数控机床故障诊断与维护

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。
数控装置
数控驱动装置
数控机床
数控系统
数控反馈装置
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第一章 绪论
1）数控装置
➢ 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。
特点：实用但成本比较高，而且只适合 总线结构的CNC系统。
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第一章 绪论
➢ 3）人工智能专家故障诊断系统
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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。
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第一章 绪论
1.3.2 故障的分类
➢ 1）按故障的起因分类
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）。
非关联性故障—和系统本身结构与制造无 关的故障。
➢ 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。
➢ 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。
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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
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PASSENGER VEHICLE COMPANY
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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 ➢ 数控机床故障诊断的内容和故障分类 ➢ 数控机床故障诊断技术及发展
学习目标
➢ 了解数控机床各部分的作用及特点
➢ 熟悉常见故障的类型 ➢ 掌握数控机床故障诊断方法
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第一章 绪论
➢ 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）
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第一章 绪论
➢ 数控设备使用寿命—故障频率曲线
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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；
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
ANHUI JIANGHUAI A VEHICLE COMPANY
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第一章 绪论
安徽江淮汽车股份有限公司乘用车制造公司
ANHUI JIANGHUAI AUTOMOTIVE CO.LTD
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。
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第一章 绪论
3）检测反馈装置
➢ 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。
4）机床本体
➢ 数控机床的机械结构件。
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。
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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。
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第一章 绪论
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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
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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。
✓ 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
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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。
➢ 床身箱体、立柱、导轨、工作台、主轴和 进给机构等。
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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
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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。
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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。
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第一章 绪论
➢ 4）按故障的严重程度分类
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
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第一章 绪论
✓ 报警类型 过热报警 系统报警 存储器报警 编程/设定报警，操作、编程错误引起 的软故障 伺服报警 行程开关报警 印刷电路板间的连接故障报警
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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。