数控机床故障诊断与维修140页全书电子教案完整版课件.ppt

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1、数控机床故障诊断与维修项目一教学指导PPT任务任务1 认识数控机床认识数控机床v 能力目标能力目标1.准确理解CNC（NC）在不同场合所代表的意义。2.能区分数控铣床、加工中心与FMC。3.能区分数控车床与车削中心。4.了解数控机床的基本组成部件及其作用。5.能够区分普及型与全功能CNC。6.了解复合加工机床和虚拟轴机床。一、典型数控机床简介一、典型数控机床简介v数控：利用数字化信息对机械运动及加工过程进行控制的一种方法。NC=Numerical Control CNC=Computerized Numerical Control NC=CNC vNC（CNC）的三种含义：的三种含义：广义：是

2、一种控制技术数控技术；狭义：是一类控制系统数控系统；特指：一种物理设备数控装置。v CNC机床：凡是采用数控技术控制的机床均称数控机床。加工中心：配备有刀具自动交换装置（ATC）的镗铣类数控机床。v FMC：柔性加工单元，配备3个以上工作台自动交换装置（APC）的加工中心。v 车削中心：主轴具有位置控制功能、能参与X/Y/Z轴插补，实现Cs轴控制。有垂直方向的运动轴Y轴；刀架可安装钻、镗、铣加工用的动力刀具（Live Tool）。n 镗铣类数控机床n 立式加工中心n 卧式加工中心n FMCn 数控车床n 车削中心二、数控机床的基本组成二、数控机床的基本组成数控机床数控机床=机械装置机械装置+电

3、气控制系统电气控制系统v 机械装置：机械装置：用来实现刀具运动的机床结构部件、液压和气动部件、防护罩、冷却系统等附属装置。v 电气控制系统：电气控制系统：低压电气控制线路、开关量逻辑控制装置（PLC）、数控装置（CNC）、操作/显示装置（MDI/LCD面板）、伺服/主轴驱动器、测量装置（光栅与编码器）等。n NC机床组成三、普及型与全功能型三、普及型与全功能型CNC v 普及型普及型CNC：使用带有闭环位置控制功能、通过外部脉冲指令控制位置与速度的通用型伺服驱动器。全功能型全功能型CNC：采用专用伺服驱动器，位置控制在CNC上实现，所有坐标轴的运动可作为统一的整体控制。任务2 数控维修的基本要

4、求v 能力目标能力目标1.了解数控机床维修所需要的技术资料与内容。2.了解数控机床维修所需要的基本工具。3.了解数控机床维修所需要的常用备件。v 完整资料完整资料 机床使用说明书。CNC使用手册。PLC编程手册和程序。机床参数清单。伺服和主轴驱动说明书。主要功能部件说明书。维修记录。一、技术资料的要求一、技术资料的要求二、维修工具及要求二、维修工具及要求v 常用工具常用工具 数字万用表。数字转速表。示波器。相序表。长度测量工具。v 常用备件常用备件 熔断器及熔芯。常用的二极管、电阻、三极管。常用的集成电路。三、维修备件及要求三、维修备件及要求任务3掌握数控维修的基本方法v 能力目标能力目标1.

5、了解数控机床维修所需要的检查。2.熟悉数控机床故障诊断的基本方法。3.熟悉数控系统故障诊断的基本方法。v 基本检查基本检查 机床状态检查。机床操作检查。机床连接检查。CNC外观检查。一、数控机床的基本检查一、数控机床的基本检查 v 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。二、故障分析的基本方法二、故障分析的基本方法 v 基本功能基本功能开机自诊断。在线监控。脱机测试。三、三、CNC的故障诊断功能的故障诊断功能数控机床故障诊断与维修项目二教学指导PPT任务任务1 CNC的连接检查的连接检查 v 能力目标能力目标1.了解普及型CNC电气连接的特点与要求。2

6、.能分析KND100的连接故障，确定故障原因。3.能排除KND100常见的连接故障。一、普及型CNC的组成v系统组成二、普及型CNC的连接位置指令脉冲：常以PULSE/*PULSE或CP+/CP-表示。方向信号：常以DIR/*DIR或SIGN/*SIGN表示。驱动器使能：常以ENA/*ENA或MRDY/*MRDY表示。驱动器的准备好：常以DRDY/*DRDY表示。驱动器报警输入：常以ALM/*ALM表示。编码器零脉冲信号：常以PC/*PC表示。v SV连接S模拟量输出：常以SVC表示。主轴位置反馈输入：一般与主轴编码器连接。v SP连接v I/O连接急停：常以*ESP表示。参考点减速：常以*D

7、ECn表示。进给保持：常以*SP表示。循环启动：常以ST表示。主轴正/反转、启停：常以M03/M04、M05表示。冷却启停控制：常以M08/M09表示。润滑控制：周期性的润滑启停信号，常以M32表示。刀架控制：电动刀架正反转信号，常以TL+/TL-表示。任务任务2 CNC的故障诊断与维修的故障诊断与维修 v 能力目标能力目标1.熟悉KND100的操作面板和维修操作；2.掌握KND100的CNC诊断方法；3.掌握KND100的CNC故障分析方法；4.能够排除常见的CNC报警。一、KND100的维修操作v CNC操作面板 LCD与软功能键 MDI面板 集成机床操作面板 附加机床操作面板v 参数的设

8、定与修改 置“录入（MDI）”方式、打开程序编辑保护开关；按操作面板上的【SET】键，选择“设定”页面；按软功能键设置2，显示参数保护页面。将参数开关设置为“开”，CNC显示P/S100报警；进行机床参数和诊断参数的设定、修改；设定完成后重新将参数开关设置为“关”；用【RESET】键清除P/S100报警。如果被修改的参数需要重新启动CNC才能生效，CNC将显示000号报警，此时只需要关闭CNC电源，重新启动CNC即可。二、KND100的诊断与参数v 接口设定 机床I/O信号状态；驱动器输入信号状态；CNC的工作状态显示。v 诊断信息 参见教材P42。生效部分I/O信号；设定部分I/O信号的控制

9、参数；设定部分CNC功能。参见P42P43。v CNC工作状态显示 参见P43、表2-2-1。三、KND100的报警与处理 v 报警显示 参见教材P44P45。v 常见报警与处理 任务任务3 伺服驱动的故障诊断与维修伺服驱动的故障诊断与维修 v 能力目标能力目标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驱动器的工作状态；4.能进行驱动器的参数设定、初始化和试运行；5.能够排除常见的驱动器报警。一、驱动器的连接检查 v 驱动器连接R/S/T/PE：电源，电压要求3AC220V+10%-15%。B/P：外接制动电阻（

10、一般不使用）。U/V/W/PE：伺服电机电枢，U/V/W必须一一对应。r/t：控制电源输入，一般直接与主电源短接。CN1：DI/DO信号连接端，按P52表2-3.1与CNC连接。CN2：编码器连接，按P52表2-3.2与CNC连接。二、驱动器的状态监控v 驱动器操作 电源：亮表明驱动器主电源（R/S/T）已加入；运行：亮表明驱动器运行正常；报警：数码显示区的最右侧数码管的小数点闪烁。数控机床故障诊断与维修项目三教学指导PPT任务任务1 掌握掌握CNC的连接技术的连接技术 v 能力目标能力目标1.了解FS-0iC/D的网络组成。2.掌握CNC的综合连接要求。3.能够检查CNC单元的连接电路。4.

11、熟悉CNC系统的主回路控制要求。5.了解工业自动化网络的基本概念。一、FS-0iC/D的网络结构v网络组成二、FS-0iC/D的电气连接v连接器布置v 连接总图 参见P65、图3-1-2。任务任务2 掌握掌握FS-0iC/D的维修操作的维修操作 v 能力目标能力目标1.熟悉FS-0iC/D的维修操作。2.掌握CNC的工作状态、诊断、报警信息显示操作。3.能够进行CNC参数的设定与修改。4.能够进行CNC的引导系统操作。一、FS-0iC/D操作面板说明v MDI/LCD/CNC单元v 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 v 状态行显示

12、显示内容见教材P76P77三、CNC的诊断信息显示 v CNC诊断显示v CNC报警显示四、CNC的报警显示 v CNC报警履历显示v CNC报警详情显示任务任务3 CNC硬件检查与维修硬件检查与维修 v 能力目标能力目标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、CNC的配置与检查v 硬件故障显示v 软件配置显示v 模块ID号显示二、伺服与主轴配置的检查v 伺服配置显示v 串行主轴配置显示数控机床故障与维修

13、项目四教学指导PPT任务任务1 i驱动器的故障诊断与维修驱动器的故障诊断与维修 v 能力目标能力目标1.熟悉i系列驱动器的结构与组成。2.掌握i系列驱动器的综合连接要求。3.了解i系列驱动器的检查要点。4.能够检查伺服电机（编码器）的连接。一、驱动器的组成v驱动器结构 电源模块 伺服模块。主轴模块。驱动器附件。v 驱动器组成 模块式二、驱动器连接v连接总图 参见P129、图4-1-2。v 主电源连接 电压：3AC200240V、允许范围170264V；频率：50/60Hz，允许范围1Hz；容量：决定于驱动器规格。v 控制电源连接 电压：单相AC200V，允许范围（170264V）；频率：50/

14、60Hz，允许范围为1Hz。容量：0.7kVA。任务任务2 i主轴主轴驱动器的连接检查驱动器的连接检查 v 能力目标能力目标1.熟悉串行主轴系统的基本结构。2.熟悉外置编码器的配置要求。3.掌握主轴驱动模块的连接。4.掌握主电机和编码器的连接。一、主轴驱动器的结构v 速度控制型v 位置控制型二、外置式编码器与配置v1:1连接v 非1:1连接v 内装式电主轴数控机床故障与维修项目五教学指导PPT任务任务1 i驱动器的故障诊断与维修驱动器的故障诊断与维修 v 能力目标能力目标1.熟悉i伺服驱动器的结构和分类。2.掌握i伺服驱动器的连接要求。3.了解i伺服驱动器的检查要点。4.能够检查i伺服驱动器的

15、连接。一、驱动器的结构与规格v驱动器结构 单轴：iSV4、iSV20、iSV40、iSV80。双轴：i-SV20/20 二、驱动器连接v连接总图 参见P164、图5-1-2。v 主电源连接 电压：3AC200240V、允许范围170264V；频率：50/60Hz，允许范围1Hz；容量：决定于驱动器规格。v 控制电源连接 电压：DC24V，允许范围（21.626.4V）；容量：0.9A。任务任务2 i SVSP驱动器的连接检查驱动器的连接检查 v 能力目标能力目标1.熟悉i SVSP驱动器的结构和分类。2.掌握i SVSP驱动器的连接要求。3.了解i SVSP驱动器的检查要点。4.能够检查i S

16、VSP驱动器的连接。一、驱动器的结构与规格v 驱动器结构 双轴+主轴：i SVSP 20/20-7.5i SVSP 20/20-11 i SVSP 20/20-15 三轴+主轴：i SVSP 20/20/40-7.5 i SVSP 20/20/40-11 i SVSP 40/40/40-15 二、驱动器的连接v连接总图 参见P169、图5-2-2。v 主电源连接 电压：3AC200240V、允许范围170264V；频率：50/60Hz，允许范围1Hz；容量：决定于驱动器规格。v 控制电源连接 电压：DC24V，允许范围（21.626.4V）；容量：1.5A。数控机床故障与维修项目六教学指导PP

17、T任务任务1 PMC的故障诊断与维修的故障诊断与维修 v 能力目标能力目标1.了解FS-0iC/D集成PMC的特点和I/O信号。2.熟悉PMC的程序结构和程序处理过程。3.掌握PMC的I/O信号诊断和程序动态显示操作。一、PMC的特点与I/O信号vI/O信号组成图二、PMC程序的结构与处理v程序结构v 程序处理任务任务2 梯形图程序的识读与分析梯形图程序的识读与分析 v 能力目标能力目标1.能够识读PMC梯形图程序。2.熟悉典型的梯形图程序。3.掌握复杂梯形图程序分析的方法。4.能够利用梯形图分析机床故障原因。一、梯形图程序识读 v 程序格式二、典型程序的分析v恒1和恒0信号的生成 v 边沿信

18、号的生成v 自保持程序v 输入采样程序任务任务3功能指令的识读和分析功能指令的识读和分析v 能力目标能力目标1.能够识读常用的功能指令程序。2.掌握常用功能指令程序的分析方法。3.能够利用PMC程序分析机床故障原因。4.能够设定和修改定时器、计数器和数据寄存器。一、功能指令的格式v 指令格式v 定时指令三、定时、计数和回转控制指令识读v 计数指令v 回转控制指令四、比较、译码和传送控制指令识读v COMPBv DECBv NUMEB数控机床故障与维修项目七教学指导PPT任务任务1主传动的基本要求与组成主传动的基本要求与组成v 能力目标能力目标1.了解数控机床主传动系统的基本要求和变速方式。2.

19、熟悉主电机和主轴的常用联接形式。3.熟悉数控车床的典型主轴部件结构。4.熟悉加工中心的典型主轴部件结构。一、主传动的基本要求和变速方式v基本要求 需要配套电气无级变速装置；有足够高的转速和足够大的功率；结构应尽可能简化；有刀具自动夹紧、主轴定向准停等附加装置。v 变速方式利用主轴驱动系统实现无级变速；变频器加变频电机或普通感应电机实现无级变速；采用传统机床的纯机械变速机构。二、主轴和电机的连接型式 v直接连接v 定比传动连接v 机械变速连接v 采用电主轴任务任务2主传动系统的结构与部件主传动系统的结构与部件 v 能力目标能力目标1.掌握数控机床主轴的典型支承方式及特点。2.掌握刀具自动松夹装置

20、的结构与原理。3.熟悉主轴定向准停装置的结构与原理。4.掌握主轴轴承的性能与特点。5.熟悉主轴的冷却和密封要求。一、主轴的支承部件 二、加工中心主轴的特殊部件v主轴准停装置 数控机床故障与维修项目八教学指导PPT任务任务1 进给传动的基本要求与形式进给传动的基本要求与形式v 能力目标能力目标1.熟悉数控机床进给传动系统的基本要求和形式。2.掌握滚珠丝杠的支承形式。3.了解静压蜗杆蜗母条副和齿轮齿条传动系统的结构与原理。4.熟悉直线电机和高速进给单元。一、进给传动系统的基本要求v基本要求 高刚度；小惯量；无间隙；低摩擦。二、进给传动系统的基本型式 v基本形式 滚珠丝杠传动；静压丝杠传动；静压蜗杆

21、传动；齿轮齿条传动；直线电机驱动。任务任务2滚珠丝杠的原理与维修滚珠丝杠的原理与维修v 能力目标能力目标1.熟悉滚珠丝杠的结构与原理。2.掌握滚珠丝杠的预紧方法。3.熟悉滚珠丝杠的支承部件。4.能够正确使用、维护滚珠丝杠。5.能够分析、诊断和排除滚珠丝杠故障。一、滚珠丝杠的结构与原理v 结构原理v 循环方式二、滚珠丝杠的预紧v单螺母丝杆的预紧v 双螺母丝杆的预紧三、滚珠丝杠的支承与联接v轴承v 联轴器任务任务3 数控机床的导轨与维修数控机床的导轨与维修 v 能力目标能力目标1.熟悉数控机床导轨的基本形式和特点。2.熟悉滚动导轨的精度和预载荷等级。3.掌握普通导轨的间隙调整方法。4.能够安装和调

22、整滚动导轨。5.掌握导轨的故障分析与维修方法。一、导轨的基本形式与特点v滑动导轨二、滚动导轨的结构与原理v结构原理数控机床故障与维修项目九教学指导PPT任务任务1数控车床刀架的原理与维修数控车床刀架的原理与维修 v 能力目标能力目标1.熟悉数控车床刀架的基本形式。2.掌握电动刀架的结构与原理。3.掌握液压刀架的基本结构和动作过程。4.能够进行数控车床刀架的故障诊断与维修。一、刀架的基本形式v基本形式 高电动回转刀架；液压回转刀架；车削中心刀架。二、电动刀架的结构与原理 v结构原理三、液压刀架的结构与原理 v结构原理任务任务2加工中心自动换刀装置的原理与维修加工中心自动换刀装置的原理与维修 v

23、能力目标能力目标1.熟悉加工中心自动换刀装置的常见形式。2.掌握刀库移动式换刀装置的典型结构与原理。3.掌握凸轮联动机械手换刀装置的典型结构与原理。4.能够进行自动换刀装置的故障诊断与维修。一、自动换刀装置的常见形式 v 常见形式 直接换刀；刀库移动式换刀；机械手换刀。二、刀库移动式换刀装置的结构与原理v 动作过程v 典型结构三、机械手换刀装置的结构与原理 v 结构原理任务任务3数控转台的原理与维修数控转台的原理与维修v 能力目标能力目标1.熟悉数控机床回转工作台的常见形式。2.掌握立式数控转台的典型结构与原理。3.掌握卧式数控转台的典型结构与原理。4.能够进行数控转台的故障诊断与维修。5.了

24、解分度工作台的典型结构与原理及相关维修知识。一、数控转台的常见形式v常见形式 立式数控转台；卧式数控转台；立卧复合双轴数控转台。二、立式数控转台的结构与原理 v结构原理二、卧式数控转台的结构与原理 v结构原理数控机床故障与维修项目十教学指导PPT任务任务1 液压系统的故障维修液压系统的故障维修v 能力目标能力目标1.熟悉数控机床液压系统的基本组成和特点。2.熟悉数控车床典型液压系统。3.熟悉加工中心典型液压系统。4.能够进行液压系统的故障诊断与维修。一、液压系统的组成与特点 v系统组成二、数控车床的液压系统 v原理三、加工中心的液压系统 v原理任务任务2气动系统的故障维修气动系统的故障维修 v 能力目标能力目标1.熟悉数控机床气动系统的基本组成和特点。2.熟悉加工中心典型气动系统。3.能够进行气动系统的故障诊断与维修。一、气动系统的组成与特点v 系统组成二、加工中心的气动系统 v 原理任务任务3 润滑排屑系统的故障润滑排屑系统的故障v 能力目标能力目标1.熟悉数控机床润滑系统的基本组成。2.了解数控机床集中润滑系统的类型与特点。3.了解数控机床排屑装置的类型与特点。4.能够进行润滑、排屑系统的故障诊断与维修。一、润滑系统的基本组成v系统组成二、润滑系统的常见类型 单线阻尼式润滑系统；递进式润滑系统；容积式润滑系统。三、自动排屑装置 v常见类型