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第三章数控系统的故障诊断与维修第三章数控系统的故障诊断与维修1.数控系统的维修基础知识2.数控机床的维护3.数控系统自诊断4.用机床参数维修数控系统5.数控系统软件和硬件故障诊断6.数控系统维修实例本章学习内容第三章数控系统的故障诊断与维修3.1数控系统维修基础知识3.1.1数控系统的总体结构及各部分功能计算机数控系统总体结构原理框图第三章数控系统的故障诊断与维修1．必要的素质；2．必要的条件；①常用备件、配件；②随时可以得到微电子元器件的供应；③维修工具；④完整的技术资料、手册、线路图、维修说明书、接口说明书、调整与诊断说明书、驱动说明书、PLC说明（包括PLC用户程序单）、元器件表格等；3．必要的准备。3.1.2现代数控系统维修的基本条件第三章数控系统的故障诊断与维修3.1.3现代数控系统维修的阶段划分与维修的实施1．阶段的划分现代数控系统的维修一般划分为三个阶段：准备阶段、现场维修阶段和维修后的处理阶段。准备阶段值得重视。2．准备阶段的工作建立维修技术档案（包括技术档案和故障档案）。测绘设备（包括设备各部件的物理位置、功能和控制系统的线路测绘）。第三章数控系统的故障诊断与维修技术资料的种类技术资料是分析故障的依据，是解决问题的前提条件。因此，一定要重视数控设备技术资料的收集及日常管理工作。由于数控设备所涉及的技术领域较多，因此资料涉及的面也很广。技术资料主要有：1．设备的安装调试资料2．设备的使用操作资料3．维修保养资料3.1.4技术资料的种类第三章数控系统的故障诊断与维修当数控系统发生故障时，操作人员应采取紧急措施，停止系统运行并保护现场。如果操作人员不能及时排除故障，除应及时通知维修人员之外，还应对故障作相关的详细记录。操作人员还应对数控装置的外观及程序进行检查，记录相应的检查内容。此外，还应记录有无其他偶然或突发因素，如突然停电，外线电压波动较大，打雷，某部件进水等。3.1.5故障发生时的处理第三章数控系统的故障诊断与维修3.2数控机床的维护3.2.1机械部分的检查调整加工中心的机械传动系统是指将电机的旋转运动变为工作台的直线运动的整个机械传动链及附属机构，包括齿轮减速装置、滚珠丝杠副、导轨及工作台等。机械部分的维护、保养主要包括：（1）日常维护保养（2）机床各运动轴传动链的检查调整（3）各运动轴精度的检查调整（4）减速撞块的检查调整第三章数控系统的故障诊断与维修3.2.2液压系统的检查调整操作者每周应检查液压系统压力有无变化，若有变化，应查明原因，并将其调整至机床制造厂要求的范围内。操作者每月应定期清扫液压油冷却器及冷却风扇上的灰尘。每年应定期清洗液压油过滤装置，检查液压油的油质如果失效变质应及时更换，所用油品应是机床制造厂要求的品牌或经验证确认可代用的品牌，每年检查、调整一次主轴箱平衡缸的压力，使其符合出厂要求。第三章数控系统的故障诊断与维修3.2.3气动系统的检查调整加工中心的气动系统用于主轴锥孔及刀具的清洁，有时也用于刀具自动交换系统和工件夹具中。气源一般通过过滤、调压、润滑三个装置后，将干净且带有油雾的压缩空气供给机床使用。操作者应每天检查压缩空气的压力是否正常；过滤器需要手动排水的，夏季应两天排一次，冬季一周排一次；每月检查润滑器内的润滑油是否用完，及时添加规定品牌的润滑油。第三章数控系统的故障诊断与维修3.2.4润滑部分的检查调整润滑工应每周定期加油一次，找出耗油量的规律，发现供油减少时应及时通知维修人员检修。操作者应随时注意CRT显示器上的运动轴监控画面，发现电流增大等异常现象时，及时通知维修人员维修。维修人员每年应进行一次润滑油分配装置的检查，发现油路堵塞或漏油应及时疏通或修复。有些加工中心的主轴轴承和旋转工作台的润滑也使用自动润滑单元，有的则单独润滑，对这些润滑部位，也应注意维护保养。第三章数控系统的故障诊断与维修3.2.5电气部分的维护保养电气部分包括动力电源输入线路、继电器、接触器、控制电路等几部分。以上电气保养应由车间电工实施，每年检查、调整一次。电气控制柜及操作面板显示器的箱门应密封，不能用打开柜门使用外部风扇冷却的方式降温。操作者应每月清扫一次电气控制柜防尘滤网，每天检查一次电气控制柜冷却风扇或空调运行是否正常。第三章数控系统的故障诊断与维修3.2.6数控系统中硬件控制部分的检查调整数控系统中硬件控制部分包括数控单元模块、电源模块、伺服放大器、主轴放大器、人机通信单元、操作单元面板、显示器等部分。每年应让有经验的维修电工对硬件控制部分检查一次。对于长期停用的机床，应每月开机运行4小时，这样可以延长加工中心的使用寿命。第三章数控系统的故障诊断与维修3.2.7伺服电机和主轴电机的检查维修电工应每年检查一次伺服电机和主轴电机，重点检查其运行噪声、温升，若噪声过大，应查明原因是轴承等机械问题还是与其相配的放大器的参数设置问题，并采取相应措施加以解决。对于直流电机，应对其电刷、换向器等进行检查、调整、维修或更换，使其工作状态良好。维修电工还应定期检查电机端部的冷却风扇运转是否正常并清扫灰尘，检查电机各连接插头是否松动等。第三章数控系统的故障诊断与维修3.2.8可编程机床控制器(PMC)的检查对PMC与NC完全集成在一起的系统，不必单独对PMC进行检查、调整，对其他两种组态方式，应对PMC进行检查。主要检查PMC的电源模块的电压输出是否正常，输入/输出模块的接线是否松动，输出模块内各路熔断器是否完好，后备电池的电压是否正常，必要时进行更换。对PMC输入、输出点的检查可利用CRT上的诊断画面用置位复位的方式检查，也可用运行功能试验程序的方法检查。第三章数控系统的故障诊断与维修3.2.9测量反馈元件的检查维修电工每年应检查一次检测元件的连接是否松动，是否被油液或灰尘污染。光栅维护、保养时应注意观察其防护系统是否完好。如果发现光栅有问题，千万不要盲目拆卸，要研究明白后再动手。标尺光栅或指示光栅上有污物时要小心清除，清除前要检查尺面及周围有无切屑等硬质杂物，如果有，应清理干净，用脱脂棉和高纯度酒精进行擦洗，不能用手或一般擦布清理，避免造成人为故障。第三章数控系统的故障诊断与维修3.3现代数控系统的自诊断3.3.1自诊断技术概述数控系统的自诊断能力越来越强。例如，西门子公司的810T/M系统故障报警就分为系统硬件报警、操作报警、NC报警、PLC报警等多种类别。当数控系统一旦发生故障，借助系统的自诊断功能，往往可以迅速、准确地查明原因并确定故障部位。目前国内大都利用数控装置中的计算机、运行诊断软件来进行各种测试。常用的自诊断方法归纳起来一般有开机自检、实时自诊断两种。第三章数控系统的故障诊断与维修（1）开机自检每当数控系统通电开机时，系统内部自诊断软件就对系统中最关键的硬件和控制软件，如数控装置中的CPU、RAM、ROM等芯片，MDI、CRT、I/O等模块及监控软件、系统软件等逐一进行检测，并将检测结果在CRT上显示出来。一旦检测通不过，即在CRT上显示报警信息或报警号，指出哪个部分发生了故障。只有当全部开机诊断项目都正常通过后，系统才能进入正常运行准备状态。第三章数控系统的故障诊断与维修（2）实时自诊断数控系统在正常运行时，自动对系统、伺服系统、外部的I/O设备及与数控装置相连的其他外部装置进行自动测试、检查，并显示有关状态信息和故障。系统不仅能在屏幕上显示报警号及报警内容，而且还能实时显示NC内部关键标志寄存器及PLC的操作单元的状态，为故障诊断提供极大的方便。第三章数控系统的故障诊断与维修3.3.2西门子810系统的自诊断功能用报警处理方法西门子810系统设有很强的自诊断功能，可实时监控系统各部分的工作，并能及时识别出NC,PLC和机床中的故障，从而避免工件、刀具或机床的事故。810系统监控范围广泛，包括以下几个方面：读入，位置反馈回路及位置传感器，格式，NC与PLC之间的数据传送，微处理器，加工的外形轮廓，串行接口，系统程序存储器，电压，机床数据存储器，温度，用户程序存储器，释放信号，主轴功能。第三章数控系统的故障诊断与维修3.4用机床参数来维修数控系统3.4.1数控机床的参数数控机床的参数数控机床在出厂前，已将所采用的CNC系统设置了许多初始参数来配合、适应相配套的每台数控机床的具体状况，部分参数还要经过调试来确定。这些参数设定的正确与否将直接影响到机床的正常工作及机床性能的充分发挥。在数控维修中，有时要利用机床某些参数调整机床，有些参数要根据机床的运行状态进行必要的修正。第三章数控系统的故障诊断与维修3.4.2数控机床参数的分类按参数的表示形式来划分，数控机床的参数可分为三类：1．状态型参数（指每项参数的8位二进制数位中，每一位都表示了一种独立的状态或者是某种功能的有无）2．比率型参数（指某项参数设置的某几位所表示的数值都是某种参量的比例系数）3．真实值参数（表示某项参数是直接表示系统某个参数的真实值）第三章数控系统的故障诊断与维修3.4.3数控机床的参数故障及其诊断当参数出现问题时，可以采用以下三种方式中的一种来恢复系统：1.对照随机资料参数表的硬拷贝逐个检查机床的参数。2.利用输入/输出设备恢复参数。3.利用计算机和数控机床的DNC功能，通过DNC软件进行参数输入。第三章数控系统的故障诊断与维修3.4.4参数故障维修实例一台带FANUC0-MC控制系统的数控加工中心，由于机床的控制装置出现偶发性故障，引起了机床的加工坐标轴Z方向发生偏移，偏移量为3mm，导致ATC自动换刀不到位，使加工出来的零件在Z方向的尺寸不合格。其可能的原因是：①ATC机械手在刀具交换中没有到位；②机床Z轴坐标位置原点有偏移；③与CNC数控装置参数有关。第三章数控系统的故障诊断与维修3.5数控系统软件故障的诊断3.5.1数控系统的软件配置数控系统的软件配置包括三个部分：1.生产厂家研制的启动芯片、基本系统软件、加工循环、测量循环等。2.针对具体机床所用的NC机床数据、PLC机床数据、PLC报警文本、PLC用户程序等。3.加工主程序、加工子程序、刀具补偿参数、零点偏置参数、R参数等。通常容易引起软件故障的是第二、三两部分。第三章数控系统的故障诊断与维修3.5.2加工程序加工程序零件加工程序也属于数控软件的范畴。代码具有的性质有：1．合开关性质；2．续效性质；3．单语句性质；4．内含性质；5．双重含义性质。掌握代码具有的性质，有助于用户在编程中避免出现错误，并可简化程序。第三章数控系统的故障诊断与维修3.5.3典型CNC装置的软件结构软件一般采用前、后台型结构和中断型结构。1.前、后台型结构在一个定时采样周期中，前台任务开销一部分时间后，后台任务开销剩余部分的时间，共同完成数控加工任务。2.中断型结构CNC系统软件的各种功能子程序被安排在级别不同的中断服务程序中，整个数控软件是一个大的中断系统，通过各级中断程序之间的通信实现管理功能。第三章数控系统的故障诊断与维修3级中断服务程序的功能框图第三章数控系统的故障诊断与维修5级中断服务程序的功能框图第三章数控系统的故障诊断与维修6级中断服务程序的功能框图第三章数控系统的故障诊断与维修3.5.4软件故障发生的原因软件故障是由软件变化或丢失而形成的。机床软件一般存储于RAM中。软件故障形成的可能原因如下：1.误操作；2.供电电池电压不足；3.干扰信号；4.软件死循环；5.操作不规范；6.用户程序出错。第三章数控系统的故障诊断与维修3.5.5软件故障的排除对于软件丢失或参数变化造成的运行异常、程序中断和停机故障，可采取对数据、程序进行更改或清除后再重新输入的方法来恢复系统的正常工作。对于程序运行或数据处理中发生中断而造成的停机故障，可采取硬件复位法或关掉数控机床总电源开关，然后再重新开机的方法排除故障。第三章数控系统的故障诊断与维修3.6数控系统硬件故障的诊断3.6.1元器件的认别1．电阻器的识别电阻器按材料分为以下几种：电阻的主要参数是标称阻值和额定功率。第三章数控系统的故障诊断与维修国产电阻器的型号国产电阻器的型号通常由四部分组成：其中，电阻器型号的第二、三部分字母