数控机床故障诊断与维修

目　录

绪论　1

一、数控机床工作原理及组成　1

二、数控机床故障诊断及维护的内容　3

(一)数控机床故障来源及分类　3

(二)数控机床预防性维护内容　5

三、数控机床故障诊断及维护的特点　7

四、数控机床的故障诊断方法　8

五、数控机床维护、维修工作的安全规范　11

小结　12

自测题　12

任务一　数控机床常用电气元件认知及检测　13

一、任务导入　13

二、相关知识　14

(一)万用表的使用　14

(二)示波器的使用　17

(三)数控电气元件认知与检测　18

三、任务实施　23

(一)用万用表测量电路中的电压、电流、电阻　23

(二)用示波器检测电路信号　24

(三)数控电气元件的检测　24

(四)数控机床电气线路的拆装　25

四、技能拓展　25

(一)用万用表测量三极管和电容　25

(二)强电回路故障诊断与维修方法　27

小结　28

自测题　28

任务二　数控机床安装调试与验收　29

一、任务导入　29

二、相关知识　31

(一)数控机床的安装　31

(二)数控机床的调试　33

(三)数控机床的验收　34

(四)几何精度的检测与验收　36

三、任务实施　49

(一)定位精度和重复定位精度检测　49

(二)反向间隙检测　51

四、技能拓展　53

(一)螺距误差的检测与分析　53

(二)螺距误差补偿的测定和计算　54

(三)螺距误差补偿应用与分析　56

小结　58

自测题　58

任务三　数控机床硬件接口连接　59

一、任务导入　59

二、相关知识　60

(一)CNC系统模块及接口作用　60

(二)伺服系统模块及接口作用　65

(三)主轴模块及接口作用　67

(四)I/O Link模块及接口作用　67

三、任务实施　68

(一)CNC系统与伺服系统模块接口连接　68

(二)CNC系统与主轴模块接口连接　71

(三)CNC系统与I/O Link模块接口连接　71

四、技能拓展　74

(一)手轮接口及连接　74

(二)CNC控制单元电源的连接　75

小结　76

自测题　76

任务四　数控机床参数设定　77

一、任务导入　77

二、相关知识　78

(一)数控机床参数及作用　78

(二)数控系统参数显示与修改　79

(三)伺服参数的初始化与故障诊断　80

(四)常见数控系统参数设定　86

三、任务实施　88

(一)伺服参数初始化与设置　88

(二)软限位参数诊断与设定　90

(三)刀架换刀故障诊断与参数设定　90

四、技能拓展　92

(一)CNC系统显示语言参数修改　92

(二)参数全清后的报警解除与基本参数设置　93

小结　93

自测题　94

任务五　数控机床PMC控制与应用　95

一、任务导入　95

二、相关知识　96

(一)PMC在数控机床中的作用　96

(二)PMC与CNC、MT之间的接口地址　97

(三)PMC语言及编程　99

(四)PMC显示操作与故障诊断方法　105

三、任务实施　110

(一)PMC基本操作与调试　110

(二)PMC控制主轴正反转实训　112

(三)PMC实现刀架换刀诊断实训　114

四、技能拓展　115

(一)设定跟踪参数　115

(二)跟踪参数界面操作　116

小结　117

自测题　117

任务六　数控机床数据的传输与备份　118

一、任务导入　118

二、相关知识　119

(一)使用存储卡进行数据备份和恢复　119

(二)使用计算机RS-232-C串口进行数据备份和恢复　128

(三)RS-232-C串行接口通信故障与排除　134

三、任务实施　136

(一)焊接RS-232-C电缆　136

(二)数控程序的上传与下载　136

(三)PMC梯形图的备份与恢复　137

(四)CNC系统参数的备份与恢复　138

四、技能拓展　139

(一)螺距误差补偿量的备份与恢复　139

(二)利用Windows超级终端传输数据　140

小结　142

自测题　142

任务七　CNC系统的故障诊断与维修　143

一、任务导入　143

二、相关知识　144

(一)CNC系统故障报警类型　144

(二)CNC系统软件故障检测与维修　145

(三)CNC系统硬件故障诊断与维修　150

三、任务实施　153

(一)P/S程序报警诊断与恢复　153

(二)系统黑屏诊断与维修　154

四、技能拓展　155

(一)系统开机急停诊断与维修　155

(二)系统死机故障诊断与维修　157

小结　157

自测题　157

任务八　伺服系统的故障诊断与维修　159

一、任务导入　159

二、相关知识　160

(一)伺服系统的常见报警与处理方法　160

(二)伺服位置反馈装置故障诊断方法　169

(三)伺服进给装置故障诊断方法　170

三、任务实施　172

(一)伺服轴跟踪误差过大报警及排除　172

(二)伺服轴进给抖动、爬行故障诊断与排除　174

(三)光栅尺的拆装与调试实训　176

四、技能拓展　179

(一)伺服电动机过载或过热报警故障诊断与排除　179

(二)伺服轴进给失控故障诊断与排除　181

小结　182

自测题　182

任务九　主轴系统的故障诊断与维修　184

一、任务导入　184

二、相关知识　185

(一)伺服主轴与变频主轴的区别　186

(二)机床主轴部件的拆装与调整　187

(三)主轴变频器的调试　188

(四)主轴伺服系统的故障形式与诊断　192

三、任务实施　195

(一)主轴电动机正反转互换实训　195

(二)变频器常见故障及排除　195

四、技能拓展　197

(一)车螺纹乱牙、节距不准故障与维修　197

(二)主轴不准停故障与排除　199

(三)主轴震动和噪声异常的故障与排除　200

(四)主轴转速不正常的故障与排除　201

小结　202

自测题　202

任务十　系统与I/O模块的故障诊断与维修　204

一、任务导入　204

二、相关知识　205

(一)系统主板与I/O Link模块　205

(二)系统与I/O Link模块故障的诊断方法　207

三、任务实施　214

(一)将系统上电启动和关闭按钮功能调换实训　214

(二)回零故障诊断　216

(三)手轮无动作故障与维修　217

四、技能拓展　218

(一)加工中出现自动复位故障与排除　218

(二)系统死机的故障与排除　218

小结　219

自测题　219

任务十一　数控机床机械故障诊断与维修　220

一、任务导入　220

二、相关知识　221

(一)数控机床常见机械故障的类型　221

(二)机床参考点与返回参考点的故障与维修　222

(三)刀架故障诊断方法　225

(四)进给传动系统的维护与故障诊断　226

(五)加工中心换刀装置维护与故障诊断　231

三、任务实施　232

(一)数控车床Z轴拆装与精度检测　232

(二)主轴或进给轴噪声大、加工精度差的故障与排除　235

四、技能拓展　236

(一)急停功能及其故障排除　236

(二)刀库或机械手换刀时与主轴碰撞故障与排除　239

小结　239

自测题　240

附录　241

附录A　FANUC 16/18/21/0i系统PMC信号地址表　241

附录B　FANUC 0i Mate TD系统梯形图详解　244

附录C　FANUC 0系统常见报警表　259

附录D　FANUC 16/18/21/0i/0i Mate系统参数表　266

附录E　FANUC 0i Mate数控机床电路图　273

参考文献　299

本书结合数控机床的生产管理、维修维护、改造等方面的生产实践而编写，共设计了11个以工作过程为导向的任务，围绕如何快速诊断与排除数控机床故障这一主题，介绍了数控机床常见电气元件、数控机床装配与调试、数控系统、伺服系统、主轴系统、可编程机床控制器(PMC)、串行通信电缆焊接与数据传输、I/O模块、机械硬件等机构部件的故障诊断与维修。书中内容采用数控机床厂家的维修实例为任务导向，力求实践动手操作为目标，充分体现了理论知识与实践技能的结合及应用。
　　本书可作为企业从事数控机床维修、操作的各类技术人员和中高级技术工人的参考书，也可供相关院校数控技术各专业的职业教育、技术培训及有关工程技术人员学习之用。