第4章華中系統(tǒng)數(shù)控機床的故障診斷與維修

1、重點、難點重點、難點 1.了解華中世紀(jì)星數(shù)控系統(tǒng)的特點。了解華中世紀(jì)星數(shù)控系統(tǒng)的特點。 2.掌握華中數(shù)控機床的故障分類、維修掌握華中數(shù)控機床的故障分類、維修步驟和維修方法。步驟和維修方法。 3.掌握華中數(shù)控機床軟件、硬件故障分掌握華中數(shù)控機床軟件、硬件故障分析，以及運行中的故障排除方法。析，以及運行中的故障排除方法。4.1 華中世紀(jì)星HNC-21/22 數(shù)控系統(tǒng) 華中數(shù)控系統(tǒng)采用工業(yè)微機作為硬件平臺開放華中數(shù)控系統(tǒng)采用工業(yè)微機作為硬件平臺開放式體系結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新技術(shù)路線，充分利用式體系結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新技術(shù)路線，充分利用PC 軟、軟、硬件的豐富資源，解決了硬件制造可靠性差的硬件的豐富資源，解決了硬件制造可

2、靠性差的“瓶頸瓶頸”問題，華中數(shù)控具備較強的系統(tǒng)配套問題，華中數(shù)控具備較強的系統(tǒng)配套能力，可生產(chǎn)能力，可生產(chǎn)HNC-21/22 與與HNC-18i/19i 等高檔、中檔、普及型數(shù)控系統(tǒng)，全數(shù)字交流等高檔、中檔、普及型數(shù)控系統(tǒng)，全數(shù)字交流伺服主軸系統(tǒng)、全數(shù)字交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)等產(chǎn)伺服主軸系統(tǒng)、全數(shù)字交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)等產(chǎn)品。品。 目前華中數(shù)控已派生出了十多種系列三十多個目前華中數(shù)控已派生出了十多種系列三十多個產(chǎn)品，廣泛用于車、銑、加工中心、磨、鍛、產(chǎn)品，廣泛用于車、銑、加工中心、磨、鍛、齒輪、仿形、激光加工、玻璃加工、紡織機械齒輪、仿形、激光加工、玻璃加工、紡織機械等設(shè)備。等設(shè)備。4.1.1華中世紀(jì)

3、星華中世紀(jì)星HNC-21/22 數(shù)控系數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng) “世紀(jì)星世紀(jì)星”系列數(shù)控系統(tǒng)（系列數(shù)控系統(tǒng)（HNC-21/22T、HNC-21/22M）采用先進的開放式體系結(jié)構(gòu)，）采用先進的開放式體系結(jié)構(gòu)，內(nèi)置嵌入式工業(yè)內(nèi)置嵌入式工業(yè)PC，配置，配置8.4/或或10.4/彩彩色液品顯示屏和通用工程面板，集成進給軸接色液品顯示屏和通用工程面板，集成進給軸接口、主軸接口、手持單元接口、內(nèi)嵌式口、主軸接口、手持單元接口、內(nèi)嵌式PLC 接口于一體，采用電子盤程序存儲方式以及軟接口于一體，采用電子盤程序存儲方式以及軟驅(qū)、驅(qū)、DNC、以太網(wǎng)等程序交換功能、具有低、以太網(wǎng)等程序交換功能、具有低價格、高性能、配置靈活、結(jié)構(gòu)

4、緊湊、易于使價格、高性能、配置靈活、結(jié)構(gòu)緊湊、易于使用、可靠性高的特點。用、可靠性高的特點。 主要應(yīng)用于車、銑、加工中心等各類數(shù)控機床主要應(yīng)用于車、銑、加工中心等各類數(shù)控機床的控制。的控制。.2華中世紀(jì)星華中世紀(jì)星HNC-18i/19i HNC-18i/19i 數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng) 華中世紀(jì)星華中世紀(jì)星HNC-18i/19i 系列數(shù)控系統(tǒng)系列數(shù)控系統(tǒng)（HNC-18iT/19iT、HNC-18iM/19iM 采采用先進的開放式體系結(jié)構(gòu)，內(nèi)置嵌入式工業(yè)用先進的開放式體系結(jié)構(gòu)，內(nèi)置嵌入式工業(yè)PC，配置，配置5.7/（18i 系列）系列）/彩色（彩色（19i 系系列）液晶顯示列）液晶顯示

5、屏和通用工程面板，集成進給軸接口、主軸接屏和通用工程面板，集成進給軸接口、主軸接口、手持單元接口、內(nèi)嵌式口、手持單元接口、內(nèi)嵌式PLC 接口于一體，接口于一體， 采用電子盤程序存儲方式以及采用電子盤程序存儲方式以及CF 卡、卡、DNC、以太網(wǎng)等程序交換功能、具有低價格、高性能、以太網(wǎng)等程序交換功能、具有低價格、高性能、結(jié)構(gòu)緊湊、易于使用、可靠性高的特點。結(jié)構(gòu)緊湊、易于使用、可靠性高的特點。 主要應(yīng)用于各類車、銑數(shù)控機床的控制。主要應(yīng)用于各類車、銑數(shù)控機床的控制。.3華中世紀(jì)星全數(shù)字交流伺服驅(qū)動單元華中世紀(jì)星全數(shù)字交流伺服驅(qū)動單元 4.3.1 HSV-16 全數(shù)字交流伺服驅(qū)動單元

6、全數(shù)字交流伺服驅(qū)動單元 HSV-16 是武漢華中數(shù)控股份有限公司繼是武漢華中數(shù)控股份有限公司繼HSV-9 型、型、HSV-11 型之后，推出的一款全數(shù)字交流伺服驅(qū)動單型之后，推出的一款全數(shù)字交流伺服驅(qū)動單元。該驅(qū)動將電源模塊和驅(qū)動模塊集成為一體，具有元。該驅(qū)動將電源模塊和驅(qū)動模塊集成為一體，具有結(jié)構(gòu)小巧、使用方便、可靠性高等特點。結(jié)構(gòu)小巧、使用方便、可靠性高等特點。 4.3.2 HSV-20D 全數(shù)字交流伺服驅(qū)動單元 HSV-20D 是繼是繼HSV-9 HSV-11 HSV-16 之后，之后，推出的一款全數(shù)字交流伺服驅(qū)動器，該驅(qū)動器具有結(jié)推出的一款全數(shù)字交流伺服驅(qū)動器，該驅(qū)動器具有結(jié)構(gòu)緊湊，使

7、用方便，可靠性高等特點。構(gòu)緊湊，使用方便，可靠性高等特點。 2.按故障的性質(zhì)分類按故障的性質(zhì)分類（1）確定性故障）確定性故障 （2）隨機性故障）隨機性故障 3.按故障的指示形式分類按故障的指示形式分類（1）有報警顯示的故障）有報警顯示的故障 （2）無報警顯示的故障）無報警顯示的故障 4.按故障產(chǎn)生的原因分類按故障產(chǎn)生的原因分類（1）數(shù)控機床自身故障）數(shù)控機床自身故障 （2）數(shù)控機床外部故障）數(shù)控機床外部故障 4.2.2 故障分析的基本方法故障分析的基本方法 故障分析是進行數(shù)控機床維修的第一步，通過故障分故障分析是進行數(shù)控機床維修的第一步，通過故障分析，一方面可以迅速查明故障原因排除故障，同時也

8、析，一方面可以迅速查明故障原因排除故障，同時也可以起到預(yù)防故障的發(fā)生與擴大的作用可以起到預(yù)防故障的發(fā)生與擴大的作用 . 1.常規(guī)分析法常規(guī)分析法 常規(guī)分析法是對數(shù)控機床的機、電、常規(guī)分析法是對數(shù)控機床的機、電、液等部分進行的常規(guī)檢查液等部分進行的常規(guī)檢查 2.動作分析法動作分析法 動作分析法是通過觀察、監(jiān)視機床實動作分析法是通過觀察、監(jiān)視機床實際動作，判定動作不良部位并由此來追溯故障根源的際動作，判定動作不良部位并由此來追溯故障根源的一種方法。一種方法。 3.狀態(tài)分析法狀態(tài)分析法 狀態(tài)分析法是通過監(jiān)測執(zhí)行元件的工狀態(tài)分析法是通過監(jiān)測執(zhí)行元件的工作狀態(tài)，判定故障原因的一種方法作狀態(tài)，判定故障原因

9、的一種方法 . 4.操作、編程分析法操作、編程分析法 操作、編程分析法是通過某些操作、編程分析法是通過某些特殊的操作或編制專門的測試程序段，確認(rèn)故障原因特殊的操作或編制專門的測試程序段，確認(rèn)故障原因的一種方法。的一種方法。 4.34.3華中系統(tǒng)數(shù)控機床的維修步驟華中系統(tǒng)數(shù)控機床的維修步驟 4.3.1 故障記錄故障記錄記錄內(nèi)容包括下述幾個方面：記錄內(nèi)容包括下述幾個方面： 1.故障發(fā)生時的情況記錄故障發(fā)生時的情況記錄.2.故障發(fā)生的頻繁程度記錄故障發(fā)生的頻繁程度記錄.3.故障的規(guī)律性記錄故障的規(guī)律性記錄.4.故障時的外界條件記錄故障時的外界條件記錄.4.3.2 維修前的檢查維修前的檢查 檢查內(nèi)容如

10、下檢查內(nèi)容如下 : 1.機床的工作狀況檢查機床的工作狀況檢查. 2.機床運轉(zhuǎn)清況檢查機床運轉(zhuǎn)清況檢查. 3.機床和系統(tǒng)之間連接清況的檢查機床和系統(tǒng)之間連接清況的檢查. 4.CNC裝置的外觀檢查裝置的外觀檢查.4.3.3 故障診斷的基本方法故障診斷的基本方法 數(shù)控機床發(fā)生故障時，為了進行故障診斷，找出產(chǎn)生數(shù)控機床發(fā)生故障時，為了進行故障診斷，找出產(chǎn)生故障的根本原因，維修人員應(yīng)遵循以下二條原則。故障的根本原因，維修人員應(yīng)遵循以下二條原則。 （1）充分調(diào)查故障現(xiàn)場這是維修人員取得維修第一）充分調(diào)查故障現(xiàn)場這是維修人員取得維修第一手材料的一個重要手段，調(diào)查故障現(xiàn)場，首先要查看手材料的一個重要手段，調(diào)查

11、故障現(xiàn)場，首先要查看故障記錄單；同時應(yīng)向故障記錄單；同時應(yīng)向 操作者調(diào)查、詢問出現(xiàn)故障操作者調(diào)查、詢問出現(xiàn)故障的全過程，充分了解發(fā)生的故障現(xiàn)象，以及采取過的的全過程，充分了解發(fā)生的故障現(xiàn)象，以及采取過的措施等。措施等。 （2）認(rèn)真分析故障的原因。）認(rèn)真分析故障的原因。 分析故障時，維修人員也不應(yīng)局限于分析故障時，維修人員也不應(yīng)局限于CNC部分，而是部分，而是要對機床強電、機械、液壓、氣動等方面都作詳細(xì)的要對機床強電、機械、液壓、氣動等方面都作詳細(xì)的檢查，并進行綜合判斷，達到確認(rèn)和最終排除故障的檢查，并進行綜合判斷，達到確認(rèn)和最終排除故障的目的。目的。4.4.2加工運行中故障分析加工運行中故障分

12、析 下面結(jié)合實例來分析一下運行、加工過下面結(jié)合實例來分析一下運行、加工過程中遇到的問題。程中遇到的問題。 1.機床在加工較復(fù)雜的曲面時經(jīng)常會有停頓現(xiàn)機床在加工較復(fù)雜的曲面時經(jīng)常會有停頓現(xiàn)象象 2.用用G02或或G03加工圓弧，在過象限的位置出加工圓弧，在過象限的位置出現(xiàn)停頓現(xiàn)停頓 3.伺服電機緩慢轉(zhuǎn)動發(fā)生零漂伺服電機緩慢轉(zhuǎn)動發(fā)生零漂 4.打開抱閘時，垂直軸自動下滑打開抱閘時，垂直軸自動下滑 5.程序校驗或啟動時報錯程序校驗或啟動時報錯.3華中數(shù)控系統(tǒng)的在線故障診斷系統(tǒng)華中數(shù)控系統(tǒng)的在線故障診斷系統(tǒng) 在線診斷系統(tǒng)的特征是設(shè)備診斷和加工過程診斷的一體化，形成了一個系統(tǒng)。在線設(shè)備診斷

13、和加工診斷系統(tǒng)，如圖4.10所示，可以靈活地適應(yīng)監(jiān)視點的規(guī)模大小和信號的聚散程度。根據(jù)監(jiān)視點的多少可以組配成大型、小型診斷裝置，也可以適應(yīng)監(jiān)視點的多少和運轉(zhuǎn)信號的分散或集中，將設(shè)備診斷系統(tǒng)（簡易振動診斷、精密振動診斷）和加工診斷系統(tǒng)（數(shù)據(jù)收集和分析功能、電流診斷、行程診斷、加載診斷）組配成一個系統(tǒng)。 華中銑削數(shù)控系統(tǒng)故障檢測的多種途徑和方法，其中有些故障是機、電、液故障的綜合，可以在不同的情況下，采用不同的診斷方法。4.4.4 軟件環(huán)境設(shè)置故障軟件環(huán)境設(shè)置故障 一一.華中華中型數(shù)控系統(tǒng)軟、硬件的構(gòu)成及特點型數(shù)控系統(tǒng)軟、硬件的構(gòu)成及特點 1.系統(tǒng)硬件構(gòu)成系統(tǒng)硬件構(gòu)成 二二.系統(tǒng)軟件構(gòu)成系統(tǒng)軟件構(gòu)

14、成 華中華中型銑削數(shù)控系統(tǒng)軟型銑削數(shù)控系統(tǒng)軟件部分主要包含如下內(nèi)容。件部分主要包含如下內(nèi)容。（1）底層軟件：運動控制與硬件管理。）底層軟件：運動控制與硬件管理。（2）上層軟件：人機交互與程序解釋，）上層軟件：人機交互與程序解釋，HCNC.EXE或或HCNC99.EXE。（3）參數(shù)文件：系統(tǒng)參數(shù)與數(shù)據(jù)。）參數(shù)文件：系統(tǒng)參數(shù)與數(shù)據(jù)。（4）數(shù)據(jù)文件：刀具信息與斷電保護信息，數(shù)）數(shù)據(jù)文件：刀具信息與斷電保護信息，數(shù)據(jù)文件據(jù)文件BARM*.DAT。（5）數(shù)控系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動程（）數(shù)控系統(tǒng)設(shè)備驅(qū)動程（3）參數(shù)文件：系）參數(shù)文件：系統(tǒng)參數(shù)與數(shù)據(jù)。統(tǒng)參數(shù)與數(shù)據(jù)。（6）PLC程序和嵌入式輸入程序和嵌入式輸入/輸出開

15、關(guān)量邏輯控輸出開關(guān)量邏輯控制程序制程序4.4.4 軟件環(huán)境設(shè)置故障軟件環(huán)境設(shè)置故障 三三.系統(tǒng)設(shè)置系統(tǒng)設(shè)置 （1）華中）華中型數(shù)控系統(tǒng)要求在型數(shù)控系統(tǒng)要求在MS-DOS下運行，在下運行，在系統(tǒng)運行盤（通常為系統(tǒng)運行盤（通常為C盤或盤或A盤）根目錄下的盤）根目錄下的DOS配配置文件置文件CONFIG.SYS中應(yīng)該如下所示中應(yīng)該如下所示 ：MS-DOS配置文件配置文件CONFIG.SYS的內(nèi)容。的內(nèi)容。DEVICEHIGH=文件路徑文件路徑HIMEM.SYSDEVICEHIGH=文件路徑文件路徑EMM386.EXE DOS=HIGH，UMBFILES=40 （2）數(shù)控系統(tǒng)配置文件）數(shù)控系統(tǒng)配置文件

16、NCBIOS.CFG的內(nèi)容包括：的內(nèi)容包括：設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)備驅(qū)動程序 PLC程序指定程序指定NC的運行環(huán)境的運行環(huán)境自動運行加工程序自動運行加工程序 自動運行加工程序自動運行加工程序 4.4.4 軟件環(huán)境設(shè)置故障軟件環(huán)境設(shè)置故障 4.環(huán)境設(shè)置的故障：環(huán)境設(shè)置的故障： （1 1）系統(tǒng)不能進入，造成死機。）系統(tǒng)不能進入，造成死機。 （2 2）系統(tǒng)能夠進入，但進入之前會顯示幾排）系統(tǒng)能夠進入，但進入之前會顯示幾排“CANT CANT OPEN”O(jiān)PEN”，進入系統(tǒng)后也有，進入系統(tǒng)后也有“出錯出錯”報警。報警。 （3 3）進入系統(tǒng)后，查看參數(shù)索引時，系統(tǒng)顯示）進入系統(tǒng)后，查看參數(shù)索引時，系統(tǒng)顯示“無任

17、何參數(shù)無任何參數(shù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)文件結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)文件”。 （4 4）進入系統(tǒng)后，有）進入系統(tǒng)后，有“出錯出錯”報警，報警內(nèi)容顯示各種參數(shù)報警，報警內(nèi)容顯示各種參數(shù)丟失。丟失。 （5 5）進入系統(tǒng)后，有）進入系統(tǒng)后，有“出錯出錯”報警，報警內(nèi)容顯示刀具表丟報警，報警內(nèi)容顯示刀具表丟失等內(nèi)容。失等內(nèi)容。 （6 6）使用）使用G G代碼固定循環(huán)指令時，系統(tǒng)會報程序號出錯。代碼固定循環(huán)指令時，系統(tǒng)會報程序號出錯。 （7 7）系統(tǒng)運行中不能正確顯示漢字或在編輯程序時會停止工）系統(tǒng)運行中不能正確顯示漢字或在編輯程序時會停止工作。作。4.64.6華中數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床軟件補償原理華中數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床軟件補償原理 4.

18、6.1華中數(shù)控系統(tǒng)的螺距補償原理：華中數(shù)控系統(tǒng)的螺距補償原理： 數(shù)控機床軟件補償?shù)幕驹硎牵簲?shù)控機床在機床坐標(biāo)數(shù)控機床軟件補償?shù)幕驹硎牵簲?shù)控機床在機床坐標(biāo)系中，無其他補償?shù)臈l件下，在軸線測量行程內(nèi)將測量行系中，無其他補償?shù)臈l件下，在軸線測量行程內(nèi)將測量行程等分為若干段，測量出各目標(biāo)位置程等分為若干段，測量出各目標(biāo)位置Pi的平均位置偏差的平均位置偏差xi，把平均位置偏差反向疊加到數(shù)控系統(tǒng)的插補指令上。把平均位置偏差反向疊加到數(shù)控系統(tǒng)的插補指令上。 4.6.2華中數(shù)控系統(tǒng)的反向間隙補償原理：華中數(shù)控系統(tǒng)的反向間隙補償原理： 反向間隙補償又稱為齒隙補償。機械傳動鏈在改變轉(zhuǎn)向反向間隙補償又稱為齒

19、隙補償。機械傳動鏈在改變轉(zhuǎn)向時，反向間隙的存在會引起伺服電動機的空轉(zhuǎn)而無工作臺時，反向間隙的存在會引起伺服電動機的空轉(zhuǎn)而無工作臺的實際運動的實際運動(稱失動稱失動)。反向間隙補償原理是在無補償?shù)臈l。反向間隙補償原理是在無補償?shù)臈l件下，在軸線測量行程內(nèi)將測量行程等分為若干段，測量件下，在軸線測量行程內(nèi)將測量行程等分為若干段，測量出各目標(biāo)位置出各目標(biāo)位置Pi的平均反向差值的平均反向差值B作為機床的補償參數(shù)輸入作為機床的補償參數(shù)輸入系統(tǒng)。系統(tǒng)。 4.6.3誤差補償?shù)倪m用范圍誤差補償?shù)倪m用范圍 從數(shù)控機床進給傳動裝置的結(jié)構(gòu)和數(shù)控從數(shù)控機床進給傳動裝置的結(jié)構(gòu)和數(shù)控系統(tǒng)的三種控制結(jié)構(gòu)可知，誤差補償對系統(tǒng)的三種控制結(jié)構(gòu)可知，誤差補償對半閉環(huán)控制系統(tǒng)和開環(huán)控制系統(tǒng)具有顯半閉環(huán)控制系統(tǒng)和開環(huán)控制系統(tǒng)具有顯著的效果，可明顯提高數(shù)控機床的定位著的效果，可明顯提高數(shù)控機床的定位精度和重復(fù)定位精度。精度和重復(fù)定位精度。 4.6.4 步距規(guī)測量定位精度步距規(guī)測量定位精度的方法的方法 定位精度和重復(fù)定位精度的測量儀器有激光干涉儀、定位精度和重復(fù)定位精度的測量儀器有激光干涉儀、線紋尺、步距規(guī)。其中用步距規(guī)測量定位精度因其操線紋尺、步距規(guī)。其中用步距規(guī)測量定位精度因其操作簡單而在批量生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。作簡單而在批量生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。 測量間距按下式確定：測量間距按下式確定