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1、第一节 概述1.故障的基本概念 故障数控机床全部或部分丧失原有的功能。故障诊断在数控机床运行中，根据设备的故障现象，在掌握数控系统各部分工作原理的前提下，对现行的状态进行分析，并辅以必要检测手段，查明故障的部位和原因。提出有效的维修对策。,2.故障的分类 1）从故障的起因分类 关联性故障和系统的设计、结构或性能等缺陷有关而造成（分固有性和随机性）。非关联性故障和系统本身结构与制造无关的故障。2）从故障发生的状态分类 突然故障发生前无故障征兆，使用不当。渐变故障发生前有故障征兆，逐渐严重。,3）按故障发生的性质分类 软件故障程序编制错误、参数设置不正确、机床操作失误等引起。硬件故障电子元器件、润
2、滑系统、限位机构、换刀系统、机床本体等硬件损坏造成。干扰故障由于系统工艺、线路设计、电源地线配置不当等以及工作环境的恶劣变化而产生。,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。,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）,数控设备使用寿命故障频率曲线,4.数控机床维修的特点 1）数控
3、机床是高投入、高精度、高效率的自动化设备；2）一些重要设备处于关键的岗位和工序，因故障停机时，影响产量和质量；3）数控机床在电气控制系统和机械结构比普通机床复杂，故障检测和诊断有一定的难度。,第二节 数控机床常用的故障诊断方法一、诊断步骤和要求 故障检测（确定有否故障）故障诊断 故障判断（确定故障性质）故障定位（确定故障部位）故障诊断要求：故障检测方法简便有效使用的诊断仪器少而实用故障诊断的所需的时间尽可能短,1.直观法（望闻问切）问机床的故障现象、加工状况等看CRT报警信息、报警指示灯、熔丝断否、元器件烟熏烧焦、电容器膨胀变形、开裂、保护器脱扣、触点火花等听异常声响（铁芯、欠压、振动等）闻电
4、气元件焦糊味及其它异味摸发热、振动、接触不良等,2.CNC系统的自诊断功能开机自诊断系统内部自诊断程序通电后动执行对CPU、存储器、总线和I/O等模块及功能板、CRT、软盘等外围设备进行功能测试，确定主要硬件能正常工作。例运行中的故障信息提示发生故障在CRT上报警信息，查阅维修手册确定故障原因及排除方法。（不唯一，信息丰富则准确）,FANUC 10TE系统的数控机床，开机后CRT显示：FS107E 1399BROM TEST：ENDRAM TEST 未通过测试故障可能：参数丢失、支持电池失效或接触不良等,3.数据和状态检查CNC系统的自诊断不但能在CRT上显示故障报警信息，而且还能以多页“诊断
5、地址”和“诊断数据”的形式提供机床参数和状态信息接口检查参数检查,接口检查系统与机床、系统与PLC、机床与PLC的输入/输出信号，接口诊断功能可将所有开关量信号的状态显示在 CRT上，“1”表示通，“0”表示断。利用状态显示可以检查数控系统是否将信号输出到机床侧，机床侧的开关信号是否已输入到系统，从而确定故障是在机床测还是在系统侧。例：NCP400L数控车床接口状态,接口检查,38C0H 0 0 1 1 0 0 1 0,参数检查数控机床的机床参数是经一系列的试验和调整而获得的重要参数，是机床正常运行的保证。包括有增益、加速度、轮廓监控及各种补偿值等。当机床长期闲置不用或受到外部干扰会使数据丢失
6、或发生数据混乱，机床将不能正常工作。可调出机床参数进行检查、修改或传送。,4.报警指示灯显示故障除CRT软报警外，还有许多“硬件”报警指示灯，分布在电源、主轴驱动、伺服驱动I/O装置上，由此可判断故障的原因。5.备板置换法（替代法）用同功能的备用板替换被怀疑有故障的模板。（故障被排除或范围缩小）注意：断电状态下/选择开关/跨线一致,6、将功能相同的模板或单元相互交换，观察故障的转移情况，就能快速判断故障的部位。,系统,X驱动,Y驱动,X电机,Y电机,7、敲击法 数控系统是由各种电路板组成，电路板上、接插件等处有虚焊或接口槽接触不良都会引起故障。可用绝缘物轻轻敲打疑点处，若出现，则敲击处很可能就
7、是故障部位。8、升温法 设备运行较长时间或环境温度较高时，机床就会出现故障，可用电吹风、红外灯照射可疑的元件或组件。确定故障点。,9.功能程序测试法 当数控机床加工造成废品而无法确定是编程、操作不当还是数控系统故障时，或是闲置时间较长的数控机床重新投入使用时。将G、M、S、T、F功能的全部指令编写一个试验程序并运行在这台机床，可快速判断哪个功能不良或丧失。,10、隔离法 隔离法是将某些控制回路断开，从而达到缩小查找故障区域的目的。例：某加工中心，在JOG方式下，进给平稳，但自动则不正常。首先要确定是NC故障还是伺服系统故障，先断开伺服速度给定信号，用电池电压作信号，故障依旧。说明NC系统没有问
8、题。进一步检查是Y轴夹紧装置出故障。,11、测量比较法 为了检测方便，在模板或单元上设有检测端子，用万用表、示波器等仪器对这些端子的电平或波形进行测试，将测试值与正常值进行比较，可以分析和判断故障的原因和及故障的部位。各种故障诊断方法各有特点，要根据故障现象的特点灵活的组合应用。,第三节 人工智能（AI）在故障诊断中的应用一、专家系统的一般概念 经过20多年的努力，专家系统的应用范畴已遍及各个领域，如疾病诊断、探矿、设计、制造、自动控制生产过程监视等，并取得了极大的经济效益。目前，专家系统仍处于发展之中，并面临着许多问题和困难，主要有以下几个问题：1）知识获取困难，特别是经验性知（启发式知识）
9、更难获取。2）对人的形象思维难以模拟。3）知识领域狭窄,二、数控机床诊断的专家系统 从数控机床故障诊断的内容看，故障诊断专家系统具体可以用于以下三个方面：故障监测故障分析决策处理 数据库 知识库知识库的管理人机接口系统推理机制解释系统控制部分,一个完整的故障诊断专家系统应是图所示的结构,三、人工神经元网络在故障诊断中应用 人工神经元网络简称神经网络，是人们对人脑思维研究的基础上，用数学方法将其简化、抽象并模拟，能反映人们基本功能特性的一种并行分布处理连接网络模型。神经元网络处理信息的思想方法同传统的冯诺曼计算机所用的的思维方法是完全不同的。神经元网络每一个神经元都是一个信息处理单元，它可根据接收到的信息独立运算，然后把结果传输出去，这是一个并行处理。神经元做运算的规则通常是根据物理学、神经物理学、心理学的定理或规则。,
