数控机床故障诊断与维修技术(FANUC系统)期末考试卷及答案

浙江同济同济科技职业学院 2014/2015第二学期机电1301班

《数控机床故障诊断与维修技术(FANUC系统）》考试卷问卷

一、选择题（第1～10 题。选择一个正确的答案，将相应的字母填入题内的括号中。每题2分，满分20分）

二、判断题（第1～10题。将判断结果填入括号中。正确的填“√”，错误的填“×”。每题1分。满分10分）

（√）1.增量型旋转编码器有分辨率的差异，使用每圈产生的脉冲数来计量，脉冲数越多，分辨率越高。（×）2.手轮（MPG）实际上是编码器。

（√）3.数控机床验收时，用户应主要进行几何精度、机床运动精度，切削精度，机床数控功能等方面的检验。

（√）4.长期不使用的数控机床要每周通电1～2次，每次空运行l小时左右，以防电器元件受潮。（√）5.从电气角度来看，数控机床与普通机床不同的是，前者用电气驱动替代了普通机床的机床传动。相应的主运动和进给运动由主轴电动机和伺服电动机执行完成。而电动机的驱动必须有相应的驱动装置及电源配置。由于受切削状态、温度及各种干扰因素的影响，都可能使伺服性能、电气参数发生变化或电气元件失效而引起故障。

（√）6.开／关信号是数控系统与机床本体之间的输人／输出控制信号。数控系统通过对输入开关量的处理，控制弱电电路的动作。

（√）7.数控机床由数控装置（CNC）、伺服驱动、辅助装置、机床本体等几部分组成。

（√）8.PLC可编程序控制器输入部分是收集被控制设备的信息或操作指令。

（×）9.数控装置各部分之间的通信由系统I/O link总线完成。

（×）10.目前，交流伺服驱动系统已完全取代直流伺服驱动系统。

（√）11.光电脉冲编码器既可以测量位置，又可以测量速度。

（√）12.对于接触式码盘来说，码道的圈数越多，则其所能分辨的角度越小，测量精度越高。

（×）13.半闭环和全闭环位置反馈系统的根本差别在于位置传感器安装的位置不同，半闭环的位置传感器安装在工作台上，全闭环的位置传感器安装在电机的轴上。

（×）14.手轮（MPG）实际上是编码器。

（√）15.数控装置各部分之间的通信由内部系统总线(bus)完成。

（×）16.目前，交流伺服驱动系统已完全取代直流伺服驱动系统。

（×）17.全闭环伺服系统所用位置检测元件一定是光电脉冲编码器。

（√）18. PLC可编程序控制器输入部分是收集被控制设备的信息或操作指令。

（×）19.数控机床的几何精度、定位精度合格, 切削精度一定合格。

（√）20.激光干涉仪可对机床的各种定位装置进行高精度(位置和几何)校正。可按标准测量各项参数，如线性位置精度、重复定位精度、角度、直线度、垂直度、平行度、表面粗糙度及平面度等。

三、简答题（本题有10个小题，第题5分，满分50分）

1.数控机床的基本组成部分及各部分的功能。

答：数控机床一般由下列几个部分组成：

●机床本体，他是数控机床的主体，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。

●数控装置，是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。

●驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。

●辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。

●编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。

2.FANUC-0i Mate B/C与FANUC-0iB/0iC系统有何不同。

答：

（1）取消了FANUC-0i B/0iC 的扩展功能槽板、系统内置的 I/O 模块。

（2）进给伺服单元采用可靠性强、价格性能比卓越的βi 伺服放大器和βis 伺服电动机。该系列用于机床的进给轴和主轴，其性能和功能能满足实际需要。

（3）主轴驱动单元可以采用模拟量主轴控制（变频器），也可以采用高性能价格比的βi 伺服的串行数字控制。 FANUC-0i Mate C系统一般采用电源模块、主轴模块、进给伺服模块为一体的βi 伺服放大器。（4）系统采用高性能、高速度、高可靠性的PMC-SA1/SB7系列，具有FANUC-0i B/0iC 系统同样的功能。机床的输入/输出信号通过外置I/O卡和PMC与系统进行串行数据通信控制。

（5）显示装置一般采用经济型的7.2in黑白液晶LCD显示装置或9寸单色CRT显示装置。

3.简述FANUC系统中数据文件的类型及备份方式。

类型系统文件、MTB文件、用户文件

使用存储卡,在引导系统画面进行数据备份和恢复;

通过RS232口使用PC进行数据备份和恢复。

4.数控机床主轴驱动系统的组成及各部分的作用。

主轴驱动单元由主轴放大器、主轴电动机、主轴传动机构、主轴位置和速度检测装置（主轴编码器）等组成。

5.简述数控机床进给伺服系统组成及各部分功能。

答：数控机床进给伺服系统一般由伺服放大器、伺服电动机、机械传动组件和检测装置等组成。

●伺服放大器的作用是接收系统（伺服轴板）伺服信息传递信号，实施伺服电动机控制，并采集检测装置的反馈信号，实现伺服电动机闭环电流控制及进给执行部件的速度和位置控制。

●伺服电动机是进给伺服系统电气执行部件。将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象，可使控制速度，位置精度非常准确。

●机械传动组件的作用是将伺服电动机的旋转运动转变为工作台或刀架的直线运动以实现进给运动。

●检测装置包括进给速度和位置检测装置，有伺服电动机内装编码器和分离性位置检测装置（如分离型编码器和光栅尺）。其作用是检测位移和速度，发送反馈信号，构成闭环或半闭环控制

6. FANUC伺服放大器的基本分类？伺服单元和伺服模块有什么不同。

答：基本分类伺服单元和伺服模块，

●伺服单元的输入电源通常为三相交流电（200V，50Hz），电动机的再生能量通过伺服单元的再生放电单元中的制动电阻消耗掉；

●伺服模块的输入电源为直流电（标准型为DC300V，高压型为DC600V），电动机的再生能量通过电源模块反馈到电网中。

7.为什么要设定柔性进给传动比？如何设定？

答：保持进给传动机构的精度和轴向刚度，用质动的间隙调整法进行设定。

8.伺服过热报警的系统检测原理、故障诊断方法及故障产生原因。

答：

●检测原理通过放大器的逆变模块，是否超过规定值来判断。

●诊断与处理方法：

首先确认CNC系统伺服过热报警，可以通过系统的显示装置的报警画面或系统诊断号的 #7 是否为“1”来判定。然后判别是电动机过热还是伺服放大器过热，可以通过系统诊断号的 #7 是“1”还是“0”来判定。如果该位为“1”则为电动机过热；如果该位为“0”则为放大器过热。

●伺服电动机过热:的原因有：

（1）机械传动故障引起的电动机过载。

（2）切削条件引起的电动机过载。

（3）电动机本身不良（电动机定子绕组的热敏电阻不良）

（4）系统伺服参数整定不良，进行伺服参数初始化。

9. 首先列举我院数控维修实训室FANUC数控车、数控铣床维修实验台所用数控系统的名称，结合这两种系统名称说明FANUC数控系统的命名规则。

答：FANUC Oi Mate TC

●FANUC: FANUC System

●Oi:产品系列

●Mate：表示其基本单元没有扩展功能板

●T：系统类型

●C：产品升级排序

10.结合下图解释机床锁住工作状态的设置与取消的过程。

11.数控机床的基本组成部分及各部分的功能。

12.数控机床主轴驱动系统的组成及各部分的作用。

13.简述数控机床进给伺服系统组成及各部分功能。

14.结合下图简述增量式脉冲编码器的结构组成及工作原理。

答：增量式光电式脉冲编码器是在玻璃圆盘的边缘上刻有间隔相等的光缝隙,其正反南面分别装有光源和光敏元件。当玻璃圆盘旋转时，光敏元件将明暗变化的光信号转变成脉冲信号。因此，增量式光电式脉冲编码器输出的脉冲数与转动的角位移成正比，但是增量式光电式脉冲编码器不能检测出运动轴的绝对位置。

15.举例说明数控机床PMC系统在机床上起到那些功能的控制？

答：对机床主轴正反转与起停、工件的夹紧与松开、刀具更换、工位工作台交换、液压与气动、切削液开关、润滑等辅助工作进行顺序控制。

16.列举PMC系统的地址类型及特点？

答：目前FANUC系统中的PLC均为内装型的PMC。内装型PMC的性能指标（如输入／输出点数、程序最大步数、每步执行时间、程序扫描时间、功能指令数目）是由所属的CNC系统的规格、性能、适用机床的类型等确定。其硬件和软件都被作为CNC系统的基本组成与CNC系统统一设计制造。PMC常用的规格有

PMC-L/M、PMC-SA1/SA3、PMC-SB7等几种。

17.首先列举我院数控维修实训室FANUC数控车、数控铣床维修实验台所用数控系统的名称，结合这两种系统名称说明FANUC数控系统的命名规则。

18.参数0000#5程序段号的自动插入设置为0或1有何区别？如何检验设置是否起作用。

答：设置为1时，加工程序，自动产生段号，设置为0时，则不能自动产生段号。观察设置后是否自动产生段号即可验设置是否起作用。

19.数控机床主轴电动机已具备了无级调速，但为什么有的数控机床主轴还增设主轴变速齿轮？

答：因为在低速时主轴电机的扭矩达不到要求受吃刀量，进给的影响很大，所以不能保持横转速，现在比较高级的数控车都带有自动换挡的装置，就是根据你设定的转速来判断用那个挡而经济行数控车是靠人工换的

20. FANUC-0C/0D系统的组成部分及各部分的作用。

答：通常由主板、系统存储器板、系统的I/O板、伺服轴控制板和电源单元组成。

●主板：主CPU在该板上。主CPU用于主控。系统启动的引导文件的芯片也在该板上。主板左侧有LED指示灯。

●系统存储器板：用于存储机床的控制逻辑程序，系统和机床参数，零件加工程序。

●系统的I/O板：是CNC单元与机床侧输入输出信号的接口。

●伺服轴控制板：提供各轴的进给指令，接受各轴电动机、编码器（或光栅尺）的位置信号。

●电源单元：主要提供+5V、±15V、+24V、+24E直流电源。

四、综合题（第一小题8分，第二小题12分，满分20分）

（1）解释右图βi系列伺服单元端子功能。

（2）结合FANUC-0i Mate TB系统的特点及βi系列伺服单元端子功能画出数控

维修实训室数控车床整个进给伺服系统的接线。

答：《数控机床故障诊断与维修技术(FANUC系统）》P151

某厂家数控车床CAK6140，原来采用的是FANUC-0TD系统，主轴采用变频调

速。实际使用时发现系统主板损坏，已没有修复的必要，现在准备改成FANUC-0i

TB系统，参考下图FNUC-0iMB系统连接:

(1)说明系统各接口的功能；

(2)说明如何配置系统，画出系统连接图并简单说明原因。

答：《数控机床故障诊断与维修技术(FANUC系统）》P49

（1）结合下图接线情况详细说明BARUFFALDI电动刀架换刀的基本过程。（8分）

（2）电动刀架出现出现刀塔未锁紧报警、乱刀现象、断路器跳闸现象及电动机过热报警的分别可能是什么原因？（12分）

附：这个是试卷是老师发的，上课讲了一下，可是大部分没有讲，网上百度也没有，只百度到一份差不多一样的试卷，可惜没有答案，经过我多天的努力，通过问同学老师上网百度，整理了上述的答案，可能有很多错误，只能说以上只能参考，如有错误概不负责，我是浙江同济科技职业学院2013级机电1301班的团支书，如果有同校的好好学习吧。学长只能帮你到这儿了。