1、数控机床中级（数控机床维修的基本要求和方法）模拟试卷 1 及答案与解析一、问答题1 何谓数控机床故障? 数控机床故障有哪些基本规律?2 数控机床有哪些基本故障?3 怎样进行数控机床的故障分类?4 按数控机床的起因、发生时间和状态分类有哪些故障类型?5 按数控机床的影响程度、严重程度和性质分类有哪些故障类型?6 数控机床的机械故障有哪些基本特点与类型?7 数控机床的机械故障有哪些主要发生部位与特点?8 数控机床的液压气动系统有哪些常见故障类型?9 数控机床液压系统按基本构成分类的故障有哪些具体表现?10 数控机床有哪些类型电气故障?线路故障有哪些常见的故障现象?11 数控系统有哪些故障类型和故障
2、显示方式?12 数控控制系统有哪些常见故障类型?13 数控伺服系统有哪些常见故障?14 数控机床 PLC 有哪些常见故障类型?15 数控机床维修人员应具备哪些素质要求?16 数控机床维修有哪些维修器具要求?17 数控机床维修有哪些维修备件要求?18 数控机床维修应做好哪些技术准备?19 数控机床维修有哪些作业环境要求?20 什么是数控机床的故障诊断技术?故障诊断的工作过程包括哪些环节?21 数控机床故障诊断技术的原理是怎样的?诊断过程有哪些环节?22 数控机床故障诊断技术有哪几种基本类型?23 数控机床故障诊断技术应用哪些基础技术?24 数控机床故障的常规诊断技术有哪几种方法?25 怎样应用经
3、验实用诊断法?26 怎样应用功能程序测试法?27 数控机床故障的自诊断技术有哪几种应用?28 怎样应用开机自诊断技术?29 怎样应用运行自诊断技术?30 怎样应用数控机床故障的脱机诊断(离线诊断)技术?31 怎样应用数控机床故障的先进诊断系统技术?32 数控机床故障原因有哪些常用的检查分析方法?33 应用 PLC 检查分析数控机床故障原因需要具备哪些技术基础?34 数控机床机械故障有哪些常用检查分析方法?35 数控机床机械故障维修有哪些特点与常用方法?36 数控机床电、液、气故障有哪些常用检查分析方法?37 数控机床电、液、气故障维修有哪些特点与常用方法?38 数控机床系统软件故障有哪些常用检
4、查分析方法?39 数控机床系统硬件故障有哪些常用检查分析方法?40 在数控机床系统硬件故障中怎样对元器件进行检查分析?41 在数控机床系统硬件故障中怎样对集成电路进行检查分析?42 数控机床的数控系统故障有哪些基本维修方法?43 数控机床的数控系统故障板级维修应注意哪些要点?44 怎样进行数控机床系统故障的在线检测片级维修法?45 怎样进行数控机床系统故障的外观检查和模拟台测试片级维修法?46 数控机床系统故障的换件维修法应掌握哪些操作要点?数控机床中级（数控机床维修的基本要求和方法）模拟试卷 1 答案与解析一、问答题1 【正确答案】 (1)数控机床故障是指数控机床失去规定功能的状态，这种状态
5、具有各种形式的表象。 (2)数控机床故障发生的规律按照数控机床故障频率的高低，机床的使用期可以分为三个阶段，即初始运行期、相对稳定运行期和衰老期，这三个阶段故障频率可以如图 2-1 所示的故障发生规律曲线来表示。(1)运行初始期 数控机床从整机安装调试后至运行1 年左右的时间称为机床的初始运行期。在这段时间内，机械处于磨合阶段，部分电子元器件在电器干扰中经受不了初期的考验而破坏，所以数控机床在这段时间内的故障相对较多。 (2)运行稳定期数控机床经过了初始运行期就进入了相对稳定期，机床在该期间仍然会产生故障，但是故障频率相对减少，数控机床的相对稳定期一般为 710 年。 (3)运行衰老期 数控机
6、床经过相对稳定期之后是数控机床的衰老期，由于机械的磨损、电器元器件的品质因数下降，数控机床的故障率又开始增大。【知识模块】 数控机床维修的基本要求和方法2 【正确答案】 数控机床是机电一体化设备，基本故障类型为机床本体和电气控制两大类型，因此维修中常以这两种基本类型进行划分。(1)机床本体故障机床本体部分的故障主要包括机械部分故障和液压、气动部分故障。(2)电气控制部分的故障 主要包括微机控制部分和强电控制部分故障。微机控制部分故障主要是数控系统、PLC 控制系统、伺服控制系统等部分的故障。强电控制故障主要是指机床电器柜中电源及电气控制部分的故障。【知识模块】 数控机床维修的基本要求和方法3
7、【正确答案】 数控设备的故障是多种多样的，可以从不同角度对其进行分类，通常按其表现形式、性质、起因等可分类如下：按故障的起因分类；按故障的发生时间分类；按故障的发生状态分类：按故障的影响程度分类；按故障的严重程度分类；按故障的性质分类。【知识模块】 数控机床维修的基本要求和方法4 【正确答案】 (1)按故障的起因分类 按故障的起因分类，数控系统故障分为关联性和非关联性故障。非关联性故障是指与数控系统本身的结构和制造无关的故障。故障的发生是由诸如运输、安装、撞击等外部因素人为造成的。关联性故障是指由于数控系统设计、结构或性能等缺陷造成的故障。关联性故障又分为固有性故障和随机性故障。a固有性故障是
8、指一旦满足某种条件，如温度、振动等条件，就会出现故障。b随机性故障是指在完全相同的外界条件下，故障有时发生或不发生的情况。一般随机性故障由于存在着较大的偶然性，给故障的诊断和排除带来了较大的困难。(2)按故障的时间分类 按故障出现的时间分类，数控系统故障又分为随机故障和有规则故障。随机故障的发生时间是随机的；有规则故障的发生是指有一定的规律性。(3)按故障的发生状态分类 按故障发生的过程分类，数控系统故障又分为突然故障和渐变故障。突然故障是指数控系统在正常使用过程中，事先并无任何故障征兆而突然出现的故障。突然故障的例子有：因机器使用不当或出现超负荷而引起的零件折断；因设备各项参数达到极限而引起
9、的零件变形和断裂等。渐变故障是指数控系统在发生故障前的某一时期内，已经出现故障的征兆，但此时(或在消除系统报警后)，数控机床还能够正常使用，并不影响加工出的产品质量，渐变故障与材料的磨损、腐蚀、疲劳及蠕变等过程有密切的关系。【知识模块】 数控机床维修的基本要求和方法5 【正确答案】 (1)按故障的影响程度分类按故障的影响程度分类，数控系统故障分为完全失效和部分失效故障。完全失效是指数控机床出现故障后，不能再正常加工工件，只有等到故障排除后，才能让数控机床恢复正常工作的情况。部分失效是指数控机床丧失了某种或部分系统功能，而数控机床在不使用该部分功能的情况下，仍然能够正常加工工件的情况。(2)按故
10、障的严重程度分类按故障出现的严重程度分类，数控系统故障又分为危险性故障和安全性故障。危险 l 生故障是指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作用，造成了人身伤亡或机床故障。安全性故障是指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)按故障的性质分类 从故障发生的性质上看，数控系统故障又分为软件故障、硬件故障和干扰故障三种。软件故障是指由程序编制错误、机床操作失误、参数设定不正确等引起的故障。软件故障可通过认真消化、理解随机资料，掌握正确的操作方法和编程方法，就可避免和消除该类故障。硬件故障是指由 CNC 电子元器件、润滑系统、换刀系统、限位机构、机床
11、本体等硬件因素造成的故障。干扰故障是指由于系统工艺、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的故障。常表现为内部干扰和外部干扰两种干扰源形式。【知识模块】 数控机床维修的基本要求和方法6 【正确答案】 1)数控机床机械故障的主要特点(1)具有自动化机床的特点 数控机床是集机、电、液、气、光等为一体的自动化机床，故障的发生原因和现象具有与自动化机床类似的特点。(2)具有综合因素的特点 故障现象与故障原因并非简单的一一对应关系，可能出现一种故障现象是由几种不同原因引起的，或一种原因引起几种故障，大部分故障是以综合故障形式出现的。(3)具有高精度的特点数控机床机械部分的精度要求比较高
12、，失去功能的机械零件都是一些高精度的机械零部件。(4)具有高速运动的特点 数控机床的主轴转速、工作台等运动部件的快速移动速度、加工中心刀具自动交换装置、数控车床的工件自动夹紧装置等，都具有动作和运动速度较高的特点。2)数控机床的机械故障类型可分为以下几种：(1)功能性故障主要指工件加工精度方面的故障，表现在加工精度不稳定、加工误差大、运动方向误差大、工件表面粗糙。(2)动作型故障 主要指机床各执行部件动作故障，如主轴不转动、变速机构不灵活、工件或刀具夹不紧或松不开、刀架或刀库转位定位不太准等。(3)结构型故障 主要指主轴发热、主轴箱噪声大、切削时产生振动等。(4)使用型故障 主要指因使用和操作
13、不当引起的故障，如由过载引起的机件损坏、撞车等。(5)维修和维护型故障 主要是指预防性维护不到位，日常维护不重视，机床维修精度、装配精度差、调试失误，经维修未根治故障而引发或仍潜在的故障。【知识模块】 数控机床维修的基本要求和方法7 【正确答案】 数控机床机械故障常发生在主轴部件、进给传动链、自动换刀装置、动作和运动控制机械零部件、机床辅助零部件等主要机械组成部分。(1)主轴部件故障及其特点主轴运动精度下降，保持装置失效。自动换刀部分的刀杆拉紧机构动作不符合要求。自动变速换挡机构动作不符合要求。主轴刀具定位部位精度下降。(2)进给传动链故障及其特点 运动品质下降。修理常与运动副预紧力、传动环节
14、和补偿环节有关。定位精度下降、反向间隙过大，机械爬行，轴承噪声过大。(3)自动换刀装置 (ATC)故障及其特点自动换刀装置用于加工中心等设备，目前故障率占机械故障的 50。故障现象主要是刀库运动故障、定位误差过大、机械手夹持刀柄不稳定和机械手运动误差过大等。这些故障最后大多数都造成换刀动作卡住，使整机停止工作，影响机床的正常使用。故障的关联部分比较多，如与液压、气动、PLC 控制系统有密切关系。(4)行程控制机械装置的故障及其特点压合行程开关的机械装置可靠性差。行程开关本身品质特性都会大大影响整机的故障及排除故障的工作。装配、调整不符合位置要求。(5)附件故障及其特点附件故障包括切削液装置、排
15、屑装置、导轨防护罩、冷却液防护罩、主轴冷却恒温油箱和液压油箱等。此类故障大多因保养使用不当引起，如果不予以及时的修复，可能会引发其他故障。【知识模块】 数控机床维修的基本要求和方法8 【正确答案】 (1)按系统的组成分类故障分为动力部分故障、执行部分故障、控制部分故障和辅助部分故障；(2)按基本构成分类 分为元件故障和回路故障；(3)按常见的故障现象分类 有系统压力不足和波动、系统泄漏、冲击、噪声、振动、温度过高和运动件的爬行等故障。【知识模块】 数控机床维修的基本要求和方法9 【正确答案】 1)元件故障的类型(1)主要动力元件故障 主要是指液压泵、空气压缩机和真空泵的故障。液压泵的主要故障：
16、输出压力不足、流量不足、噪声、振动等。空气压缩机的主要故障：气缸中有水、排气温度过高、安全阀故障、吸排气阀工作不正常、轴瓦温度过高、填料(橡胶密封圈)漏气、排气压力不正常、二级吸气阀漏气或损伤、排气量不足、压缩空气中含水量高、压缩时有不正常的声音等。真空泵的主要故障：真空泵不能起动、真空泵达不到规定的极限压力、泵抽气速率下降、电动机工作电流很大、泵油消耗大、排气有油雾油滴、泵运转噪声大等。(2)主要控制元件故障主要控制元件是控制阀，包括压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀等。阀的主要故障是泄漏、阀芯运动阻滞、电磁铁或弹簧失效、流量控制或压力控制不稳定等。(3)主要执行元件的故障 主要控制元件是液
17、压缸、气缸、真空室等。执行元件的主要故障是推力不足或不稳定、速度不够或调速不稳定、泄漏、运动爬行和冲击等。(4)管路故障 主要是指各种接头和油管、气管等，常见的故障是堵塞、泄漏。2)回路故障的类型与特点(1)故障回路液压气动控制的基本回路比较多，主要是压力控制回路、速度控制回路、方向控制回路、顺序控制回路和同步控制回路等。(2)故障原因 通常回路的故障是由组成元件的故障，特别是由回路主要控制元件的故障引发的，其次是受动力源的影响造成故障。(3)故障主要现象主要表现为回路达不到主要控制功能的要求，出现故障。如速度控制回路出现执行元件速度无法调节、速度不稳定、爬行、冲击等故障现象。【知识模块】 数
18、控机床维修的基本要求和方法10 【正确答案】 数控机床的电气故障主要包括电器元件故障和电气线路故障两种类型。(1)元件故障 电器元件故障是电气故障的主要类型，数控机床的电气控制是由各种元件用导线、印刷板和接插件连接而成的，这类故障的产生主要是由于电器元件的性能变化和使用寿命限制以及使用不当(如过电流、过电压等)造成的。(2)线路故障 数控机床的电气控制电路一般由主回路、控制回路和辅助回路等部分组成，各组成部分的作用都是不可缺少的。当某一部分的电气回路出现故障，都会影响整个电路的功能，例如主电路局部开路，会影响伺服电动机的启动，而控制电路的局部开路，也会影响伺服电动机的启动。电路常见故障现象如下
19、：熔断器熔断；接触器不能接通。过电流继电器动作。电动机只能单向旋转或无法断电。连锁或保护控制动作未达到要求。【知识模块】 数控机床维修的基本要求和方法11 【正确答案】 (1)故障类型 数控系统故障属于弱电部分故障。这部分故障可分为硬件故障与软件故障。硬件故障主要指 CNC 系统装置的印制电路板上的集成电路芯片、分立元件、接插件以及外部连接组件等发生的故障。常见的软件故障有：加工程序出错、系统程序和参数的改变或丢失、计算机的运算出错等。(2)故障显示 数控系统故障通常是有报警显示的故障，这类故障可分为硬件报警显示与软件报警显示两种。硬件报警显示的故障，通常是指各单元装置的警示灯(一般由 LED
20、 发光管或小型指示灯组成)的指示。在数控系统中有许多用于指示故障部位的警示灯，如控制操作面板、位置控制印制电路板、伺服控制单元、主轴单元、电源单元等部位以及光电阅读机、穿孔机等外设都常设有这类警示灯。一旦数控系统的这些警示灯指示故障状态后，借助相应部位上的警示便可大致分析判断出故障的部位与性质，给故障分析诊断带来极大的方便。因此，维修人员日常维护和排除故障时应认真检查这些警示灯的状态是否正常。软件报警显示故障，通常是指在 CRT 上显示出来的报警号和报警信息，由于数控系统具有自诊断功能，一旦检测到故障，即按故障的级别进行处理，同时在CRT 上以报警号的形式显示该故障信息。这类报警常见的有：存储
21、器警示、过热警示、伺服系统警示、轴超程警示、程序出错警示、主轴警示、过载警示以及断线警示等，通常少则几十种，多则上千种，警示为故障判断和排除提供了极大的帮助。【知识模块】 数控机床维修的基本要求和方法12 【正确答案】 控制系统部分的常见故障见表 2-1。【知识模块】 数控机床维修的基本要求和方法13 【正确答案】 数控机床伺服系统常见的故障见表 2-2。【知识模块】 数控机床维修的基本要求和方法14 【正确答案】 当数控机床出现有关 PLC 方面的故障时，一般有三种表现形式：故障可通过 CNC 报警直接找到故障的原因。故障虽有 CNC 故障显示，但不能反映故障的真正原因。故障没有任何提示。对
22、于后两种情况，可以利用数控系统的自诊断功能，根据 PLC 的梯形图和输入，输出状态信息来分析和判断故障的原因，这种方法是解决数控机床外围故障的基本方法。【知识模块】 数控机床维修的基本要求和方法15 【正确答案】 (1)职业道德维修人员在充分发挥维修技术能力的过程中，应以高度的责任心对待每一项故障的分析排除，每一个微小元器件的保养、修理、更换，保证维修质量，降低维修成本，减少停机损失，确保数控机床的正常运行。维修人员应严格遵守维修职业守则，遵守维修工艺规范和作业指导，遵循数控机床维修的基本原则和故障分析的一般规律，具有逻辑思维能力和团队协作的先进理念，善于运用现代的诊断技术，善于借鉴有益的维修
23、实例，不局限于个人的经验，不断总结和提高维修工作的质量和效率，不断学习，达到维修的基本要求，不断适应数控机床维修技术的发展速度。(2)专业知识 维修人员应经过良好的技术培训，学习并基本掌握有关数控机床的各学科知识，以便在维修实践中加以运用。具体包括以下内容：掌握计算机原理、电子技术、电工原理、自动控制和电力拖动、检测技术、机械传动及机械加工方面的基础知识。掌握数字控制、伺服驱动及 PLC 工作的原理。掌握检测系统的工作原理。掌握编写数控简单程序和 PLC 程序的基本方法。(3)维修技能维修人员应参加相关的培训班和机床安装现场的实际培训，并经过一定的考核，切实掌握数控机床维修的基本技能。采用有经
24、验的维修人员带教的方法，使新上岗的维修人员熟悉所维修机床的各种基本检测、维护、预防性维修的作业方法。在巡回检查、故障维修和日常保养中，采用自学的方法，把理论知识和实际维修作业结合起来，日积月累，触类旁通，善于实践，积极投入数控机床各类故障的维修与操作的工作中去，在不断的实践中提高分析能力和动手能力。具备较强的动手能力和试验能力：a能操作所维修机床的数控系统。b能查看数控机床的报警信息。c能检查、修改系统参数。d能调用自诊断功能，进行 PLC 接口检查。e能编写简单的数控加工程序，释读各种加工程序。f能熟练使用常用的维修工具、量具、仪器、仪表，对一些先进的检测仪器具备基本的使用技能。g能操作所维
25、修的数控机床和设备，熟悉数控机床的精度检测、运行调试的步骤和方法。h能运用技术资料识别易损零部件、元器件型号规格，以及主要性能的检测、拆装方法，实施更换和替换维修作业。(4)英文基础数控机床的数控系统有很多内容与英文有关，操作提示、故障报警、软件使用等，要求维修人员有较好的英文基础，掌握与数控机床有关的英语词汇，能借助英文阅读工具看懂英文技术资料和屏幕显示内容。常用的英文词汇和用语参见有关资料。经过一定的培训和学习，维修人员应能达到以下要求：能较熟练地运用外文的报警提示分析故障原因和部位。能根据数控系统的操作面板和 CRT 显示的外文信息进行操作和维修作业。能借助英文阅读工具，如金山词霸、快译
26、通等，读懂外文随机手册和有关技术资料。熟悉数控机床常用的一些外文缩略语的含义和应用。【知识模块】 数控机床维修的基本要求和方法16 【正确答案】 电气系统修理的维修工具、仪器、仪表、接线、微机。最好配有笔记本电脑并装有必要的维修软件，用以支援设备调试。机械修理和液压气动修理的各种工具、调试设备和检测仪表。必要的起重设备、拆卸后存放零件的器具。【知识模块】 数控机床维修的基本要求和方法17 【正确答案】 数控机床维修需要一定的备件要求，即需要具备一定的物质条件。准备好常用备品、配件。随时可以得到微电子元器件的实际支援或供应。【知识模块】 数控机床维修的基本要求和方法18 【正确答案】 维修人员平
27、时应该认真整理和阅读有关数控系统的重要技术资料。维修工作做得好坏，排除故障的速度快慢，主要决定于维修人员对系统的熟悉程度和运用技术资料的熟练程度。进行数控维修所必需的技术资料和技术准备要求如下。(1)数控装置 有关数控装置的技术资料有数控装置安装、使用(包括编程)、操作和维修技术说明书，其中包括数控装置操作面板布置及其操作、装置内各电路板的技术要点及其外部连接图，系统参数的意义及其设定方法、数控装置的自诊断功能和报警清单、装置接口的分配及其含义等。通过熟悉上述资料，维修人员应掌握CNC 原理框图、结构布置、各电路板的作用，板上各指示发光管的意义；通过面板对系统进行各种操作，进行自诊断检测；检查
28、和修改参数并能做出备份。维修人员要能熟练地通过报警信息确定故障范围，进行系统供维修的检测点的测试，会使用随机的系统诊断程序对其进行诊断测试。(2)PLC 装置有关 PLC 装置的技术资料有 PLC 装置及其编程器的连接、编程、操作方面的技术说明书，还应包括 PLC 用户程序清单或梯形图、IO 地址及意义清单，报警文本以及 PLC 的外部连接图。维修人员应熟悉 PLC 编程语言，能看懂用户程序或梯形图，会操作 PLC 编程器，通过编程器或 CNC 操作面板(对内装式PLC)对 PLC 进行监控，有时还需对 PLC 程序进行某些修改。还应熟练地通过 PLC报警号检查 PLC 有关的程序和 IO 连
29、接电路，确定故障的原因。(3)伺服单元有关伺服单元的技术资料有进给和主轴伺服单元原理、连接、调整和维修方面的技术说明书，其中包括伺服单元的电气原理框图和接线图，主要故障的报警显示，重要的调整点和测试点，伺服单元参数的意义和设置。维修人员应掌握伺服单元的原理，熟悉其连接，能从单元板上故障指示发光管的状态和显示屏显示的报警号，及时确定故障范围；能测试关键点的波形和状态，并做出比较；能检查和调整伺服参数，对伺服系统进行优化。(4)机床部分机床部分的技术资料有机床安装、使用、操作和维修方面的技术说明书，其中包括机床的操作面板布置及其操作，机床电气原理图、布置图以及接线图。对电气维修人员来说，还需要有机
30、床的液压回路图和气动回路图。维修人员应了解机床的结构和动作，熟悉机床上电气元器件的作用和位置，会手动操作机床，编简单的加工程序并进行试运行。(5)其他 数控设备所用的元器件清单、备件清单以及各种通用的元器件手册，可以帮助维修人员熟悉各种常用的元器件，一旦需要，能较快地查阅有关元器件的功能、参数及代用型号，对一些专用器件可查出其订货编号。维修人员要做好数据和程序的备份工作，将系统参数、PLC 程序、PLC 报警文本、机床必须使用的宏指令程序、典型的零件程序、系统的功能检查程序等存放在计算机内。【知识模块】 数控机床维修的基本要求和方法19 【正确答案】 良好的维修作业环境是提高数控机床维修精度和
31、效率的必要条件，维修作业环境通常应达到以下综合性要求。数控机床需要有稳定的机床基础，否则数控机床的精度无法保证。精密数控机床有恒温要求，普通数控机床没有恒温要求，但是环境温度过高会引起故障率的增加，不利于机床设备的维修和调试。由于数控机床本身所使用的电子元器件有工作温度的限制，电子元器件的工作温度一般要求在 4045以下，室温达到 35时，使用中的数控机床计算机数控(CNC)装置内和电气柜内的温度可以达到 40左右，其内部的元器件很可能不能正常工作。数控机床的工作车间要保持空气流通和干净，灰尘、油雾和金属粉末会使得元器件之间的绝缘电阻下降或短路，造成元器件损坏。潮湿的环境会使印制电路板、元器件
32、、接插件、床身、电气柜、机床防护罩锈蚀，造成接触不良、控制失灵和机床的机械精度降低。电网供电要满足数控机床正常运行所需总容量的要求，电压波动不能超过10，否则要损坏电子元器件。为了安全和减少干扰，数控机床要有接地线。接地点要可靠，应该与车间接地网相连或者单独制作接地装置，接地电阻要小于 47。数控机床的 CNC 装置、伺服驱动系统的抗干扰能力是有限度的，强电磁干扰会导致数控系统失控，所以数控机床要远离焊机、大型吊车和产生强电磁干扰的设备。【知识模块】 数控机床维修的基本要求和方法20 【正确答案】 数控机床故障诊断技术属于设备故障诊断技术，是在设备运行中或基本不拆卸全部设备的情况下，掌握设备运
33、行状态，判定产生故障的部位和原因，并预测预报未来状态的技术。这种技术通常在机床运行中进行动态诊断，因为只有设备运行过程中才会产生机械的、温度的、电磁的种种信号，因此数控机床的诊断技术主要应用于动态诊断。【知识模块】 数控机床维修的基本要求和方法21 【正确答案】 诊断技术的原理与工作过程如图 2-2 所示，一般包括信号检测、特征提取、状态识别、预报决策等工作程序。信号检测：使用传感器、数据采集等方法，获取设备故障状态信号，建立设备状态的初始模式。 特征提取：将初始模式得到状态信号通过放大或压缩、形式变换等处理，提取故障特征，形成待检模式。 状态识别：将故障特征信号的待检模式与故障档案库的基准模
34、式进行比较、分类，区别设备的正常与异常。 预报决策：将判别结果进行处理，对属于正常的继续监视；对属于异常的状态按故障情况予以维修决策，或按发展趋势进行预防性维护等控制措施。【知识模块】 数控机床维修的基本要求和方法22 【正确答案】 数控机床故障诊断技术有常规诊断技术、自诊断技术和先进诊断技术三种类型。(1)常规诊断技术 是维修人员实际经验和理论知识结合的产物，机床发生故障后，通常采用问、看、听、嗅、摸的方法进行初步诊断，然后采用一系列的检查方法进行检测分析，最后确定故障的原因和部位予以排除。(2)自诊断技术 是数控系统的故障诊断功能，具有保护系统正常运行和显示故障原因与部位信息的作用，目前使
35、用的开机自诊断、运行自诊断和脱机自诊断，能迅速地确定数控机床故障的原因和范围，一些先进的数控系统可以确定故障的模块及至元器件。(3)先进的诊断技术 是数控诊断技术的发展方向，包括通信诊断、自修复系统、人工智能专家诊断系统和人工神经元网络诊断等，适应诊断技术的发展，不断学习先进的诊断技术，也是数控技术发展对数控维修人员的基本要求。【知识模块】 数控机床维修的基本要求和方法23 【正确答案】 (1)计算机技术依靠计算机的记忆、储存和科学运算功能实现设备诊断的大部分工作。(2)检测技术根据不同的诊断对象和目的，选择适用的检测技术，以及最便于检测、诊断的状态信号进行检测采集。(3)信号处理技术 把能反
36、映设备状态的特征信号从伴有各种干扰的综合信号中提取出来，进行增强和形式变换，筛选转化成故障特征信息，提高诊断的灵敏度和可靠性。(4)模式识别技术 对经过处理的故障状态信号的特征进行识别和判断，确定故障的存在与否、故障的部位、原因和严重程度。(5)预测技术对未发生或目前还不够明确的设备状态进行预估和推测，判断设备故障可能发展的过程，以及何时进入危险范围，并预报设备的劣化趋势及剩余寿命。(6)网络技术 借助网络实现远程诊断，使专家技术资源得到共享，并能在诊断中搜寻各种相关资料。(7)故障机理 分析故障行程发展过程，了解故障形态，掌握故障信号，提取故障特征和建立故障档案。【知识模块】 数控机床维修的
37、基本要求和方法24 【正确答案】 常规诊断技术是在大多数企业和维修人员中普遍使用的一种诊断技术，常规诊断技术包括经验实用诊断法和功能程序测试法。【知识模块】 数控机床维修的基本要求和方法25 【正确答案】 (1)经验实用诊断法的应用方法 经验实用诊断法又称直观法、实用诊断技术，这种诊断方法是故障诊断最基本的方法。采用这种方法的维修人员通过感官对故障发生时的各种光、声、味等异常现象的察看、测听、触摸、嗅闻，以及对相关人员的询问，往往可将故障范围缩小到一个模块或一块印制电路板，及至某一个故障元器件。这种方法要求维修人员具有丰富的实际经验，有多学科的较宽的知识和综合分析、判断能力，并能将实际经验和数
38、控机床的工作原理结合起来，由表及里，由浅入深，实施对数控机床的故障诊断。经验实用诊断方法的使用见表2-3。 (2)经验实用诊断法的应用实例 故障现象：某数控加工中心配置 FANUC-BESK 7M 系统，加工程序完成后，X 轴不执行程序指令的自动返回参考点动作。 CRT 与机床各部分无报警显示，手动移动能返回参考点，机床能进行加工。 诊断方法及其诊断过程：查看参数，参数正常。查看 CRT 及状态显示，无故障显示信息。选用经验实用诊断方法具体步骤： a 因手动移动可回参考点，又可以加工，故判断伺服系统和 NC系统无故障。 b查看相关参数正确，故障与参数设置无关。 c检查与回参考点相关的位置限定元
39、件，发现限位开关因油污失灵，始终处于接通状态，发出已回参考点误信号。 d清洗、修复限位开关，故障排除。【知识模块】 数控机床维修的基本要求和方法26 【正确答案】 (1)功能程序测试法应用方法 所谓功能程序测试法就是将数控系统的常用功能和特殊功能，如直线定位、圆弧插补、螺纹切削、固定循环、用户宏程序等用手工编程或自动编程方法，编制成一个功能程序，输入数控系统，然后起动数控系统，使之运行加工，藉以检查机床执行这些功能的准确性和可靠性，进而判断出故障发生的可能起因。本方法对于长期闲置的数控机床第一次开机时的检查以及机床加工造成废品但又无报警的情况下，一时难以确定是编程错误还是操作错误，或是机床故障
40、时的判断是一种较好的方法。(2)功能程序测试法应用实例故障现象：某数控加工中心配置 FANUC-7M 系统，加工零件出现尺寸不稳定现象。诊断方法及其诊断过程：因系统无报警，故障原因不明确，采用功能程序诊断法，具体步骤如下：a将功能测试纸带输入系统，并空运行。b按测试图所示，注意测试各相关模块的功能。c本例测试程序运行到四角带圆弧的长方形典型图形程序时，发现机床运行轨迹与所要求的图形不符。d因该图形程序中含有 G01、G02、G03、G41、G42 等指令，从而确认机床的刀具补偿功能不良。e该系统刀具补偿软件存放在 EPROM 芯片中，调换该集成电路后机床加工精度恢复正常。【知识模块】 数控机床
41、维修的基本要求和方法27 【正确答案】 现代的数控系统虽然尚未达到智能化很高的程度，但已经具备了较强的自诊断功能，能随时监视数控系统的硬件和软件的工作状况。一旦发现异常，立即在 CRT 上显示报警信息或用发光二极管指示出故障的大致起因。利用自诊断功能，也能显示出系统与主机之间接口信号的状态，从而判断出故障发生在机械部分还是数控系统部分，并指示出故障的大致部位。因此自诊断技术的应用是当前维修时故障原因诊断最有效的一种方法。现代的数控系统从原来的简单的诊断，朝着多功能和智能化方向发展，报警种类已由原来的 1020 种增加到几千种。各种数控系统的自诊断方法有所不同，但都是利用数控装置中的计算机和运行
42、诊断软件来进行各种诊断测试的。自诊断技术一般应用于开机自诊断、运行自诊断。【知识模块】 数控机床维修的基本要求和方法28 【正确答案】 (1)开机自诊断应用方法 数控系统通电后，系统内部自诊断软件对系统中关键的硬件和控制软件进行检测，并将检测结果在 CRT 上显示出来。开机自诊断可保证所检测重要部件的可靠性，一旦发生故障，马上禁止运行。 检测通不过时即在 CRT 上显示报警信息或报警号，指出哪个部分发生了故障。 开机诊断通常在一分钟内结束，有些采用硬盘驱动器的数控系统，开机自诊断时间要略长一些。 较先进的系统开机诊断可将故障原因定位到电路板或模块上，甚至可定位到芯片上，如指出哪块 EPROM
43、出了故障。 某些数控系统的自诊断尚存在局限性，不可能将全部故障原因准确定位到一个具体的模块上，开机自诊断仅将故障原因定位在某一范围内，维修人员需要通过维修手册中所指出的多种原因及相应排除方法，找到真正的故障原因并加以排除。 (2)开机自诊断应用实例 故障现象：日本东芝 TOSNUC-600 系统，当显示始终停止在某行上，不能继续向下显示时，表示该项自诊断通不过。 诊断显示：开机通电后，逐一进行以下自诊断检查，并且在 CRT 显示出来，如图 2-3 所示。诊断内容如下：a显示主 CPU 软件版本。 bCRT 及键盘检查，诊断 ZDC2 电路板是否正常。 c磁泡存储器检查，诊断 ZBM1 电路板是
44、否正常。 d参数装载，将系统参数、设定参数从磁泡存储器中读入 RAM，并进行检查。若通不过，此项自诊断结束后显示下列报警号： a)8-003 系统参数异常； b)1-008 设定参数异常； c)1-012 磁泡存储器异常。 e 系统 ROM 检查，诊断 ZPU1电路板上 EPROM 中的系统程序，每片 EPROM 内容的检查总和是否改变。 f伺服 CPU 检查，诊断 ZSU2 电路板是否正常。 gPLC 检查，诊断 ZPC2、ZMS2 电路板是否正常。 诊断结果： a系统开机自诊断时，当 CRT 上显示出系统故障，如 FANUC-6M 数控系统显示 “SYSTEM ERROR901”，可检查主
45、板的发光管指示，并对照维修手册查明 901 报警号的故障提示，确认为磁泡存储器需进行初始化和参数输入，然后进行进一步的操作故障排除。 b系统开机自诊断时，当 CRT 上显示出系统故障，如 FANUC-6M 数控系统显示“SYSTEM ERROR908”，同时也出现过 081 号 ROM 报警号，并对照维修手册查明 901、081 报警号的故障提示，确认为磁泡存储器需进行初始化和参数输入，同时采用调换 ROM 板的方法，故障排除。【知识模块】 数控机床维修的基本要求和方法29 【正确答案】 (1)运行自诊断应用方法 运行自诊断是数控系统正常工作时，运行内部诊断程序，对系统本身、PLC、位置伺服单
46、元以及与数控装置相连的其他外部装置进行自动测试、检查，并显示有关状态信息和故障信息。 现代的数控系统具有丰富的运行自诊断功能，CNC 系统的自诊断能力不仅能在 CRT 上显示故障报警信息，而且还能以多页的“诊断地址” 和“诊断数据”的形式为用户提供各种机床状态信息。这些状态信息有： aCNC 系统与机床之间的接口输入输出信号状态。 bCNC 与 PLC 之间输入输出信号状态。 cPLC 与机床之间输入输出信号状态。 d各坐标轴位置的偏差值。 e刀具距机床参考点的距离。 fCNC内部各存储器的状态信息。 g伺服系统的状态信息。 hMDI 面板、机床操作面板的状态信息等。 充分利用所显示的各种运行
47、状态信息，可迅速准确地查明故障的原因和部位。 按照运行故障的显示信息，可以迅速准确地找到故障的部位 (2)运行自诊断应用实例 故障现象：某数控龙门铣床，配置东芝 TOSNUC-600 系统和 DSR-83 型直流主轴调速单元。机床在切削加工时，忽然停止工作，CRT 上出现 PC4-00 号报警。关机片刻后，再开机，又能正常工作，但不久又发生同样故障。诊断过程： PC4-00 号报警为主轴单元故障。当主轴调速单元出现故障后，将故障信号送至 PLC，再由 PLC 将此信息送至 NC 装置，从而在 CRT 上显示相应的报警号。在 PLCNC 的信号中，地址为 E3F6 的输出口发送主轴故障信号，只要
48、通过 PLC 梯形图监控画面，就可方便地查出该信号的产生原因。 调用如图 2-4 所示的有关部分梯形图，当发生故障时有关触点和继电器的监控状态为：51X、X085，T010、E3F6 等吸合，R010 断开。从中不难分析出是由于主轴调速单元送来的 51X 主电动机过热信号触点闭合，导致： X085、T010 吸合，R010 断电，其动断触点闭合，使 E3F6 输出继电器通电，从而产生了 PC4-00 号报警。诊断结果：主电动机的过热原因往往是由于机床主轴铣头切削深度过大或切削速度过快，导致主电动机工作电流超过限定值。但是检查发现主轴铣头切削正常，电动机工作电流也未超过限定值。手摸电动机外壳，温
49、升异常。从而判断可能是主电动机强迫风冷不良所造成，检查风冷电动机及风道，风道内积满灰尘。打开风道盖，清除内部灰尘后故障消除。【知识模块】 数控机床维修的基本要求和方法30 【正确答案】 某些数控系统，当系统出现故障时，往往需要停机，使用随机的专用诊断纸带(现代数控机床一般用专用诊断软件)对系统进行脱机(离线)诊断。诊断时先要将纸带上的诊断程序读人数控装置的 RAM 中，系统中的计算机运行诊断程序，对诊断部位进行测试，从而判定是否有故障。随机的专用诊断纸带有数种，一般可对以下部件进行测试。CPU 测试。对 CPU 的各种指令、实时时钟中断、有关寄存器等进行试验。RAM 测试。对 RAM 存储器进行各种寻址测试，写入并读出，证实各存储单元的功能是否正常。轴控制口和 IO 接口测试。测试坐标轴位置控制是否正常，各输入、输出接口功能是否丧失。纸带阅读机测试。让阅读机读人专用测试带，输入时改变送带速度或方向，试验阅读机是否可靠，阅读是否
