视数控系统硬件和软件的工作状况。一旦发现异常，立即在CRT上显示报警信息或用发光二极管批示出故障的大致起因。利用自诊断功能，也能显示出系统与主机之间接口信号的状态，从而判断出故障发生在机械部分还是数控系统部分，并批示出故障的大致部位。数控系统自诊断的种类有启动诊断、在线诊断和离线诊断，采用这种方法对机床进行维修是当前维修时最有效的一种方法。返回下一页上一页1.3数控机床维修的方法与步骤(3)动态梯形图诊断法目前许多数控系统已有动态梯形图显示画面，通过梯形图信号的明暗或颜色的变化来判断数控机床故障的具体部位，取代了用万用表进行测量的传统方法，是目前普遍采用的故障诊断的有效方法之一。这种方法对数控机床厂家编制的报警号的故障诊断特别有效，但是要求维修人员必须理解并掌握数控机床PLC控制的具体过程原理。新型数控系统的PLC还具有信号追迹功能、分析功能和信号的强制功能，根据此功能可以诊断故障出现前后系统输入/输出信号状态的变化情况，以及信号无效是由系统内部还是由系统外部信号导致的，从而完善了这种诊断方法。返回下一页上一页1.3数控机床维修的方法与步骤(4)参数检查法数控系统的机床参数是保证机床正常运行的前提条件，它们直接影响着数控机床的性能。参数通常存放在系统存储器中，一旦电池不足或受到外界的干扰，可能导致部分参数的丢失或变化，使机床无法正常工作。通过核对、调整参数，有时可以迅速排除故障。特别是对于长期不用的机床，参数丢失的现象经常发生，因此，检查和恢复机床参数是维修中行之有效的方法之一。另外，数控机床经过长期运行之后，由于机械运动部件磨损，电气元件性能变化等原因，也需对有关参数进行重新调整。返回下一页上一页1.3数控机床维修的方法与步骤(5)功能程序测试法所谓功能程序测试法就是将数控系统的常用功能和特殊功能，如直线定位、圆弧插补、螺纹切削、同定循环、用户宏程序等手工编程或自动编程方法，编制成一个功能程序，送入数控系统中，然后启动数控系统使之进行运行加工，借以检查机床执行这些功能的准确性和可靠性，进而判断出故障发生的可能起因。本方法对于长期闲置的数控机床在第一次开机时的检查，以及机床加工造成废品但又无报警的情况下，一时难以确定是编程错误或是操作错误，还是机床故障时的判断是一种较好的方法。返回下一页上一页1.3数控机床维修的方法与步骤(6)交换法所谓交换法就是在分析出故障大致起因的情况下，维修人员可以利用备用的印制电路板、模板，集成电路芯片或元器件替换有疑点的部分，从而把故障范围缩小到印制电路板或芯片一级。这实际上也是在验证分析的正确性。这是一种简单易行的方法，也是现场判断时最常用的方法之一。(7)测量比较法数控系统的印制电路板在制造时为了调整维修的便利，通常都设置有检测用的测量端子。维修人员利用这些检测端子，可以测量、比较正常的印制电路板和有故障的印制电路板之间的电压或波形的差异，进而分析、判断故障原因及故障所在的位置。返回下一页上一页1.3数控机床维修的方法与步骤通过测量比较法，有时还可以纠正因他人在印制电路板上的调整、设定不当而造成的故障。测量比较法使用的前提是:维修人员只有了解或实际测量过正确的印制电路板关键部位、易出故障部位的正常电压值或正确的波形，才能进行比较分析，而且这些数据应随时做好记录并作为资料积累。(8)原理分析法根据CNC系统的组成原理，可以从逻辑上分析各点的逻辑电平和特征参数(如电压值或波形)，然后用万用表、逻辑笔、示波器或逻辑分析仪进行测量、分析和比较，从而对故障进行定位。运用这种方法，要求维修人员必须对整个系统或每个电路的原理有清楚而深刻的了解。返回下一页上一页1.3数控机床维修的方法与步骤(9)敲击法当系统出现的故障表现为若有若无时，往往可用敲击法检查出故障的部位所在。这是由于CNC系统是由多块印制电路板组成的，每块板上又有许多焊点，板间或模块间又通过插接件及电缆相连。因此，任何虚焊或接触不良，都可能引起故障。当用绝缘物轻轻敲打有虚焊及接触不良的疑点处时，故障肯定会再次出现。(10)局部升温CNC系统经过长期运行后元器件均要老化，性能会变差。当它们尚未完全损坏时，出现的故障变得时有时无。这时可用热吹风机或电烙铁等来局部升温那些被怀疑的元器件，加速其老化，以便彻底暴露故障部件。当然，采用此法，一定要注意元器件的温度参数等，不要将原来性能良好的器件烤坏。返回下一页上一页1.3数控机床维修的方法与步骤除了以上介绍的故障检测方法外，还有信号短接法、插拔法、电压拉偏法等，这些检查方法各有特点，维修人员可以根据不同的故障现象加以灵活应用，以便对故障进行综合分析，逐步缩小故障范围，排除故障。2.数控机床维修的先进方法(1)远程诊断远程诊断是数控系统的生产厂家维修部门提供的一种先进的诊断方法，这种方法采用网络通信手段，如图1-17所示。该系统一端连接用户的CNC系统中的专用“远程通信接口”，通过局域网或将普通电话线连接到internet上，另一端则通过internet连接到设备远程维修中心的专用诊断计算机上。由诊断计算机向用户的CNC系统发送诊断程序，并将测试数据送回到诊断计算机进行分析，得出诊断结论，然后再将诊断结论和处理方法通知用户。返回下一页上一页1.3数控机床维修的方法与步骤这种远程故障诊断系统不仅可用于故障发生后对CNC系统进行诊断，还可对用户进行定期预防性诊断。双方只需按预定时间对数控机床进行一系列试运行检查，将检测数据通过网络传送到维修中心的诊断计算机进行分析、处理，维修人员不必亲临现场，即可及时发现系统的故障隐患。(2)自修复系统自修复系统就是在系统内设置有备用模块，在CNC系统的软件中装有自修复程序，当该软件在运行时一旦发现某个模块有故障，系统一方面将故障信息显示在CRT上，另一方面自动寻找是否有备用模块，如有备用模块，则系统能自动使故障模块脱机，而接通备用模块使系统能较快地进入正常工作状态。这种方案适用于无人管理的自动化工作的场合。返回下一页上一页1.3数控机床维修的方法与步骤(3)专家诊断系统专家诊断系统又称智能诊断系统。它将专业技术人员、专家的知识和维修技术人员的经验整理出来，运用推理的方法编制成计算机故障诊断程序库。专家诊断系统主要包括知识库和推理机两部分，如图1-18所示。知识库中以各种规则形式存放着分析和判断故障的实际经验和知识，推理机对知识库中的规则进行解释，运行推理程序，寻求故障原因和排除故障的方法，操作人员通过CRT/MDI用人机对话的方式使用专家诊断系统，操作人员输人数据或选择故障状态，从专家诊断系统处获得故障诊断的结论。FANUC系统中就引入了专家诊断的功能。返回下一页上一页1.3数控机床维修的方法与步骤(4)神经网络诊断神经网络理论是在现代神经科学研究成果的基础上发展起来的，神经网络由许多并行的功能单元组成，这些单元类似于生物神经系统的单元，神经网络反映了人脑功能的若干特性，是一种抽象的数学模型，出自不同的研究目的和角度，它可以作为大脑结构模型、认识模型、计算机信息处理方式和算法结构，神经网络的特点是信息的分布式存储和并行协同处理，它有很强的容错性和适应性，善于联想、综合和推广。将神经网络用于数控机床故障诊断，将其作为某些难以用传统方法处理的故障诊断的手段和方法，这是数控机床故障诊断与维修技术的发展方向。返回下一页上一页1.3数控机床维修的方法与步骤上述诊断方法在实际应用时并无严格的界限，可能用一种方法就能排除故障，亦可能需要多种方法同时进行。主要取决于对系统原理与结构的理解与掌握的深度，以及维修经验的多少。返回下一页上一页1.3数控机床维修的方法与步骤1.3.2数控机床维修的步骤数控设备的故障诊断与维修的过程基本上可分为故障记录、维修前的检查、故障分析与排除、维修排故后的总结。1.故障记录数控机床发生故障时，操作人员应首先停止机床，保护现场，然后对故障进行尽可能详细的记录，并及时通知维修人员。故障的记录为维修人员排除故障提供第一手材料，应尽可能详细。记录内容最好包括下述几个方面。(1)故障发生时的情况记录①发生故障的机床型号，采用的控制系统型号，系统的软件版本号。返回下一页上一页1.3数控机床维修的方法与步骤②故障的现象，发生故障的部位，以及发生故障时机床与控制系统的现象，如是否有异常声音、烟、味等。③发生故障时系统所处的操作方式，如AUTO自动方式)、MDI(手动数据输入方式)、EDIT(编辑)、HANDLE(手轮方式)、JOG(手动方式)等。④若故障在自动方式下发生，则应记录发生故障时的加工程序号、出现故障的程序段号、加工时采用的刀具号等。⑤若发生加工精度超差或轮廓误差过大等故障，应记录被加工工件号，并保留不合格工件。⑥在发生故障时，若系统有报警显示，则记录系统的报警显示情况与报警号。通过诊断画面，记录机床故障时所处的工作状态，如系统是否在执行M、S、T等功能，系统是否进入暂停状态或是急停状态，系统坐标轴是否处于互锁状态，进给倍率是否为0%等。返回下一页上一页1.3数控机床维修的方法与步骤⑦记录发生故障时各坐标轴的位置误差的值。⑧记录发生故障时各坐标轴的移动速度、移动方向，主轴转速、转向等。(2)故障发生的频繁程度记录①故障发生的时间与周期，如机床是否一直存在故障;若为随机故障，则记录一天发生几次，是否频繁发生。②故障发生时的环境情况，如是否总是在用电高峰期发生、故障发生时数控机床旁边的其他机械设备工作是否正常。③若为加工零件时发生的故障，则应记录加工同类工件时发生故障的概率情况。④检查故障是否与进给速度、换刀方式或是螺纹切削等特殊动作有关。返回下一页上一页1.3数控机床维修的方法与步骤(3)故障的规律性记录①在不危及人身安全和设备安全的情况下，是否可以重演故障现象。②检查故障是否与机床的外界因素有关。③如果故障是在执行某固定程序段时出现的，则可利用MDI方式单独执行该程序段，检查是否还存在同样的故障。④若机床故障与机床动作有关，在可能的情况下，应检查在手动情况下执行该动作是否也有同样的故障。⑤机床是否发生过同样的故障，周围的数控机床是否也发生同一故障等。返回下一页上一页1.3数控机床维修的方法与步骤(4)故障时的外界条件记录①发生故障时的周围环境温度是否超过允许温度，是否有局部的高温存在。②故障发生时，周围是否有强烈的振动源存在。③故障发生时，系统是否受到阳光的直射。④检查故障发生时电气柜内是否有切削液、润滑油、水等进入。⑤故障发生时，输入电压是否超过了系统允许的波动范围。⑥故障发生时，车间内或线路上是否有使用大电流的装置正在进行启动、制动。⑦故障发生时，机床附近是否存在吊车、高频机械、焊接机或电加工机床等强电磁干扰源。返回下一页上一页1.3数控机床维修的方法与步骤⑧故障发生时，附近是否正在安装或修理、调试机床，是否正在修理、调试电气和数控装置。

2.维修前的检查维修人员故障维修前，应根据故障现象与故障记录，认真对照系统、机床使用说明书进行各项检查以便确认故障的原因。这些检查包括以下内容。(1)机床的工作状况检查①机床的调整状况如何，机床工作条件是否符合要求。②加工时所使用的刀具是否符合要求，切削参数选择是否合理、正确。③自动换刀时，坐标轴是否到达了换刀位置，程序中是否设置了刀具偏移量。返回下一页上一页1.3数控机床维修的方法与步骤④系统的刀具补偿量等参数设定是否正确。⑤系统的坐标轴的间隙补偿量是否正确。⑥系统的设定参数(包括坐标旋转、比例缩放因子、镜像轴、编程尺寸单位选择等)是否正确。⑦系统的工件坐标系位置，零点偏置值的设置是否正确。⑧安装是否合理，测量手段、方法是否正确、合理。⑨零件是否存在因温度、加工而产生变形的现象等。

(2)机床运转情况检查①在机床自动运转过程中是否改变或调整过操作方式，是否插入了手动操作。②机床是否处于正常加工状态，工作台、夹具等装置是否处于正常工作位置。返回下一页上一页1.3数控机床维修的方法与步骤③机床操作面板上的按钮、开关位置是否正确，机床是否处于锁住状态，倍率开关是否设定为0%。④机床各操作面板上、数控系统上的急停按钮是否处于急停状态。⑤电气柜内的熔断器是否有熔断，自动开关、断路器是否有跳闸。⑥机床操作面板上的方式选择开关的位置是否正确，进给保持按钮是否被按下。(3)机床和系统之间连接情况的检查①检查电缆是否有破损，电缆拐弯处是否有破裂、损伤现象。②电源线与信号线布置是否合理，电缆连接是否正确、可靠。③机床电源进线是否可靠接地，接地线的规格是否符合要求。返回下一页上一页1.3数控机床维修的方法与步骤④信号屏蔽线的接地是否正确，端子板上的接线是否牢固、可靠，系统接地线是否连接可靠。⑤继电器、电磁铁以及电动机等电磁部件是否装有噪声抑制器等。(4)CNC装置的外观检查①是否在电气柜门打开的状态下运行数控系统，有无切削液或切削粉末进入柜内，空气过滤器清洁状况是否良好。②电气柜内部的风扇、热交换器等部件的工作是否正常。③电气柜内部系统、马伙动器的模块、印制电路板是否有灰尘、金属粉末等污染。④在使用纸带阅读机的场合，检查纸带阅读机是否有污物，阅读机上的制动电磁铁工作是否正常。返回下一页上一页1.3数控机床维修的方法与步骤⑤电源单元的熔断器是否熔断。⑥电缆连接器插头是否完全插入、拧紧。⑦系统模块、线路板的数量是否齐全，模块、线路板安装是否牢固、可靠。⑧机床操作面板MDI/CRT单元上的按钮有无破损，位置是否正确。⑨系统的总线设置，模块的设定端的位置是否正确。3.故障分析与排除根据对现场各种情况的分析，对各种可能的原因进行排查，从中找出故障的真正原因。对于维修人员来说这是对机床熟悉程度、知识水平、实践经验和分析判断能力的综合考验。返回下一页上一页1.3数控机床维修的方法与步骤在分析故障起因时，思路一定要开阔，无论是CNC系统、机床强电，还是机械液压、气路等，只要是有可能引起该故障的原因，都要尽可能全面地列出来，进行综合判断和筛选，然后通过必要的测试，达到确诊和最终排除故障的目的。4.维修排故后的总结提高故障分析和维修排除后总结与提高工作是非常重要的阶段，应引起足够的重视。总结提高的主要内容包括:详细记录从故障的发生、分析判断到排除全过程中出现的各种问题，采取的各种措施，涉及的相关电路图、相关参数和相关软件;期间错误分析和排故方法也应记录，并记录无效的原因，除填入维修档案外，内容较多时还要另文详细书写;总结排故过程中所需图样、资料、备件、工具、仪表等的不足，以备条件允许时备齐。返回下一页上一页1.3数控机床维修的方法与步骤总结提高工作的好处如下:①迅速提高维修者的理论水平和维修能力;②提高重复性故障的维修速度;③有利于分析设备的故障率及可维修性，改进操作规程，提高机床寿命和利用率;④有力地改进机床设计上的不足;⑤资源共享，总结资料可作为其他维修人员的参考资料或学习培训教材。总之，维修时应记录、检查的原始数据、状态较多，记录越详细，维修就越方便。用户最好根据该了的实际情况，编制一份故障维修记录表，在系统出现故障时，操作者可以根据记录表的要求及时填入各种原始材料，供维修时参考。返回下一页上一页1.4数控机床常见故障的类型与特点1.4.1数控机床的故障1.数控机床故障的概念数控机床的故障是指数控机床丧失了规定的功能，它包括机械系统、数控系统和伺服系统等方面的故障。数控机床故障诊断是在数控机床运行中，根据设备故障的现象，在掌握数控系统各部分工作原理的前提下，对现行状态进行分析，并辅助必要的检测手段，查明故障部位和原因，提出有效的维修对策，以便维修人员或操作人员尽快进行故障的修复。返回下一页上一页1.4数控机床常见故障的类型与特点数控机床是高度机电一体化的设备，它与传统的机械设备相比，内容上虽然也包括机械、电气、液压与气动方面的故障，但数控机床的故障诊断和维修侧重于电子系统、机械、气动乃至光学等方面装置的交接点上。由于数控系统种类繁多，结构各异，形式多变，给测试和监控带来了许多困难。2.故障的机理分析故障机理是指诱发零件、部件、系统发生故障的物理、化学、电学与机械学过程，也可以说是形成故障的原因。故障机理还可以表述为数控机床的某种故障在达到表面化之前，其内部的演变过程及其因果关系。在研究故障机理时，需要考察的基本因素至少有3个。返回下一页上一页1.4数控机床常见故障的类型与特点①对象，指故障件本身的内部状态与结构对故障的诱发作用，即内因的作用，如机床的功能、特性、强度、内部应力、内部缺陷、设计方法、安全系数、安装条件等。②原因，指能引起设备与系统发生故障的破坏因素，如动作应力(质量、电流、电压、辐射能等)，环境应力(温度、湿度、放射线、日照等)，人为的失误(误操作、装配错误、调整错误等)以及时间的因素(环境随时间的变化、负荷周期、时间的推移)等故障诱因。③结果，即产生的异常状态，或者说基本因素②作用基本因素①的结果。基本因素①的状态超过某种界限，就发生故障而作为故障模式，即基本因素③。返回下一页上一页1.4数控机床常见故障的类型与特点一般说来，故障模式反映着故障机理的差别。但是，故障模式相同，其故障机理不一定相同。同一故障机理，也可能出现不同的故障模式。故障的发生受空间、时间、设备(故障件)的内部和外界多方面因素的影响，有的是一种因素起主导作用，有的是多种因素综合起作用。为了弄清故障是怎样发生的，必须弄清各种直接和间接引发故障产生的因素及其所起的作用。返回下一页上一页1.4数控机床常见故障的类型与特点一般说来，故障模式反映着故障机理的差别。但是，故障模式相同，其故障机理不一定相同。同一故障机理，也可能出现不同的故障模式。故障的发生受空间、时间、设备(故障件)的内部和外界多方面因素的影响，有的是一种因素起主导作用，有的是多种因素综合起作用。为了弄清故障是怎样发生的，必须弄清各种直接和间接引发故障产生的因素及其所起的作用。1.4.2数控机床常见故障的类型数控设备的故障是多种多样的，可以从不同的角度对其进行分类。返回下一页上一页1.4数控机床常见故障的类型与特点1.按故障发生的部位分类(1)主体故障数控机床的主体通常指组成数控机床的机械、润滑、冷却、排屑、液压、气动与防护等部分。机床主体故障主要表现为传动噪声大、加工精度低、运行阻力大、机械部件不动作、机械部件损坏等。润滑不良、液压、气动系统的管路堵塞和密封不良，是机床主体发生故障的常见原因。数控机床的定期维护保养、控制和根除三漏现象的发生是减少主体部分故障的重要措施。机床主体常见的故障主要有以下几种:①因机械部件安装、调试、操作使用不当等原因引起的机械传动故障;返回下一页上一页1.4数控机床常见故障的类型与特点②因导轨、主轴等运动部件的干涉、摩擦过大等原因引起的故障;③因机械零件的损坏、连接不良等原因引起的故障等。

(2)电气故障电气故障通常分为弱电故障和强电故障两大类。数控机床的弱电部分包括CNC、PLC、MDI/CRT以及伺服驭动单元、输入/输出单元等。弱电故障又有硬件故障与软件故障之分。硬件故障是指上述各部分的集成电路芯片、分立电子元件、接插件以及外部连接组件等发生的故障。软件故障是指在硬件正常的情况下所出现的动作出错、数据丢失等故障，常见的有加工程序出错、系统程序和参数的改变或丢失、计算机运算出错等。返回下一页上一页1.4数控机床常见故障的类型与特点强电部分是指控制系统中的主回路或高压、大功率回路中的继电器、接触器、开关、熔断器、电源变压器、电动机、电磁铁、行程开关等电气元器件及其所组成的控制电路。这部分的故障虽然维修、诊断较为方便，但由于它处于高压、大电流的工作状态，发生故障的几率要高于弱电部分，必须引起维修人员的足够的重视。2.按故障的性质分类(1)确定性故障确定性故障是指控制系统主机中的硬件损坏，或只要满足一定的条件数控机床必然会发生的故障。这一类故障现象在数控机床上最为常见，但由于它具有一定的规律，因此也给维修带来了方便。返回下一页上一页1.4数控机床常见故障的类型与特点确定性故障具有不可恢复性，故障一旦发生，如不对其进行维修处理，机床不会自动恢复正常。但只要找出发生故障的根本原因，维修完成后机床立即可以恢复正常。正确的使用与精心维护是杜绝或避免确定性故障发生的重要措施。

(2)随机性故障随机性故障是指数控机床在工作过程中偶然发生的故障。此类故障的发生原因较隐蔽，很难找出其规律性，故常也称之为软故障。随机性故障的原因分析与故障诊断比较困难，一般而言，故障的发生往往与部件的安装质量、参数的设定、元器件的品质、软件设计不完善、工作环境的影响等诸多因素有关。返回下一页上一页1.4数控机床常见故障的类型与特点随机性故障有可恢复性，故障发生后，通过重新开机等措施，机床通常可恢复正常，但在运行过程中，又可能发生同样的故障。加强数控系统的维护检查，确保电气箱的密封，可靠的安装、连接，正确的接地和屏蔽是减少、避免此类故障发生的重要措施。3.按故障的指示形式分类(1)有报警显示的故障数控机床的故障显示可分为指示灯显示与显示器显示两种。①指示灯显示报警。指示灯显示报警是指通过控制系统各单元上的状态指示灯(一般由LED发光管或小型指示灯组成)显示的报警。根据数控系统的状态指示灯，即使在显示器出现故障时，仍可大致分析判断出故障发生的部位与性质。因此，在排除故障的过程中应认真检查这些状态指示灯的状态。返回下一页上一页1.4数控机床常见故障的类型与特点②显示器显示报警。显示器显示报警是指可以通过CNC显示器显示出报警号和报警信息的报警。由于数控系统一般都具有较强的自诊断功能，如果系统的诊断软件以及显示电路工作正常，一旦系统出现故障，可以在显示器上以报警号及文本的形式显示故障信息。数控系统能进行显示的报警少则几十种，多则上千种，它是故障诊断的重要信息。(2)无报警显示的故障这类故障发生时，机床与系统均无报警显示，其分析诊断的难度通常较大，需要仔细、认真地分析判断才能予以确认。特别是对于一些早期的数控系统，由于系统本身的诊断功能不强，或无PLC报警信息文体，出现无报警显示的故障情况则更多。返回下一页上一页1.4数控机床常见故障的类型与特点对于无报警显示故障，通常要具体情况具体分析，根据故障发生前后的变化，进行分析判断，原理分析法与PLC程序分析法是解决无报警显示故障的主要方法。4.按故障的发生状态分类(1)突然故障突然故障是指数控系统在正常使用过程中，事先并无任何故障征兆出现，而突然出现的故障。突然故障的例子有因机器使用不当或出现超负荷而引起的零件折断，因设备各项参数达到极限而引起的零件变形和断裂等。(2)渐变故障渐变故障是指数控系统在发生故障前的某一时期内，已经出现故障的征兆，但此时(或在消除系统报警后)，数控机床还能够正常使用，并不影响加工出的产品的质量。返回下一页上一页1.4数控机床常见故障的类型与特点渐变故障与材料的磨损、腐蚀、疲劳及蠕变等过程有密切的关系。

5.按数控机床发生故障的原因分类(1)自身故障数控机床自身故障是由数控机床自身的原因引起的，与外部使用环境及条件无关。数控机床所发生的绝大多数故障均属此类故障，但应注意有些故障并非由机床本身而是由外部原因所造成的。(2)外部故障数控机床外部故障是由外部原因造成的。例如，数控机床的供电电压过低，电压波动过大，电压相序不对或三相电压不平衡;环境温度过高;有害气体、潮气、粉尘侵入数控系统;外来振动和干扰，如电焊机所产生的电火花干扰等均有可能使数控机床发生故障。此外，还有人为因素所造成的故障。返回下一页上一页1.4数控机床常见故障的类型与特点例如操作不当，手动进给过快造成超程报警，自动切削进给过快造成过载报警。又如，由于操作人员不按时按量给机床机械传动系统加注润滑油，易造成传动噪声或导轨摩擦系数过大而使工作台进给超载。6.按故障的影响程度分类从故障的影响程度来看，数控系统故障分为完全失效故障和部分失效故障。完全失效故障是指数控机床出现故障后，不能再正常加工工件，只有等到故障排除后，才能让数控机床恢复正常工作的情况。部分失效故障是指数控机床丧失了某种或部分系统功能，而数控机床在不使用该部分功能的情况下，仍然能够正常加工工件。数控机床除上述常见故障分类外，还可根据故障发生时有无破坏性分为破坏性故障和非破坏性故障;或根据故障出现的严重程度分为危险性故障和安全性故障等。返回下一页上一页1.4数控机床常见故障的类型与特点1.4.3数控机床故障的特点数控机床属于技术密集和知识密集的设备，其故障往往不是简单易见的，这对维修人员提出了很高的要求。它不仅要求维修人员有电子技术、计算机技术、电气自动化技术、检测技术、机械理论和机械加工工艺、液压与气动等技术知识，还要求具有综合分析和解决问题的能力。要做好维修工作，首先必须看懂说明书，对系统的结构有较为详细的了解，并对故障规律比较熟悉。按照数控机床故障频率的高低，数控机床的使用寿命可以分为3个阶段，即初始使用期、相对稳定运行期和寿命衰老期。这3个阶段故障频率随时间变化的规律可用故障率曲线(或称浴盆曲线)来表示，如图1-19所示。返回下一页上一页1.4数控机床常见故障的类型与特点1.初始使用期T1数控机床从整机安装调试后至运行一年左右的时间称为数控机床的初始使用期。在这段时间内，机械处于磨合阶段，部分电子元器件在电器干扰中因经受不住初期的考验而破坏，所以数控机床在这段时间内的故障频率较高，且随着使用时间的增加而迅速下降。因此，在此期间要加强对机床的监测，定期对机床进行调整，以保证设备的各种运行参数满足技术规范的要求。2.相对稳定运行期T2数控机床经过初始使用期就进入了相对稳定运行期，机床在该期间仍然会产生故障，但是故障频率低且运行稳定，数控机床的相对稳定期一般为7～10年。返回下一页上一页1.4数控机床常见故障的类型与特点产生故障的原因主要是操作或维护不良。在此期间，一方面要不断提高使用和管理的水平，让数控机床创造更高的价值;另一方面要进行良好的保养并实时维修，尽量避免大故障的发生，延长机床的使用寿命。3.寿命衰老期T3数控机床经过相对稳定运行期之后就进入了数控机床的寿命衰老期，由于机械的磨损、电气元器件的品质因数下降，数控机床的故障率又开始增大。例如橡胶件老化，轴承和液压缸磨损，限位开关接触灵敏度以及某些电子元器件品质开始下降，等等。返回下一页上一页1.5数控机床维修工技术等级标准1.5.1数控机床的修理1.数控机床修理的概念数控机床修理是指为保证数控机床正常、安全地运行，以相同的新的零部件取代旧的零部件或对旧的零部件进行加工、修配的操作，这些操作不应改变数控机床的特性。数控机床修理与数控机床改装存在着本质上的区别，修理仅仅是将磨损或损坏了的零部件通过规范的操作恢复到原设计状态。而改造就不一样了，它需要通过再设计去改变数控机床的整机或部件的性能。返回下一页上一页1.5数控机床维修工技术等级标准2.数控机床修理的种类数控机床中的各种零件到达磨损极限的经历各不相同，无论从技术角度还是从经济角度考虑，都不能只规定一种修理即更换全部磨损零件，但也不能规定过多，而影响数控机床的有效使用时间。通常将修理划分为3种，即大修、中修和小修。(1)大修数控机床大修主要是根据数控机床的基准零件已到磨损极限，电子器件的性能已严重下降，而且大多数易损零件也用到规定时间，数控机床的性能已全面下降而确定的。大修时需将数控机床全部解体，一般需将数控机床拆离基础，在专用场所进行。大修包括修理基准件，修复或更换所有磨损或已到期的零件，校正坐标，恢复精度及各项技术性能，重新油漆。此外，还可结合大修进行必要的改装。返回下一页上一页1.5数控机床维修工技术等级标准(2)中修中修与大修不同，不涉及基准零件的修理，主要修复或更换已磨损或已到期的零件，校正坐标，恢复精度及各项技术性能，只需局部解体，并且在现场就地进行。(3)小修小修的主要内容是更换易损零件、排除故障、调整精度，可能发生局部不太复杂的拆卸工作，一般在现场进行，以保证数控机床正常运转。返回下一页上一页1.5数控机床维修工技术等级标准上述3种修理的工作范围、内容及工作量各不相同，在组织数控机床修理工作时应予以明确区分。大修、中修、小修的工作目的与经济性质是完全不同的。中修、小修的主要目的在于维持数控机床的现有性能，保持其正常运转状态。通过中修、小修之后，数控机床原有价值不发生增减变化，属于简单再生产。而大修的目的在于恢复原有一切性能，在更换重要部件时，并不都是等价更新，还可能有部分技术改造性质的工作，从而引起数控机床原有价值发生变化，属于扩大再生产。因此，大修与中修、小修的款项来源应是不同的。由上所述可知，在组织数控机床修理时，应将目常保养、检查、大修、中修、小修加以明确区分。返回下一页上一页1.5数控机床维修工技术等级标准3.数控机床修理的组织方法和制度(1)修理的组织方法数控机床修理的组织方法对于提高工作效率、保证修理质量、降低修理成本有着重要的影响。常见的修理方法有以下几种。①换件修理法:将需要修理的部件拆下来，换上事先准备好的储备部件。此法可降低修理停留时间，保证修理质量，但需要较多的周转部件，占用较多的流动资金，适于大量同类型数控机床的修理。②分部修理法:将各数控机床某一独立部分同时修理，分为若干次，依次进行。此法可利用节假日修理，减少停工损失，适用于大型复杂的数控机床。③同步修理法:将相互紧密联系的数台数控机床同时修理。此法适于流水生产线及柔性制造系统(FMS)等。返回下一页上一页1.5数控机床维修工技术等级标准(2)修理制度根据数控机床磨损的规律，“预防为主，养修结合”是数控机床检修工作的正确方针。但是，在实际工作中，由于修理期间除了会发生各种维修费用以外，还会引起一定的停工损失。尤其在生产繁忙的情况下，往往由于吝惜有限的停工损失而宁愿让数控机床“带病”工作，不到万不得已时决不进行修理，这是极其有害的做法。由于对磨损规律的了解不同，对预防为主这一方针的认识不同，因此在实践中产生了不同的数控机床修理制度，主要有以下几种。①随坏随修，即坏了再修，也叫事后修，事实上是等出了事故后再安排修理。这往往已经造成很严重的损坏，有时已到了无法修复的程度。即使可以修复，也将带来更多的耗费，需要更长的时间，造成更大的损失。应避免随坏随修的现象。返回下一页上一页1.5数控机床维修工技术等级标准②计划预修。这是一种有计划的预防性修理制度，其特点是根据磨损规律，对数控机床进行有计划的维护、检查与修理，预防急剧磨损的出现，是一种正确的修理制度。根据执行的严格程度的不同，又可分为3种。.强制修理，即对数控机床的修理日期、修理类别制定合理的计划，到期严格执行计划规定的内容。.定期修理，即预订修理计划以后，结合实际检