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第0章绪论0.1数控机床故障诊断与维修的意义0.2数控机床故障诊断与维修的基本要求0.3数控机床故障诊断原则和方法0.4数控机床故障诊断与维修的基本步骤0.5数控机床维护保养的知识0.1数控机床故障诊断与维修的意义0.1.1数控机床故障诊断与维修的必要性数控维修技术不仅是保障正常运行的前提，对数控技术的发展和完善也起到了巨大的推动作用，因此，目前它已经成为一门专门的学科。另外，任何一台数控设备都是一种过程控制设备，这就是要求它在实时控制的每一时刻都准确无误地工作。任何部分的故障与失效，都会使机床停机，从而造成生产停顿。因而对数控系统这样原理复杂、结构精密的装置进行维修就显得十分必要了。下一页返回0.1数控机床故障诊断与维修的意义在许多行业中，花费了几一万到上千万美元引进的数控机床，这些设备均处于关键的工作岗位，若在出现故障后不能及时维修和排除故障，就会造成较大的经济损失。我们现有的维修状况和水平，与国外进口设备的设计与制造技术水平还是存在很大的差距。造成差距的原因在于:人员素质较差、缺乏数字测试分析手段、数控机床故障诊断与维修的综合判断能力和测试分析技术等有待提高等上一页下一页返回0.1数控机床故障诊断与维修的意义0.1.2数控机床的技术指标要发挥数控机床的效率，就要求机床开动率高，这对数控机床提出了可靠性的要求。衡量可靠性的主要指标是平均无故障工作时间MTBF(MeanTimeBe-tweenFailure)。平均无故障工作时间是指设备在一个比较长的使用过程中，两次故障间隔的平均时间如下式所示:MTBF=总工作时间/总故障次数下一页返回上一页0.1数控机床故障诊断与维修的意义当数控设备发生了故障，需要及时进行排除，从开始排除故障直到数控设备能正常使用所需要的时间称为平均修复时间MTTR(MeanTimeToRepair)，反映了数控设备的可维修性，衡量数控机床的可靠性和可维修性的指标是平均有效度A，其计算方法如下式所示: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，这是一个小于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。下一页返回上一页0.1数控机床故障诊断与维修的意义数控机床的故障诊断与维修是数控机床使用过程中重要的组成部分，也是目前制约数控机床发挥作用的因素之一，所以学习数控机床故障诊断与维修的技术和方法有重要的意义。数控机床的生产企业加强数控机床的故障诊断与维修的力量，可以提高数控机床的质量，有利于数控机床的推广和使用;数控机床的使用单位培养掌握数控机床的故障诊断与维修的技术人员，有利于提高数控机床的使用率;随着数控机床的推广和使用，培养更多的掌握数控机床故障诊断与维修的高素质人才的任务也越来越迫切。返回上一页0.2数控机床故障诊断与维修的基本要求0.2.1维修人员基本素质的要求维修人员的素质与维修水平直接决定着效率和效果，为了迅速、准确判断故障原因，并进行及时有效的处理，作为数控机床的维修人员应具备以下方面的基本条件:(1)掌握多学科知识。由于数控机床是集机械、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都会影响其他部分的正常工作。它要求数控机床维修人员要掌握机械、液压气动、电气、计算机等多学科的基础理沦知识，而且要有丰富的经验与广博的知识，熟悉数控机床的知识，能迅速找出故障原因。下一页返回0.2数控机床故障诊断与维修的基本要求(2)善思慎行。数控机床既有硬件又有软件，其结构复杂，各部分之间的联系紧密，有时故障所反映出的现象却不一定是生产故障的原因，作为维修人员应能根据机床的故障现象分析故障的原因，这就要求维修人员善于思考，能透过现象看到本质，迅速地解决问题，切忌草率下结沦，擅自更换元器件，以便造成更大的故障。下一页返回上一页0.2数控机床故障诊断与维修的基本要求(3)重视积累。平时积累的经验在很大程度上决定数控机床的维修速度，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。数控机床虽然种类多，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，以供今后同类故障维修参考。特别是对自己一时难以解决、最终由同行及其他人员或专家维修解决的问题，更应该细心观察，认真记录。下一页返回上一页0.2数控机床故障诊断与维修的基本要求(4)勤于学习。数控机床，尤其是数控系统，其说明书内容通常较多，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、资料内容很多，要全面掌握系统的全部内容需要很长时间，因此对维修人员来讲，要善于学习，时时学习，储备的知识多了，维修时便有了思路，提高了维修的速度及质量。事实上，如果对某个数控机床的所有资料学习明白了，那么维修的水平会得到很大的提高。下一页返回上一页0.2数控机床故障诊断与维修的基本要求(5)具备一定的英语阅读能力。目前数控机床进口的较多，其配套的说明书，资料往往是英文的，即使不是英文的，数控系统中的许多术语大都是英语的简写，良好的英语水平对这些术语的记忆理解会有很大的提高，况且数控系统的报警文本显示亦以英文居多。为了能迅速根据系统的提示与机床说明书中所提供信息，确认故障原因，加快维修进程，作为一个维修人员，最好能具备专业英语的阅读能力，提高英语水平，以便分析、处理问题。下一页返回上一页0.2数控机床故障诊断与维修的基本要求(6)能熟练操作机床。这是数控维修人员的基本要求。在维修过程中，维修人员通常要进入一般操作者无法进行的特殊操作方式。如进行机床参数的设定与调整，通过计算机以及软件进行联机调试，利用PLC编程器监控等。此外，为了分析判断故障原因，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操作人员更高，运用编程指令的能力应比编程人员更强下一页返回上一页0.2数控机床故障诊断与维修的基本要求(7)具有较强的动手能力。动手能力是维修人员必须具备的能力。尤其对于维修数控机床这样精密、关键的设备，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，动手过程中要做好记录，尤其对于电气元件的安装位置、导线号、机床参数、调整值等必须做好明显的标记，以便恢复。下一页返回上一页0.2数控机床故障诊断与维修的基本要求0.2.2技术资料的要求1.数控机床使用说明书它是由机床生产厂家编制并随机床提供的随机资料。机床使用说明书通常包括以下与维修由关的内容:(1)机床电气控制原理图(2)机床主要机械传动系统及主要部件的结构原理示意图。(3)机床的液压、气动、润滑系统图(4)机床安装和调整的方法与步骤。(5)机床的操作过程和步骤。下一页返回上一页0.2数控机床故障诊断与维修的基本要求2.数控系统的操作、编程说明书它是由数控系统厂家编制的数控系统使用手册，通常包括以下内容:(1)数控系统的面板说明(2)数控系统的具体操作步骤，包括手动、自动、点动等方式的操作步骤，以及程序、参数等输入、编辑、设置和显示方法(3)加工程序以及输入格式，程序的编制方法，各指令的基本格式以及所代表的意义等下一页返回上一页0.2数控机床故障诊断与维修的基本要求3.数控系统维修说明书包括系统调试、维修用的大量信息，如“机床参数”的说明，报警的显示及处理方法以及系统的连接图等，它是维修数控系统与操作机床中必须参考的技术资料之一。4.PLC程序清单它是机床厂根据机床的具体控制要求设计、编制的机床控制软件，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到故障原因，它是数控机床维修过程中使用最多、最重要的资料下一页返回上一页0.2数控机床故障诊断与维修的基本要求5.机床参数清单它是由机床生产厂根据机床的实际情况，对数控系统进行的设置与调整。机床参数是系统与机床之间的“桥梁”，它不仅直接决定了系统的配置和功能，而且也关系到机床的动、静态性能和静度，因此也是维修机床的重要依据与参考。在维修时，应随时参考系统“机床参数”的设置情况来调整、维修机床;特别是在更换数控系统模块时，一定要记录机床的原始设置参数，以便机床功能的恢复。下一页返回上一页0.2数控机床故障诊断与维修的基本要求6.数控系统的连接说明、功能说明书该资料由数控系统生产厂家编制，通常只提供给机床生产厂家作为设计资料。维修人员可以从机床生产厂家或系统生产、销售部门获得。系统的连接说明、功能说明书不仅包含了比电气原理图更为详细的系统各部分之间连接要求与说明，而且还包括了原理图中未反映的信号功能描述，是维修数控系统，尤其是检查电气接线的重要参考资料。下一页返回上一页0.2数控机床故障诊断与维修的基本要求7.伺服驱动系统、主轴驱动系统使用说明书它是伺服系统及主轴驱动系统原理与连接说明书，主要包括伺服、主轴的状态显示与报警显示，驱动器的调试、设定要点，信号、电压、电流的测试点，驱动器设置的参数及意义等方面的内容，可供伺服驱动系统、主轴驱动系统维修参考。8.PLC使用与编程说明它是机床中所使用的外置式PLC的使用、编程说明书。通过PLC的说明书，维修人员可以通过PLC的功能与指令说明、分析、理解PLC程序，并由此详细了解、分机床的动作过程、动作条件、动作顺序以及各信号之间的逻辑关系，必要时还可以对PLC程序进行部分修改。下一页返回上一页0.2数控机床故障诊断与维修的基本要求9.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、润滑与冷却系统等。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，机床生产厂家应将其提供给用户，以便发生故障时进行参考。下一页返回上一页0.2数控机床故障诊断与维修的基本要求0.2.3维修工具及备件的要求1.常用仪表类(1)万用表。数控设备的维修涉及弱电和强电领域，最好配备机械式和数字式万用表各一个。机械式万用表除用于测量强电回路之外，还用于判断晶闸管、电解电容等元器件的好坏，测量集成电路引脚的静态电阻值。数字式万用表可用来正确测量电压、电流、电阻值，还可测量晶体管的放大倍数和电容值。数字式万用表在测试二极管、晶体管的好坏上是非常简洁的，会有效地提高维修速度。下一页返回上一页0.2数控机床故障诊断与维修的基本要求（２）逻辑测试笔和脉冲信号笔。这两种笔形仪器体积小，价格低，对以数字电路为主体的数控系统的现场故障检查十分适用、方便。一般使用ＴＴＬ和ＣＭＯＳ逻辑电平通用型。逻辑测试笔可测试电路是处于高电平还是低电平，或是不高不低的浮空电平，判断脉冲的极性是正脉冲还是负脉冲，输出的脉冲是连续的还是单个脉冲，还可大概估计脉冲的占空比和频率范围。脉冲信号笔则可发单脉冲或连续脉冲，发正脉冲和负脉冲，它和逻辑测试笔配合使用，就能对电路的输入和输出的逻辑关系进行测试。下一页返回上一页0.2数控机床故障诊断与维修的基本要求（３）数字转速表。转速表用于测量与调整主轴的转速，通过测量主轴实际转速，以及调整系统及驱动器的参数，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。（４）示波器。示波器用来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，伺服驱动、主轴驱动单元的各级输入、输出波形等，数控系统维修通常用频带宽度为１０～１００ＭＨｚ范围内的双通道示波器。它不仅可以测量电平、脉冲上下沿、脉宽、周期、频率等参数，还可以进行两信号的相位和电平幅度的比较。下一页返回上一页0.2数控机床故障诊断与维修的基本要求（５）常用的长度测量工具。长度测量工具（如：千分表、百分表等）用于测量机床移动距离、反向间隙值等。通