数控机床故障诊断与维修知识点.doc

数控机床故障诊断与维修知识点一、填空题1、诊断技术系统按诊断方法的完善程度可分为简易诊断技术、精密诊断技术两种。2、设备故障诊断具体实施过程为信号采集、信号处理、状态识别、诊断决策。3、电动机故障诊断技术包括 频谱 诊断、 六诊 诊断和MCA技术三个方面。4、“六诊”包括耳听、 眼 看、手摸、 耳 闻，主要依靠人的感觉器官接收，也受人的经验影响。5、实施设备诊断时，通常按准备工作、诊断操作、决策验证3个环节进行。6、在步进电机上每输入一个电脉冲，步进电机就转动一个角度，这个角度称为步距角（或者叫脉冲当量）。7、当数控机床处于闲置时，要经常给数控系统通电，让机床空运行。8、轴向预紧太大、丝杠或螺母轴线与导轨不平行、丝杠弯曲都可能使丝杠运动出现不灵活故障。9、以事实为依据，以数据说明问题，及时把握设备动态是设备诊断预测预报的准则。10、四相步进电机的通电控制方式有四相 4 拍和四相 8 拍。11、数控机床机械部分维护保养的部件有：机床主轴部件、进给传动机构、导轨等的维护与保养。12、尽量少开数控柜柜门和强电柜柜门是为了防止加工车间空气中漂浮的灰尘、油雾和金属粉末落在印刷线路板或电子组件上。13、电动机故障诊断技术包括频谱诊断、 六诊 诊断和MCA技术三个方面。14、预测设备状态到达危险极值时间的方法有两点异常状态法和最小二乘法。15. 读谱图就是把频谱上的每个频谱分量与监测的机器的零部件建立联系，给每条频谱以物理解释。16斜齿轮或人字齿轮比直齿轮寿命长的主要原因是斜齿轮或人字齿轮的刚度变化比较 平缓 。17分阶测量法有电阻测量法和电压测量法两种，测量电阻时先断电源。18、ISO标准属于 绝对 标准。19、在诊断实施应用中，“六诊”要有的放矢，“九法”要 机动灵活 。20、采用接触电阻法诊断轴承是一种比较简易的方法，轴承有故障时，接触电阻R 121、常用的振动测量参数有 位移 、速度、 加速度 。22、 传感器 是诊断装置的“眼”和“耳”。23、数控机床的整个使用寿命期大致可分为三个阶段分别为磨合期、稳定工作期和衰退期。24、目前所使用的各种CNC系统的诊断方法包括启动诊断、在线诊断和离线诊断三类。25、数控系统更换电池时一般要在数控系统通电状态下进行。26、主轴发热的原因有轴承损伤或不清洁，轴承油脂耗尽或油脂过多，轴承间隙过小。27、系统上电后系统没有反应，电源不能接通的故障原因之一是系统上电按钮接触不良或脱落。二、选择题 1、机床故障源查找的一般原则是（ C ）。A、从易到难，从内到外 B、从难到易，从内到外C、从易到难，从外到内 D、从难到易，从外到内2、对于简单低值、利用率低、维修性好或修理不复杂且出现故障停机不影响生产大局的设备，维修经济性最好的维修方式是（A ）；在现代化大生产中，最应提倡的维修方式是（C）。 A 事后维修 B 定期维修 C 状态维修 D 事前维修3、设备故障信息的获取方法不包括（C）A 直接观测法 B 参数测定法 C 油膜测定法 D 设备性能指标的测定。4、强电故障包括（D）A CRT显示器故障B 伺服单元 C 微处理器D 电源变压器故障5、一台单三拍步进电机齿数为4，通电顺序为A-B-C-A时，每步转过的角度为（ B ）。 A 15 B 30 C 45 D 606滚动轴承若采用接触电阻诊断法时，若有损坏故障存在，则故障电阻值R轴承( A)。 A 1 B 100 C 1 D =1067、引起齿轮的失效因素中不包括（D）A 齿轮制造 B 安装 C 运转工作 D 维护8主轴噪声较大，首先检查主轴的参数设定无误后，则检查重点放在（B）侧。A 电气 B 机械 C 伺服 D 硬件9、对比简易诊断技术，精密诊断技术还能进行故障性质、类别、（B）诊断及预报 A 形状 B 位置 C 有无 D 故障费用8、电源输出纹波过大一般由集成稳压器损坏或滤波电容不良引起，用双电源的运放，要求正负供电对称，其差值一般不能大于（A）。9. 设备故障的评定标准常用的有3种判断标准不包括（D）A 绝对判断标准 B 相对判断标准 C 类比判断标准 D 监测判断标准10、磁性检测方式是在主轴上安装一个发磁体与主轴一起旋转，在距离发磁体旋转外轨迹 （A） mm 处固定一个磁传感器，A 12 B 23 C 34 D 4511. 低频时的振动强度由 （A） 度量 。 A 位移 B 速度 C 加速度 D 不确定12.在多数情况下，振动不但使设备产生噪声，污染（A），而且会产生危害。A 环境 B 设备 C 线路 D 油液13、频域分析是把振动信号按其(B )范围和结构进行分类分析，从而进行故障诊断的方法。 A 时间 B 频率 C 幅值 D 噪声14、故障性质按后果的严重程度分为安全的、临界的、(A)、破坏性的。A危险的 B 反射的 C 传染的 D 毁灭性的15、在旋转电动机转轴时，感觉不正常，说明（C）部分有故障A电路 B 绕组 C 机械 D 接头16. 设备（A）分析与管理的目的是便于维修决策。 A 劣化趋势 B 优化趋势 C 淘汰趋势 D 损坏趋势17电机匝间短路的发展过程是绕组由接近纯L电路，向纯R电路发展的过程，期间I/F值由( D )发展。A10%向-0 B50%向-0 C20%向-0 D -50向-018. 电气系统电源故障中，电源参数变化占（C）左右。A10% B50% C20% D70%19、旋转机械振动的故障诊断应在（A）进行。 A 机械运行中 B 机械停止运行 C 机械损坏后 D 装配过程中20、在数控机床的使用过程中，由于零部件及电子元件出现疲劳、磨损、老化等，使系统处于频发故障状态。这一期间属于数控机床故障出现的（ B ）阶段？A、磨合期 B、衰退期 C、稳定工作期 D、诊断期21、频谱仪是运用（D）的原理制成的。（ ）A傅里叶变换 B有限傅里叶变换 C离散傅里叶变换 D快速傅里叶变换22、从开机到进入正常的运行准备状态为止，CNC内部诊断程序自动执行的诊断，这种诊断叫做（ A ）。A、启动诊断 B、在线诊断 C、离线诊断 D、通信诊断23、步进电机的通电控制方式不包括（ B ）轮流通电。A单相 B多相 C双相 D. 单双相24、设备点检是指为了维持设备所规定的性能，有（D）点检 、随机点检 和连续监测。A经常 B年检 C.月检 D. 定期25、故障诊断的一般步骤是（ C ）。A、故障分析、查找故障源、记录故障现象 B、记录故障现象、查找故障源、故障分析C、记录故障现象、故障分析、查找故障源 D、查找故障源记录故障现象、故障分析26、在电机连续运行电路中，按启动按钮或强按接触器电机不转，电机有“嗡嗡”声，松开时接触器主触点只有两触点有火花。则可能是(D)原因。A短路 B无电源 C缺负载 D缺相27、试车要注意无严重跳火、冒火、异常气味、异常声音等现象，一经发现应立即（D），切断电源。A 报告 B 闪开 C 诊断 D 停车28、数控机床的第四轴是指（A）A) 回转工作台B) 丝杠 C)X轴D)Z轴29. 用冲击脉冲诊断滚动轴承故障时，良好、有损、破坏三个程度的级别参数是（C）。 。 A 35dB，20-35dB，20dB B 20dB，35dB，20-35dB C 20dB，20-35dB，35dB D 20-35dB，20dB，35dB30、加工中心主轴定位不良检查发现编码器上连接套的紧定螺钉松动，使连接套后退造成与主轴的连接部分间隙过大使旋转不同步。将紧定螺钉按要求（B）。A更换 B重新固定 C取下 D铆紧31.在对机床电气故障诊断时，逐步接入法简单，容易把损坏不严重的电器元件彻底（B）。A 修复 B 烧毁 C 更换 D ABC都可能32、检修开关电源时，最好在电源输入端接一只11的隔离（B），以防触电。A开关 B变压器 C负载 D检验表33、信号频谱图的横坐标表示的是信号的（A）。A 频率 B 幅值 C 相位 D 时间34、电源的保护装置跳闸或熔断形成了电源开路，处理措施是先（C）A 合上开关或换熔断器 B 先汇报 C 先排除故障再通电 D 怎么处理都可以35.一台机器设备在运转过程中会产生各种频率项，但不包括下述的（ D ）A 旋转频率项 B 常数频率项 C 齿轮频率项 D 变量频率项 36.设备的维修制度发展经历了事后维修、（ B ）和状态监测维修三个阶段。 A 大修 B 定期维修 C 中修 D 请人维修37故障部位识别(“Where”)的方法中不包括（B）。A特征频率识别法 B振动形态识别法 C分区搜索法 D剩余法38在进行状态识别与劣化趋势分析时，不必考虑（C）因素。A工作转速 B.工作负荷 C设备价格 D设备历史维修档案39、设备故障诊断最初的发展阶段是 (A) 。 A感性阶段 B量化阶段 C诊断阶段 D人工智能和网络化40、若步进电机齿数为4，通电顺序为A-B-C-A时，每步转过的角度为（ B ）。 A 15 B 30 C 45 D 6041、电工“门诊”常用仪表有（ C ）、钳形电流表、兆欧表等。 A 电压表 B 电流表 C万用表 D 欧姆表42、频域分析是把振动信号按其( B )范围和结构进行分类分析，从而进行故障诊断的方法。 A 时间 B 频率 C 幅值 D 噪声43、设备故障不具备的特性是（C ）A 层次性 B 放射性 C 确定性 D 延时性44、互锁保护电路中，两个接触器中有一个未释放，不得强迫（B）另一个接触器。A 断开 B 闭合 C 替换 D 拆除45、一个机修复杂系数是以标准等级的机修钳工彻底检修一台标准机床CA6140所耗用劳动量的（D）作为计量单位的。 A 1/2 B 1/5 C 1/8 D 1/11三、判断题（每小题0.5分，共5分）1、状态监测是对设备运行状态进行评估，判断出当前设备所处状态。 （）2、故障高发期为设备处于使用期故障阶段时 （）3、在理想的齿轮系统中，齿轮边频带都是对称于啮合频率的。 （）4、步距角越小，控制精度越高。 （）5、 齿轮箱啮合频率与边频带的分析表明，齿轮啮合频率能更好的进行齿轮故障的指示。（）6、“六诊”、“九法” 、“ 三先后”是一种思想方法和方法，可以用于任何场合。 （）7、在数控机床的检修中，应该遵循先电后机原则。 （）8.数控机床的价格与数控机床的定位精度存在着一定的正比关系。 （）9、在夏天为了使数控系统能超负荷长期工作，可以采取打开数控柜的门来散热。 （）10、数控柜内一般都要加装空调装置是为了调节温度和湿度。 （）11、故障诊断之前首先应该记录故障现象。 （）12、步进电机转动的角度较大，控制精度不高。 ()13、系统参数设置错误不可能引起机床一直处于急停状态。 （）14、在设备上选择振动测量点时要注意所选测点应能反映被测对象的全貌。 ()15、除非出现危及机床和人生安全的紧急情况，否则一般不要切断电源，而要尽可能保持机床原来的状态不变，并对故障现象进行记录。 （）16、根据生产情况，设备只能是坏了才要修，因此事后维修是应当大力推广的维修制度。 ()17、用听诊器具直接触在发响声部位听诊，叫做“实听”。 ()18、对大多数机器来说，最佳诊断参数是位移。 ()19、摸诊就是用手去触摸设备的各个部位部位。 ()20、电源不正常，电路板的工作必然异常。 ()四、简答题1、数控系统长期不用时该如何维护？答：应经常给数控系统通电，在机床锁住不动的情况下，让机床空运行。在空气湿度较大的雨季，应天天给数控系统通电，这样可利用电器元件本身的发热来驱走数控柜内的潮气，以保证电器元件的性能稳定可靠。生产实践证明，如果长期不用的数控机床，过了雨天后则往往一开机就容易发生故障。 此外，对于采用直流伺服电动机的数控机床，如果闲置半年以上不用，则应将电动机的电刷取出来，以避免由于化学腐蚀作用而导致换向器表面的腐蚀，确保换向性能。2、在故障排除阶段应该遵循哪些原则？答：应该遵循以下原则：（1）先外部后内部 （2）先检查后通电（3）先机械后电气 （4）先简单后复杂3、在主轴部件维护和保养中，为了有良好的密封性，应注意哪些方面？答：在主轴部件维护和保养中，为了有良好的密封性，应注意： 保证下端盖、油室的清洁度，对不清洁的润滑油禁止装配。 机封油室腔内油面线应高于动静环密封面。 根据不同的使用介质选用不同结构的机封。对腐蚀性介质橡胶应选用耐弱酸、弱碱的氟橡胶。 采用机封静环时应加防转销。4、一张谱图通常包含了那些信息？（1）振动频谱中存在那些频谱分量；（2）各分量的幅值大小怎样；（3）各分量之间有何关系（4）若有明显高幅值的频谱分量，其精确来源是什么，与机器零部件有什么对应关系。5、什么是设备故障诊断？答：指在设备运行中或相对静止条件下测取状态信息，根据故障信息确定系统故障原因的过程，它通过各种手段，掌握产生故障的部位和原因，并预测、预报设备未来的状态，从而找出对策，是防止事故和计划外停机的有效手段。6、选择测点应满足哪些要求?答：1）反映敏感点 2）信息丰富点 3）适应诊断目的 4）适合安装传感器 5）符合安全要求。7、简要叙述“六诊”、“九法”、“三先后”的内容。六诊：口问、眼看、耳听、鼻闻、手摸、表测。前五诊靠感官诊断，属直观法九法：分析法、短路法、开路法、切割法、替代法、菜单法、对比法 、扰动法、再现故障法三先后：先易后难（或先简单，后复杂）、先动后静、先电源后负载8、数控机床在故障排除阶段应该遵循哪些原则？（6分）答：应该遵循以下原则：（1）先外部后内部（2）先检查后通电（3）先机械后电气（4）先简单后复杂五、作图题1、某自来水公司新购进一台离心式水泵机，在推行预知性维修过程中，经过一段时间的数据收集，得到数据见表，试作出该设备的振动趋势图。(注：横坐标-时间/次数，纵坐标-幅值，0.1mm/格）。并以第八、第十次测量的结果为依据，作出危及线段。时间/次数12345678910幅值（mm）0.100.150.150.100.150.200.150.250.500.95 2、某自来水公司新购进一台离心式水泵机，在推行预知性维修过程中，经过一段时间的数据收集，得到数据见表，试作出该设备的振动趋势图。(注：横坐标-时间/次数，纵坐标-幅值，0.1mm/格）。并以第八、第十次测量的结果为依据，作出危及线段。时间/次数12345678910幅值（mm）0.100.100.110.090.100.120.130.250.500.95 3. 分析下图，画出相应的谱图。得分评卷人 4.分析下图，画出相应的谱图。 5、以下图数控车床进给系统简图为例，作出模块交换法故障诊断Y轴进给失常流程图。解： 6.作出故障规律的浴盆曲线，并说明各段含义和特点. 答案 早期：属于跑合或磨合期，故障较多，随跑合期进行故障率逐渐减少至较低；使用期：设备正常寿命期故障率较低且相对稳定，持续时间长；后期：设备寿命耗散期，故障率随时间迅速增大，需及时修复。7、某压力机平时8个月采集的数据如下图所示，要求用两点法预测到达危险值的时间，作出趋势图。设振动异常点V1为第8次测量值，报警点V2为第9次测量值，危险极值VE为1.05mm。 时间/次数123456789幅值（mm）0.200.210.210.190.200.210.230.350.60解： 六、综合分析题1、分析给定图示状态维修曲线图，在图中方框内填上适当的说明. 2、分析给出信号的时域方波波形，作出相对应的频谱图。解：3、一台数控车床，X、Z轴使用半闭环控制，在用户中运行半年后发现Z轴每次回参考点，总有2、3mm的误差，而且误差没有规律，试问应如何分析故障。解：应按下述方式进行分析： 1）调整控制系统参数，看故障消失没有，如没有消失，进行第二步； 2）更换伺服电机，看故障消失没有，如没有消失，故障在机械部分，进行第三步； 3）检查丝杠部分，看故障所在部位； 4）进行故障处理，修复或更换故障零件。4.分析诊断下面电路，用电压法测量，在下表中填入相应数据，以反映出测点状态与故障原因关系。 故障现象测试状态L12L13L14L15L16L17故障原因SB2按下时KM1不吸合SB2按下220220220220220220FR接触不良0220220220220220SB1接触不良00220220220220SB2接触不良000220220220KM2接触不良0000220220SQ接触不良00000220KM1本身故障5、下图直齿轮和斜齿轮的刚度比较曲线，试说明斜齿轮比直齿轮寿命长的原因。 直齿轮 斜齿轮解：1.，直齿轮变化陡，冲击大 2，直齿轮在节园处为单齿啮合。6、分析给出信号的时域脉冲波波形，作出相对应的频谱图。 7、分析诊断下面电路，用电阻法测量，根据故障原因在表中填入适当数据。（设KM1的阻值为300，接触不良时R=）。 故障现象测试状态122334455667故障原因SB2按下时KM1不吸合SB2按下0000300FR接触不良0000300SB1接触不良0000300SB2接触不良0000300KM2接触不良0000300SQ接触不良00000300KM1本身故障8、某加工中心运行时有如下故障现象：，工作台X轴方向位移过程中产生明显的机械抖动故障，故障发生时系统不报警，试对此故障进行分析。 解：1）观察CRT屏，看x轴位移脉冲数字量的速率均匀否？均匀 2）交换法（交换伺服控制单元）看故障有没有转移？没有 3）单独测试电动机有无振动故障？没有 4）故障部位在机械传动部分七、计算题：1、在图示的传动系统中，若I轴转速1450rmin，1）计算、轴的旋转频率；2）计算齿数为51、43以及22、58啮合齿轮的啮合频率。 解： 1）旋转频率 fz = fz = fz2）啮合频率 fc51、43 = fzI51=(或 fz43 1232.5Hz) fc22、58 = fz22=28.6622=630.52Hz (或fz58=630.48Hz)2、有一台电动机，监测人员在某次巡查中用TB-1型轴承故障检测仪对其进行诊断，共测量了5组数据，测得数据如下：名称12345电阻3035403533油压1818252023名称12345电阻7774907785油压2228142220前轴承 后轴承试判断该电动机轴承状态。 右下图为该仪表面板图 解：前轴承电阻平均值油压平均值 后轴承电阻平均值油压平均值将计算结果轴承状态指示表对照可知：前轴承处于黄区，表明轴承状态出现异常，应密切关注；后轴承处于绿区，表明该轴承尚属正常，可以继续使用。3、一台C6140车床诊断后，决定进行大修，该机床复杂系数机械为7，电气为4；若按每个复杂系数需40小时，30元/小时计。假如修理不能同时进行，则该机床需要停机多长时间（按8小时/天，折合为天数）？按计划需要多少资金进行修理？解：1）机械修理时间t机t机=740/8=35天2）电气修理时间t电t电=440/8=20天3）共需35+20=55天4）所需资金为 74030+44030=13200元4、在图示的传动系统中，设输入轴转速为603转/分，试计算牵伸辊的旋转频率；过桥轴和输入轴、过桥轴和牵伸辊之间齿轮传动的啮合频率。 解：1）、旋转频率输入轴频率fz输入=（603/60）=10.05Hz则过桥轴6.28 Hz牵伸辊2.45 Hz2）、啮合频率输入轴与过桥轴301.44 Hz牵伸辊与过桥轴175.84 Hz 5、某电子器材厂新购进一台设备空气压缩机，为了今后衡量其噪音是否合格，需建立一个相对比较标准，拟对该设备进行振动幅度数据收集，以下是对该设备活塞处收集的数据：次数1234567891011幅值（mm）0.100.130.150.110.100.170.140.150.150.130.17次数1213141516171819202122幅值（mm）0.120.170.140.110.140.130.130.150.100.120.14请用常用的平均方法计算报警限Vt（K取6）。时隔6月之后，技术人员再次对同一测点进行测量，共测量五次，结果为0.60，0.75，0.68，0.70，0.65，试判断该设备的状态。 解：答案：平均幅值计算Vm=(V1+V2+V22)/22=0.134mm2）取K=6报警限VtVt=0.1346=0.804mm时系统报警. 运行6月后测振幅平均值为： Vm = (V1+V2+V5)/5= 0.676mm 结果表明该设备尚在允许范围之内，但磨损速度在加快，要引起注意，从时间上看，该设备平时维护不到位，应加强维护管理。6、若有一台四相反应式步进电机，其步距角为1.8o，采用单四拍供电。试问：1）电机转子的齿数为多少？2）写出四相八拍运行方式的通电顺序。 解：1） 根据步距角公式，得转子齿数： 2）四相八拍运行方式的通电顺序：正转：AABBBCCCDDDAA 反转：AADDDCCCBBBAA 7、在图示的传动系统中，若主电动机M输出转速1450rmin，试计算出第三牵伸机牵伸辊、输入轴、过桥轴的旋转频率，以及过桥轴和输入轴、过桥轴和牵伸辊之间齿轮传动的啮合频率。 解： 1）旋转频率 fz输入= fz过桥 = fz输入fz牵 = fz过桥 2）啮合频率 fc输入、过桥 =30 fz输入=48fz过桥= 3010 = 300Hz fc过桥、牵 = 28fz过桥 =72fz牵 =286.27 =175.56Hz8、一台高速铆装机的传动系统如图1所示，在监测时发现有异常噪声，经监视半月出现振动噪声已经严重加剧，并发现油液变得粘稠且有铁削，测得此时的振动谱图如图2所示。试分析确定故障点，提出改进措施。附：该机器为类，振幅A0.71好；0.7A1.8满意；1.8A4.5为不满意。解：频率计算Z1旋转频率Z1、Z2啮合频率Z2旋转频率经过计算并对照谱图分析可知，最大幅值处的频为两齿轮的啮合频率，表明故障出现在两齿轮啮合部，结合受力关系分析，故障点应是小齿轮，因有油液变粘稠现象，故可以认为是因油质下降、润滑不良引起，鉴于其幅值尚在满意区内，但也靠近不满意区，因此建议更换以前先改善润滑条件，并严密监视。9、一台C6136A车床诊断后，认为要大修，该机床复杂系数机械为7，电气为4；若按每个复杂系数需40小时，50元/小时计。假如修理不能同时进行，则该机床需要停机多长时间（按8小时/天，折合为天数）？按计划需要多少资金进行修理？解：1、机械修理时间t机t机=740/8=35天2、电气修理时间t电t电=440/8=20天3、共需35+20=55天4、所需资金为 74050+44050=22000元10、有一台 X62W 万能铣床经过分析诊断后，进行了及时修理。在修理过程中一共耗时 30天（8小时/天），耗资3 000元，若按每个复杂系数需24小时，试问该机床复杂系数是多少？11、原野化纤公司巡检人员巡检时发现一台增压泵齿轮箱的输入端轴封处有微量渗油，并发现高速部传出异响，温度测试也反映出该台相对略高，对再用润滑油取样分析化验，黏度与机械杂质两项常规指标不合格。测得如下二图，试分析故障位置并说明原因。（该齿轮箱为一级变速，输入轴频率为19.4Hz，642.49Hz为啮合频率） A）位移谱图 B）速度谱图 解：1）从位移谱图上可以看出 在2倍旋转频率（219.4Hz）处有较大峰值；在2倍旋转频率左右侧分布有以旋转频率为间距的边带。2）从速度谱图上可以看出 在2倍啮合频率（2642.49Hz）处也有较大的峰值出现；在2倍啮合频率的左右侧均有以旋转频率19.4Hz为间距的边带，且较丰富。两张谱图均与输入轴旋转频率有关，由于减速器输入轴齿轮受力相对较大，转速高，故可认为输入轴齿轮有异常现象。可能与润滑不良和疲劳磨损因素有关。并且存在平行不对中。