清华大学出版社_数技术及应用_第9章.ppt

第9章 数控机床的故障诊断 数控机床作为一种典型的机电一体化产品，是一个由多种技术综合在一起协同工作的复杂系统。在使用过程中不可避免地会发生这样或那样的故障，故障的定位和排除对机床的效率有着重大的影响。 本章主要对数控机床故障的规律及故障诊断的方法进行一般性的总结介绍。 9.1 概 述 9.1.1 系统可靠性和故障的概念 系统可靠性是指系统在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力，而故障则意味着系统在规定条件下和规定时间内丧失了规定的功能。 数控机床是个复杂的系统，由于种种原因，不可避免地会发生不同程度、不同类型的故障，导致数控机床不能正常工作。 一般这些原因大致包括机械锈蚀、磨损和失效；元器件老化、损坏和失效；电气元件、插接件接触不良；环境变化等；随机干扰和噪声；软件程序丢失或被破坏等等。 9.1.2 数控机床的故障规律 与一般设备相同，数控机床的故障率随时间变化的规律可用图9.1所示的故障曲线表示。 1. 初期运行期 初期运行期的特点是故障发生的频率高，系统的故障率呈负指数函数曲线。使用初期之所以故障频繁，原因大致如下。 (1) 机械部分 (2) 电气部分 (3) 液压部分 2. 有效寿命期 数控系统要经过九至十四个月的运行才能进入有效寿命期。 3. 衰老期 衰老期出现在数控机床使用的后期，其特点是故障率随着运行时间的增加而升高。 9.1.3 数控机床故障诊断的一般步骤 故障诊断是指在系统运行或基本不拆卸的情况下，即可掌握系统当前运行状态的信息，查明产生故障的部位和原因，或预知系统的异常和劣化的动向并采取必要对策的一门技术。 故障诊断一般按下列步骤进行： (1)详细了解故障情况。 (2)根据故障情况进行分析，缩小范围，确定故障源查找的方向和手段。 (3)由表及里进行故障源查找。 9.2 数控机床常用的故障诊断方法 数控机床是涉及多个应用学科的十分复杂的系统，加之数控系统和机床本身的种类繁多，功能各异，不可能找出一种适合各种数控机床、各类故障的通用诊断方法。这里仅对一些常用的一般性方法作以介绍，在实际的故障诊断中，对这些方法要综合运用。 9.2.1 根据报警号进行故障诊断 报警号(错误代码)一般包括下列几方面的故障(或错误)信息： 程序编制错误或操作错误； 存储器工作不正常； 伺服系统故障； 可编程序控制器故障； 连接故障； 温度、压力、液位等不正常； 行程开关(或接近开关)状态不正确。 利用报警号进行故障诊断是数控机床故障诊断的主要方法之一。 9.2.2 根据控制系统LED灯或数码管的指示进行故障诊断 控制系统的LED(发光二极管)或数码管指示是另一种自诊断指示方法。如果和故障报警号同时报警，综合二者的报警内容，可更加明确地指示出故障的位置。在CRT上的报警号未出现或CRT不亮时，LED或数码管指示就是惟一的报警内容了。 例如，FANUCl0、11系统的主电路板上有一个七段LED数码管，在电源接通后，系统首先进行自检，这时数码管的显示不断改变，最后显示“1”而停止，说明系统正常。如果停止于其他数字或符号上，则说明系统有故障，且每一个符号表示相应的故障内容，维修人员就可根据显示的内容进行相应的检查和处理。 9.2.3 根据PC状态或梯形图进行故障诊断 现在的数据控机床上几乎毫无例外地使用了可编程序控制器(PC)，只不过有的与NC系统合并起来，统称为NC部分。 控制对象一般是换刀系统，工作台板转换系统，液压、润滑、冷却系统及其他自动辅助装置等。这些系统及装置具有大量的开关量测量反馈元件，发生故障的概率较大。特别是在偶发故障期，NC部分及各电路板的故障较少，上述各部分发生的故障可能会成为主要的诊断维修目标。 PC输入输出状态的确定方法是每一个维修人员所必须掌握的。因为当进行故障诊断时经常需要确定一个传感元件是什么状态以及PC的某个输出应为什么状态。用传统的方法进行测量非常麻烦，甚至难以做到。一般数控机床都能够从CRT上或LED指示灯上非常方便地确定其输入输出状态。 9.2.4 根据机床参数进行故障诊断 机床参数也称机床常数，是数控系统与具体机床相匹配时所确定的一组数据，它实际上是NC程序中未定的数据或可选择的方式。机床参数通常存于RAM中，由厂家根据所配机床的具体情况进行设定，部分参数还要通过调试来确定。机床参数大都随机床以参数表等形式提供给用户。 机床参数的内容广泛。如FANUC10，11，12系统的机床参数按功能分就有26大类：如与设定有关的参数、与轴控制有关的参数、与坐标系有关的参数、与进给速度有关的参数等等。 9.2.5 用诊断程序进行故障诊断 所谓诊断程序就是对数控机床各部分包括数控系统本身进行状态或故障检测的软件，当数控机床发生故障时，可利用该