数控机床故障诊断与维修习题.doc

《数控机床故障诊断与维修》习题
1 简述故障诊断与维修的基本工作：
答：掌握信息，寻找特征；据理析象，判断类型；罗列成因，确定步骤；合理测试，故障定位；排除故障，恢复设备。
2 故障诊断的三个环节：
答：故障类型判断； 故障隔离； 故障定位。
3 故障的分类：
1）从故障的起因分类：关联性故障和非关联性故障
2）从故障发生的状态分类：突然故障和渐变故障
3）按故障发生的性质分类：软件故障、硬件故障、干扰故障
4）按故障的严重程度分类：危险性故障、安全性故障
4画出数控机床使用寿命－故障频率曲线，并说明每一使用寿命期的故障特点。
答：数控机床使用寿命－故障频率曲线如下图所示，使用寿命期分为初始使用期、相对稳定期和寿命终了期三个时期。每一使用寿命期的故障特点如下：
（1）初始使用期：这一时期为机床机械部分的磨合期，电子电力器件的初期考验期，故障频率较高，一般无规律可寻。在这个时期，电气、液压和气动系统故障频率约占整个初始使用期故障的90％。
（2）相对稳定期：在这一时期，设备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，此时各类元器件器质性故障较少，但不排除偶发性故障的产生。
（3）寿命终了期：这一时期，各类元器件开始加速磨损和老化，故障频率开始逐年增加，故障性质属于渐发性的和器质性的。
5简述数控机床故障诊断的基本原则。
答：数控机床故障诊断的基本原则为：
（1）先静后动； （2）先外后内；（3） 先软后硬；（4） 先公后专；
（5）先一般后特殊；（6）先机后电；（7） 先简后繁；（8） 先查输入后查负载
6机床参数可以分成动态参数与恒定参数两类。
7某数控铣床，数控系统为FANUC 0C/0D，开机时出现系统显示器（CRT）黑屏的故障。简述其故障原因及故障排除方法。（P30）
（1）存储卡上的ROM错误或安装不当
当系统的CRT画面上出现ROM报警时，首先要检查一下CRT提示编号位置的ROM安装是否良好、灰尘是否过多、管脚是否氧化。如确认无误时，就要更换此ROM。
（2）存储卡电路板异常
当CRT上显示多个ROM报警编号时，极有可能因为存储卡的电路故障引起，此时要更换存储板。

8某数控机床，数控系统为FANUC 16i，出现920报警，报警含义为系统伺服报警。简述系统检测原理并分析故障产生的原因。（P57）
（1）系统检测原理
系统伺服轴控制模块的监控电路监视主CPU的运行。如果CPU或外围电路出现故障，监控时钟没有复位及伺服轴控制模块的RAM奇偶校验错误时，系统就会出现920报警。
（2）故障产生的原因
系统产生该故障的可能原因有系统外部干扰引起的CPU出错；系统伺服软件不良或伺服轴控制模块硬件故障；系统CPU或外围电路故障；系统主板不良。

9某数控机床，数控系统为FANUC 16i，出现700报警，报警含义为系统CNC单元过热报警。简述系统检测原理并分析故障产生的原因及处理方法。（P60）
（1）系统检测机理
在系统主板上有温度传感器和温度监控电路，当监控电路检测到CNC单元的温度超过最大极限（55°C）时，系统发出该报警。
（2）故障原因及实际处理方法
1）检查系统风扇和通风道是否良好，如果有问题需要更换风扇或清理通风道。
2）系统温度监控电路不良，更换系统主板。

10 FANUC系统目前数据传输方式有RS-232异步串行数字传输方式、存储卡数据传输方式、以太网传输方式等三种。
11 FANUC系统目前各种数据传输方式的通道设置（P65）
（1）RS-232异步串行数字传输方式
系统I/O通道设定为0、1、2和3通道。
（2）系统存储卡传输方式
系统I/O通道设定为4通道。
（3）以太网传输方式
数据服务器系统I/O通道设定为5通道；内嵌式以太网系统I/O通道设定为9通道。

12 解释RS-232串行通信。（P65）
RS-232串行通信是指通信的发送方和接收方之间数据信息的传输是在单根数据线上完成的，每次以一个二进制的0、1为最小单位进行传输。

13 传送系统参数时，系统需要在编辑状态，且写保护参数PWE＝1。
14 FANUC数控系统CIMCO专用的传输软件不仅可以完成系统数据的发送和接收，还可以完成加工程序的动态仿真和在线加工程序的传输。
15 在RS-232串行通信中，要想正确传输数控机床的数据和程序，必须设定数控系统的参数和传输软件的参数。
16 简述FANUC数控系统通讯接口烧毁的原因。（P75）
（1）台式计算机的外壳不接地。
计算机的外壳不接地而引起的漏电流会导致通信接口被击穿。应在机床侧安装独立的接地体，并将接地体用良好的接地线与计算机的外壳连接，就可避免该类故障的发生。
（2）通信电缆接口焊接不良或采用非标准通信电缆。
（3）系统或计算机带电状态下进行起拨通信电缆操作。
（4）通信电缆没有防护措施，系统通信过程中，人为导致通信电缆断线或短路。
（5）厂房接地不良或雷击。

17 数控机床主轴驱动系统是主运动的动力装置部分，包括主轴驱动放大器、主轴电动机、传动机构、主轴部件、主轴信号检测装置及主轴辅助装置。
18简述数控机床主轴驱动系统主轴驱动放大器、主轴信号检测装置的作用。（P93）
放大器：主轴放大器用于接收系统发出的主轴速度及功能控制信号，实施主轴电动机控制。
主轴信号检测装置：主轴信号检测装置能够实现主轴的速度和位置反馈，以及主轴功能的信号检测（如主轴定向和刚性攻螺纹控制等），可以是主轴外置编码器、主轴电动机内装传感器及外接一转信号配合电动机内装传感器检测装置。

19数控机床主轴传动方式配置。（P94）
（1）普通笼型异步电动机配齿轮变速箱
（2）普通笼型异步电动机配变频器
（3）三相异步电动机配齿轮变速箱及变频器
（4）伺服主轴驱动系统
（5）电主轴

20 数控机床主轴速度控制方式。（P96）
（1）主轴速度CNC控制方式
（2）主轴速度的特殊S码控制方式
（3）主轴速度PMC控制方式

21 主轴速度信号接口类型（P96）
（1）按串行数字方式传送数据（CNC主轴速度指令）的接口，称为主轴串行输出。
（2）按输出模拟电压量（通常为0~10V）作为主轴速度指令的接口，成为主轴模拟量输出。

22 解释主轴定向控制的含义及其作用、主轴定向控制的一转信号的种类。（P97）
主轴定向控制的含义：主轴定向控制又称为主轴准停控制，即系统接收到主轴定向指令（如辅助功能代码M19）时，主轴自动按规定的方向和速度旋转，当检测到主轴一转信号后，主轴旋转一个固定的角度准确停止。
主轴定向控制的作用：主要用于加工中心换刀过程中的主轴定位停止控制、精镗过程主轴定位控制及多功能车床的C轴定位控制等。
一转信号的种类：（1）主轴位置编码器一转信号；（2）主轴外部一转信号（如接近开关）；（3）主轴电动机内装传感器的一转信号。

23 主轴变频控制过程中出现“主轴电动机不能运行的故障”。简述其故障原因。（P106）
（1）系统故障
通过检测变频器模拟输入端子是否有电压输入进行判别，当变频器的输入模拟量电压频率给定端子为0时，说明系统故障。
1）系统参数设定错误
FANUC-16/16i/18/18i/21/21i/Oi系统参数3701#1是否为“1”，FANUC-OC/OD系统参数71#7是否为“0”。
2）系统连接电缆或插头不良。
3）系统主板不良。
（2）变频器及外围控制电路故障
1）变频器功能参数设定错误
b1-01频率指令选择是否设定为“1”（模拟量电压给定），b1-02运行方式选择是否设定为“1”（有端子控制运行）。
2）变频器输入控制端子的控制电路故障
如KA8和KA9继电器控制电路及继电器的触点故障。
3）变频器控制电路板的故障
变频器正转和反转输入接口电路（一般是输入的限流电阻故障）。
4）变频器主电路的模块损坏。
（3）电动机故障
电动机主电路接线不良及电动机本身故障。

24主轴变频控制过程中出现“主轴速度不能改变的故障”。简述其故障原因及相应的故障处理方法。（P106）
（1）变频器控制电路板故障
（2）系统主板故障
可以通过变频器模拟量电压频率给定端子（A1-AC）来诊断，当系统主轴速度指令改变时，变频器输入端子电压是否改变。如果输入端子电压变化，则为变频器控制电路板故障，否则为系统主板不良。

25主轴变频控制过程中出现“主轴正向旋转控制，不能反向的故障”。简述其故障原因及相应的故障处理方法。（P107）
（1） 变频器反转控制端子外围电路故障
继电器KA9控制电路故障或继电器触点故障。
（2） 变频器转端子输入内部电路故障
一般是反转输入端子输入限流电阻故障。
（3) 变频器功能参数设定错误
变频器反转禁止功能参数b1-04是否设定为“0”。

26 主轴伺服电动机定子散热有风冷与油冷两种方式。
27 主轴伺服电动机绕组的过热检测原理。（P108）
28 FANUC数控系统串行数字控制的主轴驱动装置中电源模块的作用。（P110）
29 FANUC数控系统串行数字控制的主轴驱动装置中主轴模块的功能是实现主轴速度控制、主轴位置反馈及主轴控制功能的控制。
30 简述FANUC数控系统α和αi系列主轴放大器报警号码“01（电动机过热）”、“12（主模块过电流）”、“27（位置编码器断线）”的报警原因以及故障位置和处理方法。（P118）
31 数控机床主轴齿轮换挡通常采用液压拨叉和电磁离合器完成自动换挡切换控制。
32 数控车床主轴齿轮自动换挡控制流程。（P126）
33 数控车床主轴齿轮自动换挡控制，出现“主轴换挡不能完成（主轴一直在摆动）而发出换挡超时报警”故障。简述其故障原因。（P127）
34 数控车床主轴齿轮自动换挡控制，出现 “主轴不能执行换挡控制”故障。简述其故障原因。（P127）
35数控铣床主轴齿轮自动换挡控制流程。（P129）
36 数控铣床主轴齿轮自动换挡控制中常见故障“主轴只有低速没有高速”、“主轴一直摆动（主轴速度）而超时报警”的故障原因。（P131）
37 数控机床主轴准停控制的含义及其具体应用。（P131）
38 数控机床主轴准停控制的几种方式。（P131）
39 数控机床主轴准停控制常见故障及相应的故障原因（P134）
40 数控车床主轴编码器的作用。（P135）
41 数控车床不执行螺纹加工的故障维修。（P136）
42 数控机床主轴轴承润滑的方式有油脂润滑、油液循环润滑、油雾润滑和油气润滑等。
43 主轴密封是为了防止灰尘、切屑和切削液进入，还要防止润滑油的泄漏。主轴的密封有接触式密封和非接触式密封。
44 数控机床主轴常见故障“主轴运行过程中出现过热报警”、“主轴运行中噪声过大”、“立式加工中心换刀时主轴松刀动作缓慢”的可能原因。（P140）
45 数控机床进给伺服系统一般是由伺服放大器、伺服电动机、机械传动组件和检测装置等组成。
46 目前，数控机床伺服电动机与丝杠联接形式有通过联轴器与丝杠直联、同步带联接和经过减速器联接三种形式。
47 按伺服装置主电路电源输入是交流还是直流，伺服驱动装置可分为伺服单元和伺服模块。
48 FANUC数控系统αi系列伺服模块报警代码“2”、“3”、“6”的故障原因。（P157）
49 伺服过热报警的产生原因。