數(shù)控故障診斷

1、 1.故障的基本概念 故障數(shù)控機床全部或部分喪失原有的功能。 故障診斷在數(shù)控機床運行中，根據(jù)設備的故障現(xiàn)象，在掌握數(shù)控系統(tǒng)各部分工作原理的前提下，對現(xiàn)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。 2.故障的分類 1）從故障的起因分類 關(guān)聯(lián)性故障和系統(tǒng)的設計、結(jié)構(gòu)或性能等缺陷有關(guān)而造成（分固有性和隨機性）。 非關(guān)聯(lián)性故障和系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)與制造無關(guān)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(zhì)分類 軟件故障程序編制錯誤、參數(shù)設置不正確、機床操作失誤等引起。 硬件故障電子元器件、潤

2、滑系統(tǒng)、限位機構(gòu)、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?shù)纫约肮ぷ鳝h(huán)境的惡劣變化而產(chǎn)生。 4）按故障的嚴重程度分類 危險性故障數(shù)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。 3. 數(shù)控系統(tǒng)的可靠性 數(shù)控機床除了具有高精度、高效率和高技術(shù)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(shù)控設備使用壽命故障頻率曲線 4. 數(shù)控機床維修的特點

3、 1）數(shù)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(guān)鍵的崗位和工序，因故障停機時，影響產(chǎn)量和質(zhì)量； 3）數(shù)控機床在電氣控制系統(tǒng)和機械結(jié)構(gòu)比普通機床復雜，故障檢測和診斷有一定的難度。 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(shù)據(jù) 計算機診斷結(jié)果和處理方法 用戶 特點：實用簡便； 有一定的局限性 2. 自修復系統(tǒng) 當診斷軟件發(fā)現(xiàn)數(shù)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(jié)構(gòu)的CNC系統(tǒng)。 3. 人工智能專家故障診

4、斷系統(tǒng) 4. 人工神經(jīng)元網(wǎng)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(wǎng)絡的輸入，將按一定數(shù)學模型所求得的故障原因作為網(wǎng)絡的輸出，并且神經(jīng)網(wǎng)絡將經(jīng)過學習所得到的知識以分布的方式隱存在網(wǎng)絡上，每個輸出神經(jīng)元對應著一個故障原因。一、數(shù)控機床的驗收一、數(shù)控機床的驗收1.機床性能機床性能主軸性能主軸性能手動操作手動操作高、中、低三擋轉(zhuǎn)速連續(xù)進高、中、低三擋轉(zhuǎn)速連續(xù)進行五次正、反轉(zhuǎn)的起動、停止，檢驗其行五次正、反轉(zhuǎn)的起動、停止，檢驗其動作的靈活性和可靠性。觀察功率、轉(zhuǎn)動作的靈活性和可靠性。觀察功率、轉(zhuǎn)速、主軸的準停及機床的振動情

5、況。速、主軸的準停及機床的振動情況。一）、機床性能一）、機床性能 進給性能進給性能 通過回原點、手動操作和手動數(shù)據(jù)輸入通過回原點、手動操作和手動數(shù)據(jù)輸入方式操作，檢驗正、反向的低、中、高方式操作，檢驗正、反向的低、中、高 速的進給運動的起動、停止、點動等動速的進給運動的起動、停止、點動等動作的平穩(wěn)性和可靠性。并檢查回原點的作的平穩(wěn)性和可靠性。并檢查回原點的準確性和可靠性，軟、硬限位是否確實準確性和可靠性，軟、硬限位是否確實 可靠?？煽俊Ｒ唬?、機床性能一）、機床性能 自動換刀性能自動換刀性能 通過手動和通過手動和M06指令自動運行，檢驗換指令自動運行，檢驗換刀的可靠性、靈活性和平穩(wěn)性并測定換刀的

6、可靠性、靈活性和平穩(wěn)性并測定換刀時間是否符合要求。刀時間是否符合要求。 機床噪聲機床噪聲 主軸箱、冷卻風扇、液壓油泵等噪聲小主軸箱、冷卻風扇、液壓油泵等噪聲小于于85分貝。分貝。二）、數(shù)控功能二）、數(shù)控功能 指令功能指令功能指令的功能實現(xiàn)及準確性指令的功能實現(xiàn)及準確性 操作功能操作功能檢驗回原點、執(zhí)行程序、進檢驗回原點、執(zhí)行程序、進給倍率、急停等功能的準確性給倍率、急停等功能的準確性 CRT顯示功能顯示功能檢驗位置、程序、各種檢驗位置、程序、各種菜單顯示功能菜單顯示功能三）、連續(xù)空載運行三）、連續(xù)空載運行 進行進行816小時的空載自動連續(xù)運行小時的空載自動連續(xù)運行四）、驗收檢查項目四）、驗收檢

7、查項目 數(shù)控系統(tǒng)外觀檢查（各部分破損、碰傷）數(shù)控系統(tǒng)外觀檢查（各部分破損、碰傷） 控制柜元器件的緊固檢查（接插件、接控制柜元器件的緊固檢查（接插件、接線端子、元器件的固定）線端子、元器件的固定） 輸入電源電壓、相序的確認輸入電源電壓、相序的確認 檢查直流輸出電壓（檢查直流輸出電壓（24V 、5V） 確認數(shù)控系統(tǒng)與機床側(cè)的接口確認數(shù)控系統(tǒng)與機床側(cè)的接口 確認數(shù)控系統(tǒng)各參數(shù)的設定（最佳性能）確認數(shù)控系統(tǒng)各參數(shù)的設定（最佳性能）1.1.幾何精度檢驗（靜態(tài)精度檢驗）幾何精度檢驗（靜態(tài)精度檢驗）是綜合反映機床關(guān)鍵零部件經(jīng)組裝后的綜是綜合反映機床關(guān)鍵零部件經(jīng)組裝后的綜合幾何形狀誤差。有各坐標軸的相互垂直合

8、幾何形狀誤差。有各坐標軸的相互垂直度、臺面的平行度、主軸的軸向和徑向跳度、臺面的平行度、主軸的軸向和徑向跳動等檢驗項目。動等檢驗項目。2.2.定位精度檢驗定位精度檢驗是測量機床各坐標軸在數(shù)控系統(tǒng)控制下所是測量機床各坐標軸在數(shù)控系統(tǒng)控制下所能達到的位置精度。能達到的位置精度。有直線運動定位精度、直線運動重復定位有直線運動定位精度、直線運動重復定位精度、直線運動的原點復歸精度、直線運精度、直線運動的原點復歸精度、直線運動失動量、回轉(zhuǎn)工作臺的定位精度、回轉(zhuǎn)動失動量、回轉(zhuǎn)工作臺的定位精度、回轉(zhuǎn)工作臺的重復分度精度、數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺工作臺的重復分度精度、數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的失動量、回轉(zhuǎn)工作臺的原點復歸精度等。

9、的失動量、回轉(zhuǎn)工作臺的原點復歸精度等。3.3.切削精度檢驗（對數(shù)控車床）切削精度檢驗（對數(shù)控車床）外圓車削（直徑、圓度）外圓車削（直徑、圓度）端面車削（平面度）端面車削（平面度）螺紋車削（螺距積累誤差）等螺紋車削（螺距積累誤差）等一、點檢一、點檢 點檢點檢按有關(guān)維護文件的規(guī)定，對數(shù)控按有關(guān)維護文件的規(guī)定，對數(shù)控機床進行定點、定時的檢查和維護機床進行定點、定時的檢查和維護 點檢要求和內(nèi)容點檢要求和內(nèi)容 專職點檢專職點檢重點設備、部位（設備部門）重點設備、部位（設備部門） 日常點檢日常點檢一般設備的檢查及維護（車間）一般設備的檢查及維護（車間） 生產(chǎn)點檢生產(chǎn)點檢開機前檢查、潤滑、日常清潔、開機前檢

10、查、潤滑、日常清潔、 緊固等工作（操作者）緊固等工作（操作者）機床電氣柜的散熱通風機床電氣柜的散熱通風門上熱交換器或軸流風扇對控制柜的內(nèi)外門上熱交換器或軸流風扇對控制柜的內(nèi)外進行空氣循環(huán)。（少開柜門）進行空氣循環(huán)。（少開柜門）紙帶閱讀機的定期維護紙帶閱讀機的定期維護對光電頭、紙帶壓板定期進行防污處理對光電頭、紙帶壓板定期進行防污處理支持電池的定期更換支持電池的定期更換在機床斷電期間，有電池供電保持存儲在在機床斷電期間，有電池供電保持存儲在COMS器件內(nèi)的機床數(shù)據(jù)器件內(nèi)的機床數(shù)據(jù) 檢測反饋元件的維護檢測反饋元件的維護光電編碼器、接近開關(guān)、行程開關(guān)與撞塊、光電編碼器、接近開關(guān)、行程開關(guān)與撞塊、光柵

11、等元件的檢查和維護光柵等元件的檢查和維護 備用電路板的定期通電備用電路板的定期通電備用電路板應定期裝到備用電路板應定期裝到CNC系統(tǒng)上通電運系統(tǒng)上通電運行，長期停用的數(shù)控機床也要經(jīng)常通電，行，長期停用的數(shù)控機床也要經(jīng)常通電，利用電器元件本身的發(fā)熱來驅(qū)散電氣柜內(nèi)利用電器元件本身的發(fā)熱來驅(qū)散電氣柜內(nèi)的潮氣。保證電器元件性能的穩(wěn)定可靠。的潮氣。保證電器元件性能的穩(wěn)定可靠。 1.1.儀器儀表儀器儀表萬用表萬用表可測電阻、交、直流電壓、電流可測電阻、交、直流電壓、電流 指針式：有測量過程指針式：有測量過程 數(shù)字式：直接讀數(shù)數(shù)字式：直接讀數(shù)相序表相序表可檢查直流驅(qū)動裝置輸入電流的可檢查直流驅(qū)動裝置輸入電流

12、的 相序相序雙蹤示波器雙蹤示波器檢查信號波形檢查信號波形鉗形電流表鉗形電流表不斷線檢測電流不斷線檢測電流診斷常用的儀器儀表及工具診斷常用的儀器儀表及工具脈沖發(fā)生筆與邏輯測試筆脈沖發(fā)生筆與邏輯測試筆 對芯片或功能電路板的輸入注入邏輯電對芯片或功能電路板的輸入注入邏輯電平脈沖，用邏輯測試筆檢測輸出電平，平脈沖，用邏輯測試筆檢測輸出電平，以判別其功能正常與否。以判別其功能正常與否。機械故障診斷儀機械故障診斷儀 對機械故障進行檢測、分析與診斷。對機械故障進行檢測、分析與診斷。 2. 工具工具 “+”、“一一”螺絲刀、鉗子、鑷子、烙螺絲刀、鉗子、鑷子、烙鐵等鐵等 數(shù)控機床生產(chǎn)廠家必須向用戶提供安裝、數(shù)控

13、機床生產(chǎn)廠家必須向用戶提供安裝、使用與維修有關(guān)的技術(shù)資料，主要有：使用與維修有關(guān)的技術(shù)資料，主要有： 數(shù)控機床電氣使用說明書數(shù)控機床電氣使用說明書 數(shù)控機床電氣原理圖數(shù)控機床電氣原理圖 數(shù)控機床電氣連接圖數(shù)控機床電氣連接圖 數(shù)控機床結(jié)構(gòu)簡圖數(shù)控機床結(jié)構(gòu)簡圖 數(shù)控機床參數(shù)表數(shù)控機床參數(shù)表 數(shù)控機床數(shù)控機床PLC控制程序控制程序 數(shù)控系統(tǒng)操作手冊數(shù)控系統(tǒng)操作手冊 數(shù)控系統(tǒng)編程手冊數(shù)控系統(tǒng)編程手冊 數(shù)控系統(tǒng)安裝與維修手冊數(shù)控系統(tǒng)安裝與維修手冊 伺服驅(qū)動系統(tǒng)使用說明書伺服驅(qū)動系統(tǒng)使用說明書 數(shù)控機車的技術(shù)資料對故障分析與診斷數(shù)控機車的技術(shù)資料對故障分析與診斷 非常重要，必須認真仔細地閱讀，并對非常重要

14、，必須認真仔細地閱讀，并對照機床實物，做到心中有數(shù)。一旦機床照機床實物，做到心中有數(shù)。一旦機床 發(fā)生故障，再進行分析的同時查閱資料。發(fā)生故障，再進行分析的同時查閱資料。故障處理故障處理 一、故障故障 軟故障軟故障由調(diào)整、參數(shù)設置或操作不當引由調(diào)整、參數(shù)設置或操作不當引起（在使用初期發(fā)生較多，不熟悉）起（在使用初期發(fā)生較多，不熟悉） 硬故障硬故障由數(shù)控機床（控制、檢測、驅(qū)動、由數(shù)控機床（控制、檢測、驅(qū)動、液氣、機械裝置）的硬件失效引起液氣、機械裝置）的硬件失效引起 二、故障處理對策二、故障處理對策 除非出現(xiàn)影響設備或人身安全的緊急情況，除非出現(xiàn)影響設備或人身安全的緊急情況，不要立即切斷機床的電源

15、。應保持故障現(xiàn)不要立即切斷機床的電源。應保持故障現(xiàn)場。場。 從機床外觀、從機床外觀、CRT顯示的內(nèi)容、主板顯示的內(nèi)容、主板或驅(qū)動裝置報警燈等方面進行檢查?？砂椿蝌?qū)動裝置報警燈等方面進行檢查?？砂聪到y(tǒng)復位鍵，觀察系統(tǒng)的變化，報警是否系統(tǒng)復位鍵，觀察系統(tǒng)的變化，報警是否消失。如消失，說明是隨機性故障或是由消失。如消失，說明是隨機性故障或是由操作錯誤引起的。操作錯誤引起的。 如不能消失，把可能引起該故障的原如不能消失，把可能引起該故障的原因羅列出來，進行綜合分析、判斷，必要因羅列出來，進行綜合分析、判斷，必要時進行一些檢測或試驗，達到確診故障的時進行一些檢測或試驗，達到確診故障的目的。目的。復位后，

16、故障不能消失，可從以下幾方面復位后，故障不能消失，可從以下幾方面進行調(diào)查：進行調(diào)查：1.檢查機床的運行狀態(tài)檢查機床的運行狀態(tài)機床故障時的運行方式機床故障時的運行方式CRT顯示的內(nèi)容（報警信號和報警號）顯示的內(nèi)容（報警信號和報警號）驅(qū)動裝置、變頻器等顯示的報警指示驅(qū)動裝置、變頻器等顯示的報警指示故障時軸的定位誤差故障時軸的定位誤差刀具軌跡是否正常刀具軌跡是否正常輔助機能的運行狀態(tài)輔助機能的運行狀態(tài)2.檢查加工程序及操作情況檢查加工程序及操作情況 是否為新編制的加工程序是否為新編制的加工程序 刀具補償指令及補償量是否正確刀具補償指令及補償量是否正確 故障是否與換刀有關(guān)故障是否與換刀有關(guān) 故障是否與

17、進給速度有關(guān)故障是否與進給速度有關(guān) 操作者的情況（新手）操作者的情況（新手）3.檢查系統(tǒng)的輸入電壓檢查系統(tǒng)的輸入電壓 輸入電壓的波動，電壓值是否在正常范圍輸入電壓的波動，電壓值是否在正常范圍 附近有否使用大電流的裝置附近有否使用大電流的裝置4.檢查環(huán)境狀態(tài)檢查環(huán)境狀態(tài) CNC周圍的溫度狀況周圍的溫度狀況 控制柜熱交換器、軸流風扇工作情況控制柜熱交換器、軸流風扇工作情況 系統(tǒng)周圍的振動情況系統(tǒng)周圍的振動情況 附近有否高頻干擾源附近有否高頻干擾源5.檢查機床狀況檢查機床狀況 熔絲是否已熔斷熔絲是否已熔斷 故障前是否修理過機床或設置過參數(shù)故障前是否修理過機床或設置過參數(shù) 機床是否已調(diào)整好機床是否已調(diào)

18、整好 在運行過程中是否改變過工作方式在運行過程中是否改變過工作方式 機床是否正處于急停、鎖住狀態(tài)機床是否正處于急停、鎖住狀態(tài) 速度倍率開關(guān)是否設為零速度倍率開關(guān)是否設為零 進給保持按鈕是否被按下進給保持按鈕是否被按下 間隙補償量是否合適間隙補償量是否合適 機床各信號電纜有否破損機床各信號電纜有否破損 信號線和電源線是否分開走線信號線和電源線是否分開走線 屏蔽線接地是否正確屏蔽線接地是否正確一、診斷步驟和要求一、診斷步驟和要求 故障檢測（確定有否故障）故障檢測（確定有否故障）1.故障診斷故障診斷 故障判斷（確定故障性質(zhì)）故障判斷（確定故障性質(zhì)） 故障定位（確定故障部位）故障定位（確定故障部位）2

19、.故障診斷要求：故障診斷要求： 故障檢測方法簡便有效故障檢測方法簡便有效 使用的診斷儀器少而實用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故障診斷的所需的時間盡可能短1.直觀法（望聞問切）直觀法（望聞問切） 問問機床的故障現(xiàn)象、加工狀況等機床的故障現(xiàn)象、加工狀況等 看看熔絲斷否、元器件煙熏燒焦、電容熔絲斷否、元器件煙熏燒焦、電容器膨脹變形、開裂、保護器脫扣、觸點器膨脹變形、開裂、保護器脫扣、觸點火花、火花、CRT報警信息、報警指示燈等報警信息、報警指示燈等 聽聽異常聲響（鐵芯、欠壓、振動等）異常聲響（鐵芯、欠壓、振動等） 聞聞電氣元件焦糊味及其它異味電氣元件焦糊味及其它異味 摸摸發(fā)熱

20、、振動、接觸不良等發(fā)熱、振動、接觸不良等2.CNC系統(tǒng)的自診斷功能系統(tǒng)的自診斷功能 開機自診斷開機自診斷系統(tǒng)內(nèi)部自診斷程序通電后系統(tǒng)內(nèi)部自診斷程序通電后動執(zhí)行對動執(zhí)行對CPU、存儲器、總線和、存儲器、總線和I/O等模塊等模塊及功能板、及功能板、CRT、軟盤等外圍設備進行功、軟盤等外圍設備進行功能測試，確定主要硬件能正常工作。能測試，確定主要硬件能正常工作。 運行中的故障信息提示運行中的故障信息提示發(fā)生故障在發(fā)生故障在CRT上報警信息，查閱維修手冊確定故障原因上報警信息，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）及排除方法。（不唯一，信息豐富則準確）3.數(shù)據(jù)和狀態(tài)檢查數(shù)據(jù)和狀

21、態(tài)檢查CNC系統(tǒng)的自診斷不但能在系統(tǒng)的自診斷不但能在CRT上顯示故上顯示故障報警信息，而且還能以多頁障報警信息，而且還能以多頁“診斷地址診斷地址”和和“診斷數(shù)據(jù)診斷數(shù)據(jù)”的形式提供機床參數(shù)和狀的形式提供機床參數(shù)和狀態(tài)態(tài)信息信息 接口檢查接口檢查 參數(shù)檢查參數(shù)檢查 接口檢查接口檢查系統(tǒng)與機床、系統(tǒng)與系統(tǒng)與機床、系統(tǒng)與PLC、機床與機床與PLC的輸入的輸入/輸出信號，接口診斷輸出信號，接口診斷功能可將所有開關(guān)量信號的狀態(tài)顯示在功能可將所有開關(guān)量信號的狀態(tài)顯示在 CRT上，上，“1”表示通，表示通，“0”表示斷。表示斷。 利用狀態(tài)顯示可以檢查數(shù)控系統(tǒng)是否將利用狀態(tài)顯示可以檢查數(shù)控系統(tǒng)是否將信號輸出到

22、機床側(cè)，機床側(cè)的開關(guān)信號信號輸出到機床側(cè)，機床側(cè)的開關(guān)信號是否已輸入到系統(tǒng)，從而確定故障是在是否已輸入到系統(tǒng)，從而確定故障是在機床測還是在系統(tǒng)側(cè)。機床測還是在系統(tǒng)側(cè)。 例：例：接口檢查接口檢查 參數(shù)檢查參數(shù)檢查數(shù)控機床的機床參數(shù)是經(jīng)一系列的試驗和數(shù)控機床的機床參數(shù)是經(jīng)一系列的試驗和調(diào)整而獲得的重要參數(shù)，是機床正常運行調(diào)整而獲得的重要參數(shù)，是機床正常運行的保證。包括有增益、加速度、輪廓監(jiān)控的保證。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(shù)據(jù)丟失或發(fā)生數(shù)據(jù)混受到外部干擾會使數(shù)據(jù)丟失或發(fā)生數(shù)據(jù)混亂，機床將不能正常工作。亂，機

23、床將不能正常工作。可調(diào)出機床參數(shù)進行檢查、修改或傳送?？烧{(diào)出機床參數(shù)進行檢查、修改或傳送。4.報警指示燈顯示故障報警指示燈顯示故障除除CRT軟報警外，還有許多軟報警外，還有許多“硬件硬件”報警報警指指示燈，分布在電源、主軸驅(qū)動、伺服驅(qū)動示燈，分布在電源、主軸驅(qū)動、伺服驅(qū)動I/O裝置上，由此可判斷故障的原因。裝置上，由此可判斷故障的原因。5.備板置換法（替代法）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?。┌?。（故障被排除或范圍縮?。┳⒁猓簲嚯姞顟B(tài)下注意：斷電狀態(tài)下/選擇開關(guān)、跨線一致選擇開關(guān)、跨線一致六、將功能相同的模板或單元相互交換，六、將功能相同的模板或單元相互交換，觀察故障的轉(zhuǎn)移情況，就能快速判斷故障觀察故障的轉(zhuǎn)移情況，就能快速判斷故障的部位。的部位。系統(tǒng)X驅(qū)動Y驅(qū)動X電機Y電機七、敲擊法七、敲擊法數(shù)控系統(tǒng)是由各種電路板組成，電路板上、數(shù)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，引起故障?？捎媒^緣物輕輕敲打疑點處，若出現(xiàn)，則敲擊處很可能就是故障部位。若出現(xiàn)，則敲擊處很可能就是故障部位。八、升溫法八、升溫法設備運行較長時間或環(huán)境溫度較高時，機設備運行較長時間或環(huán)境溫度較高時，機床就