圖解數(shù)控機床故障診斷

我國數(shù)控機床行業(yè)正處于高速成長期，社會急需數(shù)控機床維修技術(shù)人才，本書從數(shù)控機床維修工作的崗位技能出發(fā)，著眼于數(shù)控維修基本技能，以維修操作技能為導向，介紹了數(shù)控機床維修中需要的數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定、程序數(shù)據(jù)的傳輸?shù)取@數(shù)控機床故障診斷，介紹了故障分析與處理的過程，闡述數(shù)控系統(tǒng)的硬件、可編程機床控制器(PLC/PMC)、伺服系統(tǒng)以及機床機械結(jié)構(gòu)的維護與維修，探討了數(shù)控系統(tǒng)故障報警及其處理措施等。

生產(chǎn)現(xiàn)場中所使用的數(shù)控機床、數(shù)控系統(tǒng)種類繁多，但是數(shù)控機床維修技術(shù)在本質(zhì)上是相同的，對不同數(shù)控機床的故障診斷在思路上是雷同的。本書重點論述配置FANUC數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床故障診斷，掌握了一種數(shù)控系統(tǒng)故障診斷技術(shù)，可采用類比、借鑒方法，診斷配置其他類型數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控機床的故障。

本書結(jié)合編者多年維修工作實踐，所選內(nèi)容著重于實用性和維修操作技能，盡量減少理論論述，力求內(nèi)容深入淺出，并以圖解的形式講述，圖文并茂，使其可讀性強，可操作性強。本書是數(shù)控機床維修與操作人員的參考資料，也可作為數(shù)控技術(shù)專業(yè)類學生教材和參考書。

本書由徐衡編著。關(guān)穎、田春霞、孫紅雨、王雷、趙明久、李超、周光宇、段曉旭、李文杰、欒敏、楊海、湯振宇、趙玉偉、郎敬喜、劉麗華、徐光遠、關(guān)崎煒、朱宇新、張元軍等為本書編寫提供了幫助，在此一并表示感謝。

由于編者水平有限，本書的疏漏及不妥之處，懇請讀者批評指正。

編者

201112

第1章 數(shù)控機床故障診斷基礎(chǔ)

1 1數(shù)控機床組成2

1 1 1數(shù)控機床加工過程2

1 1 2數(shù)控機床組成2

1 2數(shù)控機床故障及診斷7

1 2 1數(shù)控機床故障7

1 2 2數(shù)控機床發(fā)生故障時的處理8

1 2 3故障診斷的基本方法10

1 2 4數(shù)控機床故障診斷原則13

1 3數(shù)控機床故障診斷常用器具14

1 3 1萬用表14

1 3 2示波器16

1 3 3PLC編程器16

1 3 4邏輯測試筆和脈沖信號發(fā)生器17

1 3 5數(shù)字轉(zhuǎn)速表18

1 3 6相序表18

1 3 7集成電路測試儀19

1 3 8短路追蹤儀19

1 3 9邏輯分析儀20

1 3 10維修工具20

1 4數(shù)控機床基本信息顯示操作21

1 4 1屏面顯示內(nèi)容21

1 4 2屏面中顯示的數(shù)控系統(tǒng)(CNC)當前狀態(tài)信息21

1 4 3顯示屏面的切換22

1 4 4在屏面上顯示刀具的位置23

1 4 5在屏面上顯示程序運行狀態(tài)25

思考題27

第2章 數(shù)控電氣柜(強電柜)故障診斷

2 1數(shù)控機床電氣柜電路30

2 1 1FANUC 0i/0i MateTC系統(tǒng)強電柜內(nèi)基本元件及其功能30

2 1 2電控柜中導線和電纜的選擇32

2 1 3配線技術(shù)33

2 2數(shù)控機床的動力電源、控制電源33

2 2 1動力電源和控制電源供電概況33

2 2 2伺服系統(tǒng)的供電34

2 2 3主軸變頻器的供電35

2 2 4開關(guān)電源(DC 24V)35

2 3強電柜元器件之間的連接及其故障診斷37

2 3 1系統(tǒng)啟動與停止的原理37

2 3 2主軸的正反轉(zhuǎn)控制38

2 3 3刀架換位與鎖緊38

2 3 4通電前線路檢查38

2 3 5系統(tǒng)通電39

2 3 6系統(tǒng)斷電40

思考題40

第3章 數(shù)控系統(tǒng)硬件故障診斷

3 1數(shù)控系統(tǒng)硬件配置42

3 1 1數(shù)控系統(tǒng)硬件組成42

3 1 2控制單元組成43

3 1 3在畫幕上顯示數(shù)控系統(tǒng)的印制電路板和軟件的構(gòu)成45

3 1 4FAUNC 0i/0i Mate控制單元接口47

3 1 5FANUC 0i數(shù)控系統(tǒng)連接52

3 1 6集成電路芯片故障診斷56

3 2FAUNC 0i-C/0i Mate-C數(shù)控機床功能模塊連接操作60

3 2 1硬件安裝和連接60

3 2 2系統(tǒng)與外圍設(shè)備的連接61

3 2 3系統(tǒng)與主軸變頻器的連接61

3 2 4系統(tǒng)與伺服放大器的連接62

3 2 5系統(tǒng)電源的連接63

3 2 6系統(tǒng)的通電63

3 3更換系統(tǒng)硬件操作65

3 3 1更換單元模塊的注意事項65

3 3 2更換主板操作65

3 3 3更換模塊操作66

3 3 4更換電池操作67

3 3 5更換控制單元的風扇操作69

3 3 6更換熔斷絲操作70

3 3 7更換LCD的燈管71

3 4數(shù)控系統(tǒng)的干擾74

3 4 1常見的干擾源74

3 4 2抗干擾措施75

3 4 3干擾所引起的故障診斷78

思考題79

第4章 數(shù)控系統(tǒng)軟件故障診斷

4 1數(shù)控系統(tǒng)軟件82

4 1 1數(shù)控系統(tǒng)軟件組成82

4 1 2機床數(shù)據(jù)分類與存儲83

4 1 3數(shù)據(jù)備份與數(shù)據(jù)恢復(fù)83

4 1 4用屏面顯示本機系統(tǒng)軟件的操作84

4 2MDI鍵盤設(shè)定機床參數(shù)84

4 2 1參數(shù)用途與分類84

4 2 2顯示參數(shù)屏面操作86

4 2 3用MDI鍵盤設(shè)定參數(shù)87

4 2 4設(shè)定數(shù)控機床基本功能參數(shù)操作90

4 2 5參數(shù)在維修中的使用91

4 3由引導屏面進行數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)92

4 3 1數(shù)據(jù)備份操作(把系統(tǒng)文件、用戶文件讀到快閃存儲卡中)92

4 3 2數(shù)據(jù)恢復(fù)操作(把快閃存儲卡上的文件寫入CNC的SRAM上)94

4 3 3CF存儲卡格式化(MEMORY CARD FORMAT)95

4 3 4引導屏面?zhèn)浞輸?shù)據(jù)注意事項95

4 4通過通信方式保存和恢復(fù)數(shù)據(jù)96

4 4 1數(shù)控系統(tǒng)通信96

4 4 2數(shù)控系統(tǒng)與PC計算機通信所需參數(shù)設(shè)定96

4 4 3由系統(tǒng)與計算機通信輸入/輸出參數(shù)98

4 4 4由系統(tǒng)與計算機通信輸入/輸出零件程序99

4 4 5由系統(tǒng)與計算機通信輸入/輸出螺距誤差補償數(shù)據(jù)99

4 4 6CNC系統(tǒng)與計算機通信應(yīng)注意的問題101

4 4 7數(shù)控系統(tǒng)與計算機數(shù)據(jù)傳輸過程中常見故障101

4 5設(shè)定絲杠螺距誤差補償102

4 5 1絲杠螺距誤差補償原理102

4 5 2絲杠螺距誤差補償使用的參數(shù)102

4 5 3絲杠螺距誤差補償實例102

4 5 4絲杠螺距誤差補償操作演練103

思考題105

第5章 數(shù)控系統(tǒng)PLC(PMC)故障診斷

5 1PLC圖形程序108

5 1 1數(shù)控機床中PLC(PMC)用途108

5 1 2PMC梯形圖程序109

5 1 3PMC梯形圖符號110

5 1 4FANUC 0i系統(tǒng)PMC與外部信息的交換111

5 1 5PMC用戶程序結(jié)構(gòu)及周期113

5 1 6PMC編程示例113

5 2PMC屏面的操作116

5 2 1PMC診斷屏面116

5 2 2顯示PMC基本菜單屏面117

5 2 3操作梯形圖程序(PMCLAD)119

5 2 4PMC 診斷屏面(PMCDGN)127

5 2 5PMC參數(shù)屏面(PMCPRM)129

5 3利用PLC(PMC)診斷數(shù)控機床故障134

5 3 1通過PMC查找故障的方法134

5 3 2FANUC 0i外圍I/O信號地址134

5 3 3FANUC 0iC車床電動刀架控制原理135

5 3 4手動換刀故障診斷137

5 3 5運行自動換刀故障診斷138

5 3 6由換刀定時參數(shù)引發(fā)換刀故障139

5 3 7手動點動故障141

5 3 8超程及超程復(fù)位142

思考題144

第6章 進給伺服系統(tǒng)故障診斷

6 1數(shù)控機床伺服系統(tǒng)148

6 1 1伺服系統(tǒng)用途148

6 1 2伺服系統(tǒng)按驅(qū)動元件分類148

6 1 3伺服系統(tǒng)的反饋和控制方式149

6 1 4閉環(huán)伺服系統(tǒng)原理152

6 1 5交流伺服系統(tǒng)硬件153

6 2數(shù)字式伺服參數(shù)初始化設(shè)定與參數(shù)調(diào)整158

6 2 1設(shè)定伺服參數(shù)應(yīng)該考慮的問題158

6 2 2伺服參數(shù)的初始化設(shè)定158

6 2 3通過調(diào)整參數(shù)屏蔽伺服軸162

6 2 4發(fā)生誤差過大報警時的相關(guān)參數(shù)163

6 2 5調(diào)整全閉環(huán)振蕩和跟蹤精度相關(guān)的參數(shù)164

6 2 6用參數(shù)把全閉環(huán)改為半閉環(huán)165

6 3進給伺服系統(tǒng)報警故障的分析與處理165

6 3 1屏顯伺服調(diào)整屏面報警故障的診斷165

6 3 2屏顯系統(tǒng)發(fā)生"400"報警(伺服過熱)167

6 3 3系統(tǒng)發(fā)生"401"報警(伺服不能就緒報警)167

6 3 4系統(tǒng)發(fā)生"411"報警(伺服移動誤差過大)168

6 3 5系統(tǒng)發(fā)生"410"報警(伺服停止誤差過大)169

6 3 6伺服反饋斷線報警(445、446、447號報警)169

6 3 7伺服參數(shù)設(shè)定異常報警(407~423號報警)170

6 4機床回參考點故障診斷170

6 4 1機床參考點170

6 4 2增量(擋塊)方式參考點位置確定171

6 4 3絕對(無擋塊)方式參考點位置確定173

6 4 4返回參考點常見故障175

6 5位置檢測裝置及全閉環(huán)系統(tǒng)連接178

6 5 1光柵尺178

6 5 2脈沖編碼器181

6 5 3感應(yīng)同步器184

6 5 4旋轉(zhuǎn)變壓器184

6 5 5磁柵尺184

6 5 6FANUC 0iC/0i MateC全閉環(huán)的連接185

6 5 7直線光柵尺的連接186

6 5 8全閉環(huán)相關(guān)的參數(shù)187

6 6絕對編碼器有關(guān)故障187

6 6 1絕對編碼器不良故障(301~305號報警)187

6 6 2絕對編碼器的電池電壓低(306~308號報警)188

6 6 3α串行脈沖編碼器異常(350號報警)188

6 6 4α串行脈沖編碼器通信異常(351號報警)189

思考題189

第7章 數(shù)控機床主軸驅(qū)動系統(tǒng)故障診斷

7 1數(shù)控機床主軸驅(qū)動系統(tǒng)概述192

7 1 1數(shù)控機床主軸驅(qū)動192

7 1 2主軸驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)用192

7 2數(shù)字交流主軸伺服系統(tǒng)192

7 2 1數(shù)字(串行)交流主軸伺服系統(tǒng)192

7 2 2FANUC 0i系統(tǒng)串行主軸與主板的連接193

7 2 3串行主軸系統(tǒng)運行性能的調(diào)整194

7 2 4機床主軸及主軸編碼器的安裝與故障診斷199

7 2 5數(shù)字式交流主軸伺服系統(tǒng)的故障診斷200

7 3模擬交流主軸系統(tǒng)的故障診斷202

7 3 1模擬交流主軸伺服系統(tǒng)202

7 3 2交流主軸(模擬接口)伺服系統(tǒng)的控制概況203

7 3 3模擬交流主軸伺服系統(tǒng)模擬電壓(D/A轉(zhuǎn)換器)的調(diào)整203

7 4變頻器FR-S520S-K-R1及其在數(shù)控機床上的應(yīng)用205

7 4 1變頻器FRS520SKR205

7 4 2變頻器周圍配套設(shè)備的基本構(gòu)成206

7 4 3變頻器FRS520S的連接206

7 4 4變頻器的操作面板210

7 4 5變頻器的基本操作210

7 4 6三菱變頻器的功能參數(shù)210

7 4 7在數(shù)控機床上使用變頻器操作面板修改變頻器參數(shù)操作練習212

思考題212

第8章 數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)故障診斷

8 1數(shù)控機床精度檢驗216

8 1 1數(shù)控機床機械結(jié)構(gòu)特點216

8 1 2機床幾何精度216

8 1 3機床定位精度219

8 1 4機床切削精度221

8 1 5數(shù)控機床精度檢驗操作223

8 2數(shù)控機床主傳動機械結(jié)構(gòu)維護與維修225

8 2 1數(shù)控機床主傳動225

8 2 2數(shù)控車床主軸部件的結(jié)構(gòu)225

8 2 3數(shù)控鏜銑類機床的主軸部件典型結(jié)構(gòu)227

8 2 4數(shù)控機床電主軸228

8 2 5主軸的輔助功能228

8 2 6機床主傳動經(jīng)常性維護232

8 2 7垂直安裝主軸(重力軸)電動機拆卸時應(yīng)注意的問題232

8 2 8主傳動故障診斷233

8 3進給系統(tǒng)機械傳動結(jié)構(gòu)維修234

8 3 1數(shù)控機床進給傳動234

8 3 2滾珠絲杠螺母副調(diào)整與維護234

8 3 3消除傳動齒輪間隙238

8 3 4導軌副調(diào)整與維護241

8 4換刀裝置及其故障診斷249

8 4 1換刀裝置249

8 4 2刀庫與換刀機械手的故障診斷252

8 4 3刀庫與換刀機械手的維護要點252

8 4 4換刀裝置故障診斷實例252

思考題253

第9章 數(shù)控系統(tǒng)故障報警與診斷

9 1單元模塊(或電路板)報警燈報警256

9 1 1通電后屏幕不顯示256

9 1 2電源單元(PSM)的LED和七段顯示管報警257

9 1 3主軸單元(SPM)LED和七段顯示管報警259

9 1 4伺服放大器單元(SVM)上LED和七段顯示管報警263

9 2系統(tǒng)屏顯報警266

9 2 1系統(tǒng)屏顯報警號266

9 2 2ROM奇偶檢驗錯誤報警(900號報警)267

9 2 3DRAM奇偶檢驗錯誤報警(910號、911號報警)267

9 2 4SRAM奇偶檢驗錯誤(912號、913號報警)267

9 2 5監(jiān)控電路或RAM奇偶檢驗錯誤(920號、921號報警)268

9 2 6控制側(cè)過熱報警(700號報警)269

9 2 7CPU發(fā)生錯誤(930號報警)269

9 2 8PMC系統(tǒng)報警(950報警)269

9 2 924V輸入電源異常(960號報警)270

9 2 10在PMC模塊內(nèi)發(fā)生了RAM奇偶錯誤或者NMI(970報警)270

9 2 11SLC內(nèi)NMI報警(971號報警)270

9 3手動進給故障診斷270

9 3 1屏幕界面的位置顯示和實際刀具全都不能運動270

9 3 2屏幕顯示了機床坐標值的變化，但應(yīng)該移動的軸不動作273

9 3 3機床不能運行手動連續(xù)進給(JOG)274

9 3 4機床不能進行手輪運行275

9 4機床不能自動運行故障診斷277

9 4 1循環(huán)啟動燈不亮時，機床不能自動運行277

9 4 2啟動燈亮，但是機床不能自動運行278

9 4 3坐標軸只在快速進給定位(G00)時不動作282

9 4 4坐標軸僅在切削進給(非G00)時不動作283

9 4 5自動運行啟動信號關(guān)斷(OFF)283

參考文獻286

總序(Ⅰ)

前言(Ⅲ)

第1章數(shù)控機床故障診斷與維修基礎(chǔ)(1)

1.1數(shù)控機床故障診斷與維修概述(1)

1.2數(shù)控機床故障診斷與維修技術(shù)(12)

1.3實訓(26)

思考與練習(28)

第2章數(shù)控機床的安裝、調(diào)試與驗收(30)

2.1數(shù)控機床安裝(30)

2.2數(shù)控機床調(diào)試(34)

2.3數(shù)控機床驗收(36)

2.4實訓(44)

思考與練習(47)

第3章數(shù)控系統(tǒng)故障診斷與維修(48)

3.1數(shù)控系統(tǒng)概述(48)

3.2數(shù)控系統(tǒng)維修(56)

3.3CNC系統(tǒng)故障的自診斷(67)

3.4電源類故障診斷與維修(71)

3.5系統(tǒng)顯示類故障診斷與維修(74)

3.6急停報警類故障診斷與維修(76)

3.7操作類故障診斷與維修(78)

3.8回參考點、編碼器故障診斷與維修(81)

3.9實訓(85)

思考與練習(88)

第4章主軸驅(qū)動系統(tǒng)故障診斷與維修(89)

4.1主軸驅(qū)動系統(tǒng)概述(89)

4.2直流主軸驅(qū)動系統(tǒng)故障診斷與維修(96)

4.3變頻器故障診斷與維修(101)

4.4交流伺服主軸驅(qū)動系統(tǒng)故障診斷與維修(105)

4.5實訓(118)

思考與練習(122)

第5章進給伺服系統(tǒng)故障診斷與維修(123)

5.1進給伺服系統(tǒng)概述(123)

5.2進給伺服系統(tǒng)的故障診斷(135)

5.3位置檢測裝置故障診斷(144)

5.4進給伺服系統(tǒng)故障診斷與維修(149)

5.5進給伺服電機故障診斷與維修(168)

5.6實訓(171)

思考與練習(173)

第6章數(shù)控機床機械故障診斷與維修(174)

6.1機械系統(tǒng)故障診斷(174)

6.2主傳動系統(tǒng)與主軸故障診斷與維修(175)

6.3進給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及維修(183)

6.4導軌副結(jié)構(gòu)及維修(187)

6.5換刀裝置故障診斷與維修(190)

6.6實訓:滾珠絲杠螺母維修、維護項目(199)

思考與練習(203)

第7章液壓與氣動系統(tǒng)故障診斷與維修(204)

7.1液壓系統(tǒng)故障診斷與維修(204)

7.2氣動系統(tǒng)故障診斷與維修(212)

7.3實訓(216)

思考與練習(219)

第8章數(shù)控機床PLC故障診斷與維修(220)

8.1PLC原理、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用(220)

8.2PLC在數(shù)控機床上的應(yīng)用(227)

8.3PLC故障的表現(xiàn)形式(230)

8.4PLC故障排除和維修(232)

8.5實訓:PLC編程與調(diào)試項目(242)

思考與練習(243)

第9章數(shù)控機床干擾故障診斷與維修(244)

9.1數(shù)控機床干擾故障概述(244)

9.2接地技術(shù)(246)

9.3屏蔽技術(shù)(251)

9.4濾波技術(shù)(253)

9.5干擾故障維修實例(257)

9.6實訓:數(shù)控機床抗干擾項目(259)

思考與練習(260)

第10章數(shù)控機床安裝、調(diào)試與維修項目(261)

10.1項目工作任務(wù)(261)

10.2項目工作內(nèi)容(262)

附錄AFANUC 0系統(tǒng)報警代碼表(269)

附錄B故障檢查與記錄(273)

附錄C故障調(diào)查與診斷記錄表(276)

附錄D數(shù)控機床的安全操作(278)

參考文獻(280)