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1、湖南铁路科技职业技术学院毕业论文(设计)说明书- 1 -摘 要摘要：当前，制造业极速发展，高度发展的制造业和先进的制造技术已经成为衡量一个国家综合经济和科技水平的重要标志之一。数控机床是机电一体化紧密结合的典范，是一个庞大的系统，涉及机、电、液、气、电子、光等技术。如今，中国已成为制造业大国。我们要从制造业大国走向制造业强国，必须大力发展以数控技术为主的先进技术，提高计算机辅助设计与制造的技术水平。故障诊断技术已经有 30 多年的发展历史,但作为一门综合性新学科故障诊断学,还是近些年发展起来的。从不同的角度出发,设备故障诊断的理论和方法很多,其中故障诊断专家系统方法是近年来故障诊断领域最显著的
2、成就之一,其内容包括诊断知识的表达、诊断推理方法、不确定性推理及诊断知识的获取等。关键词：数控机床 故障 ABS湖南铁路科技职业技术学院毕业论文(设计)说明书- 2 -目 录摘 要 1目 录 2一、引言3一、数控机床故障的诊断研究意义所在4二、现代故障诊断技术概述52.1 故障诊断主要内容 52.2 控机床故障诊断常用的方法52.3 数控机床故障诊断技术发展趋势5三、数控机床故障的诊断展望6四、数控系统的常见故障分析及排除方法74.1 常见故障分析 74.2 故障排除方法7五、ABS 故障诊断仪器、工具、步骤10六、数控机床故障排除的一般方法与实例12六、结束语 15参考文献 16致 谢17湖
3、南铁路科技职业技术学院毕业论文(设计)说明书- 3 -引言在连续生产系统中,如果某台关键设备因故障而不能继续运行,往往会涉及全厂生产系统设备的运行,而造成巨大的经济损失.因此,对于连续生产系统,例如电力系统的汽轮发电机组,冶金过程及化工过程的关键设备等,故障诊断具有极为重要的意义.对于某些关键机床设备,因故障存在而导致加工质量降低,使整个机器品质不能保证,这是故障诊断技术也不容忽视.故障诊断的基础是建立在能量耗散原理上的,.所有设备的作用都是能量转换与传递,设备状态愈好,转换与传递过程中的附加能量损耗愈小.例如机械设备,其传递的能量是以力,速度俩个主要物理参数来表现,随着设备劣化程度加大,附加
4、能量损耗也增大.因此,监测附加能量损耗的变化,可以了解设备劣化程度.湖南铁路科技职业技术学院毕业论文(设计)说明书- 4 -一、数控机床故障的诊断研究意义所在故障诊断始于机械设备故障诊断,主要指制造设备和制造过程的状态监测与故障诊断。制造设备主要指加工机床、夹具、量具和刀具;制造过程指制造工艺过程、工艺参数。机械设备运行时的状态监测与故障诊断包含两方面内容:一是对设备的运行状态进行监测; 二是在发现异常情况后对设备的故障进行分析、诊断。故障的诊断能充实发挥出生产效率高、加工精度好和质量不变的优越性,有效地提高电控元器件的使用生存的年限,延伸机械零器件的磨损周期,避免产生或者及时消除变乱隐患,使
5、机床连结杰出的运行状况。 我国在故障诊断技术方面起步较晚,1979 年才初步接触设备诊断技术,近年来得到迅速发展。目前国内对装备的故障诊断技术,尤其是板级故障诊断技术的研究有了较大的进展。经过二十多年的研究与发展,我国的故障诊断技术己广泛应用于军工、化工、工业制造等领域,如数控机床、汽车、发电、船舶、飞机、卫星、核反应堆等。可用于机械状态监测与故障诊断的信号有振动诊断、油样分析、温度监测和无损检测探伤为主，其他技术或方法为辅的局面。这其中又以振动诊断涉及的领域最广、理论基础最为雄厚、研究得最为充分。目前，在振动信号的分析处理方面，除了经典的统计分析、时频域分析、时序模型分析、参数辨识外，近来又
6、发展了频率细化技术、倒频谱分析、共振解调分析、三维全息谱分析、轴心轨迹分析以及基于非平稳信号假设的短时傅里叶变换、Winger 分布和小波变换等。而当代人工智能的研究成果为机械故障诊断注入了新的活力，故障诊断的专家系统不仅在理论上得到了相当的发展，且己有成功的应用实例，作为人工智能的一个重要分支，人工神经网络的研究己成为机械故障诊断领域的一个最新研究热点。湖南铁路科技职业技术学院毕业论文(设计)说明书- 5 -二、现代故障诊断技术概述1.故障诊断主要内容 故障诊断的实质是在诊断对象出现故障的前提下,通过来自外界或系统本身的信息输入,经过处理,判断出故障种类,定为故障部位(元部件), 进而估计出
7、故障可能时间、严重程度、故障原因等,甚至还可以提供评价、决策以及进行维修的建议。 现代故障诊断的主要内容应包括实时监测技术,故障分析(诊断) 技术和故障修复方法三个部分。从信息获取到故障定位,再到故障的排除,作为单独的技术领域发展的同时,又作为故障诊断的技术共同协调发展。 2.数控机床故障诊断常用的方法. (1)直观法。就是利用人的感官注意发生故障时（或故障发生后）的各种外部现象并判断故障的可能部分。这是处理数控系列故障首要的切入点，往往也是最直接的，最行之有效的方法，对于一般情况下的“简单”故障通过这种直接的观察，就能解决问题。在故障现场，通过观察故障时（或故障发生后）是否有异响，火花亮光是
8、否变化。来自何方，何处有焦糊味，何处异常发热，何处异常震动。就能判断故障的主要部分，然后进一步观察可能发生故障的元件表面状况，例如是否烧焦，烟熏，断裂，进一步缩小范围。这是一种最基本，最简单，最常用的方法。该方法既适用于有故障报警显示的较为先进的系统，也适用于无故障报警显示的早期系统。该法虽然简单，但要求维修人员要有一定经验。在检修过程中，养成细致严谨工作态度。善于发现问题，解决问题。往往是一丝异常，便是症结所在。(2)CNC 系统的自诊断功能。数控系统的自诊断功能，成为衡量数控统性能的重要指标,数控系统的自诊断功能实时监视数控系统的工作状态。一旦发生异常情况,立即在 CRT 上显示报警信息,
9、或通过发光二极管指示故障的原因、故障模块,这是 CNC 机床故障诊断维修中最有效和直接的一种方法。 (3)功能程序测试法。功能程序测试法就是将数控系统的常用功能和特殊功能用手工编程或自动编程的方法,编制成一个功能测试程序,送入数控系统,然后让数控系统运行这个测试程序,借以检查机床执行这些功能的准确性和可靠性,进而判断出故障发生可能的部位和故障原因。(4)互换法。在数控系统中常有型号完全相同的电路板、模块、集成电路和其他零部件。湖南铁路科技职业技术学院毕业论文(设计)说明书- 6 -互换法在数控机床维修中是常用的方法，我们可以将相同部件互相交换，观察故障转移情况，以快速确定故障部位。 (5)原理
10、分析法。根据 CNC 组成原理 ,从系统各部件的工作原理着手进行分析和判断,从逻辑关系上分析电路故障疑点的逻辑电平和特征参数,从而确定故障部位的方法。这种方法对维修人员要求很高,必须熟悉整个系统或每个部件的工作原理,才能对故障部位进行定位。 （6）隔离法。在维修过程中，有些故障是关系到一个很长的链，如果一个个部件排除，既费时，又繁琐。如果以某一部件为界，隔离一部分后再进行排除，有时起到事半功倍的效果。(7)PLC 程序法。根据 PLC 报警信息,查阅有关 PLC 程序,对照报警点相应的模块程序,比较相关 I/O 元件的逻辑状态 ,判断故障。 数控机床的故障诊断的方法还有参数检查法、测量比较法、
11、敲击法、局部升温法、隔离法和开环检测法等,这些方法各有特点,维修时常同时采用几种方法综合运用,分析并逐步缩小故障范围,以达到排除故障的目的。3.数控机床故障诊断技术发展趋势 (1)针对数控车床不完整信息和不精确信息的处理利用,更强调信息融合策略和处理技术 ,知识的表示方法;(2) 针对现代数控设备复杂化、集成化、自动化程度的提高以及可持续工作能力和可靠性要求的提高,更强调多智能技术的融合,系统级诊断技术,混合智能诊断技术的研究;(3)针对专家系统知识获取的瓶颈问题,更强调自适应能力和自学习能力的研究,在线诊断技术、多传感器技术的研究。(4) 随着计算机技术、嵌入式技术以及新兴的虚拟仪器技术的发
12、展，故障诊断装置和仪器己经由最初的模拟式监测仪表发展到现在的基于计算机的实时在线监测一与故障诊断系统和基于微机的便携式监测分析系统。这类系统一般具有强大的信号分析与数据管理功能，能全面记录反映机器运行状态变化的各种信息，实现故障的精确诊断。随着网络技术的发展，远程分布式监测诊断系统成为目前的一个研究开发热点湖南铁路科技职业技术学院毕业论文(设计)说明书- 7 -三、数控机床故障的诊断展望数控机床的故障诊断一直是困扰操作、维修人员的难题。由于数控机床的安全性和工作可靠性对于生产单位的效益直接产生很大的影响,专家系统在故障诊断领域中的应用,实现了基于人类专家经验知识的设备与系统故障诊断技术。 CN
13、C 机床作为一个复杂多变的非线性系统,充分考虑自然情况的变化以及人为误操作,如何结合模糊技术以及人工智能方面的优点,总结出更加智能的故障诊断方法,将是以后需要努力的方向。 随着设备自动化的进一步提高,其故障诊断也变得更加的复杂,特别是对于工程机械来说,要解决作业过程中的所有故障是十分困难的。鉴于此情况,在技术实力雄厚的科研院所建立远程故障诊断系统,通过 Internet 与工程机械操作现场连接,建立一个实时故障检测系统,及时地发现作业过程的故障,迅速地进行诊断。在本地的故障诊断系统无法解决时,利用 Internet 访问远程故障诊断中心,通过技术实力雄厚的科研院所来解决这些故障,及时地恢复生产
14、,也有效地实现了技术资源共享,因此基于 Internet 的远程故障诊断系统将是一个重要的发展方向。湖南铁路科技职业技术学院毕业论文(设计)说明书- 8 -四、数控系统的常见故障分析及排除方法1、常见故障分析 根据数控系统的构成、故障部位及故障现象、工作原理和特点，结合我们在维修中的经验，将常见的故障部位及故障现象分析如下： (1) 位置环 这是数控系统发出控制指令，并于位置检测系统的反馈值相比较，进一步完成控制任务的关键环节，具有很高的工作频度，并与外设相联接，所以容易发生故障。常见的故障有： 位控环报警，可能是测量回路开路；测量系统损坏，位控单元内部损坏。 不发指令就运动，可能是漂移过高，
15、正反馈，位控单元故障；测量元件损坏。 测量元件故障，一般表现为无反馈值；机床回不了基准点；高速时漏脉冲产生报警可能的原因是光栅测量元件内灯泡坏了，光栅或读头脏了或是光栅损坏。 (2) 伺服驱动系统关联 伺服驱动系统与电源电网、机械系统等相关联，而且在工作中一直处于频繁的启动和运行状态，因而这也是故障较多的部分。 主要故障有： 系统损坏一般由于网络电压波动太大，或电压冲击造成。我国大部分地区电网质量不好，会给机床带来电压超限，尤其是瞬间超限，如无专门的电压监控仪，则很难测到，在查找故障原因时，要加以注意，还有一些是由于特殊原因造成的损坏，如华北某厂由于雷击中工厂变电站并窜入电网而造成多台机床伺服系统损坏。 无控制指令，而电机高速运转。这种故障的原因是速度环开环或正反馈。如在东北某厂，引进的西德 WOTAN 公司转子铣床在调试中，机床 X 轴在无指令的情况下高速运转
