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1、毕 业 论 文专 业：机械维修及检测技术教育班级学号： 学生姓名： 指导教师： 二八年 六 月某型号数控系统疑难故障分析Trouble Analysis of Certain Model Computer Numerical Control System 专业班级：机检0301学生姓名：指导教师：系 别：机械工程系2008年6月摘 要数控机床是一种采用计算机技术新型的自动化机床，是机电一体化的产品。数控机床加工精度高、柔性好、效率高、可以加工形状非常复杂的工件，得到了广泛应用。由于数控机床技术先进构成复杂，设备容易出现问题，并且很多问题诊断、排除的难度都比较大。因此数控系统故障分析对提高数控机
2、床的利用率和延长设备寿命有很大帮助。论文针对目前应用较为广泛的几种数控系统的故障进行分析，在论文的前期翻阅了大量的资料，根据任务书的要求确定了论文总体思路。在论文中对回参考点原理、回零方式及电源单元工作原理进行说明，介绍了数控机床故障诊断原则和诊断方法，重点介绍了回参考点故障、电源单元故障和无报警故障等三类故障。着重分析了故障产生原因和解决方法，列举了典型故障的分析过程和处理方法。关键词：数控系统，故障分析，故障诊断，无报警故障ABSTRACTCNC machine tool is a mechatronics kind automatic product which adopts the c
3、omputer with new technology. The numerical control lathe has been used widely, because it can manufacat complicatedshap and it has higher accuracy,good flexibility and higher efficiency. As CNC mathine tool has advantage techniques and complicated composition, it go wrong easily and many trouble dia
4、gnosis and removing difficultly. So CNC system analysis is good for improving mechine tool utilization and equipment life-span.Tthesis has analysed the troubles of several kinds of CNC system application widely. A large number of materials were browsed in early stage and overal design plan are confi
5、rmed according to the request of tast book.In the thesis, it detailed back to reference point priciple and method and power unit work principle, recommended the numerical control lathe principle and method of trouble diagnosis. It introducts three kinds of troubles such as back to reference troubles
6、, power unit troubles and no alarm troubles. It analyzed emphatically the trouble reason and solution, has enumerated the typical trouble analyis process and treatment method.Key wards: CNC system, trouble analyis ,trouble diagnosis, no alarm troubles目 录1 绪 论11.1概述11.2数控机床故障诊断原则11.3数控机床故障诊断方法22 参考点报
7、警类故障分析42.1数控机床返回参考点的必要性42.2数控机床返回参考点的方式42.2.1栅格法42.2.2磁开关法52.3数控机床回参考点故障诊断与分析52.4回参考点故障实例分析82.4.1回零动作过程异常，无法找到零点82.4.2回零动作过程正常，所回零点不准确83.系统电源单元故障分析103.1电源单元输入电路工作原理103.1.1 输入的主电路113.1.2 输入的控制电路113.1.3 电压监控和调整电路113.2 电源单元输出工作原理123.3 电源单元故障分析133.3.1 电源单元无法接通的故障分析133.3.2 电源单元熔断器熔断故障的分析134 数控机床无报警故障分析15
8、4.1无报警故障发生原因154.2无报警故障实例分析165 总 结18参考文献19附录:英文资料及中文翻译20致 谢39天津工程师范学院2008届本科生毕业设计1 绪 论1.1概述数控机床是一种高效的自动化机床自动化技术，及伺服驱动、精密测量和精密机械等各个领域的新技术成果， 是将现代技术和高科技知识集于一体的机、电、液、控技术设备，具有技术密集和知识密集的特点，有较高自动化水平和生产效率。数控机床技术是一门新兴的工业控制技术。数控机床适应性强；加工精度高，质量稳定；生产效益高：能实现复杂的运动；经济性能好；有利于生产管理的现代化。因此，其在现代生产过程中处于越来越重要的地位。我国现有数控机床
9、的数控系统品种极其繁多，既有国产的各档数控系统，也有来自世界各国的系统。如FANUC OTC，0TD系统，西门子810、820、880系统，三菱系统，华中系统，广州数控，等等。各型系统复杂程度参差不齐，功能各异，结构样式也不一样。数控机床的广泛运用是制造业提高设备技术水平的有效手段，也是制造业发展的必由之路。数控机床的数控系统是数控机床的核心所在，它的可靠运行，直接关系到整个设备的正常运行。也就是说，当数控系统故障发生后，如何迅速诊断故障出处并解决问题使其恢复正常，是提高数控机床设备使用率的迫切要求。在维修数控系统过程中，故障的诊断是否遵循一定的规律和方法? 如何在诸多故障现象当中，捕捉到故障
10、病因的症结所在?这对提高机床的使用率，提高系统的有效度，提高数控机床的维修技术，是很重要的。下面以接触较多、使用较广泛的系统为背景，浅谈数控系统故障分析的一般方法。1.2数控机床故障诊断原则1.先外部后内部。数控机床是集机械、液压、电气为一体的机床，故其故障的发生也由三者综合反映出来。维修人员应先由外向内逐一进行排查。尽量避免随意地启封、拆卸,否则会扩大故障,使机床丧失精度，降低性能。2.先机械后电气。一般来说，机械故障较易发觉，而数控系统故障的诊断难度较大。在故障检修之前，首先排除机械性的故障,往往可以达到事半功倍的效果。3.先静后动。先在机床断电的静止状态下,通过了解、观察测试、分析确认为
11、非破坏性故障后，方可给机床通电。在运行状态下，进行动态的观察、检验和测试，查找故障。而对破坏性故障,必须先排除危险后，方可通电。4.先简单后复杂。当出现多种故障互相交织掩盖，一时无从下手时,应先解决容易的问题，后解决难度较大的问题。往往简单问题解决后，难度较大的问题也可能变得容易了。1.3数控机床故障诊断方法1.直观法。这是一种最基本、最简单的方法。维修人员通过对故障发生的各种光、声、味等异常现象的认真观察，可将故障范围缩小到一个模块上。这往往要求维修人员具有丰富的实践经验以及综合判断能力。2.参数诊断。数控系统的参数是经过一系列试验、调整而获得的重要数据，这些直接影响着数控机床的性能。参数通
12、常是存放在存储器中。一旦电池电量不足或由于外界的某种干扰等因素，会使个别参数丢失或变化，使系统发生混乱机床无法正常工作。通过核对、修正参数，就能将故障排除。因此，当机床长期闲置之后启动系统时，无缘无故地出现不正常现象或有故障而无报警时，就应根据故障特征，检查和校对有关参数。3.交换法。这是现场判断故障简单易行的常用方法之一。交换法是在分析出故障大致起因的情况下，维修人员可以利用备用的印刷电路板、模板、集成电路芯片或元器件换有疑点的部分，从而把故障范围缩小到印刷电路板或芯片一级。4.自诊断功能法。故障自诊断功能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。当数控系统一旦发生
13、故障，借助系统的自诊断功能，往往可以迅速、准确查明原因并确定故障部位。这个方法是当前维修中最常用、最有效的方法。自诊断方法有3种。（1）开机自诊断。每当数控系统通电开始，系统内部自诊断软件对系统中最关键的硬件和控制软件，如数控装置中的CPU、PAM、ROM等芯片，MDI、CRT、IO等模块及监控软件、系统软件等逐个进行检测，并将检测结果显示在CRT上。开机自诊断通常需一分钟左右的时间。一旦检测通不过，即在CRT上显示报警信息或报警号，指出哪个部分发生故障。（2）在线诊断。系统处于正常运转状态时，运行内部诊断程序，对系统本身、PLC、位置伺服单元以及与数控装置相连的其他外部设备进行自动测试和检查
14、，并及时显示有关故障信息。只要系统不停电，在线诊断就不会停止。（3）离线诊断。也称脱线诊断。当CNC系统故障或要判定系统是否真有故障时，将数控系统与机床脱离作检查，以便对故障作进一步定位，力求把故障定位在尽可能小的范围内。5.对比法。是以正确的电压、电平或波形与异常的相比较来寻找故障部位。有时还可以将正常部分试验性地造成“故障”或报警(如断开连线、拔去组件)，看其是否和相同部分产生的故障现象相似，以判断故障原因。6.敲击法。如果数控系统的故障若有若无，这时可用敲击法检查出故障所在部位。这种若有若无的故障多是由于虚焊或接触不良引起的，当用绝缘物轻轻敲击有虚焊或接触不良的疑点处，故障肯定会重复再现
15、。7.局部升温法。数控系统经过长期运行后元器件均要老化，性能变坏。当它们尚未完全损坏时，出现的故障会变得时隐时现。这时可用热吹风机或电烙铁等对被怀疑的元器件进行局部升温，加速其老化，以便彻底暴露故障部件。8原理分析法。根据数控系统的组成原理，可从逻辑上分析出各点的逻辑电平和特征参数(如电压值或波形等)，然后用万用表、逻辑笔、示波器或逻辑分析仪对其进行测量、分析和比较，从而对故障进行定位。9.隔离法。有些故障，如运动爬行、抖动等，当一时难以区分是数控部分还是伺服部分或是机械部分故障造成时，常采用隔离法。将电机分离，数控与伺服分离，位置闭环分离作开环处理。这样能将复杂的问题化为简单，较快地找到故障的原因。1O.更新建立法。当CNC或PLC装置由于电网干扰，或其他偶然原因发生异常情况或死机时，应清除有关内存区，重新进行冷启动或热启动。并对CNC参数进行重新设置，便可排除故障。除上述方法外，还有电压拉偏法、软件检测法等多种方法。这些检查方法各有特点，在处理故障时，可按不同情况灵活应用或数种方法结合使用，逐渐缩小故障可疑范围，找出故障所在。
