數控機床故障診斷與維修基礎知識課件

單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,,,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,二級,三級,四級,五級,2020/7/14,,?#?,數控機床故障診斷與維修,,,,課堂授課：,36,學時（,1-13,周）,課程安排,成績構成,1,考試成績占,80%,平時成績占,20%,曠課次數超過,5,次，取消考試資格,2,,,第一部分 概述,一、數控機床的組成與分類,,數控機床由數控裝置、伺服驅動裝置、檢測反饋裝置和機床本體四大部分組成，再加上程序的輸入/輸出設備、可編程控制器、電源等輔助部分。,數控裝置(數控系統(tǒng)的核心)由硬件和軟件部分組成，接受輸入代碼經緩存、譯碼、運算插補）等轉變成控制指令，實現直接或通過,PLC,對伺服驅動裝置的控制。,,,伺服驅動裝置是數控裝置和機床主機之間的聯(lián)接環(huán)節(jié)，接受數控裝置的生成的進給信號，經放大驅動主機的執(zhí)行機構，實現機床運動。,檢測反饋裝置是通過檢測元件將執(zhí)行元件（電機、刀架）或工作臺的速度和位移檢測出,來，反饋給數控裝置構成閉環(huán)或半閉環(huán)系統(tǒng)。,機床本體是數控機床的機械結構件（床身箱體、立柱、導軌、工作臺、主軸和進給機構等。,,能夠進行復雜型面零件的加工，解決工藝難題,提高生產率,具有柔性,減輕工人的勞動強度,,,,1,、數控車床的主要功能及分類,數控車床主要用于加工各種軸類、套筒類和盤類零件上的回轉表面，例如內外圓柱面、圓錐面、成型回轉表面及螺紋面等。,按加工范圍和功能不同數控車床分類,※,普通型數控車床,※,普及型數控車床,※,多功能型數控車床,※,數控車削中心,按主軸的配置形式不同數控車床分類,※,臥式數控車床（主軸軸線處于水平位置）,※,立式數控車床（主軸軸線處于垂直位置）,,,,,普 通 型 數 控 車 床,半封閉數控車床,全封閉數控車床,,,,※,機床床身為水平結構；,,普通數控車床的主要特點：,※,主軸變速機構為機械有級變擋或變頻電氣調速；,※,卡盤為手動控制,/,液壓控制,(,選擇,);,※,配四工位刀架（標配）,/,六工位刀架（選配）；,※,數控系統(tǒng)為,FANUC-O i Mate TC,或國產系統(tǒng)。,,,普 及 型 數 控 車 床,,,,,普 及 型 數 控 車 床 光 機,,,普及型數控車床的主要特點：,※,機床床身為斜床身結構形式；,※,主軸變速為機械自動換擋和電氣無級調速；,※,換刀裝置為自動轉塔換刀（標配為,8,工位）；,※,主軸卡盤為液壓控制；,※,系統(tǒng)為,FANUC-Oi TC,或,802D,系統(tǒng)；,,,多 功 能 型 數 控 車 床,,,多 功 能 型 數 控 車 床 光 機,,,※,多功能數控車床的主軸除了驅動主軸的串行數字伺服主軸電動機外還增配了主軸,C,軸控制的伺服電動機；,,※,自動換刀裝置在電動轉塔基礎上配備了刀具的動力頭功能，完成車削、銑削、鉆削功能的加工；,,※,多功能數控車床的系統(tǒng)如采用,FANUC-18i,系統(tǒng),FANUC-Oi TTC,系統(tǒng)（雙主軸雙刀架數控車床）和西門子的,840D,系統(tǒng)等。,,※,有的數控機床采用多軸控制如直線,Y,軸或旋轉,B,軸。,多 功 能 型 數 控 車 床 的 特 點,,,電動刀塔的動力頭功能,,,數 控 車 削 中 心,,,※,采用旋轉軸（,B,軸）的多功能加工；,,,,,2,、數控銑床的功能及分類,數控銑床的主要功能：,數控銑床適合于各種箱體類和板類零件的加工，主要對工件進行型面的銑削加工外，也可以對工件進行鉆、擴、鉸、锪、鏜以及攻螺紋等功能的加工 。,數控銑床的分類：,※,立式數控銑床,※,臥式數控銑床,※,龍門數控銑床,※,五面體數控銑床,,,立 式 數 控 銑 床,,,立 式 數 控 銑 床 光 機,第,4,軸,A,軸 （選配）,,,臥 式 數 控 鏜 銑 床,,,臥 式 數 控 鏜 銑 床　光　機,,,動 　臺 　式　 龍　 門 　數　 控 　銑 　床,,,動 臺 式 龍 門 數 控 銑 床 光 機,,,動 梁 式 龍 門 數 控 銑 床,,,新　型　五　面　體　動　力　頭　功　能,,,3,、數控加工中心的功能及分類,數控銑床的主要功能：,把銑削、鏜削、鉆削、攻螺紋和切削螺紋等功能集中在一臺設備上，工件一次裝夾后能完成較多的加工步驟，加工精度較高,.,數控銑床的分類：,※,立式數控加工中心,※,臥式數控加工中心,※,龍門數控加工中心,,,斗笠式自動換刀立式加工中心,,,,,凸輪機械手式自動換刀立式加工中心,第,4,軸（選擇）,,,,帶機械手鏈式刀庫的臥式加工中心,,,大型龍門式（動臺）數控加工中心,,,,4,、 五軸 聯(lián) 動 數 控 機 床,加工某些具有特殊要求的復雜形面的大型工件而出現的，也是為了提高對這些形面的加工精度、質量和工效才得到應用和發(fā)展的。,五軸加工這里是指在一臺機床上至少有五個坐標軸,(,三個直線坐標和兩個旋轉坐標,),，而且可在計算機數控,(CNC),系統(tǒng)的控制下同時協(xié)調運動進行加工。,,,工作臺回轉的立式五軸加工中心,系統(tǒng)基本軸：,X,、,Y,、,Z,軸,回轉軸：,C,軸（,360,度）,A,軸（,30-120,度）,,,主軸回轉的立式五軸加工中心,能自行環(huán)繞,Z,軸,360,度，成為,C,軸，回轉頭上還有帶可環(huán)繞,X,軸旋轉的,A,軸，一般回轉范圍是,±90,度。,,,,系統(tǒng)基本軸：,X,、,Y,、,Z,軸,回轉軸：,C,,軸（,360,度）,B,軸（,+/-90,度）,主軸回轉的立式五軸加工中心,,,多功能臥式鏜銑加工中心,C,軸（一般為,±90,度回轉）,,B,軸（,0-360,度回轉）,,,,5,、 并聯(lián)數控機床,,,二、數控機床維修人員的要求,,（,1,）具備機床故障綜合診斷的能力,（,2,）通過系統(tǒng)文件的裝載或調試來診斷系統(tǒng)故障的能力,（,3,）具備計算機應用軟件的操作能力,（,4,）掌握自動控制領域里的總線控制技術,（,5,）掌握計算機網絡控制技術,,,三、課程的意義,技術的需要：通過對數控設備的共性的理論進行總結、歸納，再結合對某類典型數控系統(tǒng)進行培訓，形成對數控設備進行維修的思路。,企業(yè)效益的需要：數控設備的故障會直接影響企業(yè)生產的順利進行，因此為了降低維修成本，企業(yè)需要數控維修人員對一些普通故障進行維修。,市場需要：數控設備的大量使用，使得大批具備數控維修人員為企業(yè)服務，形成很大的市場。,,,,四、課程的學習目標,通過對典型數控設備的機械結構的學習，掌握數控機床機械部件的工作原理及機械調試。,通過對典型數控系統(tǒng)的硬件結構學習，掌握數控系統(tǒng)、伺服控制單元、主軸控制單元、可編程控制器之間的物理連接。,通過對數控系統(tǒng)參數、接口、,PLC,編程及調試的學習，了解數控功能的開發(fā)，了解數控系統(tǒng)及,PLC,之間的信息交換原理。,,,,五、數控機床故障診斷,,1.,故障的基本概念,故障,—,數控機床全部或部分喪失原有的功能。,故障診斷,—,在數控機床運行中，根據設備的,故障現象，在掌握數控系統(tǒng)各部分工作原理的前,提下，對現行的狀態(tài)進行分析，并輔以必要檢測,手段，查明故障的部位和原因。提出有效的維修,對策。,,,五、數控機床故障診斷,,2.,故障的分類,,1,）從故障的起因分類,關聯(lián)性故障,—,和系統(tǒng)的設計、結構或性能等,缺陷有關而造成（分固有性和隨機性）。,非關聯(lián)性故障,—,和系統(tǒng)本身結構與制造無關,的故障。,,2,）從故障發(fā)生的狀態(tài)分類,突然故障,—,發(fā)生前無故障征兆，使用不當。,漸變故障,—,發(fā)生前有故障征兆，逐漸嚴重。,,,,,,3,）按故障發(fā)生的性質分類,軟件故障,—,程序編制錯誤、參數設置,不正確、機床操作失誤等引起。,硬件故障,—,電子元器件、潤滑系統(tǒng)、,限位機構、換刀系統(tǒng)、機床本體等硬件損,壞造成。,干擾故障,—,由于系統(tǒng)工藝、線路設計、,電源地線配置不當等以及工作環(huán)境的惡劣,變化而產生。,,,,,,4,）按故障的嚴重程度分類,危險性故障,—,數控系統(tǒng)發(fā)生故障,時，機床安全保護系統(tǒng)在需要動作時，,因故障失去保護動作，造成人身或設,備事故。,安全性故障,—,機床安全保護系統(tǒng),在不需要動作時發(fā)生動作，引起機床,不能起動。,,,,2012.02.27,,,,,3.,數控機床的維護概述,數控機床除了具有高精度、高效率和,高技術的要求外，還應該具有高可靠性。,衡量的指標有：,,MTBF—,平均無故障時間,,MTTR—,排除故障的修理時間,平均有效度,A,：,,A=MTBF/,（,MTBF+MTTR,）,,,,,,,數控機床的維護目的：,延長元器件的壽命和零部件的磨損周期，預防各種故障，提高數控機床的平均無故障工作時間和使用壽命 。,,,4.,數控機床使用中應注意的問題,1,）．數控機床的使用環(huán)境,對于數控機床最好使其置于有恒溫的環(huán)境和遠離震動較大的設備（如沖床）和有電磁干擾的設備。,2,）．電源要求,3,．數控機床應有操作規(guī)程,進行定期的維護、保養(yǎng)，出現故障注意記錄保護現場等。,4,．數控機床不宜長期封存,5,．注意培訓和配備操作人員、維修人員及編程人員,,,,,,5.,數控機床維修的特點,,1,）數控機床是高投入、高精度、高效,率的自動化設備；,,2,）一些重要設備處于關鍵的崗位和工,序，因故障停機時，影響產量和質量；,,3,）數控機床在電氣控制系統(tǒng)和機械結,構比普通機床復雜，故障檢測和診斷有一,定的難度。,,,六、數控診斷技術的發(fā)展,,1.,通訊診斷,(,遠程、海外診斷）,用戶機床的通訊口通過電話線和維修,中心的專用通訊診斷計算機相連。,計算機發(fā)診斷程序 用戶測試數據,計算機診斷結果和處理方法 用戶,特點：實用簡便；,有一定的局限性,,,六、數控診斷技術的發(fā)展,,2.,自修復系統(tǒng),當診斷軟件發(fā)現數控機床在運行中某,一模塊有故障時，系統(tǒng)在,CRT,上顯示的同,時，自動尋找備用模塊并接上。,特點：實用但成本比較高，而且只適,合總線結構的,CNC,系統(tǒng)。,,,六,、數控診斷技術的發(fā)展,,3.,人工智能專家故障診斷系統(tǒng),,,,,4.,狀態(tài)監(jiān)測技術,機械設備的診斷過程可分為診斷信息的獲取、故障特這的提取、狀態(tài)識別和故障診斷，機械設備在運行過程中的故障，可通過監(jiān)測儀器在其運行中進行監(jiān)測，當出現非平穩(wěn)狀態(tài)時，要進行故障的診斷及識別，及時維修，防止故障擴大。,,,,,5.,人工神經元網絡,(ANN),診斷,,ANN,具有聯(lián)想、容錯、記憶、自適應、自學習和處理復雜多模式故障等特點。這種方法將被診斷的系統(tǒng)的癥狀作為網絡的輸入，將按一定數學模型所求得的故障原因作為網絡的輸出，并且神經網絡將經過學習所得到的知識以分布的方式隱存在網絡上，每個輸出神經元對應著一個故障原因。,,,,數控系統(tǒng)故障診斷方法（補充 ）,一、診斷步驟和要求,,,故障檢測（確定有否故障）,1.,故障診斷 故障判斷（確定故障性質）,故障定位（確定故障部位）,2.,故障診斷要求：,故障檢測方法簡便有效,使用的診斷儀器少而實用,故障診斷的所需的時間盡可能短,,,,,二、常用故障診斷方法,1.,直觀法（望聞問切）,問,—,機床的故障現象、加工狀況等,看,—CRT,報警信息、報警指示燈、熔絲斷否、元器件煙熏燒焦、電容器膨脹變形、開裂、保護器脫扣、觸點火花等,聽,—,異常聲響（鐵芯、欠壓、振動等）,聞,—,電氣元件焦糊味及其它異味,摸,—,發(fā)熱、振動、接觸不良等,,,,二、常用故障診斷方法,2.CNC,系統(tǒng)的自診斷功能,開機自診斷,—,系統(tǒng)內部自診斷程序通電后動執(zhí)行對,CPU,、存儲器、總線和,I/O,等模塊及功能板、,CRT,、軟盤等外圍設備進行功能測試，確定主要硬件能正常工作。,例,運行中的故障信息提示,—,發(fā)生故障在,CRT,上報警信息，查閱維修手冊確定故障原因及排除方法。（不唯一，信息豐富則準確）,,,,,FANUC 10TE,系統(tǒng)的數控機床，開機,后,CRT,顯示：,FS107E 1399B,ROM TEST,：,END,RAM TEST,未通過測試,故障可能：參數丟失、支持電池失效,或接觸不良等,,,,二、常用故障診斷方法,3.,數據和狀態(tài)檢查,CNC,系統(tǒng)的自診斷不但能在,CRT,上顯示故,障報警信息，而且還能以多頁“診斷地址”,和“診斷數據”的形式提供機床參數和狀態(tài),信息,接口檢查,參數檢查,,,,接口檢查,—,系統(tǒng)與機床、系統(tǒng)與,PLC,、機床與,PLC,的輸入,/,輸出信號，接口診斷功能可將所有開關量信號的狀態(tài)顯示在,,CRT,上，“,1”,表示通，“,0”,表示斷。,利用狀態(tài)顯示可以檢查數控系統(tǒng)是否將信號輸出到機床側，機床側的開關信號是否已輸入到系統(tǒng)，從而確定故障是在機床測還是在系統(tǒng)側。,例：,NCP400L,數控車床接口狀態(tài),,,接口檢查,,,38C0H 0 0 1 1 0 0 1 0,,,二、常用故障診斷方法,參數檢查,數控機床的機床參數是經一系列的試驗和,調整而獲得的重要參數，是機床正常運行,的保證。包括有增益、加速度、輪廓監(jiān)控,及各種補償值等。當機床長期閑置不用或,受到外部干擾會使數據丟失或發(fā)生數據混,亂，機床將不能正常工作。,可調出機床參數進行檢查、修改或傳送。,,,,二、常用故障診斷方法,4.,報警指示燈顯示故障,除,CRT,軟報警外，還有許多“硬件”報警指,示燈，分布在電源、主軸驅動、伺服驅動,I/O,裝置上，由此可判斷故障的原因。,5.,備板置換法（替代法）,用同功能的備用板替換被懷疑有故障的模,板。（故障被排除或范圍縮小）,注意：斷電狀態(tài)下,/,選擇開關,/,跨線一致,,,二、常用故障診斷方法,六、將功能相同的模板或單元相互交換，,觀察故障的轉移情況，就能快速判斷故障,的部位。,,系統(tǒng),X,驅動,Y,驅動,X,電機,Y,電機,,,二、常用故障診斷方法,七、敲擊法,數控系統(tǒng)是由各種電路板組成，電路板上、,接插件等處有虛焊或接口槽接觸不良都會,引起故障?？捎媒^緣物輕輕敲打疑點處，,若出現，則敲擊處很可能就是故障部位。,八、升溫法,設備運行較長時間或環(huán)境溫度較高時，機,床就會出現故障，可用電吹風、紅外燈照,射可疑的元件或組件。確定故障點。,,,,二、常用故障診斷方法,九,.,功能程序測試法,當數控機床加工造成廢品而無法確定是編,程、操作不當還是數控系統(tǒng)故障時，或是,閑置時間較長的數控機床重新投入使用時。,將,G,、,M,、,S,、,T,、,F,功能的全部指令編寫一個,試驗程序并運行在這臺機床，可快速判斷,哪個功能不良或喪失。,,,,二、常用故障診斷方法,十、隔離法,隔離法是將某些控制回路斷開，從而達到,縮小查找故障區(qū)域的目的。,例：某加工中心，在,JOG,方式下，進給平,穩(wěn)，但自動則不正常。首先要確定是,NC,故,障還是伺服系統(tǒng)故障，先斷開伺服速度給,定信號，用電池電壓作信號，故障依舊。,說明,NC,系統(tǒng)沒有問題。進一步檢查是,Y,軸,夾緊裝置出故障。,,,,二、常用故障診斷方法,十一、測量比較法,為了檢測方便，在模板或單元上設有檢測,端子，用萬用表、示波器等儀器對這些端,子的電平或波形進行測試，將測試值與正,常值進行比較，可以分析和判斷故障的原,因和及故障的部位。,各種故障診斷方法各有特點，要根據故障,現象的特點靈活的組合應用。,,,,,,,三 數控機床故障診斷與維修的原則,首先充分利用數控系統(tǒng)的自診斷功能，如開機診斷、運行診斷以及,PLC,的監(jiān)控功能。,一、先外部后內部,,先用望、聽、聞等方法，由外到內逐一檢查。,二、先機械后電氣,首先檢查機械部分是否正常、形成開關是否靈活以及氣動液壓部分是否正常等。,三、先靜后動,先詢問機床操作人員故障的發(fā)生過程及狀態(tài)，閱讀機床說明書、圖紙資料，進行分析后才動手查找和處理故障。先在機床斷電的靜止情況下，通過觀察分析后才通電檢查。,,,,數控機床故障診斷與維修的原則,四、先公用后專用,,先解決全局性或者影響較大的主要問題，再去解決局部的次要的矛盾。,五、先簡單后復雜,首先解決容易的問題后解決難度較大的問題。,六、先一般后特殊,先考慮最常見的可能原因，再分析很少發(fā)生的特殊原因。,,,,,,1,、,每一個成功者都有一個開始。勇于開始，才能找到成功的路,。,12月-24,12月-24,Tuesday, December 10, 2024,2,、,成功源于不懈的努力，人生最大的敵人是自己怯懦,。,14:40:48,14:40:48,14:40,12/10/2024 2:40:48 PM,3,、,每天只看目標，別老想障礙,。,12月-24,14:40:48,14:40,Dec-24,10-Dec-24,4,、,寧愿辛苦一陣子，不要辛苦一輩子,。,14:40:48,14:40:48,14:40,Tuesday, December 10, 2024,5,、,積極向上的心態(tài)，是成功者的最基本要素,。,12月-24,12月-24,14:40:48,14:40:48,December 10, 2024,6,、,生活總會給你另一個機會，這個機會叫明天,。,10 十二月 2024,2:40:49 下午,14:40:49,12月-24,7,、,人生就像騎單車，想保持平衡就得往前走,。,十二月 24,2:40 下午,12月-24,14:40,December 10, 2024,8,、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。,2024/12/10 14:40:49,14:40:49,10 December 2024,9,、,我們必須在失敗中尋找勝利，在絕望中尋求希望,。,2:40:49 下午,2:40 下午,14:40:49,12月-24,10,、,一個人的夢想也許不值錢，但一個人的努力很值錢,。,12/10/2024 2:40:49 PM,14:40:49,10-12月-24,11,、,在真實的生命里，每樁偉業(yè)都由信心開始，并由信心跨出第一步,。,12/10/2024 2:40 PM,12/10/2024 2:40 PM,12月-24,12月-24,謝謝大家,