数控机床故障诊断与维修(1).doc

数控机床故障诊断与维修
实验指导书
院(系)：机械工程学院
教研室：机电一体化教研室
课程名称：数控机床故障诊断与维修实验适用专业：机床数控技术（高职）
制订日期：2002.12
编写人：潘海丽
上海第二工业大学
一、实验性质和任务
《数控机床故障诊断与维修实验》是机床数控技术专业（高职）重要的实践性环节。

本实验的任务是配合《数控机床故障诊断与维修》课程，通过对数控机床上的典型故障进行系统而全面的分析诊断、故障定位与排除故障，理论结合实践地掌握数控机床故障诊断与维修的基本思路、判断原则、基本方法与具体的实施步骤。

二、实训要求
本实验中要求学生：
1．养成安全、认真、踏实、严谨、一丝不苟的工作作风。

2. 确立数控机床故障检测与诊断的基本思路与判断原则。

3．学会全面查阅数控机床的技术资料，掌握机床的电气控制系统的组成及其基本原理。

学会在现象与背景的调查与分析基础上归纳总结出一些典型故障的故障特征、故障类型与故障大定位，制作出各种相关的系统框图与相关的动作流程图，以故障流程图来确定诊断与维修的具体步骤。

4. 学会应用数控机床自诊断。

初步掌握故障检测与诊断的手段与方法。

初步能进行故障定位。

学会建立
故障档案。

5．按实验环节递交报告，最后递交数控机床故障诊断与维修的总结报告。

三、实验内容与学时安排
总学时为8 学时。

选做3-4个实验项目
实验一修前技术准备2学时
实验二计算机模拟故障分析2学时
实验三机床电器故障诊断2学时
实验四自诊断——参数与诊断画面的调用2学时
实验五PLC程序法、接口信号法与信号追踪法4学时
实验六故障综合分析与与故障档案的建立4学时
四、本实验与其它课程关系
相关前修课程：数控机床、典型数控系统、可编程控制器、数控机床编程、数控机床伺服系统、数控机床电器、微机原理及其应用。

五、教材及参考书
教材：数控机床故障诊断与维修实验指导书
参考书：《数控机床故障诊断与维修》
《MNC863T数控系统规格、操作说明》《MNC863T数控系统连接与维修说明》《MNC863T 数控系统电气使用说明书》《MNC863T电气原理图》《MNC863T数控车床使用说明书》《SINUMERIK 802S技术手册》、《用户手册》、《简明安装调试手册》
实验一修前技术准备
一、实验目的
本实验项目目的是培养学生阅读技术资料能力；概括总结能力；勾画系统框图的能力。

为后续实验作技术准备。

二、实验要求
1.
源与接地要求）。

2.通过构思与画出MNC863T及其RS
电器的使用条件、功能、部位及其连接关系。

3.再通过实际MNC863T数控车床上的对照与认识，熟悉数控机床的基本结构与组成，勾画闭环
控制系统框图。

三、实验内容与步骤
1．认真全面地查阅MNC863T数控车床与RS系统数控机床技术资料，概括机床结构与控制系统特点，以及使用要求。

2．画出相应的电器与电气连接框图，熟悉数控机床的常用电器的使用条件、功能、部位及其连接关系。

3．对照两个数控车床上的电器与系统结构，画出该机床的半闭环控制系统框图。

四、注意事项
1．爱护并保管好借用的技术资料。

不许在资料上涂写。

2．明确实验要求，按要求完成实验内容。

3．独立完成概括总结、两张框图以及实验报告。

五、实验报告要求
1．技术资料阅读的概括总结，包括机床使用要求、对电源与接地、防强电干扰的措施。

2．分别画两台机床的电器与电气连接框图，并对控制电器的功能与常见故障分析。

3．画出该机床的半闭环控制系统框图。

并利用所学知识来总结：
4. 哪些故障是属于位置环故障？哪些故障是速度环故障？
2）有哪些控制类型的故障现象？故障类型与可能的故障部位？常用的诊断方法？
3）哪些独立单元是开关量输入？哪些是模拟量输入？哪些环节传递数字脉冲信号？
4）哪些器件易发生故障？故障机理是什么？
5. 体会。

实验二计算机模拟故障分析
一、实验目的：通过计算机模拟故障分析，熟悉数控机床常见故障诊断的正确思路、基本步骤步骤
与基本方法。

二、实验要求：在模拟故障分析中，必须积极思考每一步骤进行的基本原则与思路。

弄清每一项目
所采用的方法。

并且，归纳出总结项目的共性与个性。

三、实验内容与步骤：
实验内容：
模拟实验一MNC863T系统21#报警（伺服没准备好）
模拟实验二MNC863T系统一开机即出现22#报警（位置环报警）
模拟实验三MNC863T系统CRT无显示无任何报警。

模拟实验四MNC863T系统X轴超程报警，机床中止运行模拟实验五MNC863T系统刀架弹起不转。

换刀流程图，相关系统组成框图
(以后在“修前调查”中加上“Turrent 报警”，资料p98)
实验步骤：按计算机上提示进行。

四、注意事项：用鼠标点击翻页！
五、实验报告要求
1．对每一个模拟故障分析，画出判别流程图。

指出故障特征、故障类型与采用的基本方法。

对实验中采用的每一种诊断方法进行简述。

2．归纳出总结模拟故障及其分析中的共性与个性。

实验项目三机床电器故障诊断
一、实验目的：了解机床常用电器的主要故障与主要分析方法
二、实验要求：根据机床常用电器的结构与工作原理，来分析可能出现的常见故障及其表现（故障现象）
三、实验内容与步骤：
1．要求了解对空气断路器、熔断器、继电器、接触器、电磁阀、电磁离合器与电磁抱闸、电动机等的结构与工作原理。

2．分类总结它们的主要故障及其相关可能表现的故障现象。

3．总结常用分析故障的方法。

四、注意事项：：注意安全；不要扩大故障；不要损坏实验装备。

五、实验报告要求
1.分类画出常用电器的结构与工作原理的简单示意图。

2.总结它们的主要故障、相关可能表现的故障现象及其常用分析故障的方法。

实验四自诊断——参数与诊断画面的调用
一、实验目的：认识并学会正确使用数控机床的自诊断与参数的各种画面。

二、实验要求：根据故障现象或报警内容，充分利用参数法与系统的自诊断功能来分析故障。

三、实验内容与步骤：
故障现象一：802S系统程序中断、X轴限位报警（p23 软限位、诊断-调试）
故障现象二：802S系统跟随误差过大报警（诊断-维修信息）
故障现象三：MNC863T系统主轴不转，无报警显示。

（主轴D/A输出设定与增益倍率选择）
故障现象四：MNC863T系统04#报警（限位报警）（即超程报警）
故障现象五：MNC863T系统23#报警（跟随误差过大报警）
故障现象六：MNC863T系统无论运行或静止状态，X轴电机都发生激烈的极高频振动。

故障现象七：MNC863T系统加工精度低。

故障现象八：MNC863T系统机床通电后，不能启动。

无报警显示。

四、注意事项：只许阅读各画面的内容，不许自行修改系统的任何数据。

五、实验报告要求
1．画出故障分析判断的流程图。

对故障现象七与八可画粗略的判别流程图。

2．针对每一故障现应该先查哪些参数？为什么？
3．在上述故障现象中分析中，你是如何充分利用自诊断的？查哪些参数的实时状态参数？
4．总结一下：
1）怎样的故障先查参数？
2）软件故障成因。

3）哪些故障现象应该选用PLC程序法？
实验五PLC程序法、接口信号法与信号追踪法
一、实验目的：熟悉PLC常见报警的自诊断。

练习PLC程序法、接口信号法与信号追踪法
二、实验要求按PLC自诊断与维修说明书的提示，以分析的基本原则与正规步骤，建立诊断流程图。

合理
选择方法，来分析故障，并提出故障的排除方法。

三、实验内容与步骤（选做2个）
实验内容：MNC863T数控车床：
故障现象一：频繁停机维修p13
故障现象二：09#急停报警停机。

故障现象三：一开机即出现X轴不能进给，面板显示“进给保持”。

故障现象四：程序运行中断，无报警显示。

维修p14
故障现象五：X轴不能启动，20#报警（过载报警）。

RS数控机床：
指令脉冲信号断路故障
编码器报警
步进系统高速时丢步
步进电机缺相运行
驱动器故障
刀架失控旋转不停找不到刀
超程报警，机床中止运行。

X轴不转动，无报警显示。

X轴伺服暴走
步进系统的低频共振
1．
2．
3
4
5PLC程序
6
7
8
9
四、注意事项：
报警点 故障点。

一种报警，可以对应不同的多种故障成因（机理）。

故障点往往受上位器件状态控制，需结合独立单元法与信号追踪法进行分析。

五、实验报告要求
1．记录实验步骤中所做的工作内容。

2．在上述故障现象中分析中哪些故障现象需要重演故障？为什么？重演故障之前应该注意什么？
3．写出PLC程序法中的基本步骤。

对应用该方法的故障分析时，需列出状态对比表。

4．总结并回答下列问题：
1）PLC装置处于停止状态时出现报警，该如何处理？（参见教材p141）
2）程序运行中断，无报警显示时，应该先做些什么观察与检查？
3）当出现的报警是操作信息时，该如何处理？（参见教材p141）
实验六典型故障综合诊断与与故障档案的建立
一、实验目的
1. 认识数控机床本体电气功能器件的常见故障现象。

学习应用常规检查法、试探交换法、短路销
法、测量比较法、信号强制法与接口信号法诊断，予以故障定位。

2. 认识并诊断主轴各类故障。

综合应用现象分析法、信号追踪法、以及试探交换法等分析有关主
轴各类故障。

学习主轴系统与驱动系统的异常振动与噪声的诊断方法，了解机械故障诊断的双特征法。

3. 学习伺服超差的分析与排除的一般方法。

4. 认识与掌握监测系统及反馈环节的构成、常见故障与成因。

尤其是分析传感器部分的常见故障
的现象，检查并排除故障。

5.综合各诊断方法，并学习故障档案的建立方法。

二、实验要求
根据故障现象与报警提示，画出相关部分的系统框图。

按数控机床故障检测与诊断的基本思路与判断原则，画出故障判别流程图，采用合理的分析方法进行诊断，予以故障定位。

三、实验内容与步骤
实验内容：MNC863T数控车床
故障现象一：任何方式都无法启动X轴无报警显示。

（失控现象）维修手册p12
故障现象二：MNC853T数控车床机床通电后不能动作，无报警显示。

维修p10
故障现象三：X轴运动速度单向不稳、时而21#报警。

维修p11
故障现象四：X轴伺服超差，无报警。

故障现象五：MNC853T加工精度低，工件加工表面上出现均匀条纹。

（本体+刀工+伺服+位检）系统组成框图（先软后硬查参数…）维修p15——螺纹不准
故障现象六：主轴系统异常振动与噪声。

p12、13
故障现象七：主轴不转，无任何报警。

维修p14——G32指令不执行
故障现象八：机械手不动作
维修档案
实验步骤：
1．认真分析每一故障现象，找出故障特征，判出故障类型。

2．画出相关的系统框图，进行故障大定位。

3．罗列所有可能的故障成因。

按故障诊断的基本思路与判断原则，画出故障判别流程图或动作流程图。

4.故障点的合理测试，进行故障定位。

四、实验报告要求
1．画出相应每个故障现象的有关部分的系统框图。

2．分析讨论上述故障现象、判断故障类型、故障大定位、罗列故障成因并画出判断流程图或相关的动作流程图。

3．设计一种合理的故障档案记录表格形式。

4．总结并回答下列问题：
1）为什么通电后一定要作回零操作？若此时出现超程报警如何处理？为什么？
2）何谓假超程？为什么在“复位”前必须进行检查与作些准备？“复位”无效后的更改补充法是怎样进行的？
3）数控机床有哪些失常现象？常见的成因与分析思路？
4）总结数控机床本体电气功能器件的常见故障现象、产生条件、分析方法与思路。

5）总结数控机床异常振动与噪声分析方法与思路。

6）总结监测系统及反馈环节器件的功能、常见故障以及分析思路。

5．完成全面总结报告。