数控机床故障电子教案整本书课件全套教学教程.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,数控机床故障,诊断,前 言,本书是由多年从事数控系统、数控机床研究与教学的专业技术人员根据其在数控机床操作使用、诊断维修、设计改造等方面的实际经验编写而成的。全书共分10章，包括数控机床故障诊断与维修基础，数控机床的管理与维护，数控机床的选购、安装、调试及验收，数控机床机械结构故障诊断与维修等，以及大量数控机床维修实例。由于编者水平有限，书中难免存在问题和不妥之处，恳请读者批评指正。,返回,目 录,第一章数控机床故障诊断与维修基础,第二章数控机床的管理与维护,第三章数控机床的选购、安装、调试及验收,第四章数控机床机械结构故障诊断与维修,第五章SIEMENS 810系统数控机床的基本操作,下一页,第六章数控机床电气系统的故障诊断与维修,第七章SIEMENS 810系统的故障诊断与维修,第八章伺服系统的故障诊断与维修,第九章可编程控制器模块的故障诊断与维修,第十章数控机床常用故障诊断仪器,目 录,上一页,第一章 数控机床故障诊断与维修基础,1.1 数控机床入门知识,1.2 数控机床的故障,1.3 数控机床的可靠性,1.4 数控机床的修理,1.1 数控机床入门知识,1.1.1 数控机床的概念,是一种典型的机电一体化产品，能实现机械加工的高速度、高精度和高度自动化，代表了机床发展的方向。,国际信息处理联盟（IFIP）第五技术委员会对数控机床的定义是：数控机床是一个装有程序控制系统的机床。该系统能够逻辑地处理具有使用号码，或其它符号编码指令规定的程序。这里所说的程序控制系统，通常称作数控系统。,下一页,返回,1.1.2 数控机床的组成,数控机床的组成框图如,图1-1,所示。,数控机床主要由三大部分组成，除了机床本体外，还包括数控机床特有的两部分：即对数控机床进行指挥、控制的数控装置和驱动机床执行机构实施运动的伺服系统。,返回,1.1 数控机床入门知识,上一页,下一页,1.1.3 数控机床的工作原理,1.数控机床的工作过程,数控机床的工作过程如图,1-2,所示。,2.控机床的工作原理,数控机床在加工零件时，根据所输入的数控程序，由数控装置控制机床执行机构的各种动作，使刀具与工件及其它辅助装置严格地按照数控程序规定的顺序、路径和参数进行工作，从而加工出满足给定技术要求的零件。,1.1 数控机床入门知识,返回,上一页,下一页,1.1.4 数控机床的种类,1.按机床的工艺用途分类,（1）普通数控机床,普通数控机床是与传统的普通机床工艺可行性相似的各种数控机床的统称。又可以分为数控车床、数控铣床、数控刨床、数控磨床、数控钻床及数控电加工机床等。如图,1-3,是数控车床，图,1-4,是数控铣床。,1.1 数控机床入门知识,返回,上一页,下一页,（）加工中心,数控加工中心机床简称加工中心（即MC），是带有刀库和自动换刀装置，并具有多种工艺手段的数控机床。除常见的卧式、立式、单柱、双柱（龙门式）加工中心外，还有单工作台、多工作台及复合（五面）加工中心等。,图1-5,是卧式加工中心，,图1-6,是立式加工中心。加工中心设置有刀库和相应的换刀机构,图1-6,所示加工中心的刀库容量为16把。,1.1 数控机床入门知识,返回,上一页,下一页,（）多坐标轴数控机床,有些复杂的工件，例如螺旋浆、飞机发动机叶片曲面等用三坐标轴数控机床无法加工，于是出现了多坐标轴的数控机床，其特点是控制轴数较多，机床结构比较复杂。坐标轴的轴数取决于加工工件的工艺要求。,1.1 数控机床入门知识,返回,上一页,下一页4)特种数控机床,特种数控机床是通过特殊的数控装置并自动进行特种加工的机床，其特种加工的含义主要是指加工手段特殊，零件的加工部位特殊，加工的工艺性能要求特殊等。常见的特种数控机床有：数控线切割机床、数控激光加工（切割、打孔、焊接等）机床，数控火焰切割机床及数控弯管机床等。,1.1 数控机床入门知识,返回,上一页,下一页,2.按照机械加工的运动轨迹分类,（1）点位控制机床,点位控制就是保证单点在空间的位置，而不保证点到点之间的路径轨迹和精度的控制。如,图1-7,所示，起点到终点的运动轨迹可以是1轨迹或2轨迹中的任一种。这种控制主要用于数控冲床、数控钻床、数控点焊设备中；还可以用在数控坐标镗铣床上。,1.1 数控机床入门知识,返回,上一页,下一页,(2)直线控制机床,直线控制就是不仅要保证点的位置精度，而且要保证点与点之间的走直线精度，如,图1-8,所示。在数控镗铣床上使用这种控制方法，可以在一次装夹箱式零件中对其平面和台阶完成铣削，然后再进行钻孔、镗孔加工。这样可以大大提高生产率。,1.1 数控机床入门知识,返回,上一页,下一页,(3)轮廓控制机床,轮廓控制是对两个或两个以上的坐标轴同时进行控制，如,图1-9,所示。它不仅能保证各点的位置精度，而且还要控制加工过程中各点的位移速度，也就是刀具移动的轨迹。要保证尺寸精度，还要保证形状精度。在运动过程中，同时要向两个坐标轴分配脉冲，使它们走出所要求的形状来，这叫插补运算。它是一种软仿形，而不是靠模仿形。所以大大缩短了生产准备时间，更重要的是这种软仿形的精度要比硬仿形的高很多倍。,1.1 数控机床入门知识,返回,上一页,下一页,3.按伺服系统的控制原理分类,(1)开环控制系统,开环控制就是无位置反馈的一种控制方法，它采用的控制对象、执行机构多半是步进式电动机或液压转矩放大器(电液脉冲马达)，,图1-10,就是采用步进电机作为控制对象的。在实际工业生产中，这种结构逐渐被闭环系统所取代。开环控制系统结构简单、控制方法简便，所以价格也很便宜。对于加工精度要求不高，且功率需求不是很大的地方，还是可以使用的。,1.1 数控机床入门知识返回,上一页,下一页,(2)闭环控制系统,图1-11,是闭环控制数控机床的结构简图.闭环控制系统就是对机床移动部件的位置直接用直线位置检测装置进行检测，再把实际测量出的位置反馈到数控装置中去，与输入指令比较是否有差值，然后用这个差值去控制，使运动部件按实际需要值去运动，从而实现准确定位。,1.1 数控机床入门知识,返回,上一页,下一页,1.1.5 数控机床的坐标系,1.数控机床的坐标轴,1)坐标轴和运动方向命名的原则（参见JB/T 3051-1999）,（1）标准的坐标是一个右手直角笛卡尔坐标系，见,图1-12,。,（2）假定刀具相对静止的工件而运动。当工件运动时，即在坐标,轴符号上加“”表示。,（3）刀具远离工件的运动方向为坐标的正方向。,（4）机床旋转坐标系的正方向是按照右旋螺纹进入工件的方向。,1.1 数控机床入门知识,返回,上一页,下一页,2）坐标轴的规定,（1）Z坐标轴,在机床坐标系中，规定传递切削动力的主轴轴线为Z坐轴。,对于没有主轴的机床（如数控龙门刨床），则规定Z坐标轴,垂直于工件装夹面方向。,如机床上有多个主轴，则选一垂直于工件装夹面的主轴作为,主要的主轴。,当主轴始终平行于标准坐标系的一个坐标，则该坐标即为Z,坐标，例如卧式铣床的水平主轴。,1.1 数控机床入门知识,返回,上一页,下一页,（2）X坐标轴,X坐标是水平的，它平行于工件的装夹面。,对工件旋转的机床X坐标的方向在工件的径向上，并且平,行于横滑座。,对刀具旋转的机床，如Z坐标是水平(卧式)的，当从主要刀,具的主轴向工件看时，+X坐标方向指向右方；如Z坐标是,垂直(立式)的，对单立柱机床，当从主要刀具的主轴向立,柱看时，+X坐标方向指向右方。,对刀具或工件均不旋转的机床(如刨床)，X坐标平行于主要,切削方向，并以该方向为正方向。,1.1 数控机床入门知识,返回,上一页,下一页,（3）Y坐标轴。Y坐标轴根据Z和X坐标轴，按照右手直角笛,卡尔坐标系确定。,（4）旋转坐标A、B、C。A、B、C分别表示其轴线为平行于,X、Y、Z坐标轴的旋转坐标。如+A表示在+X坐标轴方,向按照右旋螺纹旋转的方向。5）如在X、Y、Z主要直线运动之外另有第二组平行于它们,的运动，可分别将它们的坐标指定为U、V、W。,1.1 数控机床入门知识,返回,上一页,下一页,2.机床坐标系的确定方法及应用,1）机床坐标系的确定方法（参考,图1-13,、,1-14,、,1-15,）,（1）坐标轴的确定方法,一般先确定Z坐标轴，因为它是传递切削动力的主要轴或方向，再按规定确定其X坐标轴，最后用右手螺旋定则确定Y坐标轴。,（2）机床坐标系的原点,机床坐标系原点又称机床零位或机床零点，该零点是在机床设计时规定的，以零点限位和撞块为标记，可设定在各坐标轴位移的不同位置。,1.1 数控机床入门知识,返回,上一页,1.2 数控机床的故障,1.2.1 故障的概念,数控机床的故障是指数控机床丧失了规定的功能，它包括机械系统、数控系统和伺服系统等方面的故障。,下一页,返回,1.2 数控机床的故障,1.2.2 故障的分类,1.按起因分,可分为关联性和非关联性故障。非关联性故障是指与数控系统本身的结构和制造无关的故障。关联性故障是指由于数控系统设计、结构或性能等缺陷造成的故障。关联性故障又可分为系统性故障和随机性故障。系统性故障是指系统一旦满足某种条件，随机性故障是指系统在完全相同的外界条件下，故障有时发生或不发生的情况。,返回,上一页,下一页,1.2 数控机床的故障,2 按发生状态分,分为突然故障和渐变故障。突然故障是指数控机床在正常使用的过程中，事先并无任何故障征兆出现，而突然出现的故障。渐变故障是指数控机床在发生故障前的某一时期内，已经出现故障的征兆，但此时（或在消除系统报警后），数控机床还能够正常使用，并不影响加工出的产品质量。,数控机床在使用过程中，由于相对运动产生磨擦，磨损过程大致分为下述三个阶段，如,图1-16,所示。,返回,上一页,下一页,1.2 数控机床的故障,3 按影响程度分,分为完全失效故障和部分失效故障。,4 按性质分,可分为危险性故障和安全性故障。,5 按软硬件不同分,可分为软件故障、硬件故障二种。,6 按诊断方式分,有诊断显示故障和无诊断显示故障两种。,返回,上一页,下一页,1.2 数控机床的故障,返回,上一页,下一页,1.2.3 故障的机理分析,故障机理是指诱发零件、部件、系统发生故障的物理、化学、电学与机械学过程，也可以说是形成故障的原因。故障机理还可以表述为数控机床的某种故障在达到表面化之前，其内部的演变过程及其因果关系。在研究故障机理时，需要考察的基本因素至少有3个。,1.2 数控机床的故障,1 对象：指故障件本身的内部状态与结构对故障的诱发作,用，即内因的作用。,2 原因：能引起设备与系统发生故障的破坏因素，如动作,应力、环境应力、人为的失误以及时间的因素等,故障诱因。,3 结果：产生的异常状态，或者说基本因素2作用基本因素,1的结果。基本因素1的状态超过某种界限就发,生故障而作为故障模式，即基本因素3。故障机理,可表示如,图1-17,返回,上一页,下一页,1.2 数控机床的故障,故障的发生受空间、时间、设备(故障件)的内部和外界多方面因素的影响，有的是一种因素起主导作用，有的是多种因素综合起作用。为了搞清故障是怎样发生的，必须搞清各种直接和间接引发故障产生的因素及其所起的作用。,例如，,图1-18,为数控机床常用的一种空气开关，在使用中由于多种原因都可能造成接触功能失效，从而导致机床停机。,图1-19,表示了故障原因、故障机理和故障模式。,返回,上一页,下一页,1.2 数控机床的故障,1.2.4 故障产生的规律,与一般设备相同，数控机床的故障率随时间变化的规律可用,图1-20,所示的浴盆曲线（也称失效率曲线）表示。在整个使用寿命期，根据数控机床的故障频率大致分为三个阶段，即早期故障期、偶发故障期和耗损故障期。,返回,上一页,下一页,1.2 数控机床的故障,1 早期故障期,早期故障期数控机床故障率高，但随着使用时间的增加迅速下降。这段时间的长短，随产品、系统的设计与制造质量而异，约为10个月左右。数控机床使用初期之所以故障频繁，原因大致如下：,（1）机械部分,由于零件的加工表面存在着微观的和宏观的几何形状偏差，部件的装配可能存在误差，因而，在机床使用初期会产生较大的磨合磨损，使设备相对运动部件之间产生较大的间隙，导致故障的发生。,返回,上一页,下一页,1.2 数控机床的故障,（2）电气部分,在实际运行时，由于电路的发热，交变负荷、浪涌电流及反电势的冲击，性能较差的某些元器件经不住考验，因电流冲击或电压击穿而失效，或特性曲线发生变化，从而导致整个系统不能正常工作。,（3）液压部分,由于液压系统中某些部位长时间无油，汽缸中润滑油干涸，造成油缸或汽缸可能产生锈蚀。此外，一些杂物和水分也可能进入新安装的空气管道,，造成液压气动部分的初期故障。,返回,上一页,下一页,1.2 数控机床的故障,2 偶发故障期,数控机床在经历了初期的各种老化、磨合和调整后，开始进入相对稳定的正常运行期。正常运行期约为10年左右。在这个阶段，故障率低而且相对稳定，近似常数。偶发故障是由于偶然因素引起的。,3 耗损故障期,耗损故障期出现在数控机床使用的后期，其特点是故障率随着运行时间的增加而升高。出现这种现象的基本原因是由于数控机床的零部件及电子元器件经过长时间的运行，由于疲劳、磨损、老化等原因，寿命已接近衰竭，从而处于频发故障状态。,返回,上一页,下一页,1.2 数控机床的故障,返回,上一页,下一页,1.2.5 故障的常规处理,1故障的种类,1）机床处于何种运行方式（纸带方式、手动数据输入方,式、存储器方式、点动操作方式、编辑方式、手轮操作,方式等）？,2）数控系统状态显示的内容是什么？,3）定位误差超差情况如何？,4）刀具运动轨迹误差状态以及出现误差时的速度是否正常？,5）显示器上有报警吗？报警号是什么？,1.2 数控机床的故障,2故障出现情况,1）故障何时发生，一共发生了几次？此时旁边其它机床工作,正常吗？,2）加工同类工件时，出现的几率如何？,3）故障是否与进给速度、换刀方式或与螺纹切削有关？,4）故障出现在那段程序上？,5）如果故障为非破坏性的，则将引起故障的程序段重复执行,多次，观察故障的重复性。,6）将程序段的编程值与系统内的实际数值进行比较，看两者,是否有差异，是否是程序输入错误？,7）重复出现的故障是否与外界因素有关？,返回,上一页,下一页,1.2 数控机床的故障,3 机床操作及运转情况,1）经过什么操作之后才发生的故障操作是否有误？,2）机床的操作方式正确吗？,3）机床调整状况如何？间隙补偿是否合适？,4）机床在运转过程中是否发生振动？,5）所用刀具的切削刃是否正常？,6）换刀时是否设置了偏移量？,返回,上一页,下一页,1.2 数控机床的故障,4 环境状况,1）周围环境温度如何？是否有强烈的振源？系统是否受到,阳光的直射？,2）切削液、润滑油是否飞溅到了系统柜里？,3）电源电压是否有波动？电压值是多少？,4）近处是否存在干扰源？,5）系统是否处于报警状态？,返回,上一页,下一页,1.2 数控机床的故障,6）机床操作面板上的倍率开关是否设定为“0”？,7）机床是否处于锁住状态？,8）系统是否处于急停状态？,9）熔丝是否烧断？,10）方式选择开关设定是否正确？进给保持按钮是否补,下去了？,返回,上一页,下一页,1.2 数控机床的故障,5 机床和系统之间的接线情况,1）电缆是否完整无损？特别是在拐弯处是否有破裂、损伤？,2）交流电源线和系统内部电缆是否分开安装？,3）电源线信号线是否分开走线？,4）信号屏蔽线接地是否正确？,5）继电器、电磁铁以及电动机等电磁部件是否装有噪声抑制,器？,返回,上一页,下一页,1.2 数控机床的故障,6 有关穿孔纸带的检查,1）纸带阅读机开关是否正确？,2）有关纸带操作的设定是否正确？纸带安装是否正确？,3）纸带是否折、皱和存有污物？孔有无破损？,4）纸带的连接处是否完好？,返回,上一页,下一页,1.2 数控机床的故障,7 程序检查,1）是新编程序吗？检查程序的正误性。,2）故障是否发生在某一特定的程序段？,3）程序内是否包含有增量指令？刀具补偿是否设定的正确？,4）程序是否提前终了或中断？,返回,上一页,1.3 数控机床的可靠性,1.3.1 可靠性的概念,可靠性的定义是：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。,所谓“规定的条件”是指设计时考虑的环境条件、负荷条件、工作方式、运输条件、存贮条件及使用维护条件等。数控机床处于不同条件下，其可靠性是不同的。数控机床对上述各种条件的适应性越强，则其可靠性越好。,下一页,返回,1.3 数控机床的可靠性可靠性还是一项时间性质量标准。人们都希望数控机床能够长时间地保持规定的功能，但是随着时间的推移，数控机床的可靠性将越来越低，数控机床只能在某一时限范围内是可靠的，不可能永远可靠。数控机床在设计时应规定其时间性指标。,数控机床的可靠性与“规定的功能”有着极密切的联系。“规定的功能”是指数控机床的性能指标，这里所说的“规定功能的完成”是指若干功能的全体，而不是其中一部分。,下一页,返回,上一页,1.3 数控机床的可靠性,数控机床的可靠性与“规定的功能”有着极密切的联系。“规定的功能”是指数控机床的性能指标，这里所说的“规定功能的完成”是指若干功能的全体，而不是其中一部分。,数控机床的可靠性又分为固有可靠性、使用可靠性和环境可靠性三方面。固有可靠性是指数控机床在设计、制造之后所具有的可靠性。使用可靠性是数控机床在使用和维修过程中表现出来的可靠性。环境可靠性是数控机床在周围环境的影响下所具有的可靠性。固有可靠性是数控机床所能达到的可靠性的最高水平。由于各种因素的影响，数控机床的使用可靠性与其固有可靠性会有很大的差距。,下一页,返回,上一页,1.3 数控机床的可靠性,可靠性问题的研究主要有两个方面：一是研究可靠性的数学估计方法和使用信息的统计处理方法等；二是研究故障物理学（磨损、疲劳、腐蚀等）、机器及零部件的有关计算和种种保证机器可靠性的工艺方法、维修管理措施等。可靠性的问题涉及面广，内容多。它包括了从科研、设计、制造、贮存、包装、运输到使用、维修的整个过程，涉及到数学、基础自然科学、环境工程、系统工程、机械工程、故障物理学、计划管理、质量管理等多学科的基础理论和研究成果。,下一页,返回,上一页,1.3 数控机床的可靠性,1.3.2 可靠性的主要衡量指标,可靠性的定义只是一个定性概念，在研究可靠性问题时，还需要有定量的指标。一台数控机床的可靠性不能停留在“好”或“不好”、“可靠”或“不可靠”这样笼统的评价上，而必须具体地确定可靠性的数量是多少。下面介绍几种可靠性的主要指标：,1.可靠度R（t）,可靠性用概率表示时称为可靠度。它的定义是：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率。用R（t）表示。可靠度的最大值为1，称为100%地可靠；最小值为0，称为完全不可靠。由此可见，0R（t）1。,下一页,返回,上一页,1.3 数控机床的可靠性,2.不可靠度F（t）,产品在规定条件下和规定的时间内发生故障的概率为不可靠度（或故障分布函数），用F（t）表示。,设N足够大，n(t)是从开始工作到时间t时，产品出故障的个数，则R（t）和F（t）可近似地表示为：,下一页,返回,上一页,1.3 数控机床的可靠性,由于n(t)是产品从开始工作到时间t为止的累积故障数，所以F（t）又叫累积故障率。它是故障对时间的累积分布函数。,开始使用或试验（t=0）时，认为产品都是好的，故n(0)=0,R(0)=0；随着使用时间的增加，n(t)不断增加，R(t)递减，F（t）递增；由于不管寿命多长，产品总是要失效的，因而n()=N，R()=0，F（）=1。R(t)和F（t）随时间的变化关系曲线见,图1-21,。,下一页,返回,上一页,1.3 数控机床的可靠性,3.故障密度f（t）,从可靠度的大小，可以看出某一时刻可靠性的大小，但却看不出可靠度随时间变化的情况。为了表示可靠度（或者不可靠度）随时间的变化情况，采用了故障密度。,不可靠度F（t）对时间的微分，称为故障密度（或故障密度函数），用f(t)表示，即,(t)=-=,下一页,返回,上一页,1.3 数控机床的可靠性,故障密度反映了可靠度（或不可靠度）随时间变化的快慢。某一时间的故障密度大，则这时可靠度下降得快，或不可靠度增加得快。如果在t时间间隔内产品发生故障的数量为n(t),则有,以上 f*（t）表示t时刻给定的一段时间t内，同一类产品在单位时间发生故障的数量（n（t）/t）与N的比值，该比值又叫作经验故障密度（单位为h-1）。,图1-22,为某一产品的故障密度曲线。,下一页,返回,上一页,1.3 数控机床的可靠性,故障密度与可靠度的关系见,图1-23,。当产品工作到某时刻t,1,时，在f（t）曲线与横坐标轴所包围的面积内,t,1,以前的部分代表不可靠度，（即t,1,=f(t)dt）,t,1,以后的部分代表可靠度。,下一页,返回,上一页,1.3 数控机床的可靠性,4.故障率（t）,用故障密度度量可靠性存在的不足是：到了使用或试验后期，残存的产品数越来越少，在同一t内的n(t)也越来越少，最后故障密度趋于零，这时用故障密度难以准确地反映可靠性。为此，引入故障率概念。故障率分两种：,（1）瞬时故障率 产品在某一瞬时t的单位时间内发生故障的概率，有时简称故障率，用(t)表示。,设有个产品从t=0时开始工作，到t时刻的故障数为n(t)，残存数为 =-n(t)；若在t到t+t区间内有n(t)个产品发生故障，当t趋于零时，瞬时故障率为:,下一页,返回,上一页,1.3 数控机床的可靠性,（2）平均故障率 产品在某一段时刻内单位时间发生故障的概率，叫做平均故障率，以(t)表示,下一页,返回,上一页,式中 n(t)在t这段时间内发生故障的数量；,在t这段时间内产品的平均残存数，它等于这段时间开始时的残存数加上结尾时的残存数被2除。,1.3 数控机床的可靠性,故障率的常用单位是10-4/h、10-5/h。故障率越低，可靠性越高。注意，故障率是单位时间内故障数与残存数比值，故障密度是单位时间内故障数与总数的比值,(t)比f(t)反映故障情况更灵敏。,可以推出，瞬时故障率可用故障密度与可靠率之比来表达，即:,下一页,返回,上一页,可靠度可以表示为以(t)的时间积分为指数的指数型函数，即:,1.3 数控机床的可靠性,5.平均无故障工作时间（MTBF）、平均故障修复时间（MTTR）和有效度（A）,平均无故障工作时间是指可修复产品的相邻两次故障间的系统能正常工作时间的平均值。它是衡量系统可靠性的主要指标。平均故障修复时间是指可修复设备在规定条件下和规定时间之内能够完成修复的概率。它反映系统的可修复性，其实是指排除故障的平均时间。,如果把平均故障间隔时间看作系统的能工作时间，把平均故障修复时间看作系统的不能工作时间，那么有效度就是能工作时间与总时间之比，即有效度A=MTBF/（MTBF+MTTR）。有效度也可称为可利用率。,下一页,返回,上一页,1.3 数控机床的可靠性,返回,上一页,1.3.3 影响可靠性的因素,1 电网质量,2 安装环境,3 操作者水平,4 日常维护,5 设备的动态保存,1.4 数控机床的修理,1.4.1 修理的概念,修理（repair），是指为保证在用数控机床正常、安全运行，以相同的新的零部件取代旧的零部件或对旧零部件进行加工、修配的操作，这些操作不应改变数控机床的特性。,数控机床修理与数控机床改装存在着质的区别，修理仅仅是将磨损或损坏了的零部件通过规范的操作使它恢复到原设计状态，而改造就不一样了，它需要通过再设计去改变数控机床的整机，或部件的性能。,下一页,返回,1.4 数控机床的修理,1.4.2 修理的种类,通常将修理划分为三种，即大修、中修和小修。三种修理的工作范围、内容及工作量各不相同，在组织数控机床修理工作时应予以明确区分。大修与中、小修，其工作目的与经济性质是完全不同的。中、小修的主要目的在于维持数控机床的现有性能，保持正常运转状态。通过中、小修之后，数控机床原有价值不发生增减变化，属于简单再生产性质。而大修的目的在于恢复原有一切性能，在更换重要部件时，并不都是等价更新，还可能有部分技术改造性质的工作，从而引起数控机床原有价值发生变化，属于扩大再生产性质。,下一页,返回,上一页,1.4 数控机床的修理,1.4.3 修理的组织方法和制度,1.修理的组织方法有换件修理法、分部修理法、同步修理法,2修理的制度主要有以下几种：,1）随坏随修即坏了再修，也叫事后修，事实上是等出了事,故后再安排修理。,2）计划预修根据磨损规律，对数控机床进行有计划的维护、检,查与修理，预防急剧磨损的出现，是一种正确的修理制,度。根据执行的严格程度不同，又可分为三种：,下一页,返回,上一页,1.4 数控机床的修理,（1）强制修理 即对数控机床的修理日期、修理类别制订合理,的计划，到期严格执行计划规定的内容。,（2）定期修理 预订修理计划以后，结合实际检查结果，调整,原订计划确定具体修理日期。,（3）检查后修理 即按检查计划，根据检查结果制订修理内容,和日期。,下一页,返回,上一页,1.4 数控机床的修理,3)分类维修其特点是将数控机床分为A、B、C三类。A为重点数控机床，B为非重点数控机床，C为一般数控机床。对A、B两类采用计划预修，而对C类采取随坏随修的办法。,选取何种修理制度，应根据生产特点、数控机床重要程度、经济得失的权衡，综合分析后确定。但应坚持预防为主的原则，减少随坏随修的现象，也要防止过分修理带来的不必要的损失（过分修理，即对可以工作到下一次修理的零件预以强制更换，不必修却予以提前换修）。,下一页,返回,上一页,1.4 数控机床的修理,1.4.4 数控机床修理的技术资料,技术资料是分析故障的依据，是解决问题的前提条件。因此，一定要重视数控机床技术资料的收集及日常管理工作。由于数控机床所涉及的技术领域较多，因此资料涉及的面也广，主要有以下几类：,下一页,返回,上一页,1.4 数控机床的修理,1 设备的安装和调试资料,主要有安装基础图、搬运吊装图、检验精度表、合格,证、装箱单、购买合同中技术协议所规定的功能表等。,2 设备的使用操作资料,如设备制造厂编制的使用说明书、维修保养手册、设备,所配数控系统的编程手册、操作手册等。,3 维修保养资料,维修保养资料主要包括以下几种：,下一页,返回,上一页,1.4 数控机床的修理,1）设备厂商编制的维修保养手册。,2）数控系统生产厂提供的有关资料。,3）设备的电气图纸资料。,4）机械维修资料。,5）有关液压系统的维修调整资料。,6）气动部分的维修调整资料。,7）润滑系统维修保养资料。,8）冷却部分的维修保养资料。,9）有关安全生产的资料。,10）设备使用过程中的维修保养资料。,下一页,返回,上一页,1.4 数控机床的修理,1.4.5 数控机床的现场修理,1.修理前的准备阶段,当修理人员接到来自生产现场的通知后，应尽可能直接与现场操作人员联系、接触，以便尽快地获取现场情况和故障信息。携带有关的技术资料以及维修用的工具、仪器和备件等赶赴现场。,下一页,返回,上一页,1.4 数控机床的修理,2.现场修理阶段,这是修理工作的核心部分。现场修理是对数控机床（主要是数控系统）出现的故障进行诊断与检测、分析判断故障原因，找出故障部位，更换损坏的元器件，通过调整和试机，使数控系统和数控机床恢复正常运行的工作过程。现场修理的首要任务就是故障诊断，即对系统或外围线路进行检测，确定有无故障，并指出故障发生的部位。将故障从整机定位到插线板，甚至定位到元件级。通常在资料较齐全的情况下，通过分析，能判断发生故障的原因和位置。,下一页,返回,上一页,1.4 数控机床的修理,3.修理后的处理阶段,设备修理后的处理对设备重新投入使用后的技术维护与管理很重要。修理工程技术人员应向操作人员说明本次故障的操作原因，并传授有关数控机床正常使用的要求与方法以及数控机床的维护保养和一般故障的分析判断方法，最好使操作者能够正确、科学地处理一些简单故障。当不能对故障排除时，应妥善地保护好现场，并向专门修理人员反映真实情况和发生过程。根据修理中所出现的故障率统计，修理人员要向操作者或用户说明哪些元器件易损、指导定购一些必要的备件或辅助装置，力求排除一切不稳定的因素。,下一页,返回,上一页,1.4 数控机床的修理,4.建立修理档案,修理档案包括技术档案和故障档案。,1）技术档案 有的设备附有较完整的技术资料。,2）故障档案 操作人员应在故障发生时详细记录下故障日期、时间、设备的工作方式、故障前后的现象、显示器的状态、参数寄存器的状态以及报警等情况。,应当注意，对于没有或没有完整技术资料的数控机床，修理人员应对设备各部件的物理位置、功能、控制系统的线路原理等进行测试，尽快建立起相应的技术档案。,下一页,返回,上一页,1.4 数控机床的修理,5.修理中的注意事项,1）从整机中取出某块线路板时，应注意记录其相对应的位置，连接电缆号。对于固定安装的线路板，还应按前后取下相应的联接部件及螺钉作下记录，并妥善保管。装配时，拆下的东西应全部用上，否则装配不完整。,2）电烙铁应放在顺手位的前方，并远离维修线路板。烙铁头应适应集成电路的焊接，避免焊接时碰伤别的元器件。,3）测量线路间的阻值时，应断开电源。,下一页,返回,上一页,1.4 数控机床的修理,4）线路板上大多刷有阻焊膜，因此测量时应找相应的焊点作为测试点，不要铲除阻焊膜。有的板子全部有绝缘层，则只能在焊点处用刀片刮开绝缘层。,5）数控机床上的线路板大多是双面金属孔化板或多层孔化板，印刷线路细而密，不应随意切断印刷线路。因为一旦切断，不易焊接，且切线时易切断相邻的线。确实需要切线时，应先查清线的方向，定好切断的线数及位置。测试后切记要恢复原样。,6）在没有确定故障元件的情况下，不应随意拆换元器件。,下一页,返回,上一页,1.4 数控机床的修理,7）拆卸元件时应使用吸锡器，切忌硬取。同一焊盘不应长时间加热及重复拆卸，以免损坏焊盘。,8）更换新的器件，其引脚应作适当的处理。焊接中不应使用酸性焊油。,9）记录线路上的开关、跳线位置，不应随意改变。互换元器件时要注意标记各板上的元件，以免错乱。,10）查清线路板的电源配置及种类，根据检查的需要，可分别供电或全部供电。对于有的线路板直接接入的高压、或板内的高压发生器，操作时应注意安全。,11）检查中由粗到细，逐渐缩小维修范围，并做好修理记录。,下一页,返回,上一页,1.4 数控机床的修理,1.4.6 修理中的元器件替代,进行元器件替代时应注意以下事项：,（1）电容器的替代,首先考虑标称容量及耐压，其次可以考虑介质材料。在振荡、定时、带通滤波等电路的电容替代时，应严格采用同等容量的电容器替代，其余对容量要求不高的可用相近的容量替代，作为滤波电容对容量可以放宽。电解电容应注意耐压及正、负极性。,下一页,返回,上一页,1.4 数控机床的修理,（2）电阻器的替代,对线性电路要采用精密电阻，使误差范围小，与元器件精度相适应。,（3）半导体器件的替代,事先应记下各电极的位置，拆焊时不要损坏边邻器件。取下后应再次确认其损坏与否。一般来讲，特性、功能、耐压及频率满足后，即可替代。但某些场合，如低噪声放大，还要考虑满足开关参数，有些还应考虑直流电流放大系数。对于大功率元器件，应考虑安装尺寸及散热器的安装问题。,下一页,返回,上一页,1.4 数控机床的修理,（4）集成电路的替代,替代之前要确认该集成芯片是否确实损坏，因为集成电路芯片管脚多，拆卸困难（尤其对多层板要有专用拆卸工具），人为损坏较多。数字集成电路替代简单，因已标准化，故只要系列、序号相同，无须考虑制造厂家，均可替代。,下一页,返回,上一页,1.4 数控机床的修理,1.4.7 数控机床对修理人员的基本要求,（1）修理人员应熟练掌握数控机床的操作技能，熟悉编程工作，了解数控系统的基本原理与结构组成，这对判断是操作不当或编程不当造成的故障十分必要。,（2）修理人员必须详细熟读数控机床有关的各种说明书，了解有关规格、操作说明、修理说明，以及系统的性能、结构布局、电缆连接、电气原理图和机床梯形图等，实地观察机床的运行状态，使实物和资料相对应，做到心中有数。,下一页,返回,上一页,1.4 数控机床的修理,（3）修理人员除会使用传统的仪器仪表工具外，还应具备使用多通道示波器、逻辑分析仪和频谱分析仪等现代化、智能化仪器的技能。,（4）修理人员要提高工作能力和效率，必须借鉴他人的经验，从中获得有益的启发。在完成一次故障诊断及排除故障后，应对诊断故障工作进行回顾和总结，分析能否有更快、更好的解决方法，一个有代表性的诊断检修捷径是从重复故障中总结出来的。因此，维修人员在经过一定的实践阶段后，对一定的故障形式就比较熟悉，以后不需要很多测试也能识别故障症状。,（5）做好故障诊断及修理记录，分析故障产生的原因及排除故障的方法，归类存档，为以后的故障诊断提供技术依据。,下一页,返回,上一页,1.4 数控机床的修理,1.4.8 数控机床故障诊断与修理应遵循的原则,1 先外部后内部,数控机床是机械、液压、电气一体化的机床，故其故障的发生必然要从机械、液压、电气这三者综合反映出来。数控机床的故障诊断与修理要求修理人员掌握先外部后内部的原则，即当数控机床发生故障后，修理人员应先采用望、闻、听、问、摸等方法，由外向内逐一进行检查。,下一页,返回,上一页,1.4 数控机床的修理,2 先机械后电气,由于数控机床是一种自动化程度高、技术复杂的先进机械加工设备。一般来讲，机械故障较易察觉，而数控系统故障的诊断则难度要大些。先机械后电气就是在数控机床的检修中，首先检查机械部分是否正常，行程开关是否灵活，气动、液压部分是否正常等。,下一页,返回,上一页,1.4 数控机床的修理,3先静后动,修理人员本身要做到先静后动，不可盲目动手，应先询问机床操作人员故障发生的过程及状态，阅读机床说明书、图样资料后，方可动手查找和处理故障。,4 先公用后专用,公用性的问题往往影响全局，而专用性的问题只影响局部。如机床的几个进给轴都不能运动，这时应先检查和排除各轴公用的CNC、PLC、电源、液压等公用部分的故障，然后再设法排除某轴的局部问题。,下一页,返回,上一页,1.4 数控机床的修理,5 先简单后复杂,当出现多种故障互相交织掩盖、一时无从下手时，应先解决容易的问题，后解决难度较大的问题。,6 先一般后特殊,在排除某一故障时，要先考虑最常见的可能原因，然后再分析很少发生的特殊原因。,下一页,返回,上一页,1.4 数控机床的修理,1.4.9 提高数控机床修理技术的方法,1 多问,数控机床修理人员要养成多问的习惯，这包括：,（1）要多问专家。,（2）要多问操作人员。,（3）要多问其他修理人员。,下一页,返回,上一页,1.4 数控机床的修理,2 多阅读,（1）要多阅读数控技术资料。,（2）要多阅读数控系统的资料。,（3）要多阅读梯形图。,（4）要多看数控机床的图样资料。,（5）要多阅读外文资料。,下一页,返回,上一页,1.4 数控机床的修理,3 多观察,（1）多观察机床工作过程。,（2）多观察机床结构。,（3）多观察故障现象。,4 多思考,（1）多思考，开阔视野。,（2）多思考，知其所以然。,（3）多思考，防患未然。,下一页,返回,上一页,1.4 数控机床的修理,5 多实践,（1）多实践，积累修理经验。,（2）多实践，在实践中学习。,6 多讨论、多交流,（1）讨论怎样排除故障。,（2）讨论结果、交流经验。,（3）多交流。,7 多总结,下一页,返回,上一页,1.4 数控机床的修理,1.4.10 数控机床修理技术的发展,1 远程诊断系统,当前大多数的数控系统都支持数控机床与网络的连接，因此，对数控机床进行远程的监控和诊断就随之发展起来。,图1-24,就是一个数控机床故障远程诊断系统的典型结构。在该系统中，数控机床通过数控系统的网络接口（以太网口、RS232接口等）与局域网相连，在车间设置了一台现场诊断服务器，该服务器可以实现数控机床的远程监控和简单的诊断，如果现场