数控机床的故障诊断与维修总结

第一篇：数控机床的故障诊断与维修总结

学号：

中 州 大 学

《机电设备故障诊断与维修技术》

数控机床的故障诊断与维

修总结

专 业： 机械制造与自动化 姓 名：

班 级： 机 制 一 班 指导教师：

评定成绩：

完成日期：2012 年 12 月 10 日

目 录

前言……………………………………………………3

一、数控机床…………………………………………4

1、数控机床的特点及加工………………………………4

2、数控机床使用中应注意的事项…………………………4

二、数控机床故障的特点与类型……………………5

1、数控机床故障特点……………………………………5

2、数控机床故障类型……………………………………5

三、数控机床故障诊断方法……………………………5

四、数控机床故障维修步骤与方法……………………6

1、数控机床故障维修步骤…………………………………62、数控机床故障维修方法…………………………………7

五、心得体会……………………………………………7

六、参考文献……………………………………………8

前言

随着科学技术的发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求，而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。数控机床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体，是高度机电一体化的典型产品。它本身又是机电一体化的重要组成部分，是现代机床技术水平的重要标志。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流，是衡量机械制造工艺水平的重要指标，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用。因此，如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题。但由于数控机床是一种价格昂贵的精密设备，因此，其维护更是不容忽视。通过洛拖的实习，见到了各种先进的数控设备,仔细观察了工人师傅的操作及其维护修理过程,参考一些资料，了解到一些数控机床的故障诊断和维修方法，做一点总结，为以后的工作奠定一定的基础，让自己在机械行业能更快更好的发展。

一、数控机床

1、数控机床的特点及加工

数控机床的工作原理就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、工件的松开与夹紧、进刀与退刀、开车与停车、自动关停冷却液）和步骤以及工件的形状尺寸用数字化的代码表示，通过控制介质（如穿孔纸带或磁盘等）将数字信息送入数控装置，数控装置对输入的信息进行处理与运算，发出各种控制信号，控制机床的伺服系统或其他驱动元件，使机床自动加工出所需要的工件。所以，数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。

数控机床具有高度柔性，高的加工精度，加工质量的稳定与可靠，高的生产效率，并且为机电一体化设备，节省大量的人力与物力，便于自动化管理等特点。随着数控设备不断在生产生活中的深入使用，其维护与维修也成了重中之中，因此这就要求维修人员具有深厚的实践经验与熟练的技术，能准确对机床进行故障定位，并且及时解决，防止出现机器停机，造成经济损失等。

数控加工一般包括以下几个内容：

1)对图纸进行分析，确定需要数控加工的部分； 2)利用图形软件（如UG）对需要数控加工的部分造型；

3)根据加工条件，选择合适的加工参数，生成加工轨迹（包括粗加工、半精加工、精加工轨迹）；

4)轨迹的仿真检验； 5)生成G代码； 6)传给机床加工。

2、数控机床使用中应注意的事项

使用数控机床之前，应仔细阅读机床使用说明书以及其他有关资料，以便正确操作使用机床，并注意以下几点：

1)机床操作、维修人员必须是掌握相应机床专业知识的专业人员或经过技术培训的人员，且必须按安全操作规程及安全操作规定操作机床；非专业人员不得打开电柜门，打开电柜门前必须确认已经关掉了机床总电源开关。只有专业维修人员才允许打开电柜门，进行通电检修；

2)除一些供用户使用并可以改动的参数外，其它系统参数、主轴参数、伺服参数等，用 4

户不能私自修改，否则将给操作者带来设备、工件、人身等伤害；修改参数后，进行第一次加工时，机床在不装刀具和工件的情况下用机床锁住、单程序段等方式进行试运行，确认机床正常后再使用机床；

3)机床的PLC程序是机床制造商按机床需要设计的，不需要修改。不正确的修改，操作机床可能造成机床的损坏，甚至伤害操作者；建议机床连续运行最多24小时，如果连续运行时间太长会影响电气系统和部分机械器件的寿命，从而会影响机床的精度；机床全部连接器、接头等，不允许带电拔、插操作，否则将引起严重的后果。

二、数控机床故障的特点与类型

1、数控机床故障特点

数控机床故障的特点：数控机床一般由数控系统，包含伺服电动机和检测反馈装置的伺服系统，强电控制柜，机床本体和各类辅助装置组成。数控机床的复杂性使其故障具有复杂性和特殊性，引起数控机床故障的因素又很多，不能只看故障的表像，要透过现象去检查引起故障的综合因素，找到引起故障的根源，采取合理的方法给予排除。

2、数控机床故障类型

1）、NC系统故障

NC系统故障会引起硬件故障和软故障。2）、伺服系统的故障

由于数控系统的控制核心是对机床的进给部分尽心数字控制，而进给是由伺服单元控制伺服电机，带动滚珠丝杠来实现的，由旋转编码器做位置反馈元件，形成位置控制系统。伺服系统故障一般是由伺服控制单元、伺服电机、测速电机、编码器等问题引起的。3）、外部故障

由于现代的数控系统可靠性越来越高，故障率越来越低，很少发生故障。大部分故障都是非系统故障，是由外部原因引起的。

三、数控机床故障的诊断方法

1、系统自诊断

一般CNC系统都有较为完备的自诊断系统，无论是华中系统还是西门子系统，上电初始化时或运行中均能对自身或接口做出有限的自诊断。维修人员应熟悉系统自诊断各种报 5

警信息。根据说明书进行分析以确定故障范围。定位故障元器件，对于进口的数控系统一般只能定位到板级。

2、数控系统的软故障诊断

数控系统的软故障是指控制系统的系统软件和PLC程序。有的系统把它们写在EPROM中插在主机板上，有的驻留在硬盘上。一旦这些软件出现问题，系统将造成全部或局部混乱，当分析到确定是软件故障时，应当使用备用软 件或备用EPROM换上，严格按操作步骤经初始化后试运行。这类故障只要有备份文件一般不难恢复。其难度在于备份软件不完备或专用传送设备不具备或生产厂家操作手段中设置口令保密等因素造成无法恢复。

3、利用PLC程序定位机床与CNC系统接口诊断

现在一般CNC控制系统均带有PLC控制器，大多为内置式 PLC控制。维修人员应根据梯形图对机床控制电器进行分析，在CRT上直观地看出 CNC系统I／O的状态。通过PLC程序的逻辑分析，方便地检查出问题存在部位。如 FANUC一OT系统中自诊断页面，FANUC一7M系统中的T指令等。

4、利用数控系统的PLC状态显示功能诊断

许多数控系统都有PLC状态显示功能，如西门子3系统PC菜单下的PC STATUS，西门子810系统DIAGNOSIS菜单下的PLC STATUS功能等，利用这些功能可显示PLC的输入、输出、定时器、计数器等的即时状态和内容。根据机床的工作原理和机床厂家提供的电气原理图，通过监视相应的状态，就可确诊一些故障。

四、数控机床故障的维修步骤与方法

1、故障排除步骤

①询问操作者故障发生的原因

当故障发生后，维修人员一般不要急于动手，要仔细询问故障发生时机床处在什么工作状态、表现形式、产生的后果、是否是误操作。故障能否再现等。②表面与基本供电检查

主要观察设备有无异常情况，如机械卡住、电机烧坏、保险熔断等。首先检查AC＼DC电源是否正常，尽可能地缩小故障范围。③分析图纸，确定故障部位

根据图纸PLC梯图进行分析，以确定故障部位是机械、电器、液压还是气动故障。

④根据经验分析，扩大思路

根据经验分析，一定要扩大思路，不局限于维修说明书上的范畴，维修资料只提供一个思路，有时局限性很大。

2、故障维修方法

当数控设备出现故障时，首先要搞清故障现象，向操作人员了解第一次出现故障时的情况，在可能的情况下观察故障发生的过程，观察故障是在什么情况下发生的，怎么发生的，引起怎样的后果。只有了解到第一手情况，才有利于故障的排除，把故障过程搞清了，问题就解决一半了。搞清了故障现象，然后根据机床和数控系统的工作原理，就可以很快地确诊问题所在并将故障排除，使设备恢复正常使用。下面是一些具体数控机床故障的解决方法：

1）当伺服驱动器出现母线欠电压警报时，是由主回路断路器跳闸引起，需重新推好电闸。

2）当主轴驱动器出现电动机的速度不能跟从指令速度，电动机负载转矩过大。参数4082中的加速度时间不足时，需确认切削条件后减少负载并且修改参数4082。3）当主轴切换输出切换时的切换顺序异常。切换用的MC的接点状态确认信号和指令不一致时，需确认、修改梯形图顺序，更换用于切换的MC。

4）当电源系统出现主回路直流母线电容不能在规定的时间内充电时，可能是由于电源模块容量不足或直流母线存在短路，充电限流电阻不良引起的。

五、维修总结

数控机床是技术含金量很高的设备，在使用过程中要严格遵照使用要求，必须执行设备操作规程，因为数控故障大多都是由认为造成的，作为操作人员，为减少设备故障、延长使用寿命，需做设备的日常维护，尽可能让机床发挥它的最大效益，不能还没有使用就要坏掉，在维修。公司也应加大为操作人员素质培养，让他们尽快掌握机床性能，保证设备运行 在合理的工作状态之中；另外，维修人员应做经常性的巡回检查，如CNC系统的排风扇运行情况，机柜、电机是否发热，是否有异常声音或有异味，压力表指示是否正常，各管路及接头有无泄漏、润滑状况是否良好等，积极做好故障和事故预防，若发现异常应及时解决，这样做才有可能把故障消灭在萌牙 状态之中，从而可以减少一切可避免的损失。当设备出 7

现问题后，要及时冷静地进行故障诊断，寻找合适的方法解决问题。机床修理人员要注重实践，在实践中不断提高自己的水平，要多问、多阅读、多观察、多思考、多实践、多讨论交流、多总结。只有当自身的水平提高了，数控机床的修理过程才能更迅速，才能更好地提高工作效率，多创效益。

六、参考文献

1、《机电设备故障诊断与维修技术》

2、《维修电工》

3、《数控机床故障诊断与维修》

4、《数控机床常见故障快速处理》

陈则钧

龚雯 主编

王建

主编

杨克冲

主编

严峻

主编

高等教育出版社

机械工业出版社

华中科技大学出版社

机械工业出版社

第二篇：数控机床故障诊断与维修学习心得

数控机床故障诊断与维修

摘要:数控机床促进我国机械制造业的发展，数控机床是机电一体化技术在机械加工领域中应用的典型产品，具有高精度、高效率和高适应性的特点，适于多种、中小批量复杂零件的加工。数控机床故障诊断与维修的基本目的是提高数控设备的可靠性。数控设备的外部故障可以分为软故障和外部硬件损坏引起的硬故障。软故障是指由于操作、调整处理不当引起的，这类故障多发生在设备使用前期或设备使用人员调整时期。关键字：数控故障

数控维修

一

数控机床的维护和保养

1.1数控机床的日常维护 1）严格遵守维护制度 数控系统的编程，操作人员和维修人员必须进行严格的专门培训，熟悉所用数控机床的功能和使用方法，正确的使用机床，避免因操作不当引起的故障。2）数控柜和强电柜的门应尽量少开少关 加工车间一般的空气中都有油雾，灰尘金属粉末等颗粒物，当它们落在数控系统内的电子器件或电路板上，容易引起元器件或电路板的损坏，因此数控柜和强电柜的门应尽量少开少关。如果数控系统超长时间负载工作时，要用正确的散热方法，想办法将对数控系统的外部温度。不得随意开关柜门。3）经常检查电网电压

一般数控系统允许的电网电压波动范围内进行，否则是数控系统不稳定，有可能造成重要元器件的损坏。要经常注意电压电网的波动，特别是电网质量比较差的地区，应及时配置数控系统用的交流稳压装置。

4）定时清扫数控柜的散热通风系统

应每天检查数控系统柜上各个冷却风扇工作是否正常，应视工作环境状况，每半年或每季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象。如果过滤网上灰尘积聚过多，需及时清理，否则将会引起数控系统柜内温度高（一般不允许超过55℃），造成过热报警或数控系统工作不可靠 1.2数控机床的3级保养

1）数控机床的1级保养主要内容有：班前、班中、班后检查并严格遵守每天检查对于数控机床来说，合理的日常维护措施，可以有效的预防和降低数控机床的故障发生几率。针对每一台机床的具体性能和加工对象制定操作规程建立工作、故障、维修档案是很重要的。包括保养内容以及功能器件和元件的保养周期。

2）数控机床的2级保养主要内容有：对主轴箱、各坐标进给传动系统、液压系统、中心润滑系统、冷却系统、气动系统、外观的清理并按照保养的要求去做。

3）数控机床的3级保养主要内容有:对主轴箱、刀塔、尾座要求清理、清洁。对整体外观和各个系统要求清洁，检查和校验。1.3 数控机床维修

1）数控机床故障的种类

数控机床诊断一般是机床提供的自诊断报警信息来排除，在故障排除的过程中也会采用一些典型的方法来辅助，主要有：启动自诊断，在线诊断和离线诊断。

二

数控机床典型故障与诊断

2.1数控机床主轴故障排除的方法 1）外界干扰。主轴在运转过程中出现无规律的震动或转动，出现这类情况时，令主轴转速指令为零，调整零速平衡电位或飘移补偿量参数值，观察是否因参数系统变化引起故障，若调整后仍不能消除该故障，则多为外界干扰引起的。把电源进线端加装电源净化装置，动力线和信号线分开，布线要合理，信号线和反馈线按要求屏蔽，接地线要可靠。

2）主轴过载，主轴电机过热、CNC装置和主轴驱动装置显示过流报警，主要是主轴电机通风系统不良造成、电力接线接触不良、电机切削用量过大，主轴频繁正、反等引起电流增加，采取保持主轴电动机通风系统良好，保持电动机通风系统良好，保持过滤网清洁，检查动力线端子接触情况，严格按照机床操作规程，正确操作机床。

3）主轴定位抖动。当主轴在正常加工时没有问题，仅在定位事产生抖动，主轴定位一般分机械、电气和编码器3中准停定位，当定位机械执行机构不到位，检测装置反馈信息有误差时产生的抖动，另外，主轴定位要有一个减速过程，如果减速或增益参数设置不当，也会引起故障。采取方法，根据主轴定位的方式，主要检查各定位、减速检测元件的工作状态和固定安装情况，如限位开关、接近开关、霍尔元件等。

4）不执行螺纹加工。（1）对于主轴编码器与系统之间的链接不良产生的故障，可通过检查链接电缆接口及电缆线找出故障并修复。（2）对于主轴编码器的位置信号PA、*PA、PB、*PB不良或连接电缆断开产生的故障，可通过系统显示装置上是否有主轴速度显示来判别，如果无主轴速度显示则为该类报警。（3）对于主轴编码器的一转信号PZ、*PZ不良或连接电缆断开产生的故障，可通过加工指令G99和G98切换来判别，如果G98进给切削正常而G99进给切削不执行，则为该类故障。如果以上故障都排除，则为系统本身故障，即系统存储板或系统主板故障。

5）主轴转速与进给不匹配。当主轴与进给同步配合加工时，要领先主轴上的脉冲编码器检测反馈信息，若脉冲编码器或连接电缆线有问题，会引起上述故障。

通过调用I/O状态数据，观察编码器信号线的通断状态；取消主轴与进给同步配合，用每分钟进给指令代替每转进给指令来执行程序，可判断故障是否与编码器有关。

更换维修编码器，检查电缆线接线情况，特别注意信号线的抗干扰措施。

6）转速偏离指令值。实际主轴转速值超过指令给定的转速范围。电动机负载过大，引起转速降低，或低速极限值设定太小，造成主轴电动机过载；测速反馈信号变化，引起速度控制单元输入变化；主轴驱动装置故障，导致速度控制单元错误输出；CNC系统输出的主轴转速模拟量没有达到与转速指令相对应的值。检查空载运转主轴，检测比较实际转速和指令值，判断故障是否由负载过大引起；检查测速装备及电缆线，调节速度反馈量大小，使实际主轴转速达到指令值；用备件判断驱动装置故障部位；检查信号电缆线连接情况，调整有关参数使CNC系统输出的模拟量与转速指令值相对应。

7）主轴异常噪声及振动。区别是由于机械部分链接松动或磨损还是电气驱动部分闭环振荡引起。用机电分离的方法判断开机械和电气部分的连接，分别加以测试

8）主轴电动机不转。如果CNC侧有报警，则按报警提示处理，如无报警，主轴不转，则可能是主轴伺服驱动或变频器缺少模拟量速度给定或使能控制信号。措施是如果CNC给定的电压在0~10伏的电压信号则可以在CNC侧输入指令后，通过万用表来测量伺服驱动输入信号来确认，对于使能信号可以通过PLC I/O状态观察PLC是否有输出控制信号或能用万能表检查使能端子闭合判断。也有可能是CNC或是伺服驱动、变频器参数设定引起的。

总之，数控机床故障产生的原因是多种多样的，有机械问题、数控系统的问题、传感元件的问题、驱动元件的问题、强电部分的问题、线路连接的问题等。在检修过程中，要分析故障产生的可能原因和范围，然后逐步排除，直到找出故障点，切勿盲目的乱动，否则，不但不能解决问题。还可能使故障范围进一步扩大。在面对数控机床故障和维修问题时，首先要防患于未燃，不能在数控机床出现问题后才去解决问题，要做好日常的维护工作和了解机床本身的结构和工作原理，这样才能做到减少机床的故障,让机床使用寿命更长。

三参考文献

[1] 刘江.数控机床故障诊断与维修 [M].北京：高等教育出版社，2009.[2] 姜洪平.数控机床故障诊断与维修 [M].北京：北京理工大学出版社，2006.[3] 孙慧平.数控机床调试安装技术 [M].北京：电子工业出版社，2008.[4] 刘树表.数控机床故障诊断与维修 [M].北京：人民邮电出版社，2009.[5] 李继忠.数控机床螺距误差补偿与分析 [J].组合机床与自动化加工技术，2010.

第三篇：数控机床故障诊断与维修的必要性

数控机床故障诊断与维修的必要性

今天机床维修讲解一下数控机床故障诊断与维修的必要性，数控维修技术不仅是保证数控机床正常运行的前提，对数控技术的发展和完善也起到了巨大的推动作用。因此，目前他已经成为了一门专门的学科。另外，任何一台数控机床都是一台过程控制设备，这就要求它在实时控制每一时刻都准确无误地工作。任何部位的故障与失效，都会使机床停机，从而造成生产停顿。因而对数控系统这样原理复杂、结构精密的装置进行维修就显得十分必要了。在许多行业中，花费几十万到上千万美元引进数控机床，这些机床均处于关键的工作岗位若在出现故障后不及时维修排除，就会造成较大的经济损失

数控机床维修的技术指标

要发挥数控机床的效率，就要求机床开动率高，这对数控机床提出了可靠性的要求。衡量可靠性的主要指标是平均我故障时间MTBF。平均无故障时间是指这杯在一个使用比较长的过程中，两次故障间隔的平均时间，即总工作时间MTBF=———————总故障次数

当数控机床发生了故障，需要及时进行排除，从开始排除故障知道数控机床能正常使用所需要的时间为平均修复时间MTTR，反应了数控机床可维修性。衡量数控机床的可靠性和可维修性的指标是平均有效度A：

MTBF

A=————————MTBF+MTTR

平均有效度是指可维修的设备再摸一段时间内维持其性能的概率，这是一个小于1的正数。数控机床故障的平均修复时间越短，则A就越接近1，那么数控机床的使用性能就越好

数控机床的故障诊断与维修是数控机床使用构成中重要组成部分，也是目前制约数控机床发挥作用的因素之一，因此学习数控机床故障诊断与维修的技术和方法有重要的意义

第四篇：数控机床故障诊断与维修报告实习文档

控机床故障诊断与维修--

文字 系统可靠性的基本概念

系统可靠性是指数控系统在规定的条件和规定的时间内完成规定功能的能力，故障是指系统在规定的条件和规定的时间内失去了规

定的功能。

数控机床是复杂的大系统，它涉及光、机、电、液等很多技术，发生故障是难免的。机械锈蚀、机械磨损、机械失效，电子元器件老化、插件接触不良、电流电压波动、温度变化、干扰、噪声，软件丢失或本身有隐患、灰尘，操作失误等都可导致数控机床出故障。

数控机床故障诊断

一．故障诊断内容

1）动作诊断：监视机床各动作部分，判定动作不良的部位。诊断部位是ATC、APC和机床主轴。

2）状态诊断：当机床电机带动负载时，观察运行状态。

3）点检诊断：定期点检液压元件、气动元件和强电柜。

4）操作诊断：监视操作错误和程序错误。

5）数控系统故障自诊断：

二．CNC系统诊断技术

当前使用的各种CNC系统的诊断方法归纳起来大致可分为三大类。

（1）启动诊断（Star up Diagnostics）

把CNC系统每次从通电开始到进入正常的运行准备状态为止，系统内部诊断程序自动执行的诊断。诊断的内容为系统中最关键的硬件和系统控制软件，如CPU、存储器、I/O单元等模块以及CRT/MDI单元、纸带阅读机、软盘单元等装置或外部设备。

（2）在线诊断（On— Line Diagnostics）

指通过CNC系统的内装程序，在系统处于正常运行状态时，对CNC系统本身以及与CNC装置相连的各个伺服单元，伺服电机，主轴伺服单元和主轴电机以及外部设备等进行自动诊断、检查。一般来说，包括自诊断功能的状态显示和故障信息显示两部分。

．接口显示：为了区分出故障发生在数控内部，还是发生在PLC或机床侧，有必要了解CNC和PLC或CNC和机床之间的接状态以

及CNC内部状态。

．内部状态显示：

（a）由于外因造成不执行指令的状态显示。

（b）复位状态显示。

（c）TH报警状态显示，即纸带水平和垂直校验，显示出报警时的纸带错误孔的位置。

（d）磁泡存储器异常状态显示。

（e）位置偏差量的显示。

（f）旋转变压器或感应同步器的频率检测结果显示。

（g）伺服控制信息显示。（h）存储器内容显示等。

故障信息显示的内容一般有上百条，最多可达600条。这许多信息大都以报警号和适当注释的形式出现。一般可分成下述几大类：

（a）过热报警类；（b）系统报警类；（c）存储器报警类；

（d）编程/设定类，这类故障均为操作、编程错误引起的软故障；

（e）伺服类：即与伺服单元和伺服电机有关的故障报警；

（f）行程开关报警类；

（g）印刷线路板间的连接故障类。

（3）离线诊断（Off—Line Diagnostics）

离线诊断的主要目的是故障导通知故障定位，力求把故障定位在尽可能小的范围内。现代CNC系统的离线诊断用软件，一般多已与CNC系统控制软件一起存在CNC系统中，这样维修诊断时更为方便。

（a）通讯诊断：用户只需反CNC系统中专用“通信接口”连接到普通电话线上，而在西门子公司维修中心的专用通信诊断计算机的“数据电话”也连接到电话线路上，然后由计算机向CNC系统发送诊断程序，并将测试数据输回到计算机进行分析关得出结论。（b）自修复系统：备用模块则系统能自动使故障模块脱机而接通备用模块，从而使系统较快地进入正常工作状态。

（c）具有AI（人工智能）功能的专家故障诊断系统：

①在处理实际问题时，通过具有某个领域的专门知识的专家分析和解释数据并作出决定。

②专家系统利用专家推理方法的计算机模型来解决问题，并且得到的结论和专家相同。

三．伺服系统的诊断方法

采用发光二级管来批示故障可能产生的原因，例如过热报警，过流报警，过压报警，欠压报警，I2t值监控（用于电源电路）等。

数控机床维修

一．概述

数控机床的维修概念，不能单纯局限于数控系统发生故障时，如何排除故障和及时修复，使数控系统尽早投入使用，还应包括正确

使用和日常保养等。

二．正确操作和使用数控系统的步骤

（1）数控系统通电前的检查

1）检查CNC装置内的各个印刷线路板是否紧固，各个插头有无松动。

2）认真检查CNC装置与外界之间的全部连接电缆是否按随机提供的连接手册的规定，正确而可靠地连接。

3）交流输入电源的连接是否符合CNC装置规定的要求。

文字

文字4）确认CNC装置内的各种硬件设定是否符合CNC装置的要求。

只有经过上述检查，CNC装置才能投入通电运行。

（2）数控系统通电后的检查

1）首先要检查数控装置中各个风扇是否正常运转。

2）确认各个印刷线路或模块上的直流电源是否正常，是否在允许的波动范围之内。

3）进一步确认CNC装置的各种参数。

4）当数控装置与机床联机通电时，应在接通电源的同时，作为按压紧急停止按钮的准备，以备出现紧急情况时随时切断电源。

5）用手动以低速给移动各个轴，观察机床移动方向的显示是否正确。

6）进行几次返回机床基准点的动作，用来检查数控机床是否有返回基准点功能，以及每次返回基准点的位置是否完全一致。

7）CNC装置的功能测试。

三．CNC系统的日常维护

1）制订CNC系统的日常维护的规章制度。2）应尽量少开数控柜和强电柜的门。3）定时清理数控装置的散热通风系统。4）CNC系统的输入/输出装置的定期维护。

5）定期检查和更换直流电机电刷。6）经常监视CNC装置用的电网电压。

7）存储器用电池的定期更换。8）CNC系统长期不用时的维护。

9）备用印刷线路板的维护。对于已购置的备用印刷线路板应定期装到CNC装置上通电运行一段时间，以防损坏。

10）做好维修前期的准备工作：

①技术准备：维修人员应在平时充分了解系统的性能。

②工具准备：作为最终用户，维修工具只需准备一些常规的仪器设备，如交流电压表，直流电压表，可能用指针式的也可以是数字式的，测量误差在±2%范围内即可。万用表也是一种常用的仪表。

③备件准备：一旦由于CNC系统的部件或元器件损坏，使系统发生故障。为能及时排除故障，用户应准备一些常用的备件。

四．故障处置

一旦CNC系统发生故障，系统操作人员应采取急停措施，停止系统运行，保护好现场。

（1）故障的表现 ①系统发生故障的工作方式

工作方式有：Tape（纸带方式）、MDI（手动数据输入方式）、MEMORY（存储器方式）、EDIT（编辑）、HANDLE（手轮）、JOG（点

动）方式。

②MDI/DPL（手动数据输入/显示）。

③系统状态显示有时系统发生故障时却没有报警，此时需要通过诊断画面观察系统所处的状态。

④定位误差超差情况。⑤在CRT上的报警及报警号。⑥刀具轨迹出现误差时的速度。

（2）故障的频繁程度 ①故障发生的时间及频率。②加工同类工件时，发生故障的概率。

③故障发生的方式，判别是否与进给速度、换刀方式或是与螺纹切削有关。

④出现故障的程序段。

（3）故障的重复性

①将引起故障的程序段重复执行多次进行观察，来考察故障的重复性。②将该程序段的编程值与系统内的实际数值进行比较，确认两者是否有差异。

③本系统以前是否发生过同样故障？

（4）外界状况 ①环境温度。②周围的振动源。

③系统的安装位置检查，出故障时是否受到阳光的直射等。

④切削液、润滑油是否飞溅到了系统柜、系统柜里是否进水，受到水的浸渍（如暖气漏水）等。

⑤输入电压调查，输入电源是否有波动、电压值等。

⑥工厂内是否有使用大电流的装置。

⑦近处是否存在干扰源。

⑧附近是否正在修理或调试机床、安装了新机床等。

⑨重复出现的故障是否与外界因素有关？

（5）有关操作情况

①经过什么操作之后才发生的故障？

②机床的操作方式对吗？ ③程序内是否包含有增量指令？

（6）机床情况 ①机床调整状况。

②机床在运输过程中是否发生振动？

③所用刀具的刀尖是否正常？ ④换刀时是否设置了偏移量？ ⑤间隙补偿给的是否恰当？ ⑥机械另件是否随温度变化而变形？

⑦工件测量是否正确？

（7）运转情况

①在运转过程中是否改变过或调整过运转方式？ ②机床侧是否处于报警状态？是否已作好运转准备？ ③机床操作面板上的售率开关是否设定为“0”？

④机床是否处于锁住状态？ ⑤系统是否处于急停状态？ ⑥系统的保险丝是否烧断？

⑦机床操作面板上的方式选择开关设定是否正确？

（8）机床和系统之间接线情况

①电缆是否完整无损？

②交流电源线和系统内部电线是否分开安装？

③电源线和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？

（9）CNC装置的外观检查

①机柜。检查破损情况和是否是在打开柜门的状态下操作。②机柜内部。风扇电机工作是否正常？控制部分污染程序。

③纸带阅读机。纸带阅读机是否有污物？

④电源单元。保险丝是否正常？

⑤电缆。电缆连接器插头是否完全插入、拧紧？ ⑥印刷线路板。印刷线路板数量有无缺损？

⑦MDI/CRT单元。

（10）有关穿孔纸带的检查 ①纸带阅读机天关是否正常？ ②有关纸带操作的设定是否正确？ ③纸带是否折、皱和存有污物？

④纸带的连接处正常否？ ⑤纸带上的孔有无破损？ ⑥这条纸带是否用过？

⑦使用的是黑色纸带还是其它颜色的纸带？

五．故障检查方法

１．直观法

这是一种最基本的方法。维修人员通过对故障发生时的各种光、声、味等异常现象的观察以及认真察看系统的每一处，往往可将故障范围缩小到一个模块或一块印刷线路板。这要求维修人员具有丰富的实际经验，要有多学科的较宽的知识和综合判断的能力。

２．自诊断功能法

现代的数控系统虽然尚未达到智能化很高的程度，但已经具备了较强的自诊断功能。能随时监视数控系统的硬件和软件的工作状况。一旦发现异常，立即在CRT上报警信息或用发光二极管批示出故障的大致起因。利用自诊断功能，也能显示出系统与主机之间接口信号的状态，从而判断出故障发生在机械部分还是数控系统部分，并批示出故障的大致部位。这个方法是当前维修时最有效的一种方法。

３．功能程序测试法

所谓功能程序测试法就是将数控系统的常用功能和特殊功能，如直线定位、圆弧插补、螺纹切削、固定循环、用户宏程序等用手工编程或自动编程方法，编制成一个功能程序测试纸带，通过纸带阅读机送入数控系统中，然后启动数控系统使之进行运行，藉以检查机床执行这些功能的准确性和可靠性，进而判断出故障发生的可能起因。本方法对于长期闲置的数控机床第一次开机时的检查以及机床加工造成废品但又无报警的情况下，一时难以确定是编程错误或是操作错误，还是机床故障时的判断是一较好的方法。

４．交换法

这是一种简单易行的方法，也是现场判断时最常用的方法之一。所谓交换法就是在分析出故障大致起因的情况下，维修人员可以利用备用的印刷线路板、模板，集成电路芯片或元器件替换有疑点的部分，从而把故障范围缩小到印刷线路板或芯片一级。它实际上也是

在验证分析的正确性。

在备板交换之前，应仔细检查备板是否完好，并应检查备板的状态应与原板状态完全一致。这包括检查板上的选择开关，短路棒的设定位置以及电位器的位置。在置换CNC装置的存储器板时，往往还需要对系统作存储器的初始化操作（如日本FANUC公司的FS—6系统用的磁泡存储器就需要进行这项工作），重新设定各种数控数据，否则系统仍将不能正常地工作。又如更换FANUC公司的7系统的存储器板之后，需重新输入参数，并对存储器区进行分配操作。缺少了后一步，一旦零件程序输入，将产生60号报警（存储器容量不够）。有的CNC系统在更换了主板之后，带需进行一些特定的操作。如FNUC公司在FS—10系统，必须按一定的操作步骤，先输入9000～9031号选择参数，然后才能输入0000号至8010号的系统参数和PC参数。总之，一定要严格地按照有关系统的操作、维修说明书的要求进行

操作。

５．转移法

所谓转移法就是将CNC系统中具有相同功能的二块印刷线路板、模块、集成电路芯片或元器件互相交换，观察故障现象是否随之转移。藉此，可迅速确定系统的故障部位。这个方法实际上就是交换法的一种。因此，有关注意事项同交换法所述。

６．参数检查法

众所周知，数控参数能直接影响数控机床的功能。参数 通常是存放在磁泡存储器或存放在需由电池保持的CMOS RAM中，一旦电池不足或由于外界的某种干扰等因素，会使个别参数丢失或变化，发生混乱，使机床无法正常工作。此时，通过核对、修正参数，就能将故障排除。当机床长期闲置工作时无缘无故地出现不正常现象或有故障而无报警时，就应根据故障特征，检查和校对有关参数。

另外，经过长期运行的数控机床，由于其机械传动部件磨损，电气无件性能变化等原因，也需对其有关参数进行调整。有些机床的故障往往就是由于未及时修改某些不适应的参数所致。当然这些故障都是属于故障的范畴。

７．测量比较法

CNC系统生产厂在设计印刷线路板时，为了调整、维修的便利，在印刷线路板上设计了多个检测用端子。用户也可利用这些端子比较测量正常的印刷线路板和有故障的印刷线路板之间的差异。可以检测这些测量端子的电压或波形，分析故障的起因及故障的所在位置。甚至，有时还可对正常的印刷线路人为地制造“故障”，如断开连线或短路，拨去组件等，以判断真实故障的起因。为此，维修人员应在平时积累印刷线路板上关键部位或易出故障部位在正常时的正确波形和电压值。因为CNC系统生产厂往往不提供有关这方面的资料。

８．敲击法

当系统出现的故障表现为若有若无时，往往可用敲击法检查出故障的部位所在。这是由于CNC系统是由多块印刷线路板组成，每块板上又有许多焊点，板间或模块间又通过插接件及电缆相连。因此，任何虚焊或接触不良，都可能引起故障。当用绝缘物轻轻敲打有虚

焊及接触不良的疑点处，故障肯定会重复再现。

９．局部升温

CNC系统经过长期运行后元器件均要老化，性能会变坏。当它们尚未完全损坏时，出现的故障变得时有时无。这时可用热吹风机或电烙铁等来局部升温被怀疑的元器件，加速其老化，以便彻底暴露故障部件。当然，采用此法时，一定要注意元器件的温度参数等，不

要将原来是好的器件烤坏。

１０．原理分析法

根据CNC系统的组成原理，可从逻辑上分析各点的逻辑电平和特征参数（如电压值或波形），然后用万用表、逻辑笔、示波器或逻辑分析仪进行测量、分析和比较，从而对故障定位。运用这种方法，要求维修人员必须对整个系统或每个电路的原理有清楚的、较深的了解。

除了以上常用的故障检查测试方法外，还有拔板法，电压拉偏法，开环检测法以及在上章中曾提出的诊断方法等多种。这些检查方法各有特点，按照不同的故障现象，可以同时选择几种方法灵活应用，对故障进行综合分析，才能逐步缩小故障范围，较快地排除故障。

六．故障排除的一般方法

当数控系统出现报警发生故障时，维修人员不要急于动手处理，而应多进行观察和试验。

１．充分调查故障现场

这是维修人员取得第一手材料的一个重要手段。一方面要向操作者调查，详细询问出现故障的全过程，查看故障记录单，了解发生过什么现象，曾采取过什么措施等；另一方面，要对现场要做细致的勘查。从系统的外观到系统内部各印刷线路板都应细心地察看是否有异常之处。在确认系统通电无危险有情况下，方可通电，观察系统有何异常，CRT显示的内容等。

２．认真分析产生故障的起因

当前的CNC系统智能化程度都比较低，系统尚不能自动诊断出发生故障的确切原因。往往是同一报警号可以有多种起因，不可能将故障缩小到具体的某一部件。因此，在分析故障的起因时，一定要思路开阔。往往有这种情况，自诊断出系统的某一部分有故障，但究其起源，却不在数控系统，而是在机械部分。所以，无论是CNC系统，机床强电，还是机械、液压、气路等，只要有可能引起该故障的原因，都要尽可能全面地列出来，进行综合判断和筛选，然后通过必要的试验，达到确诊和最终排除故障的目的。

造成数控系统故障而又不易发现的另一个重要原因是干扰。根据经验，大致有下面几种原因。

（１）机床生产厂的装配工艺问题

装配工艺不好反映在干扰方面的表现大致有如下几点。①没有采用一点接地法。有些机床生产为了图省事，到处就近接地，结果造成多点接地，形成地环流。②由于接地点选择不当或接触不良，甚至虚焊造成接地电阻变大而引起噪声干扰。③CNC系统与主机的信号通讯，有许多是采用屏蔽线连接的，若对屏蔽地处理不当，没有按照规定连接（如有的屏蔽地按规定只许接在系统侧，而不能接在机床侧，如图4.3—1所示）也是造成干扰的一种因素。

（２）强电干扰

数控机床的强电柜中的接触器、继电器等电磁部件均是CNC系统的干扰源。交流接触器，交流电机的频繁起动、停止时，其电磁感应现象会使CNC系统控制电路中产生尖峰或波涌等噪声，干扰系统的正常工作。因此，一定要对这些电磁干扰采取措施，予以消除。

通常是采用在交流接触器线圈的两端或交流电机的三相输入端并联RC网络，而在直流接触器或在直流电磁阀的线圈两端反相并入一个续流二极管等的办法来抑制这些电器产生的干扰噪声（如图4.3—2所示）。但要注意一点，这些并入的吸收网络的连线不应大于20cm，否则，其效果就不理想。

同时，查CNC系统的控制电路的输入电源部分，也要采取措施。一般多用浪涌吸收器并联在电源线间，如图4.3—3所示，从而可有

效地吸收电网中的尖峰电压，起到一定的保护作用。

（３）供电线路的干扰

由于我国局部地区电力不足和供电频率不稳和用户厂电网分配不合理等因素造成供电线路的干扰。现象可归纳为超压、欠压、频率和相位漂移、谐波失真、共模噪声及常模噪声等原因。为养活供电电线路干扰可采取下列措施。

①在电网电压变化较大的地区，应在CNC系统的输入电源前增加电子稳压器，以养活电网电压波动。如果能加入电源调节器，则效果更

好，但切不可串入自耦变压器。

②用户厂的供电线路的容量应能满足数控机床电器容量的要求。

③数控机床避免与电火花设备以及大功率的起、停频繁的设备共用一干线，以免这些设备的干扰通过供电线串入到CNC系统中。

④数控机床设备安置时应远离中频炉、高频感应炉等变频设备。

３．动手修复

一旦故障部位已找到，但手头却无可更换的备件时，可用移植借用办法，作为应急措施来解决。例如某一组件坏了（如与非门或触发器等），但损坏的往往只是组件中的某一路，其它几部分还是好的。而在印刷线路板的设计中，又往往只是用了组件中的一部分，没有全部用满。此时，可将没有使用的富余部分取来作为应急用。具体的作法是，切断已损坏部分的插脚（包括输入和输出脚），然后由区线

将信号输入、输出线引至富余的组件插脚 上即可。

典型数控机床维修方法

一．西门子3系统的维修

1）电源接通后无基本画面显示

（a）电路板03840号板上无监控灯显示

（b）03840号电路板上监控灯亮

①监控灯闪烁。如果监控灯闪烁频率为1Hz，则EPROM有故障；如果闪烁频率为2Hz，则PLC有故障；如以4Hz频率闪烁，则保持电

池报警，表示电压已不足。

②监控灯左灭右亮。表示操作面板的接口板03731板有故障或CRT有故障。

③监控灯常亮。这种故障，通常的原因有：CPU有故障；EPROM有故障；系统总线（即背板）有故障、电路板上设定有误、机床数据错误、以及电路板（如存储器板、耦合板、测量板）的硬件有故障。

2）CRT上显示混乱

（a）保持电池（锂电池）电压太低，这时一般能显示出711号报警。

（b）由于电源板或存储曾被拔出，从而造成存储区混乱。这是一种软故障，只要将CNC内部程序清除并重新输入即可排除故障。

（c）电源板或存储器板上的硬件故障造成程序显示混乱。（d）如CRT上显示513号报警，表示存储器的容量不够。

3）在自动方式下程序不能启动

（a）如此时产生351号报警，表示CNC系统启动之后，未进行机床回基准点的操作。

（b）系统处于自动保持状态。

（c）禁止循环启动。检查PLC与NC间的接口信号Q64.3。

4）进给轴运动故障

（a）进给轴不能运动。造成此故障的原因有：

①操作方式不对；

②从PLC传至NC的信号不正常；

③位控板有故障（如03350，03325，03315板有故障）。

④发生22号报警，它表示位置环未准备好。

⑤测量系统有故障。如产生108，118，128，138号报警，这是测量传感器太脏引起的。如产生104，114，124，134报警，则位置环有硬

件故障。

⑥运动轴处于软件限位状态。只要将机床轴往相反方向运动即可解除。⑦当发生101，111，121，131号报警时，表示机床处于机械夹紧状态。

（b）进给轴运动不连续。

（c）进给轴颤动。

①进给驱动单元的速度环和电流环参数没有进行最佳化或交流电机缺相或测速元件损坏，均可引起进给轴颤动。

②CNC系统的位控板有故障。

③机构磨擦力太大。

④数控机床数据有误，有关机床数据的正确设定如下。

（d）进给轴失控。

①如有101，111，121，131号报警请对夹紧进行检查。②如有102，112，122，132号报警，则说明指令值太高。

③进给驱动单元有故障。

④数控机床数据设定错误，造成位置控制环路为正反馈。

⑤CNC装置输至驱动单元的指令线极性错误。

（e）103～133号报警。这是轮廓监控报警。速度环参数没有最佳化或者KV系数太大。

（f）105～135号报警。位置漂移太大引起的。移量超过500mv，检查漂移补偿参数N230～N233。

5）主轴故障

如果实际主轴转速超过所选齿轮的最高转速，则产生225号报警；如主轴位置环监控发生故障，则发生224号报警。

6）V·24串行接口报警

（a）20秒内仍未发送或接收到数据时：

①外部设备故障； ②电缆有误； ③03840板有故障。

（b）穿孔纸带信息不能输入，其原因有：

①操作面板上钥匙开关在关的位置，从而造成纸带程序不能输入； ②如果0384号板上的数据保护开关不在释放位置时，不能输入数据纸带；

③如果不能输入L80～L99和L900～L999号子程序，则多是由于PLC与NC接口信号Q64·3为“1”（循环禁止）引起的。

（c）停止位错误。①波特率设定错误； ②阅读机有故障； ③机床数据错误。

二．FANUC公司的Ⅲ系统维修

可参考《数控机床使用与维修》一书 [s:18]

第五篇：数控机床故障诊断与维修课程教案_图文.

安徽机电职业技术学院数控机床故障诊断与维修课程 教 案 课程编号: 教师姓名: 专业班级: 开课时间: 教案填写要求

1.一门课程的教案应包括三个层面的设计:(1课程内容、教学基本要求、教学手段、教学方法设计等,主要解决本门课教什么、怎么教的问题

(2各章节内容、教学方法、要求设计等,主要解决各章节教什么,怎么教;(3一次课教学内容、教学方法、要求设计等,主要解决一次课教什么、怎么教。

2.一次课的教案内容原则上应包括本次课的教学目的、教材分析、教学过程、教学后记等方面。其中教学目的是课堂教学活动围绕的中心和力求达到的目标。教材分析则要找出本次课的重、难点及关键,并确立突出重点、克服难点、抓住关键的方案;教学过程是教案的主体,要按引入新课、讲授、总结与巩固三方面详细设计;教学后记是教案执行情况的经验总结,目的在于改进和调整教案,为下一轮课讲授设计更加良好的教学方案。

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到而进行的自我保护.四.负载对地短路的故障诊断(列举实例

当一个电源同时供几个负载使用时,若其中一个负载发生短路,就可能引起其他负载的失电故障.(二数控实训台电路板的电气连接 实训目的:弄懂机床电气原理图。

实训装置:万用表、“+”、“一”螺丝刀、实训台电路板等.安徽机电职业技术学院教案首页

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