圖解數控機床故障診斷（簡體書）

《圖解數控機床故障診斷》介紹了數控機床故障分析與處理的過程，數控機床維修中需要的數控系統參數的設定、數據的傳輸。闡述數控系統的硬件、可編程機床控制器（PLC/PMC）、伺服系統以及機床機械結構的維護與維修，數控系統故障報警及其處理措施等。
《圖解數控機床故障診斷》緊密圍繞數控機床維修工作崗位技能，突出實用性和維修操作技能，圖文并茂，深入淺出，可操作性強。本書是數控機床維修與操作人員的參考資料，可作為數控技術專業學生教材和參考書。

我國數控機床行業正處于高速成長期，社會急需數控機床維修技術人才，本書從數控機床維修工作的崗位技能出發，著眼于數控維修基本技能，以維修操作技能為導向，介紹了數控機床維修中需要的數控系統參數的設定、程序數據的傳輸等。圍繞數控機床故障診斷，介紹了故障分析與處理的過程，闡述數控系統的硬件、可編程機床控制器（PLC/PMC）、伺服系統以及機床機械結構的維護與維修，探討了數控系統故障報警及其處理措施等。
生產現場中所使用的數控機床、數控系統種類繁多，但是數控機床維修技術在本質上是相同的，對不同數控機床的故障診斷在思路上是雷同的。本書重點論述配置FANUC數控系統的數控機床故障診斷，掌握了一種數控系統故障診斷技術，可采用類比、借鑒方法，診斷配置其他類型數控系統數控機床的故障。
本書結合編者多年維修工作實踐，所選內容著重于實用性和維修操作技能，盡量減少理論論述，力求內容深入淺出，并以圖解的形式講述，圖文并茂，使其可讀性強，可操作性強。本書是數控機床維修與操作人員的參考資料，也可作為數控技術專業類學生教材和參考書。
本書由徐衡編著。關穎、田春霞、孫紅雨、王雷、趙明久、李超、周光宇、段曉旭、李文杰、欒敏、楊海、湯振宇、趙玉偉、郎敬喜、劉麗華、徐光遠、關崎煒、朱宇新、張元軍等為本書編寫提供了幫助，在此一并表示感謝。
由于編者水平有限，本書的疏漏及不妥之處，懇請讀者批評指正。
編者
201112

第1章 數控機床故障診斷基礎
1 1數控機床組成2
1 1 1數控機床加工過程2
1 1 2數控機床組成2
1 2數控機床故障及診斷7
1 2 1數控機床故障7
1 2 2數控機床發生故障時的處理8
1 2 3故障診斷的基本方法10
1 2 4數控機床故障診斷原則13
1 3數控機床故障診斷常用器具14
1 3 1萬用表14
1 3 2示波器16
1 3 3PLC編程器16
1 3 4邏輯測試筆和脈沖信號發生器17
1 3 5數字轉速表18
1 3 6相序表18
1 3 7集成電路測試儀19
1 3 8短路追蹤儀19
1 3 9邏輯分析儀20
1 3 10維修工具20
1 4數控機床基本信息顯示操作21
1 4 1屏面顯示內容21
1 4 2屏面中顯示的數控系統（CNC）當前狀態信息21
1 4 3顯示屏面的切換22
1 4 4在屏面上顯示刀具的位置23
1 4 5在屏面上顯示程序運行狀態25
思考題27
第2章 數控電氣柜（強電柜）故障診斷
2 1數控機床電氣柜電路30
2 1 1FANUC 0i/0i MateTC系統強電柜內基本元件及其功能30
2 1 2電控柜中導線和電纜的選擇32
2 1 3配線技術33
2 2數控機床的動力電源、控制電源33
2 2 1動力電源和控制電源供電概況33
2 2 2伺服系統的供電34
2 2 3主軸變頻器的供電35
2 2 4開關電源（DC 24V）35
2 3強電柜元器件之間的連接及其故障診斷37
2 3 1系統啟動與停止的原理37
2 3 2主軸的正反轉控制38
2 3 3刀架換位與鎖緊38
2 3 4通電前線路檢查38
2 3 5系統通電39
2 3 6系統斷電40
思考題40
第3章 數控系統硬件故障診斷
3 1數控系統硬件配置42
3 1 1數控系統硬件組成42
3 1 2控制單元組成43
3 1 3在畫幕上顯示數控系統的印制電路板和軟件的構成45
3 1 4FAUNC 0i/0i Mate控制單元接口47
3 1 5FANUC 0i數控系統連接52
3 1 6集成電路芯片故障診斷56
3 2FAUNC 0i-C/0i Mate-C數控機床功能模塊連接操作60
3 2 1硬件安裝和連接60
3 2 2系統與外圍設備的連接61
3 2 3系統與主軸變頻器的連接61
3 2 4系統與伺服放大器的連接62
3 2 5系統電源的連接63
3 2 6系統的通電63
3 3更換系統硬件操作65
3 3 1更換單元模塊的注意事項65
3 3 2更換主板操作65
3 3 3更換模塊操作66
3 3 4更換電池操作67
3 3 5更換控制單元的風扇操作69
3 3 6更換熔斷絲操作70
3 3 7更換LCD的燈管71
3 4數控系統的干擾74
3 4 1常見的干擾源74
3 4 2抗干擾措施75
3 4 3干擾所引起的故障診斷78
思考題79
第4章 數控系統軟件故障診斷
4 1數控系統軟件82
4 1 1數控系統軟件組成82
4 1 2機床數據分類與存儲83
4 1 3數據備份與數據恢復83
4 1 4用屏面顯示本機系統軟件的操作84
4 2MDI鍵盤設定機床參數84
4 2 1參數用途與分類84
4 2 2顯示參數屏面操作86
4 2 3用MDI鍵盤設定參數87
4 2 4設定數控機床基本功能參數操作90
4 2 5參數在維修中的使用91
4 3由引導屏面進行數據備份與恢復92
4 3 1數據備份操作（把系統文件、用戶文件讀到快閃存儲卡中）92
4 3 2數據恢復操作（把快閃存儲卡上的文件寫入CNC的SRAM上）94
4 3 3CF存儲卡格式化（MEMORY CARD FORMAT）95
4 3 4引導屏面備份數據注意事項95
4 4通過通信方式保存和恢復數據96
4 4 1數控系統通信96
4 4 2數控系統與PC計算機通信所需參數設定96
4 4 3由系統與計算機通信輸入/輸出參數98
4 4 4由系統與計算機通信輸入/輸出零件程序99
4 4 5由系統與計算機通信輸入/輸出螺距誤差補償數據99
4 4 6CNC系統與計算機通信應注意的問題101
4 4 7數控系統與計算機數據傳輸過程中常見故障101
4 5設定絲杠螺距誤差補償102
4 5 1絲杠螺距誤差補償原理102
4 5 2絲杠螺距誤差補償使用的參數102
4 5 3絲杠螺距誤差補償實例102
4 5 4絲杠螺距誤差補償操作演練103
思考題105
第5章 數控系統PLC（PMC）故障診斷
5 1PLC圖形程序108
5 1 1數控機床中PLC(PMC)用途108
5 1 2PMC梯形圖程序109
5 1 3PMC梯形圖符號110
5 1 4FANUC 0i系統PMC與外部信息的交換111
5 1 5PMC用戶程序結構及周期113
5 1 6PMC編程示例113
5 2PMC屏面的操作116
5 2 1PMC診斷屏面116
5 2 2顯示PMC基本菜單屏面117
5 2 3操作梯形圖程序（PMCLAD）119
5 2 4PMC 診斷屏面（PMCDGN）127
5 2 5PMC參數屏面（PMCPRM）129
5 3利用PLC（PMC）診斷數控機床故障134
5 3 1通過PMC查找故障的方法134
5 3 2FANUC 0i外圍I/O信號地址134
5 3 3FANUC 0iC車床電動刀架控制原理135
5 3 4手動換刀故障診斷137
5 3 5運行自動換刀故障診斷138
5 3 6由換刀定時參數引發換刀故障139
5 3 7手動點動故障141
5 3 8超程及超程復位142
思考題144
第6章 進給伺服系統故障診斷
6 1數控機床伺服系統148
6 1 1伺服系統用途148
6 1 2伺服系統按驅動元件分類148
6 1 3伺服系統的反饋和控制方式149
6 1 4閉環伺服系統原理152
6 1 5交流伺服系統硬件153
6 2數字式伺服參數初始化設定與參數調整158
6 2 1設定伺服參數應該考慮的問題158
6 2 2伺服參數的初始化設定158
6 2 3通過調整參數屏蔽伺服軸162
6 2 4發生誤差過大報警時的相關參數163
6 2 5調整全閉環振蕩和跟蹤精度相關的參數164
6 2 6用參數把全閉環改為半閉環165
6 3進給伺服系統報警故障的分析與處理165
6 3 1屏顯伺服調整屏面報警故障的診斷165
6 3 2屏顯系統發生“400”報警（伺服過熱）167
6 3 3系統發生“401”報警（伺服不能就緒報警）167
6 3 4系統發生“411”報警（伺服移動誤差過大）168
6 3 5系統發生“410”報警（伺服停止誤差過大）169
6 3 6伺服反饋斷線報警（445、446、447號報警）169
6 3 7伺服參數設定異常報警（407～423號報警）170
6 4機床回參考點故障診斷170
6 4 1機床參考點170
6 4 2增量（擋塊）方式參考點位置確定171
6 4 3絕對（無擋塊）方式參考點位置確定173
6 4 4返回參考點常見故障175
6 5位置檢測裝置及全閉環系統連接178
6 5 1光柵尺178
6 5 2脈沖編碼器181
6 5 3感應同步器184
6 5 4旋轉變壓器184
6 5 5磁柵尺184
6 5 6FANUC 0iC/0i MateC全閉環的連接185
6 5 7直線光柵尺的連接186
6 5 8全閉環相關的參數187
6 6絕對編碼器有關故障187
6 6 1絕對編碼器不良故障（301～305號報警）187
6 6 2絕對編碼器的電池電壓低（306～308號報警）188
6 6 3α串行脈沖編碼器異常（350號報警）188
6 6 4α串行脈沖編碼器通信異常（351號報警）189
思考題189
第7章 數控機床主軸驅動系統故障診斷
7 1數控機床主軸驅動系統概述192
7 1 1數控機床主軸驅動192
7 1 2主軸驅動系統應用192
7 2數字交流主軸伺服系統192
7 2 1數字（串行）交流主軸伺服系統192
7 2 2FANUC 0i系統串行主軸與主板的連接193
7 2 3串行主軸系統運行性能的調整194
7 2 4機床主軸及主軸編碼器的安裝與故障診斷199
7 2 5數字式交流主軸伺服系統的故障診斷200
7 3模擬交流主軸系統的故障診斷202
7 3 1模擬交流主軸伺服系統202
7 3 2交流主軸（模擬接口）伺服系統的控制概況203
7 3 3模擬交流主軸伺服系統模擬電壓（D/A轉換器）的調整203
7 4變頻器FR-S520S-K-R1及其在數控機床上的應用205
7 4 1變頻器FRS520SKR205
7 4 2變頻器周圍配套設備的基本構成206
7 4 3變頻器FRS520S的連接206
7 4 4變頻器的操作面板210
7 4 5變頻器的基本操作210
7 4 6三菱變頻器的功能參數210
7 4 7在數控機床上使用變頻器操作面板修改變頻器參數操作練習212
思考題212
第8章 數控機床機械結構故障診斷
8 1數控機床精度檢驗216
8 1 1數控機床機械結構特點216
8 1 2機床幾何精度216
8 1 3機床定位精度219
8 1 4機床切削精度221
8 1 5數控機床精度檢驗操作223
8 2數控機床主傳動機械結構維護與維修225
8 2 1數控機床主傳動225
8 2 2數控車床主軸部件的結構225
8 2 3數控鏜銑類機床的主軸部件典型結構227
8 2 4數控機床電主軸228
8 2 5主軸的輔助功能228
8 2 6機床主傳動經常性維護232
8 2 7垂直安裝主軸（重力軸）電動機拆卸時應注意的問題232
8 2 8主傳動故障診斷233
8 3進給系統機械傳動結構維修234
8 3 1數控機床進給傳動234
8 3 2滾珠絲杠螺母副調整與維護234
8 3 3消除傳動齒輪間隙238
8 3 4導軌副調整與維護241
8 4換刀裝置及其故障診斷249
8 4 1換刀裝置249
8 4 2刀庫與換刀機械手的故障診斷252
8 4 3刀庫與換刀機械手的維護要點252
8 4 4換刀裝置故障診斷實例252
思考題253
第9章 數控系統故障報警與診斷
9 1單元模塊（或電路板）報警燈報警256
9 1 1通電後屏幕不顯示256
9 1 2電源單元（PSM）的LED和七段顯示管報警257
9 1 3主軸單元（SPM）LED和七段顯示管報警259
9 1 4伺服放大器單元（SVM）上LED和七段顯示管報警263
9 2系統屏顯報警266
9 2 1系統屏顯報警號266
9 2 2ROM奇偶檢驗錯誤報警（900號報警）267
9 2 3DRAM奇偶檢驗錯誤報警（910號、911號報警）267
9 2 4SRAM奇偶檢驗錯誤（912號、913號報警）267
9 2 5監控電路或RAM奇偶檢驗錯誤（920號、921號報警）268
9 2 6控制側過熱報警（700號報警）269
9 2 7CPU發生錯誤（930號報警）269
9 2 8PMC系統報警（950報警）269
9 2 924V輸入電源異常（960號報警）270
9 2 10在PMC模塊內發生了RAM奇偶錯誤或者NMI(970報警)270
9 2 11SLC內NMI報警（971號報警）270
9 3手動進給故障診斷270
9 3 1屏幕界面的位置顯示和實際刀具全都不能運動270
9 3 2屏幕顯示了機床坐標值的變化，但應該移動的軸不動作273
9 3 3機床不能運行手動連續進給（JOG）274
9 3 4機床不能進行手輪運行275
9 4機床不能自動運行故障診斷277
9 4 1循環啟動燈不亮時，機床不能自動運行277
9 4 2啟動燈亮，但是機床不能自動運行278
9 4 3坐標軸只在快速進給定位（G00）時不動作282
9 4 4坐標軸僅在切削進給（非G00）時不動作283
9 4 5自動運行啟動信號關斷（OFF）283

參考文獻286