第1章 数控机床故障诊断基础

1 1数控机床组成2

1 1 1数控机床加工过程2

1 1 2数控机床组成2

1 2数控机床故障及诊断7

1 2 1数控机床故障7

1 2 2数控机床发生故障时的处理8

1 2 3故障诊断的基本方法10

1 2 4数控机床故障诊断原则13

1 3数控机床故障诊断常用器具14

1 3 1万用表14

1 3 2示波器16

1 3 3PLC编程器16

1 3 4逻辑测试笔和脉冲信号发生器17

1 3 5数字转速表18

1 3 6相序表18

1 3 7集成电路测试仪19

1 3 8短路追踪仪19

1 3 9逻辑分析仪20

1 3 10维修工具20

1 4数控机床基本信息显示操作21

1 4 1屏面显示内容21

1 4 2屏面中显示的数控系统(CNC)当前状态信息21

1 4 3显示屏面的切换22

1 4 4在屏面上显示刀具的位置23

1 4 5在屏面上显示程序运行状态25

思考题27

第2章 数控电气柜(强电柜)故障诊断

2 1数控机床电气柜电路30

2 1 1FANUC 0i/0i MateTC系统强电柜内基本元件及其功能30

2 1 2电控柜中导线和电缆的选择32

2 1 3配线技术33

2 2数控机床的动力电源、控制电源33

2 2 1动力电源和控制电源供电概况33

2 2 2伺服系统的供电34

2 2 3主轴变频器的供电35

2 2 4开关电源(DC 24V)35

2 3强电柜元器件之间的连接及其故障诊断37

2 3 1系统启动与停止的原理37

2 3 2主轴的正反转控制38

2 3 3刀架换位与锁紧38

2 3 4通电前线路检查38

2 3 5系统通电39

2 3 6系统断电40

思考题40

第3章 数控系统硬件故障诊断

3 1数控系统硬件配置42

3 1 1数控系统硬件组成42

3 1 2控制单元组成43

3 1 3在画幕上显示数控系统的印制电路板和软件的构成45

3 1 4FAUNC 0i/0i Mate控制单元接口47

3 1 5FANUC 0i数控系统连接52

3 1 6集成电路芯片故障诊断56

3 2FAUNC 0i-C/0i Mate-C数控机床功能模块连接操作60

3 2 1硬件安装和连接60

3 2 2系统与外围设备的连接61

3 2 3系统与主轴变频器的连接61

3 2 4系统与伺服放大器的连接62

3 2 5系统电源的连接63

3 2 6系统的通电63

3 3更换系统硬件操作65

3 3 1更换单元模块的注意事项65

3 3 2更换主板操作65

3 3 3更换模块操作66

3 3 4更换电池操作67

3 3 5更换控制单元的风扇操作69

3 3 6更换熔断丝操作70

3 3 7更换LCD的灯管71

3 4数控系统的干扰74

3 4 1常见的干扰源74

3 4 2抗干扰措施75

3 4 3干扰所引起的故障诊断78

思考题79

第4章 数控系统软件故障诊断

4 1数控系统软件82

4 1 1数控系统软件组成82

4 1 2机床数据分类与存储83

4 1 3数据备份与数据恢复83

4 1 4用屏面显示本机系统软件的操作84

4 2MDI键盘设定机床参数84

4 2 1参数用途与分类84

4 2 2显示参数屏面操作86

4 2 3用MDI键盘设定参数87

4 2 4设定数控机床基本功能参数操作90

4 2 5参数在维修中的使用91

4 3由引导屏面进行数据备份与恢复92

4 3 1数据备份操作(把系统文件、用户文件读到快闪存储卡中)92

4 3 2数据恢复操作(把快闪存储卡上的文件写入CNC的SRAM上)94

4 3 3CF存储卡格式化(MEMORY CARD FORMAT)95

4 3 4引导屏面备份数据注意事项95

4 4通过通信方式保存和恢复数据96

4 4 1数控系统通信96

4 4 2数控系统与PC计算机通信所需参数设定96

4 4 3由系统与计算机通信输入/输出参数98

4 4 4由系统与计算机通信输入/输出零件程序99

4 4 5由系统与计算机通信输入/输出螺距误差补偿数据99

4 4 6CNC系统与计算机通信应注意的问题101

4 4 7数控系统与计算机数据传输过程中常见故障101

4 5设定丝杠螺距误差补偿102

4 5 1丝杠螺距误差补偿原理102

4 5 2丝杠螺距误差补偿使用的参数102

4 5 3丝杠螺距误差补偿实例102

4 5 4丝杠螺距误差补偿操作演练103

思考题105

第5章 数控系统PLC(PMC)故障诊断

5 1PLC图形程序108

5 1 1数控机床中PLC(PMC)用途108

5 1 2PMC梯形图程序109

5 1 3PMC梯形图符号110

5 1 4FANUC 0i系统PMC与外部信息的交换111

5 1 5PMC用户程序结构及周期113

5 1 6PMC编程示例113

5 2PMC屏面的操作116

5 2 1PMC诊断屏面116

5 2 2显示PMC基本菜单屏面117

5 2 3操作梯形图程序(PMCLAD)119

5 2 4PMC 诊断屏面(PMCDGN)127

5 2 5PMC参数屏面(PMCPRM)129

5 3利用PLC(PMC)诊断数控机床故障134

5 3 1通过PMC查找故障的方法134

5 3 2FANUC 0i外围I/O信号地址134

5 3 3FANUC 0iC车床电动刀架控制原理135

5 3 4手动换刀故障诊断137

5 3 5运行自动换刀故障诊断138

5 3 6由换刀定时参数引发换刀故障139

5 3 7手动点动故障141

5 3 8超程及超程复位142

思考题144

第6章 进给伺服系统故障诊断

6 1数控机床伺服系统148

6 1 1伺服系统用途148

6 1 2伺服系统按驱动元件分类148

6 1 3伺服系统的反馈和控制方式149

6 1 4闭环伺服系统原理152

6 1 5交流伺服系统硬件153

6 2数字式伺服参数初始化设定与参数调整158

6 2 1设定伺服参数应该考虑的问题158

6 2 2伺服参数的初始化设定158

6 2 3通过调整参数屏蔽伺服轴162

6 2 4发生误差过大报警时的相关参数163

6 2 5调整全闭环振荡和跟踪精度相关的参数164

6 2 6用参数把全闭环改为半闭环165

6 3进给伺服系统报警故障的分析与处理165

6 3 1屏显伺服调整屏面报警故障的诊断165

6 3 2屏显系统发生"400"报警(伺服过热)167

6 3 3系统发生"401"报警(伺服不能就绪报警)167

6 3 4系统发生"411"报警(伺服移动误差过大)168

6 3 5系统发生"410"报警(伺服停止误差过大)169

6 3 6伺服反馈断线报警(445、446、447号报警)169

6 3 7伺服参数设定异常报警(407~423号报警)170

6 4机床回参考点故障诊断170

6 4 1机床参考点170

6 4 2增量(挡块)方式参考点位置确定171

6 4 3绝对(无挡块)方式参考点位置确定173

6 4 4返回参考点常见故障175

6 5位置检测装置及全闭环系统连接178

6 5 1光栅尺178

6 5 2脉冲编码器181

6 5 3感应同步器184

6 5 4旋转变压器184

6 5 5磁栅尺184

6 5 6FANUC 0iC/0i MateC全闭环的连接185

6 5 7直线光栅尺的连接186

6 5 8全闭环相关的参数187

6 6绝对编码器有关故障187

6 6 1绝对编码器不良故障(301~305号报警)187

6 6 2绝对编码器的电池电压低(306~308号报警)188

6 6 3α串行脉冲编码器异常(350号报警)188

6 6 4α串行脉冲编码器通信异常(351号报警)189

思考题189

第7章 数控机床主轴驱动系统故障诊断

7 1数控机床主轴驱动系统概述192

7 1 1数控机床主轴驱动192

7 1 2主轴驱动系统应用192

7 2数字交流主轴伺服系统192

7 2 1数字(串行)交流主轴伺服系统192

7 2 2FANUC 0i系统串行主轴与主板的连接193

7 2 3串行主轴系统运行性能的调整194

7 2 4机床主轴及主轴编码器的安装与故障诊断199

7 2 5数字式交流主轴伺服系统的故障诊断200

7 3模拟交流主轴系统的故障诊断202

7 3 1模拟交流主轴伺服系统202

7 3 2交流主轴(模拟接口)伺服系统的控制概况203

7 3 3模拟交流主轴伺服系统模拟电压(D/A转换器)的调整203

7 4变频器FR-S520S-K-R1及其在数控机床上的应用205

7 4 1变频器FRS520SKR205

7 4 2变频器周围配套设备的基本构成206

7 4 3变频器FRS520S的连接206

7 4 4变频器的操作面板210

7 4 5变频器的基本操作210

7 4 6三菱变频器的功能参数210

7 4 7在数控机床上使用变频器操作面板修改变频器参数操作练习212

思考题212

第8章 数控机床机械结构故障诊断

8 1数控机床精度检验216

8 1 1数控机床机械结构特点216

8 1 2机床几何精度216

8 1 3机床定位精度219

8 1 4机床切削精度221

8 1 5数控机床精度检验操作223

8 2数控机床主传动机械结构维护与维修225

8 2 1数控机床主传动225

8 2 2数控车床主轴部件的结构225

8 2 3数控镗铣类机床的主轴部件典型结构227

8 2 4数控机床电主轴228

8 2 5主轴的辅助功能228

8 2 6机床主传动经常性维护232

8 2 7垂直安装主轴(重力轴)电动机拆卸时应注意的问题232

8 2 8主传动故障诊断233

8 3进给系统机械传动结构维修234

8 3 1数控机床进给传动234

8 3 2滚珠丝杠螺母副调整与维护234

8 3 3消除传动齿轮间隙238

8 3 4导轨副调整与维护241

8 4换刀装置及其故障诊断249

8 4 1换刀装置249

8 4 2刀库与换刀机械手的故障诊断252

8 4 3刀库与换刀机械手的维护要点252

8 4 4换刀装置故障诊断实例252

思考题253

第9章 数控系统故障报警与诊断

9 1单元模块(或电路板)报警灯报警256

9 1 1通电后屏幕不显示256

9 1 2电源单元(PSM)的LED和七段显示管报警257

9 1 3主轴单元(SPM)LED和七段显示管报警259

9 1 4伺服放大器单元(SVM)上LED和七段显示管报警263

9 2系统屏显报警266

9 2 1系统屏显报警号266

9 2 2ROM奇偶检验错误报警(900号报警)267

9 2 3DRAM奇偶检验错误报警(910号、911号报警)267

9 2 4SRAM奇偶检验错误(912号、913号报警)267

9 2 5监控电路或RAM奇偶检验错误(920号、921号报警)268

9 2 6控制侧过热报警(700号报警)269

9 2 7CPU发生错误(930号报警)269

9 2 8PMC系统报警(950报警)269

9 2 924V输入电源异常(960号报警)270

9 2 10在PMC模块内发生了RAM奇偶错误或者NMI(970报警)270

9 2 11SLC内NMI报警(971号报警)270

9 3手动进给故障诊断270

9 3 1屏幕界面的位置显示和实际刀具全都不能运动270

9 3 2屏幕显示了机床坐标值的变化，但应该移动的轴不动作273

9 3 3机床不能运行手动连续进给(JOG)274

9 3 4机床不能进行手轮运行275

9 4机床不能自动运行故障诊断277

9 4 1循环启动灯不亮时，机床不能自动运行277

9 4 2启动灯亮，但是机床不能自动运行278

9 4 3坐标轴只在快速进给定位(G00)时不动作282

9 4 4坐标轴仅在切削进给(非G00)时不动作283

9 4 5自动运行启动信号关断(OFF)283

参考文献286