数控故障实验指导书

1、数控机床故障诊断与维修实验指导书 一、 实验性质和任务数控机床故障诊断与维修实验是数控技术专业（高职）重要的实践性环节。本实验的任务是配合数控机床故障诊断与维修课程，通过对数控机床上的典型故障进行系统而全面的分析诊断、故障定位与排除故障，理论结合实践地掌握数控机床故障诊断与维修的基本思路、判断原则、基本方法与具体的实施步骤。二、实训要求本实验中要求学生：1养成安全、认真、踏实、严谨、一丝不苟的工作作风。2. 确立数控机床故障检测与诊断的基本思路与判断原则。3学会全面查阅数控机床的技术资料，掌握机床的电气控制系统的组成及其基本原理。学会在现象与背景的调查与分析基础上归纳总结出一些典型故障的故障特

2、征、故障类型与故障大定位，制作出各种相关的系统框图与相关的动作流程图，以故障流程图来确定诊断与维修的具体步骤。4. 学会应用数控机床自诊断。初步掌握故障检测与诊断的手段与方法。初步能进行故障定位。学会建立故障档案。5按实验环节递交报告，最后递交数控机床故障诊断与维修的总结报告。二、 实验内容与学时安排实验1维修前技术准备 4学时实验2几何精度检测方法 4学时实验3数控机床电器故障诊断 3学时实验4自诊断法故障分析数控机床4学时实验5数控机床典型部件 5学时四、本实验与其它课程关系相关前修课程：数控机床、典型数控系统、可编程控制器、数控机床编程、数控机床伺服系统、数控机床电器、微机原理及其应用。

3、五、教材及参考书教材：数控机床故障诊断与维修实验指导书参考书：数控机床故障诊断与维修HNC-21数控车床规格、操作说明HNC-21数控系统连接与维修说明HNC-21数控系统电气使用说明书HED-21S-2电气原理图HED-21S-2数控系统使用说明书实验一技术准备一、 实验目的本实验项目目的是培养学生阅读技术资料能力；概括总结能力；勾画系统框图的能力。为后续实验作技术准备。二、 实验要求通过本实训项目，要求学生1. 了解数控设备维修与故障诊断前必须进行的技术准备的内容。学会全面查阅技术资料操作说明、维修手册、电气原理图与连接手册，了解数控机床的使用条件（工作环境条件、电源与接地要求）。2. 了

4、解熟悉HED-21S-2数控工作台系统器与电气连接框图，熟悉数控机床的常用电器的使用条件、功能、部位及其连接关系。3. 再通过实际HNC-21T数控车床上的对照与认识，熟悉数控机床的基本结构与组成，勾画闭环控制系统框图。三、 实验内容与步骤1 认真全面地查阅HNC-21T数控车床与HED-21S-2系统数控机床技术资料，概括机床结构与控制系统特点，以及使用要求。2 熟悉数控机床的常用电器的使用条件、功能、部位及其连接关系。3 对照两个数控车床上的电器与系统结构，画出该机床的半闭环控制系统框图。四、 注意事项1 爱护并保管好借用的技术资料。不许在资料上涂写。2 明确实验要求，按要求完成实验内容。

5、3 独立完成概括总结、两张框图以及实验报告。五、 实验报告要求1 技术资料阅读的概括总结，包括机床使用要求、对电源与接地、防强电干扰的措施。2 画出该机床的半闭环控制系统框图。并利用所学知识来总结：3 了解机床故障诊断的特点并分析故障类型。 1） 哪些故障是属于位置环故障？哪些故障是速度环故障？2）有哪些控制类型的故障现象？故障类型与可能的故障部位？常用的诊断方法？3）哪些独立单元是开关量输入？哪些是模拟量输入？哪些环节传递数字脉冲信号？4）哪些器件易发生故障？故障机理是什么？5. 体会。实验二切削精度检测方法一、实验目的：了解进行数控机床、加工精度检测常用的工具及其使用方法了解ISO标准、G

6、B中常见的数控机床几何精度及加工精度检测项目标准数据。掌握数控机床几何精度、加工精度检测方法。 实验内容：机床调平、常见几何精度检测、常见加工精度检测 二、实验要求： 在精度测量中，必须积极思考每一步骤进行的思路。弄清每一测量项目所采用的方法。三、实验内容与步骤：实验内容：常见加工精度检测（1）外圆车削 其中L=200 d2=30 l2=12 数据处理平均直径方差其中，并用百分表测量三处凸台处的最大跳动度并加以记录。（2）端面测量在端面直径方向按等分选5点用百分表进行测量跳动度记录下每处的最大跳动数值并加以记录。（3）等螺距螺纹车削其中， 螺距测量过程对螺距进行测量，按L长度方向选5处进行测量

7、，数据处理平均螺距为：，方差为：（4）球面车削左图为需测量圆弧，右图为为方面测量实际加工图，在每处测量处测量多台阶高度进行测量，将测量值与理论值进行比较得到误差。将每处测量值、理论值与误差值进行记录。实验三 数控机床电器故障诊断 一、实验目的：了解机床常用电器的主要故障与主要分析方法三、 实验要求：根据机床常用电器的结构与工作原理，来分析可能出现的常见故障及其表现（故障现象）四、 实验内容与步骤：1 要求了解对机床电路的结构与工作原理。2 分类总结它们的主要故障及其相关可能表现的故障现象。3 总结常用分析故障的方法。一、实验目标1熟悉数控系统综合实验台各个组成部件的接口。2能读懂电气原理图，通

8、过电气原理图能独立的进行数控系统各部件之间的互连。3掌握数控系统的调试及运行方法。1 电源部分 图3-1 数控系统电气原理图电源部分2继电器与输入输出开关量 图3-2 数控系统电气原理图继电器部分 图3-3 数控系统电气原理图继电器板图图3-4 数控系统电气原理图输入开关接口图3-5 数控系统电气原理图输出开关接口3数控装置与手摇和光栅尺的连接 图3-6 数控系统电气原理图手摇单元图3-7 数控装置与光栅尺连接4数控装置与主轴连接 图3-8 数控系统电气原理图主轴单元5数控装置与步进驱动器连接 图2-9 数控系统电气原理图步进驱动单元图3-9 数控系统电气原理图步进驱动单元6数控装置与交流伺服

9、连接 图3-10 数控系统电气原理图交流伺服单元7数控系统刀架电机的连接 图3-11 数控系统电气原理图刀架电机部分三、实验设备、仪器、工具或材料1数控系统综合实验台一套2专用连接线一套3万用表一个4工具一套四、实验主要内容设计（一）数控系统连接内容1电源回路连接 1) 根据图2-1连接数控系统电源回路，接完线后仔细复查，确保接线正确。2）断开所有空开，接入三相AC380V电源，用万用表测量QF1进线端是否有380V电压。3）合上QF1，测量TC1的初级线圈、次级线圈和QF2的进线端电压，测量整流电路输出端的电压应为+35V左右。4）合上QF2，测量QF2输出端和TC2初级线圈、次级线圈电压。

10、5）合上QF4，这时开关电源VC1的指示灯亮，测量开关电源VC1的输出电压应为+24V。6）断开所有的空开，断开380V电源。2数控系统继电器和输入输出开关量连接内容1）根据图2-2、2-3连接数控系统的继电器和接触器。2）根据图2-4连接数控系统的输入开关接口。3）根据图2-5连接数控系统的输出开关接口。 3数控装置和手摇连接内容1）根据图2-6连接数控装置和手摇。2）根据图2-7连接数控装置和光栅尺。4数控装置和变频主轴连接内容1）根据图2-8连接主轴变频器和主轴电机强电电缆。2）连接数控装置和主轴变频器信号线。3）地线可靠且正确地连接。5数控装置和步进电机驱动器连接内容1）根据图2-9连

11、接步进电机驱动器和步进电机。2）连接步进电机驱动器的电源。3）连接数控装置和步进电机驱动器。4）地线可靠且正确地连接。6数控装置和交流伺服连接 1）参照图2-10连接交流伺服和交流伺服电机的强电电缆和码盘信号线。2）连接交流伺服的电源。3）连接数控装置和交流伺服信号线4）地线可靠且正确地连接。7数控系统刀架电机连接 根据图2-11连接刀架电机。（二）数控系统调试内容1线路检查内容 由强到弱，按线路走向顺序检查 1）变压器规格和进出线的方向和顺序正确。 2）主轴电机、伺服电机强电电缆的相序。 3）DC24V电源极性连接是否正确。 4）步进驱动器直流电源极性连接是否正确。 5）所有地线都可靠且正确

12、地连接。2系统调试内容1）通电a）按下急停按钮，断开系统中所有空气开关。b）合上空气开关QF1。c）检查变压器TC1电压是否正常。d）合上控制DC24V的空开QF4，检查DC24V电源是否正常。HNC-21数控装置通电，检查面板上的指示灯是否点亮。HC5301-8开关量接线端子和HC5301-R继电器板的电源指示灯是否点亮。e）用万用表测量步进驱动器直流电源+V和GND两脚之间电压应为DC+35左右，合上控制步进驱动器直流电源空开QF3。f）合上空气开关QF2。g）检查变压器TC1电压是否正常h）检查设备用到的其他部分电源是否正常。i）通过查看PLC状态，检查输入开关量是否和原理图一致。2）系

13、统功能检查a）左旋并拔起操作台右上角的“急停”按钮使系统复位，系统默认进入“手动”方式，软件操作界面的工作方式变为“手动”。b）按压“+X”或“-X”按键（指示灯亮），X轴应产生正向或负向连续移动。松开“+X”或“-X”按键（指示灯灭），X轴即减速停止。用同样的操作方法，使用“+Z”、“-Z”按键可使Z轴产生正向或负向连续移动。c）在手动工作方式下，以低速分别点动X、Y轴，使之压限位开关，仔细观察是否压得到限位开关，若到位后压不到限位开关，应立即停止点动；若压到限位开关，仔细观察轴是否立即停止运动，软件操作界面是否出现急停报警，这时一直按压“超程解除”按键，使该轴向相反方向退出超程状态后松开“

14、超程解除”按键，若显示屏上运行状态栏“运行正常”取代了“出错”，表示恢复正常，可以继续操作。检查完X、Z轴正、负限位开关后，手动将工作台移回中间。d）按一下“回零”按键，软件操作界面的工作方式变为“回零”。按一下“+X”和“+Z”按键，检查X、Z轴是否回参考点。回参考点后，“+X”和“+Z” 指示灯应点亮。e）在手动工作方式下，按一下“主轴正转”按键（指示灯亮），主轴电机以参数设定的转速正转，检查主轴电机是否运转正常，按压“主轴停止”，使主轴停止正转。按一下“主轴反转”按键（指示灯亮），主轴电机以参数设定的转速反转，检查主轴电机是否运转正常，按压“主轴停止”，使主轴停止反转f）在手动工作方式下

15、，按一下刀号选择按键，选择所需的刀号，再按一下“刀位转换”按键，转塔刀架应转动到所选的刀位。g）调入一个演示程序自动运行，观察十字工作台运动情况。 3） 关机 a）按下控制面板上的“急停”按钮。b）断开空开QF2、QF3。c）断开空开QF4。d）断开空开QF1，断开380V电源。 五、实验设计注意事项请注意实验过程中常遇故障现象，了解相应故障诊断及排故方法。（一）系统不能正常启动 1屏幕没有显示图3-12 电源插座示意图分类原因措施接线电源不正确检查电源插座；检查输入电源是否正常。（应该为DC24 V。接线极性是否正确）。调整亮度太低或太高调整面板上的亮度调节按键。硬件HNC-21的CPU板损

16、坏更换2 DOS系统不能启动 分类原因措施软件文件已破坏用软盘运行系统；用杀毒软件检查软件系统；重新安装系统软件。硬件电子盘或硬盘物理损坏更换电子盘或硬盘；用软盘运行系统3 不能进入数控主菜单 分类原因措施系统软件系统文件被破坏用杀毒软件检查系统；重新安装系统软件。4 进入数控主菜单后黑屏 分类原因措施接线电源不正确检查电源插座；检查电源电压；确认电源负载能力是否达到100W的标准。系统软件系统文件已破坏用杀毒软件检查系统；重新安装系统软件。5 运行或操作中出现死机或重新启动 分类原因措施参数参数设置不当重新起动后，在急停状态下检查参数；检查坐标轴参数、PMC用户参数；作为分母的参数不能为0。

17、操作同时运行了系统以外的其它内存驻留程序；正从软盘或网络调用较大的程序；从已损坏的软盘上调用程序。等待；中断零件程序的调用。系统软件系统受破坏杀毒或重新安装系统。DOS系统配置文件CONFIG.SYS中同时打开的文件数量过少设置为50或更多，FILES=50接线电源功率不够检查电源插座；检查电源电压；确认电源负载能力是否达到100W的标准。6不能急停和复位 1）不能产生复位信号 图3-13 手持接口示意图分类原因措施硬件急停回路没有闭合检查超程限位开关的常闭触点；检查急停按钮的常闭触头；若未装手持单元或手持单元上无急停按钮，XS8接口中的4、17引脚应短接。PLC软件未向系统发送复位信号检查K

18、A中间继电器；检查PLC程序。2）复位不能完成 分类原因措施硬件松开急停按钮，PLC中规定的系统复位所需要完成的信息未满足要求，如伺服动力电源准备好、主轴驱动准备好等信号。检查逻辑电路六、实验实施过程思考点1数控系统的交流伺服驱动系统、步进驱动系统采用何种控制方式？2数控系统故障一般分析和判断方法有哪些？3画出数控系统电气控制回路连接图、电源回路连接图。4 HNC-21TF车床数控装置，松下MSDA023A1A交流伺服，MSM1022AC交流伺服电机，光栅尺组成控制系统的如何连接？实验四自诊断参数与诊断画面的调用一、实验目的：认识并学会正确使用数控机床的自诊断与参数的各种画面。二、实验要求：根

19、据故障现象或报警内容，充分利用参数法与系统的自诊断功能来分析故障。三、实验内容与步骤：故障现象一：HED-21S-2系统程序中断、X轴限位报警 （软限位、诊断-调试）故障现象二：HED-21S-2系统跟随误差过大报警（诊断-维修信息）故障现象三：HNC-21T系统主轴不转，无报警显示。（主轴D/A输出设定与增益倍率选择）故障现象四：HNC-21T系统跟随误差过大报警 故障现象五：HNC-21T系统无论运行或静止状态，X轴电机都发生激烈的极高频振动。 故障现象六：HNC-21T系统加工精度低。 故障现象七：HNC-21T系统机床通电后，不能启动。无报警显示。故障现象八：HNC-21T系统限位报警

20、（即超程报警）四、注意事项：只许阅读各画面的内容，不许自行修改系统的任何数据。 五、实验报告要求1 画出故障分析判断的流程图。对故障现象七与八可画粗略的判别流程图。2 针对每一故障现应该先查哪些参数？为什么？ 3 在上述故障现象中分析中，你是如何充分利用自诊断的？查哪些参数的实时状态参数？实验五 典型故障综合诊断与与故障档案的建立一、 实验目的1. 认识数控机床本体电气功能器件的常见故障现象。学习应用常规检查法、试探交换法、短路销法、测量比较法、信号强制法与接口信号法诊断，予以故障定位。2. 认识并诊断主轴各类故障。综合应用现象分析法、信号追踪法、以及试探交换法等分析有关主轴各类故障。学习主轴系统与驱动系统的异常振动与噪声的诊断方法，了解机械故障诊断的双特征法。3. 学习伺服超差的分析与排除的一般方法。4. 认识与掌握监测