3数控机床故障诊断与维修.pptx
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2.数控机床故障诊断与维修PPT
• （三）FANUC 16i/18i/21i/0iB/0iC系统的报警处理方法
• 1．900号报警（系统ROM奇偶校验错误） • 2．912～919号报警（系统动态存储器DRAM奇偶校验错误） • 3．920号报警（系统伺服报警） • 4．926号报警（系统FSSB报警） • 5．930号报警（CPU异常中断） • 6．935号报警（静态存储器SRAM发生了ECC错误） • 7．950号报警（PMC系统报警） • 8．951号报警（系统PMC监控报警） • 9．972号报警（系统连接的各功能板错误） • 10．974号报警（系统FBUS总线错误） • 11．975号报警（系统连接的各功能板错误） • 12．976号报警（系统局部总线错误）
•
PLC用户报警其实就是PLC程序报警，机床生产厂家根据自己的需要
也可以自行编写报警。
• 七、SIEMENS 802D数控系统的报警处理方法
•
802D数控系统通过自诊断功能可以在CRT上显示数千条报警信息，指
示系统的故障原因。根据引起故障的原因不同，系统显示的报警大致可
以分为NCK报警和PLC报警/信息两大类，
相关仪器仪表来排除故障。
•
任务：请根据数控系统的故障现象分析故障的可能原因，制定故障
排除方案并排除故障。
• 【项目实施及相关知识】
• 一、FANUC数控系统的简介
•
自1965年以来，FANUC一直致力于工厂自动化产品CNC的开发，公司
采用了先进的开发手段及先进的生产制造设备，为全世界的机械工业提
供了高性能、高可靠性的系列数控产品和智能机械。FANUC数控系统目
•
1．910、911号报警（RAM奇偶校验错误）
•
2．912、913号报警（伺服公共RAM奇偶校验错误）
数控机床故障诊断与维修课件
任务一 主轴结构认知及其装配
• 主轴部件包括主轴的支承、安装在主轴上的传动零件等。 • 数控机床的部件应有更高的精度、刚度和热稳定性，还应 满足数控机床所特有的结构要求。 • 加工中心即有自动换刀系统的数控机床中，为了实现刀具 的自动装卸，其主轴必须设计有刀具的自动夹紧机构。
• 刀柄采用7：24的大锥度锥柄与主轴锥孔配合，既有利于定心，也为 松夹带来了方便。 • 行程开关8和7用于发出夹紧和放松刀柄的信号。刀具夹紧机构使用弹 簧夹紧、液压放松，可保证在工作中，如果突然停电，刀柄不会自行 脱落。现在越来越多的机床采用压缩空气来松刀，原理与液压松刀类 似
• • • • • • •
五、安装刀盘部分 20.库盘 21.刀柄座 22.压杆 23.压头 24.弹簧 25.刀罩
• 理论与技能要点 • 技能要点与注意事项： • 1． 换刀装置拆装时，要细心操作，要注不要碰 伤上零件； • 2． 装配时，安装轴承时，注意不要划伤轴的配 合面； • 3．装配完成时，卡刀压板要活动自如。
任务一 FA-40M加工中心整机拆卸与装配
FA-40M加工中心拆卸步骤。 1．机床罩壳拆卸 2．刀库罩壳拆卸 3．刀库拆卸 4．主轴箱罩壳拆卸 5．打刀缸拆卸 6．主轴伺服电机拆卸 7．槽板拆卸 8．Z轴拉罩拆除 9．Z轴螺母拆卸 10．Z轴滑块压板拆卸
项目四 自动换刀装置
• 斗笠式刀库由刀盘、选刀回转系统、刀库横移系统组成， 如图2-8所示。
图2-8 斗笠式刀库
原理介绍： 斗笠式刀库装置工作过程分为二步：放回刀具与取出 刀具。 1、放回刀具过程：主轴轴向准停至换刀位置，主轴 周向准停装置使安装在主轴断面上的两个键与刀柄上 键槽对准，斗笠式刀库选空刀位后向右横移，夹住刀 柄，打刀缸运动松刀夹，主轴向上运动脱离刀柄，斗 笠式刀库向左横移完成放回刀具过程。 2、取出刀具过程：斗笠式刀库选换刀位后向右横移， 主轴向下运动，打刀缸运动夹住刀柄，斗笠式刀库向 左横移完成取出刀具过程。
《数控机床故障诊断》PPT课件
30
电源简图
31
工作过程
32
检查—交流电路〔由简到繁〕
33
交流电源及继电器控制局部检查 1.测220V电源—正常 2.查熔断器-正常 3拆开直流电源板 4.按下SB2—接触器KM吸合正常
34
检查电源电路
35
电源板检查
1.接通电源板220V 2.测量+15V、-15V—正常 3.测量C2两端电压—10v根本正常 4.用示波器测CFI开关脉冲—正常 5.观测TI原边 电压波形--正常 6.观测T2原边波形—不正常 7.VC3、VC4电压---0 8.测T1次侧电压不正常 9.确定开关管VT4损坏。 10.换管– 正常
系统
• 复杂 ----构造：CNC.PLC.MCC
•
----接口：电机驱动、检测
反 馈、 电源保护、开关信号
2
电器控制局部电路组成
3
电器控制图解
三种图作用 系统图---示意—了解构造：液压系统、润滑
系统、冷却系统 框图---原理-接口—来龙去脉--分析 电路图---连接—检测
4
数控车床液压系统组成
23
直流电源电路图
24
辅助电路分析 4.超程、急停控制电路 急停控制目的：紧急情况-运动部件制动-最 短时间停顿。两种方法 〔1〕不用PLC,各轴超程限位开关串入急停开 关的常闭触点，报警报“急停〞。设有超 程解除开关，超程解除按下时，一定要注 意轴的移动方向。
25
〔1〕不需PLC控制—节省I/O点
13
伺服系统控制框图
14
交流进给伺服驱动电路图
15
辅助电路分析
1.强电回路：液压、冷却、排屑、转塔刀架 以转塔刀架电气控制为例：
KM3Z—控制正转—由KA2控制—Y2.I(PLC) KM3F—控制反转---由KA3控制—Y2.2(PLC) QF3—短路过载保护 KA23-控制抱闸—来自Y1.2 KA22—刀塔预定位 –SQ29检测—X7.7信号-电机
电源简图
31
工作过程
32
检查—交流电路〔由简到繁〕
33
交流电源及继电器控制局部检查 1.测220V电源—正常 2.查熔断器-正常 3拆开直流电源板 4.按下SB2—接触器KM吸合正常
34
检查电源电路
35
电源板检查
1.接通电源板220V 2.测量+15V、-15V—正常 3.测量C2两端电压—10v根本正常 4.用示波器测CFI开关脉冲—正常 5.观测TI原边 电压波形--正常 6.观测T2原边波形—不正常 7.VC3、VC4电压---0 8.测T1次侧电压不正常 9.确定开关管VT4损坏。 10.换管– 正常
系统
• 复杂 ----构造：CNC.PLC.MCC
•
----接口：电机驱动、检测
反 馈、 电源保护、开关信号
2
电器控制局部电路组成
3
电器控制图解
三种图作用 系统图---示意—了解构造：液压系统、润滑
系统、冷却系统 框图---原理-接口—来龙去脉--分析 电路图---连接—检测
4
数控车床液压系统组成
23
直流电源电路图
24
辅助电路分析 4.超程、急停控制电路 急停控制目的：紧急情况-运动部件制动-最 短时间停顿。两种方法 〔1〕不用PLC,各轴超程限位开关串入急停开 关的常闭触点，报警报“急停〞。设有超 程解除开关，超程解除按下时，一定要注 意轴的移动方向。
25
〔1〕不需PLC控制—节省I/O点
13
伺服系统控制框图
14
交流进给伺服驱动电路图
15
辅助电路分析
1.强电回路：液压、冷却、排屑、转塔刀架 以转塔刀架电气控制为例：
KM3Z—控制正转—由KA2控制—Y2.I(PLC) KM3F—控制反转---由KA3控制—Y2.2(PLC) QF3—短路过载保护 KA23-控制抱闸—来自Y1.2 KA22—刀塔预定位 –SQ29检测—X7.7信号-电机
全面数控机床故障诊断与维修.ppt
数控机床 故障诊断与维修
最新.
1
绪论
一、数控机床的组成 数控机床由数控装置、伺服驱动装置、 检测反馈装置和机床本体四大部分组成， 再加上程序的输入/输出设备、可编程控制 器、电源等辅助部分。 1. 数控装置(数控系统的核心)由硬件 和软件部分组成，接受输入代码经缓存、 译码、运算插补）等转变成控制指令，实 现直接或通过PLC对伺服驱动装置的控制。
最新.
14
五、课程的基本要求与特点
熟悉数控机床各组成部分的工作原理与结 构
确立数控机床故障诊断的基本思路与实施 诊断的步骤及注意事项
掌握常用测试仪器的使用方法
通过理论和实训环节的教学，能实施对数 控机床的故障分析和诊断。
课程涉及内容广，故障检测、分析难度高
最新.
15
第一章 数控机床维护及故障诊断
最新.
6
4）按故障的严重程度分类 危险性故障—数控系统发生故障 时，机床安全保护系统在需要动作时， 因故障失去保护动作，造成人身或设 备事故。 安全性故障—机床安全保护系统 在不需要动作时发生动作，引起机床 不能起动。
最新.
7
3. 数控系统的可靠性 数控机床除了具有高精度、高效率和 高技术的要求外，还应该具有高可靠性。 衡量的指标有： MTBF—平均无故障时间 MTTR—排除故障的修理时间 平均有效度A： A=MTBF/（MTBF+MTTR）
三）、连续空载运行
进行8—16小时的空载自动连续运行
最新.
20
一、数控机床的验收
四）、验收检查项目 数控系统外观检查（各部分破损、碰伤） 控制柜元器件的紧固检查（接插件、接
线端子、元器件的固定） 输入电源电压、相序的确认 检查直流输出电压（24V 、5V） 确认数控系统与机床侧的接口 确认数控系统各参数的设定（最佳性能）
最新.
1
绪论
一、数控机床的组成 数控机床由数控装置、伺服驱动装置、 检测反馈装置和机床本体四大部分组成， 再加上程序的输入/输出设备、可编程控制 器、电源等辅助部分。 1. 数控装置(数控系统的核心)由硬件 和软件部分组成，接受输入代码经缓存、 译码、运算插补）等转变成控制指令，实 现直接或通过PLC对伺服驱动装置的控制。
最新.
14
五、课程的基本要求与特点
熟悉数控机床各组成部分的工作原理与结 构
确立数控机床故障诊断的基本思路与实施 诊断的步骤及注意事项
掌握常用测试仪器的使用方法
通过理论和实训环节的教学，能实施对数 控机床的故障分析和诊断。
课程涉及内容广，故障检测、分析难度高
最新.
15
第一章 数控机床维护及故障诊断
最新.
6
4）按故障的严重程度分类 危险性故障—数控系统发生故障 时，机床安全保护系统在需要动作时， 因故障失去保护动作，造成人身或设 备事故。 安全性故障—机床安全保护系统 在不需要动作时发生动作，引起机床 不能起动。
最新.
7
3. 数控系统的可靠性 数控机床除了具有高精度、高效率和 高技术的要求外，还应该具有高可靠性。 衡量的指标有： MTBF—平均无故障时间 MTTR—排除故障的修理时间 平均有效度A： A=MTBF/（MTBF+MTTR）
三）、连续空载运行
进行8—16小时的空载自动连续运行
最新.
20
一、数控机床的验收
四）、验收检查项目 数控系统外观检查（各部分破损、碰伤） 控制柜元器件的紧固检查（接插件、接
线端子、元器件的固定） 输入电源电压、相序的确认 检查直流输出电压（24V 、5V） 确认数控系统与机床侧的接口 确认数控系统各参数的设定（最佳性能）
全套电子课件：数控机床故障诊断与维修
➢ 机床状态检查。 ➢ 机床操作检查 。 ➢ 机床连接检查 。 ➢ CNC外观检查 。
二、故障分析的基本方法
❖ 基本方法
➢ 常规分析法 。 ➢ 动作分析法。 ➢ 状态分析法 。 ➢ 程序分析法 。 ➢ CNC自诊断法 。
三、CNC的故障诊断功能
❖ 基本功能
➢开机自诊断。 ➢在线监控 。 ➢脱机测试 。
❖ 接口设定
➢ 生效部分I/O信号；
➢ 设定部分I/O信号的控制参数；
➢ 设定部分CNC功能 。
参见P42~P43。
❖ CNC工作状态显示
参见P43、表2-2-1。
三、KND100的报警与处理
❖ 报警显示
❖ 常见报警与处理
参见教材P44~P45。
任务3 伺服驱动的故障诊断与维修
❖ 能力目标
1. 能检查SD100/SD98驱动器的连接； 2. 能操作SD100/SD98驱动器； 3. 能利用操作单元检查SD100/SD98驱动器的工作
❖ CNC报警显示
❖ CNC报警履历显示
❖ CNC报警详情显示
任务3 CNC硬件检查与维修
❖ 能力目标
1. 熟悉FS-0iC/D的开机自诊断信息。 2. 掌握CNC系统硬件、软件配置的检查方法。 3. 能够利用LCD检查CNC系统的伺服配置。 4. 能够利用LCD检查CNC系统的主轴配置。 5. 掌握CNC单元熔断器、电池、风机的检查和更换方法。
一、FS-0iC/D操作面板说明
❖ MDI/LCD/CNC单元
❖ MDI键盘
➢ 地址/数字键 。 ➢ 功能键 。 ➢ 光标调整键 。 ➢ 输入编辑键 。 ➢ 辅助操作键 。
二、CNC的工作状态显示
❖ 状态行显示
➢ 显示内容见教材P76~P77
二、故障分析的基本方法
❖ 基本方法
➢ 常规分析法 。 ➢ 动作分析法。 ➢ 状态分析法 。 ➢ 程序分析法 。 ➢ CNC自诊断法 。
三、CNC的故障诊断功能
❖ 基本功能
➢开机自诊断。 ➢在线监控 。 ➢脱机测试 。
❖ 接口设定
➢ 生效部分I/O信号；
➢ 设定部分I/O信号的控制参数；
➢ 设定部分CNC功能 。
参见P42~P43。
❖ CNC工作状态显示
参见P43、表2-2-1。
三、KND100的报警与处理
❖ 报警显示
❖ 常见报警与处理
参见教材P44~P45。
任务3 伺服驱动的故障诊断与维修
❖ 能力目标
1. 能检查SD100/SD98驱动器的连接； 2. 能操作SD100/SD98驱动器； 3. 能利用操作单元检查SD100/SD98驱动器的工作
❖ CNC报警显示
❖ CNC报警履历显示
❖ CNC报警详情显示
任务3 CNC硬件检查与维修
❖ 能力目标
1. 熟悉FS-0iC/D的开机自诊断信息。 2. 掌握CNC系统硬件、软件配置的检查方法。 3. 能够利用LCD检查CNC系统的伺服配置。 4. 能够利用LCD检查CNC系统的主轴配置。 5. 掌握CNC单元熔断器、电池、风机的检查和更换方法。
一、FS-0iC/D操作面板说明
❖ MDI/LCD/CNC单元
❖ MDI键盘
➢ 地址/数字键 。 ➢ 功能键 。 ➢ 光标调整键 。 ➢ 输入编辑键 。 ➢ 辅助操作键 。
二、CNC的工作状态显示
❖ 状态行显示
➢ 显示内容见教材P76~P77
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• （3）浪涌电压保护回路故障UV3（MC Answerback）
• （4）过电压故障OV（Over Voltage）
• （5）瞬时停电检查中UV（Under Voltage）
•
2．电流故障
• （1）过电流故障OC（Over Current）
• （2）输出侧对地短路故障GF（Ground Fault）
• （4）主轴电动机速度模拟量信号（13-17）
• （5）主轴点动信号（7-11）
•
2．变频器到CNC的信号（通过系统的PMC）
• （1）变频器故障输入信号（19-20）
• （2）主轴达到信号（26-27）
• （3）主轴零速信号（25-27）
• 3．变频器到机床侧的信号
• （1）主轴速度表的信号
• （2）主轴负载表的信号
数控机床故障诊断与维修
项目三 主轴驱动系统的 故障诊断与维修
• 【技能目标】
• 能够分析主轴驱动系统典型故障的原因并能排除故障。
• 【知识目标】
• 熟悉通用变频器常见故障的原因及排除方法。 • 熟悉串行主轴系统的报警号及故障处理。 • 熟悉主轴准停控制功能的常见故障诊断。 • 掌握主轴驱动系统典型故障的原因及诊断方法
• （3）输出侧短路故障SC（Short Circuit）
• （4）主回路熔断器故障PUF（DC Bus Flues Open）
• 3．散热片过热故障OH（Heat Sink Over Tmp） • 4．电动机过载故障OL1（Motor Over Loaded） • 5．功能参数设定错误报警 • 6．外部端子3～8异常信号输入故障EF3～EF8（External Fault 3～8） • 7．变频器本身硬件或软件故障
• 二、交流伺服主轴驱动系统及其故障诊断
•
下面以FANUC的α系列伺服主轴驱动系统为例，说明串行数字控制主
轴驱动装置的组成及故障诊断与维修。
• （一）串行数字控制的主轴驱动装置及其连接
•
FANUC α系列伺服主轴驱动系统采用的是模块化结构，伺服驱动模块
与主轴驱动模块共用电源模块，模块与模块、驱动器与CNC之间通过I/O
轴驱动系统的典型故障现象，合理运用所学的故障诊断方法对主轴驱动
系统故障进行处理。
•
任务：请根据数控机床主轴驱动系统的故障现象分析故障的可能原
因，确定诊断方案并排除故障。
• 【项目实施及相关知识】
•
主轴驱动系统包括主轴驱动器和主轴电动机。主轴驱动系统可分为直
流主轴驱动系统和交流主轴驱动系统。目前数控机床的主轴驱动系统多
变换电路，如图3-3所示。
• （1）交-直变换电路
• （2）直-交变换电路
• （3）制动单元电路
图3-3 安川变频器的主电路及其端子排列图
•
2．变频器的控制电路
•
变频器的控制电路与主电路相对应，为主电路提供所需的驱动信号
。安川变频器的控制电路端子有开关量输入控制端子（1、2、3、4、5、
6、7、8、11）、模拟量输入控制端子（13、14、16、17）、继电器输出
•
1．串行主轴通信错误报警
•
2．串行主轴回路启动不良报警
•
3．主轴故障报警
采用交流主轴驱动系统，其控制方式有模拟量控制（即变频主轴）和串
行数字控制（即伺服主轴）两种。
• 一、通用变频器及其故障诊断
•
数控机床常用变频主轴的配置有普通鼠笼异步电动机配变频器（参见
图3-1）和三相异步电动机配齿轮箱及变频器（参见图3-2）。
图3-1 鼠笼异步电动机配变频器
图3-2 三相异步电动机配齿轮箱及变频器
Link总线连接。
•
1．主轴模块
•
FANUC α系列主轴模块（SPM）的结构如图3-6所示。
•
2．主轴模块的连接
• 如图3-7所示为FANUC α系列电源模块和主轴模块的连接图。
图3-6 FANUC α系列主轴模块（SPM）
图3-7 FANUC α系列电源模块和主轴模块的连接
• （二）串行数字控制主轴驱动装置的报警代码及故障 处理
CKA6150数控车床主轴驱动装置（安川变频器）的接线图。
图3-4 安川变频器控制回路端子的功能连接图
图3-5 CKA6150数控车床主轴驱动装置的接线图
•
1．CNC到变频器的信号
• （1）主轴正转信号（1-11）、主轴反转信号（2-11）
• （2）系统故障输入（3-11）
• （3）系统复位信号（4-11）
• （三）变频器报警代码及故障原因
•
当变频器检测出故障时，会在数字操作器上显示该报警内容，并停止
变频器的输出。变频器故障信号发出时，可以根据变频器的报警信息判
定故障的产生原因。
•
1．电压故障
• （1）主回路低电压故障UV1（DC Bus Under Volt）
• （2）控制电路低电压故障UV2（CTL Ps Under Volt）
•
在FANUC α系列主轴模块SPM上，安装有两只7段数码管，用于显示
主轴驱动器的报警。当主轴驱动系统出现报警时，红色报警灯ALM亮，
同时LED数码管显示报警号。
• （三）串行主轴系统的报警号及故障处理
•
当主轴驱动系统出现故障时，CNC系统就会显示相应的报警号及诊断
信息，据此可以确定故障原因及故障部位。
• （一）通用变频器的组成及端子功能
•
目前作为主轴驱动装置的通用变频器主要有安川变频器、日立变频
器、三菱变频器、富士变频器、西门子变频器、台达变频器和艾默生变
频器等。下面以多功能型安川变频器为例进行介绍。
•
变频器主要由主电路和控制电路组成。
•
1．变频器的主电路
•
安川变频器的主电路主要包括交-直变换电路、制动单元电路及直-交
• 【项目导入】
•
主轴驱动系统也称为主传动系统，是数控系统中完成主运动的动力
装置。主轴驱动系统的性能直接决定加工工件的表面质量。主轴驱动系
统一旦出现故障，可能会造成工件报废，甚至会造成撞车事件，因此，
其可靠性直接影响数控机床的安全和生产效率。
•
主轴驱动系统故障在数控机床故障中占的比例较大，因此，应掌握主
控制端子（18、19、20、9、10）、开路集电极输出控制端子（25、26、
27）及模拟量输出控制端子（21、23、22），如图3-4所示。
• （二）数控机床CNC系统与变频器的连接
•
下面以CKA6150数控车床配FANUC 0TC数控系统为例，来说明数控系
统、数控机床与变频器的连接及信号流程和功能。如图3-5所示为