数控机床故障诊断与维修（第4版）（微课版）

本书结合数控机床的生产管理、维修和维护、改造等方面的实践，共设计了11 个以工作过程为导向的任务，围绕如何快速诊断与排除数控机床故障这一主题，介绍数控机床常用电气元件的认知及检测，数控机床的安装、调试与验收，数控机床硬件的接口连接，数控机床的参数设定，数控机床PMC 的控制与应用，数控机床数据的传输与备份，CNC 系统的故障诊断与维修，伺服系统的故障诊断与维修，主轴系统的故障诊断与维修，系统与I/O 模块的故障诊断与维修，数控机床机械故障诊断与维修。本书内容以数控机床厂家的维修实例为任务导向，充分体现了理论知识与实践技能的结合及应用，关键知识点配置了视频微课，读者扫描书中二维码就可以在手机端直接观看和学习。 本书不仅适合作为从事数控机床维修、操作的各类技术人员和中高级技术工人的参考书，也可供职业院校数控技术相关专业的职业教育、技术培训及有关工程技术人员学习使用。

朱强，芜湖职业技术学院教授，芜湖市机械工程学会常务理事，安徽省数控技术省级专业带头人，国家首批示范数控技术专业负责人，长期从事数控技术、数控设备应用与维护专业核心课程的教学和理论研究工作，在各类专业期刊发表专业学术论文30余篇；编写专业教材12本，其中省级十一五高等学校规划教材1本。

绪论 ........................................................................... 1 一、数控机床的工作原理及组成 ............ 1 二、数控机床故障诊断及维护的内容 .... 3 （一）数控机床故障衡量标准及 故障分类 ....................................... 3 （二）数控机床预防性维护的内容 ....... 4 三、数控机床故障诊断及维护的特点 .... 6 四、数控机床故障诊断方法 ..................... 7 五、数控机床维护、维修工作的 安全规范 .............................................. 10 小结 ................................................................ 10 自测题 ........................................................... 10 任务一 数控机床常用电气元件的 认知及检测 ....................................... 11 一、任务导入 ............................................... 11 二、相关知识 ............................................... 11 （一）万用表的使用 .............................. 11 （二）示波器的使用 ............................. 14 （三）常用电气元件的认知与检测 ..... 15 三、任务实施 .............................................. 20 （一）用万用表测量电路中的电压、 电流、电阻 ................................. 20 （二）用示波器检测电路信号 ............. 21 （三）常用电气元件的检测 ................. 21 （四）数控机床电气线路的拆装 ......... 21 四、技能拓展 .............................................. 22 （一）用万用表测量晶体管和电容 ..... 22 （二）强电回路故障诊断与维修的 方法 ............................................. 23 小结 ................................................................ 24 自测题 ........................................................... 24 任务二 数控机床的安装、调试与 验收 ..................................................... 26 一、任务导入 .............................................. 26 二、相关知识 .............................................. 27 （一）数控机床的安装 ......................... 27 （二）数控机床的调试 ......................... 29 （三）数控机床的验收 ......................... 30 （四）几何精度的检测与验收 ............. 32 三、任务实施 .............................................. 43 （一）定位精度和重复定位精度 检测 ............................................. 43 （二）反向间隙检测 ............................. 45 四、技能拓展 .............................................. 47 （一）螺距误差补偿原理及方法 ......... 47 （二）螺距误差补偿的测定和计算 ..... 48 （三）螺距误差补偿应用与分析 ......... 50 小结 ................................................................ 51 自测题 ........................................................... 51 任务三 数控机床硬件的接口连接 .......... 53 一、任务导入 .............................................. 53 二、相关知识 .............................................. 55 （一）CNC 单元及其接口的功能 ........ 55 （二）伺服驱动单元及其接口的 功能 ............................................. 58 （三）主轴驱动装置及接口作用 ......... 60 （四）I/O Link i 模块及接口作用 ........ 60 三、任务实施 .............................................. 61 （一）CNC 系统与伺服系统模块的 接口连接 ..................................... 61 （二）CNC 系统与主轴模块的接口 连接 ............................................. 63 数控机床故障诊断与维修（第4 版）（微课版） | 2 | （三）CNC 系统与I/O Link i 模块的 接口连接 ..................................... 64 四、技能拓展 .............................................. 67 （一）手摇脉冲发生器接口及其 连接 ............................................. 67 （二）CNC 控制单元电源的连接 ........ 68 小结 ................................................................ 69 自测题 ............................................................ 69 任务四 数控机床的参数设定.................... 70 一、任务导入 .............................................. 70 二、相关知识 .............................................. 71 （一）数控机床的参数及其作用 ......... 71 （二）数控系统参数的显示与 设定 ............................................. 72 （三）伺服参数的初始化与 故障诊断 ..................................... 72 （四）常见数控系统参数的设定 ......... 78 三、任务实施 .............................................. 80 （一）伺服参数的初始化与设置 ......... 80 （二）软限位参数的诊断与设定 ......... 81 （三）刀架换刀的故障诊断与 参数设定 ..................................... 82 四、技能拓展 .............................................. 83 （一）CNC 系统显示语言参数的 设置 ............................................. 83 （二）参数全清后的报警解除与基本 参数设置 ..................................... 84 小结 ................................................................ 84 自测题 ............................................................ 84 任务五 数控机床PMC 的控制与 应用 ..................................................... 86 一、任务导入 .............................................. 86 二、相关知识 .............................................. 86 （一）PMC 在数控机床中的作用 ........ 87 （二）PMC 与CNC 装置、MT 之间的 接口地址 ..................................... 87 （三）PMC 语言及编程 ........................ 89 （四）PMC 的显示操作与故障 诊断方法 ..................................... 95 三、任务实施 ............................................ 100 （一）PMC 的基本操作与调试 .......... 100 （二）通过PMC 控制主轴 正反转 ....................................... 102 （三）通过PMC 实现刀架换刀 故障诊断 ................................... 104 四、技能拓展 ............................................ 105 （一）设定跟踪参数 ........................... 105 （二）跟踪参数界面操作 ................... 106 小结 .............................................................. 106 自测题 .......................................................... 107 任务六 数控机床数据的传输与 备份 ................................................... 108 一、任务导入 ............................................ 108 二、相关知识 ............................................ 109 （一）使用存储卡进行数据备份和 恢复 ........................................... 109 （二）使用计算机RS-232-C 串行 接口备份和恢复数据 ............... 118 （三）RS-232-C 串行接口通信故障与 排除 ........................................... 123 三、任务实施 ............................................ 125 （一）焊接RS-232-C 电缆 ................. 125 （二）数控程序的上传与下载 ........... 126 （三）PMC 梯形图的备份与 恢复 ........................................... 126 （四）CNC 系统参数的备份与 恢复 ........................................... 127 四、技能拓展 ............................................ 128 （一）螺距误差补偿量的备份与 恢复 ........................................... 128 （二）利用Windows 超级终端 传输数据 ................................... 129 小结 .............................................................. 130 自测题 .......................................................... 130 目录 | 3 | 任务七 CNC 系统的故障诊断与 维修 ................................................... 132 一、任务导入 ............................................ 132 二、相关知识 ............................................ 133 （一）CNC 系统的报警类型 .............. 133 （二）CNC 系统软件的故障检测与 维修 ........................................... 134 （三）CNC 系统硬件的故障诊断与 维修 ........................................... 138 三、任务实施 ............................................ 142 （一）P/S 报警的诊断与恢复 ............ 142 （二）系统显示屏黑屏的诊断与维修 142 四、技能拓展 ............................................ 143 （一）系统开机急停的诊断与维修 ... 143 （二）系统死机的故障诊断与维修 ... 145 小结 .............................................................. 145 自测题 ......................................................... 146 任务八 伺服系统的故障诊断与 维修 ................................................... 147 一、任务导入 ............................................ 147 二、相关知识 ............................................ 148 （一）伺服系统的常见报警与 处理方法 ................................... 148 （二）伺服位置反馈装置故障 诊断方法 ................................... 155 （三）伺服进给装置故障诊断 方法 ........................................... 156 三、任务实施 ............................................ 158 （一）伺服轴跟踪误差过大报警及 排除 ........................................... 158 （二）伺服轴进给振动、爬行故障的 诊断与排除 ............................... 160 （三）光栅尺的拆装与维护实训 ....... 161 四、技能拓展 ............................................ 164 （一）伺服系统过热报警的故障诊断 与排除 ....................................... 164 （二）伺服轴进给失控的故障诊断 与排除 ....................................... 166 小结 .............................................................. 167 自测题 ......................................................... 167 任务九 主轴系统的故障诊断与 维修 ................................................... 168 一、任务导入 ............................................ 168 二、相关知识 ............................................ 168 （一）伺服主轴与变频主轴的区别 ... 170 （二）机床主轴部件的拆装与调整 ... 171 （三）主轴变频器的调试 .................. 172 （四）主轴伺服系统的故障形式与 诊断 ........................................... 175 三、任务实施 ............................................ 178 （一）主轴电动机正反转互换实训 ... 178 （二）变频器的常见故障及排除 ....... 179 四、技能拓展 ............................................ 181 （一）车螺纹乱牙、节距不准故障与 维修 ........................................... 181 （二）主轴不准停和准停位置不准的 故障与排除 ............................... 182 （三）主轴振动和噪声故障与排除 ... 183 （四）主轴转速不正常故障与排除 ... 184 小结 .............................................................. 184 自测题 ......................................................... 185 任务十 系统与I/O 模块的故障诊断 与维修 .............................................. 186 一、任务导入 ............................................ 186 二、相关知识 ............................................ 186 （一）系统主板与I/O Link i 模块 ..... 186 （二）系统与I/O Link i 模块故障的 诊断方法 ................................... 189 三、任务实施 ............................................ 196 （一）系统上电启动和关闭按钮功能 调换实训 ................................... 196 （二）回零故障诊断 ........................... 198 （三）手轮无动作故障与维修 ........... 198 四、技能拓展 ............................................ 199 （一）加工中出现自动复位的故障与 数控机床故障诊断与维修（第4 版）（微课版） | 4 | 排除 ........................................... 199 （二）系统死机的故障与排除 ........... 199 小结 .............................................................. 200 自测题 .......................................................... 200 任务十一 数控机床机械故障诊断与 维修 ............................................... 201 一、任务导入 ............................................ 201 二、相关知识 ............................................ 202 （一）数控机床常见机械故障的 类型 ........................................... 202 （二）机床参考点与返回参考点的故障 与维修 ....................................... 203 （三）刀架故障诊断方法 ................... 206 （四）进给传动系统的维护与故障 诊断 ........................................... 207 （五）加工中心换刀装置维护与故障 诊断 ........................................... 212 三、任务实施 ............................................ 213 （一）数控车床Z 轴拆装与精度 检测 ........................................... 213 （二）主轴或进给轴噪声大、加工精度差 的故障与排除 ........................... 216 四、技能拓展 ............................................ 217 （一）急停功能及故障排除 ............... 217 （二）刀库或机械手换刀时与主轴碰撞的 故障与排除 ............................... 219 小结 .............................................................. 220 自测题 .......................................................... 220 附录A FANUC 16/18/21/0i 系统 PMC 信号地址表............................ 221 附录B FANUC 0i TF 系统梯形图 详解 ...................................................... 223 附录C FANUC 0i 系统常见报警表 ....... 238 附录D FANUC 0i F Plus 系统常用 参数表 ................................................. 244 附录E FANUC 0i MF Plus 数控机床 电路图 ................................................. 249 参考文献 .............................................................. 262