数控机床故障诊断与维护

安徽江淮汽车股份有限公司乘用车制造公司ANHUIJIANGHUAIAUTOMOTIVECO.LTDPASSENGERVEHICLECOMPANY数控机床故障诊断与维护安徽江淮汽车股份有限公司乘用车制造公司ANHUIJIANGHUAIAUTOMOTIVECO.LTDPASSENGERVEHICLECOMPANY第一章绪论第一章绪论学习内容数控机床的组成和特点数控机床诊断的意义数控机床故障诊断技术及发展学习目标熟悉常见故障的类型了解数控机床各部分的作用及特点掌握数控机床故障诊断方法数控机床故障诊断的内容和故障分类第一章绪论1.1数控机床的组成1.1.1数控机床的组成数控机床由数控装置、伺服驱动装置、检测反馈装置和机床本体四大部分组成，再加上程序的输入/输出设备、可编程控制器、电源等辅助部分。数控系统数控驱动装置数控装置数控机床数控反馈装置第一章绪论数控系统的核心。由硬件和软件部分组成，接受输入代码经缓存、译码、运算插补）等转变成控制指令，实现直接或通过PLC对伺服驱动装置的控制。1）数控装置2）伺服驱动装置数控装置和机床主机之间的联接环节。接受数控装置的生成的进给信号，经放大驱动主机的执行机构，实现机床运动。第一章绪论通过检测元件将执行元件（电机、刀架）或工作台的速度和位移检测出来，反馈给数控装置构成闭环或半闭环系统。3）检测反馈装置4）机床本体数控机床的机械结构件。床身箱体、立柱、导轨、工作台、主轴和进给机构等。第一章绪论1.2数控机床故障诊断的意义1.2.1数控机床故障诊断和维修的必要性第一章绪论1.3数控机床故障诊断1.3.1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。第一章绪论1.3.2故障的分类1）按故障的起因分类非关联性故障—和系统本身结构与制造无关的故障。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）。2）按故障的发生的状态分类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。第一章绪论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。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。第一章绪论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。第一章绪论1.3.3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。MTBF=总故障时间/总故障次数MTTR—排除故障的修理时间平均有效度A：A=MTBF/（MTBF+MTTR）第一章绪论数控设备使用寿命—故障频率曲线第一章绪论1.3.4数控机床维修的特点数控机床是高投入、高精度、高效率的自动化设备；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；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。第一章绪论1.4数控诊断技术1.4.1自诊断技术1）开机自诊断（启动诊断）数控系统通电至正常运行准备状态为止。使用系统内部自诊断软件诊断内容系统中关键的硬件和控制软件系统配置：如CPU、RAM、ROM等芯片，MDI、CRT、I/O等模块检测结果通过CRT显示。启动诊断过程不结束，系统不能投入运行第一章绪论2）运行自诊断（在线诊断）数控系统正常工作时，运行内部诊断程序，对系统本身、PLC、位置伺服单元以及与数控装置相连的其它外部装置进行自动测试、检查，并显示相关的状态信息和故障信息。诊断内容接口显示，CNC和PLC，CNC与机床、PLC与机床、CNC内部和状态第一章绪论报警类型过热报警系统报警存储器报警伺服报警行程开关报警编程/设定报警，操作、编程错误引起的软故障印刷电路板间的连接故障报警第一章绪论3）离线诊断用离线诊断软件，一般与CNC系统控制软件装在CNC系统中，可调用，在CRT上观察诊断结果。第一章绪论1.4.2诊断技术的发展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；有一定的局限性第一章绪论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。第一章绪论3）人工智能专家故障诊断系统第一章绪论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。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。第一章绪论5）对维修人员要求掌握操作技能、熟悉编程，了解数控工作原理与结构熟读说明书掌握常用测试仪器的使用方法借鉴他人经验做好故障诊断和维修纪录第一章绪论1.5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掌握常用测试仪器的使用方法通过理论和实训环节的教学，能实施对数控机床的故障分析和诊断课程涉及内容广，故障检测、分析难度高安徽江淮汽车股份有限公司乘用车制造公司ANHUIJIANGHUAIAUTOMOTIVECO.LTDPASSENGERVEHICLECOMPANY第二章数控机床的验收及检测第二章数控机床的验收及检测学习内容数控机床的安装和调试数控机床的验收及功能测试数控机床数据备份和基本参数设置学习目标熟悉数控的连接、试车及检验过程及标准了解数控安装调试要求及内容数控机床的检测实践掌握基本参数设置及检验要求方法2.1数控机床的安装与调试2.1.1数控机床的安装工艺准备：按图做好基础施工第二章数控机床的验收及检测1）基础施工和机床就位数控机床的安装包括基础施工、机床就位、连接组装、通电试车技术准备：拆箱检查技术文件及装箱单电气液压气管的连接（按说明书）外部电缆的连接：系统及各单元、接地、三相电源的连接第二章数控机床的验收及检测2）连接和调整确认电压、频率，检查相序检查连接、排除短路隐患接通数控柜，检查输出电压和熔断器参数的设定和确认硬件短路棒及开关的设定参数的设定。主要是核查第二章数控机床的验收及检测参数的备份系统与机床的接口：熟悉系统调试的技术知识、通过接口检测机床的状态3）通电试车通电前的准备：清洗、润滑、粗调几何精度第一次通电的过程：一次全部接通或部分接通注意事项：安全问题机床运行状态通电正常后，检查内容：手动进给、主轴、手轮、限位开关回零动作2.1.2数控机床的调试精调机床水平第二章数控机床的验收及检测1）精度调整数控机床的调试包括机床精度调整、机床功能测试和机床试运行调试换刀动作（ATC）调试交换工作台动作（APC）试验各主要操作功能：常用指令、辅助动作等第二章数控机床的验收及检测2）功能测试检查附件是否完整及工作是否正常3）机床的试运行运行考机程序：数控车：16小时加工中心：32小时考机程序的考核范围主轴转动中、高、低五种以上速度的正、反转及停止；第二章数控机床的验收及检测执行考机程序需：不应发生除操作失误引起的任何故障，程序因故障中断后，需重新开始计时。各进给运动中、高、低速度G00、G01移动，全行程的二分之一以上；自动加工的功能和代码；自动换刀交换刀床中2/3以上刀具，重量在中等以上的刀柄；使用特殊功能如测量、APC交换和用户宏程序2.2数控机床的验收控制柜元器件的紧固检查（接插件、接线端子、元器件的固定）第二章数控机床的验收及检测数控系统外观检查（各部分破损、碰伤）输入电源电压、相序的确认；检查直流输出电压（24V、5V）确认数控系统与机床侧的接口确认数控系统各参数的设定（最佳性能）2.2.1开箱检验和外观检查核对应有的随机操作、维修说明书、图样资料、合格证等技术文件第二章数控机床的验收及检测装箱单按合同规定，对照装箱单清点附件、备件、工具数量、规格及完好情况；检查主机、数控柜、操作台等有无明显的碰撞损伤、变形、受潮、锈蚀，并逐项如实填写“设备开箱验收登记卡”存档。2.2.2系统的连接(以FANUC-0I系统为例)第二章数控机床的验收及检测控制单元主板与I/OLINK第二章数控机床的验收及检测控制单元主板与串行主轴及伺服轴的连接第二章数控机床的验收及检测控制单元I/O板与显示单元的连接第二章数控机床的验收及检测控制单元I/O板与内装I/O卡的连接第二章数控机床的验收及检测控制单元I/O板与MDI等的连接2.2.3参数和数据备份(以FANUC-0I系统为例)第二章数控机床的验收及检测数控机床参数主要包括数控系统参数和机床可编程控制器(PMC)参数参数的显示和修改方法参数的分类和意义参数的保持及备份2.2.4机床性能第二章数控机床的验收及检测主轴性能手动操作—高、中、低三挡转速连续进行五次正、反转的起动、停止，检验其动作的灵活性和可靠性。观察功率变化。MDI方式—转速由低到高，允差±10%。观察机床的振动以及2H高速运行温升情况。主轴准停—五次正、反转的起动、停止，检验其动作的灵活性和可靠性。第二章数控机床的验收及检测进给性能手动操作—高、中、低速进给和快速移动的起动、停止、点动的灵活性和可靠性。一级增量运行方式的误差。MDI方式—快速移动（G00）和进给（G01)速度，允差±5%。软/硬限位—可靠性。回原点—可靠性。第二章数控机床的验收及检测自动换刀功能手动/自动操作—通过手动和M06T指令自动运行，检验换刀的可靠性、准确性、灵活性和平稳性刀具交换时间—测定换刀时间是否符合要求机床噪声主轴箱、冷却风扇、液压油泵等噪声小于85分贝。第二章数控机床的验收及检测润滑装置检查可靠性、泄露状况、油温、润滑点的油量分配。气、液装置密封性、可调整性、工作状态电气装置数控装置附属装置-冷却、排屑等2.2.5数控功能第二章数控机床的验收及检测运动指令功能快速移动，直线圆弧插补功能的正确性。准备指令功能检验回原点、执行程序、进给倍率、急停等功能的准确性操作功能各类准备指令如半径补偿等功能的准确性。第二章数控机床的验收及检测CRT显示功能检验位置、程序、各种菜单显示功能2.2.6连续空载运行进行8—16小时的空载自动连续运行2.3机床精度检验第二章数控机床的验收及检测2.3.1几何精度检验（静态精度检验）定义：综合反映机床关键零部件经组装后的综合几何形状误差。常用的检验工具：精密水平仪、精密方箱、直角尺、平尺、平行光管、千分表、测微仪、高精度验棒。机床几何精度检测必须在机床精调之后一次完成，不允许调整一项检测一项，因为几何精度有些项目是相互联系相互影响的。第二章数控机床的验收及检测方箱直角尺圆柱角尺第二章数控机床的验收及检测检验内容（以普通立式加工中心为例）1)工作台面的平面度2)各坐标方向移动的相互垂直度3)X\Y坐标方向上移动时工作台的平行度4)X坐标方向上移动时工作台T型槽侧面的平行度5)主轴的轴向窜动6)主轴孔的径向跳动7)主轴沿Z坐标方向移动时主轴轴心