第4章 伺服数控系统故障诊断与维护
《数控机床故障诊断与维护》课程标准
《数控机床故障诊断与维护》课程标准课程代码：学时：64 学分：4一、课程的地位与任务《数控机床故障诊断与维护》是一门专业课程，先修课程有机械制造、气动液压、电控及PLC 技术应用等。
本课程是机电技术的综合应用，对学习机、电技术综合能力的培养有明显的促进作用。
同时也是数控的一门专业主干核心课程，具有实践性强、应用面广的特点。
通过《数控机床故障诊断与维护》的教学，使学生能够获得数控机床的基本理论和基本知识，初步掌握数控机床故障诊断与维护的基本思路、基本方法和基本原则，具有分析并排除数控机床常见故障的能力。
为今后学习后续课程和从事相关工作打下扎实的基础。
二、课程的主要内容和学时分配1.课程的主要内容第一章数控机床维修与维护基础第一节数控机床概述(1)数控机床的产生背景(2)数控机床的基本概念(3)数控机床的组成(4)数控机床的工作过程(5)数控机床的种类(6)数控机床的常用数控系统简介第二节数控机床的故障维修基础(1)数控机床的故障定义(2)数控机床常见故障的特点与规律(3)数控机床常见故障的种类(4)数控机床发生故障时的诊断方法第三节数控机床的日常维修维护与保养(1)数控机床日常维修维护工作的内容(2)数控机床机体的维护与保养(3)数控机床电气控制系统的日常维护(4)数控机床维修人员应具备的基本要求(5)数控机床的维修维护的技术资料(6)数控机床故障诊断与维护常用仪器仪表及工具第四节FANUCOi系统数控机床基本操作(1)数控机床面板介绍(2)数控机床的基本操作(3)手动进给操作第二章数控系统硬件故障诊断与维护第一节数控系统硬件概述第二节数控系统硬件的更换方法第三节数控系统硬件故障的诊断方法第四节数控机床的抗干扰措施第三章数控系统软件故障诊断与维护第一节数控系统软件的组成第二节数控系统的参数设置第三节数控系统的参数备份与恢复第四节数控系统软件故障的诊断与处理方法第四章数控机床PLC故障诊断与维护第一节数控机床PLC基础(1)数控机床中PMC的用途(2)数控机床用PLC种类(3)数控机床PLC梯形图程序(4)数控机床PLC梯形图符号第二节数控机床用PLC的操作(1)FANUCOi数控系统的PMC调试功能(2)PMC的基本操作(3)PMC编程实例第三节数控系统PMC故障诊断(1)数控系统PMC的故障类型及原因(2)通过PMC进行故障诊断的方法(3)数控机床PMC控制功能程序分析(4)典型PLC故障的分析与诊断流程第五章数控机床进给伺服系统故障诊断与维护第一节进给伺服系统的概述(1)进给伺服系统的组成(2)数控机床对进给伺服驱动系统的要求(3)进给伺服驱动系统的分类第二节步进电动机伺服系统及工作原理(1)步进进给伺服驱动系统(2)步进电动机进给伺服驱动系统的工作原理(3)步进电动机驱动系统的常见故障与维修第三节交流伺服进给驱动装置的组成及工作原理(1)交流进给伺服系统的特点(2)模拟式交流伺服控制原理(3)数字交流伺服系统控制原理(4)交流伺服系统的维护与调整第四节位置检测装置的组成及工作原理(1)位置检测装置的要求(2)位置检测方式分类(3)位置检测元件及其维护(4)位置检测故障的诊断第六章主轴驱动系统故障诊断与维护第一节数控机床主轴驱动系统基本知识(1)数控机床对主轴传动的要求(2)主轴系统分类及特点(3)主轴伺服系统故障的形式及诊断第二节交流主轴伺服系统概述(1)交流主轴伺服系统的特点(2)交流主轴调速原理(3)交流数字式主轴伺服系统（4）交流模拟式主轴伺服系统第三节交流主轴驱动系统故障诊断与维修（1）交流数字式主轴伺服系统故障的诊断与排除（2）交流模拟式主轴伺服系统故障的诊断与排除（3）主轴伺服系统故障实例及分析第七章数控机床机械结构故障诊断与维护第一节数控机床精度的检验第二节主传动机械结构的维护与维修第三节进给系统机械传动结构的维修第四节换刀装置的维护与故障诊断第五节其它辅助故障诊断与维护2.学时分配本课程在教学过程中，强调基础理论和基本概念的掌握，同时注重学生的实际动手操作，要求能把基础理论应用于实践中，让学生具备处理和排除数控机床基本故障的能力。
数控机床常见故障的诊断与排除范本
数控机床常见故障的诊断与排除范本数控机床是一种集机械、电气、液压、气动和计算机技术于一体的先进设备，广泛应用于各个制造行业。
然而，由于机床使用的复杂性和长时间运行，常常会出现各种故障。
及时和准确地诊断和排除故障，对于保持机床的正常运行以及提高生产效率至关重要。
在本文中，将介绍数控机床常见故障的诊断与排除范本。
一、电气故障1. 故障现象：机床电源没有接通，无法正常运行。
排查方法：检查机床电源是否正常接通，检查各个电源线路是否处于正常状态。
2. 故障现象：机床电源正常接通，但机床无法启动。
排查方法：检查机床主电源开关、控制柜门开关、急停开关等是否处于正常状态，检查控制柜内部各个电路是否正常。
3. 故障现象：机床工作过程中突然停机或者出现电流过大现象。
排查方法：检查各个电机、伺服驱动器、继电器等电气元件是否出现故障，检查负载过大或者工作过程中出现异常情况。
二、机械故障1. 故障现象：机床在运行过程中出现噪音或者震动现象。
排查方法：检查机床各个部件是否松动或者损坏，包括主轴、进给系统、传动系统等，进行适当的调整和维护。
2. 故障现象：机床刀具无法正常切削工件。
排查方法：检查机床刀具是否磨损或者松动，检查进给系统和主轴系统是否正常工作，检查工件和夹具是否正确。
3. 故障现象：机床出现漏油或者润滑系统不正常。
排查方法：检查机床润滑系统是否有足够的润滑油，检查润滑系统的管路是否正常，检查润滑泵是否工作良好。
三、控制系统故障1. 故障现象：机床控制系统无法正常工作。
排查方法：检查控制系统电源、接线、信号线是否正常连接，检查控制系统的软件和硬件是否出现故障。
2. 故障现象：机床运动轴无法正常运动或者位置误差过大。
排查方法：检查伺服驱动器和编码器是否正常工作，检查运动轴的机械结构是否正常，检查运动轴的运动控制参数是否正确。
3. 故障现象：机床程序运行中出现错误或者停顿。
排查方法：检查机床程序是否正确，检查编程和操作是否正确，检查机床控制系统的相关参数是否设置正确。
《数控机床故障诊断及维修》教学设计
《数控机床故障诊断与维修》教学设计目录第一部分课程设计 (1)一、学习领域描述 (1)二、学习目标设计 (4)（一）学习对象分析 (4)（二）学习目标设计 (4)三、课程内容设计 (7)（一）学习内容结构设计 (7)（二）学习情境（或“项目、教学单元”）内容与要求设计 (8)四、课程教学策略设计 (13)五、课程教学进度设计 (19)六、课程学业评价考核设计 (22)七、课程实施条件设计 (22)第二部分课程教学单元设计 (23)学习情境一：维修前技术准备 (23)学习情境二：数控系统黑屏故障维修 (27)学习情境三：数控机床机床一直急停故障维修 (31)学习情境四：数控机床回零故障维修 (35)学习情境五：数控机床主轴运行故障维修 (39)学习情境六：数控机床进给轴不动故障维修 (43)学习情境七：数控车床刀架不转位故障维修 (47)学习情境八：数控车床换刀不成功故障维修 (51)第一部分课程设计一、学习领域描述工作任务描述通过社会调研，企业所需数控设备应用与维护人才岗位(群)分为以下几个部分：数控设备的操作人员、数控设备的装调人员、数控设备的维护人员、数控机床故障的排除人员以及其他工作岗位。
针对不同的岗位群，这些核心岗位群对应的职业能力有：数控机床的操作、维护；数控机床的安装、检测、验收；数控机床的常见故障诊断与排除；普通设备的数控化改造。
根据专业核心能力，数控机床的日常维护；数控机床的安装、调试与检测；数控机床的故障诊断与排除构成了本课程的核心培养目标。
按照从岗位分析→确定典型工作任务→明确能力目标→归纳学习领域→设计与实施学习情境的思路进行课程开发。
用咨询、计划、决策、实施、检查和评估六步法进行课程设计。
咨询：到学生就业多的企业调研（2-3个），与企业专家、现场工程师、维修技师和维修工人一起座谈，确定典型工作任务。
计划：根据典型工作任务设计教学情境，遵循由浅入深，螺旋上升的原则。
决策：由专业指导委员会对计划进行评估，提出修改意见。
伺服阀的故障诊断与维修技巧
伺服阀的故障诊断与维修技巧伺服阀是一种常见的液压控制元件，广泛应用于各种工业设备和机械系统中。
它可以根据输入信号的变化，精确控制液压流量和压力，实现对机械运动的精确控制。
然而，在使用伺服阀的过程中，由于各种原因，可能会出现故障，影响设备的正常运行。
因此，了解伺服阀的故障诊断与维修技巧对于维护设备的稳定运行至关重要。
首先，让我们了解一些常见的伺服阀故障表现。
常见的伺服阀故障包括不工作、工作不正常、工作噪音过大等。
当伺服阀不工作时，通常是由于电力供应故障、控制信号故障或阀芯卡死等原因引起的。
当伺服阀工作不正常时，可能是由于内部零件的磨损、液压泄漏或系统压力过高等原因导致的。
此外，伺服阀工作时如果发出异常噪音，可能是由于阀芯与阀孔摩擦、液压油质量不合格或油液污染等问题导致的。
针对伺服阀故障的诊断，我们首先需要进行外观检查和触摸检查。
外观检查可以通过观察阀体有无明显损坏、密封性能是否良好、电缆和连接器是否正常等，来判断故障的可能性。
触摸检查可以通过轻轻触摸阀体，确认是否有温度异常或振动异常。
如果外观和触摸检查没有发现明显的问题，我们可以进一步进行内部检查。
在内部检查中，我们可以拆开伺服阀，检查阀芯、阀座和密封件的磨损情况。
如果发现有磨损或损坏的零件，需要及时更换。
此外，还需清洗阀体内的沉积物和污垢，确保阀芯和阀座之间的间隙良好。
如果需要更换密封件，在更换时应选用与原件相同的规格和材质，确保其密封性能和耐磨性。
除了检查和更换零件，我们还需要注意伺服阀的调试和校准。
在更换零件或维修后，应该进行重新调试，确保伺服阀的工作正常。
调试包括校准伺服阀的工作范围和灵敏度，以及确认伺服阀在不同工作条件下的稳定性。
此外，还需要检查控制信号输入和输出的连接是否正确，以确保伺服阀能够正确地接收和响应控制信号。
在进行伺服阀维修时，我们还需要注意一些安全事项。
首先，确保设备已经停机，并且处于断电状态，以免发生意外。
其次，在拆卸伺服阀时，要小心操作，避免损坏零件或造成伤害。
专题一：数控机床故障与诊断
轨上
图2-7 滚珠导轨的预紧
例9
由某龙门数控铣削中心加工的零件，在检验中发
现工件Y轴方向的实际尺寸与程序编制的理论数据存在不 规则的偏差。该数控机床布局如图2-8所示。
图2-8 龙门数控铣削中心
从数控机床控制的角度来说，零件在Y轴方向的尺寸 偏差是由机床的Y轴在进给过程中产生的偏差所造成。该 机床数控系统为SINUMERIK 810M，伺服系统为SIMODRIVE 611A驱动装臵，Y轴进给电动机为带内装式ROD302编码器 的1FT5交流伺服电动机。 1）通过检查Y轴有关位臵参数（如反向间隙、夹紧允许
2）因导轨、主轴等运动部件的干涉、摩擦过大等原因引 起的故障。 3）因机械零件的损坏、连接不良等原因引起的故障等。
（2）电气控制系统故障
电气控制系统故障通常分为“强电”故障和“弱电”
故障两大类 ；“弱电”故障又有硬件故障与软件故障之 分
2．按故障的性质分类
（1）确定性故障
确定性故障是指控制系统主机中的硬件损坏或只 要满足一定的条件，数控机床必然会发生的故障。 （2）随机性故障 随机性故障是指数控机床在工作过程中偶然发生
的故障。
3．按故障的指示形式分类
（1）有报警显示的故障
1）指示灯报警显示
2）显示器报警显示
（2）无报警显示的故障 4．按故障产生的原因分类 （1）数控机床自身故障 （2）数控机床外部故障
1.2
数控机床故障诊断原则
1.先外部后内部 2.先机械后电气
3.先静态后动态
4.先简单后复杂
1.3
数控机床的故障诊断技术
1.5 数控机床维修后的开机调试
1.6 维修调试后的技术处理
练习
1.1 数控机床故障分类
数控机床常见故障及维修方法
数控机床常见故障及维修方法
1. 伺服电机失灵：这可能是由于电机电流过大或机床传动系统过度磨损等原因导致的。
维修时需要检查电机连接是否松动，是否有电障，或更换电机零部件。
2. 精度失调：该问题可能与机床的控制系统或尺寸存在误差有关。
需要检查机床的传感器和反馈系统，以确保其稳定性和准确性。
3. 刹车故障：机床刹车故障通常是由于传动系统中的任何零部件磨损或故障所引起的。
需要检查机床的制动器和驱动器，或更换适当的机床零部件。
4. 机床重量不足：机床需要足够的重量才能保持稳定性，用于处理高速和高质量的加工任务。
需要对机床的基础结构进行增强，或更换更大的机床。
5. 供电故障：这包括所有与机床供电相关的问题，例如电源故障、线路故障等。
可以检查供电线路，或更换损坏的设备。
6. 冷却系统故障：机床需要有效的冷却系统来防止过热和损坏。
可能需要更换设备或重新设计冷却系统。
7. 机床加工程序故障：错误的加工程序或其他问题可能会导致机床停机。
需要对加工程序进行检查，或重新设置加工程序。
8. 机床润滑系统故障：润滑系统维护机床部件，预防机床故障。
需要检查润滑系统的操作，或更换设备。
以上是数控机床常见故障及维修方法，需要注意的是，在维修机床时应注意操作规程和安全措施，以确保人身安全和机器稳定性。
伺服驱动器常见故障的原因及对策
伺服驱动器常见故障的原因及对策
一、温度过高
对策：可以采取以下措施预防和解决这个问题：
1.安装风扇进行散热，提高驱动器的散热效果。
2.定期检查驱动器的温度，及时清理驱动器周围的灰尘和杂物。
3.如有条件，可以加装温度控制器，及时控制驱动器的温度。
二、电源故障
对策：可以采取以下措施预防和解决这个问题：
1.确保驱动器的电源连接牢固，接触良好。
2.检查电源质量，如有问题及时更换或修理电源。
3.安装稳压装置或UPS，保持电源的稳定。
三、信号干扰
对策：可以采取以下措施预防和解决这个问题：
1.安装滤波器，减少信号干扰。
2.确保信号线与电源线隔离，防止电磁干扰。
3.增加屏蔽层，提高信号线的抗干扰能力。
四、过载保护
对策：可以采取以下措施预防和解决这个问题：
1.对驱动器进行合理的负荷分配，不要超负荷运行。
2.增加过载保护装置，及时保护驱动器。
五、故障诊断
当伺服驱动器出现故障时，很多时候需要对故障进行诊断，找出故障的具体原因。
对策：可以采取以下措施预防和解决这个问题：
1.根据驱动器的使用说明书，对照故障现象进行排查。
2.检查驱动器的接线情况，确保连接正确。
3.使用相关的仪器进行故障诊断，找出故障原因。
以上是一些常见的伺服驱动器故障原因以及相应的对策。
当然，在实际操作过程中，还有很多其他可能出现的故障情况，需要根据具体的情况进行分析和解决。
总之，要保证伺服驱动器的正常运行，应该定期进行维护、检查，并及时采取措施预防和解决故障。
数控机床故障诊断与维修FANUC...
项目2：FANUC 0I MATE-D数控系统调试与维修任务1 FANUC 0I MATE-D数控系统的操作任务2 FANUC 0I MATE-D数控系统的连接任务3 FANUC 0I MATE-D数控系统电源故障任务4 FANUC 0I MATE-D数控系统基本参数设置任务5 FANUC 0I MATE-D数控系统报警故障任务1 FANUC 0I MATE-D数控系统的操作 2.1.1 FANUC 0i Mate-D数控系统MDI面板1.MDI键盘区上面四行为字母、数字和字符部分，用于字符的输入；其中“EOB”为分号（;）输入键。
2.SHIFT键：上档键；3.CAN键：退格/取消键；4.INPUT键：写入键；5.ALTER键：替换键；6.INSERT键：插入键；7.DELETE键：删除键；8.PAGE键：翻页键；9.HELP键：帮助键；10.RESET键：复位键；11.方向键；软键区；下页键（NEXT）。
任务1 FANUC 0I MATE-D数控系统的操作2.1.2数控系统和加工操作有关的画面1. 回参考点（REF）：进行机床机械坐标系的设定，用机床操作面板上各轴返回参考点用的按钮使刀具沿指定的方向移动。
2. 手动（JOG）：按机床操作面板上的进给轴方向选择开关，机床沿选定轴的选定方向移动。
3. 增量进给（INC）：按机床操作面板上的进给轴和方向选择开关，机床在选择的轴选方向上移动一步。
4. 手轮进给（HND）：通过旋转机床操作面板上的手摇脉冲发生器使机床连续不断地移动。
5. 存储器运行（MEM）：程序预先存在存储器中，当选定一个程序并按了机床操作面板上的循环启动按钮时，开始自动运行。
6. MDI运行：在MDI面板上输入10行程序段，可以自动执行，MDI运行一般用于简单的测试操作。
7. 程序编辑（EDIT）：进行数控加工程序的编辑、修改、查找等功能。
任务1 FANUC 0I MATE-D数控系统的操作 2.1.3 数控系统和机床维护操作有关的画面1.参数设定画面2.诊断画面3.PMC画面4.伺服监视画面5.主轴监视画面任务2 FANUC 0i Mate-D数控系统的连接 2.2.1 FANUC 0i Mate-D数控系统基本构成C 控制用CP电源回路2.2-4轴控制卡3.LCD 显示控制4.MDI 接口电路5.I/O LINK串行输入输出接口电路6.主轴控制接口7.RS232C接口8.存储卡接口任务2 FANUC 0i Mate-D数控系统的连接 2.2.2 FANUC 0i Mate-D数控系统整体连接2.2.3 FANUC 0i Mate-D控制单元硬件连接图1.图2.2.2.4 FANUC 0i Mate D控制单元接口任务3 FANUC 0i Mate-D数控系统电源故障 2.3.1 数控系统电源接通与切断控制数控系统控制电源不能正常接通，是数控机床维修过程中经常遇到的故障之一，维修时必须从数控机床电源回路工作原理入手。
数控机床故障诊断与维修第2版习题答案
数控机床故障诊断与维修第2版习题答案《数控机床故障诊断与维修》第2版练习与思考题及答案第1章练习与思考题1(见书30页)1-1 数控机床故障诊断与维修的意义是什么？答：在许多⾏业中，数控机床均处在关键⼯作岗位的关键⼯序上，若出现故障后不能及时修复，将直接影响企业的⽣产率和产品质量，会对⽣产单位带来巨⼤的损失。
所以熟悉和掌握数控机床的故障诊断与维修技术、及时排除故障是⾮常重要的。
1-2什么是平均⽆故障⼯作时间？什么是平均有效度？答：平均⽆故障时间是指数控机床在使⽤中两次故障间隔的平均时间，即总故障次数总的⼯作时间=MTBF 答：平均有效度是对数控设备正常⼯作概率进⾏综合评价的指标，它是指⼀台可维修数控机床在某⼀段时间内维持其性能的概率，即MTTRMTBF MTBF A +=1-3数控系统故障如何分类？答：1．从故障的起因分类2．从故障的时间分类3．从故障的发⽣状态分类4．按故障的影响程度分类5．按故障的严重程度分类6．按故障的性质分类1-4数控机床常⽤的故障诊断与维修的⽅法有哪些？故障诊断的⼀般步骤是什么？答：1．常规⽅法（1）直观法（2）⾃诊断功能法（3）功能程序测试法（4）交换法（5）转移法（6）参数检查法（6）参数检查法（7）测量⽐较法（8）敲击法（9）局部升温（10）原理分析法2．先进⽅法（1）远程诊断（2）⾃修复系统（3）专家诊断系统答：1．故障的调查与分析2．电⽓维修与故障的排除3．维修排故后的总结提⾼⼯作1-5数控机床故障诊断常⽤的⼯具有哪些？各有什么⽤途？答：1．万⽤表测量电压、电流、电阻及⾳频电平等多种电参量。
2．逻辑夹逻辑夹是⼀种测试数字电路的⼯具。
3．逻辑笔测试输出信号相对固定于⾼电位或低电位的逻辑门电路。
4．逻辑脉冲发⽣器在测试电路时，如果被测试电路的信号不变，或是有脉冲信号产⽣时，可以使⽤逻辑脉冲发⽣器将受控制的脉冲信号送⾄电路中。
5．电流跟踪器电流跟踪器是⼀种便携式检修辅助⼯具，这种辅助测试⼯具可以帮助检修者准确地找出系统电路板中的短路点。
数控机床故障诊断与维修基础知识
4. 数控机床使用中应注意的问题 1）．数控机床的使用环境
对于数控机床最好使其置于有恒温的环境 和远离震动较大的设备（如冲床）和有电磁干 扰的设备。
2）．电源要求 3．数控机床应有操作规程 进行定期的维护、保养，出现故障注意记 录保护现场等。
4．数控机床不宜长期封存 5．注意培训和配备操作人员、维修人员
态 信息 接口检查 参数检查
接口检查—系统与机床、系统与PLC、 机床与PLC的输入/输出信号，接口诊断 功能可将所有开关量信号的状态显示在
CRT上，“1”表示通，“0”表示断。
利用状态显示可以检查数控系统是否将 信号输出到机床侧，机床侧的开关信号 是否已输入到系统，从而确定故障是在 机床测还是在系统侧。
三、课程的意义
技术的需要：通过对数控设备的共性的理论进行 总结、归纳，再结合对某类典型数控系统进行培 训，形成对数控设备进行维修的思路。
企业效益的需要：数控设备的故障会直接影响企 业生产的顺利进行，因此为了降低维修成本，企 业需要数控维修人员对一些普通故障进行维修。
市场需要：数控设备的大量使用，使得大批具备 数控维修人员为企业服务，形成很大的市场。
大型龙门式（动台）数控加工中心
4、 五轴 联 动 数 控 机 床
加工某些具有特殊要求的复杂形面的大型工件而出现的， 也是为了提高对这些形面的加工精度、质量和工效才得到应用 和发展的。
五轴加工这里是指在一台机床上至少有五个坐标轴(三个直线 坐标和两个旋转坐标)，而且可在计算机数控(CNC)系统的控制 下同时协调运动进行加工。
多功 能 型 数 控车床
多功 能 型 数 控车床光 机
多功能型数控车床的特点
※ 多功能数控车床的主轴除了驱动主轴的串行数字伺服主轴电 动机外还增配了主轴C轴控制的伺服电动机；