《数控机床维修》
教 案
中德职业技术学院机械工程系目 录教案1--------概述2
教案2--------数控机床的安装调试2
教案3--------数控机床的验收4
教案4--------数控机床的调整、主轴部件4
教案5--------进给传动部件的调整2
教案6--------回转部件、自动换刀装置的调整4
教案7--------位置检测装置、床身导轨的调整2
教案8--------数控系统发展简介、FANUC-0ib功能介绍2
教案9--------FANUC-0ib系统构成、硬件连接4
教案10------系统参数与设定4
教案11------I/O接口及PMC编程8
教案12------ SINU MERIC 840C特点介绍主要功能2
教案13----- SINUMERIC 840C系统的结构及各部分的功能4
教案14------ fanuc-0ib系统报警分类及常见故障分析4
教案15-----FANUC-0ib常见报警及处理方法8
教案16----数控机床的故障诊断及维修技术概述2
教案17----利用PLC进行数控机床的故障检测2
教案18-----数控系统系统故障的诊断2
教案19-----伺服系统的故障及维修技术2
教案20-----检测装置的故障及诊断2
天津中德职业技术学院教 师 教 案课程
数控机床维修
班级
学期
上课日期
课时
2
累计课时
2
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
概述
教学目的要 求
了解数控机床的一般知识(数控机床的优点、常识、数控维修的意义、对数控维修人员的要求)，
了解数控维修的意义了解该课程的学习方法，
教学重点
学好《数控机床维修》的意义
教学难点
维修方法
主要教具、
设备、材料
教师自制教学课件结合课程内容教师自制教学多媒体
课后记
在教学过程中，应着重提出数控维修的意义以及作为数控维修人员需要养成的工作习惯、工作方法。
提出该课程学习方法的问题。
天津中德职业技术学院教案专用纸第一章 概述
1.数控机床的优点：数控机床集机械制造、计算机、气动、传感检测、液压、光机电技术等一体，其优点：
⑴ 能够进行复杂型面零件的加工，解决工艺难题。
⑵ 提高生产率
⑶ 具有柔性
⑷ 减轻工人的劳动强度
2．我国数控机床的发展现状
起步年代：1958开始研制
目前生产能力：2001年国内数控机床产量已达1.8万台
国产数控系统：⑴华中理工大学华中一型、华中二型
⑵北京航天机床数控集团航天一型
⑶中科院沈阳计算机所蓝天一型
⑷中国珠峰数控公司中华一型
3．加强数控维修的意义
⑴技术需要
⑵市场需要
⑶企业的效益需要
4．对数控维修人员的要求
⑴知识面广
⑵良好的系统的培训
⑶良好的英语阅读能力
⑷敢于实践，通过实践不断总结经验
⑸敬业精神
⑹持续的学习精神
5．本课程的学习任务、要求
⑴掌握数控机床安装调试验收的的知识、验收机床精度的方法。
⑵熟悉数控机床的机械结构、调整方法
⑶掌握典型数控系统的软硬件知识、具有对典型数控系统故障进行初步诊断及判断的能力。
⑷熟悉数控机床维修的原则方法。
天津中德职业技术学院教 师 教 案课程
数控机床维修
班级
学期
上课日期
课时
2
累计课时
4
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
第二章：数控机床的安装调试及验收第一节：数控机床的安装调试
教学目的要 求
了解数控机床安装的知识及一般步骤。
了解数控机床安装调试内容：初就位组装、系统的联接和调整、通电试车、机床精度和功能调试、机床的试运行。
教学重点
数控机床安装调试的内容
教学难点
机床安装调试过程提到的概念常识
主要教具、
设备、材料
教师自制教学课件
课后记
本节课内容应理论联系实际，把机床安装调试的过程讲清楚。讲解此过程需要注意的事项，题目：设计数控机床性能实验报告。
天津中德职业技术学院教案专用纸
第二章 数控机床的安装、调试验收
1．介绍数控机床分类及数控机床的结构知识
2．简述数控机床的从订购至交付使用的过程第一节 数控机床的安装调试数控机床的初就位和组装内容：工艺准备、技术准备、机床的电气液压气管的连接。
数控系统的连接和调整
⑴外部电缆的连接：系统及各单元、接地、三相电源的连接
⑵确认电压、频率，检查相序。
⑶检查连接、排除短路隐患。
⑷接通数控柜。
⑸参数的设定和确认
⑹硬件短路棒及开关的设定
⑺参数的设定。主要是核查
⑻参数的备份
⑼系统与机床的接口：熟悉系统调试的技术知识、通过接口检测机床的状态。
通电试车
⑴通电起的准备：清洗、润滑、粗调几何精度
⑵第一次通电的过程：一次全部接通或部分接通
注意事项：安全问题机床运行状态
⑶通电正常后，检查内容：手动进给、主轴、手轮。
限位开关
回零动作机床精度和功能调试
⑴精调机床水平
⑵调试换刀动作（ATC）
⑶调试交换工作台动作（APC）
⑷试验各主要操作功能：常用指令、辅助动作等
⑸检查附件是否完整及工作是否正常机床的试运行运行考机程序：数控车：16小时加工中心：32小时
考机程序的考核范围
执行考机程序需：不应发生除操作失误引起的任何故障。
程序因故障中断后，需重新开始计时
天津中德职业技术学院教 师 教 案课程
数控机床维修
班级
学期
上课日期
课时
4
累计课时
8
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
第二章．数控机床的安装调试及验收第二节．数控机床的验收
教学目的要 求
理解数控机床验收的知识、验收内容。
通过实训掌握数控机床精度验收的常用工具的使用方法通过实训掌握机床精度验收的一般方法。
教学重点
机床精度验收
教学难点
机床精度验收项目的概念及实际动手试训
主要教具、
设备、材料
多媒体教学课件数控机床机床精度验收工具。
课后记
本节应理论联系实际，就决议下问题：
机床精度验收的内容及方法（理论、实际）。
机床精度验收的意义。
天津中德职业技术学院教案专用纸
第二节：数控机床的验收数控机床的验收：新产品定型及性能验收
一般用户的验收机床验收的内容：
⑴开箱检验和外观检查内容：
⑵机床性能及数控功能检验
机床性能的验收：主轴、进给、换刀、机床噪声、电气装置、数控装置、气动液压装置、附属装置的运行是否达到设计要求或出厂说明书要求。
以一台加工中心为例，设计一个机床性能测试报告。
⑶数控功能的检验：
检验的内容：由考机程序体现出系统性能：运动指令功能、准备指令功能、操作功能、显示功能等。
编制简单的考机程序。
机床的精度验收：
验收的条件及指导检验内容：几何精度、定位精度、切削精度
⑴几何精度的概念及检验内容定义：综合反映机床的各关键零部件及其组装后的几何形状误差。
常用的检验工具：精密水平仪、精密方箱、直角尺、平尺、平行光管、千分表、测微仪、高精度验棒。
以加工中心为例，减验的内容,
㈠工作台面的平面度
㈡各坐标方向移动的相互垂直度
㈢X\Y坐标方向上移动时工作台的平行度
㈣X坐标方向上移动时工作台T型槽侧面的的平行度
㈤主轴的轴向窜动
㈥主轴孔的径向跳动
㈦主轴沿Z坐标方向移动时主轴轴心的平行度
㈧主轴回转轴心线对工作台面的垂直度
㈨主轴箱在Z桌表方向移动的直线度
⑵定位精度及检验定义：机床各坐标轴在数控装置的控制下运动所能达到的位置精度检测工具：双频激光干涉仪、测微仪和成组块规、标准刻度尺、光学读数显微镜。
检验内容：直线轴的定位精度及重复定位精度
直线轴的回零精度
直线轴的反向误差。
回转运动的定位精度及重复定位精度
回转运动轴的回零精度
回转运动的反向误差。
⑶切削精度定义：是一项综合精度，不仅反映机床的几何精度和定位精度，同时还包括了试件的材天津中德职业技术学院教案专用纸
料、环境温度、刀具性能已急切削条件等各种因素造成的误差和计量误差。
保证切削精度，必须要求机床的几何精度和定位精度的实际误差要比允差小。
天津中德职业技术学院教 师 教 案课程
数控机床维修
班级
学期
上课日期
课时
4
累计课时
12
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
第三章．数控机床的调整第一节：数控机床的机械知识概述第二节：主轴部件
教学目的要 求
掌握数控机床及结构知识掌握三种主轴部件的结构原理、了解机械拆卸及装配工艺。
教学重点
主轴部件的结构原理、机械拆卸及装配工艺
教学难点
读图、拆卸装配试训
主要教具、
设备、材料
多媒体课件实训教具
课后记
主轴是数控机床的主要部件，通过本节要抓住以下几点进行讲解：
结合基础课的理论，复习和掌握主轴的几种功能及结构。
通过将结和实训，掌握机械常见部件的结构及主轴拆装工艺。
天津中德职业技术学院教案专用纸
第三章 数控机床的调整第一节：数控机床的机械知识概述常见的数控机床类型数控机床的构成几个部分的作用简介：
⑴主轴部件：提供切削功率、在高档数控机床中还具有C轴功能及定向功能
⑵进给部件：在伺服电机的驱动下完成直线运动的定位、进给。
⑶回转运动部件：指旋转轴如：B轴、A轴
⑷自动换刀装置：数控车床的转塔刀架、加工中心的刀库及换刀机构
⑸位置检测装置：直线光栅尺、圆光栅等位置检测元件
⑹气动、液压：完成机床的辅助动作如：换刀、交换工作台的机构第二节 主轴部件的结构与调整主轴部件拆卸前的准备：技术准备,相关部件的图纸资料
工具的准备，拆卸主轴时需要使用的工具
工作场地的清理清洁。
CK7815型数控车主轴部件的结构及调整
⑴结构图
⑵拆卸及调整
⑶拆卸与调整过程需要注意的事项
NT-J032数控铣床主轴部件的结构与调整
⑴结构图
⑵拆卸及调整
⑶拆卸与调整过程需要注意的事项
THK6380加工中心主轴部件的结构与调整
⑴结构图
⑵拆卸及调整
⑶拆卸与调整过程需要注意的事项
天津中德职业技术学院教 师 教 案课程
数控机床维修
班级
学期
上课日期
课时
2
累计课时
14
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
第三章．数控机床的调整第三节：进给传动系统部件的调整
教学目的要 求
了解机床进给部件的布置形式了解进给部件各环节的联接形式进给传动链中，消除间隙的方法、调试方法。
教学重点
进给传动链中，消除间隙的方法、调试方法
教学难点
读图，拆卸、装配及调整实训。
主要教具、
设备、材料
多媒体课件实训教具
课后记
传动结构中，安装结构是重点；传动间隙的调整以及丝杠预紧的方法也是重点。
天津中德职业技术学院教案专用纸
第三节 进给部件的调整
1进给系统的布置形式
2进给电机的联接形式
⑴直联式
⑵齿轮减速式
⑶同步带式
3进给间隙的调整减速齿轮间隙的调整直齿圆柱齿轮传动中的间隙调整：偏心套调整法、轴向垫片调整法、双片薄齿错齿调整法。
斜齿圆柱齿轮传动间隙调整：垫片调整法、轴向压簧调整法。
锥齿轮调整：轴向压簧调整、轴向弹簧调整法。
滚珠丝杠负的结构、调整、预紧。
天津中德职业技术学院教 师 教 案课程
数控机床维修
班级
学期
上课日期
课时
4
累计课时
18
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
第三章．数控机床的调整第四节．回转部件的调整第五节．自动换刀装置的调整
教学目的要 求
了解数控机床回转部件的结构原理了解回转传动间隙的调整方法。
了解数控机床常见的换刀装置的结构形式，
教学重点
回转传动间隙的调整方法
教学难点
读图，回转部件的机械调整
主要教具、
设备、材料
多媒体课件实训教具
课后记
回转部件结构复杂，刀具交换部件的动作繁多，学习的重点是调整。
着重讲解结构中易出现间隙的环节。
天津中德职业技术学院教案专用纸
第四节 回转部件的调整几种常见的回转工作台的结构形式调整工作台回转间隙的调整第五节自动换刀装置
1数控机床常见的换刀装置的结构
⑴车床：多轴转塔自动换刀装置
⑵加工中心：由刀库、机械手组成
2刀库的形式：转塔式、圆盘式、链式、格子式。
3机械手：各种机械手的动作图
天津中德职业技术学院教 师 教 案课程
数控机床维修
班级
学期
上课日期
课时
2
累计课时
20
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
第三章．数控机床的调整第六节．位置检测装置的调整第七节．床身导轨的调整
教学目的要 求
掌握数控机床位置检测装置的结构形式、光栅尺、编码器的安装调整方法了解床身导轨的种类及特点、调整要求。
教学重点
编码器、光栅尺的安装方法，导轨的安装要求
教学难点
床身导轨的安装要求
主要教具、
设备、材料
多媒体课件实训教具
课后记
位置检测一节从安装工艺及调整步骤处展开，同时讲解错误安装的故障现象，床身导轨主要是结构及安装要求。
天津中德职业技术学院教案专用纸
第六节 位置检测装置的调整
1位置检测的分类、功能。
直线型：增量式、绝对式。回转型：脉冲编码器、旋转编码器、圆光栅。
2常见的位置检测装置简介第七节 床身导轨的调整导轨的种类及特点
⑴滑动导轨
⑵滚动导轨
⑶静压导轨导轨的调整要求
⑷导轨调整的要求
⑸滚动导轨的调整要求
⑹静压导轨的调整要求
天津中德职业技术学院教 师 教 案课程
数控机床维修
班级
学期
上课日期
课时
2
累计课时
22
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
第四章：典型数控系统的结构原理第一节：数控系统的发展简介第二节．Fanuc-oi系统功能介绍
教学目的要 求
了解数控系统的发展情况，
理解数控系统的各种控制功能的原理。
教学重点
数控系统的各种控制功能
教学难点
控制功能与系统参数的结合内容
主要教具、
设备、材料
多媒体课件数控系统综合试验台（车床、加工中心）
课后记
本节是数控系统的开始，数控系统功能讲解有助于了解数控系统的操作及编程，为以后数控系统参数的调整打基础。
天津中德职业技术学院教案专用纸
第四章．典型数控系统的结构和原理
数控系统的发展简介
国外主流厂家产品数控产品介绍.tif
国内数控常见产品介绍第二节．Fanuc-oi系统功能介绍系统
刚性攻丝：主轴控制回路为位置闭环控制，主轴电机的旋转与攻丝轴（Z轴）进给完全同步，从而实现高速高精度攻丝。
复合加工循环：复合加工循环可用简单指令生成一系列的切削路径。比如定义了工件的最终轮廓，可以自动生成多次粗车的刀具路径，简化了车床编程圆柱插补：该功能最适用于切削圆柱上的槽。能够按照圆柱表面的展开图进行编程。
直接编程：可直接指定诸如直线的倾角、倒角值、转角半径值等尺寸，这些尺寸在零件图上指定，这样能简化部件加工程序的编程。
5,记忆型螺距补偿：利用该补偿功能，可对丝杠螺距误差等机械系统中的误差进行补偿，补偿数据以参数的形式存储在CNC的存储器中。
6．：CNC内装PMC编程：PMC对机床和外部设备进行程序控制。
·PMC-SA1 5μs/step 5000steps
·PMC-SB7 0.033μs/step 24000steps(限于0i)
7,随机存储模块：MTB(机床厂)可在CNC上直接改变PMC程序和宏执行器程序。由于使用的是闪存芯片，故无需专用的RAM写入器或PMC的调试RAM。
8,显示单元,
9．FANUC伺服电机：伺服电机1,伺服电机2
天津中德职业技术学院教 师 教 案课程
数控机床维修
班级
学期
上课日期
课时
4
累计课时
26
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
第四章．典型数控系统的结构和原理第三节：fanuc_0ib系统的构成、硬件连接
教学目的要 求
掌握fanuc_0ib数控系统电气连接知识。
掌握该系统伺服原理、信号连接掌握该系统主轴连接信号意义。
掌握数控接口信号的连接（X、Y）
教学重点
本节内容为本章的重点
教学难点
本节内容为本章的难点
主要教具、
设备、材料
多媒体课件数控系统综合试验台（车床、加工中心）
课后记
了解数控系统的硬件结构是做好数控机床维修的第一步。本届内容是教材的重点之一，结合实物及练习使同学们掌握这部分知识。
接口信号部分是PMC编程的基础。
天津中德职业技术学院教案专用纸
第三节：fanuc_0ib系统的构成、硬件连接系统构成,硬件构成及各部分的功能见硬件构成综合联线介绍：联线图见综合连线数控系统的电源连接介绍：见与外电路电源连接数控系统与主轴单元的连接及控制信号：系统提供两种控制方式：1）串行主轴接口：系统与主轴间采用串行电缆通讯，连接图：串行主轴接口。2）模拟主轴接口：系统向主轴单元提供指令电压及其他控制指令，主轴单元向系统输出其状态。连接图,模拟主轴接口数字伺服的原理：系统方框图见数字伺服的方框图。伺服连接见伺服连接
I/O连接：内装I/O卡上的接口CB104、CB105、CB106、CB107四个接口连接操作面板及机床的输入和输出，这些地址有确定的含义，在PMC编程时要使用到。接口插针地址见输入输出接口
天津中德职业技术学院教 师 教 案课程
数控机床维修
班级
学期
上课日期
课时
4
累计课时
30
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
第四章．典型数控系统的结构和原理第四节：系统的参数及设定
教学目的要 求
掌握参数在数控机床中的意义掌握该系统参数的调用、修改的方法理解数控系统参数的分类掌握与机床维修的有关参数的设定
教学重点
参数的调用、修改典型参数的意义
教学难点
参数的设定
主要教具、
设备、材料
多媒体课件数控系统实验台（车床、加工中心）
课后记
明确参数在数控机床中的意义，了解参数的分类。维修中常见参数的意义以及检测调试方法。
天津中德职业技术学院教案专用纸
第四节：系统的参数及设定参数的概念数控系统的参数完成数控系统与机床结构和机床各种功能的匹配，这些参数在数控系统中按一定的功能组进行分类，例如：伺服轴参数配置数控机床的轴数，各轴伺服电机数据、速度及位置反馈元件类型及反馈元件数据，串行通讯口参数对串行口进行数据传输时的波特率、停止位等进行赋值，等等。
2．参数的显示、输入方法及存储
⑴参数的显示：按MDI面板的“SYSTEM”键几次或一次后，再按软键“参数”选择参数画面。
定位期望参数的方法：按翻页键直到期望的参数号。
使用键盘输入期望的参数号码，再按“NO键索”
⑵参数的输入：在MDI方式或急停状态，首先修改参数写保护设定
。按“OFFSET SETTING”键，再按”SETTING”软键，显示如下画面
。修改写保护参数：PARAMETER WRITE=1
,在进入参数显示画面，找到希望修改的参数，使用键盘输入数据，按“INPUT”键
⑶参数的存储：人工抄录参数清单
使用存储卡
利用串行通讯，将参数传入计算机。
3．参数的分类
1 有关“SETTING”的参数
2 有关阅读机/穿孔机接口的参数
2.1所有通道共用的参数
2.2 有关通道1的参数(I/O=0)
2.3 有关通道1的参数(I/O=1)
2.4 有关通道2的参数(I/O=2)
3 有关POWER MATE管理器的参数
4 有关轴控制、设定单位的参数
5 有关坐标系的参数
6 有关存储式行程检测的参数
7 有关进给速度的参数
8 有关加减速控制的参数
9 有关伺服的参数
10 有关DI/DO的参数
11 有关MDI、显示和编辑的参数
12 有关程序的参数
13 有关螺距误差补偿的参数
14 有关主轴控制的参数
15 有关刀具补偿的参数
16 有关固定循环的参数
16.1 有关钻削固定循环的参数
16.2 有关螺纹切削循环的参数
16.3 有关多重固定循环的参数
16.4 有关小孔钻削循环的参数
17 有关刚性攻丝的参数
18 有关缩放/坐标旋转的参数
19 有关单一方向定位的参数
20 有关极坐标插补的参数
21 有关法线方向控制的参数
22 有关分度盘分度的参数
23 有关用户宏程序的参数
24 有关图案数据输入的参数
25 有关跳步功能的参数
26 有关自动刀具补偿(T系列)和自动刀具长度补偿(M系列)的参数
天津中德职业技术学院教 师 教 案课程
数控机床维修
班级
学期
上课日期
课时
8
累计课时
38
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
第四章．典型数控系统的结构和原理第五节．I/O接口及PMC编程
教学目的要 求
通过本节的学习，掌握PMC接口信号的意义、PMC的常用指令、掌握PMC编程的一般方法，为利用PMC对机床进行故障分析打下基础。
教学重点
接口信号的意义
PMC编程
教学难点
PMC编程
主要教具、
设备、材料
多媒体课件数控系统实验台（数控车、加工中心）
编程计算机
课后记
掌握PMC编程的指令及方法，是以后利用PMC进行数控机床维修的基础。要求掌握常用指令及编程思路，了解功能指令的含义。
天津中德职业技术学院教案专用纸
第五节．I/O接口及PMC编程接口地址的意义及分配接口是连接CNC系统-PLC-机床本体的节点，节点是信息传递和控制的通道向PMC输入的信号有从NC来的输入信号（M功能，T功能信号），从机床来的输入信号（循环启动，进给暂停信号等）。从PMC输出的信号有向NC的输出信号（循环启动，进给暂停信号等），向机床输出的信号（刀架回转，主轴停止等）。
字母
信号的种类
X
由机床向PMC的输入信号（MT(PMC）
Y
由PMC向机床的输出信号(PMC(MT)
F
由NC向PMC的输入信号(NC(PMC)
G
由PMC向NC的输出信号(PMC(NC)
R
内部继电器
D
保持型存储器的数据
重要接口信号的解释附录天津中德职业技术学院教案专用纸
PMC顺序程序编制的流程
天津中德职业技术学院教案专用纸
顺序程序的执行过程
常用PMC指令的解释
基本指令基本指令见下表4.3
序号
编码
键输入
处理内容
1
RD
R
读入指定的信号状态并设置在ST0
2
RD.NOT
RN
将指定的信号状态读入取非并设置到ST0
3
WRT
W
将逻辑运算结果（ST0）输出到指定地址
4
WRT.NOT
WN
将逻辑运算结果（ST0）取非后输出到指定地址
5
AND
A
逻辑与
6
AND.NOT
AN
将指定的信号状态取非后进行逻辑与
7
OR
O
逻辑和
8
OR.NOT
ON
将指定信号状态取非后进行逻辑和
9
RD.STK
RS
将寄存器内容向左移1位，并将指定地址的信号状态设到ST0
10
RD.NOT.STK
RNS
将寄存器内容向左移1位，并将指定地址的信号状态取非读出来设到ST0
11
AND.STK
AS
把ST0和ST1的逻辑积设到ST1，把寄存器内容向右移1位
12
OR.STK
OS
把ST0和ST1的逻辑和设到ST1，把寄存器内容向右移1位
功能指令在编制数控机床的顺序程序时，对一些复杂的问题仅靠基本指令实现起来是很困难的，例如，译码，算术运算，比较，回转等，所以，系统设计了功能指令，我们只需知道了其功能、参数设置，而不用考虑其内部复杂的运行过程。
功能指令的种类和处理内容见表4.4
表4.4
序号
格式1
梯形图
格式2
纸带穿孔程序显示
格式3
程序输入
执行时间常数
处理内容
1
END1
SUB1
S1
97
第一级程序结束
2
END2
SUB2
S2
0
第二级程序结束
3
END3
SUB48
S48
0
第三级程序结束
4
TMR
TMR
T
18
定时器
5
TMRB
SUB24
S24
18
固定定时器
6
DEC
DEC
D
24
译码
7
CTR
SUB5
S5
25
计数器
8
ROT
SUB6
S6
85
回转控制
9
CON
SUB7
S7
51
代码转换
10
MOVE
SUB8
S8
37
逻辑积后数据传送
11
COM
SUB9
S9
5
线圈断开
12
COME
SUB29
S29
2
线圈断开区域结束
13
JMP
SUB10
S10
7
跳转
14
JUMPE
SUB30
S30
2
跳转结束
15
PARI
SUB11
S11
18
奇偶校验
16
DCNV
SUB14
S14
52
数据转换
17
COMP
SUB15
S15
28
比较
18
COIN
SUB16
S16
28
判断一致性
19
DSCH
SUB17
S17
239
数据检索
20
XMOV
SUB18
S18
63
数据变址传送
21
ADD
SUB19
S19
39
加法
22
SUB
SUB20
S20
39
减法
23
MUL
SUB21
S21
95
乘法
24
DIV
SUB22
S22
103
除法
25
NUME
SUB23
S23
39
常数定义
26
CODB
SUB27
S27
28
二进制代码转换
27
DCNVB
SUB31
S31
135
扩展数据传送
28
COMPB
SUB32
S32
19
二进制数据比较
29
ADDB
SUB36
S36
51
二进制加法
30
SUBB
SUB37
S37
51
二进制减法
31
MULB
SUB38
S38
86
二进制乘法
32
DIVB
SUB39
S39
87
二进制除法
33
NUMEB
SUB40
S40
13
二进制常数定义
34
DISP
SUB49
S49
88
信息显示
编制简单的PMC程序
⑴编制一个程序，实现方式控制（手动，MDI,编辑，自动）
⑵编制一个程序，实现输入M指令在面板上的指示灯上显示
⑶编制一个程序，实现输入T指令在面板上的指示灯上显示
⑷编制程序，实现冷却液的控制（手动、执行M指令两种方式）
⑸编制一个回零程序：1。单步X---灯亮、Y—灯亮、Z—灯亮。
按一个按钮自动实现X\Y\Z依次完成。
⑹编制一个程序，当X\Y\Z移动时，对应的灯亮。
⑺编制一个润滑控制的PMC程序，要求：
起动机床开始，15秒钟润滑。
15秒钟润滑后停止25分钟。
润滑中15秒后为达到压力报警。
25分钟后压力未下降报警。
天津中德职业技术学院教 师 教 案课程
数控机床维修
班级
学期
上课日期
课时
2
累计课时
40
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
第六节．SINUMERIC 840C特点介绍主要功能
教学目的要 求
了解SINUMERIC 840C的主要功能
教学重点
SINUMERIC 840C系统操作界面认识
教学难点
操作SINUMERIC 840C系统的界面
主要教具、
设备、材料
教师自制的多媒体课件结合教学内容自制的幻灯片
课后记
讲解本节内容时结合FANUC系统知识，做到两者的融会贯通
天津中德职业技术学院教案专用纸
第六节．SINU MERIC 84C特点介绍，及主要功能
1显示功能（display）
屏幕文本可以在五种语言中切换（德，英，法，意，西）；可显示坐标实际值和剩余距离值，多通道显示，并具有屏幕保护功能。
2操作功能（operation）
操作安操作区域划分为：MACHINES，PARAMETERS，PROGRAMMINGS,SERVICES，DIAGNOSIS
3操作方式分为：
自动方式：程序的自动运行，加工程序中断后，从断点恢复运行；可进行进给保持及主轴停止，跳段功能，单段功能，空运转
JOG方式（SETUP）
示教（TEACH IN）
手动输入运行（MDA）
4驱动及轴的配置：
适用于车床，铣床以及特殊应用，具有公英制两种显示系统，可进行两种系统的切换。
输入分辨率可选：0.01—0.00001mm，0.01—0.00001度
位置控制分辨率：0.05—0.00005mm,0.05—0.00005度
位置控制输出可选：模拟±10v/2ma或数字连接SIMODRIVE611-D
进给及快移速度：最小进给：0.01mm/min
最大速度：10000mm/min
5主轴配置功能：主轴定向，恒切削速度，变螺距螺纹，主轴转速从0.1rpm—99000rpm，最高8挡切换，可模拟±10v/2ma或数字连接SIMODRIVE611-D。
6 CNC编程：
加工的同时进行程序的输入，编辑，删除，拷贝，以及PLC报警文本的编辑
程序中插入注释语句
绝对值及增量值编程
7 PLC编程
STEP5编程语言，带有扩展指令集，可用LAD，STL，CSF进行编程。
1024个输入地址；1024个输出地址；128个计数器；128个计时器；
8存储能力
硬盘可存储32000个程序
1MB到3MB的RAM用于存储用户的加工程序及参数
32KB的PLC用户程序存储器；8KB的PLC参数存储。
硬盘上至少40M的用户数据存储空间
9数据交换通用RS232C接口，连个附加RS232C接口，在加工的同时可进行程序的读入和输出，
10安全和诊断功能：
安全程序监视测量电路，系统温度，电池，电压，存储，限位开关，风扇等。
接口诊断，带有日期和时间的报警记录存储；轮廓监视，主轴监视，PLC内部状态显示，可编程工作区域限制。
天津中德职业技术学院教 师 教 案课程
数控机床维修
班级
学期
上课日期
课时
4
累计课时
44
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
第七节．SINUMERIC 840C系统的结构及各部分的功能第八节．SINUMERIC840C参数及接口
教学目的要 求
了解该系统的工作原理了解该系统各模块的作用了解伺服系统的控制信号的意义。
了解该系统的参数分类、参数调用、plc的诊断
教学重点
系统各模块的作用、伺服系统
教学难点
本节内容均为难点
主要教具、
设备、材料
教师自制的多媒体课件结合教学内容自制的幻灯片
课后记
对照FANUC系统讲解本节的知识。驱动系统的知识是重点，要求掌握原理，控制信号的作用。
天津中德职业技术学院教案专用纸
第七节．SINUMERIC 840C系统的结构及各部分的功能
1.系统介绍840C图片：IN840C的基本配置分为三部分：操作显示部分、主机框架及输入输出设备。操作显示部分有：PC键盘，机床操作面板。主机框架有两种：框架1（双子框架），框架2（三子框架），每个框架都带有风扇，六个插槽位置，主机框架上装有电源模块，CSB（中央服务单元）板，位置测量板，NC CPU板，PLC CPU板和MMC CPU 板。系统的保护电池在CSB板上，其规格为：6LR61，550，9v。
2.各模块的功能
⑴中央控制器：中央控制器的基本部件是：电源模块，中央服务板，PLC CPU135WD板，作为各功能模块的框架，为其他功能模块提供电源及数据总线。
⑵CSB(中央服务板)：为RAM存储器提供数据保持电池；提供电子手轮，探测头，快速NC输入的接口；提供风扇电源，发出NC准备信号；监视电池电压、电源电压、风扇、内部温度。
⑶NC-CPU,CPU的规格486DX-VB/33MHZ，486DX-VB/66MHZ或486DX4-VB/100MH,提供与SIMODRIVE 611D的数据接口，最大能够提供3MG的NCU用户存储器，用以处理零件程序
⑷PLC-CPU,CPU规格为80186/16MHZ
存储用户程序，并用电池保存可连接部件：为串行分布式外设提供两个RS485接口；最多可连接15个分布式外设端子块；机床控制面板；手持单元；编程单元；为PLC报警处理提供的8个中断输入,
⑸MMC CPU:这是一个嵌入式计算机主板，规格为：486SX/486DX，该板的主要作用：中央数据存储（本板集成有硬盘），操作和显示，为用户方案提供开放系统结构，连接显示器，提供串行口、并行口。
⑹测量电路模块：输出伺服使能信号，输出3个轴（坐标轴/主轴）的指令信号，接受3个轴的模拟测量电路模块的位置反馈信号。
⑺DMP(分布式机床外设)：它是机床输入输出信号和PLC用户程序之间的接口。PLC用户程序处理的机床信号直接通过DMP，控制机床的动作。由于PLC和DMP之间通过一根串行信号电缆连接，所以减少了机床众多电气信号直接到PLC的连接，提高了系统的可靠性。
3,840系统连接驱动模块：SIN840C可以带模拟伺服（611A）和数字伺服（611D）两种:模拟伺服的指令电压为模拟信号（±10V）由56、14端输入；数字伺服时，系统和各模块通过一根扁平电缆串起来，通过数字的形式，系统发出指令并接受各轴的状态。
以下为一个典型的SIMDRIVE611A伺服单元的配置图
天津中德职业技术学院教案专用纸
⑴IR模块:主要功能是产生直流母线电压（600V），供给主轴模块和进给伺服模块，同时产生供各个模块内部使用的+24v和+5v电压。
⑵主轴驱动模块：接受CNC来的控制信号和控制指令，将IR模块提供的600V直流电压转换成三相交流电压，驱动主轴电机。
⑶进给伺服模块：接受CNC来的控制指令和控制信号，将IR模块产生的600V直流电压逆变成三相交流电压，驱动进各伺服电机。
IR模块的使能电路：下面的电路仅是该系列伺服连接的一个特例，不同的设备，选用的控制信号不同，连接方法也会不同，主要搞清模块的信号的含义。见 ER模块三相380V交流电源通过平波电抗器后，送入模块的U，V，W(电抗器未画出)。当380v电源送入ER模块后，首先内部逻辑电源电路开始工作（+24V，+5V），当内部电源正常后，端子9出现24V电压。由于总开关的辅助触点闭合，111上出现24V电压，当在模块内部完成预充电过程后，模块内部触点将闭合，113端上出现24V，通过电路的短接连接到端子63，允许ER模块的整流电路工作，产生600V直流电压。
端子64是驱动器使能端子,72—73.1是ER模块的准备输出信号，当ER模块工作正常后，此触点闭合。 脉冲使能63无效时，驱动装置立即禁止所有轴运行，伺服电机无制动的自然停止；驱动器使能64无效时，驱动装置立即置所有进给轴的速度设定值为零，伺服电机进入制动状态，200ms后电机停转；轴使能65无效时，对应轴的速度设定制为零，伺服电机进入制动状态，200ms后电机停转。正常情况下伺服电机在外加参考电压的控制下转动，调节电位改变指令电压，可控制电机的转速，参考电压的正负决定电机的旋转方向伺服模块由控制板和功率模块组成，控制板有用户友好接口和标准接口两个伺服控制模块连接，控制板上插有参数板，当控制板有故障，进行更换后，还需将原参数板插上。
一般情况下,对于用户友好接口，IR模块准备好后，机床24V电源出现在673端子，如果驱动器正常，672端会发出驱动准备好信号。
当脉冲使能和驱动器使能信号接通后，伺服接受到控制指令（56，14），可以实现轴的移动。
标准接口对信号做了些简化，除使能信号、指令信号外只保留了起动禁止和选择电流控制两个信号。
天津中德职业技术学院教案专用纸
第八节．SINUMERIC840C参数及接口
⒈SIN840C系统的软件结构及启动过程
SIN840C控制结构包括三个主要部分：数控（NCK）,可编程逻辑控制器（PLC）,人机通讯（MMC）.控制结构图如下：
各部分所完成的任务及相互之间的关系如下：
NCK执行：工件加工程序的执行，坐标轴及主轴的控制，当前加工零件程序的存储，UMS（用户存储子模块）通讯处理等，这一部分与其它数控系统一样执行典型的数控任务，是系统的核心，NCK采用通道结构，每一个通道象一个独立的数控一样工作有它自己的块处理器和插补器，通道由操作方式组来组织，最多可有两个操作方式组合四个通道。
MMC（人机通讯）包括有：基本系统和应用程序。基本系统执行文件操作及管理以及计算机硬件管理任务，例如：显示管理，通讯协调，数据管理，文件编辑，MMC操作通讯系统等，操作系统软件是FlexOS。在基本系统上开发出的应用程序将系统的操作方式分为以下几个部分：机床（Machine）,参数（Parameters），编程(Programs)，诊断(Diagnostics)，服务(Services)，以及模拟(Simulation),它们是系统的主菜单，主菜单下还有各自的菜单树，实现系统的一个部分的任务各操作方式所能完成的任务见下图
天津中德职业技术学院教案专用纸
PLC（可编程逻辑控制器）部分包括接口控制，机床信号从这里输入或输出，在PLC内，基本信号是按照信号类型进行分组，组织。为了学习方便在附录中有接口信号表。NCK与PLC的数据通讯通过通讯RAM交换，以数据块的形式进行调用，存取。
下图PLC-NCK的接口
天津中德职业技术学院教案专用纸
了解系统的启动过程对我们维修机床是很有意义的，它可以帮助我们分析机床在起动过程中出现的故障系统通电后，首先进入NCK系统程序存储器检查和（CHECKSUM）和MMC通电自检程序，检查一系列的硬件及设置。当这个过程不被中断后，控制系统将装载控制软件，即NCK和MMC软件从硬盘开始引导起动；PLC程序是在系统安装时，即机床厂家安装调试机床时，将程序从硬盘或从编程器传入由电池保存的RAM存储器的，机床断电后由电池保存，系统起动时不执行PLC程序装载。
系统完成装载系统软件后，装载硬盘的NC/DATA目录下的用户数据，这些数据可能是IKA()GIA()数据，机床数据（TEA1,TEA2等）存在有电池保存的RAM中，在起动系统时并不执行这些机床数据的装载。之后系统装载所有STANDARD工件目录下的数据，该目录下的程序及数据调入内存后，就可以执行程序的调用执行了。
当执行完上述装载步骤，没有其它的起动配置步骤后，下一步进入JOG方式下的主菜单。可以进行控制系统的操作了。
⒉参数的分类及常用参数的意义参数的调用及修改：
SIN840C的参数是由口令（PASSWORD）进行保护，仅当输入正确的口令后才可进入参数画面天津中德职业技术学院教案专用纸
进行参数的调用及修改,西门子设置的口令为：1111。以下为诊断方式下的主菜单
选择PASSWORD，输入1111，按 SET软键，按Start-up软键进入下面为主菜单：
按Machine data软键进入参数画面，下面为参数画面主菜单
参数的分类：SIN840C在软件版本3以后，数据的显示采用交互式显示方式，即机床数据用表格和文本说明方式来显示。数据的显示不再按数据号的方式来排列，而是按数据的功能来分类。大部分数据的现实是按：MD NO；数据的功能或作用；数据的值；结构方式来显示。机床数据分为以下几大类：
⑴机床配置显示页面仅用以显示当前机床配置的数据，这些数据都是在机床厂家已经设定好，通过此画面可以了解主轴，坐标轴的数量及名称，与该设置对应的参数请参考系统安装手册
⑵NC配置与NC数据是为配置通道，主轴，坐标轴而输入的值（方式组，名称，轴名称，存在形式）以及各类成组的NC数据（例如漂移补偿，为置换增益，加速度，加紧云插，与轮廓有关的数据及各种速度，主轴的转速极限等）。
⑶PLC配置与PLC数据是为配置机床控制面板，接口等而输入的值（使用的控制面板，地址，TT机床等）以及各类成组的PLC数据（例如：报警信息，刀库数据，PLC和DMP的接口数据等）
⑷驱动器配置与起动器数据：配置的伺服驱动模块及主轴驱动的型号，电机型号等。
⑸固定循环数据：数控固定循环（测量循环，加工循环）可以通过该类数据进行赋值，对循环的功能进行调整。
⑹IKA数据（曲线插补）：该数据用以下面复杂的功能：1丝杠螺距补偿功能，2，数据表控制的几何及速度的轮廓插补功能。
⑺用户数据指用户可以根据自己的情况将一些常用的机床参数（NC数据,NC轴，PLC数据等）,组织在一起，便于使用。
⒊参数的保持及备份由于SIN840CMMC-CPU结合了计算机硬盘，并采用了计算机的DOS操作系统的数据管理形式，从软件版本3以后，SIN840C的所有系统程序（NCK,PLC）都存储在硬盘上，在系统起动过程中，由MMC对NCK-CPU和PLC-CPU加载引导程序和系统程序，系统完成起动，MMC将硬盘上的USER/LOCAL/STANDARD工件目录下的所有加工程序和数据加载到NCK内存之中。所有的机床数据，设定数据，PLC程序也可以在硬盘上备份。当数据丢失或更换电路板 (PLC-CPU,NC-CPU) 后，将存在硬盘上的数据执行一次加载就可以了。
⑴数据的存储：机床的数据是在DIAGNOSIS/START-UP/MACHINE DATA/FILE FUNCTION区域中，按软键SAVE TO DISK，这是根据屏幕的提示输入存储数据的文件名，然后按 OK就可以了；参数的存储可以分类存储也可以将所有的参数一起存储。该文件可以通过同一区域中的LOAD FROM DISK元件重新加再，也可以通过数据输入/输出设备存到磁盘上。设定数据是在SERVICES/NC区域中用SAVE NC或 LOAD NC软件来存储或加载。
天津中德职业技术学院教案专用纸
⑵PLC程序在MMC上是以机器码的形式存储的，存储在SERVICES/DATA MANAGEMENT/PLC/DATA/的ANW-PROG这个文件上。一般来说，机床功能调试完成后，机床厂家应将PLC程序存储。PLC程序的存储在GENERAL RESET画面中进行。（这个画面中的软键都很重要，当你不了解其具体含义时不要乱按），SAVE PLC软键将当前PLC CPU内存中的所有程序存储到硬盘上的ANW-PROG文件中，PLC RESET 软键隐含地将ANW-PROG文件加载到PLC CPU的内存中。所以我们在操作机床时，不能随意删除文件，假如不小心删除了ANW-PROG，再执行PLC-RESET机床就因无PLC程序而无法工作。
⑶西门子还为SIN840C提供了一种硬盘备份功能-磁带机（STEAMER）,该功能是将硬盘上的所有数据（包括DOS系统）备份到一磁带上，该磁带一般为160MB或600MB，可以将整个硬盘备份下来，该功能需要磁带机来完成。当硬盘损坏，可将磁带上的所有程序再传到新硬盘上。
⒋接口及常用接口信号的意义接口信号的调用方法版本3及更高版本的调用方法依次软键：Diagnosis(Services(PLC service，进入接口信号调用画面，通过此画面，可以查看到输入信号，输出信号，标志位（辅助继电器），数据块的状态，从而可根据语句表或梯形图的来查找机床的故障原因。
SIN840C的用户PLC程序是用STEP5语言来编写的，按照STEP5编程对输入输出信号等的定义，在接口画面中各软键对应的意义如下：
IW—输入字，机床的输入到PLC的信号（按钮，接近开关，压力开关等），
QW—输出字，PLC输出到机床的信号（信号指示，继电器，电磁阀等）
FW—标志字，PLC程序中的中间结果，或称为中间继电器，它表示的状态仅在程序内部使用及帮助进行故障的逻辑分析，没有物理的输出。
DB—数据字，在SIN840C系统中，PLC与NC之间的通讯是通过调用与赋值数据块的数据来完成的，NC将自己的状态输出到相应的数据块，PLC调用这些数据块，通过PLC程序进行处理，并将处理结果输出到对应的数据块。
DX—双字节数据字
T—计时器
C—计数器
天津中德职业技术学院教案专用纸
IW，QW,FW,T,C是机床厂家在设计PLC程序时，根据机床功能，结构，电路而定义的地址，西门子保留一部分数据块作为NC(>PLC通讯，机床厂家编制PLC程序时对这一部分数据块进行调用和赋值，了解了这部分数据块的意义，在查找故障时可以确定入手点（例如，机床进给停止，主轴信号分析等）。
天津中德职业技术学院教 师 教 案课程
数控机床维修
班级
学期
上课日期
课时
4
累计课时
48
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
第五章，典型数控系统报警及处理
fanuc-0ib系统报警分类及常见故障分析第二节FANUC-0ib常见报警及处理方法
教学目的要 求
掌握数控系统的报警分类常见报警的报警原因、恢复方法。
教学重点
常见报警的报警原因、恢复方法
教学难点
报警的原因及对应的措施
主要教具、
设备、材料
多媒体课件幻灯片
课后记
掌握报警的分类，是通过报警号迅速定位故障部位的基础。
详解以上报警的原因及故障查找步骤。
天津中德职业技术学院教案专用纸
第五章，典型数控系统报警及处理
第一节，fanuc-0ib系统报警分类及常见故障分析
FANUC-0C系统将故障分为以下几大类：
1,P/S程序报警（000~222）：在程序的编辑、输入、存储、执行过程中出现的报警，这些报警大多数是因为输入错误的地址、数据格式或不正确的操作方法等造成的，根据具体报警代码，纠正操作方法或修改加工程序就可恢复。
APC（绝对脉冲编码器）报警（3n0~3n9）：检测绝对脉冲编码器的通讯，参数保存的故障。由于采用电池保存编码器的数据，不正确的电池更换步骤或其他原因造成数据丢失，都会造成报警。
SV(伺服)报警(400~4n7)：这类报警在后面有较详细的叙述。
超程报警（5n0~5nm）：通过一定的方法将机床的超程轴移出超程区即可
PMC报警(600~606):
过热报警(700,704)
系统错误(900~998)
后台编辑报警宏程序报警
PMC程序运行报警（1000~）。机床厂家在编制机床的顺序程序时，对机床外部动作可能处于的不正确的工作状态进行检测，编制报警表。维修这类故障时请参考机床厂家的说明书和梯形图。
天津中德职业技术学院教 师 教 案课程
数控机床维修
班级
学期
上课日期
课时
8
累计课时
56
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
第五章，典型数控系统报警及处理第二节FANUC-0ib常见报警及处理方法
教学目的要 求
常见报警的报警原因、恢复方法。
教学重点
常见报警的报警原因、恢复方法
教学难点
报警恢复实验过程
主要教具、
设备、材料
多媒体课件数控系统实验台（数控车床、加工中心）
课后记
详解以上报警的原因及故障查找步骤。
为了提高学习兴趣，和教学效果，教师要设计几个故障让学生动手解决。
天津中德职业技术学院教案专用纸
第二节FANUC-0i常见报警及处理方法
典型的故障进行故障分析和恢复方法的介绍：
1．P/S00# 报警
2．PS/100#报警
3．P/S101#报警
4．P/S85~87串行接口故障
5．90#报警（回零动作异常）
6．3n0（n轴需要执行回零）
7．3n1~3n6(绝对编码器故障)
8．3n7~3n8(绝对脉冲编码器电池电压低)
9．SV400#，SV402#(过载报警)
10．SV401,SV403(伺服准备完成信号断开报警)
11．SV4n0：停止时位置偏差过大
12．SV4n1(运动中误差过大)
13．SV4n4#（数字伺服报警）
14．SV4n6报警：反馈断线报警
15．ALM910/911 RAM奇偶校验报警
16．手动及自动均不能运行
17．不能JOG操作运行
18．不能自动运行各种报警的原因及处理：
P/S00# 报警故障原因：设定了重要参数，如：伺服参数，系统进入保护状态，需要系统重新起动，装载新参数。
恢复办法：在确认修改内容后，切断电源，再重新起动即可。
PS/100#报警
故障原因：修改系统参数时，将写保护设置PWE=1后，系统发出该报警。
恢复方法：1,发出该报警后，可照常调用参数页面修改参数 。
2,修改参数进行确认后，将写保护设置PWE=0
3,按RESET键将报警复位，如果修改了重要的参数，需重新起动系统。
P/S101#报警故障原因：存储器内程序存储错误，在程序编辑过程中，对存储器进行存储操作时电源断开，系统无法调用存储内容。
恢复方法：1,在MDI方式，将写保护设置为PWE=1
2,系统断电，按着（DELETE）键，给系统通电。
3,将写保护设置为PWE=0,按RESET键将101#报警消除。
天津中德职业技术学院教案专用纸
P/S85~87串行接口故障故障原因：在对机床进行参数、程序的输入，往往用到串行通讯，利用RS232接口将计算机或其它存储设备与机床联接起来。当参数设定不正确，电缆或硬件故障时会出现报警。
故障查找和恢复：85#报警指的是：在从外部设备读入数据时，串行通讯数出现了溢出错误，被输入的数据不符或传送速度不匹配，检查与串行通讯相关的参数，如果检查参数没错误还出现该报警时,检查I/O设备是否损坏
86#报警指的是：进行数据输入时I/O设备的动作准备信号（DR）关断。需检查：1，串行通讯电缆两端的接口（包括系统接口），2，检查系统和外部设备串行通讯参数，3，检查外部设备，4，检查I/O接口模块（可进行更换模块进行检查或去专业公司检查）。
#87报警说明有通讯动作，但通讯时数控系统与外部设备的数据流控制信号不正确，检查1，系统的程序保护开关的状态，在进行通讯时将开关处于打开状态。2,I/O设备和外部通讯设备。
90#报警（回零动作异常）
故障原因,返回参考点中，开始点距参考点过近，或是速度过慢故障恢复：1，正确执行回零动作，手动将机床向回零的反方向移动一定距离，这个位置要求在减速区以外，再执行回零动作。
2，如果以上操作后仍有报警，检查回零减速信号，检查回零档块，回零开关及相关联的信号电路是否正常。
3，机床的回零参数在机床厂已经设置完成，可检查回零时位置偏差（DOG800~803）是否大于128，大于128进行4项；如果低于128，可根据参数清单检查以下参数是否有变化：PRM518~521(快移速度)，PRM#559~562(手动快移速度)。作适当调整使回零时的位置偏差大于或等于128
4，如果位置偏差大于128，检查脉冲编码器的电压是否大于4.75V，如果电压过低，更换电源；电压正常时仍有报警需检查脉冲编码器和轴卡。
3n0（n轴需要执行回零）
故障原因：绝对脉冲编码器的位置数据由电池进行保持，不正确的更换电池方法（在断电的情况下换电池），更换编码器，拆卸编码器的电缆。
恢复方法：该报警的恢复就是使系统记忆机床的位置，有以下两种方法：
1，如果有返回参考点功能，可以手动将报警的轴执行回零动作，如果在手动回零时还有其它报警，改变参数PRM21#（该参数指明各轴是否使用了绝对脉冲编码器）,消除报警，并执行回零操作，回零完成后使用RESET消除该报警
2，如果没有出现回零功能，用MTB完成回零设置，方法如下：
a）在手动方式将机床移到回零位置附近（机械位置）,
b)选择回零方式
c)选择回零轴，选择移动方向键“+”或“—”移动该轴，机床移到下一个栅格时停下来。这位置就被设为回零点。
天津中德职业技术学院教案专用纸
3n1~3n6(绝对编码器故障)
故障原因：编码器与伺服模块之间通讯错误，数据不能正常传送。
恢复方法：在该报警中牵涉三个环节：编码器，电缆，伺服模块。先检测电缆接口，再轻轻晃动电缆，注意看是否有报警，如果有，修理或更换电缆。在排除电缆原因后，可采用置换法，对编码器和伺服模块进行进一步确认。
3n7~3n8(绝对脉冲编码器电池电压低)
故障原因：绝对脉冲编码器的位置由电池保存，当电池电压低有可能丢失数据，所以系统检测电池电压，提醒到期更换。
恢复方法：选择符合系统要求的电池进行更换。
必须保证在机床通电情况下，执行更换电池的工作。
SV400#，SV402#(过载报警)
故障原因：400#为第一、二轴中有过载；402#为第三、第四轴中有过载。
当伺服电机的过热开关和伺服放大器的过热开关动作时发出此报警。
系统检查原理：伺服放大器有过载检查信号，该信号为常闭触点信号。当放大器的温度升高引起该开关打开，产生报警，一般情况下这个开关和变压器的过热开关以及外置放电单元的过热开关串联在一起，该信号是当伺服有此报警时，由PWM指令电缆传给NC。
伺服电机过载开关检测电机是否过热，该信号也为常闭触点，当电机过热时，该开关打开产生报警，该信号发出报警通过电机反馈线通知系统。
诊断方法：当发生报警时可通过系统的诊断画面确认是哪一个轴发生的报警
7 6 5 4 3 2 1 0
OVL
DGN720~723
天津中德职业技术学院教案专用纸
该诊断指明哪一个轴发生伺服报警
720．7---X轴
721．7---Y轴
722．7---Z轴
723．7---4轴
7 6 5 4 3 2 1 0
AIDF
DGN730~733
该诊断区分是伺服放大器还是电机过热
AIDF=0,说明伺服放大器有问题
AIDF=1,说明伺服电机过热
730．7---X轴
731．7---Y轴
732．7---Z轴
733．7---4轴处理方法：当发生报警时，要首先确认是伺服放大器或是电机过热，因为该信号是常闭信号，当电缆断线和插头接触不良也会发生报警，请确认电缆，插头。
如果确认是伺服/变压器/放电单元，伺服电机有过热报警，那么检查
1，过热引起（测量IS,IR侧联负载电流，确认超过额定电流）
检查是否由于机械负载过大
加减速的频率过高
切削条件引起的过载
2，联接引起：检查以上联接示意图过热信号的联接。
3，有关硬件故障，检查各过热开关是否正常，各信号的接口是否正常。
SV401,SV403(伺服准备完成信号断开报警)
401：提示第一，第二轴报警
403：提示第三，第四轴报警系统检查原理：当轴控制电路的条件满足后，轴控制电路就向伺服放大器发出PRDY信号。当放大器接受到该信号，如果放大器工作正常，则MCC就会吸合。随后向控制回路发回VRDY：如果MCC不能正常吸合，就不能回答VRDY信号，系统就会发出报警。
天津中德职业技术学院教案专用纸处理方法：当发生报警时首先确认急停按钮是否处于释放状态
1，伺服放大器无吸合动作（MCC）时，检查：
伺服放大器侧或电源模块的急停按钮或急停电路故障伺服放大器的电缆联接问题伺服放大器或轴控制回路故障（可采用置换法对怀疑部件进行置换分析）
2，伺服放大器有吸合动作，但之后发生报警
伺服放大器本身有报警，可以参考放大器报警提示
伺服参数设定不正确，对照参数清单进行检查。
SV4n0：停止时位置偏差过大系统检查原理：当nc指令停止时，伺服偏差计数器的偏差（DGN800~803）超过了参数PRM593~596所设定的数值，则发生报警。
处理方法：当发生故障时通过诊断号（DGN800~803）的偏差计数器观察，一般在无位置指令情况下，该偏差计数器应在很小的范围内（±2）如果偏差较大说明：有位置指令，无反馈置信号。
检查：伺服放大器和电机的动力线是否有断线情况。
伺服放大器的控制不良，更换电路板试验。
轴控制板不良。
参数不正确：按参数清单检查PRM593~596,517。
SV4n1(运动中误差过大)
系统检查：当NC发出控制指令时，伺服偏差计数器（DGN800~803）的偏差超过PRM504~507设定的值时发出报警。
处理方法：当发生故障时，可以通过诊断（DGN800~803）来观察偏差情况，一般在给定指令的情况下，偏差计数器的数值取决于：速度给定，位置环增益，检测单位：
位置偏差量
天津中德职业技术学院教案专用纸
原因：观察在发生报警时，机械侧是否发生了位置移动，当系统发出位置指令，机械哪怕有很小的变化，可能是机械的负载引起；当没有发生移动时，检查放大器。
当发生报警前有位置变化时，有可能是机械负载过大或参数设定不正常引起的，请检查机械负载和相关参数（位置偏差极限，伺服环增益，加减速时间常数PRM504~507,518~521）。
当发生报警前机械位置没有发生任何变化时，请检查伺服放大器电路，轴卡，通过PMC检查伺服是否断开。
检查伺服放大器和电机之间的动力线是否断开。
SV4n4#（数字伺服报警）
它是伺服放大器和伺服电机有关的各种报警的总和，这些报警有可能是伺服放大器及伺服电机本身引起的，也可能是系统的参数设定不正确引起的。
诊断方法：当发生此报警时，我们首先通过系统的诊断数据来确定是哪一类报警,对应的位为1是说明发生了对应的报警。
OVL
LV
OVC
HCAL
HVAL
DCAL
FBAL
OFAL
DGN720~723
OVL:伺服过载报警，请按前面提到的400检查
LV:低电压报警：它表示在伺服放大器中发生了电压不足。其分析步骤如下：
首先检查伺服放大器上的融断器F1是否融断，如融断，则更换，若再次融断则可考虑更换伺服放大器。
检查伺服放大器的输入电压是否在允许的波动范围内（80%~110%），如果电压正常，则是伺服放大器不良。
确认是否使用了伺服变压器，如果没有使用或虽使用但其输入电压不正常，则检查供给电源。
确认伺服电源变压器的连接及其电缆，如连接不好，则进行修正，否则可以认为是伺服电源变压器不良。
OVC：过电流报警，它表示在防止电动机烧毁的电流值监视电路中电流在一定的时间内积分值超过了规定值。
首先确认参数PRM8140，8141，8156，8157的PK1,PK2,EMFCMP,PVPA的值是否正确。
用伺服放大器上的检测端子IR,IS测量负载电流，确认瞬间电流是否超过允许值（20s以下的电动机应为额定电流的1.4倍。
20s以上的电动机为1.7倍），如未超过，则说明轴电路不良。
如瞬间电流超过允许值，则继续观察在恒定进给状态下负载电流是否也超过允许值，，如果是按4进行检查;否则，是由于加减速时电动机的能量不足引起的，其解决办法有以下几种：重新选定电动机，降低进给速度，增加加减速时间常数，这包括快速进给加减速时间常数（PRM522~525），切削进给加减速时间常数（PRM529）以及手动进给加减速时间常数（PRM601~604）。
天津中德职业技术学院教案专用纸
确认是否由于制动器等外界因素增加了机械负载，若是，检查机床部分，设法减少机械负载，若不是，则可以考虑以下几种原因：电动机功率不够，电动机不良，轴电路不良。
HC：高电流报警，它表示伺服放大器中发生一异常大电流检查电机型号（PRM8120）以及电流环增益（PRM8140~8142）,如不正确，修正该值，否则，按如下进行。
切断MC及伺服放大器的输入电源，从伺服放大器侧取下电动机的动力电缆，检查电缆对地的绝缘情况。有问题，再进一步检查是电缆问题还是电机问题，进行修理或更换测量U~V,U~W,V~W,之间的阻值，如果大体相等为正常，否则电机有问题。
HV：高电压报警，它表示在伺服放大器中发生了过电压报警。
先确认输入电压是否在允许波动范围内，如不正常，则执行2，如果正常，执行4
确认是否使用了伺服变压器，如未使用，则检查动力电源，如使用则确认伺服变压器的输入电压，如输入电压不正常检查动力电源，如果电源正常，按如下进行。
确认伺服变压器的连接及连接电缆，如不正确修改之，如果正确可认为伺服变压器不良。
检查确认相对于负载的加减速时间常数是否过小，适当调整；如果适当则检查分离型再生放电单元的连接是否正确，如正确则执行5；如不正确，重新进行连接。
切断电源，确认分离型再生放电单元的阻值是否正确，如正确则可以认为是伺服放大器不良或伺服放大器的规格不适合机械负载，如不正确则更换分离型再生放电单元。
DC：放电报警，它表示伺服放大器中再生放电回路发生报警，
首先检查确认伺服放大器上端子S2的设定是否正确。（若使用分离型再生放电单元，设定为H；若不使用，设定为L）。
检查再生放电单元的连接确认加减速是否频繁，如不频繁则考虑是伺服放大器不良；如频繁，则可采用减少加减速的频度或重新研究分离型再生放电单元的设置及规格。
SV4n6报警：反馈断线报警不管是使用A/B向的通用反馈信号还是使用串行编码信号，当反馈信号发生断线时，发出此报警
检查原理：α系列伺服电机当使用半闭环，使用的是串行编码器，由于电缆断开或由于编码器损坏引起的数据中断，则发生报警。
普通的脉冲编码器，该信号用硬件检查电路直接检查反馈信号，当反馈信号异常时，则发生报警。
天津中德职业技术学院教案专用纸
软件断线报警，当使用全闭环反馈时，利用分离型编码器的反馈信号和伺服电机的反馈信号，软件进行判别检查，当出现较大偏差时，则发生报警。
诊断方法
ALD
EXP
内装编码器通讯错误
1
0
分离型编码器错误
1
0
软件断线错误
0
0
原因和处理方法：通过以上确认报警位内装式编码器串行通讯错误，检查反馈电缆，电机反馈插头及编码器外置编码器的连接电缆，连接插头，以及编码器软件断线报警，该报警说明系统的连接基本正常，但是由于机械传动机构的反向间隙过大，引起伺服电机侧的反馈与外置编码器的反馈信号的偏差较大，引起报警，一般为了克服报警必须检修机械结构，减少机械的反向间隙，但是在精度要求不高的场合，也可以调整以下参数
位置检测软件报警的灵敏度
TGAL=0 标准设定
TGAL=1 PRM8n64设定
ALM910/911 RAM奇偶校验报警
FANUC0-C数控系统存储卡的RAM的数据在读写过程中，具有奇偶校验电路，一旦出现写入的数据和读出的数据的校验位不符时，就会出现奇偶校验报警，910#和911#分别提示低字节/高字节数据报警。
天津中德职业技术学院教案专用纸
故障原因及处理方法：
1,印刷电路板存储卡接触不良。当发生该类报警时，首先关断系统电源，进行系统全清操作。方法是同时按住系统的RESET和DELET键，在打开电源，此时系统将清除存储板中RAM的所有数据。当以上操作后，仍然不能清除存储器报警时，则要考虑该故障可能是因为系统的RAM接触不良，请更换新的存储卡，或进行该板的维修。
2．由于外界的干扰引起的数据报警，当执行系统RAM全清后，如果系统能进入正常的状态，（不再发生该报警），则可能是外界干扰引起的，在这种情况下要检查系统整体地线和走线等，采取有效的抗干扰措施。
3,存储器的电池电压偏低，可以检查存储卡上的检查端子，检查电池电压。该电压正常为4.5V，当低于3.6V时，可能会造成系统RAM的存储报警。
4．电源单元异常引起，电源异常也有可能引起该类报警，此时进行系统全清后，报警会清除。
ALM912/913伺服公共RAM奇偶校验
ALM914伺服局部RAM奇偶校验在FANUC0-C系统中，伺服为全数字伺服，伺服系统中具有伺服CPU与主CPU(CNC0进行数据交换的公共RAM和用于伺服控制的局部RAM，为了提高系统的可靠性，在这两个RAM上都具有奇偶校验电路，检查电路发现奇偶数据为异常时会发出报警。
故障的原因及处理方法：
伺服卡不良，当发生该类报警时，一般都是伺服卡的故障引起，此时更换新的轴控制卡或进行该板的维修。
ALM920系统监控（Watch dog）
Watch dog是对主CPU的运行进行监控的电路，检测的电路为触发器构成，由系统的时钟使其置位，正常时有CPU进行复位。当CPU以及外设发生故障时，CPU将不能将其复位，故发生报警。
故障原因及处理方法：
1，系统主板接触不良，检查CPU周围电路，或更换主印刷电路板。
2，CNC的控制软件（ROM）不良，考虑到软件问题时，请将软件恢复正常。
3，电源单元不良，检查电源单元的电压。
4，轴控制卡不良，Watch dog电路安装在轴控制卡上，当检测电路异常或发生错误时，出现报警。
天津中德职业技术学院教案专用纸
ALM930 CPU报警故障原因及处理方法系统主板不良，一般情况下CPU会在中断的情况下完成各种工作，但是当CPU周围电路工作异常时，CPU的工作将会停止或中断，此时将发生CPU报警，发生此报警，为系统主板有问题，更换主板。
AL950电源单元内24V保险（F14）熔断在FANUC-0C系统中为了防止由于DI/DO接口引起的电源短路，在电路结构中设置了单独的外部24V保险，见图4.53
故障原因及处理方法：
机床侧电缆的对地短路关断系统电源，用测量电阻的方法确定是否有+24E对地短路，在主板和存储卡上有（+24E）和地线（GND）测量端子，可以直接测量其间电阻。
当测量值为0欧姆时，请拔下I/O卡上各连接插头，再次检查电阻值。
如果在拔下I/O连接器的插头后，测量的电阻值增加100欧姆左右时，可以确认I/O负载侧有与地线短路现象。
印刷电路板不良，在上面处理过程中，如果在拔下I/O电缆插头后，仍然发现电阻的阻值为0欧姆时，检查I/O卡，附加I/O-B2板，主印刷电路板。
检查方法可以按排除法逐一确认可能引起电源短路的那一部分电路板，其中可以利用主印刷电路板上的检查端子（+24E）和（GND）的电阻值进行判断，引起电阻值为0欧姆的电路板则为故障电路板。
ALM998 ROM奇偶校验报警系统使用的所有ROM在系统的初始化过程中都要进行奇偶校验，当校验出错时，则发生报警，并指出出错的ROM编号。
天津中德职业技术学院教案专用纸
故障原因及处理方法：
存储卡上的ROM出错或安装不当，当系统的CRT画面出现该报警时，首先检查CRT提示编号位置的ROM是否安装良好，如确认无误，则要更换此ROM,报警的ROM位置图如下图4.54所示
存储卡电路板异常，当CRT显示多ROM报警编号时，极有可能是因为存储卡的电路发生故障引起的，此时更换存储板。
此外，FANUC-0C系统还有一些无报警号的故障。例如：不能自动运行，不能手动动作等，下面介绍这些故障的查找方法
1,手动及自动均不能运行原因及处理：位置显示（相对，绝对，机械坐标）全都不动时，检查CNC的状态显示，检查急停信号，复位信号，操作方式状态，到位检测，互锁状态信号。
A)急停信号检查
*ESP
DGN 0021
DGN0121
*ESP
ESP=0：表示急停信号被输入
B)复位信号
ERS
DGN0121
天津中德职业技术学院教案专用纸
RRW
DGN0104
ERS=1:表示输入了外部复位信号，检查机床电路图和PMC
RRW=1:表示复位/倒带信号被输入，检查接点。
C)确认操作方式状态的显示:在CRT的下部显示操作方式，如果没有显示或显示与操作方式旋钮对应不一致，按如下检查
MD4
MD2
MD1
DGN0122
JOG方式
1
0
1
MPG方式
1
0
0
MDI方式
0
0
0
AUTO方式
0
0
1
EDIT方式
0
1
1
D)在位检查：显示轴移动（定位）还没完成，确认诊断号和在位宽度。当
DGN800~803〉PARAM500,会出现以上情况，可能是伺服环增益参数（PRM517,512~515）设定不当,或伺服系统故障。
E)互锁功能起作用
检查机床设置了哪一类互锁信号（M系列）
PRM
49.1
PRM
08.7
PRM
15.2
PRM
12.1
信号
诊断号
1
__
__
__
+ MIT1~－MIT4
142.0~142.7
__
1
__
__
ITX,ITY,ITZ
128.0~128.3
__
0
0
0
ILK(全部轴)
117.0
—
0
0
1
ILK(Z轴)
__
0
1
0
RILK(全部轴)
8.5
__
0
1
1
RILK(Z轴)
F)进给倍率为0：通过检查面板和接口诊断来确认。
2 不能JOG操作运行
原因及处理
A)确认操作方式是否正确，检查操作面板操作方式旋钮，检查操作方式信号接口诊断
B)确认是否输入了进给轴方向选择信号(M)：DGN116.2--+X,DGN116.3--－X；DGN117.2--+Y,DGN117.3--－Y；DGN118.2--+Z,DGN118.3--－Z；DGN119.2--+4,DGN119.3--－4
天津中德职业技术学院教案专用纸
按下对应轴方向键时，对应的诊断号应为1，如果不是请检查PMC梯形图
C)进行在位检查。参考（不能手动与自动运行）
不能手轮运行按照前面两种故障的查找方法确定：操作方式，环增益参数，
检查手轮的电缆，插头连接是否良好，
确认是否选择了进给轴选择信号：DGN116.7—HX,DGN117.7—HY,DGN118.7—HZ,
DGN119.7—H4.
3不能自动运行原因及处理
先确认是否能手动运行，如果不能，请参照前面“不能手动”恢复。
按照前面的方法检查操作方式是否正确。
循环起动信号是否起作用。检查诊断DGN0007.3,当按下自动运行键时，该诊断未有从“0”到“1”的变化，信号可检查PMC梯形图
输入了进给保持信号：检查诊断DGN0008.5，如果为0的话、检查PMC梯形图。
当自动循环指示灯亮，但不动作时，执行以下检查
CSCT
CITL
COVZ
CINP
CDWL
CMTN
CFIN
GDN700
CFIN:正在执行M,S,T功能。
CMTN:正在执行自动运行的移动指令。
CDWL:正在执行暂停指令。
COVZ:进给倍率为0
CITL:互锁信号为：ON
CSCT:等待主轴速度到达信号。
GDN701.6：CRST 按下了急停、外部复位、复位/倒带、面板的复位键。
天津中德职业技术学院教 师 教 案课程
数控机床维修
班级
学期
上课日期
课时
2
累计课时
58
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
第六章 数控机床的故障诊断及维修技术概述
教学目的要 求
了解数控机床故障的分类，培养定位机床故障范围的思维掌握故障的诊断原则和思路。
了解故障的诊断步骤掌握故障的诊断方法，知道在什么环节采用什么样的方法。
教学重点
诊断原则和思路、诊断步骤、诊断方法
教学难点
建立准确判断故障的思路
主要教具、
设备、材料
多媒体课件数控系统实验台（数控车床、加工中心）
课后记
这一部分是概念及原则较多，要结合维修实例来讲解这些原则及方法，同时讲解一些维修的经验及心得。
天津中德职业技术学院教案专用纸
第六章 数控机床的故障诊断及维修技术第一节 概述
1故障的分类根据机床部件、故障性质以及故障原因等对常见故障作如下分类。
⑴按数控机床发生故障的部件分类主机故障：数控机床的主机部分，主要包括机械、润滑、冷却、排屑、液压、气动与防护等装置。
常见的主机故障有：因机械安装、调试、实际操作使用不当等引起的机械传动故障与导轨运动摩擦过大故障。故障表现为传动噪声大，加工精度差，运行阻力大。
电气故障：分弱电故障和强电故障。
弱电部分主要指CNC装置、PLC控制器、CRT显示器以及伺服单元、输入输出装置等电路,这部分又有硬件故障与软件故障之分。硬件故障主要指上述各装置的印刷电路板上的集成电路芯片、分离元件、接插件以及外部连接组件等发生的故障。
强电部分是指继电器、接触器、开关、熔断器、电源变压器、电动机、电磁铁、行程开关等电器元件以及所组成的电路。
⑵按数控机床发生的故障的性质分类系统故障：通常是指只要满足一定的条件或超过某一设定的限度,工作中的数控机床必然会发生故障。例如:液压系统的压力值随着液压回路过滤器的阻塞而降到某一设定参数时,必然会发生液压系统故障报警使系统断电停机。
随机性故障：通常是指数控机床在同样条件下工作时只偶然发生一次或两次的故障。这类故障的发生往往与安装质量、组件排列、参数设定元器件的质量、操作失误、维护不当以及工作环境影响等因素有关，例如：接插件与连接组件因疏忽未加锁定，印刷电路板上的元件松动变形或焊点虚脱，继电器触点，各类开关触点因污染锈蚀以及直流电动机电刷不良等造成的接触不可靠等。
⑶按报警发生后有无报警显示分类有报警显示的故障：这类故障可分为硬件报警显示与软件报警显示两种。（1）硬件报警显示的故障，通常是指各单元装置的警示等（一般由LED发光管或小型指示灯组成）的指示。（2）软件报警显示故障，通常是指在CRT上显示出来的报警号和报警信息，由于数控系统具有自诊断功能，一旦检测到故障，即按故障的级别进行处理，同时在CRT上以报警号形式显示该故障信息。
无报警显示的故障：例如：机床通电后，在手动方式或自动方式运行时X轴出现爬行，无任何报警显示。
⑷按故障发生的原因分类数控机床自身故障：这类故障发生是由于数控机床自身的原因引起的，与外部使用条件无关。
数控机床外部故障：这类故障是由外部原因造成的。例如：数控机床的供电电压过低，波动过大，相序不对或三相电压不平衡；周围环境温度过高，有害气体、潮气、粉尘侵入等。
按故障发生时有无破坏性来分，可分为破坏性故障和非破坏性故障；按故障发生的部位分，可分为数控装置故障，进给伺服系统故障，主轴系统故障，刀架、刀库、工作台故障等。
天津中德职业技术学院教案专用纸
⒉故障的诊断原则在故障检测过程中，应充分利用数控系统的自诊断功能，如系统的开机诊断，运行诊断，PLC的监控功能。同时在检测故障过程中还应掌握以下原则：
⑴先外部后内部。数控机床的检修要求维修人员掌握先外部后内部的原则，即当数控机床发生故障后，维修人员应先用望、听、闻等方法，由外向内逐一进行检查。
⑵先机械后电气，先机械后电气就是在数控机床的维修中，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。在故障检修之前，首先注意排除机械的故障。
⑶先静后动，维修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，图纸资料，进行分析后，才可动手查找和处理故障。
⑷先公用后专用。只有先解决影响一大片的主要矛盾，局部的、次要的矛盾才可迎刃而解。
⑸先简单后复杂。应首先解决容易的问题，后解决难度较大的问题，常常在解决简单故障过程中，难度大的问题也可变得容易，或者在排除简易故障时受到启发，对复杂的故障的认识更为清晰，从而也有了解决办法。
⑹先一般后特殊，在排除某一故障时，要首先考虑最常见的可能原因，然后在分析很少发生的特殊原因。
⒊故障的诊断步骤当机床出现故障时，从管理的角度，应使操作者停止机床运行、保留现场、除非系统电气严重的故障（如短路，元件烧毁）都不应切断机床的电源。由维修人员到现场分析机床当时的运行状态，对故障进行确认，在此过程中应注意以下的故障信息：
1)故障发生时报警号和报警提示是什么？哪些指示灯和发光管指示了什么报警？
2)如无报警，系统处于何种状态？系统的工作方式诊断结果（如 FANUC-0C系统的DGN700,701,712号诊断内容）是什么？
3)故障发生在哪一个程序段？执行何种指令？故障发生前进行了何种操作？
4)故障发生在何种速度下？轴处于什么位置？与指令的误差量有多大？
5)以前是否发生过类似故障？现场有无异常现象？故障是否重复发生？
6)有无其他偶然因素，如突然停电，外线电压波动较大，某部位进水等。
在调查故障现象，掌握第一手材料的基础上分析故障的起因，故障分析可采用归纳法和演绎法。归纳法是从故障原因出发寻找其功能联系，调查原因对结果的影响，即根据可能产生该故障的原因分析，看其最后是否与故障现象相符来确定故障点。演绎法是从所发生的故障现象出发，对故障原因进行分割式的分析方法。即从故障现象开始，根据故障机理，列出可能产生该故障的原因；然后对这些原因逐点进行分析，排除不正确的原因，最后确定故障点。
⒋故障的诊断方法：
⑴观察检查法：它指检查机床的硬件的外观，特性连接等直观及易测的部分，检查软件的参数数据等。
⑵PLC程序法：借助PLC程序分析机床故障，这要求维修人员必须掌握数控机床的PLC程序的基本指令和功能指令及接口信号的含义。
⑶接口信号法：要求维修人员掌握数控系统的接口信号含义及功能，PLC和NC信号交换的知识。
天津中德职业技术学院教案专用纸
⑷试探交换法：适用对某单元，模块进行故障判断时，要求维修人员确定插拔这些单元和模块可能造成的后果（如参数丢失等），事先采取措施，确定更换部件的设定，交换后应将设定设置的与交换前一致。
天津中德职业技术学院教 师 教 案课程
数控机床维修
班级
学期
上课日期
课时
2
累计课时
60
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
第六章 数控机床的故障诊断及维修技术第二节．利用PLC进行数控机床的故障检测
教学目的要 求
利用PLC对机床故障分析是一项基本的重要的技能。通过本节，进一步学习PLC在数控机床的作用，掌握利用plc查找故障的步骤、技巧。
培养逻辑思维能力。
教学重点
本节
教学难点
本节实例
主要教具、
设备、材料
多媒体课件数控系统实验台（数控车床、加工中心）
课后记
复习前面PLC的作用及常见指令。
讲解在维修过程中，PMC出现故障时的一些特点，通过实例及实训讲解维修思路及方法，
天津中德职业技术学院教案专用纸
第二节 利用PLC进行数控机床的故障检测
⒈与PLC有关的故障的特点
1.与PLC有关的故障首先确认PLC的运行状态，判断是自动运行方式还是停止方式。
2在PLC正常运行情况下，分析与PLC相关的故障时，应先定位不正常的输出结果，定位了不正常的结果即故障查找的开始。
3大多数有关PLC的故障是外围接口信号故障，所以在维修时，只要PLC有些部分控制的动作正常，都不应该怀疑PLC程序。如果通过诊断确认运算程序有输出，而PLC的物理接口没有输出，则为硬件接口电路故障。
4硬件故障多于软件故障，例如当程序执行M07(冷却液开)，而机床无此动作，大多是由外部信号不满足，或执行元件故障，而不是CNC与PLC接口信号的故障。
⒉与PLC有关故障检测的思路和方法
⑴根据故障号诊断故障机床厂家编制的动作顺序，以及报警文本，对控制过程进行监控，当出现异常情况，会发出相应报警。
例1：配备SIN820系统的加工中心，产生7035号报警。
查阅报警信息为工作台分读盘不回落，在该数控系统中7字头的报警为操作信息或机床厂家设定的报警，指示CNC系统外的机床侧状态不正常。处理方法是，针对故障信息，调出PLC输入输出状态与拷贝清单对照。
工作台分读盘的回落是由工作台下面的接近开关SQ25、SQ28来检测的，其中SQ28检测工作台分度盘旋转到位，对应PLC输入接口I10.6，SQ25检测工作台分度盘回落到位，对应PLC输入点I10.0。工作台的回落是由输出接口Q4.7通过继电器KA32驱动电磁阀YV06动作来完成。
从PLC STATUS中观察，I10.6为“1”，表明工作台分度盘旋转到位，I10.0为“0”表明工作台分度盘未落下。再观察Q4.7为“0”，KA32继电器不得电，YV06电磁阀不动作，因而工作台分度盘不回落产生报警。
处理方法：手动YV06电磁阀，观察工作台分度盘是否回落，如果能够回落，再次自动执行该动作，通过PLC程序，检查是什么条件没满足。
⑵根据动作顺序诊断故障数控机床上刀具及托盘等装置的自动交换动作都是按照一定的顺序来完成的，因此，观察机械装置的运动过程，比较正常和故障时的情况，就可发现疑点，诊断出故障的原因。
例3：某立式加工中心自动换刀故障。
故障现象：换刀臂平移到位后，无拔刀动作。
ATC的动作起始状态是：主轴保持要交换的旧刀，换刀臂在B位置，换刀臂在上部位置，刀库已将要交换的新刀具定位。
自动换刀的顺序为：换刀臂左移（B(A）(换刀臂下降（从刀库拔刀）(换刀臂右移(A(B)(换刀臂上升(换刀臂右移（B(C，抓住主轴中刀具，）(主轴液压缸下降（松刀）(换刀臂下降（从主轴拔刀）(换刀臂旋转180度（两刀具交换位置）(换刀臂上升（装刀）(主轴液压缸上升（抓刀）(换刀臂左移（C(B）(刀库转动（找出旧刀具位置）(换刀臂左移（B(A返回旧刀具给刀库）(换刀臂右移（A(B）(刀库转动（找下一把刀）
换刀臂平移至C位置时，无拔刀动作，分析原因，有几种可能：
SQ2无信号，所以未输出松刀电磁阀YV2的电压，主轴仍处于抓刀状态，换刀臂不能下移
天津中德职业技术学院教案专用纸
松刀接近开关SQ4无信号，则换刀臂升降电磁阀YV1状态不变，换刀臂不下降。
电磁阀有故障，给予信号也不动作。
逐步检查，发现SQ4未发出信号，进一步对SQ4进行检查，发现感应间隙过大，导致接近开关无信号输出，产生动作障碍。
⑶根据控制对象的工作原理诊断故障数控机床的PLC程序是按照控制对象的控制原理来设计的，通过对控制对象的工作原理的分析，结合PLC的I/O状态来检查。
例4：数控车床工件夹紧故障
故障现象：该车床配备FANUC-0T系统，当脚踏尾座开关使套筒顶尖顶紧工件时，系统产生报警。
故障诊断：在系统诊断状态下，调出PLC输入信号，发现脚踏开关输入X04.2为“1”，尾座套筒转换开关X17.3为“1”，润滑油液面开关X17.6为“1”。调出PLC输出信号，当脚踏向前开关时，输出Y49.0为“1”，同时电磁阀也得电。这说明系统PLC输入输出状态均正常，分析尾座套筒液压系统。
当电磁阀YV4.1得电后，液压油经溢流阀、流量控制阀和单向阀进入尾座套筒液压缸，使其向前顶紧工件。松开脚踏开关后，电磁换向阀处于中间位置，油路停止供油，由于单向阀的作用，尾座套筒向前时的油压得到保持，该油压使压力继电器常开触点接通，在系统PLC输入信号中X00.2为“1”，但检查系统PLC输入信号X00.2为“0”，说明压力继电器有问题，经进一步检查发现其触点损坏。
⑷根据PLC的I/O状态诊断许多故障都会在PLC的I/O接口这个通道来反映出来。
⑸通过梯形图诊断故障根据PLC的梯形图来分析和诊断故障是解决数控机床外围故障的基本方法。
例6,配备SIN810数控系统的加工中心,出现分度工作台不分度的故障且无报警，根据工作原理，分度是首先将分度的齿条和齿轮啮合，这个动作是靠液压装置来完成的，由PLC输出Q1.4控制电磁阀YV14来执行，PLC相关部分的梯形图如下图5.1所示：
通过数控系统的DIAGNOSIS中的“STATUS PLC”软键，实时查看Q1.4的状态，发现其状态为“0”，由PLC梯形图查看F123.0也为“0”，按梯形图逐个检查，发现F105.2为“0”导致F123.0为“0”；根据梯形图查看STATUS PLC中的输入信号，发现I10.2为“0”从而导致F105.2为“0”。I9.3、I9.4、I10.2、I10.3为四个接近开关的检测信号，以检测齿条和齿轮是否啮合。分度时，这四个接近开关都应有信号，即都应闭合，现发现I10.2未闭合，处理方法：检查机械部分确认机械是否到位；检查接近开关是否损坏。
⑹动态跟踪梯形图诊断故障
要做好用PLC对数控机床故障检测要注意以下几点：
1了解机床各组成部分检测开关的安装位置，如加工中心的刀库、机械手和回转工作台，数控车床的旋转刀架和尾架，机床的气、液压系统中的限位开关、接近开关和压力开关等，弄清检测开关作为PLC输入信号的标志。
2了解执行机构的动作顺序，如液压缸、气缸的电磁换向阀等，弄清对应的PLC输出信号标志。
天津中德职业技术学院教案专用纸
3了解各种条件标志，如起动、停止、限位、夹紧和放松等标志信号。
4借助必要的诊断功能，必要时用编程器跟踪梯形图的动态变化，搞清故障原因，根据机床的工作原理做出诊断。
天津中德职业技术学院教 师 教 案课程
数控机床维修
班级
学期
上课日期
课时
2
累计课时
62
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
第六章 数控机床的故障诊断及维修技术第三节．系统故障的诊断
教学目的要 求
了解数控机床系统故障维修前需要的技术准备，在维护过程中注意总结积累。
了解系统软件的基本组成，建立软件维修的思路。
了解硬件维修的基本方法、维修中的注意事项。
教学重点
建立软件维修的思路、硬件维修的基本方法
教学难点
系统软件的基本组成
主要教具、
设备、材料
多媒体课件数控系统实验台（数控车床、加工中心）
课后记
以软件的恢复为例，讲解参数故障的现象及后果。
讲解硬件维修的常见方法。
天津中德职业技术学院教案专用纸
第三节 系统的故障诊断及维修技术
⒈系统维修的基础
⑴首先是对维修人员素质的要求：
1）专业知识面广，掌握或了解计算机原理、电子技术、电工原理、自动控制与电力拖动、检测技术、机械传动及机加工工艺方面的基础知识。掌握数字控制、伺服驱动、及PLC的工作原理，懂得PLC、NC编程。
2)具有专业英语的阅读能力。
3)勤于学习，善于分析。
4)具有较强的动手能力和实践技能。
⑵必要的技术资料和技术准备维修人员应在平时认真整理和阅读有关数控系统的重要技术资料。
1数控装置部分：应有数控装置安装、使用（包括编程）、操作和维修方面的技术说明书。
2 PLC装置部分：应有PLC装置及其编程器的连接、编程、操作方面的技术说明书，还应包括PLC用户程序清单或梯形图、I/O地址及意义清单，报警文本以及PLC的外部连接图。
3 伺服单元：应有进给和主轴伺服单元原理、连接、调整和维修方面的技术说明书。
4 机床部分：应有机床安装、使用、操作和维修方面的技术说明书。
5 数据和程序的备份，除了系统参数、PLC程序、PLC报警文本，还有机床必须使用的宏指令程序、典型的零件程序、系统的功能检查程序。
⒉数控系统的软件故障及维修数控机床停机故障多数是由软件错误、参数丢失或操作不当引发的。
检查软件可以避免拆卸机床而引发的许多麻烦。软件故障只要把相应的软件内容恢复正常之后，就可排除。所以说软件故障也称为可恢复性故障。
⑴软件配置：
以西门子系统为例说明系统软件的配置。总的来说系统软件包括三部分：
I.数控系统的生产厂家研制的启动芯片、基本系统程序、加工循环、测量循环等。
II.由机床厂家编制的针对具体机床所用的NC机床数据、PLC机床程序、PLC机床数据、PLC报警文本。
III.由机床用户编制的加工主程序、加工子程序、刀具补偿参数、零点偏置参数、R参数等组成。
天津中德职业技术学院教案专用纸
分类
名称
传输识别符
说明
制造者
820/810
850/880
Ⅰ
启动芯片
--
--
存储或固化到EPROM中
系统生产厂
基本系统软件
--
--
加工循环
--
--
测量循环
Ⅱ
NC机床数据
%TEA1
TEA1
存储或固化到EPROM或RAM中
机床生产厂
PLC机床数据
%TEA2
TEA2
PLC用户程序
%PCP
PLC报警文本
%PCA
系统设定数据
%SEA
SEA
Ⅲ
加工主程序
%MPF
MPF
存储在RAM中
机床用户
加工子程序
%SPF
SPF
刀具补偿参数
%TOA
TOA
零点偏置参数
%ZOA
ZOA
R参数
%RPA
RPA
表5.1
⑵软件故障发生的原因：
1）误操作：在调试用户程序或修改机床参数时，操作者删除或更改了软件内容或参数，从而造成软件故障。
2）供电电池电压不足：为RAM供电的电池电压经过长时间的使用后，电池电压降低到监测电压以下，或在停电情况下拔下为RAM供电的电池、电池电路断路或短路、电池电路接触不良等都会造成RAM得不到维持电压，从而使系统丢失软件和参数。这里要特别注意以下几点：
应对长期闲置不用的数控机床定期开机，以防电池长期得不到充电，造成机床软件丢失，实际上机床开机也是对电池充电的过程。
当为RAM供电电池出现电量不足报警时，应及时更换新电池。
干扰信号引起软件故障，有时电源的波动及干扰脉冲会窜入数控系统总线，引起时序错误或造成数控装置停止运行等。
软件死循环，运行复杂程序或进行大量计算时，有时会造成系统死循环，引起系统中断，造成软件故障。
操作不规范，这里指操作者违反了机床操作的规程，从而造成机床报警或停机现象。
用户程序出错，由于用户程序中出现语法错误、非法数据，运行或输入中出现故障报警等现象。
⑶软件故障的排除
1对于软件丢失或参数变化造成的运行异常、程序中断、停机故障，可采取对数据程序更改或清除重新再输入来恢复系统的正常工作。
2对于程序运行或数据处理中发生中断而造成的停机故障，可采用硬件复位或关掉数控机床总电源开关，然后再重新开机的方法排除故障。
3 NC复位、PLC复位能使后继操作重新开始，而不会破坏有关软件和正常处理的结果，以消除报警。亦可采用清除法，但对NC、PLC采用清除法时，可能会使数据全部丢失，应注意保护不想清除的数据。
天津中德职业技术学院教案专用纸
4开关系统电源是清除软件故障的常用方法，但在出现故障报警或开关机之前一定要将报警的内容记录下来，以便排除故障。
⒊系统的硬件及维修
⑴常规检查外观检查 系统发生故障后，首先进行外观检查。
1连接端及接插件检查
2恶劣环境下工作的元器件检查
3易损部位的元器件检查
4定期保养的部件及元器件的检查
5电源电压检查
⑵故障现象分析法故障分析是寻找故障的特征。组织机械、电子技术人员及操作者会诊，捕捉出现故障时机器的异常现象，分析产品检验结果及仪器记录的内容，必要（会出现故障发生时刻的现象）和可能（设备还可以运行到这种故障再现而无危险）时可以让故障再现，经过分析可能找到故障规律和线索。
⑶面板显示与指示灯显示分析法面板显示器可把大部分被监控的故障识别结果以报警的方式给出。对于各个具体的故障，系统有固定的报警号和文字显示给予提示。
⑷系统分析法判断系统存在故障的部位时，可对控制系统方框图中的各方框单独考虑。根据每一方框的功能，将方框划分为一个个独立的单元。在对具体单元内部结构了解不透彻的情况下，可不管单元内容如何，只考虑其输入和输出。
⑸信号追踪法信号追踪法是指按照控制系统方框图从前往后或从后向前地检查有关信号的有无、性质、大小及不同运行方式的状态，与正常情况比较，看有什么差异或是否符合逻辑。
⑹静态测量法静态测量法主要使用万用表测量元器件的在线电阻及晶体管上的PN结电压；用晶体管测试仪检查集成电路块等元件的好坏。
⑺.动态测量法动态测量法是通过直观检查和静态测量后，根据电路原理图印制电路板上加上必要的交直流电压、同步电压和输入信号，然后用万用表、示波器等对电路板的输出电压、电流及波形等全面诊断并排除故障。动态测量有：电压测量法、电流测量法及信号注入及波形观察法。
做课件
5.3.4实例分析例一：加工中心参考点及其故障诊断参考点是用来对测量系统定标，用以校正、监督床鞍和刀具运动的测量系统的。参考点的位置是在每个轴上用挡块和限位开关精确地预先确定好的，参考点对机床零点的坐标是一个已知数，参考点大多位于加工
天津中德职业技术学院教案专用纸区的边缘。加工中心的参考点（原点或零点）是机床的机械原点和电气原点相重合的点。每台机床可以有一个参考原点，也可以按需要设置多个参考原点，如用于自动刀具交换（ATC）或自动拖盘交换（APC）等。参考点作为工件坐标系的原始参照点，机床参考点确定后，各工件坐标系随即确立。电气原点是以机床检测反馈元件发出的栅点信号或零标志信号确立的参考点。为了使电气原点到机械原点的距离用一个原点偏移量参数进行设置。这个重合的点就是机床原点。控制系统启动后，多数机床要以自动返回参考点，并重新获得准确的位置值。在加工中心使用过程中，机床手动或者自动回参考点操作是经常进行的动作。
加工中心回参考点的方法按机床检测元件检测原点信号方式的不同，返回机床参考点的方法有两种，即栅点法和磁开关法。在栅点法中，检测器随着电机一转信号同时产生一个栅点或一个零位脉冲。在机械本体上安装一个减速撞块及一个减速开关。当减速撞块压下减速开关时，伺服电机减速到接近原点速度运行。当减速撞块离开减速开关即释放开关后，数控系统检测到的第一个栅点或零位信号即为原点。在磁开关法中，在机械本体上安装磁铁及磁感应原点开关或者接近开关，当磁感应原点开关或接近开关检测到原点信号后，伺服电机立即停止，该停止点被认作原点。
栅点法的特点是如果接近原点速度小于某一固定值，则伺服电机总是停止于同一点，也就是说，在进行回原点操作后，机床原点的保持性好。磁开关法的特点是软件及硬件简单，但原点位置随着伺服电机速度的额变化而成比例地漂移，即原点不确定。目前，大多数机床采用栅点法。
栅点法中，按照检测元件测量方式的不同分为以绝对脉冲编码器方式归零和以增量脉冲编码器方式归零。在使用绝对脉冲编码器作为测量反馈元件的系统中，机床调试时第一次开机后，通过参数设置配合机床回零操作调整到合适的参考点后，只要绝对脉冲编码器的后备电池有效，此后每次开机，不必进行回参考点操作。在使用增量脉冲编码器的系统中，回参考点有两种模式，一种为开机后在参考点回零模式下各轴手动回原点。每一次开机后都要进行手动回原点操作。另一种在存储器模式下，第一次开机手动回原点，以后均可用G代码指令回原点。
加工中心开机手动回参考点的动作过程使用增量式脉冲编码器作为测量反馈元件的机床，开机手动回原点的动作过程一般有以下三种：
手动回原点时，回原点轴先以参数设置的快速进给速度Fr，向原点方向移动，当原点减速撞块压下原点减速开关时，伺服电机减速至由参数设置的接近原点速度F1继续向前移动，当减速撞块释放减速开关后，数控系统检测到编码器发出的第一个栅点或零标志信号时，归零轴停止，此停止点即为机床参考点（参天津中德职业技术学院教案专用纸
见图5.2所示）
回原点轴先以快速进给速度F1向原点方向移动，当原点减速开关被减速撞块压下时，回原点轴制动到速度为零，再以接近原点速度Fr向相反方向移动，当减速撞块释放原点接近开关后，数控系统检测到检测反馈元件发出的第一个栅点回零标志信号时，回零轴停止，该点即机床原点（参见图5.3所示）
回原点时，回原点轴先以快速进给速度Fr向原点方向移动，当减速撞块压下减速开关时，回归原点轴制动到速度为零，再向相反方向以F1速度微动，当减速撞块释放减速开关时，归零轴又反向以F1速度沿原快速进给方向移动，当减速撞块再次压下减速开关时，归零轴仍以接近原点速度F1前移，减速撞块释放减速开关后，数控系统检测到第一个栅点或零标志信号时，归零轴停止，机床原点随之确立（参见图5.4所示）
使用增量式检测反馈元件的机床，开机第一次各伺服轴手动回原点多采用撞块式复归，其后各次的原点复归可以用G代码指令，以快速进给速度复归到开机第一次原点位置。
从数控系统控制过程来分析机床回原点：机床在回原点模式下，伺服电机以大于某一固定值的进给速度向原点方向旋转，当数控系统检测到电机一转信号时，数控系统内的参考计数器被清零。如果通过参数设置了栅点偏移量，则参考计数器内也自动被设定为和栅点偏移量相等的值。此后参考计数器就成为一个环形计数器。当计数器对移动指令脉冲计数到设定的值时被复位，随着一转信号的出现产生一个栅点。当减速撞块压下原点减速开关时，电机减速到接近原点速度运行，撞块释放原点减速开关时，电机在下一个栅点停止，产生一天津中德职业技术学院教案专用纸
个回原点完成标志信号，参考位置被复位。电源开启后第二次返回原点，由于参考计数器已设置，栅点已建立，因此可以直接返回原点位置。
使用绝对检测反馈元件的机床第一次回原电时，首先，数控系统与绝对式检测反馈元件进行数据通信以建立当前的位置，并计算当前位置到机床原点的距离及当前位置到最近栅电的距离，将计算值赋给计数器，栅点被确立。
3．回参考点的故障诊断当加工中心回参考点出现故障时，先检查原点减速撞块是否松动，减速开关固定是否牢固或是损坏。若无问题，应进一步用百分表或激光测量仪检查机械相对位置的漂移量；检查减速撞块的长度；检查回原点起始位置、减速开关位置与原点位置的关系；检查回原点的模式；是否开机后的第一次回原点；是否采用绝对脉冲编码器；检查伺服电机每转的运动量、指令倍率比（CMR）及检测倍率比（DMR）的设置、接近原点速度的参数设置；检查回原点快速进给速度时间常数的参数设置是否适当；确认系统是全闭环还是半闭环；检查参考计数器设置是否适当等。
回原点故障现象及诊断调整步骤如下：
（1）机床回原点后原点漂移 如果采用绝对脉冲编码器，诊断及调整步骤见“使用绝对脉冲编码器的机床回原点时的原点漂移”一节；若采用增量式脉冲编码器的机床，应确定系统是全闭环还是半闭环系统，用百分表或激光测量仪检查机械相对位置是否漂移。若不漂移，只是位置显示有偏差，检查是否为工件坐标系偏置无效。在机床回原点后，机床CRT位置显示为一非零值，该值取决于某些诸如工件坐标系偏置异类的参数设置。若机械相对位置偏移，确定偏移量。若偏移量为一栅格，诊断方法见“原点漂移一栅格”一节的处理步骤。若漂移量为数个脉冲，见“原点漂移数个脉冲”一节的诊断步骤，否则检查脉冲数量和参考计数器的值使之匹配；如果匹配，则脉冲编码器坏，需要更换。
（2）使用绝对脉冲编码器的机床，回原点时的原点漂移 首先检查并重新设置与机床回原点有关的检测绝对值位置的有关参数，重新再试一次回原点操作。若原点仍漂移，检查机械相对位置是否有变化。如无漂移，只是位置显示有偏差，则检查工件坐标偏置是否有效。若为机械位置偏移，则为绝对脉冲编码器故障。
（3）全闭环系统中的原点漂移 先检查半闭环系统回原点的漂移情况，如果正常，应检查电机一转标志信号是否由半闭环系统提供。检查有关参数设置及信号电缆连接。如参数设置正常，则为光栅尺等线性测量元件不良或其接口电路故障。如参数设置不正确，则修正设置重试。
（4）原点漂移一个栅点 先减小由参数设置的接近原点速度，重试回原点操作。若原点不漂移，则为减速撞块太短或安装不良。可通过改变减速撞块或减速开关的位置来解决，也可通过设置栅点偏移量改变电气原点解决。当一个减速信号由硬件输出后，数字伺服软件识别这个信号需要一定时间。因此当减速撞块离原点太近时，软件有时捕捉不到原点信号，导致原点漂移。
如果减小接近原点速度参数设置后，重试原点复归，若原点仍漂移，可减小快速进给速度或快速进给时间常数的参数设置，重回原点。若时间常数设置太大或减速撞块太短，在减速撞块范围内，进给速度不能到达接近原点速度，当接近开关被释放时，即使栅点信号出现，软件在检测进给速度未到达接近原点速度时，回原点操作不会停止，因而原点发生漂移。
若减小快进时间常数或快进进给速度的设置，重新回原点，原点仍有漂移，应检查参考计数器设置的值是否有效，修正参数设置。
（5）原点漂移数个脉冲 若只是在开机后第一次回原点时原点漂移，则为零标志信号受干扰失效。为防止
天津中德职业技术学院教案专用纸
噪声干扰，应确保电缆屏蔽线接地良好，安装必要的火花抑制器，不要使检测反馈元件的通信电缆线与强电线缆靠得太近。若并非仅在开机首次回原点时原点变化，应修正参考计数器的设定值。
如果通过上述步骤检查仍不能排除故障，应检查编码器电源电压是否太低；编码器是否损坏；伺服电机与工作台的联轴器是否松动；系统主电路板是否正常；有关伺服轴电路板是否正常及伺服放大器板是否正常。
例二：机床回不了参考点的故障分析与排除现代数控机床一般都采用了增量式的旋转编码器或增量式的光栅尺作为位置反馈元件，因而机床在每次开机后都必须首先进行回参考点的操作，以确定机床的坐标原点。寻找参考点主要与零点开关、编码器或者光栅尺的零点脉冲有关，一般有两种方式。
轴向预定方向快速运动，压下零点开关后减速向前继续运动，直到数控系统接收到第一个零点脉冲，轴停止运动，数控系统自动设定坐标值。在这种方式下，停机时轴恰好压在零点开关上。如果采用自动走参考点，轴的运行方向与上述的预定方向相反，离开零点后，轴再反向运行，当又压上零点开关后，PLC产生减速信号，，使数控系统准备接收第一个零点脉冲，以确定参考点。如果手动进行，脱离零点开关，然后再回参考点。
轴快速按预定方向运动，压上零点开关后，反向减速运动，当又脱离零点开关后，数控系统接收到第一个零点脉冲，确定参考点。在这种方式下，停机时轴恰好压在零点开关上，当自动回参考点时，轴的运动方向与上述的预定方向相反，离开零点开关后，PLC产生减速信号，使数控系统在接收到第一个零点脉冲时确定参考点。如果手动回参考点，应先将轴手动运行，脱离零点开关，然后再回参考点。
采用何种方式或如何运行，系统都是通过PLC的程序编制和数控系统的机床参数设定来决定，轴的运动速度也是在机床参数中设定的。数控系统回参考点的过程是PLC系统与数控系统配合完成的，由数控系统给出回参考点的命令，然后轴按预定的方向运动，压上零点开关（或离开零点开关）后，PLC向数控系统发出减速信号，数控系统按照预定的方向减速运动，由测量系统接收零点脉冲，接收到第一个脉冲后，设定坐标值。所有的轴都找到参考点后，回参考点的过程结束。
数控机床开机后回不了参考点的故障一般有以下几种情况：一是由于零点开关出现问题，PLC没有产生减速信号；二是编码器或者光栅尺的零点脉冲出现了问题；三是数控系统的测量板出现了问题，没有接收到零点脉冲。
天津中德职业技术学院教 师 教 案课程
数控机床维修
班级
学期
上课日期
课时
2
累计课时
64
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
第六章 数控机床的故障诊断及维修技术第四节．伺服系统的故障及维修技术
教学目的要 求
理解伺服的工作原理，能过对伺服故障从原理上进行初步的分析。
掌握进给伺服的故障形式及可能的故障原因、常用方法掌握主轴伺服系统的故障及诊断、常用方法。
教学重点
伺服工作的原理、进给伺服的故障形式及可能的故障原因、主轴伺服系统的故障及诊断
教学难点
伺服工作的原理、对伺服故障进行初步的原理分析
主要教具、
设备、材料
多媒体课件数控系统实验台（数控车床、加工中心）
课后记
复习以前的知识，有助于分析伺服故障的原因，从控制信号入手讲解故障实例，讲解维修方法及注意事项。
天津中德职业技术学院教案专用纸
伺服系统的故障及维修技术
⒈伺服系统的工作原理：
构成：数控机床的伺服系统一般由驱动单元、机械传动部件、执行件和检测反馈环节等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统，机械传动部件和执行元件组成机械传动系统，检测元件和反馈电路组成检测装置，亦称检测系统。见图5.5所示
图5.5 闭环控制系统框图原理：伺服系统是一个反馈控制系统，它以指令脉冲为输入给定值与反馈脉冲进行比较，利用比较后产生的偏差值对系统进行自动调节，以消除偏差，使被调量跟踪给定值。
进给伺服系统的任务是完成各坐标轴的位置控制，在整个系统中它又分为：位置环、速度环、电流环。
⒉进给伺服的故障及诊断
⑴进给伺服的故障形式当进给伺服系统出现故障时，通常由三种表现形式：一是在CRT或操作面板上显示报警内容或报警信息；二是进给伺服驱动单元上用报警灯或数码管显示驱动单元的故障；三是运动不正常，但无任何报警，
进给伺服的常见故障有：
超程 超程有：软件超程和硬件超程和急停保护三种。
过载 当进给运动的负载过大、频繁正反向运动，以及进给传动润滑状态和过载检测电路时不良时，都会引起过载报警。
窜动 在进给时出现窜动现象：测速信号不稳定；速度控制信号不稳定或受到干扰；接线端子接触不良当；反响间隙或伺服系统增益过大所致。
爬行 发生在起动加速段或低速进给时，一般是由于进给传动链的润滑状态不良、伺服系统增益过低以及外加负载过大等因素所致。
振动 分析机床振动周期是否与进给速度有关伺服电机不转 数控系统至进给单元除了速度控制信号外，还有使能控制信号，使能信号是进给动作的前提。
位置误差 当伺服运动超过允许的误差范围时，数控系统就会产生位置误差过大报警，包括跟随误差、轮廓误差和定位误差等。主要原因：系统设定的允差范围过小；伺服系统增益设置不当；位置检测装置有污染；进给传动链累积误差过大；主轴箱垂直运动时平衡装置不稳。
天津中德职业技术学院教案专用纸
漂移 当指令为零时，坐标轴仍在移动，从而造成误差，通过漂移补偿或驱动单元上的另速调整来消除。
回基准点故障
1）机床不能返回基准点
机床不能返回基准点，一般有三种情况：
(1)偏离基准点一个栅格距离 造成这种故障的原因有三种：①减速板块位置不正确；②减速档块的长度太短；③基准点用的接近开关的位置不当。该故障一般在机床大修后发生，可通过重新调整挡块位置来解决。
(2)偏离基准点任意位置，即偏离一个随机值 这种故障与下列因素有关：①外界干扰，如电缆屏蔽层接地不良，脉冲编码器的信号线与强电电缆靠得太近；②脉冲编码器用的电源电压太低(低于4.75V)或有故障；③数控系统主控板的位置控制部分不良；④进给轴与伺服电机之间的联轴器松动。
(3)微小偏移 其原因有两个：①电缆连接器接触不良或电缆损坏；②漂移补偿电压变化或主板不良。
2）机床在返回基准点时发出超程报警
这种故障有三种情况：
(1)无减速动作 无论是发生软件超程还是硬件超程，都不减速，一直移动到触及限位开关而停机。可能是返回基准点减速开关失效，开关触头压下后，不能复位，或减速挡块处的减速信号线松动，返回基准点脉冲不起作用，致使减速信号没有输入到数控系统。
(2)返回基准点过程中有减速，但以切断速度移动(或改变方向移动)到触及限位开关而停机。可能原因有：减速后，返回基准点标记指定的基准脉冲不出现。其中，一种可能是光栅在返回基准点操作中没有发出返回基准点脉冲信号，或返回基准点标记失效，或由基准点标记选择的返回基准点脉冲信号在传送或处理过程中丢失；或测量系统硬件故障，对返回基准点脉冲信号无识别和处理能力。另一种可能是减速开关与返回基准点标记位置错位，减速开关复位后，未出现基准点标记。
(3)返回基准点过程有减速，且有返回基准点标记指定的返回基准脉冲出现后的制动到零速时的过程，但未到基准点就触及限位开关而停机，该故障原因可能是返回基准点的返回基准点脉冲被超越后，坐标轴未移动够指定距离就触及限位开关。
⑵故障的维修方法：
模块交换法
外界参考电压法
⑶伺服电机维护
1直流伺服电机的维护方法
2交流伺服电机常见的故障有：
接线故障
转子位置检测元件故障
电磁制动故障交流电机故障判断方法有：
电阻测量：测量电枢的电阻，测量绝缘是否良好。
电机检查：脱开电给与机械装置，转动电机转子，正常时感觉有一定的均匀阻力，如果旋转过程中，出现周期性的不均匀的阻力，应该更换电机进行确认。
⒊主轴伺服的故障及诊断主轴伺服系统故障表现形式：一是在CRT或操作面板上显示报警内容或报警信息；二是在主轴驱动装置上用报警灯或数码管显示主轴驱动装置的故障；三是主轴工作不正常但无任何报警信息。
天津中德职业技术学院教案专用纸
常见的主轴单元的故障有：
主轴不转电动机转速异常或转速不稳定,
主轴转速与进给不匹配
主轴异常噪声或振动
主轴定位抖动
天津中德职业技术学院教 师 教 案课程
数控机床维修
班级
学期
上课日期
课时
2
累计课时
66
教师
审签
课程类型
专业课
课程名称
（章、节）
第六章 数控机床的故障诊断及维修技术第四节．检测装置的故障及诊断
教学目的要 求
理解检测装置的工作原理、检测设备的信号。
掌握检测设备的故障查找、故障恢复方法。
教学重点
检测装置的工作原理、检测设备的信号
教学难点
检测部件出现故障是的现象及恢复方法。
主要教具、
设备、材料
多媒体课件数控系统实验台（数控车床、加工中心）
课后记
结合前面知识，讲解位置检测装置的原理及安装调试及维护方法，同时从数控原理的高度，分析位置检测装置出现故障时的现象，以及维修思路和常用方法。
天津中德职业技术学院教案专用纸
检测装置的故障及诊断检测元件作用：检测位移和速度，向控制装置发送反馈信号，构成闭环控制。
测量方式分为：直接测量和间接测量。
⒈检测元件工作原理（直线光栅测量装置）
光栅尺由定尺（标尺光栅）和扫描头（指示光栅）组成（见下图5.6）
定尺的测长方向上有两组光栅线轨迹，主光栅线和每隔50mm一组的基准标记光栅线。这使得光栅尺起到两个作用：当轴移动时由主光栅线产生两组相位相差90度的正弦和余弦的电信号，用于决定轴的移动方向和位移量。另一个作用是当轴回零点时，由基准标记线产生一个基准信号以确定机床的机床零点。主光栅所产生的两组位置信号还要经过一个放大整形和插值倍频的专门装置，转变成一系列位置数字脉冲。
EXE信号处理
⒉位置检测元件的维护
光栅尺的维护维护工作指：
防污：避免受到冷却液的污染，从而造成信号丢失，影响位置控制精度
防振：光栅尺拆装时要用静力，不能用硬物敲击，以免引起光学元件的损坏
天津中德职业技术学院教案专用纸
光电脉冲编码器的维护：
编码器的维护主要注意两个问题：
防振和防污联接问题
⒊实例分析
例：一卧式加工中心采用SIN8系统，带EXE光栅测量装置，运行中出现114号报警，同时伴有113报警。
例：某数控铣床，配备DECKEL 系统，位置检测采用HEIDENHAIN LS907光栅尺，故障现象为：Z轴移动时出现：z axis dirty 报警。
全章小结
不同的数控系统虽然在结构和功能上有所不同，但在故障诊断上有它们的共性。熟悉和掌握数控系统故障诊断的步骤和方法，了解组成数控装置的控制系统和伺服系统的常见故障及其诊断，对提高故障诊断效率很有帮助。
在数控机床中，为了实现位置控制，必须有位置检测装置用于检测机床运动部件的位移。数控机床常用的位置检测装置有光栅、编码器等。光栅尺是一种高精度的直线位移检测装置，通过光电转换，对莫尔条纹进行计数，得到移动部件的位移及方向等信号；光电编码器除了用于位移测量外，还可用于数字式测速等场合。光电编码器和光栅输出的信号均可通过倍频处理来提高位移测量精度，并通过高、低电平来判别运动部件的正反向。这些位置检测装置的检测信号均作为位置反馈量用于伺服控制的位置比较。
思考题：
诊断数控系统的故障应遵照哪些原则？
列举进行数控系统故障诊断的一般步骤。
写出与PLC有关的数控系统故障的特点。
常用PLC故障的诊断方法有哪些。
容易造成数控系统软件故障的原因有哪些，如何排除软件故障。
数控系统硬件故障的诊断方法有哪些，简要说明如何应用这些方法指导维修操作。
伺服系统有哪些常见故障？如何维修伺服系统故障。
如何诊断伺服电机的故障？伺服电机的维护应注意哪些方面。
主轴伺服系统故障有哪些表现形式？如何排除常见主轴系统故障？
如何对常用位置检测元件—光栅尺和光电编码器进行维护？
