現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修-第一章課件

1、2022/9/171第一章 緒論天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)鄧三教學(xué)提示：本章主要介紹了數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床及其維修的基本概念，數(shù)控機(jī)床故障診斷及維修原則、一般步驟和方法，數(shù)控機(jī)床故障診斷及維修技術(shù)的發(fā)展，讓讀者對(duì)數(shù)控機(jī)床故障診斷及維修技術(shù)有個(gè)全面的基本認(rèn)識(shí)。教學(xué)要求：了解數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床及其維修的特點(diǎn),對(duì)數(shù)控機(jī)床維修人員的要求，數(shù)控機(jī)床故障診斷及維修技術(shù)的發(fā)展；掌握數(shù)控機(jī)床故障的分類，數(shù)控機(jī)床可靠性的基本概念，數(shù)控機(jī)床故障診斷及維修的一般步驟和方法。2022/9/1722022/9/173第一章緒論1.1 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展1.2 數(shù)控機(jī)床的基本概念1.3 數(shù)控機(jī)床

2、維修的基本概念1.4數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修1.5數(shù)控機(jī)床及其診斷技術(shù)的發(fā)展2022/9/174一、美國(guó)的數(shù)控機(jī)床發(fā)展概況美國(guó)政府重視機(jī)床工業(yè)，美國(guó)國(guó)防部等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機(jī)床的發(fā)展方向，科研任務(wù)，并且提供充足的經(jīng)費(fèi)，網(wǎng)羅世界人才，特別講究“效率”和“創(chuàng)新”，注重基礎(chǔ)科研。1952年研制出世界第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。1958年研制出加工中心。70年代初研制成FMS。1987年首創(chuàng)開放式數(shù)控系統(tǒng)等。1.1 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展2022/9/175高性能數(shù)控機(jī)床技術(shù)在世界一直領(lǐng)先。其存在的教訓(xùn)是，偏重于基礎(chǔ)科研，忽視應(yīng)用技術(shù)，且在上世紀(jì)80代政府一度放松了引導(dǎo)，致使數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量增加緩慢，于1982

3、年被后進(jìn)的日本超過(guò)，并大量進(jìn)口。從90年代起，糾正過(guò)去偏向，數(shù)控機(jī)床技術(shù)上轉(zhuǎn)向?qū)嵱茫a(chǎn)量又逐漸上升。2022/9/177三、日本的數(shù)控機(jī)床發(fā)展概況在重視人才及機(jī)床元部件配套上學(xué)習(xí)德國(guó)，在質(zhì)量管理及數(shù)控機(jī)床技術(shù)上學(xué)習(xí)美國(guó)。1958年研制出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。1978年產(chǎn)量超過(guò)美國(guó)，至今產(chǎn)量、出口量一直居世界首位。戰(zhàn)略上先仿后創(chuàng)，先生產(chǎn)量大而廣的中檔數(shù)控機(jī)床，大量出口，占去世界廣大市場(chǎng)。在上世紀(jì)80年代開始進(jìn)一步加強(qiáng)科研，向高性能數(shù)控機(jī)床發(fā)展。2022/9/178四、我國(guó)的現(xiàn)狀2000年以來(lái)，我國(guó)機(jī)床行業(yè)快速發(fā)展，機(jī)床行業(yè)的整體素質(zhì)提高很多。從2002年起，中國(guó)連續(xù)5年成為世界機(jī)床消費(fèi)第一大市場(chǎng)。20

4、05、2006年我國(guó)機(jī)床產(chǎn)值處于全球第三，我國(guó)成為世界機(jī)床大國(guó)，但由于技術(shù)水平低下， “大而不強(qiáng)”。在國(guó)家高度重視和支持下，到2010年國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)比重將達(dá)50%。1.2 數(shù)控機(jī)床的基本概念一、數(shù)控機(jī)床的組成(1)主機(jī) 主機(jī)是數(shù)控機(jī)床的本體，主要由各種機(jī)械部件組成。包括底座、床身、主軸箱、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等。(2)數(shù)控裝置 數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的控制核心，一般由一臺(tái)專用計(jì)算機(jī)構(gòu)成。(3)驅(qū)動(dòng)裝置 驅(qū)動(dòng)裝置是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部件，包括主軸電動(dòng)機(jī)、進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)等。(4)輔助裝置 輔助裝置是數(shù)控機(jī)床的一些配套部件，如自動(dòng)排屑部件、自動(dòng)對(duì)刀部件、工作臺(tái)、安全防護(hù)裝置、自動(dòng)檢測(cè)裝置等。2022/

5、9/1710二、數(shù)控機(jī)床的工作原理數(shù)控機(jī)床基本工作原理如圖1-1所示。加工程序可通過(guò)輸入設(shè)備存儲(chǔ)于數(shù)控裝置(CNC計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng))內(nèi)的存儲(chǔ)器上，在需要的時(shí)候也可將存儲(chǔ)器內(nèi)的加工程序通過(guò)輸出設(shè)備把加工程序存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)介質(zhì)上，以長(zhǎng)期保存。2022/9/17112022/9/1712 數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)，它采集和控制著機(jī)床所有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)量。數(shù)控裝置是由中央處理單元(CPU)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)、相應(yīng)的總線和各種接口電路所構(gòu)成的專用計(jì)算機(jī)。 驅(qū)動(dòng)裝置接受數(shù)控裝置輸出的進(jìn)給指令，嚴(yán)格按照指令驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)機(jī)床的工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)，加工出符合圖紙要求的

6、工件，所以驅(qū)動(dòng)裝置的精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)是影響數(shù)控機(jī)床的加工精度、表面質(zhì)量與生產(chǎn)效率的重要因素之一。目前，驅(qū)動(dòng)裝置的電動(dòng)機(jī)有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)等。2022/9/1714四、數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床不同角度的分類。按機(jī)械運(yùn)動(dòng)的軌跡可分為：點(diǎn)位控制系統(tǒng)、直線控制系統(tǒng)和連續(xù)控制系統(tǒng)。按伺服系統(tǒng)的類型可分為：開環(huán)伺服系統(tǒng)、半閉環(huán)伺服系統(tǒng)和閉環(huán)伺服系統(tǒng)。按控制坐標(biāo)數(shù)可分為：兩坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床、兩坐標(biāo)半數(shù)控機(jī)床、三坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床和多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床。但從用戶角度考慮，按機(jī)床加工方式或按能完成的主要加工工序來(lái)分類可能更為合適。按照數(shù)控機(jī)床的加工方式，可以把它分為以下幾類：1.金屬切削類 數(shù)控車床、銑床

7、、鉆床、鏜床、磨床、齒輪加工機(jī)床和加工中心等。2.金屬成形類 數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、彎管機(jī)、沖床、旋壓機(jī)、切管機(jī)等。3.特種加工類 數(shù)控線切割機(jī)、電火花加工機(jī)床、激光切割機(jī)和快速成型機(jī)等。4.其他類 數(shù)控火焰切割機(jī)床、數(shù)控激光熱處理機(jī)床、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等。2022/9/17152022/9/1717二、數(shù)控機(jī)床故障的分類數(shù)控機(jī)床全部或部分喪失了系統(tǒng)規(guī)定的功能就稱為故障。數(shù)控機(jī)床的故障是多種多樣的，可以從不同角度對(duì)其進(jìn)行分類：1從故障的起因分類：關(guān)聯(lián)性和非關(guān)聯(lián)性故障2從故障的時(shí)間分類：隨機(jī)故障和有規(guī)則故障3從發(fā)生狀態(tài)分類：突然故障和漸變故障4按影響程度分類：完全失效和部分失效故障5按嚴(yán)重程度分類：危險(xiǎn)性故障

8、和安全性故障6按性質(zhì)分類：軟件故障、硬件故障和干擾故障2022/9/1718三、數(shù)控機(jī)床的可靠性數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是：高性能、多功能、高精度、高柔性及高可靠性?？煽啃允侵冈谝?guī)定的工作條件（環(huán)境溫度、濕度、使用條件及使用方法等）下，產(chǎn)品執(zhí)行其功能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作而不發(fā)生故障的能力?？煽啃缘那€變化規(guī)律（俗稱“浴盆曲線”）。2022/9/1719衡量可靠性常用的標(biāo)準(zhǔn)有如下幾個(gè)：1平均無(wú)故障時(shí)間（Mean Time Between Failure）平均無(wú)故障時(shí)間是指可修復(fù)產(chǎn)品的相鄰兩次故障間系統(tǒng)能正常工作時(shí)間的平均值。我國(guó)“機(jī)床數(shù)字控制系統(tǒng)通用技術(shù)條件”中規(guī)定，用MTBF衡量數(shù)控產(chǎn)品的可靠性

9、，要求數(shù)控系統(tǒng)MTBF不低于3 000h?，F(xiàn)在CNC系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)已達(dá)30余年（10年前為10 000h）。有些國(guó)家采用其他指標(biāo)作為衡量數(shù)控系統(tǒng)可靠性的指標(biāo)。這個(gè)值越長(zhǎng)越好。2022/9/17202平均修復(fù)時(shí)間（Mean Time To Repair）數(shù)控系統(tǒng)在壽命范圍內(nèi)，從故障開始維修到能正常工作所用的平均修復(fù)時(shí)間。這個(gè)值越小，表明維修速度越快。2022/9/17213有效度 一臺(tái)可維修的數(shù)控機(jī)床在某一段時(shí)間內(nèi)，維持其性能的概率。 小于1，越接近1越好，它是衡量數(shù)控機(jī)床的可靠性和可維修性的指標(biāo)。影響數(shù)控機(jī)床可靠性的因素，包括設(shè)計(jì)、包裝、運(yùn)輸、安裝、使用等全過(guò)程，使用時(shí)影響可靠性的指標(biāo)如表1

10、-1所示：2022/9/1722表1-1 影響數(shù)控機(jī)床（使用時(shí)）可靠性的因素因素要 求措 施電網(wǎng)質(zhì)量電壓應(yīng)在規(guī)定的誤差范圍之內(nèi)，+10%-15%；頻率為（501）Hz；數(shù)控機(jī)床接地電阻要符合要求；以上三項(xiàng)要平衡。1數(shù)控機(jī)床專線供電；2使用穩(wěn)壓電源。安裝環(huán)境無(wú)粉塵、無(wú)太陽(yáng)直射；濕度、溫度符合要求。建立專門的數(shù)控車間操作者1崗位培訓(xùn)；2取得上崗資格證；3嚴(yán)格按操作規(guī)程操作。進(jìn)行崗位培訓(xùn)；嚴(yán)禁無(wú)證上崗；制定詳細(xì)的、可執(zhí)行的操作規(guī)程。日常維護(hù)按照機(jī)床使用說(shuō)明書進(jìn)行日常的維護(hù)和保養(yǎng)制定切實(shí)可行的維護(hù)保養(yǎng)制度1專業(yè)知識(shí)面要廣掌握數(shù)控原理、電工電子技術(shù)、自動(dòng)控制與電力拖動(dòng)、檢測(cè)技術(shù)、液壓與氣動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)及機(jī)

11、械加工方面的知識(shí)；掌握數(shù)字控制、伺服驅(qū)動(dòng)及PLC的工作原理；掌握檢測(cè)系統(tǒng)的工作原理；能編寫簡(jiǎn)單的數(shù)控加工程序；能運(yùn)用各種方法編寫PLC的程序。2022/9/17242有較強(qiáng)的動(dòng)手能力與實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行操作；能查看報(bào)警信息；能檢查、修改參數(shù)；能調(diào)用自診斷功能，進(jìn)行PLC接口檢查；會(huì)使用維修的工具、儀器、儀表；會(huì)操作數(shù)控機(jī)床。2022/9/17254繪圖能力能繪制一般的機(jī)械、電氣圖；通過(guò)實(shí)物測(cè)量，能繪制光柵尺測(cè)量頭的原理圖；通過(guò)實(shí)物測(cè)量，能繪制電氣原理圖。2022/9/17275良好的品質(zhì)勤于學(xué)習(xí)：刻苦鉆研，邊干邊學(xué)；自覺的學(xué)習(xí)新出現(xiàn)的數(shù)控機(jī)床操作、編程，了解其結(jié)構(gòu)；自覺的了解其他工廠中的設(shè)

12、備；虛心學(xué)習(xí)別人的經(jīng)驗(yàn)。善于分析：能由表及里，去偽存真，找到發(fā)生故障的原因；能從眾多故障現(xiàn)象中找出主要的，起決定性故障現(xiàn)象，并對(duì)此進(jìn)行分析。膽大心細(xì)：對(duì)于沒見過(guò)的故障敢修；先熟悉情況，后動(dòng)手、不要盲目蠻干。2022/9/17281.4數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修一、數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的一般步驟數(shù)控機(jī)床的故障診斷與維修的過(guò)程基本上分為故障原因的調(diào)查和分析、故障的排除、維修總結(jié)三個(gè)階段。1故障的調(diào)查與分析2故障排除3維修排故后的總結(jié)提高工作2022/9/17291故障的調(diào)查與分析（1）詢問調(diào)查（2）現(xiàn)場(chǎng)檢查 參照表1-2。（3）故障分析（4）確定原因（5）排故準(zhǔn)備2022/9/17302故障排除這是

13、排故的第二階段，是實(shí)施階段。如上所述，完成了故障分析，也就基本上完成了故障的排除，剩下的工作就是按照相關(guān)操作規(guī)程具體實(shí)施。2022/9/17313維修排故后的總結(jié)提高工作總結(jié)提高工作的主要內(nèi)容包括：（1）詳細(xì)記錄從故障的發(fā)生、分析判斷到排除全過(guò)程中出現(xiàn)的各種問題，采取的各種措施，相關(guān)電路圖、相關(guān)參數(shù)和相關(guān)軟件。（2）有條件的維修人員應(yīng)該從較典型的故障排除實(shí)踐中找出帶有普遍意義的內(nèi)容作為研究課題，進(jìn)行理論性探討，寫出論文，從而達(dá)到提高的目的。（3）總結(jié)故障排除過(guò)程中所需要的各類圖樣、文字資料，若有不足應(yīng)事后想辦法補(bǔ)齊，以備將來(lái)之需。（4）從排故過(guò)程中發(fā)現(xiàn)自己欠缺的知識(shí)，制定學(xué)習(xí)計(jì)劃，力爭(zhēng)盡快補(bǔ)課

14、。（5）找出工具、儀表、備件之不足，條件允許時(shí)補(bǔ)齊。2022/9/1732總結(jié)提高工作的好處是：（1）迅速提高維修者的理論水平和維修能力。（2）提高重復(fù)性故障的維修速度。（3）利于分析設(shè)備的故障率及可維修性，改進(jìn)操作規(guī)程，提高機(jī)床壽命和利用率。（4）可改進(jìn)數(shù)控機(jī)床原設(shè)計(jì)之不足。（5）資源共享?？偨Y(jié)資料可作為其他維修人員的參數(shù)資料、學(xué)習(xí)培訓(xùn)教材。2022/9/1733二、數(shù)控機(jī)床維修的原則充分利用數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能，如系統(tǒng)的開機(jī)診斷、運(yùn)行診斷、PLC的監(jiān)控功能。同時(shí)在檢測(cè)故障過(guò)程中還應(yīng)掌握以下原則：（1）先靜后動(dòng)（2）先外部后內(nèi)部（3）先機(jī)械后電氣（4）先公用后專用（5）先簡(jiǎn)單后復(fù)雜（6）先一

15、般后特殊 例1-1 2022/9/1734三、數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修的一般方法（一）裝置自診斷法（二）觀察檢查法（三）備件替換法（四）電路板參數(shù)測(cè)試對(duì)比法（五）功能程序測(cè)試法（六）參數(shù)檢查法2022/9/1735（七）邏輯線路追蹤法(原理分析法)（八）用可編程控制器進(jìn)行PLC中斷狀態(tài)分析法（九）接口狀態(tài)顯示診斷法（十）測(cè)量比較法（十一）升溫，降溫法（十二）其它方法2022/9/1736一 裝置自診斷法l啟動(dòng)自診斷(初始化診斷)2在線診斷(后臺(tái)診斷) 例1-23離線檢查2022/9/1737二 觀察檢查法1.問 機(jī)床的操作、維護(hù)、運(yùn)行是否有異常。2.看 機(jī)床器件是否發(fā)生物理變化或運(yùn)動(dòng)變化。 例1

16、-3 例1-43.聽 機(jī)械或電氣部分是否有異常聲響。例1-54.觸 CNC系統(tǒng)出現(xiàn)時(shí)有時(shí)無(wú)的故障現(xiàn)象時(shí)，宜采用此方法。5.嗅 在電氣設(shè)備診斷或各種易揮發(fā)物體的器件采用此方法效果較好。2022/9/1738三 備件替換法“替換”是電氣修理中常用的一種簡(jiǎn)單方便的方法，此方法可縮短停機(jī)時(shí)間，快速找到故障。將具有相同功能的兩塊板互相交換(一塊好的，一塊被懷疑是壞的)，觀察故障現(xiàn)象是否隨之轉(zhuǎn)移來(lái)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，可把故障區(qū)與無(wú)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(zhuǎn)移情況，也可得到確診。2022/9/1739“替換法”

17、的注意事項(xiàng)“替換法”如果使用不當(dāng)，會(huì)帶來(lái)許多麻煩，甚至造成人為故障。因此，正確認(rèn)識(shí)和掌握“替換”的使用范圍和操作方法，是提高維修工作效率和避免人為故障發(fā)生的最好方法。注意：必須斷電后才能更換電路板或組件；有些電路板，例如PLC的IO板上有地址開關(guān)，交換時(shí)要相應(yīng)改變?cè)O(shè)置值；有些電路板上有跳線及橋接調(diào)整電阻、電容，也應(yīng)與原板相同，方可交換；模塊的輸入輸出必須相同。以驅(qū)動(dòng)器為例，型號(hào)要相同，若不同，則要考慮接口、功率的影響，避免故障擴(kuò)大。在確定對(duì)某一部分要進(jìn)行替換前，應(yīng)認(rèn)真檢查與其連接的有關(guān)線路和其他相關(guān)的電器。確認(rèn)無(wú)故障后才能將新的替換上去，防止外部故障引起替換上去的部件損壞。2022/9/174

18、0四 電路板參數(shù)測(cè)試對(duì)比法當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障后，采用常規(guī)電工檢測(cè)儀器、工具，按系統(tǒng)電路圖及機(jī)床電路圖，對(duì)故障部分的電壓、電源、脈沖信號(hào)等進(jìn)行實(shí)測(cè)，在各電路板的測(cè)試端子上進(jìn)行電壓值及波形的測(cè)試，與正常值和正常波形進(jìn)行比較。若無(wú)原始記錄，也可與對(duì)應(yīng)無(wú)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。如電源的輸入電壓超限，應(yīng)對(duì)電源監(jiān)控，以排除其它原因。如發(fā)生位置控制環(huán)故障，可用示波器檢查測(cè)量回路的信號(hào)狀態(tài)，或用示波器觀察其信號(hào)輸出是否缺相，有無(wú)干擾。例1-62022/9/1741五 功能程序測(cè)試法功能程序測(cè)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(gè)試驗(yàn)程序，并存儲(chǔ)在軟盤

19、上。應(yīng)用場(chǎng)合：機(jī)床加工造成廢品而一時(shí)無(wú)法確定是編程、操作不當(dāng)，還是數(shù)控系統(tǒng)故障時(shí)；數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)隨機(jī)性故障，一時(shí)難以區(qū)別是外來(lái)干擾，還是系統(tǒng)穩(wěn)定性不好。閑置時(shí)間較長(zhǎng)的數(shù)控機(jī)床在投入使用時(shí)或數(shù)控機(jī)床進(jìn)行定期檢修時(shí)。例1-72022/9/1742六 參數(shù)檢查法數(shù)控機(jī)床的參數(shù)是經(jīng)過(guò)一系列試驗(yàn)、調(diào)整而獲得的重要數(shù)據(jù)。例如工作范圍、軸動(dòng)態(tài)參數(shù)，數(shù)據(jù)需要根據(jù)具體的控制對(duì)象而修改。這種可讀寫的存儲(chǔ)器有電池保持的RAM、EPROM、F1ashROM、硬盤等。例1-8 例1-9應(yīng)用場(chǎng)合：對(duì)于電池保持的RAM，一旦電池電壓不足(一般電池2-3年需更換)或機(jī)床長(zhǎng)期閑置或外部干擾會(huì)使參數(shù)丟失或混亂，從而使系統(tǒng)不能正常工

20、作。EPROM、Flash ROM由于不需要電池，在數(shù)控系統(tǒng)中應(yīng)用越來(lái)越普遍。當(dāng)機(jī)床長(zhǎng)期閑置或無(wú)緣無(wú)故出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象或有故障而無(wú)應(yīng)答時(shí)，就要根據(jù)故障特征檢查和校對(duì)有關(guān)參數(shù)。2022/9/1743七 邏輯線路追蹤法(原理分析法)邏輯線路追蹤法就是通過(guò)追蹤與故障相關(guān)聯(lián)的信號(hào)，從中找到故障單元，根據(jù)CNC系統(tǒng)原理圖(即組成原理)，從前往后或從后往前地檢查有關(guān)信號(hào)的有無(wú)、性質(zhì)、大小及不同運(yùn)行方式的狀態(tài)，與正常情況比較，看有什么差異或是否符合邏輯關(guān)系。對(duì)于硬接線系統(tǒng)(繼電器接觸器系統(tǒng))，它具有可見接線、接線端子、測(cè)試點(diǎn)。2022/9/1744八 用可編程控制器進(jìn)行PLC中斷狀態(tài)分析法可編程控制器發(fā)生故障

21、時(shí)，其中斷原因以中斷堆棧的方式記憶。使用編程器可以在系統(tǒng)停止?fàn)顟B(tài)下，調(diào)出中斷堆棧和塊堆棧，按其所指示的原因，查明故障之所在，在可編程控制器的維修中這是最常用、最有效和快速的方法。2022/9/1745九 接口狀態(tài)顯示診斷法接口是連接CNC系統(tǒng)、PLC、機(jī)床本體的節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)是信息傳遞和控制的要道，通過(guò)接口的狀態(tài)信息(通“1”、斷“0”)，若系統(tǒng)帶有分立的PLC時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生故障后，首先應(yīng)判斷故障是出現(xiàn)在CNC系統(tǒng)內(nèi)部，還是在PLC或機(jī)床(MT)側(cè)。這就要求熟悉CNC與PLC之間信息交換的內(nèi)容，必須熟悉各測(cè)量反饋元件的位置、作用及發(fā)生故障時(shí)的現(xiàn)象與后果。搞清楚某一個(gè)動(dòng)作不執(zhí)行是由于CNC沒有給PLC

22、指令，還是由于CNC給了PLC指令而PLC未執(zhí)行，或是由于PLC無(wú)準(zhǔn)備好應(yīng)答信號(hào)，CNC不可能提供該指令等。2022/9/1746十 測(cè)量比較法這種方法是利用印制線路板上預(yù)先設(shè)置的檢查用端子，確定該部分電路工作是否正常，通過(guò)實(shí)測(cè)這些端子的電壓值或波形與正常時(shí)的電壓值及波形比較，來(lái)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(如斷開連線或短路，拔去插組件等)，以判斷真正的故障原因。為此，要求維修人員必須平時(shí)注意積累印制板上關(guān)鍵部位或易出故障部位正常時(shí)的電壓值和波形。2022/9/1747十一 升溫，降溫法當(dāng)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間比較長(zhǎng)或者環(huán)境溫度比較高時(shí)，機(jī)床容易出現(xiàn)軟件故障。這時(shí)可用電熱

23、風(fēng)或紅外燈直接照射可疑的電路板或組件，人為通過(guò)升溫加速一些高溫參數(shù)差的元器件惡化(要注意元器件的溫度參數(shù))，產(chǎn)生“癥狀”出來(lái)，從而確定有問題的組件或元器件。例1-102022/9/1748十二 其它方法1更新建立法2拉偏電源法3隔離法4分段優(yōu)選法5敲擊法2022/9/17491.5數(shù)控機(jī)床及其診斷技術(shù)的發(fā)展一、數(shù)控機(jī)床的新發(fā)展數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化，而且對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè)國(guó)防、汽車等的發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用，這些行業(yè)裝備數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢(shì)。1高速化發(fā)展新趨勢(shì)2精密化加工發(fā)展新趨勢(shì)3高效能發(fā)展新趨勢(shì)4開放化發(fā)展新趨勢(shì)5復(fù)合化發(fā)展新趨勢(shì)2022/9/175

24、02022/9/1751二、數(shù)控機(jī)床故障診斷技術(shù)的發(fā)展（一）數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)（二）自診斷系統(tǒng)（三）人工智能與專家系統(tǒng)（四）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷（五）基于實(shí)例推理的診斷（六）多傳感器信息融合技術(shù)（七）智能化集成診斷（八）“基于行為”的智能化故障診斷技術(shù)一 數(shù)控機(jī)床遠(yuǎn)程故障診斷技術(shù)這種方法采用網(wǎng)絡(luò)通信手段。該系統(tǒng)一端連接用戶的CNC系統(tǒng)中的專用“遠(yuǎn)程通信接口”通過(guò)局域網(wǎng)或?qū)㈦娫捑€連接到Internet上，另一端則通過(guò)Internet連接到設(shè)備遠(yuǎn)程維修中心的專用診斷計(jì)算機(jī)上。遠(yuǎn)程故障診斷的工作方式。遠(yuǎn)程故障診斷的作用及其優(yōu)點(diǎn)。2022/9/1752二 自診斷系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床自診斷系統(tǒng)也稱為自修復(fù)系統(tǒng)，就

25、是在數(shù)控系統(tǒng)的軟件中裝有自診斷程序在CNC系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置備用的模塊。軟件運(yùn)行中，一旦發(fā)現(xiàn)某一模塊發(fā)生故障，該系統(tǒng)就會(huì)將故障信息及時(shí)顯示在CRT上，同時(shí)自動(dòng)尋找是否擁有備用模塊，若有備用模塊，該系統(tǒng)就能自動(dòng)切斷故障模塊而接通備用模塊，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。Cincinati-Milacron公司生產(chǎn)的950系統(tǒng)就采用了這種技術(shù)，因而具有自診斷、自修復(fù)功能。這種方案適用于無(wú)人管理的自動(dòng)化工作的場(chǎng)合。2022/9/1753三 人工智能與專家系統(tǒng)這種方法是通過(guò)調(diào)用知識(shí)庫(kù)的相應(yīng)知識(shí)，經(jīng)推理機(jī)構(gòu)的推理獲得所需的結(jié)論。應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)診斷的人工智能技術(shù)有兩方面的內(nèi)容，即診斷專家系統(tǒng)和人工智能數(shù)據(jù)庫(kù)。(1)診

26、斷專家系統(tǒng)(2)人工智能數(shù)據(jù)庫(kù)2022/9/1754四 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)診斷神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)具有聯(lián)想、容錯(cuò)、自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)和處理復(fù)雜多模式等特點(diǎn)。將被診斷系統(tǒng)的癥狀作為網(wǎng)絡(luò)輸入，所得到的故障原因作為網(wǎng)絡(luò)輸出，且將經(jīng)過(guò)學(xué)習(xí)所得到的知識(shí)以分布的方式隱式地存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)上，每個(gè)輸出神經(jīng)元對(duì)應(yīng)一個(gè)故障原因。目前常用的算法有誤差反向傳播(BP)算法、雙向聯(lián)想記憶(BAM)模型和模糊認(rèn)識(shí)映射(FCM)等。2022/9/1755五 基于實(shí)例推理的診斷基于實(shí)例推理（Case Based Reasoning：CBR，以下簡(jiǎn)稱CBR)的專家系統(tǒng)是模擬人類思維特點(diǎn)，即面對(duì)新問題時(shí)，搜索歷史相似實(shí)例，然后依照或參照相似實(shí)例中的

27、解決方案，有些情況下需要對(duì)其進(jìn)行適度修改，來(lái)解決新問題的一種程序系統(tǒng)。在機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中，共性故障大量存在。采用CBR系統(tǒng)，可以較好地解決共性故障的診斷問題，并對(duì)分析和診斷偶發(fā)故障起到輔助作用。2022/9/1756六 多傳感器信息融合技術(shù)多傳感器信息融合就是充分合理地選取各種傳感器，提取對(duì)象的有效信息，把空間或時(shí)間上的冗余信息或互補(bǔ)信息依據(jù)某種準(zhǔn)則進(jìn)行組合，以獲得被測(cè)對(duì)象的一致性解釋或描述，由此獲得比各組成部分的子集所構(gòu)成的系統(tǒng)更為優(yōu)越的性能。利用多傳感器對(duì)CNC進(jìn)行診斷能大大降低誤判率、漏判率，提高診斷準(zhǔn)確度。先對(duì)同一層次的信息進(jìn)行融合，獲得更高層次的信息，再匯入相應(yīng)的信息融合層次，這樣從低

28、層至頂層對(duì)多元信息進(jìn)行整理合并，逐層抽象，從而取得比單一傳感器更準(zhǔn)確更具體的診斷結(jié)果。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可用于多傳感器信息融合。2022/9/1757七 智能化集成診斷將傳感器信息融合與人工智能技術(shù)、ANN技術(shù)相結(jié)合，建立集監(jiān)測(cè)、診斷為一體的智能集成系統(tǒng)，是CNC故障診斷的新方向。該系統(tǒng)能充分利用經(jīng)驗(yàn)知識(shí)、狀態(tài)知識(shí)、物理知識(shí)等進(jìn)行診斷推理，結(jié)合多種故障信息(征兆信息、狀態(tài)監(jiān)測(cè)信息等)進(jìn)行綜合診斷，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與診斷。它提高了智能診斷與決策水平和CNC機(jī)床診斷的自動(dòng)化程度。2022/9/1758八 “基于行為”的智能化故障診斷技術(shù)“基于行為”(Behavior-based)的計(jì)算機(jī)輔助診斷的基本原理是：從

29、某臺(tái)機(jī)器的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)出發(fā)，“自下而上”，即從具體到一般(而“基于知識(shí)”的專家系統(tǒng)則是“自上而下”，即從一般到特殊)，從機(jī)器工況狀態(tài)的變化判斷其故障屬性。其基本目標(biāo)就是最終達(dá)到完全根據(jù)實(shí)際設(shè)備的運(yùn)行行為，決定診斷系統(tǒng)的實(shí)際工況，經(jīng)過(guò)自動(dòng)識(shí)別，自我完善，自我提高，從而可以從具備初級(jí)智能的簡(jiǎn)單系統(tǒng)發(fā)展成為高級(jí)智能的、針對(duì)某一特定設(shè)備的專用診斷系統(tǒng)。2022/9/17592022/9/1760例1-1：一臺(tái)FANUC-0T數(shù)控車床Z軸回零不準(zhǔn)常是減速擋塊位置竄動(dòng)造成的，一旦出現(xiàn)這種故障，應(yīng)先檢查該擋塊位置，在排除這一常見的可能性后，再檢查脈沖編碼器、位置控制環(huán)節(jié)。2022/9/17612在線診斷(后

30、臺(tái)診斷)例1-2：從德國(guó)某公司引進(jìn)的一臺(tái)數(shù)控鏜銑床，NC系統(tǒng)為西門子的SINUMERIK 8MC，在數(shù)控模塊MSl00上的四個(gè)紅色發(fā)光二極管M、IO、S、PC指示故障存在的原因。同時(shí)，操作盤上的CRT監(jiān)視器顯示報(bào)警號(hào)，指出故障原因。(1)故障現(xiàn)象 Z軸運(yùn)行抖動(dòng)，瞬間出現(xiàn)NCl23號(hào)報(bào)警，機(jī)床隨即停止運(yùn)行。根據(jù)報(bào)警號(hào)查閱報(bào)警內(nèi)容表，顯示報(bào)警原因是跟蹤誤差超出了機(jī)床數(shù)據(jù)設(shè)定的規(guī)定值，同時(shí)提示造成此報(bào)警的可能原因有：位置測(cè)量系統(tǒng)檢測(cè)元件與機(jī)械位移部分連接不良；傳動(dòng)部件出現(xiàn)間隙；位置閉環(huán)放大系數(shù)KV(即增益)不匹配。2022/9/1762(2)檢查分析 經(jīng)初步檢查，粗定為原因，使得Z軸(方滑枕)運(yùn)行過(guò)

31、程中產(chǎn)生負(fù)載擾動(dòng)而造成位置閉環(huán)振蕩。照此分析排除如下：修改原Z軸的機(jī)床設(shè)定環(huán)節(jié)(TEN152)的數(shù)據(jù)，將原值S1333改為S800，即降低了放大系數(shù)，有助于位置閉環(huán)的穩(wěn)定性。經(jīng)試運(yùn)行發(fā)現(xiàn)雖振動(dòng)現(xiàn)象明顯減弱，但未徹底消除，這說(shuō)明是第原因，即機(jī)械傳動(dòng)出現(xiàn)間隙的可能性增大，可能是滑枕楔鐵松動(dòng)造成滾珠絲杠或螺母竄動(dòng)。這時(shí)，對(duì)機(jī)床各部位采取先易后難，先外后內(nèi)逐一否定的辦法，最后找到真正的故障源：滾珠絲杠螺母背帽松動(dòng)，使傳動(dòng)出現(xiàn)間隙。當(dāng)Z軸運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于間隙造成負(fù)載擾動(dòng)，導(dǎo)致位置閉環(huán)振蕩而出現(xiàn)抖動(dòng)現(xiàn)象。(3)故障排除 調(diào)整好間隙，緊固松動(dòng)的背帽，并將機(jī)床設(shè)定環(huán)節(jié)TEN152的數(shù)據(jù)恢復(fù)到原值，故障消除。202

32、2/9/1763例1-3：KMC-3000SD型龍門式加工中心，在安裝調(diào)試后不久，Z軸運(yùn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)偶爾報(bào)警：軸的實(shí)際位置與指令不符。觀察發(fā)現(xiàn)：Z軸編碼器外殼被撞變形。故懷疑編碼器受損接觸不良。故障點(diǎn)測(cè)試表明成因?qū)賹?shí)，更換新的后故障排除。2022/9/1764例1-4：XHK716立式加工中心，在安裝調(diào)試時(shí)，時(shí)而出現(xiàn)故障現(xiàn)象：突然CRT顯示器無(wú)顯示，而機(jī)床還在繼續(xù)運(yùn)行，停機(jī)后重新開機(jī)一切正常。觀察發(fā)現(xiàn)：每當(dāng)車間門式起重機(jī)經(jīng)過(guò)機(jī)床上方時(shí)，往往就出現(xiàn)此故障現(xiàn)象。初步判斷為基礎(chǔ)振動(dòng)造成顯示板接口接觸不良故障。檢查顯示板上電路與器件的外觀與接線。發(fā)現(xiàn)有一晶振的引腳缺少焊錫。故障處理：停機(jī)斷電，取下顯示板，補(bǔ)上焊錫，將上面所有集成塊想插座緊壓一遍、用藥棉蘸無(wú)水酒精清理接插頭與插座后，重新插好，故障排除。2022/9/