第2章數(shù)控系統(tǒng)結構及維修

1、數(shù)控機床結構及維修數(shù)控機床結構及維修第二章 數(shù)控機床數(shù)控系統(tǒng)結構與維修天津工程師范學院天津工程師范學院12/7/20211數(shù)控機床結構及維修數(shù)控機床結構及維修2.1 數(shù)控系統(tǒng)組成與原理2.2 數(shù)控系統(tǒng)硬件2.3 數(shù)控系統(tǒng)軟件2.4 可編程控制器(PLC)2.5 數(shù)控機床檢測裝置2.6 伺服驅動系統(tǒng) 2.7 數(shù)控系統(tǒng)診斷技術及維修第二章數(shù)控機床數(shù)控系統(tǒng)結構與維修12/7/202122.1 2.1 數(shù)控系統(tǒng)組成與原理數(shù)控系統(tǒng)組成與原理 一、一、 CNC系統(tǒng)組成系統(tǒng)組成 1操作面板操作面板 2輸入輸出裝置輸入輸出裝置 3計算機數(shù)控裝置計算機數(shù)控裝置(CNC裝置裝置) 4伺服單元伺服單元 5驅動裝置驅

2、動裝置6可編程邏輯控制器可編程邏輯控制器(PLC) 第二章第二章 機床數(shù)控系統(tǒng)結構與維修機床數(shù)控系統(tǒng)結構與維修 12/7/20213機床I/O電路和裝置主軸驅動裝置進給驅動裝置主軸伺服單元進給伺服單元機 床主 進 輔運 給 助動 傳 控機 動 制構 機 機構 構PLC測量裝置計 算機數(shù)控裝置操作面板輸入輸出裝置鍵盤 圖2-1 計算機數(shù)控系統(tǒng)的組成框圖45二、 CNC系統(tǒng)的基本原理 CNC系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家編制好系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家編制好CNC控制軟控制軟件件(也稱為系統(tǒng)程序也稱為系統(tǒng)程序)后，要把它固化在后，要把它固化在ROM(EPROM)中，系統(tǒng)接上電源后即中，系統(tǒng)接上電源后即自動由自動由CPU按照此

3、固化的程序運行。使按照此固化的程序運行。使用用CNC機床加工時，首先要編制好零件機床加工時，首先要編制好零件程序，而零件程序的解釋與具體執(zhí)行則程序，而零件程序的解釋與具體執(zhí)行則要由系統(tǒng)程序來完成。要由系統(tǒng)程序來完成。 6CNC的控制軟件主要完成如下基本任務 系統(tǒng)管理。操作指令處理。零件程序的編輯。零件程序的輸入、解釋與執(zhí)行。系統(tǒng)狀態(tài)顯示。手動數(shù)據(jù)輸入MDI。故障報警和診斷。78三、三、 計算機數(shù)控裝置的接口計算機數(shù)控裝置的接口 計算機數(shù)控裝置(以下簡稱數(shù)控裝置)的接口是數(shù)控裝置與數(shù)控系統(tǒng)的功能部件(主軸模塊、進給伺服模塊、PLC模塊等)和機床進行信息傳遞、交換和控制的端口，稱之為接口。 9接口

4、電路的主要任務：接口電路的主要任務： (1)(1)進行電平轉換和功率放大。進行電平轉換和功率放大。 (2)(2)提高數(shù)控裝置的抗干擾性能，防止外界的提高數(shù)控裝置的抗干擾性能，防止外界的電磁干擾噪聲引起誤動作。電磁干擾噪聲引起誤動作。 (3)(3)輸入接口接收機床操作面板的各開關信號、輸入接口接收機床操作面板的各開關信號、按鈕信號，機床上的各種限位開關信號以及數(shù)按鈕信號，機床上的各種限位開關信號以及數(shù)控系統(tǒng)各個功能模塊的運行狀態(tài)信號，若輸入控系統(tǒng)各個功能模塊的運行狀態(tài)信號，若輸入的是觸點輸入信號，要消除其振動。的是觸點輸入信號，要消除其振動。 (4)(4)輸出接口是將各種機床工作狀態(tài)燈的信息輸出

5、接口是將各種機床工作狀態(tài)燈的信息送至機床操作面板上顯示，將控制機床輔助動送至機床操作面板上顯示，將控制機床輔助動作信號送至電柜，從而控制機床主軸單元、刀作信號送至電柜，從而控制機床主軸單元、刀庫單元、液壓單元、冷卻單元等的繼電觸器。庫單元、液壓單元、冷卻單元等的繼電觸器。 102.2 2.2 數(shù)控系統(tǒng)硬件數(shù)控系統(tǒng)硬件 一、一、 CNCCNC的硬件構成的硬件構成 計算機部分計算機部分 電源部分電源部分 面板接口和顯示接口面板接口和顯示接口 開關量開關量I/OI/O接口接口 內裝型內裝型PLCPLC部分部分 伺服輸出和位置反饋接口伺服輸出和位置反饋接口 主軸控制接口主軸控制接口 外設接口外設接口

6、11二、二、 CNCCNC的體系結構的體系結構 CNC裝置從所使用的計算機類型來看，有裝置從所使用的計算機類型來看，有專用計算機數(shù)控裝置專用計算機數(shù)控裝置(簡稱專機數(shù)控簡稱專機數(shù)控)和通和通用個人計算機數(shù)控裝置用個人計算機數(shù)控裝置(簡稱簡稱PC數(shù)控數(shù)控)兩種兩種結構。結構。 1專用計算機組成的數(shù)控體系結構專用計算機組成的數(shù)控體系結構 專用計算機數(shù)控按組成專用計算機數(shù)控按組成CNC裝置的電路板裝置的電路板的結構特點可分為大板式結構和模塊化結的結構特點可分為大板式結構和模塊化結構兩類，按構兩類，按CNC裝置內的微處理器裝置內的微處理器(CPU)數(shù)量可分為單微處理器和多微處理器結構數(shù)量可分為單微處理

7、器和多微處理器結構兩類。兩類。 1213單微處理器結構具有如下特點。單微處理器結構具有如下特點。結構簡單，容易實現(xiàn)。處理器通過總線與各個控制單元相連，完成信息交換。由于只用一個微處理器來集中控制，其功 能受到微處理器字長、數(shù)據(jù)寬度、尋址功能和運算速度等因素的限制；由于插補等功能由軟件來實現(xiàn)，因此，數(shù)控功能的實現(xiàn)與處理速度成為一對矛盾。 1415162開放式數(shù)控體系結構開放式數(shù)控體系結構 特點特點 ： 以分布式控制的原則，采用系統(tǒng)、子系統(tǒng)和模塊分級以分布式控制的原則，采用系統(tǒng)、子系統(tǒng)和模塊分級式的控制結構。式的控制結構。 根據(jù)需要可實現(xiàn)重構、編輯，以便實現(xiàn)多種用途。在根據(jù)需要可實現(xiàn)重構、編輯，以

8、便實現(xiàn)多種用途。在開放式體系結構中，各模塊相互獨立，在此平臺上，系開放式體系結構中，各模塊相互獨立，在此平臺上，系統(tǒng)生產(chǎn)廠、機床廠及最統(tǒng)生產(chǎn)廠、機床廠及最 終用戶都可很容易地把一些專用功能和其他有個性的模終用戶都可很容易地把一些專用功能和其他有個性的模塊加入其中。塊加入其中。 要具有一種較好的通信和接口協(xié)議，以便各相對獨立要具有一種較好的通信和接口協(xié)議，以便各相對獨立的功能模塊通過通信實現(xiàn)信息交換，通過信息交換來滿的功能模塊通過通信實現(xiàn)信息交換，通過信息交換來滿足實時控制的要求。足實時控制的要求。 173 3通用通用PCPC組成的數(shù)控體系結構組成的數(shù)控體系結構 基于通用基于通用PCPC的數(shù)控系

9、統(tǒng)可以充分利用的數(shù)控系統(tǒng)可以充分利用PCPC的軟硬的軟硬件資源，減輕設計任務；可充分利用計算機工件資源，減輕設計任務；可充分利用計算機工業(yè)所提供的先進技術，方便地實現(xiàn)產(chǎn)品的更新業(yè)所提供的先進技術，方便地實現(xiàn)產(chǎn)品的更新?lián)Q代；良好的人機界面便于操作；開放性體系換代；良好的人機界面便于操作；開放性體系結構便于在工廠環(huán)境內集成；由于有更多的硬結構便于在工廠環(huán)境內集成；由于有更多的硬件供選擇，件供選擇，CNCCNC的成本對于用戶來說非常靈活。的成本對于用戶來說非常靈活。 182.3 2.3 數(shù)控系統(tǒng)軟件數(shù)控系統(tǒng)軟件 一、一、CNCCNC的軟件結構類型的軟件結構類型軟件結構取決于軟件結構取決于CNCCNC

10、系統(tǒng)中的軟件和硬件的分工，系統(tǒng)中的軟件和硬件的分工，也取決于軟件本身的工作性質。在信息處理方面，也取決于軟件本身的工作性質。在信息處理方面，軟件和硬件在邏輯上是等價的，有些由硬件能完成軟件和硬件在邏輯上是等價的，有些由硬件能完成的工作在原則上也能由軟件完成。的工作在原則上也能由軟件完成。CNCCNC系統(tǒng)是一個實時的計算機控制系統(tǒng)，其數(shù)控功系統(tǒng)是一個實時的計算機控制系統(tǒng)，其數(shù)控功能是由各種功能子程序實現(xiàn)的。不同的系統(tǒng)軟件結能是由各種功能子程序實現(xiàn)的。不同的系統(tǒng)軟件結構對這些子程序的安排方式不同，管理方式也不同構對這些子程序的安排方式不同，管理方式也不同。在單。在單CPUCPU的數(shù)控系統(tǒng)中，常采用

11、前后臺型的軟件的數(shù)控系統(tǒng)中，常采用前后臺型的軟件結構和中斷型軟件結構。結構和中斷型軟件結構。 19 1前后臺型軟件結構前后臺型軟件結構 202中斷型軟件結構中斷型軟件結構 中斷型軟件結構除了初始化程序之外，整個系統(tǒng)軟件的各種任務模塊被分別安排在不同級別的中斷程序中，整個軟件就是一個大的中斷系統(tǒng)。其管理的功能主要通過各級中斷服務程序之間的相互通信來解決。 中斷優(yōu)先級共8級，0級最低，7級最高，除了第4級為硬件中斷完成報警功能外，其余均為軟件中斷。 21二、二、CNCCNC系統(tǒng)軟硬件的界面系統(tǒng)軟硬件的界面 圖2-8 三種典型CNC系統(tǒng)的軟硬件界面22三、三、CNCCNC控制軟件的特點控制軟件的特點

12、 1 1多任務并行處理多任務并行處理 2 2實時中斷處理實時中斷處理 232.4 2.4 可編程控制器可編程控制器(PLC)(PLC) 一、一、PLCPLC的基本組成與工作方式的基本組成與工作方式 1 1PLCPLC的基本組成的基本組成 PLCPLC實質是一種專用計算機，它的組成形式基實質是一種專用計算機，它的組成形式基本上與微機相同，主要包括微處理器本上與微機相同，主要包括微處理器(CPU)(CPU)、存儲器、用戶輸入輸出部分、輸入輸出擴存儲器、用戶輸入輸出部分、輸入輸出擴展接口、外圍設備以及電源等。對于內裝型展接口、外圍設備以及電源等。對于內裝型PLCPLC、CPUCPU、存儲器、外圍設備

13、、電源等部分一存儲器、外圍設備、電源等部分一般與般與CNCCNC裝置共用。如圖裝置共用。如圖2-92-9所示為可編程控制所示為可編程控制器基本組成框圖。器基本組成框圖。 24252 2PLCPLC的工作方式的工作方式 PLCPLC的基本工作方式是順序執(zhí)行用戶程序，每的基本工作方式是順序執(zhí)行用戶程序，每一時刻執(zhí)行一條指令，由于相對于外部電氣信一時刻執(zhí)行一條指令，由于相對于外部電氣信號有足夠的執(zhí)行速度，從宏觀上看是實時響應號有足夠的執(zhí)行速度，從宏觀上看是實時響應的。對用戶程序的執(zhí)行一般有循環(huán)掃描和定時的。對用戶程序的執(zhí)行一般有循環(huán)掃描和定時掃描兩種，掃描過程分為三個階段，即輸入采掃描兩種，掃描過程

14、分為三個階段，即輸入采樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段，樣階段、程序執(zhí)行階段和輸出刷新階段， 26二、二、PLCPLC的分類的分類 (1)(1)內裝型內裝型PLCPLC。 (2)(2)獨立式獨立式PLCPLC。 27(1)內裝型內裝型PLC。 28(2)獨立式獨立式PLC 圖2-12獨立型PLC的CNC系統(tǒng)29圖2-13獨立型PLC的功能結構302.5 2.5 數(shù)控機床檢測裝置數(shù)控機床檢測裝置 一、編碼器(碼盤) 編碼器又稱編碼盤或碼盤，是一種旋轉式測量元件，通常安裝在被檢測軸上，隨被測軸一起轉動，可將被測軸的機械角位移轉換成增量脈沖形式或絕對式的代碼形式。它具有精度高、結構緊湊和工作可靠等

15、優(yōu)點，常在半閉環(huán)伺服系統(tǒng)中作為角位移數(shù)字式檢測元件。 31圖2-14編碼器與主軸安裝的安裝應用32二、光電式編碼器 光電式編碼器是一種光電式非接觸式轉角檢測裝置。碼盤用透明及不透明區(qū)域按一定編碼構成。根據(jù)其編碼方式的不同，可分為增量式光電編碼器和絕對式光電編碼器。 光電編碼器利用光電原理把機械角位移變換成電脈沖信號，是數(shù)控機床最常用的位置檢測元件。光電編碼器按輸出信號與對應位置的關系，通常分為增量式光電編碼器、絕對式光電編碼器和混合式光電編碼器。 331 1光電式編碼器的結構光電式編碼器的結構 圖2-15 光電脈沖編碼器結構1-電路板；2-圓光柵；3-指示光柵；4-軸；5-光敏元件；6-光源；

16、7-連接法蘭。34 2 2光電編碼器的工作原理光電編碼器的工作原理 增量式光電編碼器能夠把回轉件的旋轉方增量式光電編碼器能夠把回轉件的旋轉方向、旋轉角度和旋轉角速度準確地測量出向、旋轉角度和旋轉角速度準確地測量出來，然后通過光電轉換將其轉換成相應的來，然后通過光電轉換將其轉換成相應的脈沖數(shù)字量，然后由微機數(shù)控系統(tǒng)或計數(shù)脈沖數(shù)字量，然后由微機數(shù)控系統(tǒng)或計數(shù)器計數(shù)得到角位移或直線位移量。絕對式器計數(shù)得到角位移或直線位移量。絕對式光電脈沖編碼器可將被測轉角轉換成相應光電脈沖編碼器可將被測轉角轉換成相應的代碼來指示絕對位置而沒有累計誤差，的代碼來指示絕對位置而沒有累計誤差，是一種直接編碼式的測量裝置。

17、是一種直接編碼式的測量裝置。 35 圖2-16 增量式光電編碼器測量系統(tǒng)1-旋轉軸；2-滾珠軸承；3-透光夾縫；4-光電編碼器；5-光源；6-聚光鏡；7-光欄板；8-光敏元件。36(2)(2)絕對式光電編碼器的工作原理絕對式光電編碼器的工作原理 絕對式光電編碼器的光盤上有透光和不絕對式光電編碼器的光盤上有透光和不透光的編碼圖案，編碼方式可以有二進透光的編碼圖案，編碼方式可以有二進制編碼、二進制循環(huán)編碼、二至十進制制編碼、二進制循環(huán)編碼、二至十進制編碼等。絕對式光電編碼器通過讀取編編碼等。絕對式光電編碼器通過讀取編碼盤上的編碼圖案來確定位置。碼盤上的編碼圖案來確定位置。37(a) 絕對式光電編碼

18、器原理圖 (a) 絕對式光電編碼器原理圖38 (b) 絕對式光電編碼器結構圖 39(3)編碼器正反轉辨別。編碼器正反轉辨別。 40 三、光柵三、光柵光柵是一種最常見的測量裝置，是在玻璃或金屬基光柵是一種最常見的測量裝置，是在玻璃或金屬基體上均勻刻劃很多等節(jié)距的線紋而制成的。其制作體上均勻刻劃很多等節(jié)距的線紋而制成的。其制作工藝是在一塊長形玻璃上用真空鍍膜的方法鍍上一工藝是在一塊長形玻璃上用真空鍍膜的方法鍍上一層不透光的金屬膜，再涂上一層均勻的感光材料，層不透光的金屬膜，再涂上一層均勻的感光材料，然后用照相腐蝕法制成等節(jié)距的透光和不透光相間然后用照相腐蝕法制成等節(jié)距的透光和不透光相間的線紋，這些

19、線紋與運動方向垂直，線紋間的距離的線紋，這些線紋與運動方向垂直，線紋間的距離為柵距，而單位長度上的線紋數(shù)目稱為線紋密度。為柵距，而單位長度上的線紋數(shù)目稱為線紋密度。411光柵的結構光柵的結構 光柵裝置的結構由標尺光柵和光柵讀數(shù)頭兩部分組成。光柵讀數(shù)頭由光源、透鏡、指示光柵、光敏元件和驅動線路組成。 42 圖2-20 光柵尺43 2光柵的工作原理光柵的工作原理在安裝時，將兩塊柵距相同、黑白寬度相同的標在安裝時，將兩塊柵距相同、黑白寬度相同的標尺光柵和指示光柵刻線面平行放置，將指示光柵尺光柵和指示光柵刻線面平行放置，將指示光柵在其自身平面內傾斜一很小的角度，以便使它的在其自身平面內傾斜一很小的角度

20、，以便使它的刻線與標尺光柵的刻線間保持一個很小的夾角?？叹€與標尺光柵的刻線間保持一個很小的夾角。這樣，在光源的照射下，就形成了光柵刻線幾乎這樣，在光源的照射下，就形成了光柵刻線幾乎垂直的橫向明暗相同的寬條紋，即莫爾條紋。垂直的橫向明暗相同的寬條紋，即莫爾條紋。 4445圖2-22 橫向莫爾條紋的參數(shù)463光柵的種類光柵的種類 (1)物理光柵 (2)計量光柵 (3)透射光柵 根據(jù)光柵的工作原理，玻璃透射光柵可分為莫爾條紋式光柵和透射直線式光柵兩類。 (4)反射光柵474光柵測量系統(tǒng)光柵測量系統(tǒng) (1)光柵測量的基本電路光柵測量的基本電路 光柵測量系統(tǒng)由光源、透鏡、光柵尺、光敏元光柵測量系統(tǒng)由光源

21、、透鏡、光柵尺、光敏元件和一系列信號處理電路組成，如圖件和一系列信號處理電路組成，如圖2-23所示。所示。信號處理電路又包括放大、整形和鑒向倍頻。信號處理電路又包括放大、整形和鑒向倍頻。 48 圖2-23 光柵測量系統(tǒng)49(2)鑒向倍頻電路 圖2-24 兩光敏元件的波形50 四、測速發(fā)電機四、測速發(fā)電機 測速發(fā)電機是一種旋轉式速度檢測元件，可將輸入的機械轉速變?yōu)殡妷盒盘栞敵?，在?shù)控系統(tǒng)的速度控制單元和位置控制單元中都得到應用。尤其是常作為伺服電動機的檢測傳感器，將伺服電動機的實際轉速轉換為輸出電壓或輸出脈沖與給定電壓或參考頻率進行比較后，發(fā)出速度控制信號，以調節(jié)伺服電動機的轉速。 511測速發(fā)

22、電機的結構測速發(fā)電機的結構 圖2-25 直流測速發(fā)電機原理圖52圖2-26 直流測速發(fā)電機的輸出特性5326 伺服驅動系統(tǒng)伺服驅動系統(tǒng) 一、伺服系統(tǒng)的概念一、伺服系統(tǒng)的概念 數(shù)控機床伺服系統(tǒng)是以機械位移為直接控制目標的自數(shù)控機床伺服系統(tǒng)是以機械位移為直接控制目標的自動控制系統(tǒng)，也可稱為位置隨動系統(tǒng)，簡稱為伺服系動控制系統(tǒng)，也可稱為位置隨動系統(tǒng)，簡稱為伺服系統(tǒng)。數(shù)控機床伺服系統(tǒng)主要有兩種：一種是進給伺服統(tǒng)。數(shù)控機床伺服系統(tǒng)主要有兩種：一種是進給伺服系統(tǒng)，它控制機床坐標軸的切削進給運動，以直線運系統(tǒng)，它控制機床坐標軸的切削進給運動，以直線運動為主；另一種是主軸伺服系統(tǒng)，它控制主軸的切削動為主；另一

23、種是主軸伺服系統(tǒng)，它控制主軸的切削運動，以旋轉運動為主。運動，以旋轉運動為主。 驅動系統(tǒng)的作用可歸納如下。驅動系統(tǒng)的作用可歸納如下。 放大放大CNC裝置的控制信號，具有功率輸出的能力。裝置的控制信號，具有功率輸出的能力。 根據(jù)根據(jù)CNC裝置發(fā)出的控制信號對機床移動部件的位裝置發(fā)出的控制信號對機床移動部件的位置和速度進行控制。置和速度進行控制。 54二、對伺服驅動系統(tǒng)的要求二、對伺服驅動系統(tǒng)的要求 l調速范圍要寬調速范圍要寬 2定位精度要高定位精度要高 3. 快速響應，無超調快速響應，無超調 4低速大轉矩，過載能力強低速大轉矩，過載能力強 5可靠性高可靠性高55三、伺服驅動系統(tǒng)的組成三、伺服驅動

24、系統(tǒng)的組成 l驅動裝置驅動裝置 2執(zhí)行元件執(zhí)行元件 3傳動機構傳動機構 4檢測元件及反饋電路檢測元件及反饋電路56四、伺服驅動系統(tǒng)的分類四、伺服驅動系統(tǒng)的分類 l開環(huán)控制進給驅動系統(tǒng)開環(huán)控制進給驅動系統(tǒng)CNC步 進電機步進驅動器機床工作臺指令電源傳動機構 圖2-27 開環(huán)控制的進給驅動系統(tǒng)572閉環(huán)控制進給驅動系統(tǒng)閉環(huán)控制進給驅動系統(tǒng)585960六、伺服驅動系統(tǒng)電機類型六、伺服驅動系統(tǒng)電機類型 l進給驅動用的伺服電機進給驅動用的伺服電機 (1) 改進型直流電機。改進型直流電機。 (2) 小慣量直流電機。小慣量直流電機。 (3)步進電機。步進電機。 (4)永磁直流伺服的電機。永磁直流伺服的電機。

25、 (5)無刷直流電機。無刷直流電機。 (6)交流調速電機。交流調速電機。61 2主軸驅動電機主軸驅動電機 數(shù)控機床主軸驅動可采用直流電機，也可采用數(shù)控機床主軸驅動可采用直流電機，也可采用交流電機。與進給驅動不同的是，主軸電機的交流電機。與進給驅動不同的是，主軸電機的功率要求更大，對轉速要求更高，但對調速性功率要求更大，對轉速要求更高，但對調速性能的要求卻遠不如進給驅動那樣高。因此在主能的要求卻遠不如進給驅動那樣高。因此在主軸調速控制中，除采用調壓調速外，還采用了軸調速控制中，除采用調壓調速外，還采用了弱磁升速的方法，進一步提高其最高轉速。在弱磁升速的方法，進一步提高其最高轉速。在主軸驅動中，直

26、流電機已逐漸被淘汰，目前均主軸驅動中，直流電機已逐漸被淘汰，目前均使用交流電機。由于受永磁體的限制，交流同使用交流電機。由于受永磁體的限制，交流同步電機的功率不易做得很大，因此，目前在數(shù)步電機的功率不易做得很大，因此，目前在數(shù)控機床的主軸驅動中，均采用籠型感應電機?？貦C床的主軸驅動中，均采用籠型感應電機。622.7 數(shù)控系統(tǒng)診斷技術及維修數(shù)控系統(tǒng)診斷技術及維修 一、裝置自診斷法一、裝置自診斷法 l啟動自診斷啟動自診斷(初始化診斷初始化診斷) 2. 在線診斷在線診斷(后臺診斷后臺診斷) 3離線診斷離線診斷63二、常規(guī)檢查法二、常規(guī)檢查法 外觀檢查是指依靠人的五官等感覺器官外觀檢查是指依靠人的五官

27、等感覺器官并借助于一些簡單的儀器來尋找機床故并借助于一些簡單的儀器來尋找機床故障的原因。這種方法在維修中是常用的，障的原因。這種方法在維修中是常用的，也是首先采用的。也是首先采用的?！跋韧夂髢认韧夂髢取钡木S修的維修原則要求維修人員在遇到故障時應先采原則要求維修人員在遇到故障時應先采取看、聞、嗅、摸等方法，由外向內逐取看、聞、嗅、摸等方法，由外向內逐一進行檢查。有些故障采用這種方法可一進行檢查。有些故障采用這種方法可迅速找到故障原因，而采用其他方法要迅速找到故障原因，而采用其他方法要花費許多時間，甚至一時解決不了?；ㄙM許多時間，甚至一時解決不了。64三、機、液、電綜合分析法三、機、液、電綜合分析

28、法 數(shù)控機床是一種高度機、電、液一體化數(shù)控機床是一種高度機、電、液一體化的產(chǎn)品，它應用了精密機械、液壓技術、的產(chǎn)品，它應用了精密機械、液壓技術、電氣技術、微電子技術等，對數(shù)控機床電氣技術、微電子技術等，對數(shù)控機床的故障分析也要從機、液、電不同的角的故障分析也要從機、液、電不同的角度對同一故障進行分析診斷，可以避免度對同一故障進行分析診斷，可以避免片面性，少走彎路。最后確認是機、液、片面性，少走彎路。最后確認是機、液、電中的哪一個系統(tǒng)有問題。以便在哪個電中的哪一個系統(tǒng)有問題。以便在哪個系統(tǒng)中做進一步的診斷及排除故障。系統(tǒng)中做進一步的診斷及排除故障。65四、備件替換法四、備件替換法 將具有相同功能

29、的兩塊板互相交換將具有相同功能的兩塊板互相交換(一塊好的，一塊被一塊好的，一塊被懷疑是壞的懷疑是壞的)，觀察故障現(xiàn)象是否隨之轉移，還是故障，觀察故障現(xiàn)象是否隨之轉移，還是故障依舊來判斷被懷疑板。這些板是指印制線路板、模塊、依舊來判斷被懷疑板。這些板是指印制線路板、模塊、集成電路芯片或元器件。若沒有備用電路板或組件，集成電路芯片或元器件。若沒有備用電路板或組件，可把故障區(qū)與無故障區(qū)的相同的電路板或組件互相交可把故障區(qū)與無故障區(qū)的相同的電路板或組件互相交換，然后觀察故障排除及轉移情況，也可得到確診。換，然后觀察故障排除及轉移情況，也可得到確診。注意：必須斷電后才能更換電路板或組件；有些注意：必須斷

30、電后才能更換電路板或組件；有些電路板，例如電路板，例如PLC的的IO板上有地址開關，交換時要板上有地址開關，交換時要相應改變設置值；有些電路板上有跳線及橋接調整相應改變設置值；有些電路板上有跳線及橋接調整電阻、電容，也應與原板相同，方可交換；模塊的電阻、電容，也應與原板相同，方可交換；模塊的輸入輸出必須相同。以驅動器為例，型號要相同，若輸入輸出必須相同。以驅動器為例，型號要相同，若不同，則要考慮接口、功率的影響，避免故障擴大。不同，則要考慮接口、功率的影響，避免故障擴大。661“替換替換”方法的使用范圍方法的使用范圍 在電氣修理中，采用在電氣修理中，采用“替換替換”方法來檢查判斷方法來檢查判斷

31、故障應注意應用場合。對一些比較簡單的電器，故障應注意應用場合。對一些比較簡單的電器，如接觸器、繼電器、開關、保護電器及其它各如接觸器、繼電器、開關、保護電器及其它各種單一電器，在對其有懷疑而一時又不能確定種單一電器，在對其有懷疑而一時又不能確定故障部位的情況下，使用效果較好。而在由電故障部位的情況下，使用效果較好。而在由電子元件組成的各種電路板、控制器、功率放大子元件組成的各種電路板、控制器、功率放大器及所接的負載，替換時應小心謹慎，如果無器及所接的負載，替換時應小心謹慎，如果無現(xiàn)成的備件替換，需從相同的其它設備上拆卸現(xiàn)成的備件替換，需從相同的其它設備上拆卸時更應慎重從事，以避免故障沒找到，替

32、換上時更應慎重從事，以避免故障沒找到，替換上的新部件又損壞，造成新的故障。的新部件又損壞，造成新的故障。672“替換替換”中的注意點中的注意點 (1)低壓電器的替換應注意電壓、電流和其他有關的技低壓電器的替換應注意電壓、電流和其他有關的技術參數(shù)，并盡量采用相同規(guī)格的替換。術參數(shù)，并盡量采用相同規(guī)格的替換。 (2)電子元件的替換，如果沒有相同的，應采用技術參電子元件的替換，如果沒有相同的，應采用技術參數(shù)相近的，而且主要參數(shù)最好能勝過原來的。數(shù)相近的，而且主要參數(shù)最好能勝過原來的。 (3)拆卸時應對各部分做好記錄，特別是接線較多的地拆卸時應對各部分做好記錄，特別是接線較多的地方，可防止反饋錯誤引起

33、的人為故障。方，可防止反饋錯誤引起的人為故障。 (4)在有反饋環(huán)節(jié)的線路中，更換時要注意信號的極性，在有反饋環(huán)節(jié)的線路中，更換時要注意信號的極性，以防反饋錯誤引起其他的故障。以防反饋錯誤引起其他的故障。 (5)在需要從其他設備上拆卸相同的備件替換時，要注在需要從其他設備上拆卸相同的備件替換時，要注意方法，不要在拆卸中造成被拆件損壞。如果替換電意方法，不要在拆卸中造成被拆件損壞。如果替換電路板，在新板換上前要檢查一下使用的電壓是否正常。路板，在新板換上前要檢查一下使用的電壓是否正常。68四、電路板參數(shù)測試對比法四、電路板參數(shù)測試對比法 當系統(tǒng)發(fā)生故障后，采用常規(guī)電工檢測儀器、當系統(tǒng)發(fā)生故障后，采

34、用常規(guī)電工檢測儀器、工具，按系統(tǒng)電路圖及機床電路圖，對故障部工具，按系統(tǒng)電路圖及機床電路圖，對故障部分的電壓、電源、脈沖信號等進行實測，在各分的電壓、電源、脈沖信號等進行實測，在各電路板的測試端子上進行電壓值及波形的測試，電路板的測試端子上進行電壓值及波形的測試，與正常值和正常波形進行比較。若無原始記錄，與正常值和正常波形進行比較。若無原始記錄，也可與對應無故障區(qū)的相同的電路板比較，從也可與對應無故障區(qū)的相同的電路板比較，從而確診故障電路板是否發(fā)生故障。如電源的輸而確診故障電路板是否發(fā)生故障。如電源的輸入電壓超限，應對電源監(jiān)控，以排除其它原因。入電壓超限，應對電源監(jiān)控，以排除其它原因。如發(fā)生位

35、置控制環(huán)故障，可用示波器檢查測量如發(fā)生位置控制環(huán)故障，可用示波器檢查測量回路的信號狀態(tài)，或用示波器觀察其信號輸出回路的信號狀態(tài)，或用示波器觀察其信號輸出是否缺相，有無干擾。是否缺相，有無干擾。69五、更新建立法五、更新建立法 當當CNC或或PLC裝置由于電網(wǎng)干擾，或其裝置由于電網(wǎng)干擾，或其他偶然原因發(fā)生異常情況或死機時，應他偶然原因發(fā)生異常情況或死機時，應清除有關內存區(qū)，重新進行冷啟動或熱清除有關內存區(qū)，重新進行冷啟動或熱啟動。并對啟動。并對CNC參數(shù)進行重新設置，便參數(shù)進行重新設置，便可排除故障?？膳懦收?。70六、升溫，降溫法六、升溫，降溫法 當設備運行時間比較長或者環(huán)境溫度比當設備運行時

36、間比較長或者環(huán)境溫度比較高時，機床容易出現(xiàn)軟件故障。這時較高時，機床容易出現(xiàn)軟件故障。這時可用電熱風或紅外燈直接照射可疑的電可用電熱風或紅外燈直接照射可疑的電路板或組件，人為通過采用升溫法加速路板或組件，人為通過采用升溫法加速一些高溫參數(shù)差的元器件惡化一些高溫參數(shù)差的元器件惡化(要注意元要注意元器件的溫度參數(shù)器件的溫度參數(shù))，產(chǎn)生，產(chǎn)生“癥狀癥狀”出來，出來，從而確定有問題的組件或元器件。從而確定有問題的組件或元器件。71七、拉偏電源法七、拉偏電源法 有些不定期出現(xiàn)的軟故障與外界電網(wǎng)電有些不定期出現(xiàn)的軟故障與外界電網(wǎng)電壓波動有關。當機床出現(xiàn)此類故障時，壓波動有關。當機床出現(xiàn)此類故障時，可把電源

37、電壓人為地調高或調低，模擬可把電源電壓人為地調高或調低，模擬惡劣的條件讓故障容易暴露。惡劣的條件讓故障容易暴露。72八、分段優(yōu)選法八、分段優(yōu)選法 電纜斷路或短路故障的查找，有時非常困難，電纜斷路或短路故障的查找，有時非常困難，特別是大型數(shù)控機床各軸的行程都很長，有時特別是大型數(shù)控機床各軸的行程都很長，有時電樞到機床去的電纜要分幾段，每段有幾十米電樞到機床去的電纜要分幾段，每段有幾十米長，這時應用優(yōu)選法從中部分分段校線查找故長，這時應用優(yōu)選法從中部分分段校線查找故障點，可以加快速度。有時障點，可以加快速度。有時PLC的的+24V端子端子對地短路，此端子上接有上百個輸入開關，單對地短路，此端子上接

38、有上百個輸入開關，單個檢查太慢，也可用優(yōu)選法，一半、一半的檢個檢查太慢，也可用優(yōu)選法，一半、一半的檢查短路點在哪一半中，然后把有問題的一半再查短路點在哪一半中，然后把有問題的一半再一分為二進行查找一分為二進行查找從而大大加快速度。從而大大加快速度。73九、功能程序測試法九、功能程序測試法 功能程序測試法是將所維修數(shù)控系統(tǒng)功能程序測試法是將所維修數(shù)控系統(tǒng)G、M、S、T、F功能的全部使用指令編寫出一個試驗程序，功能的全部使用指令編寫出一個試驗程序，并存儲在軟盤上。在故障診斷時運行這個程序，并存儲在軟盤上。在故障診斷時運行這個程序，可快速判定哪個功能不良或喪失。應用場合：可快速判定哪個功能不良或喪失

39、。應用場合：機床加工造成廢品而一時無法確定是編程、機床加工造成廢品而一時無法確定是編程、操作不當，還是數(shù)控系統(tǒng)故障時；數(shù)控系統(tǒng)操作不當，還是數(shù)控系統(tǒng)故障時；數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)隨機性故障，一時難以區(qū)別是外來干擾，出現(xiàn)隨機性故障，一時難以區(qū)別是外來干擾，還是系統(tǒng)穩(wěn)定性不好。如不能可靠地執(zhí)行各加還是系統(tǒng)穩(wěn)定性不好。如不能可靠地執(zhí)行各加工指令?？蛇B續(xù)循環(huán)執(zhí)行功能測試程序來診斷工指令?？蛇B續(xù)循環(huán)執(zhí)行功能測試程序來診斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性；閑置時間較長的數(shù)控機床在系統(tǒng)的穩(wěn)定性；閑置時間較長的數(shù)控機床在投入使用時或數(shù)控機床進行定期檢修時投入使用時或數(shù)控機床進行定期檢修時。74十、參數(shù)檢查法十、參數(shù)檢查法 數(shù)控機床的參數(shù)是

40、經(jīng)過一系列試驗、調整而獲得的重數(shù)控機床的參數(shù)是經(jīng)過一系列試驗、調整而獲得的重要數(shù)據(jù)。例如工作范圍、軸動態(tài)參數(shù)，數(shù)據(jù)需要根據(jù)要數(shù)據(jù)。例如工作范圍、軸動態(tài)參數(shù)，數(shù)據(jù)需要根據(jù)具體的控制對象而修改。這種可讀寫的存儲器有電池具體的控制對象而修改。這種可讀寫的存儲器有電池保持的保持的RAM、EPROM、F1ashROM、硬盤等。、硬盤等。 應用場合：對于電池保持的應用場合：對于電池保持的RAM，一旦電池電壓不足，一旦電池電壓不足(一般電池一般電池2-3年需更換年需更換)或機床長期閑置或外部干擾會或機床長期閑置或外部干擾會使參數(shù)丟失或混亂，從而使系統(tǒng)不能正常工作。使參數(shù)丟失或混亂，從而使系統(tǒng)不能正常工作。E

41、PROM、Flash ROM由于不需要電池，在數(shù)控系統(tǒng)由于不需要電池，在數(shù)控系統(tǒng)中應用越來越普遍。當機床長期閑置或無緣無故出現(xiàn)中應用越來越普遍。當機床長期閑置或無緣無故出現(xiàn)不正常現(xiàn)象或有故障而無應答時，就要根據(jù)故障特征不正?，F(xiàn)象或有故障而無應答時，就要根據(jù)故障特征檢查和校對有關參數(shù)。檢查和校對有關參數(shù)。75十一、隔離法十一、隔離法 隔離法是指將控制回路斷開，從而達到隔離法是指將控制回路斷開，從而達到縮小查找故障區(qū)域的目的。在機床維修縮小查找故障區(qū)域的目的。在機床維修時為了防止故障擴大，需切斷某些部件時為了防止故障擴大，需切斷某些部件的電源，也經(jīng)常采用此法。的電源，也經(jīng)常采用此法。76十二、接口

42、狀態(tài)顯示診斷法十二、接口狀態(tài)顯示診斷法 接口是連接接口是連接CNC系統(tǒng)、系統(tǒng)、PLC、機床本體的節(jié)點，、機床本體的節(jié)點，節(jié)點是信息傳遞和控制的要道，通過接口的狀節(jié)點是信息傳遞和控制的要道，通過接口的狀態(tài)信息態(tài)信息(通通“1”、斷、斷“0”)，若系統(tǒng)帶有分立，若系統(tǒng)帶有分立的的PLC時，系統(tǒng)產(chǎn)生故障后，首先應判斷故障時，系統(tǒng)產(chǎn)生故障后，首先應判斷故障是出現(xiàn)在是出現(xiàn)在CNC系統(tǒng)內部，還是在系統(tǒng)內部，還是在PLC或機床或機床(MT)側。這就要求熟悉側。這就要求熟悉CNC與與PLC之間信息之間信息交換的內容，必須熟悉各測量反饋元件的位置、交換的內容，必須熟悉各測量反饋元件的位置、作用及發(fā)生故障時的現(xiàn)象

43、與后果。搞清楚某一作用及發(fā)生故障時的現(xiàn)象與后果。搞清楚某一個動作不執(zhí)行是由于個動作不執(zhí)行是由于CNC沒有給沒有給PLC指令，還指令，還是由于是由于CNC給了給了PLC指令而指令而PLC未執(zhí)行，或是未執(zhí)行，或是由于由于PLC無準備好應答信號，無準備好應答信號，CNC不可能提供不可能提供該指令等。該指令等。77十三、測量比較法十三、測量比較法 這種方法是利用印制線路板上預先設置這種方法是利用印制線路板上預先設置的檢查用端子，確定該部分電路工作是的檢查用端子，確定該部分電路工作是否正常，通過實測這些端子的電壓值或否正常，通過實測這些端子的電壓值或波形與正常時的電壓值及波形比較，來波形與正常時的電壓值及波形比較，來分析故障原因和部位。甚至，可在正常分析故障原因和部位。甚至，可在正常線路板上人為地制造一些故障線路板上人為地制造一