数控机床故障诊断及维修-绪论.ppt

1、第一章 绪论,一、数控机床故障诊断与维修的必要性 1.数控机床故障诊断与维修是数控机床正常运转的保 障，也是数控技术发展和完善的巨大的推动力量。 2.一些数控设备处于关键的工作或关键的工序岗位，若在出现故障后不及时的维修并排除故障，就会造成巨大的经济损失，影响产量和质量。 3.从我国维修状况和水平及现阶段人才需求来看： （1）维修状况和水平：差距大，人员素质差，缺乏数字测试分析手段，故障诊断与维修的综合判断能力较差。 （2）制造业需要大量数控人才。人才现状如下：初、中、高级数控技术人才在企业数控技术岗位中分别占70.13%(蓝领）、25.04%（灰领）和4.83%（金领）。,二、数控机床故障诊

2、断,1.故障的基本概念 故障数控机床全部或部分丧失原有的功能。 故障诊断在数控机床运行中，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。提出有效的维修 对策。 2.故障的分类 1）从故障的起因分类 关联性故障和系统的设计、结构或性能等 缺陷有关而造成（分固有性和随机性）。,二、数控机床故障诊断,非关联性故障和系统本身结构与制造无关 的故障。 2）从故障发生的状态分类 突然故障发生前无故障征兆，使用不当。 渐变故障发生前有故障征兆，逐渐严重。 3）按故障发生的性质分类 软件故障程序编制错误、参数设置 不正确、机床操

3、作失误等引起。 硬件故障电子元器件、润滑系统、 限位机构、换刀系统、机床本体等硬件损 坏造成。,二、数控机床故障诊断,干扰故障由于系统工艺、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。 4）按故障的严重程度分类 危险性故障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，造成人身或设备事故。 安全性故障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。,二、数控机床故障诊断,3. 数控系统的可靠性 数控机床除了具有高精度、高效率和高技术的要 求外，还应该具有高可靠性。 衡量的指标有： MTBF平均无故障时间 MTTR排除故障的修理时间 平均有

4、效度A： A=MTBF/（MTBF+MTTR） 平均有效度是指可维修的设备在某一段时间内维持其性能的概率，是一个小于1的正数。数控机床故障的平均修复时间越短，则A就越接近1，那么数控机床的使用性能就越好。,二、数控机床故障诊断,数控设备使用寿命故障频率曲线,二、数控机床故障诊断,4. 数控机床维修的特点 1）数控机床是高投入、高精度、高效率 的自动化设备； 2）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； 3）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。 数控机床属于技术密集型和知识密集型的设备， 对它的维护和诊断，不能仅仅只考虑机或者电

5、，而 必须加以综合，全方位的加以考虑。,二、数控机床故障诊断,例0-1：某数控机床的坐标轴在正、反向进给时产生 震动，综合故障因素为： 1）导轨副和滚珠丝杠螺母副的配合间隙过大。 2）伺服电动机和丝杠的连轴器松动。 3）电器参数，如加减速时间设定过小，使伺服系统 在换向时产生超调，从而引起机床震动。 例0-2：某加工中心通过机床操作面板上的按扭进行 人工换刀，当按下按扭后，无换刀动作。 1）按扭失灵，使I/O单元无信号输入； 2）I/O单元有故障，无信号输出； 3）继电器或接触器失灵； 4）液压或气动故障，如压力不足或电磁阀故障等； 5）行程开关或接近开关失灵，换刀动作失灵；,四、数控诊断技术

6、的发展,1.通讯诊断(远程、海外诊断） 用户机床的通讯口通过电话线和维修 中心的专用通讯诊断计算机相连。 计算机发诊断程序 用户测试数据 计算机诊断结果和处理方法 用户 特点：实用简便； 有一定的局限性 这类数控系统必须具有远距离的诊断接口及连网络的 功能。德国西门子公司在CNC系统中采用了这种诊断 功能。,四、数控诊断技术的发展,2. 自修复系统 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CRT上显示的同 时，自动寻找备用模块并接上。 特点：实用但成本比较高，而且只适 合总线结构的CNC系统。 美国的Cincinnati Milacron公司生产的950CNC系统 就已经采用了

7、这种自修复技术。机箱内安装有一块 备用的CPU板。,四、数控诊断技术的发展,3. 人工智能（AI)专家故障诊断系统,四、数控诊断技术的发展,特点： 1）克服人类数控诊断专家不足的矛盾。 2）具有可视化的故障诊断与维修功能，通过一 问一答解决问题。可充分发挥人的主观能动性。 3）故障诊断专家系统具有知识获取、传播和自学习 功能，能在使用过程中不断完善。 目前，日本FANUC公司已经将专家系统引入到CNC 系统中用于故障诊断。取得良好效果。 4. 人工神经元网络(ANN)诊断 ANN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。,四、数控诊断技术的发展,这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络上，每个输出 神经元对应着一个故障原因。 常用的算法有：误差反向传播算法（BP）、双向联想记忆（BAM）和模糊认识映射FCM等。 特点： 1）具有较强的并行处理能力。 2）强大的非线性映射特性，易于建立复杂的非线性系统和随机过程模型。 3）能同时处理定量和定性信息，提高故障诊断的性能。,五、课程的基本要求与特点,熟悉数控机床各组成部分的工作原理与结构 确立数控机床故障诊断的基本思路与实施诊 断的步骤及注意事项 掌握常