數(shù)控機(jī)床的故障診斷及維修技術(shù)

1、數(shù)控機(jī)床的故障診斷及維修技術(shù)第一節(jié) 概述1故障的分類根據(jù)機(jī)床部件、故障性質(zhì)以及故障原因等對(duì)常見故障作如下分類。按數(shù)控機(jī)床發(fā)生故障的部件分類主機(jī)故障：數(shù)控機(jī)床的主機(jī)部分，主要包括機(jī)械、潤(rùn)滑、冷卻、排屑、液壓、氣動(dòng)與防護(hù)等裝置。常見的主機(jī)故障有：因機(jī)械安裝、調(diào)試、實(shí)際操作使用不當(dāng)?shù)纫鸬臋C(jī)械傳動(dòng)故障與導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)摩擦過大故障。故障表現(xiàn)為傳動(dòng)噪聲大，加工精度差，運(yùn)行阻力大。電氣故障：分弱電故障和強(qiáng)電故障。弱電部分主要指CNC裝置、PLC控制器、CRT顯示器以及伺服單元、輸入輸出裝置等電路,這部分又有硬件故障與軟件故障之分。硬件故障主要指上述各裝置的印刷電路板上的集成電路芯片、分離元件、接插件以及外部連接

2、組件等發(fā)生的故障。強(qiáng)電部分是指繼電器、接觸器、開關(guān)、熔斷器、電源變壓器、電動(dòng)機(jī)、電磁鐵、行程開關(guān)等電器元件以及所組成的電路。按數(shù)控機(jī)床發(fā)生的故障的性質(zhì)分類系統(tǒng)故障：通常是指只要滿足一定的條件或超過某一設(shè)定的限度,工作中的數(shù)控機(jī)床必然會(huì)發(fā)生故障。例如:液壓系統(tǒng)的壓力值隨著液壓回路過濾器的阻塞而降到某一設(shè)定參數(shù)時(shí),必然會(huì)發(fā)生液壓系統(tǒng)故障報(bào)警使系統(tǒng)斷電停機(jī)。隨機(jī)性故障：通常是指數(shù)控機(jī)床在同樣條件下工作時(shí)只偶然發(fā)生一次或兩次的故障。這類故障的發(fā)生往往與安裝質(zhì)量、組件排列、參數(shù)設(shè)定元器件的質(zhì)量、操作失誤、維護(hù)不當(dāng)以及工作環(huán)境影響等因素有關(guān)，例如：接插件與連接組件因疏忽未加鎖定，印刷電路板上的元件松動(dòng)變形

3、或焊點(diǎn)虛脫，繼電器觸點(diǎn)，各類開關(guān)觸點(diǎn)因污染銹蝕以及直流電動(dòng)機(jī)電刷不良等造成的接觸不可靠等。按報(bào)警發(fā)生后有無報(bào)警顯示分類有報(bào)警顯示的故障：這類故障可分為硬件報(bào)警顯示與軟件報(bào)警顯示兩種。（1）硬件報(bào)警顯示的故障，通常是指各單元裝置的警示等（一般由LED發(fā)光管或小型指示燈組成）的指示。（2）軟件報(bào)警顯示故障，通常是指在CRT上顯示出來的報(bào)警號(hào)和報(bào)警信息，由于數(shù)控系統(tǒng)具有自診斷功能，一旦檢測(cè)到故障，即按故障的級(jí)別進(jìn)行處理，同時(shí)在CRT上以報(bào)警號(hào)形式顯示該故障信息。無報(bào)警顯示的故障：例如：機(jī)床通電后，在手動(dòng)方式或自動(dòng)方式運(yùn)行時(shí)X軸出現(xiàn)爬行，無任何報(bào)警顯示。按故障發(fā)生的原因分類數(shù)控機(jī)床自身故障：這類故障發(fā)

4、生是由于數(shù)控機(jī)床自身的原因引起的，與外部使用條件無關(guān)。數(shù)控機(jī)床外部故障：這類故障是由外部原因造成的。例如：數(shù)控機(jī)床的供電電壓過低，波動(dòng)過大，相序不對(duì)或三相電壓不平衡；周圍環(huán)境溫度過高，有害氣體、潮氣、粉塵侵入等。按故障發(fā)生時(shí)有無破壞性來分，可分為破壞性故障和非破壞性故障；按故障發(fā)生的部位分，可分為數(shù)控裝置故障，進(jìn)給伺服系統(tǒng)故障，主軸系統(tǒng)故障，刀架、刀庫(kù)、工作臺(tái)故障等。教案專用紙故障的診斷原則在故障檢測(cè)過程中，應(yīng)充分利用數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能，如系統(tǒng)的開機(jī)診斷，運(yùn)行診斷，PLC的監(jiān)控功能。同時(shí)在檢測(cè)故障過程中還應(yīng)掌握以下原則：先外部后內(nèi)部。數(shù)控機(jī)床的檢修要求維修人員掌握先外部后內(nèi)部的原則，即當(dāng)數(shù)控

5、機(jī)床發(fā)生故障后，維修人員應(yīng)先用望、聽、聞等方法，由外向內(nèi)逐一進(jìn)行檢查。先機(jī)械后電氣，先機(jī)械后電氣就是在數(shù)控機(jī)床的維修中，首先檢查機(jī)械部分是否正常，行程開關(guān)是否靈活，氣動(dòng)液壓部分是否正常等。在故障檢修之前，首先注意排除機(jī)械的故障。先靜后動(dòng)，維修人員本身要做到先靜后動(dòng)，不可盲目動(dòng)手，應(yīng)先詢問機(jī)床操作人員故障發(fā)生的過程及狀態(tài)，閱讀機(jī)床說明書，圖紙資料，進(jìn)行分析后，才可動(dòng)手查找和處理故障。先公用后專用。只有先解決影響一大片的主要矛盾，局部的、次要的矛盾才可迎刃而解。先簡(jiǎn)單后復(fù)雜。應(yīng)首先解決容易的問題，后解決難度較大的問題，常常在解決簡(jiǎn)單故障過程中，難度大的問題也可變得容易，或者在排除簡(jiǎn)易故障時(shí)受到啟發(fā)

6、，對(duì)復(fù)雜的故障的認(rèn)識(shí)更為清晰，從而也有了解決辦法。先一般后特殊，在排除某一故障時(shí)，要首先考慮最常見的可能原因，然后在分析很少發(fā)生的特殊原因。故障的診斷步驟當(dāng)機(jī)床出現(xiàn)故障時(shí)，從管理的角度，應(yīng)使操作者停止機(jī)床運(yùn)行、保留現(xiàn)場(chǎng)、除非系統(tǒng)電氣嚴(yán)重的故障（如短路，元件燒毀）都不應(yīng)切斷機(jī)床的電源。由維修人員到現(xiàn)場(chǎng)分析機(jī)床當(dāng)時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)故障進(jìn)行確認(rèn)，在此過程中應(yīng)注意以下的故障信息： 1)故障發(fā)生時(shí)報(bào)警號(hào)和報(bào)警提示是什么？哪些指示燈和發(fā)光管指示了什么報(bào)警？2)如無報(bào)警，系統(tǒng)處于何種狀態(tài)？系統(tǒng)的工作方式診斷結(jié)果（如 FANUC-0C系統(tǒng)的DGN700,701,712號(hào)診斷內(nèi)容）是什么？ 3)故障發(fā)生在哪一個(gè)程

7、序段？執(zhí)行何種指令？故障發(fā)生前進(jìn)行了何種操作？ 4)故障發(fā)生在何種速度下？軸處于什么位置？與指令的誤差量有多大？ 5)以前是否發(fā)生過類似故障？現(xiàn)場(chǎng)有無異?，F(xiàn)象？故障是否重復(fù)發(fā)生？ 6)有無其他偶然因素，如突然停電，外線電壓波動(dòng)較大，某部位進(jìn)水等。在調(diào)查故障現(xiàn)象，掌握第一手材料的基礎(chǔ)上分析故障的起因，故障分析可采用歸納法和演繹法。歸納法是從故障原因出發(fā)尋找其功能聯(lián)系，調(diào)查原因?qū)Y(jié)果的影響，即根據(jù)可能產(chǎn)生該故障的原因分析，看其最后是否與故障現(xiàn)象相符來確定故障點(diǎn)。演繹法是從所發(fā)生的故障現(xiàn)象出發(fā)，對(duì)故障原因進(jìn)行分割式的分析方法。即從故障現(xiàn)象開始，根據(jù)故障機(jī)理，列出可能產(chǎn)生該故障的原因；然后對(duì)這些原因逐

8、點(diǎn)進(jìn)行分析，排除不正確的原因，最后確定故障點(diǎn)。故障的診斷方法： 觀察檢查法：它指檢查機(jī)床的硬件的外觀，特性連接等直觀及易測(cè)的部分，檢查軟件的參數(shù)數(shù)據(jù)等。PLC程序法：借助PLC程序分析機(jī)床故障，這要求維修人員必須掌握數(shù)控機(jī)床的PLC程序的基本指令和功能指令及接口信號(hào)的含義。接口信號(hào)法：要求維修人員掌握數(shù)控系統(tǒng)的接口信號(hào)含義及功能，PLC和NC信號(hào)交換的知識(shí)。教案專用紙 試探交換法：適用對(duì)某單元，模塊進(jìn)行故障判斷時(shí)，要求維修人員確定插拔這些單元和模塊可能造成的后果（如參數(shù)丟失等），事先采取措施，確定更換部件的設(shè)定，交換后應(yīng)將設(shè)定設(shè)置的與交換前一致。 教 師 教 案課程數(shù)控機(jī)床維修班級(jí)學(xué)期下學(xué)期上

9、課日期課時(shí)2累計(jì)課時(shí)34教師審簽課程類型專業(yè)課課程名稱（章、節(jié)）第六章 數(shù)控機(jī)床的故障診斷及維修技術(shù)第二節(jié)利用PLC進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的故障檢測(cè)教學(xué)目的要 求利用PLC對(duì)機(jī)床故障分析是一項(xiàng)基本的重要的技能。通過本節(jié)，進(jìn)一步學(xué)習(xí)PLC在數(shù)控機(jī)床的作用，掌握利用plc查找故障的步驟、技巧。培養(yǎng)邏輯思維能力。教學(xué)重點(diǎn)本節(jié)教學(xué)難點(diǎn)本節(jié)實(shí)例主要教具、設(shè)備、材料多媒體課件數(shù)控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)（數(shù)控車床、加工中心）課后記復(fù)習(xí)前面PLC的作用及常見指令。講解在維修過程中，PMC出現(xiàn)故障時(shí)的一些特點(diǎn)，通過實(shí)例及實(shí)訓(xùn)講解維修思路及方法，教案專用紙第二節(jié) 利用PLC進(jìn)行數(shù)控機(jī)床的故障檢測(cè)與PLC有關(guān)的故障的特點(diǎn)1.與PLC有關(guān)

10、的故障首先確認(rèn)PLC的運(yùn)行狀態(tài)，判斷是自動(dòng)運(yùn)行方式還是停止方式。 2在PLC正常運(yùn)行情況下，分析與PLC相關(guān)的故障時(shí)，應(yīng)先定位不正常的輸出結(jié)果，定位了不正常的結(jié)果即故障查找的開始。3大多數(shù)有關(guān)PLC的故障是外圍接口信號(hào)故障，所以在維修時(shí)，只要PLC有些部分控制的動(dòng)作正常，都不應(yīng)該懷疑PLC程序。如果通過診斷確認(rèn)運(yùn)算程序有輸出，而PLC的物理接口沒有輸出，則為硬件接口電路故障。4硬件故障多于軟件故障，例如當(dāng)程序執(zhí)行M07(冷卻液開)，而機(jī)床無此動(dòng)作，大多是由外部信號(hào)不滿足，或執(zhí)行元件故障，而不是CNC與PLC接口信號(hào)的故障。與PLC有關(guān)故障檢測(cè)的思路和方法根據(jù)故障號(hào)診斷故障機(jī)床廠家編制的動(dòng)作順序

11、，以及報(bào)警文本，對(duì)控制過程進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)異常情況，會(huì)發(fā)出相應(yīng)報(bào)警。例1：配備SIN820系統(tǒng)的加工中心，產(chǎn)生7035號(hào)報(bào)警。查閱報(bào)警信息為工作臺(tái)分讀盤不回落，在該數(shù)控系統(tǒng)中7字頭的報(bào)警為操作信息或機(jī)床廠家設(shè)定的報(bào)警，指示CNC系統(tǒng)外的機(jī)床側(cè)狀態(tài)不正常。處理方法是，針對(duì)故障信息，調(diào)出PLC輸入輸出狀態(tài)與拷貝清單對(duì)照。工作臺(tái)分讀盤的回落是由工作臺(tái)下面的接近開關(guān)SQ25、SQ28來檢測(cè)的，其中SQ28檢測(cè)工作臺(tái)分度盤旋轉(zhuǎn)到位，對(duì)應(yīng)PLC輸入接口I10.6，SQ25檢測(cè)工作臺(tái)分度盤回落到位，對(duì)應(yīng)PLC輸入點(diǎn)I10.0。工作臺(tái)的回落是由輸出接口Q4.7通過繼電器KA32驅(qū)動(dòng)電磁閥YV06動(dòng)作來完成。從

12、PLC STATUS中觀察，I10.6為“1”，表明工作臺(tái)分度盤旋轉(zhuǎn)到位，I10.0為“0”表明工作臺(tái)分度盤未落下。再觀察Q4.7為“0”，KA32繼電器不得電，YV06電磁閥不動(dòng)作，因而工作臺(tái)分度盤不回落產(chǎn)生報(bào)警。處理方法：手動(dòng)YV06電磁閥，觀察工作臺(tái)分度盤是否回落，如果能夠回落，再次自動(dòng)執(zhí)行該動(dòng)作，通過PLC程序，檢查是什么條件沒滿足。根據(jù)動(dòng)作順序診斷故障數(shù)控機(jī)床上刀具及托盤等裝置的自動(dòng)交換動(dòng)作都是按照一定的順序來完成的，因此，觀察機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)過程，比較正常和故障時(shí)的情況，就可發(fā)現(xiàn)疑點(diǎn)，診斷出故障的原因。例3：某立式加工中心自動(dòng)換刀故障。故障現(xiàn)象：換刀臂平移到位后，無拔刀動(dòng)作。ATC的

13、動(dòng)作起始狀態(tài)是：主軸保持要交換的舊刀，換刀臂在B位置，換刀臂在上部位置，刀庫(kù)已將要交換的新刀具定位。自動(dòng)換刀的順序?yàn)椋簱Q刀臂左移（BA）換刀臂下降（從刀庫(kù)拔刀）換刀臂右移(AB)換刀臂上升換刀臂右移（BC，抓住主軸中刀具，）主軸液壓缸下降（松刀）換刀臂下降（從主軸拔刀）換刀臂旋轉(zhuǎn)180度（兩刀具交換位置）換刀臂上升（裝刀）主軸液壓缸上升（抓刀）換刀臂左移（CB）刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)（找出舊刀具位置）換刀臂左移（BA返回舊刀具給刀庫(kù)）換刀臂右移（AB）刀庫(kù)轉(zhuǎn)動(dòng)（找下一把刀）換刀臂平移至C位置時(shí)，無拔刀動(dòng)作，分析原因，有幾種可能：SQ2無信號(hào)，所以未輸出松刀電磁閥YV2的電壓，主軸仍處于抓刀狀態(tài)，換刀臂不能下

14、移教案專用紙松刀接近開關(guān)SQ4無信號(hào)，則換刀臂升降電磁閥YV1狀態(tài)不變，換刀臂不下降。電磁閥有故障，給予信號(hào)也不動(dòng)作。逐步檢查，發(fā)現(xiàn)SQ4未發(fā)出信號(hào)，進(jìn)一步對(duì)SQ4進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)感應(yīng)間隙過大，導(dǎo)致接近開關(guān)無信號(hào)輸出，產(chǎn)生動(dòng)作障礙。根據(jù)控制對(duì)象的工作原理診斷故障數(shù)控機(jī)床的PLC程序是按照控制對(duì)象的控制原理來設(shè)計(jì)的，通過對(duì)控制對(duì)象的工作原理的分析，結(jié)合PLC的I/O狀態(tài)來檢查。例4：數(shù)控車床工件夾緊故障 故障現(xiàn)象：該車床配備FANUC-0T系統(tǒng)，當(dāng)腳踏尾座開關(guān)使套筒頂尖頂緊工件時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生報(bào)警。故障診斷：在系統(tǒng)診斷狀態(tài)下，調(diào)出PLC輸入信號(hào)，發(fā)現(xiàn)腳踏開關(guān)輸入X04.2為“1”，尾座套筒轉(zhuǎn)換開關(guān)X1

15、7.3為“1”，潤(rùn)滑油液面開關(guān)X17.6為“1”。調(diào)出PLC輸出信號(hào)，當(dāng)腳踏向前開關(guān)時(shí)，輸出Y49.0為“1”，同時(shí)電磁閥也得電。這說明系統(tǒng)PLC輸入輸出狀態(tài)均正常，分析尾座套筒液壓系統(tǒng)。當(dāng)電磁閥YV4.1得電后，液壓油經(jīng)溢流閥、流量控制閥和單向閥進(jìn)入尾座套筒液壓缸，使其向前頂緊工件。松開腳踏開關(guān)后，電磁換向閥處于中間位置，油路停止供油，由于單向閥的作用，尾座套筒向前時(shí)的油壓得到保持，該油壓使壓力繼電器常開觸點(diǎn)接通，在系統(tǒng)PLC輸入信號(hào)中X00.2為“1”，但檢查系統(tǒng)PLC輸入信號(hào)X00.2為“0”，說明壓力繼電器有問題，經(jīng)進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)其觸點(diǎn)損壞。根據(jù)PLC的I/O狀態(tài)診斷許多故障都會(huì)在PL

16、C的I/O接口這個(gè)通道來反映出來。通過梯形圖診斷故障根據(jù)PLC的梯形圖來分析和診斷故障是解決數(shù)控機(jī)床外圍故障的基本方法。例6： 配備SIN810數(shù)控系統(tǒng)的加工中心,出現(xiàn)分度工作臺(tái)不分度的故障且無報(bào)警，根據(jù)工作原理，分度是首先將分度的齒條和齒輪嚙合，這個(gè)動(dòng)作是靠液壓裝置來完成的，由PLC輸出Q1.4控制電磁閥YV14來執(zhí)行，PLC相關(guān)部分的梯形圖如下圖5.1所示：通過數(shù)控系統(tǒng)的DIAGNOSIS中的“STATUS PLC”軟鍵，實(shí)時(shí)查看Q1.4的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)其狀態(tài)為“0”，由PLC梯形圖查看F123.0也為“0”，按梯形圖逐個(gè)檢查，發(fā)現(xiàn)F105.2為“0”導(dǎo)致F123.0為“0”；根據(jù)梯形圖查看S

17、TATUS PLC中的輸入信號(hào)，發(fā)現(xiàn)I10.2為“0”從而導(dǎo)致F105.2為“0”。I9.3、I9.4、I10.2、I10.3為四個(gè)接近開關(guān)的檢測(cè)信號(hào)，以檢測(cè)齒條和齒輪是否嚙合。分度時(shí)，這四個(gè)接近開關(guān)都應(yīng)有信號(hào)，即都應(yīng)閉合，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)I10.2未閉合，處理方法：檢查機(jī)械部分確認(rèn)機(jī)械是否到位；檢查接近開關(guān)是否損壞。動(dòng)態(tài)跟蹤梯形圖診斷故障要做好用PLC對(duì)數(shù)控機(jī)床故障檢測(cè)要注意以下幾點(diǎn)：1了解機(jī)床各組成部分檢測(cè)開關(guān)的安裝位置，如加工中心的刀庫(kù)、機(jī)械手和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，數(shù)控車床的旋轉(zhuǎn)刀架和尾架，機(jī)床的氣、液壓系統(tǒng)中的限位開關(guān)、接近開關(guān)和壓力開關(guān)等，弄清檢測(cè)開關(guān)作為PLC輸入信號(hào)的標(biāo)志。2了解執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作順序

18、，如液壓缸、氣缸的電磁換向閥等，弄清對(duì)應(yīng)的PLC輸出信號(hào)標(biāo)志。教案專用紙3了解各種條件標(biāo)志，如起動(dòng)、停止、限位、夾緊和放松等標(biāo)志信號(hào)。4借助必要的診斷功能，必要時(shí)用編程器跟蹤梯形圖的動(dòng)態(tài)變化，搞清故障原因，根據(jù)機(jī)床的工作原理做出診斷。教 師 教 案課程數(shù)控機(jī)床維修班級(jí)學(xué)期下學(xué)期上課日期課時(shí)2累計(jì)課時(shí)36教師審簽課程類型專業(yè)課課程名稱（章、節(jié)）第六章 數(shù)控機(jī)床的故障診斷及維修技術(shù)第三節(jié)系統(tǒng)故障的診斷教學(xué)目的要 求了解數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)故障維修前需要的技術(shù)準(zhǔn)備，在維護(hù)過程中注意總結(jié)積累。了解系統(tǒng)軟件的基本組成，建立軟件維修的思路。了解硬件維修的基本方法、維修中的注意事項(xiàng)。教學(xué)重點(diǎn)建立軟件維修的思路、硬件

19、維修的基本方法教學(xué)難點(diǎn)系統(tǒng)軟件的基本組成主要教具、設(shè)備、材料多媒體課件數(shù)控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)（數(shù)控車床、加工中心）課后記以軟件的恢復(fù)為例，講解參數(shù)故障的現(xiàn)象及后果。講解硬件維修的常見方法。教案專用紙第三節(jié) 系統(tǒng)的故障診斷及維修技術(shù)系統(tǒng)維修的基礎(chǔ)首先是對(duì)維修人員素質(zhì)的要求：1）專業(yè)知識(shí)面廣，掌握或了解計(jì)算機(jī)原理、電子技術(shù)、電工原理、自動(dòng)控制與電力拖動(dòng)、檢測(cè)技術(shù)、機(jī)械傳動(dòng)及機(jī)加工工藝方面的基礎(chǔ)知識(shí)。掌握數(shù)字控制、伺服驅(qū)動(dòng)、及PLC的工作原理，懂得PLC、NC編程。2)具有專業(yè)英語(yǔ)的閱讀能力。3)勤于學(xué)習(xí)，善于分析。4)具有較強(qiáng)的動(dòng)手能力和實(shí)踐技能。必要的技術(shù)資料和技術(shù)準(zhǔn)備維修人員應(yīng)在平時(shí)認(rèn)真整理和閱讀有關(guān)

20、數(shù)控系統(tǒng)的重要技術(shù)資料。1數(shù)控裝置部分：應(yīng)有數(shù)控裝置安裝、使用（包括編程）、操作和維修方面的技術(shù)說明書。2 PLC裝置部分：應(yīng)有PLC裝置及其編程器的連接、編程、操作方面的技術(shù)說明書，還應(yīng)包括PLC用戶程序清單或梯形圖、I/O地址及意義清單，報(bào)警文本以及PLC的外部連接圖。3 伺服單元：應(yīng)有進(jìn)給和主軸伺服單元原理、連接、調(diào)整和維修方面的技術(shù)說明書。4 機(jī)床部分：應(yīng)有機(jī)床安裝、使用、操作和維修方面的技術(shù)說明書。5 數(shù)據(jù)和程序的備份，除了系統(tǒng)參數(shù)、PLC程序、PLC報(bào)警文本，還有機(jī)床必須使用的宏指令程序、典型的零件程序、系統(tǒng)的功能檢查程序。數(shù)控系統(tǒng)的軟件故障及維修1） 數(shù)控機(jī)床停機(jī)故障多數(shù)是由軟件

21、錯(cuò)誤、參數(shù)丟失或操作不當(dāng)引發(fā)的。2） 檢查軟件可以避免拆卸機(jī)床而引發(fā)的許多麻煩。軟件故障只要把相應(yīng)的軟件內(nèi)容恢復(fù)正常之后，就可排除。所以說軟件故障也稱為可恢復(fù)性故障。軟件配置：以西門子系統(tǒng)為例說明系統(tǒng)軟件的配置?？偟膩碚f系統(tǒng)軟件包括三部分：I.數(shù)控系統(tǒng)的生產(chǎn)廠家研制的啟動(dòng)芯片、基本系統(tǒng)程序、加工循環(huán)、測(cè)量循環(huán)等。 II.由機(jī)床廠家編制的針對(duì)具體機(jī)床所用的NC機(jī)床數(shù)據(jù)、PLC機(jī)床程序、PLC機(jī)床數(shù)據(jù)、PLC報(bào)警文本。 III.由機(jī)床用戶編制的加工主程序、加工子程序、刀具補(bǔ)償參數(shù)、零點(diǎn)偏置參數(shù)、R參數(shù)等組成。教案專用紙分類名稱傳輸識(shí)別符說明制造者820/810850/880啟動(dòng)芯片-存儲(chǔ)或固化到E

22、PROM中系統(tǒng)生產(chǎn)廠基本系統(tǒng)軟件-加工循環(huán)-測(cè)量循環(huán)NC機(jī)床數(shù)據(jù)%TEA1TEA1存儲(chǔ)或固化到EPROM或RAM中機(jī)床生產(chǎn)廠PLC機(jī)床數(shù)據(jù)%TEA2TEA2PLC用戶程序%PCPPLC報(bào)警文本%PCA系統(tǒng)設(shè)定數(shù)據(jù)%SEASEA加工主程序%MPFMPF存儲(chǔ)在RAM中機(jī)床用戶加工子程序%SPFSPF刀具補(bǔ)償參數(shù)%TOATOA零點(diǎn)偏置參數(shù)%ZOAZOAR參數(shù)%RPARPA表5.1軟件故障發(fā)生的原因：1）誤操作：在調(diào)試用戶程序或修改機(jī)床參數(shù)時(shí)，操作者刪除或更改了軟件內(nèi)容或參數(shù)，從而造成軟件故障。2）供電電池電壓不足：為RAM供電的電池電壓經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的使用后，電池電壓降低到監(jiān)測(cè)電壓以下，或在停電情況下拔

23、下為RAM供電的電池、電池電路斷路或短路、電池電路接觸不良等都會(huì)造成RAM得不到維持電壓，從而使系統(tǒng)丟失軟件和參數(shù)。這里要特別注意以下幾點(diǎn)： 應(yīng)對(duì)長(zhǎng)期閑置不用的數(shù)控機(jī)床定期開機(jī)，以防電池長(zhǎng)期得不到充電，造成機(jī)床軟件丟失，實(shí)際上機(jī)床開機(jī)也是對(duì)電池充電的過程。 當(dāng)為RAM供電電池出現(xiàn)電量不足報(bào)警時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換新電池。 干擾信號(hào)引起軟件故障，有時(shí)電源的波動(dòng)及干擾脈沖會(huì)竄入數(shù)控系統(tǒng)總線，引起時(shí)序錯(cuò)誤或造成數(shù)控裝置停止運(yùn)行等。 軟件死循環(huán)，運(yùn)行復(fù)雜程序或進(jìn)行大量計(jì)算時(shí)，有時(shí)會(huì)造成系統(tǒng)死循環(huán)，引起系統(tǒng)中斷，造成軟件故障。 操作不規(guī)范，這里指操作者違反了機(jī)床操作的規(guī)程，從而造成機(jī)床報(bào)警或停機(jī)現(xiàn)象。 用戶程序

24、出錯(cuò)，由于用戶程序中出現(xiàn)語(yǔ)法錯(cuò)誤、非法數(shù)據(jù)，運(yùn)行或輸入中出現(xiàn)故障報(bào)警等現(xiàn)象。軟件故障的排除1對(duì)于軟件丟失或參數(shù)變化造成的運(yùn)行異常、程序中斷、停機(jī)故障，可采取對(duì)數(shù)據(jù)程序更改或清除重新再輸入來恢復(fù)系統(tǒng)的正常工作。2對(duì)于程序運(yùn)行或數(shù)據(jù)處理中發(fā)生中斷而造成的停機(jī)故障，可采用硬件復(fù)位或關(guān)掉數(shù)控機(jī)床總電源開關(guān)，然后再重新開機(jī)的方法排除故障。3 NC復(fù)位、PLC復(fù)位能使后繼操作重新開始，而不會(huì)破壞有關(guān)軟件和正常處理的結(jié)果，以消除報(bào)警。亦可采用清除法，但對(duì)NC、PLC采用清除法時(shí)，可能會(huì)使數(shù)據(jù)全部丟失，應(yīng)注意保護(hù)不想清除的數(shù)據(jù)。教案專用紙4開關(guān)系統(tǒng)電源是清除軟件故障的常用方法，但在出現(xiàn)故障報(bào)警或開關(guān)機(jī)之前一定

25、要將報(bào)警的內(nèi)容記錄下來，以便排除故障。系統(tǒng)的硬件及維修常規(guī)檢查外觀檢查 系統(tǒng)發(fā)生故障后，首先進(jìn)行外觀檢查。1連接端及接插件檢查 2惡劣環(huán)境下工作的元器件檢查 3易損部位的元器件檢查 4定期保養(yǎng)的部件及元器件的檢查 5電源電壓檢查 故障現(xiàn)象分析法故障分析是尋找故障的特征。組織機(jī)械、電子技術(shù)人員及操作者會(huì)診，捕捉出現(xiàn)故障時(shí)機(jī)器的異?，F(xiàn)象，分析產(chǎn)品檢驗(yàn)結(jié)果及儀器記錄的內(nèi)容，必要（會(huì)出現(xiàn)故障發(fā)生時(shí)刻的現(xiàn)象）和可能（設(shè)備還可以運(yùn)行到這種故障再現(xiàn)而無危險(xiǎn)）時(shí)可以讓故障再現(xiàn)，經(jīng)過分析可能找到故障規(guī)律和線索。面板顯示與指示燈顯示分析法面板顯示器可把大部分被監(jiān)控的故障識(shí)別結(jié)果以報(bào)警的方式給出。對(duì)于各個(gè)具體的故障

26、，系統(tǒng)有固定的報(bào)警號(hào)和文字顯示給予提示。系統(tǒng)分析法判斷系統(tǒng)存在故障的部位時(shí)，可對(duì)控制系統(tǒng)方框圖中的各方框單獨(dú)考慮。根據(jù)每一方框的功能，將方框劃分為一個(gè)個(gè)獨(dú)立的單元。在對(duì)具體單元內(nèi)部結(jié)構(gòu)了解不透徹的情況下，可不管單元內(nèi)容如何，只考慮其輸入和輸出。信號(hào)追蹤法信號(hào)追蹤法是指按照控制系統(tǒng)方框圖從前往后或從后向前地檢查有關(guān)信號(hào)的有無、性質(zhì)、大小及不同運(yùn)行方式的狀態(tài)，與正常情況比較，看有什么差異或是否符合邏輯。靜態(tài)測(cè)量法靜態(tài)測(cè)量法主要使用萬用表測(cè)量元器件的在線電阻及晶體管上的PN結(jié)電壓；用晶體管測(cè)試儀檢查集成電路塊等元件的好壞。.動(dòng)態(tài)測(cè)量法動(dòng)態(tài)測(cè)量法是通過直觀檢查和靜態(tài)測(cè)量后，根據(jù)電路原理圖印制電路板上加

27、上必要的交直流電壓、同步電壓和輸入信號(hào)，然后用萬用表、示波器等對(duì)電路板的輸出電壓、電流及波形等全面診斷并排除故障。動(dòng)態(tài)測(cè)量有：電壓測(cè)量法、電流測(cè)量法及信號(hào)注入及波形觀察法。做課件5.3.4實(shí)例分析例一：加工中心參考點(diǎn)及其故障診斷參考點(diǎn)是用來對(duì)測(cè)量系統(tǒng)定標(biāo)，用以校正、監(jiān)督床鞍和刀具運(yùn)動(dòng)的測(cè)量系統(tǒng)的。參考點(diǎn)的位置是在每個(gè)軸上用擋塊和限位開關(guān)精確地預(yù)先確定好的，參考點(diǎn)對(duì)機(jī)床零點(diǎn)的坐標(biāo)是一個(gè)已知數(shù)，參考點(diǎn)大多位于加工教案專用紙區(qū)的邊緣。加工中心的參考點(diǎn)（原點(diǎn)或零點(diǎn)）是機(jī)床的機(jī)械原點(diǎn)和電氣原點(diǎn)相重合的點(diǎn)。每臺(tái)機(jī)床可以有一個(gè)參考原點(diǎn)，也可以按需要設(shè)置多個(gè)參考原點(diǎn)，如用于自動(dòng)刀具交換（ATC）或自動(dòng)拖盤交換

28、（APC）等。參考點(diǎn)作為工件坐標(biāo)系的原始參照點(diǎn)，機(jī)床參考點(diǎn)確定后，各工件坐標(biāo)系隨即確立。電氣原點(diǎn)是以機(jī)床檢測(cè)反饋元件發(fā)出的柵點(diǎn)信號(hào)或零標(biāo)志信號(hào)確立的參考點(diǎn)。為了使電氣原點(diǎn)到機(jī)械原點(diǎn)的距離用一個(gè)原點(diǎn)偏移量參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。這個(gè)重合的點(diǎn)就是機(jī)床原點(diǎn)?？刂葡到y(tǒng)啟動(dòng)后，多數(shù)機(jī)床要以自動(dòng)返回參考點(diǎn)，并重新獲得準(zhǔn)確的位置值。在加工中心使用過程中，機(jī)床手動(dòng)或者自動(dòng)回參考點(diǎn)操作是經(jīng)常進(jìn)行的動(dòng)作。1 加工中心回參考點(diǎn)的方法按機(jī)床檢測(cè)元件檢測(cè)原點(diǎn)信號(hào)方式的不同，返回機(jī)床參考點(diǎn)的方法有兩種，即柵點(diǎn)法和磁開關(guān)法。在柵點(diǎn)法中，檢測(cè)器隨著電機(jī)一轉(zhuǎn)信號(hào)同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)柵點(diǎn)或一個(gè)零位脈沖。在機(jī)械本體上安裝一個(gè)減速撞塊及一個(gè)減速開關(guān)。

29、當(dāng)減速撞塊壓下減速開關(guān)時(shí)，伺服電機(jī)減速到接近原點(diǎn)速度運(yùn)行。當(dāng)減速撞塊離開減速開關(guān)即釋放開關(guān)后，數(shù)控系統(tǒng)檢測(cè)到的第一個(gè)柵點(diǎn)或零位信號(hào)即為原點(diǎn)。在磁開關(guān)法中，在機(jī)械本體上安裝磁鐵及磁感應(yīng)原點(diǎn)開關(guān)或者接近開關(guān)，當(dāng)磁感應(yīng)原點(diǎn)開關(guān)或接近開關(guān)檢測(cè)到原點(diǎn)信號(hào)后，伺服電機(jī)立即停止，該停止點(diǎn)被認(rèn)作原點(diǎn)。柵點(diǎn)法的特點(diǎn)是如果接近原點(diǎn)速度小于某一固定值，則伺服電機(jī)總是停止于同一點(diǎn)，也就是說，在進(jìn)行回原點(diǎn)操作后，機(jī)床原點(diǎn)的保持性好。磁開關(guān)法的特點(diǎn)是軟件及硬件簡(jiǎn)單，但原點(diǎn)位置隨著伺服電機(jī)速度的額變化而成比例地漂移，即原點(diǎn)不確定。目前，大多數(shù)機(jī)床采用柵點(diǎn)法。柵點(diǎn)法中，按照檢測(cè)元件測(cè)量方式的不同分為以絕對(duì)脈沖編碼器方式歸零和

30、以增量脈沖編碼器方式歸零。在使用絕對(duì)脈沖編碼器作為測(cè)量反饋元件的系統(tǒng)中，機(jī)床調(diào)試時(shí)第一次開機(jī)后，通過參數(shù)設(shè)置配合機(jī)床回零操作調(diào)整到合適的參考點(diǎn)后，只要絕對(duì)脈沖編碼器的后備電池有效，此后每次開機(jī)，不必進(jìn)行回參考點(diǎn)操作。在使用增量脈沖編碼器的系統(tǒng)中，回參考點(diǎn)有兩種模式，一種為開機(jī)后在參考點(diǎn)回零模式下各軸手動(dòng)回原點(diǎn)。每一次開機(jī)后都要進(jìn)行手動(dòng)回原點(diǎn)操作。另一種在存儲(chǔ)器模式下，第一次開機(jī)手動(dòng)回原點(diǎn)，以后均可用G代碼指令回原點(diǎn)。2 加工中心開機(jī)手動(dòng)回參考點(diǎn)的動(dòng)作過程使用增量式脈沖編碼器作為測(cè)量反饋元件的機(jī)床，開機(jī)手動(dòng)回原點(diǎn)的動(dòng)作過程一般有以下三種：（1） 手動(dòng)回原點(diǎn)時(shí)，回原點(diǎn)軸先以參數(shù)設(shè)置的快速進(jìn)給速度F

31、r，向原點(diǎn)方向移動(dòng)，當(dāng)原點(diǎn)減速撞塊壓下原點(diǎn)減速開關(guān)時(shí)，伺服電機(jī)減速至由參數(shù)設(shè)置的接近原點(diǎn)速度F1繼續(xù)向前移動(dòng)，當(dāng)減速撞塊釋放減速開關(guān)后，數(shù)控系統(tǒng)檢測(cè)到編碼器發(fā)出的第一個(gè)柵點(diǎn)或零標(biāo)志信號(hào)時(shí)，歸零軸停止，此停止點(diǎn)即為機(jī)床參考點(diǎn)（參教案專用紙見圖5.2所示）（2） 回原點(diǎn)軸先以快速進(jìn)給速度F1向原點(diǎn)方向移動(dòng)，當(dāng)原點(diǎn)減速開關(guān)被減速撞塊壓下時(shí)，回原點(diǎn)軸制動(dòng)到速度為零，再以接近原點(diǎn)速度Fr向相反方向移動(dòng)，當(dāng)減速撞塊釋放原點(diǎn)接近開關(guān)后，數(shù)控系統(tǒng)檢測(cè)到檢測(cè)反饋元件發(fā)出的第一個(gè)柵點(diǎn)回零標(biāo)志信號(hào)時(shí)，回零軸停止，該點(diǎn)即機(jī)床原點(diǎn)（參見圖5.3所示）（3） 回原點(diǎn)時(shí)，回原點(diǎn)軸先以快速進(jìn)給速度Fr向原點(diǎn)方向移動(dòng)，當(dāng)減速撞

32、塊壓下減速開關(guān)時(shí)，回歸原點(diǎn)軸制動(dòng)到速度為零，再向相反方向以F1速度微動(dòng)，當(dāng)減速撞塊釋放減速開關(guān)時(shí)，歸零軸又反向以F1速度沿原快速進(jìn)給方向移動(dòng)，當(dāng)減速撞塊再次壓下減速開關(guān)時(shí)，歸零軸仍以接近原點(diǎn)速度F1前移，減速撞塊釋放減速開關(guān)后，數(shù)控系統(tǒng)檢測(cè)到第一個(gè)柵點(diǎn)或零標(biāo)志信號(hào)時(shí)，歸零軸停止，機(jī)床原點(diǎn)隨之確立（參見圖5.4所示）使用增量式檢測(cè)反饋元件的機(jī)床，開機(jī)第一次各伺服軸手動(dòng)回原點(diǎn)多采用撞塊式復(fù)歸，其后各次的原點(diǎn)復(fù)歸可以用G代碼指令，以快速進(jìn)給速度復(fù)歸到開機(jī)第一次原點(diǎn)位置。從數(shù)控系統(tǒng)控制過程來分析機(jī)床回原點(diǎn)：機(jī)床在回原點(diǎn)模式下，伺服電機(jī)以大于某一固定值的進(jìn)給速度向原點(diǎn)方向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)檢測(cè)到電機(jī)一轉(zhuǎn)信

33、號(hào)時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的參考計(jì)數(shù)器被清零。如果通過參數(shù)設(shè)置了柵點(diǎn)偏移量，則參考計(jì)數(shù)器內(nèi)也自動(dòng)被設(shè)定為和柵點(diǎn)偏移量相等的值。此后參考計(jì)數(shù)器就成為一個(gè)環(huán)形計(jì)數(shù)器。當(dāng)計(jì)數(shù)器對(duì)移動(dòng)指令脈沖計(jì)數(shù)到設(shè)定的值時(shí)被復(fù)位，隨著一轉(zhuǎn)信號(hào)的出現(xiàn)產(chǎn)生一個(gè)柵點(diǎn)。當(dāng)減速撞塊壓下原點(diǎn)減速開關(guān)時(shí)，電機(jī)減速到接近原點(diǎn)速度運(yùn)行，撞塊釋放原點(diǎn)減速開關(guān)時(shí)，電機(jī)在下一個(gè)柵點(diǎn)停止，產(chǎn)生一教案專用紙個(gè)回原點(diǎn)完成標(biāo)志信號(hào)，參考位置被復(fù)位。電源開啟后第二次返回原點(diǎn)，由于參考計(jì)數(shù)器已設(shè)置，柵點(diǎn)已建立，因此可以直接返回原點(diǎn)位置。使用絕對(duì)檢測(cè)反饋元件的機(jī)床第一次回原電時(shí)，首先，數(shù)控系統(tǒng)與絕對(duì)式檢測(cè)反饋元件進(jìn)行數(shù)據(jù)通信以建立當(dāng)前的位置，并計(jì)算當(dāng)前位置到機(jī)床

34、原點(diǎn)的距離及當(dāng)前位置到最近柵電的距離，將計(jì)算值賦給計(jì)數(shù)器，柵點(diǎn)被確立。3回參考點(diǎn)的故障診斷當(dāng)加工中心回參考點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，先檢查原點(diǎn)減速撞塊是否松動(dòng)，減速開關(guān)固定是否牢固或是損壞。若無問題，應(yīng)進(jìn)一步用百分表或激光測(cè)量?jī)x檢查機(jī)械相對(duì)位置的漂移量；檢查減速撞塊的長(zhǎng)度；檢查回原點(diǎn)起始位置、減速開關(guān)位置與原點(diǎn)位置的關(guān)系；檢查回原點(diǎn)的模式；是否開機(jī)后的第一次回原點(diǎn)；是否采用絕對(duì)脈沖編碼器；檢查伺服電機(jī)每轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)量、指令倍率比（CMR）及檢測(cè)倍率比（DMR）的設(shè)置、接近原點(diǎn)速度的參數(shù)設(shè)置；檢查回原點(diǎn)快速進(jìn)給速度時(shí)間常數(shù)的參數(shù)設(shè)置是否適當(dāng)；確認(rèn)系統(tǒng)是全閉環(huán)還是半閉環(huán)；檢查參考計(jì)數(shù)器設(shè)置是否適當(dāng)?shù)??；卦c(diǎn)故障現(xiàn)

35、象及診斷調(diào)整步驟如下：（1）機(jī)床回原點(diǎn)后原點(diǎn)漂移 如果采用絕對(duì)脈沖編碼器，診斷及調(diào)整步驟見“使用絕對(duì)脈沖編碼器的機(jī)床回原點(diǎn)時(shí)的原點(diǎn)漂移”一節(jié)；若采用增量式脈沖編碼器的機(jī)床，應(yīng)確定系統(tǒng)是全閉環(huán)還是半閉環(huán)系統(tǒng)，用百分表或激光測(cè)量?jī)x檢查機(jī)械相對(duì)位置是否漂移。若不漂移，只是位置顯示有偏差，檢查是否為工件坐標(biāo)系偏置無效。在機(jī)床回原點(diǎn)后，機(jī)床CRT位置顯示為一非零值，該值取決于某些諸如工件坐標(biāo)系偏置異類的參數(shù)設(shè)置。若機(jī)械相對(duì)位置偏移，確定偏移量。若偏移量為一柵格，診斷方法見“原點(diǎn)漂移一柵格”一節(jié)的處理步驟。若漂移量為數(shù)個(gè)脈沖，見“原點(diǎn)漂移數(shù)個(gè)脈沖”一節(jié)的診斷步驟，否則檢查脈沖數(shù)量和參考計(jì)數(shù)器的值使之匹配；

36、如果匹配，則脈沖編碼器壞，需要更換。（2）使用絕對(duì)脈沖編碼器的機(jī)床，回原點(diǎn)時(shí)的原點(diǎn)漂移 首先檢查并重新設(shè)置與機(jī)床回原點(diǎn)有關(guān)的檢測(cè)絕對(duì)值位置的有關(guān)參數(shù)，重新再試一次回原點(diǎn)操作。若原點(diǎn)仍漂移，檢查機(jī)械相對(duì)位置是否有變化。如無漂移，只是位置顯示有偏差，則檢查工件坐標(biāo)偏置是否有效。若為機(jī)械位置偏移，則為絕對(duì)脈沖編碼器故障。（3）全閉環(huán)系統(tǒng)中的原點(diǎn)漂移 先檢查半閉環(huán)系統(tǒng)回原點(diǎn)的漂移情況，如果正常，應(yīng)檢查電機(jī)一轉(zhuǎn)標(biāo)志信號(hào)是否由半閉環(huán)系統(tǒng)提供。檢查有關(guān)參數(shù)設(shè)置及信號(hào)電纜連接。如參數(shù)設(shè)置正常，則為光柵尺等線性測(cè)量元件不良或其接口電路故障。如參數(shù)設(shè)置不正確，則修正設(shè)置重試。（4）原點(diǎn)漂移一個(gè)柵點(diǎn) 先減小由參數(shù)設(shè)

37、置的接近原點(diǎn)速度，重試回原點(diǎn)操作。若原點(diǎn)不漂移，則為減速撞塊太短或安裝不良。可通過改變減速撞塊或減速開關(guān)的位置來解決，也可通過設(shè)置柵點(diǎn)偏移量改變電氣原點(diǎn)解決。當(dāng)一個(gè)減速信號(hào)由硬件輸出后，數(shù)字伺服軟件識(shí)別這個(gè)信號(hào)需要一定時(shí)間。因此當(dāng)減速撞塊離原點(diǎn)太近時(shí)，軟件有時(shí)捕捉不到原點(diǎn)信號(hào)，導(dǎo)致原點(diǎn)漂移。如果減小接近原點(diǎn)速度參數(shù)設(shè)置后，重試原點(diǎn)復(fù)歸，若原點(diǎn)仍漂移，可減小快速進(jìn)給速度或快速進(jìn)給時(shí)間常數(shù)的參數(shù)設(shè)置，重回原點(diǎn)。若時(shí)間常數(shù)設(shè)置太大或減速撞塊太短，在減速撞塊范圍內(nèi)，進(jìn)給速度不能到達(dá)接近原點(diǎn)速度，當(dāng)接近開關(guān)被釋放時(shí)，即使柵點(diǎn)信號(hào)出現(xiàn)，軟件在檢測(cè)進(jìn)給速度未到達(dá)接近原點(diǎn)速度時(shí)，回原點(diǎn)操作不會(huì)停止，因而原點(diǎn)發(fā)

38、生漂移。若減小快進(jìn)時(shí)間常數(shù)或快進(jìn)進(jìn)給速度的設(shè)置，重新回原點(diǎn)，原點(diǎn)仍有漂移，應(yīng)檢查參考計(jì)數(shù)器設(shè)置的值是否有效，修正參數(shù)設(shè)置。（5）原點(diǎn)漂移數(shù)個(gè)脈沖 若只是在開機(jī)后第一次回原點(diǎn)時(shí)原點(diǎn)漂移，則為零標(biāo)志信號(hào)受干擾失效。為防止教案專用紙?jiān)肼暩蓴_，應(yīng)確保電纜屏蔽線接地良好，安裝必要的火花抑制器，不要使檢測(cè)反饋元件的通信電纜線與強(qiáng)電線纜靠得太近。若并非僅在開機(jī)首次回原點(diǎn)時(shí)原點(diǎn)變化，應(yīng)修正參考計(jì)數(shù)器的設(shè)定值。如果通過上述步驟檢查仍不能排除故障，應(yīng)檢查編碼器電源電壓是否太低；編碼器是否損壞；伺服電機(jī)與工作臺(tái)的聯(lián)軸器是否松動(dòng)；系統(tǒng)主電路板是否正常；有關(guān)伺服軸電路板是否正常及伺服放大器板是否正常。例二：機(jī)床回不了參

39、考點(diǎn)的故障分析與排除現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床一般都采用了增量式的旋轉(zhuǎn)編碼器或增量式的光柵尺作為位置反饋元件，因而機(jī)床在每次開機(jī)后都必須首先進(jìn)行回參考點(diǎn)的操作，以確定機(jī)床的坐標(biāo)原點(diǎn)。尋找參考點(diǎn)主要與零點(diǎn)開關(guān)、編碼器或者光柵尺的零點(diǎn)脈沖有關(guān)，一般有兩種方式。（1） 軸向預(yù)定方向快速運(yùn)動(dòng)，壓下零點(diǎn)開關(guān)后減速向前繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，直到數(shù)控系統(tǒng)接收到第一個(gè)零點(diǎn)脈沖，軸停止運(yùn)動(dòng)，數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)設(shè)定坐標(biāo)值。在這種方式下，停機(jī)時(shí)軸恰好壓在零點(diǎn)開關(guān)上。如果采用自動(dòng)走參考點(diǎn)，軸的運(yùn)行方向與上述的預(yù)定方向相反，離開零點(diǎn)后，軸再反向運(yùn)行，當(dāng)又壓上零點(diǎn)開關(guān)后，PLC產(chǎn)生減速信號(hào)，使數(shù)控系統(tǒng)準(zhǔn)備接收第一個(gè)零點(diǎn)脈沖，以確定參考點(diǎn)。如果手動(dòng)進(jìn)行，

40、脫離零點(diǎn)開關(guān)，然后再回參考點(diǎn)。（2） 軸快速按預(yù)定方向運(yùn)動(dòng)，壓上零點(diǎn)開關(guān)后，反向減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)又脫離零點(diǎn)開關(guān)后，數(shù)控系統(tǒng)接收到第一個(gè)零點(diǎn)脈沖，確定參考點(diǎn)。在這種方式下，停機(jī)時(shí)軸恰好壓在零點(diǎn)開關(guān)上，當(dāng)自動(dòng)回參考點(diǎn)時(shí)，軸的運(yùn)動(dòng)方向與上述的預(yù)定方向相反，離開零點(diǎn)開關(guān)后，PLC產(chǎn)生減速信號(hào)，使數(shù)控系統(tǒng)在接收到第一個(gè)零點(diǎn)脈沖時(shí)確定參考點(diǎn)。如果手動(dòng)回參考點(diǎn)，應(yīng)先將軸手動(dòng)運(yùn)行，脫離零點(diǎn)開關(guān)，然后再回參考點(diǎn)。采用何種方式或如何運(yùn)行，系統(tǒng)都是通過PLC的程序編制和數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床參數(shù)設(shè)定來決定，軸的運(yùn)動(dòng)速度也是在機(jī)床參數(shù)中設(shè)定的。數(shù)控系統(tǒng)回參考點(diǎn)的過程是PLC系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)配合完成的，由數(shù)控系統(tǒng)給出回參考點(diǎn)的命令，

41、然后軸按預(yù)定的方向運(yùn)動(dòng)，壓上零點(diǎn)開關(guān)（或離開零點(diǎn)開關(guān)）后，PLC向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出減速信號(hào)，數(shù)控系統(tǒng)按照預(yù)定的方向減速運(yùn)動(dòng)，由測(cè)量系統(tǒng)接收零點(diǎn)脈沖，接收到第一個(gè)脈沖后，設(shè)定坐標(biāo)值。所有的軸都找到參考點(diǎn)后，回參考點(diǎn)的過程結(jié)束。數(shù)控機(jī)床開機(jī)后回不了參考點(diǎn)的故障一般有以下幾種情況：一是由于零點(diǎn)開關(guān)出現(xiàn)問題，PLC沒有產(chǎn)生減速信號(hào)；二是編碼器或者光柵尺的零點(diǎn)脈沖出現(xiàn)了問題；三是數(shù)控系統(tǒng)的測(cè)量板出現(xiàn)了問題，沒有接收到零點(diǎn)脈沖。教 師 教 案課程數(shù)控機(jī)床維修班級(jí)學(xué)期下學(xué)期上課日期課時(shí)2累計(jì)課時(shí)38教師審簽課程類型專業(yè)課課程名稱（章、節(jié)）第六章 數(shù)控機(jī)床的故障診斷及維修技術(shù)第四節(jié)伺服系統(tǒng)的故障及維修技術(shù)教學(xué)目的

42、要 求理解伺服的工作原理，能過對(duì)伺服故障從原理上進(jìn)行初步的分析。掌握進(jìn)給伺服的故障形式及可能的故障原因、常用方法掌握主軸伺服系統(tǒng)的故障及診斷、常用方法。教學(xué)重點(diǎn)伺服工作的原理、進(jìn)給伺服的故障形式及可能的故障原因、主軸伺服系統(tǒng)的故障及診斷教學(xué)難點(diǎn)伺服工作的原理、對(duì)伺服故障進(jìn)行初步的原理分析主要教具、設(shè)備、材料多媒體課件數(shù)控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)（數(shù)控車床、加工中心）課后記復(fù)習(xí)以前的知識(shí)，有助于分析伺服故障的原因，從控制信號(hào)入手講解故障實(shí)例，講解維修方法及注意事項(xiàng)。教案專用紙第四節(jié) 伺服系統(tǒng)的故障及維修技術(shù)伺服系統(tǒng)的工作原理：構(gòu)成：數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)一般由驅(qū)動(dòng)單元、機(jī)械傳動(dòng)部件、執(zhí)行件和檢測(cè)反饋環(huán)節(jié)等組成。驅(qū)

43、動(dòng)控制單元和驅(qū)動(dòng)元件組成伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，機(jī)械傳動(dòng)部件和執(zhí)行元件組成機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，檢測(cè)元件和反饋電路組成檢測(cè)裝置，亦稱檢測(cè)系統(tǒng)。見圖5.5所示 圖5.5 閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖原理：伺服系統(tǒng)是一個(gè)反饋控制系統(tǒng)，它以指令脈沖為輸入給定值與反饋脈沖進(jìn)行比較，利用比較后產(chǎn)生的偏差值對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，以消除偏差，使被調(diào)量跟蹤給定值。進(jìn)給伺服系統(tǒng)的任務(wù)是完成各坐標(biāo)軸的位置控制，在整個(gè)系統(tǒng)中它又分為：位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán)。進(jìn)給伺服的故障及診斷 進(jìn)給伺服的故障形式當(dāng)進(jìn)給伺服系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，通常由三種表現(xiàn)形式：一是在CRT或操作面板上顯示報(bào)警內(nèi)容或報(bào)警信息；二是進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)單元上用報(bào)警燈或數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)單元的故障；

44、三是運(yùn)動(dòng)不正常，但無任何報(bào)警，進(jìn)給伺服的常見故障有：超程 超程有：軟件超程和硬件超程和急停保護(hù)三種。過載 當(dāng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的負(fù)載過大、頻繁正反向運(yùn)動(dòng)，以及進(jìn)給傳動(dòng)潤(rùn)滑狀態(tài)和過載檢測(cè)電路時(shí)不良時(shí)，都會(huì)引起過載報(bào)警。竄動(dòng) 在進(jìn)給時(shí)出現(xiàn)竄動(dòng)現(xiàn)象：測(cè)速信號(hào)不穩(wěn)定；速度控制信號(hào)不穩(wěn)定或受到干擾；接線端子接觸不良當(dāng)；反響間隙或伺服系統(tǒng)增益過大所致。爬行 發(fā)生在起動(dòng)加速段或低速進(jìn)給時(shí)，一般是由于進(jìn)給傳動(dòng)鏈的潤(rùn)滑狀態(tài)不良、伺服系統(tǒng)增益過低以及外加負(fù)載過大等因素所致。振動(dòng) 分析機(jī)床振動(dòng)周期是否與進(jìn)給速度有關(guān)伺服電機(jī)不轉(zhuǎn) 數(shù)控系統(tǒng)至進(jìn)給單元除了速度控制信號(hào)外，還有使能控制信號(hào)，使能信號(hào)是進(jìn)給動(dòng)作的前提。位置誤差 當(dāng)伺服

45、運(yùn)動(dòng)超過允許的誤差范圍時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生位置誤差過大報(bào)警，包括跟隨誤差、輪廓誤差和定位誤差等。主要原因：系統(tǒng)設(shè)定的允差范圍過??；伺服系統(tǒng)增益設(shè)置不當(dāng)；位置檢測(cè)裝置有污染；進(jìn)給傳動(dòng)鏈累積誤差過大；主軸箱垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)平衡裝置不穩(wěn)。教案專用紙漂移 當(dāng)指令為零時(shí)，坐標(biāo)軸仍在移動(dòng)，從而造成誤差，通過漂移補(bǔ)償或驅(qū)動(dòng)單元上的另速調(diào)整來消除?；鼗鶞?zhǔn)點(diǎn)故障 1）機(jī)床不能返回基準(zhǔn)點(diǎn) 機(jī)床不能返回基準(zhǔn)點(diǎn)，一般有三種情況： (1)偏離基準(zhǔn)點(diǎn)一個(gè)柵格距離 造成這種故障的原因有三種：減速板塊位置不正確；減速檔塊的長(zhǎng)度太短；基準(zhǔn)點(diǎn)用的接近開關(guān)的位置不當(dāng)。該故障一般在機(jī)床大修后發(fā)生，可通過重新調(diào)整擋塊位置來解決。 (2)偏離

46、基準(zhǔn)點(diǎn)任意位置，即偏離一個(gè)隨機(jī)值 這種故障與下列因素有關(guān)：外界干擾，如電纜屏蔽層接地不良，脈沖編碼器的信號(hào)線與強(qiáng)電電纜靠得太近；脈沖編碼器用的電源電壓太低(低于4.75V)或有故障；數(shù)控系統(tǒng)主控板的位置控制部分不良；進(jìn)給軸與伺服電機(jī)之間的聯(lián)軸器松動(dòng)。 (3)微小偏移 其原因有兩個(gè)：電纜連接器接觸不良或電纜損壞；漂移補(bǔ)償電壓變化或主板不良。 2）機(jī)床在返回基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)發(fā)出超程報(bào)警 這種故障有三種情況： (1)無減速動(dòng)作 無論是發(fā)生軟件超程還是硬件超程，都不減速，一直移動(dòng)到觸及限位開關(guān)而停機(jī)。可能是返回基準(zhǔn)點(diǎn)減速開關(guān)失效，開關(guān)觸頭壓下后，不能復(fù)位，或減速擋塊處的減速信號(hào)線松動(dòng)，返回基準(zhǔn)點(diǎn)脈沖不起作用，

47、致使減速信號(hào)沒有輸入到數(shù)控系統(tǒng)。 (2)返回基準(zhǔn)點(diǎn)過程中有減速，但以切斷速度移動(dòng)(或改變方向移動(dòng))到觸及限位開關(guān)而停機(jī)。可能原因有：減速后，返回基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)記指定的基準(zhǔn)脈沖不出現(xiàn)。其中，一種可能是光柵在返回基準(zhǔn)點(diǎn)操作中沒有發(fā)出返回基準(zhǔn)點(diǎn)脈沖信號(hào)，或返回基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)記失效，或由基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)記選擇的返回基準(zhǔn)點(diǎn)脈沖信號(hào)在傳送或處理過程中丟失；或測(cè)量系統(tǒng)硬件故障，對(duì)返回基準(zhǔn)點(diǎn)脈沖信號(hào)無識(shí)別和處理能力。另一種可能是減速開關(guān)與返回基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)記位置錯(cuò)位，減速開關(guān)復(fù)位后，未出現(xiàn)基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)記。 (3)返回基準(zhǔn)點(diǎn)過程有減速，且有返回基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)記指定的返回基準(zhǔn)脈沖出現(xiàn)后的制動(dòng)到零速時(shí)的過程，但未到基準(zhǔn)點(diǎn)就觸及限位開關(guān)而停機(jī)，該故障原

48、因可能是返回基準(zhǔn)點(diǎn)的返回基準(zhǔn)點(diǎn)脈沖被超越后，坐標(biāo)軸未移動(dòng)夠指定距離就觸及限位開關(guān)。故障的維修方法：模塊交換法 外界參考電壓法伺服電機(jī)維護(hù)1直流伺服電機(jī)的維護(hù)方法2交流伺服電機(jī)常見的故障有：接線故障 轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)元件故障 電磁制動(dòng)故障交流電機(jī)故障判斷方法有：電阻測(cè)量：測(cè)量電樞的電阻，測(cè)量絕緣是否良好。電機(jī)檢查：脫開電給與機(jī)械裝置，轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子，正常時(shí)感覺有一定的均勻阻力，如果旋轉(zhuǎn)過程中，出現(xiàn)周期性的不均勻的阻力，應(yīng)該更換電機(jī)進(jìn)行確認(rèn)。主軸伺服的故障及診斷主軸伺服系統(tǒng)故障表現(xiàn)形式：一是在CRT或操作面板上顯示報(bào)警內(nèi)容或報(bào)警信息；二是在主軸驅(qū)動(dòng)裝置上用報(bào)警燈或數(shù)碼管顯示主軸驅(qū)動(dòng)裝置的故障；三是主軸工

49、作不正常但無任何報(bào)警信息。教案專用紙常見的主軸單元的故障有：主軸不轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速異常或轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定， 主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給不匹配 主軸異常噪聲或振動(dòng) 主軸定位抖動(dòng) 教 師 教 案課程數(shù)控機(jī)床維修班級(jí)學(xué)期下學(xué)期上課日期課時(shí)2累計(jì)課時(shí)40教師審簽課程類型專業(yè)課課程名稱（章、節(jié)）第六章 數(shù)控機(jī)床的故障診斷及維修技術(shù)第四節(jié)檢測(cè)裝置的故障及診斷教學(xué)目的要 求理解檢測(cè)裝置的工作原理、檢測(cè)設(shè)備的信號(hào)。掌握檢測(cè)設(shè)備的故障查找、故障恢復(fù)方法。教學(xué)重點(diǎn)檢測(cè)裝置的工作原理、檢測(cè)設(shè)備的信號(hào)教學(xué)難點(diǎn)檢測(cè)部件出現(xiàn)故障是的現(xiàn)象及恢復(fù)方法。主要教具、設(shè)備、材料多媒體課件數(shù)控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)（數(shù)控車床、加工中心）課后記結(jié)合前面知識(shí)，講解位置檢

50、測(cè)裝置的原理及安裝調(diào)試及維護(hù)方法，同時(shí)從數(shù)控原理的高度，分析位置檢測(cè)裝置出現(xiàn)故障時(shí)的現(xiàn)象，以及維修思路和常用方法。教案專用紙第五節(jié) 檢測(cè)裝置的故障及診斷檢測(cè)元件作用：檢測(cè)位移和速度，向控制裝置發(fā)送反饋信號(hào)，構(gòu)成閉環(huán)控制。測(cè)量方式分為：直接測(cè)量和間接測(cè)量。檢測(cè)元件工作原理（直線光柵測(cè)量裝置）光柵尺由定尺（標(biāo)尺光柵）和掃描頭（指示光柵）組成（見下圖5.6）定尺的測(cè)長(zhǎng)方向上有兩組光柵線軌跡，主光柵線和每隔50mm一組的基準(zhǔn)標(biāo)記光柵線。這使得光柵尺起到兩個(gè)作用：當(dāng)軸移動(dòng)時(shí)由主光柵線產(chǎn)生兩組相位相差90度的正弦和余弦的電信號(hào)，用于決定軸的移動(dòng)方向和位移量。另一個(gè)作用是當(dāng)軸回零點(diǎn)時(shí)，由基準(zhǔn)標(biāo)記線產(chǎn)生一個(gè)基

51、準(zhǔn)信號(hào)以確定機(jī)床的機(jī)床零點(diǎn)。主光柵所產(chǎn)生的兩組位置信號(hào)還要經(jīng)過一個(gè)放大整形和插值倍頻的專門裝置，轉(zhuǎn)變成一系列位置數(shù)字脈沖。EXE信號(hào)處理 位置檢測(cè)元件的維護(hù) 光柵尺的維護(hù)維護(hù)工作指： 防污：避免受到冷卻液的污染，從而造成信號(hào)丟失，影響位置控制精度 防振：光柵尺拆裝時(shí)要用靜力，不能用硬物敲擊，以免引起光學(xué)元件的損壞 教案專用紙光電脈沖編碼器的維護(hù)：編碼器的維護(hù)主要注意兩個(gè)問題：防振和防污聯(lián)接問題實(shí)例分析 例：一臥式加工中心采用SIN8系統(tǒng)，帶EXE光柵測(cè)量裝置，運(yùn)行中出現(xiàn)114號(hào)報(bào)警，同時(shí)伴有113報(bào)警。例：某數(shù)控銑床，配備DECKEL 系統(tǒng)，位置檢測(cè)采用HEIDENHAIN LS907光柵尺，故障現(xiàn)象為：Z軸移