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1、学习情境九 数控机床的故障诊断,学习情境九,数控机床故障诊断和故障排除,任务实施9.1,设计PLC主程序，编制手持单元程序,学习目的： 能在西门子802C系统子程序库的基础上，根据数控机床的实际情况和机床电气图纸来编制PLC主程序，到达编制和调用所需子程序的能力。 在操作机床和运行测试程序的过程中，逐步调试编制的PLC程序，使机床能正常运行，掌握调试主程序的能力。 根据电气原理图，编制手持单元程序子程序，掌握西门子802C系统手持单元PLC接口信号以及和其他相关信号的处理。 掌握子程序带参数的编制和调试过程,设计PLC主程序，编制手持单元程序,任务1： 在西门子样例子程序库的基础上编制MIAN
2、程序。 要求：输入输出地址使用直接地址。 输入输出信号使用实训数控机床的图纸。 任务2： 编制手持单元子PLC程序。 要求：根据实训数控机床的图纸。,设计PLC主程序，编制手持单元程序,注意事项： 1：使用直接地址编程，如果调用“FILTER（SBR62)将会产生奇怪的错误，同学们课后可进行讨论。 2：开机调试时，首先要检测急停按钮的有效性。 3：检测极限开关的有效性。 4：由于PLC程序的错误，可能产生不能控制的动作，同学们可以按关闭系统按钮。 5：不要站在有危险的地方,设计PLC主程序，编制手持单元程序,NC系统接口信号关系,设计PLC主程序，编制手持单元程序,子程序33EMG_STOP（
3、急停处理）,设计PLC主程序，编制手持单元程序,子程序34X_CROSS（点动键布剧）,设计PLC主程序，编制手持单元程序,子程序40-AXES_CTL（进给轴主轴使能控制）,设计PLC主程序，编制手持单元程序,手轮接口信号：,设计PLC主程序，编制手持单元程序,机械故障诊断方法,数控机床机械故障诊断 包括：机床运行状态的监视、识别和预测 诊断技术：设备状态监测与故障诊断技术 诊断技术具体内容包括三个基本环节和四项基本技术,三个基本环节： 检查异常 诊断故障状态和部位 分析故障类型 四项基本技术： 检查测量技术 信号处理技术 识别技术 预测技术,机械故障诊断方法,数控机床机械故障的诊断技术，分
4、为简易诊断技术和精密诊断技术 简易诊断技术：也称为机械检测技术。对机床进行问、看、听、摸、嗅等。 精密诊断技术：根据简易诊断中提出的疑难故障，由专职故障精密诊断人员利用先进测试手段进行精确的定量检测与分析，找出故障位置、原因、数据，确定修理方法和时间。,机械故障诊断方法,诊断方法 简易诊断技术：问、看、听、摸、嗅 精密诊断技术： 温度监测 振动监测 噪声监测 油液分析 裂纹监测,机械故障诊断方法,主要机械部件故障诊断,主轴部件： 是影响机床加工精度的主要部件 回转精度影响工件的加工精度 自动变速、准停和换刀等影响机床的自动化程序 功率与回转速度影响加工效率 常见故障 加工精度达不到要求 机床在
5、运输过程中受到冲击 安装不牢固、安装精度低或有变化,切削振动大 主轴箱和床身连接螺丝钉松动 轴承预紧力不够、游隙过大 轴承预紧螺母松动，使主轴窜动 轴承拉毛或损坏 主轴与箱体超差 其他因素 如果是车床则可能是转塔刀架运动部件松动或压力不够而未卡紧,主要机械部件故障诊断,主轴部件常见故障,常见故障 主轴箱噪声大 主轴部件动平衡不好 齿轮啮合间隙不均匀或严重损伤 轴承损坏或传动轴弯曲 传动带长度不一或过松 齿轮精度差 润滑不良 齿轮和轴承损坏 变挡压力过大，齿轮受冲击产生破损 变档机构损坏或固定销脱落 轴承预紧力过大或无润滑,主轴部件常见故障,常见故障 主轴无变速 电气变档信号是否输出 压力是否足
6、够 变档液压缸研损或卡死 变档电磁阀卡死 变档液压缸拨叉脱落 变档液压缸窜油或内泄 变档复合开关失灵 主轴不转动 主轴转动指令是否输出 保护开关没有压合或失灵 卡盘未夹紧工件 变挡复合开关损坏 变档电磁阀体内泄漏,常见故障 主轴发热 主轴轴承预紧力过大 轴承研伤或损坏 润滑油脏或有杂质 液压变速时齿轮推不到位 主轴箱内拨叉磨损,主轴部件常见故障,滚珠丝杠副常见故障 加工件粗糙度值高 导轨的润滑油不足，致使溜板爬行 滚珠丝杠有局部拉毛或研损 丝杠轴承损坏，运动不平稳 伺服电动机未调整好，增益过大,反向误差大，加工精度不稳定 丝杠轴联轴器锥套松动 丝杠轴滑板配合压板过紧或过松 丝杠轴滑板配合楔铁过
7、紧或过松 滚珠丝杠预紧力过紧或过松 滚珠丝杠螺母端面与结合面不垂直，结合过松 滚珠丝杠支座轴承预紧力过紧或过松 滚珠丝杠制造误差大或轴向窜动 润滑油不足或没有 其他机械干涉,滚珠丝杠副常见故障,滚珠丝杠在运转中转矩过大 二滑板配合压板过紧或研损 滚珠丝杠螺母反向器坏，滚珠丝杠卡死或轴端螺母预紧力过大 丝杠研损 伺服电动机与滚珠丝杠联接不同轴 无润滑油 超程开关失灵造成机械故障 伺服电动机过热报警,丝杠螺母润滑不良 分油器是否分油 油管是否堵塞 滚珠丝杠副噪声 滚珠丝杠轴承压盖压合不良 滚珠丝杠润滑不良 滚珠破损 电动机与滚珠丝杠联轴器松动,滚珠丝杠副常见故障,刀架、刀库及换刀装置故障诊断,转塔
8、刀架没有抬起动作 控制系统是否有T指令输出信号 抬起电磁铁断线或抬起阀杆卡死 压力不够 抬起液压缸研损或密封损坏 与转塔抬起联接的机械部分研损,转塔转位速度缓慢或不转位 是否有转位信号输出 转位电磁阀断线或阀杆卡死 压力不够 转位速度节流阀是否卡死 凸轮轴压盖过紧 抬起液压缸体与转塔平面产生摩擦、研损 安装附具不配套,刀架、刀库及换刀装置故障诊断,转塔转位时碰牙 抬起速度或抬起延时时间短 转塔不正位 转位盘上的撞块与选位开关松动，使转塔到位时传输信号超期或滞后 上下联接盘与中心轴花键间隙过大产生位移偏差大，落下时易碰牙顶，引起不到位,转位凸轮与转位盘间隙过大 凸轮在轴上窜动 转位凸轮轴的轴向预
9、紧力过大或有机械干涉 转塔转位不停 两计数开关不同时计数或复置开关损坏 转塔上的24V电源断线,刀架、刀库及换刀装置故障诊断,刀架、刀库及换刀装置故障诊断,转塔刀重复定位精度差 液压夹紧力不足 上下牙盘受冲击，定位松动 上下牙盘间有污物或滚针脱落在牙盘中间 转塔落下夹紧时有机械干涉（如夹铁屑） 夹紧液压缸拉毛或研损 转塔座落在二层滑板之上，由于压板和楔铁配合不牢产生运动偏大,刀具不能夹紧 风泵气压不足 增压漏气 刀具卡紧液压缸漏油 刀具松卡弹簧上的螺丝母松动 刀具夹紧后不能松开 松锁刀的弹簧压力过紧 刀套不能夹紧刀具 检查刀套上的调节螺母,刀架、刀库及换刀装置故障诊断,机械手换刀速度过快 气压
10、太高或节流阀开口过大 换刀时找不到刀 刀位编码用组合行程开关、接近开关等元件损坏、接触不好或灵敏度降低,液压传动系统故障诊断,液压泵不供油或油量不足 压力调节弹簧过松 流量调节螺钉调节不当，定子偏心方向相反 液压泵转向相反 油的粘度过高，使叶片运动不灵活 液压泵转速太低，叶片不能甩出 油量不足，吸油管露出油面吸入空气 吸油管堵塞 进油口漏气 叶片在转子槽内卡死,液压泵有异常噪声或压力下降 油量不足，滤油器露出油面 吸油管吸入空气 回油管高出油面，空气进入油池 进油口滤油器容量不足 滤油器局部堵塞 液压泵转速过高或液压泵装反 液压泵与电动机联接同轴度差 定子和叶片磨损，轴承和轴损坏 泵与其他机械
11、共振,液压传动系统故障诊断,液压泵发热、油温过高 液压泵工作压力超载 吸油管和系统回油管距离太近 油箱油量不足 摩擦引起机械损失，泄漏引起容积损失 压力过高,系统及工作压力低，运动部件爬行 泄漏 尾座顶不紧或不运动 压力不足 液压缸活塞拉毛或研损 密封圈损坏 液压阀断线或卡死 套筒研损,导轨润滑不良 分油器堵塞 油管破裂或渗漏 没有气体动力源 油路堵塞 滚珠丝杠润滑不良 分油管是否分油 油管是否堵塞 作业：P101. 4.试分析滚珠丝杠副反向误差大故障产生的原因及排除方法。,数控系统故障诊断,故障分类 有报警显示的故障 硬件报警显示的故障:各单元装置上的报警灯 软件报警显示故障:CRT显示器上
12、显示出来的报警号报警信息来自NC的报警和来自PLC的报警 存储器报警 过热报警 伺服系统报警 轴超程报警,程序出错报警 主轴报警 过载报警 断线报警 无报警显示的故障 无任何硬件或软件的报警显示,分析难度较大,故障诊断原则,先外部后内部 外部的行程开关、按钮开关、液压气动元件、印刷电路板间的连接部位，接触不良，是产生数控机床故障的重要因素 尽量避免随意地启封、拆卸，以避免扩大故障，降低机床性能 先机械后电气 机械故障容易察觉 大部分故障是机械部件失灵造成的,先静后动 不盲目动手 了解故障发生的过程及状态 查阅说明书、系统资料 先在机床断电的静止状态，观察、分析 确认无恶性故障或破坏性故障，方可
13、给机床通电，进行动态观察、检验和测试 恶性故障或破坏性故障先排除故障才通电诊断 先公用后专用 如CNC、PLC、电源、液压等公用部分 先简单后复杂 先一般后特殊,故障诊断原则,故障诊断步骤,详细了解故障情况 分析故障原因 由表及里进行故障源查找,故障诊断技术,故障自诊断技术是数控系统一项十分重要的技术，它的强弱是评价系统性能的一项重要指标，应熟悉和运用系统的自诊断功能。,CNC系统的诊断方法： 启动诊断： 从通电开始至进入正常的运行准备状态为止 诊断的内容： 系统中最关键的硬件和系统控制软件 系统的配置如：外设接口、RAM、ROM 启动诊断过程不结束，系统不能投入运行 在线诊断 通过CNC系统
14、的内装程序，在系统处于正常运行状态时，对CNC系统本身及与CNC装置相连的各个进给伺服单元、伺服电动机、主轴伺服单元和主轴电动机、外围设备等进行自动诊断、检查 只要系统不停电，在线诊断就不会停止,故障诊断技术,在线诊断 内容： 接口显示，CNC和PLC，CNC与机床、PLC与机床、CNC内部和状态 报警类型： 过热报警 系统报警 存储器报警 编程/设定报警，操作、编程错误引起的软故障 伺服报警 行程开关报警 印刷电路板间的连接故障报警,离线诊断： 用离线诊断软件，一般与CNC系统控制软件装在CNC系统中，可调用，在CRT上观察诊断结果。 现代诊断技术： 通信诊断 自修复系统 人工智能专家故障诊
15、断系统 FANUC 15 知识库（Knowledge Base) 推理机(Inference Engine) 人机控制器(MMC-Man Machine Control),故障诊断方法,观察检查法 直观检查法 预检查 电源检查 熔丝熔断 熔丝不断，输出无电压 电源输出电压不准 开关电源发出重复的“滴嗒”响声 接地检查与插头、连接电缆检查 机床数据检查,功能程序测试法 PLC程序法 修改状态识别法 接口信号法 试探交换法,故障诊断方法,伺服系统故障诊断,常见伺服系统故障及诊断 伺服超差:机床的实际进给值与指令值之差超过限定的允许值. 检查CNC控制系统与驱动放大模块之间,CNC控制系统与位置检测
16、器之间,驱动放大器与伺服电机之间的边线是否正确、可靠,检查位置检测器的信号及相关的D/A转换电路是否有问题 检查驱动放大器电压是否有问题 检查电动机轴与传动机械间是否配合良好，是否有松动或间隙存在 检查位置环增益是否符合要求，若不符合要求对有关的电位器应予以调整,常见伺服系统故障及诊断,机床停止时，有关进给轴振动 检查高频脉动信号并观察其波形及振幅，若不符合应调节有关电位器 检查伺服放大器速度环的补偿功能，若不符合应调节补偿用电位器 检查位置检测用编码盘的轴、联轴节、齿轮系是否啮合良好,机床运行时声音不好，有摆动现象 首先检查测速发电机换向器表面是否光滑、清洁，电刷与换向器间是否接触良好 检查伺服放大器速度环的补偿功能，若不符合应调节补偿用电位器 检查伺服放大器位置环增益是否符合要求，若不符合要求对有关的电位器应予以调整 检查位置检测器与联轴节间的装配是否有松动 检查由位置检测器来的反馈信号的波形及D/A转换后的波形幅度,常见伺服系统故障及诊断,飞车现象 位置传感器或速度传感器的信号反相，或者是电枢线接反了，即整个系统不是负反馈而变成正反馈了 速度指令给的不正确 位置传感器或速度传
