数控机床故障诊断与维修培训ppt课件.ppt
,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,1.1 数控机床故障诊断与维护的意义1.2 数控机床的可靠性1.3 数控机床故障的分类1.4 数控机床的安装调试1.5 数控机床的日常维护1.6 数控机床维修人员的要求1.7 数控机床诊断与维修的一般步骤,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,1.1 数控机床的故障诊断与维护的意义,数控系统完全或部分丧失了系统规定的功能就称为故障。所谓系统故障诊断技术，就是在系统运行中或基本不拆卸的情况下，即可掌握系统先行状态的信息，查明产生故障部位和原因，或预知系统的异常和故障的动向，采取必要的措施和对策的技术。诊断的目的就是要确定故障的原因和部位，以便维修人员或操作人员尽快地进行故障的修复。,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,只有坚持做好数控机床的日常维护保养工作，才可以延长元器件的使用寿命，延长机械部件的磨损周期，防止意外恶性事故的发生，争取数控机床长时间稳定工作；也才能充分发挥数控机床的加工优势，达到数控机床的技术性能，确保数控机床能够正常工作，因此，这无论是对数控机床的操作者，还是对数控机床的维修人员来说，数控机床的维护与保养就显得非常重要，我们必须高度重视。,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,1.2 数控机床的可靠性,数控机床和数控系统的发展趋势是：高性能、多功能、高精度、高柔性及高可靠性。提高数控机床及其系统可靠性不仅是当前的迫切任务，也是高技术产业FMS、CIMS能否立足及发展的关键要素。数控机床除了具有高精度、高效率和高技术的要求之外，还应该具有高可靠性。数控机床能否发挥其高性能、高精度、高效率并取得良好效益，关键取决于其可靠性。,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,图1-1 故障率随时间变化的曲线,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,衡量可靠性常用的标准有如下几个：1平均无故障时间（Mean Time Between Failure,简称MTBF平均无故障时间是指可修复产品的相邻两次故障间系统能正常工作时间的平均值。2平均修复时间（Mean Time To Repair，简称MTTR）数控系统在寿命范围内，从故障开始维修到能正常工作所用的平均修复时间。这个值越小，表明维修速度越快。3有效度A一台可维修的数控机床在某一段时间内，维持其性能的概率。小于1，越接近1越好，它是衡量数控机床的可靠性和可维修性的指标。影响数控机床可靠性的因素，包括设计、包装、运输、安装、使用等全过程，使用时影响可靠性的指标如表1-1所示：,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,表11 影响数控机床（使用时）可靠性的因素,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,1.3 数控机床故障的分类,数控机床全部或部分丧失了系统规定的功能就称为故障。数控机床的故障是多种多样的，可以从不同角度对其进行分类：1从故障的起因分类数控系统故障分为关联性和非关联性故障2从故障的时间分类数控系统故障又分为随机故障和有规则故障。3从故障的发生状态分类数控系统故障又分为突然故障和渐变故障,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,4按故障的影响程度分类数控系统故障分为完全失效和部分失效故障5按故障的严重程度分类数控系统故障又分为危险性故障和安全性故障6按故障的性质分类数控系统故障又分为软件故障、硬件故障和干扰故障三种,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,1.4 数控机床故障的安装调试,数控机床运到工厂后，必须通过安装、调试和验收合格后，才能投入正常的生产。故数控机床的安装、调试和验收是机床使用前期的一个重要环节。,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,1.4.1 数控机床的初步安装内容包括：1根据机床的要求，选择合适的位置摆放机床。2阅读机床的资料，以保证正确使用数控机床。1.4.2 电线连接 这部分内容主要是机床的总电源连接，这个步骤虽然简单，但若此步做得不好，会引起不必要的麻烦，甚至会产生严重的后果，下面介绍一下电源连接时的注意事项：1输入电源电压和频率的确认。2电源相序的确认,当相序接错时,有可能使控制单元的保险丝熔断。,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,1.4.3 数控机床调试与性能检验完成上面所述的电源连接，再参照机床使用说明书，给机床各部件加润滑油。接着就可以进行机床调试。机床调试可按以下几个步骤进行：1机床几何精度的调试2机床的基本性能检验（1）机床/系统参数的调整（2）主轴功能（3）各进给轴检查,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,（4）换刀装置的检查（5）限位、机械零点检查3、数控机床稳定性检验4、机床的精度检验（1）机床的几何精度检验（2）机床的定位精度检验（3）机床的切削精度检验,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,1.5 数控机床故障的日常维护,数控机床的点检是开展状态监测和故障诊断工作的基础，主要包括下列内容：（1）定点：首先要确定一台数控机床有多少个维护点，科学地分析这台设备，找准可能发生故障的部位。只要把这些维护点“看住”，有了故障就会及时发现。（2）定标：对每个维护点要逐个制订标准，例如间隙、温度、压力、流量、松紧度等，都要有明确的数量标准，只要不超过规定标准就不算故障。（3）定期：多长时间检查一次，要定出检查周期。有的点可能每班要检查几次，有的点可能一个或者几个月检查一次，要根据具体情况确定。,1.5.1 数控机床维护与保养的点检管理,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,（4）定项：每个维护点检查哪些项目也要有明确规定。每个点可能要检查一项，也可能检查几项。（5）定人：由谁进行检查，是操作者、维修人员还是技术人员，应根据检查的部位和技术精度要求，落实到人。（6）定法：怎样检查也要有规定，是人工观察还是用仪器测量，是采用普通仪器还是精密仪器。（7）检查：检查的环境、步骤要有规定，是在生产运行中检查还是停机检查；是解体检查还是不解体检查。,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,（8）记录：检查要详细做纪录并按规定格式填写清楚。要填写检查数据及其与规定标准的差值、判定印象、处理意见，检查者签名并注明检查时间。（9）处理：检查中间能处理和调整的要及时处理和调整，并将处理结果进行处理记录。没有能力或者没有条件处理的，要及时报告有关人员安排处理，但任何人、任何时间处理都要填写处理记录。（10）分析：检查记录和处理记录都要定期进行系统分析。找出薄弱“维护点”即故障率高的点或损失大的环节，提出意见，交设计人员进行改进设计。,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,数控机床的点检可分为日常点检和专职点检两个层次。,从点检的要求和内容上看，点检可分为专职点检、日常点检和生产点检三个层次,数控机床点检维修过程如图1-2所示。,日常点检,专职点检,生产点检,数控机床故障隐患,专职点检表,日常点检表,故障信息卡,生产点检表,检查处理,综合分析,数控机床检修卡,图12 数控机床点检维修过程示意图,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,数控车床维护与保养一览如表1-2所示。,表12 机床全功能模拟连续空运转试验时间,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,1.5.2 数控系统的日常维护,机床电气柜的散热：通风门上热交换器或轴流风扇对控制柜的内外进行空气循环（少开柜门）。支持电池的定期更换：在机床断电期间，有电池供电保持存储在COMS器件内的机床数据。检测反馈元件的维护：光电编码器、接近开关、行程开关与撞块、光栅等元件的检查和维护。备用电路板的定期通电，备用电路板应定期装到CNC系统上通电运行，长期停用的数控机床也要经常通电，利用电器元件本身的发热来驱散电气柜内的潮气，保证电器元件性能的稳定可靠。纸带阅读机的定期维护：对光电头、纸带压板定期进行防污处理。,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,1.5.3 数控机床维修常用工具,1拆卸及装配工具(1)单头钩形扳手(2)端面带槽或孔的圆螺母扳手(3)弹性挡圈装拆用钳子(4)弹性手锤(5)拉带锥度平键工具(6)拉带内螺纹的小轴、圆锥销工具(俗称拨销器)。(7)拉卸工具(8)拉开口销扳手和销子冲头。,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,2常用的机械维修工具(1)尺：分为平尺、刀口尺和90角尺。(2)垫铁：面为90的垫铁、角度面为55的垫铁和水平仪垫铁。(3)检验棒：有带标准锥柄检验棒、圆柱检验棒和专用检验棒。(4)杠杆千分尺：当零件的几何形状精度要求较高时，使用杠杆千分尺可满足其测量要求，其测量精度可达0.001mm。(5)万能角度尺：用来测量工件内外角度的量具，按其游标读数值可分为2和5两种，按其尺身的形状可分为圆形和扇形两种。,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,1.5.4 数控机床故障诊断与维修常用仪表,1百分表2杠杆百分表3千分表及杠杆千分表4比较仪5水平仪6光学平直仪7经纬仪,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,1.5.5 数控机床故障诊断与维修常用仪器,在数控机床的故障检测过程中，借助一些必要的仪器是必要的，仪器能从定量分析角度直接反映故障点状况，起到决定作用。1测振仪器如图1-4 目前常用的测振仪有美国本特利公司的TK-81、德国申克公司的VIBROMETER-20、日本RI-0N公司的VM-63以及一些国产的仪器。,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,图1-4测振仪外形,笔式测振仪,袖珍式测振仪,便携式测振仪,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,2故障检测系统 由分析软件，微型计算机和传感器组成多功能的故障检测系统，可实现多种故障的检测和分析。如图1-5是某公司开发的故障检测系统，该系统硬件由笔记本电脑与轻便的采集箱及可靠耐用的传感器（振动加速度传感器、光电转速传感器、钳型电流传感器）等组成，组件配接灵活，可靠性高，适合现场使用；,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,图1-5 故障检测系统外形,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,3红外测温仪 红外测温是利用红外辐射原理，将对物体表面温度的测量转换成对其辐射功率的测量，采用红外探测器和相应的光学系统接收被测物不可见的红外辐射能量，并将其变成便于检测的其他能量形式予以显示和记录，红外测温仪外形如图1-6所示。利用红外原理测温的仪器还有红外热电视、光机扫描热像仪以及焦平面热像仪等。红外诊断的判定主要有温度判断法、同类比较法、档案分析法、相对温差法以及热像异常法。,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,图1-6红外测温仪外形,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,4激光干涉仪 激光干涉仪可对机床、三坐标测量机及各种定位装置进行高精度的(位置和几何)精度校正，可完成各项参数的测量。激光干涉仪用于机床精度的检测及长度、角度、直线度、直角等的测量，精度高、效率高、使用方便、测量长度可达十几米甚至几十米，精度达微米级。其外形见图1-7。,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,图1-7激光干涉仪的外形,英国雷尼绍激光干涉仪,微型激光干涉仪,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,短路是电气维修中经常碰到的故障现象，使用万用表寻找短路点往往很费劲。如遇到电路中某个元器件击穿短路，由于在两条连线之间可能并接有多个元器件，用万用表测量出哪一个元器件短路比较困难。再如对于变压器绕组局部轻微短路的故障，一般万用表测量也无能为力。而采用短路故障追踪仪可以快速找出电路板上的任何短路点，如焊锡短路、总线短路、电源短路、多层线路板短路、芯片及电解电容器内部短路、非完全短路等。短路追踪仪外形见图1-8。,5.短路追踪仪,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,图1-8短路追踪仪外形,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,6示波器,主要用于模拟电路的测量，它可以显示频率相位、电压幅值，双频示波器可以比较信号相位关系，可以测量测速发电机的输出信号，其频带宽度在5MHz以上，两个通道。调整光栅编码器的前置信号处理电路，进行CRT显示器电路的维修。示波器外形见图1-9。,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,图1-9示波器外形,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,不少数控系统的PLC控制器必须使用专用的编程器才能对其进行编辑、调试、监控和检查，如SIEMENS的PG710、PG750、PG685，OMRON的GPC01-GPC04等。这些编程器可以对PLC程序进行编辑和修改，监视输入和输出状态及定时器、移位寄存器的变化值。在运行状态下修改定时器和计数器的设置值，可强制内部输出，对定时器、计数器和移位寄存器进行置位和复位等。带有图形功能的编程器还可显示PLC梯形图。,7PLC编程器,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,8数域测试仪器,主要用来对数控系统的故障进行诊断，常用的数域测试仪器有：（1）逻辑分析仪 按多线示波器的思路发展而成，不过它在测量幅度上已按数字电路的高低电平进行了“1”和“0”的量化，在时间轴上也按时钟频率进行了数字量化。因此可以测得一系列的数字信息，再配以存储器及相应的触发机构或数字识别器，使多通道上同时出现的一组数字信息与测量者所规定的触发字相符合时，触发逻辑分析仪，以便将需要分析的信息存储下来。外形见图1-10。,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,图1-10 逻辑分析仪外形,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,（2）微机开发系统 这种系统配置又进行微机开发的硬、软件工具。在微机开发系统的控制下对被测系统中的CPU（中央处理单元）进行实时仿真，从而取得对被测系统实时控制。（3）特征分析仪 它可从被测系统中取得4个信号，即启动、停止、时钟和数据信号，使被测电路在一定信号的激励下运行起来。其中时钟信号决定进行同步测量的速率。因此，可将一对信号“锁定”在窗口上，观察数据信号波形特征。,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,（4）故障检测仪 这种新的数据监测仪器根据各自出发点不同，具有不同的结构和测试方法。有的是按各种不同时序信号来同时激励标准板和故障板，通过比较两种板对应节点响应波形的不同来查找故障。有些则是根据某一被测对象类型，利用一台微机配以专门接口电路及连接工装夹具与故障机相连，在编写有关的测试程序对故障进行检测。,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,（5）IC在线测试仪 这是一种使用通用微机技术的新型数字集成电路在线测试仪器。它的主要特点是能对电路板上的芯片直接进行功能、状态和外特性测试，确认其逻辑功能是否失效。它所针对的是每个器件的型号以及该型号器件应具备全部逻辑功能，而不管这个器件应用在何种电路中，因此它可以检查各种电路板，而且无需图样资料或了解其工作原理，为缺乏图样资料而使维修工作无从下手的数控维修人员提供一种有效的手段，目前在国内的应用日益广泛。IC在线测试仪外形如图1-11所示。,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,图1-11 IC在线测试仪外形,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,1.5.6、诊断用技术资料,数控机床生产厂家必须向用户提供安装、使用与维修有关的技术资料，主要有：数控机床电气使用说明书，数控机床电气原理图，数控机床电气连接图，数控机床结构简图，数控机床参数表，数控机床PLC控制程序，数控系统操作手册，数控系统编程手册，数控系统安装与维修手册，伺服驱动系统使用说明书。数控机床的技术资料对故障分析与诊断非常重要，必须认真仔细地阅读，并对照机床实物，做到心中有数。一旦机床发生故障，再进行分析的同时查阅资料。,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,1.6 数控机床维修人员的要求,1专业知识面要广掌握数控原理、电工电子技术、自动控制与电力拖动、检测技术、液压与气动、机械传动及机械加工方面的知识；掌握数字控制、伺服驱动及PLC的工作原理；掌握检测系统的工作原理；能编写简单的数控加工程序；能运用各种方法编写PLC的程序。2有较强的动手能力与实验能力对数控系统进行操作；能查看报警信息；能检查、修改参数；能调用自诊断功能，进行PLC接口检查；,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,会使用维修的工具、仪器、仪表；会操作数控机床。3具有专业外语的阅读能力能读懂数控系统的操作面板、CRT显示的外文信息；能读懂外文的随机手册；能读懂外文的技术资料；能熟练的运用外文的报警提示。4绘图能力能绘制一般的机械、电气图；通过实物测量，能绘制光栅尺测量头的原理图；通过实物测量，能绘制电气原理图。,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,5良好的品质勤于学习：刻苦钻研，边干边学；自觉的学习新出现的数控机床操作、编程，了解其结构；自觉的了解其他工厂中的设备；虚心学习别人的经验。善于分析：能由表及里，去伪存真，找到发生故障的原因；能从众多故障现象中找出主要的，起决定性故障现象，并对此进行分析。胆大心细：对于没见过的故障敢修；先熟悉情况，后动手、不要盲目蛮干。,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,1.7 数控机床诊断与维修的一般步骤,数控设备的故障诊断与维修的过程基本上分为故障原因的调查和分析、故障的排除、维修总结三个阶段。1故障的调查与分析 这是排除故障的第一阶段，是非常关键的阶段。数控机床出现故障后，不要急于动手处理，首先要摸清楚故障发生的过程，分析产生故障的原因。为此要做好下面几项工作：（1）询问调查 在接到机床现场出现故障要求排除的信息时，首先应要求操作者尽量保持现场故障状态，不做任何处理，这样有利于迅速精确地分析故障原因。同时仔细询问故障指示情况、故障表象及故障产生的背景情况，依此做出初步判断，以便确定现场排故所应携带的工具、仪表、图样资料、备件等，减少往返时间。,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,（2）现场检查 到达现场后，首先要验证操作者提供的各种情况的准确性、完整性，从而核实初步判断的准确度。由于操作者的水平，对故障状况描述不清甚至完全不准确的情况不乏其例，因此到现场后仍然不要急于动手处理，重新仔细检查各种情况，以免破坏了现场，使排除故障增加难度。（3）故障分析 根据已知的故障状况按故障分类办法分析故障类型，从而确定排故原则。由于大多数故障是有指示的，所以一般情况下，对照机床配套的数控系统诊断手册和使用说明书，可以列出产生该故障多种可能的原因。,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,（4）确定原因 对多种可能的原因进行排查，从中找出本次故障的真正原因，对于维修人员来说这是一种对该机床熟悉程度、知识水平、实践经验和分析判断能力的综合考验。当前的CNC系统智能化程度都比较低，系统尚不能自动诊断出发生故障的确切原因，往往是同一报警信号可以有多种起因，不可能将故障缩小到具体的某一部件。因此，在分析故障的起因时，一定要思路开阔。有这种情况，自诊断出系统的某一部分有故障，但究其起源，却不在数控系统，而是在机械部分。所以，无论是CNC系统，机床强电，还是机械、液压、气路等，只要有可能引起该故障的原因，都要尽可能全面地列出来，进行综合判断和筛选，然后通过必要的试验，达到确诊和最终排除故障的目的。,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,（5）排故准备 有的故障的排除方法可能很简单，有些故障则比较复杂，需要做一系列的准备工作，例如工具仪表的准备、局部的拆卸、零部件的修理，元器件的采购，甚至排故计划步骤的制定等。数控机床电气系统故障的调查、分析与诊断的过程也就是故障的排除过程，一旦查明了原因，故障也就几乎等于排除了。因此故障分析诊断的方法也就变得十分重要了。一般情况下，在故障检测过程中，应充分利用数控系统的自诊断功能，如系统的开机诊断、运行诊断、PLC的监控功能。同时在检测故障过程中还应掌握以下原则：,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,维修口诀：（1）先外部后内部（2）先机械后电气（3）先静后动（4）先公用后专用（5）先简单后复杂（6）先一般后特殊,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,2故障排除 这是排故的第二阶段，是实施阶段。如上所述，完成了故障分析，也就基本上完成了故障的排除，剩下的工作就是按照相关操作规程具体实施。3维修排故后的总结提高工作 对数控机床电气故障进行维修和分析排除后的总结与提高工作是排故的第三阶段，也是十分重要的阶段，应引起足够重视。总结提高工作的主要内容包括：（1）详细记录从故障的发生、分析判断到排除全过程中出现的各种问题，采取的各种措施，涉及到的相关电路图、相关参数和相关软件，其间错误分析和排故方法也应记录，并记录其无效的原因。除填入维修档案外，内容较多者还要另文详细书写。,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,（2）有条件的维修人员应该从较典型的故障排除实践中找出带有普遍意义的内容作为研究课题，进行理论性探讨，写出论文，从而达到提高的目的。特别是在有些故障的排除中并未认真系统地分析判断，要是带有一定偶然性地排除了故障，这种情况下的事后总结研究就更加必要了。（3）总结故障排除过程中所需要的各类图样、文字资料，若有不足应事后想办法补齐，而且在随后的日子里研读，以备将来之需。（4）从排除故障过程中发现自己欠缺的知识，制定学习计划，力争尽快补课。（5）找出工具、仪表、备件之不足，条件允许时补齐。,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,总结提高工作的好处是：（1）迅速提高维修者的理论水平和维修能力；（2）提高重复性故障的维修速度；（3）利于分析设备的故障率及可维修性，改进操作规程，提高机床寿命和利用率；（4）可改进原机床电气设计之不足；（5）资源共享。总结资料可作为其他维修人员的参数资料、学习培训教材。,舟山职业技术学校舟山技师学院（筹）,第一章：概述,课后作业：1、数控机床的可靠性指标有哪些？数控机床的故障怎么分类？2、数控机床调试与性能检验有哪些内容？精度检验有哪些内容？3、数控系统的日常维护工作有哪些？常用的诊断工具有哪些？4、对数控机床维修人员的要求是什么？5、在检测数控机床故障过程中应遵循哪些基本原则?6、数控机床诊断与维修的一般步骤是什么？,
