数控机床故障诊断与维修PPT
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数控机床的故障诊断与维修
数控机床的故障诊断与维修
面对未来，我们需要不断学习新知识、掌握新技术，以适应制造业的发展需求
同时，我们也要关注行业动态，积极参与专业培训和研讨会，与同行交流经验，共同推动数控机床故障诊断与维修技术的进步
数控机床的故障诊断与维修
挑战与应对
面对未来数控机床的故障诊断与维修技术的快速发展，我们也面临一些挑战
绿色维修：随着环保意识的提高，未来的数控机床故障诊断与维修将更加注重环保和可持续发展。采用环保材料和技术进行维修，降低维修过程中的能源消耗和环境污染，实现绿色维修
远程诊断与维修：随着网络技术的发展，未来的数控机床故障诊断与维修将更加远程化。通过远程诊断系统，技术专家可以在远程控制中心对机床进行实时监测和诊断，提供维修建议和技术支持，大大缩短维修时间
数控机床的故障诊断与维修
参考文献
[
1] 李宏胜,朱强. 数控机床故障诊断与维修
[
M]. 北京: 机械工业出版社, 2019
[
2] 王岩. 数控机床电气控制与故障诊断
[
M]. 北京: 化学工业出版社, 2020
数控机床的故障诊断与维修
数控机床的故障诊断与维修
015] 刘美俊. 基于大数据的数控机床故障预测与维修策略研究
预测性维护：通过数据分析和预测模型，对数控机床的寿命和性能进行预测和维护。在故障发生之前，采取相应的维护措施，降低故障发生概率，提高机床的可靠性和稳定性
数控机床的故障诊断与维修
总结
数控机床的故障诊断与维修是保证机床正常运行的关键环节。通过掌握常见的故障类型、诊断方法和维修流程，结合实际案例进行分析和学习，可以更好地掌握数控机床的故障诊断与维修技能。同时，随着智能化、远程化、绿色化和预测性维护的发展，未来的数控机床故障诊断与维修将更加高效、准确和环保
数控机床故障诊断及维修
精选文档数控机床故障诊疗与维修实训报告系别：班级：姓名：学号：实训时间：.精选文档实训内容项目一主轴传动系统的故障维修与养护任务一变频主轴常有故障维修与养护任务二伺服主轴常有故障与养护项目二进给传动系统的故障维修与养护任务一超程故障维修任务二进给系统电气故障维修项目三数控系统的故障维修与养护任务一数据传输与备份任务二机床没法回参照点故障维修任务三参数设置项目四数控机床电气控制故障维修与养护任务一数控车床电气故障清除与养护项目五数控机床的安装与调试任务一滚珠丝杆的安装与调试任务二编码器的安装任务三数控机床性能调试.精选文档项目一主轴传动系统的故障维修与养护一实训目的认识变频主轴的构成熟习主轴的机械机构及变频器的接线，主要参数意义及设置方法能够进行变频主轴常有故障维修二实训设施THWLBF-1型数控车床维修技术实训查核装置图1-1THWLBF-1型数控车床维修技术实训查核装置本装置由数控车床系统交流伺服模块、变频调速模块、冷却控制模块、刀架控制模块、变压器、网孔板、其余协助功能模块和十字滑台等构成，经过此设施进行项目训练，能查验学生的团队协作能力，计划组织能力、交流交流能力、职业修养和安全意识等。
.精选文档三变频主轴常有故障维修与养护1．变频器的功能、连结与调试1）变频器操作面板说明图1-2变频器操作面板2）端子接线操作说明图1-3变频器接线端子图3）参数设置方法.精选文档（1）恢复参数为出厂值设置步骤操作显示1电源接通时显示的监督器画面2按PU键，进入PU运转模式PU显示灯亮EXT3按MODE键，进入参数设定模式P04旋转旋钮，将参数编号设定为ALLC ALLC5按SET键，读取目前的设定值。
06旋转旋钮，将值设定为117按SET键确立闪耀（2）改正参数的设定值设置步骤操作显示电源接通时显示的监督器画面0．00PU按EXT键，进入PU运转模式PU显示灯亮按MODE键，进入参数设定模式P0旋转旋钮，将参数编号设定为P1P1按SET键，读取目前的设定值。
数控设备维护与维修(中级)-项目二：电源单元故障诊断与维修
3）机械整体的电源（AC输入）。
各模块断电时序关系
16
电源单元故障排查
电源单元故障排查
总电源电路分析
数控机床总电源电路
17
电源单元故障排查
电源单元故障排查
伺服主电源电路分析
伺服主电源电路
18
电源单元故障排查
电源单元故障排查
电源单元三相交流电输入电路分析
电源单元三相交流电输入电路
19
电源单元故障排查
4)
Hale Waihona Puke (A1) 24V (B1) 24V (A2) 0V (B2) 0V (A3)MIFA (B3)BATL (A4)*ESP (B4)XMIFA
CX4 放大器急停
+24
3
V
2
*ES
1
P
CXA2A 跨接电缆
（3） CX
MCC
3
（1）
13
电源单元故障排查
电源单元上电时序
电源单元电源接口
（A3） （B3） （A1） （B1）
外部三相电接口
CX37 重力轴断电检测 (可有效防止重例轴下落）
需一一对应
R1 S2
3
CX48T
电源监控接口
8
14
电源单元故障排查
电源单元上电时序
数控系统电源接通、电源切断顺序
（1）数控系统电源接通顺序
1）机械整体的电源上电（AC输入）；
2）伺服放大器控制电源上电（DC24V输入 ）；
3）I/O Link i上所连接的从控 I/O设备、分离 型检测器 I/F单元电源（DC24V ）、控制单元 的电源（DC24V ）、分离型检测器（量尺）电 源上电。
各模块上电时序关系
各模块断电时序关系
16
电源单元故障排查
电源单元故障排查
总电源电路分析
数控机床总电源电路
17
电源单元故障排查
电源单元故障排查
伺服主电源电路分析
伺服主电源电路
18
电源单元故障排查
电源单元故障排查
电源单元三相交流电输入电路分析
电源单元三相交流电输入电路
19
电源单元故障排查
4)
Hale Waihona Puke (A1) 24V (B1) 24V (A2) 0V (B2) 0V (A3)MIFA (B3)BATL (A4)*ESP (B4)XMIFA
CX4 放大器急停
+24
3
V
2
*ES
1
P
CXA2A 跨接电缆
（3） CX
MCC
3
（1）
13
电源单元故障排查
电源单元上电时序
电源单元电源接口
（A3） （B3） （A1） （B1）
外部三相电接口
CX37 重力轴断电检测 (可有效防止重例轴下落）
需一一对应
R1 S2
3
CX48T
电源监控接口
8
14
电源单元故障排查
电源单元上电时序
数控系统电源接通、电源切断顺序
（1）数控系统电源接通顺序
1）机械整体的电源上电（AC输入）；
2）伺服放大器控制电源上电（DC24V输入 ）；
3）I/O Link i上所连接的从控 I/O设备、分离 型检测器 I/F单元电源（DC24V ）、控制单元 的电源（DC24V ）、分离型检测器（量尺）电 源上电。
各模块上电时序关系
数控机床故障诊断与维护-PPT
2.2.4 机床性能
➢ 主轴性能
手动操作—高、中、低三挡转速连续进行 五次正、反转的起动、停止，检验其动作的 灵活性和可靠性。观察功率变化。
MDI方式—转速由低到高，允差±10%。 观察机床的振动以及2H高速运行温升情况。
主轴准停—五次正、反转的起动、停止， 检验其动作的灵活性和可靠性。
第二章 数控机床的验收及检测
➢ 进给性能
手动操作—高、中、低速进给和快速移动 的起动、停止、点动的灵活性和可靠性。一 级增量运行方式的误差。
MDI方式—快速移动（G00）和进给（G01) 速度，允差±5%。
软/硬限位—可靠性。
回原点—可靠性。
第二章 数控机床的验收及检测
➢ 自动换刀功能
手动/自动操作—通过手动和M06T指令自 动运行，检验换刀的可靠性、准确性、灵活 性和平稳性
第二章 数控机床的验收及检测
2.2.2 系统的连接(以FANUC-0I系统为例)
➢ 控制单元主板与I/O LINK
第二章 数控机床的验收及检测
➢ 控制单元主板与串行主轴及伺服轴的连接
第二章 数控机床的验收及检测
➢ 控制单元I/O板与显示单元的连接
第二章 数控机床的验收及检测
➢ 控制单元I/O板与内装I/O卡的连接
刀具交换时间—测定换刀时间是否符合要求
➢ 机床噪声
主轴箱、冷却风扇、液压油泵等噪声小于 85分贝。
第二章 数控机床的验收及检测
➢ 润滑装置 检查可靠性、泄露状况、油温、润滑点的 油量分配。
➢ 气、液装置 密封性、可调整性、工作状态
➢ 电气装置 ➢ 数控装置 ➢ 附属装置-冷却、排屑等
第二章 数控机床的验收及检测
第一章 绪论
1.3.2 故障的分类
➢ 主轴性能
手动操作—高、中、低三挡转速连续进行 五次正、反转的起动、停止，检验其动作的 灵活性和可靠性。观察功率变化。
MDI方式—转速由低到高，允差±10%。 观察机床的振动以及2H高速运行温升情况。
主轴准停—五次正、反转的起动、停止， 检验其动作的灵活性和可靠性。
第二章 数控机床的验收及检测
➢ 进给性能
手动操作—高、中、低速进给和快速移动 的起动、停止、点动的灵活性和可靠性。一 级增量运行方式的误差。
MDI方式—快速移动（G00）和进给（G01) 速度，允差±5%。
软/硬限位—可靠性。
回原点—可靠性。
第二章 数控机床的验收及检测
➢ 自动换刀功能
手动/自动操作—通过手动和M06T指令自 动运行，检验换刀的可靠性、准确性、灵活 性和平稳性
第二章 数控机床的验收及检测
2.2.2 系统的连接(以FANUC-0I系统为例)
➢ 控制单元主板与I/O LINK
第二章 数控机床的验收及检测
➢ 控制单元主板与串行主轴及伺服轴的连接
第二章 数控机床的验收及检测
➢ 控制单元I/O板与显示单元的连接
第二章 数控机床的验收及检测
➢ 控制单元I/O板与内装I/O卡的连接
刀具交换时间—测定换刀时间是否符合要求
➢ 机床噪声
主轴箱、冷却风扇、液压油泵等噪声小于 85分贝。
第二章 数控机床的验收及检测
➢ 润滑装置 检查可靠性、泄露状况、油温、润滑点的 油量分配。
➢ 气、液装置 密封性、可调整性、工作状态
➢ 电气装置 ➢ 数控装置 ➢ 附属装置-冷却、排屑等
第二章 数控机床的验收及检测
第一章 绪论
1.3.2 故障的分类
数控机床故障诊断与维修课件
任务一 主轴结构认知及其装配
• 主轴部件包括主轴的支承、安装在主轴上的传动零件等。 • 数控机床的部件应有更高的精度、刚度和热稳定性，还应 满足数控机床所特有的结构要求。 • 加工中心即有自动换刀系统的数控机床中，为了实现刀具 的自动装卸，其主轴必须设计有刀具的自动夹紧机构。
• 刀柄采用7：24的大锥度锥柄与主轴锥孔配合，既有利于定心，也为 松夹带来了方便。 • 行程开关8和7用于发出夹紧和放松刀柄的信号。刀具夹紧机构使用弹 簧夹紧、液压放松，可保证在工作中，如果突然停电，刀柄不会自行 脱落。现在越来越多的机床采用压缩空气来松刀，原理与液压松刀类 似
• • • • • • •
五、安装刀盘部分 20.库盘 21.刀柄座 22.压杆 23.压头 24.弹簧 25.刀罩
• 理论与技能要点 • 技能要点与注意事项： • 1． 换刀装置拆装时，要细心操作，要注不要碰 伤上零件； • 2． 装配时，安装轴承时，注意不要划伤轴的配 合面； • 3．装配完成时，卡刀压板要活动自如。
任务一 FA-40M加工中心整机拆卸与装配
FA-40M加工中心拆卸步骤。 1．机床罩壳拆卸 2．刀库罩壳拆卸 3．刀库拆卸 4．主轴箱罩壳拆卸 5．打刀缸拆卸 6．主轴伺服电机拆卸 7．槽板拆卸 8．Z轴拉罩拆除 9．Z轴螺母拆卸 10．Z轴滑块压板拆卸
项目四 自动换刀装置
• 斗笠式刀库由刀盘、选刀回转系统、刀库横移系统组成， 如图2-8所示。
图2-8 斗笠式刀库
原理介绍： 斗笠式刀库装置工作过程分为二步：放回刀具与取出 刀具。 1、放回刀具过程：主轴轴向准停至换刀位置，主轴 周向准停装置使安装在主轴断面上的两个键与刀柄上 键槽对准，斗笠式刀库选空刀位后向右横移，夹住刀 柄，打刀缸运动松刀夹，主轴向上运动脱离刀柄，斗 笠式刀库向左横移完成放回刀具过程。 2、取出刀具过程：斗笠式刀库选换刀位后向右横移， 主轴向下运动，打刀缸运动夹住刀柄，斗笠式刀库向 左横移完成取出刀具过程。
数控机床故障诊断与维修多媒体课件Z2-PPT精选文档
2.参考点返回位置是随机变化的
项 目
1 可能原因 如何检查 解决办法
干扰
a)检查位置编码器反馈信号线 是否屏蔽 b) 检查位置编码器的信号线 是否与电机的动力线分开 检查编码器供电电压
位置编码器的反馈信号线 用屏敝线； 位置编码器的 反馈信号线与电机的动力 线分开走线
2
位置编码器的 供电电压太低
供电电压不能低于 4.8V 拧紧联轴节
常州机电职业技术学院
V1 0
V2 0 零点开关 0
V1
V2 0 零点开关
零点开关脉冲 零点脉冲信号 机床零点 a) V1 0 0 V2 0 零点开关 零点开关脉冲 零点脉冲信号 机床零点 c)
零点开关脉冲 零点脉冲信号 机床零点 b)
V1 0 V3 零点开关 零点开关脉冲 零点脉冲信号
V2 0
机床零点 d)
3
电机与机械 的联轴节松 动 位置编码器 不良
电动机代码输 入错，电动机 力矩小
在电机和丝杠上分别做一个记 号，然后再运行该轴，观察 更换后的偏差，看故障是 否消除
5
开机后可以听到电动机嗡 嗡响声
正确输入电动机代码， 重新进行伺服的初始 化 特别是的在0.1μ 的系 统里，更要按照说明 书，仔细计算 更换伺服控制扳或接 口模块
常州机电职业技术学院
二、工作任务
• 对数控机床典型故障进行诊断与维修 。
常州机电职业技术学院
模块2 回参考点故障诊断与维修
一、教学目标 终极目标：初步掌握数控机床回参考点故 障诊断定思路和维修方法 促成目标： 1.进一步掌握回参考点原理; 2.知道回参考点故障原因和维修过程
常州机电职业技术学院
一、工作任务：
常州机电职业技术学院
数控机床的机械装调与维修ppt课件
41
滚动轴承
组成：内圈、外圈、滚动体、保持架
外圈
保持架
滚动体 内圈
最简单的轴承只有 滚动体；有些轴承 除以上四件外，还 增加有其他特殊零 件。如止动环、密 封盖等
42
滚动轴承
内圈：与轴颈相配； 外圈：与轴承座相配； 滚动体：将滑动摩擦转化为滚动摩擦； 保持架：防止滚动体直接接触。 常见的滚动体有六种形状
19
由调速电机直接驱动的主传动
实现方式：由主轴电机直接驱动 优点：这种方式大大简化主轴结 构，有效地提高主轴刚度。 缺点：主轴输出扭矩小，电机的 发热对主轴精度影响大。 适用场合：高速机床，可满足中、 高档数控机床对速度的控制要求
20
内装电动机主轴（电主轴）
内装式主轴电机又称电主轴 实现方式：主轴电动机与机床主轴合而为一，传动链为零，又称“零传动”。 应用：超高速数控机床。（美国、德国、日本、瑞士、意大利等工业发达国 家，都在高速数控机床上广泛采用了电主轴结构）
电主轴采用变频电机与机床的主轴合二
为一的结构形式,即变频电机的空心转子与 机床主轴零件过盈配合套装（热装）在一 起，带冷却套的定子装配（热装）在主轴 单元的壳体内直接与机床连接，成为集成 式电机主轴—电机的转子就是机床的主轴, 机床主轴单元的壳体就是电机座。
32
电主轴结构
转轴 支撑系统 电机定子 电机转子
35
电主轴结构
轴承 高速电主轴的核心支撑部件是高速 精密轴承。电主轴的轴承必须具有 高速性能好、动负荷承载能力高、 润滑性能好、发热量小等优点。近 年来，相继开发研制了陶瓷轴承、 磁浮轴承、液体动静压轴承、气体 静压轴承。
36
电主轴结构
定子与转子
电主轴的定子由具有高导磁率的优 质硅钢片叠压而成，定子内腔带有 冲制嵌线槽。定子通过一个冷却套 固装在电主轴的壳体上。 转子由转子铁芯、鼠笼和转轴三部 分组成。位于前后轴承之间，用热 压装配法与主轴产生过盈配合，由 过盈力传递扭矩。
滚动轴承
组成：内圈、外圈、滚动体、保持架
外圈
保持架
滚动体 内圈
最简单的轴承只有 滚动体；有些轴承 除以上四件外，还 增加有其他特殊零 件。如止动环、密 封盖等
42
滚动轴承
内圈：与轴颈相配； 外圈：与轴承座相配； 滚动体：将滑动摩擦转化为滚动摩擦； 保持架：防止滚动体直接接触。 常见的滚动体有六种形状
19
由调速电机直接驱动的主传动
实现方式：由主轴电机直接驱动 优点：这种方式大大简化主轴结 构，有效地提高主轴刚度。 缺点：主轴输出扭矩小，电机的 发热对主轴精度影响大。 适用场合：高速机床，可满足中、 高档数控机床对速度的控制要求
20
内装电动机主轴（电主轴）
内装式主轴电机又称电主轴 实现方式：主轴电动机与机床主轴合而为一，传动链为零，又称“零传动”。 应用：超高速数控机床。（美国、德国、日本、瑞士、意大利等工业发达国 家，都在高速数控机床上广泛采用了电主轴结构）
电主轴采用变频电机与机床的主轴合二
为一的结构形式,即变频电机的空心转子与 机床主轴零件过盈配合套装（热装）在一 起，带冷却套的定子装配（热装）在主轴 单元的壳体内直接与机床连接，成为集成 式电机主轴—电机的转子就是机床的主轴, 机床主轴单元的壳体就是电机座。
32
电主轴结构
转轴 支撑系统 电机定子 电机转子
35
电主轴结构
轴承 高速电主轴的核心支撑部件是高速 精密轴承。电主轴的轴承必须具有 高速性能好、动负荷承载能力高、 润滑性能好、发热量小等优点。近 年来，相继开发研制了陶瓷轴承、 磁浮轴承、液体动静压轴承、气体 静压轴承。
36
电主轴结构
定子与转子
电主轴的定子由具有高导磁率的优 质硅钢片叠压而成，定子内腔带有 冲制嵌线槽。定子通过一个冷却套 固装在电主轴的壳体上。 转子由转子铁芯、鼠笼和转轴三部 分组成。位于前后轴承之间，用热 压装配法与主轴产生过盈配合，由 过盈力传递扭矩。
数控系统抗干扰措施与故障分析ppt课件
滤波技术
在电源线和信号线上设置滤波 器，减小高频噪声干扰。
隔离技术
采用光电隔离或继电器隔离等 技术，将强电信号与弱电信号
隔离，以防止共模干扰。
软件抗干扰技术
数字滤波技术
采用数字滤波器对输入信号进行处理 ，减小噪声干扰。
软件陷阱技术
在程序运行过程中，对非法指令或异 常情况进行处理，避免程序崩溃或系 统失控。
05
案例分析
案例一：某型数控机床抗干扰优化设计
总结词
在某型数控机床的抗干扰优化设计中，我们采用了多种措施来提高机床的抗干扰能力。
详细描述
首先，我们采用了金属外壳来保护数控机床，以避免外部电磁干扰的影响。同时，我们还增加了电源滤波器，以 减少电源干扰对机床的影响。此外，我们还采用了软件抗干扰技术，通过软件算法来过滤和纠正由于干扰引起的 错误数据。
数控系统抗干扰措施与故障分析 ppt课件
汇报人： 日期:
目录
• 引言 • 数控系统抗干扰技术 • 数控系统故障分析 • 数控系统抗干扰措施与故障解决方案 • 案例分析
01
引言
研究背景与意义
数控系统在工业制造中的重要地位
01
数控系统是现代工业制造的核心组成部分，对于提高制造效率
和精度具有至关重要的作用。
干扰对数控系统的影响
02
干扰问题可能导致数控系统运行不稳定、出现误差甚至故障，
严重影响生产效率和产品质量。
研究数控系统抗干扰措施的意义
03
研究有效的抗干扰措施对于保障数控系统的稳定运行、提高制
造效率和产品质量具有重要意义。
研究现状与发展
01
02
03
国内外研究现状
介绍国内外在数控系统抗 干扰方面的研究成果和主 要方法。
数控机床机械结构的故障诊断及维护PPT学习教案
(3) 滚珠丝杠副的润滑
（4）支承轴承的定期检查
2．滚珠丝杠副的故障诊断
滚珠丝杠副的常见故障诊断及排除方法见表6-3。
第11页/共36页
第6章数控机床机械结构的故障诊断及维护
序号
故障现象
故障原因
排除方法
丝杠支承轴承的压盖压合情况不 好
调整轴承压盖，使其压紧轴承端面
1
滚珠丝杠 副噪声
丝杠支承轴承可能破损 电动机与丝杠联轴器松动
第2页/共36页
第6章数控机床机械结构的故障诊断及维护
类型 实用诊 断方法
现代诊 断方法
诊断方法 听、摸、看、
问、嗅 振动监测
噪声谱分析
温度监测
裂纹监测 非破坏性检测
原理及特征
应用
借用简单工具、仪器，如百分表、水准仪、光学仪等检测； 通过人的感官，直接观察形貌、声音、温度、颜色 和气味的变化，根据经验来诊断。
6．4．3 同步齿形带传动副 数控机床进给系统最常用的同步齿形带结构其工作面有梯形齿和圆弧齿两种，其中梯形齿同
步带最为常用。 同步齿形带传动综合了带传动和链传动的优点，运动平稳，吸震好，噪声小。缺点是对中心
距要求高，带和带轮制造工艺复杂，安装要求高。 同步齿形带传动的主要失效形式是皮带的疲劳断裂、带齿剪切，以及同步皮带两侧和带齿的
通过磁性探伤法、超声波法、电阻法、声发射法等观察零 件内部机体的裂纹缺陷。
疲劳裂缝可导致重大事故，测量不 同性质材料的裂纹应采用不 同的方法
使用探伤仪观察内部机体的缺陷，如裂纹等
用于机体内部的缺陷的检测
第3页/共36页
第6章数控机床机械结构的故障诊断及维护
6．3主传动系统与主轴部件的故障诊断及维护
数控机床故障诊断与维修第4章
交流接触器
直流接触器
桂林电子科技大学
GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY
交流接触器用于接通或断开交流负载的主电路， 例如数控机床的交流主轴电动机、交流伺服电动机。 直流接触器用于接通或断开 直流负载的主电路，例如直流主 轴电动机、直流伺服电动机，其 动作原理与交流接触器相似，但 直流分断时感性负载存储的磁场 能量瞬时释放，断点处产生的高 能电弧，因此要求直流接触器具 有一定的灭弧功能。中/大容量直 流接触器主触点电流大，分断时 电弧距离长，灭弧罩内含灭弧栅。 中/大容量直流接触器 小容量直流接触器主触点电流较 小，灭弧机构相对简单。
桂林电子科技大学
GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY
CNC装置 PLC
电平转换
译T代码 刀号检索 刀号判别 刀库回转 刀库回转系统
桂林电子科技大学
GUILIN UNIVERSITY OF ELECTRONIC TECHNOLOGY
图所示为采用固定存取换刀控制 方式的T功能处理流程图。零件数控加 工程序经CNC装置译码处理后，得到 机床坐标轴运动的连续控制信息和机 床开关量控制信息。开关量控制信息 由CNC装置控制软件传送给PLC，其 中T代码在PLC中进一步经过译码并在 刀具数据表内检索，找到T代码所对应 的刀具编号(即数据表中的地址)，然后 与目前使用的刀号相比较。如果相同 则说明T代码所指定的刀具就是目前正 在使用的刀具，不需要进行刀具更换。 如果不相同则要进行更换刀具操作， 首先将主轴(或刀架)上的刀具卸下，放 到它的固定刀座号上；然后将刀库回 转控制信号送刀库控制系统，直至T代 码所指定的刀具转到换刀位置，刀库 停止回转；最后取出所需刀具装到主 轴(或刀架)上。至此，一把刀具的换刀 桂林电子科技大学 过程结束。
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
要熟悉进给伺服系统的典型故障类型及其现象，掌握不同故障现象的诊
断分析思路，合理运用所学的故障诊断方法来处理进给伺服故障。
•
任务：请根据数控机床进给伺服系统的故障现象分析故障原因，确
定诊断方案并排除故障。
• 【项目实施及相关知识】
•
数控机床的进给伺服系统主要可分为步进驱动系统、直流伺服驱动
系统和交流伺服驱动系统三种。
，如自动进给信号、手动信号和补偿信号等。
图2-2 驱动控制线路框图
• （三）步进驱动系统的工作原理
•
下面从步进驱动系统控制机床工作台位移量、进给速度和进给方向
三个方面介绍其工作原理。
•
1．工作台位移量的控制
•
2．工作台进给速度的控制
•
3．工作台进给方向的控制
• （四）步进电动机的主要特性
•
步进电动机的主要特性包括步距角和步距误差、静态矩角特性和最
•
图中3组大功率晶体管TM1、TM2、TM3组成了驱动伺服电动机的
三相逆变主回路。控制线路采用PWM控制，开关频率很高，电枢电流容
数控机床故障诊断与维修
项目二 进给伺服系统的 故障诊断与维修
• 【技能目标】
• 能够根据进给伺服系统的故障现象分析故障原因并排除故障。
• 【知识目标】
• 了解步进驱动系统的工作原理及常见故障现象。 • 掌握FANUC进给伺服系统的典型故障现象分析及诊断方法。 • 掌握SIEMENS进给伺服系统的典型故障现象分析及诊断方法。 • 掌握数控机床位置检测装置的常见故障处理及维护方法。
• 【项目导入】
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数控机床进给伺服系统作为数控系统和机床的联系环节，是数控机
床的重要组成部分，数控机床的精度和速度等技术指标在很大程度上都
取决于伺服系统的性能优劣。数控机床进给伺服系统由进给驱动装置、
位置检测装置及机床进给传动链组成，其作用是实现各坐标轴的位置控
制。
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在数控机床的使用过程中，进给伺服系统比较容易发生故障，因此
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（3）控制电压连接器CN2
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（4）控制信号连接器CN3
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（5）逆变管控制信号连接器CN4
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（6）电动机编码器连接器CN5
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CN5用于连接速度控制单元与伺服电动机间的编码器，信号的详细
连接如图2-12所示。
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（7）编码器位置反馈连接器CN6
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CN6用于连接速度控制单元与CNC间的位置编码器，信号的详细连
和方向的进给脉冲转换成控制步进电动机各相定子绕组通断电的电平信
号，电平信号的变化次数、变化频率和通断电顺序应与进给指令脉冲的
数量、频率和方向对应。
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为了能够实现该功能，一个较完整的步进电动机驱动控制线路应包
括脉冲混合电路、加减脉冲分配电路、加减速电路、环形分配器和功率
放大器（参见图2-2），并应能接收和处理各种类型的进给指令控制信号
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步进驱动系统主要由步进电动机及其驱动控制线路两部分组成，如
图2-1所示。
图2-1 步进驱动系统原理框图
• （一）步进电动机的分类
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按转矩产生的原理不同，步进电动机可分为反应式步进电动机、永
磁式步进电动机和混合式步电动机。
• （二）步进电动机的驱动控制线路
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步进电动机驱动控制线路的功能是，将具有一定数量N、一定频率f
隙的存在，会引起步进电动机空走，而工作台无实际移动。
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3．螺距误差补偿
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在步进式开环伺服驱动系统中，丝杠的螺距累计误差直接影响着工
作台的位移精度，若想提高开环伺服驱动系统的精度，就必须予以补偿
，补偿原理如图2-7所示。
图2-6 细分前后一步角位移的波形图
图2-7 螺距误差补偿原理
• （六）步进电动机的常见故障及分析
• （一）FANUC交流伺服驱动系统简介
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FANUC伺服驱动系统可以分为直流驱动与交流驱动两大类。
• （二）FANUC交流模拟伺服驱动系统
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FANUC交流模拟伺服驱动系统中最常见的是A06B-6050系列伺服
驱动器与A06B-05**系列交流伺服电动机配套组成的产品。
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1．交流模拟伺服驱动系统的工作原理
接如图2-13所示。
图2-10 交流模拟速度控制单元的总连接图
图2-11 CN1与M6的连接图
图2-12 CN5与电动机编码器的连接图
图2-13 CN6与位置编码器的连接图
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3．交流模拟速度控制单元的主回路分析
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如图2-14所示为常用的AC10～30型交流模拟速度控制单元的主回
路原理图（单轴型）。
大静转矩特性、启动惯频特性、矩频特性等。
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1．步距角和步距误差
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2．静态矩角特性和最大静转矩特性
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3．启动惯频特性
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4．矩频特性
• （五）提高步进驱动系统精度的措施
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步进驱动系统是一个开环系统，在此系统中，步进电动机的质量、
机械传动部分的结构和质量以及控制电路的完善与否，均会影响系统的
工作精度。
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交流模拟伺服驱动系统的工作原理如图2-8所示。
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2．交流模拟速度控制单元的结构与连接
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交流模拟速度控制单元采用了可独立安装的结构形式，元器件均为
正面布置，所有的连接、接线端子均布置于正面，便于安装与调试。
• 速度控制单元可以分为“单轴”型、“双轴一体”型与“三轴一体”型 三种基本结构。其中，“单轴”型为常用结构，其元器件的布置与外观 如图2-9所示。
1．细分线路
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细分线路是指把步进电动机的一步再分得细一些。若无细分，定子
绕组的电流是由零直接跃升到额定值的，相应的角位移如图2-6a所示。
采用细分后，定子绕组的电流要经过若干小步的变化才能达到额定值，
相应的角位移如图2-6b所示。
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2．齿隙补偿
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齿隙补偿又称为反向间隙补偿。机械传动链在改变转向时，由于齿
图2-8 交流模拟伺服驱动系统原理图
图2-9 交流模拟速度控制单元（单轴型）的元器件布置与外观
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交流模拟速度控制单元的总体连接如图2-10所示，各连接端的作用
如下。
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（1）主回路连接端T1
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（2）控制信号连接器CN1
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CN1通常与CNC主板的M6、M8、M10连接器相连。以X轴为例，
CN1与M6的连接关系如图2-11所示。
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1．电动机不运转
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2．电动机启动后堵转
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3．电动机运转不均匀、有抖动
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4．电动机运转不规则，正反转摇摆
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5．电动机定位不准
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6．电动机过热
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7．工作过程中停车
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8．运行中噪声大
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9．步进电动机失步或多步
• 10．步进电动机无力或者是出力降低
• 11．步进电动机不能启动
• 二 FANUC交流伺服驱动系统及故障处理