常州轻工职业技术学院
数控机床故障诊断及维护 课 程 授 课 教 案 NO,03
授课日期
授课班级
03机电331
03机电332
课题
故障处理与故障诊断
授课类型
讲 授
课时数
教 学目 的
重 点难 点
教 具挂 图
教学过程及时间分配
主 要 教 学 内 容
教学方法的运用
一、故障处理
数控机床的故障有软故障和硬故障之分,所谓软故障,就足故障并不是由硬件损坏引起的,而是由于操作、调整处理不当引起的。这类故障在设备使用初期发生的频率较高,这和操作和维护人员对设备不很熟悉有关。所谓硬故障,就是由外部硬件损坏引起的故障,包括检测开关、液压系统、气动系统、电气执行元件及机械装置等故障,这类故障是数控机床常见的故障。
数控机床发生故障时,除非出现影响设备或人身安全的紧急情况,不要立即关断电源。要充分调查故障现场,从系统的外观、CRT显示的内容、状念报警指示及有无烧灼痕迹等方面进行检查,在确认系统通电无危险的情况下,可按系统复位(RESET)键,观察系统是否有异常,报警是否消失,如能消失,则故障多为随机性,或是操作错误造成的。CNC系统发生故障,往往是同一现象、同一报警号可以有多种起因,有的故障根源在机床上,但现象却反映在系统上,所以,无论是CNC系统、机床电器,还是机械、液压及气动装置等,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,确定最有可能的原因,再通过必要的试验,达到确诊和排除故障的目的。为此、当故障发生后,要对故障的现象作详细的记录,这些记录往往为分析故障原因、查找故障源提供重要依据。当机床出现故障时,往往从以下方面进行调查:
1 检查机床的运行状态
1)机床故障时的运行方式。
2)MDI/CRT显示的内容。
3)各报警状态指示的信息。
4)故障时轴的定位误差。
5)刀具轨迹是否正常。
6)辅助机能运行状态。
7)CRT显示有无报警及相应的报警号。
2 检查加工程序及操作情况
1)是否为新编制的程序。
2)故障是否发生在子程序部分。
3)检查程序单和CNC内存户的程序。
4)程序中是否有增量运动指令。
5)程序段跳步功能是否正确使用。
6)刀具补偿量及补偿指令是否正确。
7)故障是否与换刀有关。
8)故障是否与进给速度有关。
9)故障是否和螺纹切削有关。
10)操作者的训练情况。
3 检查故障的出现率和重复性
1)故障发生的时间和次数。
2)加工同类工件故障出现的概率。
3)将引起故障的程序段重复执行多次,观察故障的重复性。
4 检查系统的输入电压
1)输入电压是否有波动,电压值是否在正常范围内。
2)系统附近是否有使用大电流的装置。
5 检查环境状况
1)CNC系统周围温度。
2)电气控制柜的空气过滤器的状况。
3)系统周围是否有振动源引起系统的振动。
6 外部因素
1)故障前是否修理或调整过机床。
2)故阵前是否修理或调整过CNC系统。
3)机床附近有无干扰源。
4)使用者是否调整过CNC系统的参数。
5)CNC系统以前是否发生过同样故障。
7 检查运行情况
1)在运行过程中是否改变工作方式。
2)系统是否处于急停状态。
3)熔丝是否熔断。
4)机床是否作好运行淮备。
5)系统是否处于报警状态。
6)方式选择开关设定是否正确。
7)速度倍率开关是否设定为零。
8)机床是否处于锁住状态。
9)进给保持按钮是否按下。
8 检查机床状况
1)机床是否调整好。
2)运行过程中是否有振动产生。
3)刀具状况是否正常。
4)间隙补偿是否合适。
5)工件测量是否正确。
6)电缆是否有破裂和损伤。
7)信号线和电源线是否分开走线。
9 检查接口情况
1)电源线和CNC系统内部电缆是否分开安装。
2)屏蔽线接线是否正确。
3)继电器、接触器的线圈和电动机等处是否加装有噪声抑制器。
二、故障诊断
1,数控系统
数控系统的故障诊断有故障检测、故障判断及隔离和故障定位三个阶段。第一阶段的故障检测就是对数控系统进行测试,判断是否存在故障;第二阶段是判定故障性质,并分离出故障的部件或模块;第三阶段是将故障定位到可以更换的模块或印制线路板,以缩短修理时间。为了及时发现系统出现的故障,快速确定故障所在部位并能及时排除,要求:①故障检测应简便,不需要复杂的操作和指示。⑦故障诊断所需的仪器设备应尽可能少且简单实用。⑦故障诊断所需的时间应尽可能短。为此,可以来用以下的诊断方法:
1.1 直观法
利用感觉器官,注意发生故障时的各种现象,如故障时有无火花、亮光产生,有无异常响声、何处异常发热及有焦糊味等。仔细观察可能发生故障的每块印制线路板的表面状况,有无烧毁和损伤痕迹,以进—步缩小检查范围,这是一种最基本、最常用的方法。
1.2 CNC系统的自诊断功能
依靠CNC系统快速处理数据的能力,对出错部位进行多路、快速的信号采集和处理、然后由诊断程序进行逻辑分析判断,以确定系统是否存在故障,及时对故障进行定位。
现代数控系统自诊断功能可分为两类:一类为“开机自诊断”,它是指从每次通电开始至进入正常的运行准备状态为止,系统内部的诊断程序自动执行对CPU、存储器、总线和I/O单元等模块、印制线路板、CRT单元、阅读机及软盘驱动器等外围设备进行运行前的功能测试,确认系统的主要硬件是否可以正常上作。
另一类是故障信息提示。当机床运行中发生故障时,在CRT上会显示编号和内容。根据提示,查阅有关维修手册,确认引起故障的原因及排除方法。但要注意的是,有些故障根据故障内容提示和查阅手册可直接确认故障原因;而有些故障的真正原因与故障内容提示不相符,或一个故障显示有多个故障原因,这就要求维修人员必须找到它们之间的内在联系,间接地确认故障原因。
一般来说.数控机床诊断功能提示的故障信息越丰富。越能给故障诊断带来方便。
1.3 数据和状态检查
CNC系统的自诊断不但能在CRT上显示故障报警信息,而且能以多页的“诊断地址”和“诊断数据”的形式提供机床参数和状态信息,常见的打以下几个方面:
1.接口检查
数控系统与机床之间的输人/输出接口信号包括CNC与PLC,PLC与机床之间接口输人/输出信号。数控系统的输人/输出接口诊断能将所有开关量信号的状态显示在CRT上,用“l”或“0”表示信号的有无,利用状态显示可以检查数控系统是否已将信号输出到机床侧,机床侧的开关量等信号是否已输入到数控系统.从而可将故障定位在机床侧,或是在数控系统侧。
2.参数检查
数控机床的机床数据是经过一系列试验和调整而获得的重要参数,是机床正常运行的保证。这些数据包括增益、加速度、轮廓监控允差、反问间隙补偿值和丝杠螺距补偿值等。当受到外部干扰时,会使数据丢失或发生混乱,机床不能正常工作。
1.4 报警指示灯显示故障
现代数控机床的数控系统内部,除了上述的自诊断功能和状态显示等“软件”报警外,还有许多“硬件”报警指示灯,它们分布在电源、伺服驱动和输入/输出等装置上,根据这些报警灯的指示可判断故障的原因。
1.5 备板置换法利用备用的电路板来替换有故障疑点的模板,是一种快速而简便的判断故障原因的方法,常用于CNC系统的功能模块,如CRT模块、存储器模块等。
需要注意的是,备板置换前,应检查有关电路,以免由于短路而造成好板损坏,同时,还应检查试验板上的选择开关和跨接线是否与原模板一致,有些模板还要注意板上电位器的调整。置换存储器板后,应根据系统的要求,对存储器进行初始化操作,否则系统仍不能正常工作。
1.6 交换法
在数控机床中,常有功能相同的模块或单元,将相问候块或单元互相交换,观察故障转移的情况,就能快速确定故障的部位。这种方法常用于伺服进给驱动装置的故障检查,也可于两台相同数控系统问相同模块的互换。
1.7 敲击法数控系统由各种电路板组成,每块电路板上会有很多焊点,任何虚焊或接触不良都可能出现故障。若用绝缘物轻轻敲打不良疑点的电路板、接插件或元器件时,如果故障出现,则故障很可能就在敲击的部位。
1.8 测量比较法
为检测方便,模块或单元上设有检测端子,利用万用表、示波器等仪器仪表,通过这些端子检测到的电平或波形,将正常值与故障时的值相比较,可以分析出故障的原因及故障的所在位置。
对上述故障诊断方法有时要几种方法同时应用,进行故障综合分析,快速诊断出故障的部位,从而排除故障。
课后小记