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第1章　数控设备故障诊断基础1

1.1 数控系统的构成特点1

1.1.1　数控系统的功能特点1

1.1.2　数控系统的可靠性2

1.2　数控机床维修的基本要求3

1.2.1 人员素质的要求3

1.2.2　技术资料和技术准备5

1.2.3 工具及备件的要求7

1.3　数控机床故障的分类13

1.3.1　故障的基本概念13

1.3.2　故障的分类13

1.3.3　数控机床故障的排除思路16

1.3.4　故障排除应遵循的原则17

1.4　维修的基本步骤18

1.4.1　故障记录18

1.4.2　维修前的检查19

1.4.3　故障诊断与排除的基本方法20

1.5　数控机床维修中的注意事项28

1.5.1　与检查操作有关的警告28

1.5.2　与更换有关的警告29

1.5.3　与参数有关的警告30

1.5.4　与日常维护有关的警告30

复习与思考题30

第2章　数控机床的安装验收与维护保养31

2.1 数控机床的安装31

2.1.1　机床的安装连接31

2.1.2　数控机床的抗干扰33

2.2 数控机床电气控制系统37

2.2.1 典型数控机床的电气控制37

2.2.2　数控系统电源的连接39

2.3　机床精度调整与试车41

2.3.1　机床精度和功能的测试42

2.3.2　试运行43

2.4　数控机床的验收45

2.4.1　机床外观的检查45

2.4.2　机床几何精度检查46

2.4.3　机床定位精度检查47

2.4.4　机床切削精度检查48

2.4.5　机床性能及NC功能试验48

2.5　数控机床的维护保养49

2.5.1 概述50

2.5.2　对数控机床操作人员的要求50

2.5.3　数控机床操作规程51

2.5.4　数控机床的维护52

2.5.5　数控机床运行使用中的注意事项53

2.5.6　数控机床的检查与修理54

2.5.7　计划预防修理制度56

复习与思考题58

第3章　典型数控系统的硬件连接59

3.1　FANUC系列产品及其特点59

3.1.1　FS6系统59

3.1.2　FS10/FS11/FS12系列61

3.1.3　FS15/FS16/FS18系列61

3.1.4　FS0系列62

3.1.5　FANUC新一代NGC系列63

3.2　FANUC系统的连接64

3.2.1　数控系统的模块组成65

3.2.2　控制单元的连接66

3.2.3 电源模块的连接72

3.2.4　伺服模块的连接74

3.2.5　主轴模块的连接76

3.3 SIEMENS公司数控系统产品结构78

3.3.1　SIEMENS数控系统产品结构78

3.3.2　SIEMENS数控系统技术特征79

3.3.3　SIEMENS数控系统的I/O接口81

3.3.4　840D数控系统构成85

3.3.5　840D数控系统的连接87

3.4　国产数控系统95

3.4.1　华中“世纪星”数控系统95

3.4.2　系统配置97

3.4.3　HNC-21/22数控系统的连接98

复习与思考题102

第4章　数控系统的调试与数据备份103

4.1 SIEMENS 840D系统的调试103

4.1.1　开机准备103

4.1.2　开机和启动104

4.1.3　NC和PLC总清106

4.1.4　PLC调试107

4.1.5　NC调试108

4.1.6　轴的试运行及其优化110

4.1.7　MMC软件的安装110

4.2 SINUMERIK 840D的数据备份110

4.2.1　数据备份的方法111

4.2.2　系列备份（Series Start-up）111

4.2.3　分区备份113

4.3　数据的恢复113

4.3.1　MMC100.2的操作步骤113

4.3.2　MMC103的操作步骤113

4.4　螺距误差补偿114

4.4.1　螺距误差补偿的方法114

4.4.2　螺距误差补偿的操作步骤114

4.5 FANUC 0i系统调试115

4.5.1　通电前的检查115

4.5.2　机床参数设定116

4.5.3　伺服引导121

4.5.4　主轴引导124

4.5.5　PMC模块参数和系统参数的设置124

4.5.6　PMC梯形图的调试124

4.5.7　伺服参数的优化126

4.5.8　螺距误差补偿与反向间隙补偿128

4.6　通电试车129

4.6.1 各控制回路的调试129

4.6.2　资料整理，数据备份130

4.7　华中数控系统的参数设置132

4.7.1　基本操作132

4.7.2　软件操作界面133

4.7.3　参数的修改与备份134

4.7.4　数据恢复138

4.7.5　故障诊断显示139

复习与思考题140

第5章　数控系统的故障诊断141

5.1 现代设备故障诊断技术141

5.1.1 设备故障诊断技术的含义和应用141

5.1.2　设备诊断技术的技术基础142

5.1.3　有关名词解释142

5.2 自诊断技术143

5.2.1　数控机床的故障自诊断143

5.2.2 启动自诊断144

5.2.3　在线诊断145

5.2.4　离线诊断148

5.3 专家故障诊断系统149

5.3.1　专家系统的概念149

5.3.2　故障诊断专家系统架构149

5.3.3　故障诊断专家系统的应用150

5.3.4　人工神经元网络（ANN）诊断151

5.4 实时控制中的三种故障自诊断152

5.4.1 ROM、PROM、EPROM只读存储器软件诊断152

5.4.2　RAM随机存储器软件诊断152

5.4.3　反馈电路故障诊断152

5.5　数控系统故障分析153

5.5.1　电源类故障154

5.5.2　系统显示类故障155

5.5.3　数控系统软件故障分析与维修157

5.5.4　急停报警类故障159

5.5.5　操作类故障分析与维修163

5.5.6　参考点、编码器类故障分析与维修165

5.6　参数设定错误引起的故障168

5.6.1　数控系统参数丢失169

5.6.2　参数设定错误引起的部分故障现象169

5.7　可编程控制器系统的故障诊断169

5.7.1　PLC的接口170

5.7.2　PLC故障的表现形式172

5.7.3　PLC控制模块的故障诊断方法172

复习与思考题173

第6章 主轴驱动系统的故障诊断175

6.1 主轴驱动系统概述175

6.1.1 不同类型的主轴系统的特点和使用范围175

6.1.2　主轴驱动系统的分类177

6.1.3　常用的主轴驱动系统介绍177

6.1.4　主轴定向控制方案简介180

6.2　直流主轴伺服系统180

6.2.1　直流主轴驱动系统介绍180

6.2.2　典型直流主轴驱动系统181

6.2.3　直流主轴驱动系统常见故障184

6.2.4　维修实例186

6.2.5　直流主轴驱动系统日常维护187

6.3 交流主轴驱动系统188

6.3.1 交流主轴驱动系统的特点188

6.3.2　交流主轴驱动系统的原理189

6.3.3　SIEMENS 6SC650系列交流主轴驱动装置191

6.3.4　交流伺服主轴驱动系统常见故障及排除193

6.4　主轴通用变频器196

6.4.1　变频器技术简介196

6.4.2　变频器调速原理与特性196

6.4.3　三菱FR-A500系列变频器198

6.4.4　主轴通用变频器常见报警及故障处理200

6.4.5　通用变频器故障维修实例203

复习与思考题203

第7章　伺服驱动系统的故障诊断205

7.1　伺服驱动系统概述205

7.1.1　伺服系统的组成205

7.1.2　伺服系统的工作原理206

7.1.3　伺服系统的类型208

7.1.4　数控机床对进给驱动系统的要求211

7.1.5　进给驱动系统的基本形式213

7.2　步进驱动系统常见故障及排除215

7.2.1 步进电动机的原理简介及分类215

7.2.2　步进电动机的驱动电路控制方式和应用举例216

7.2.3　步进电动机的主要特性218

7.2.4　步进驱动装置常见故障及排除219

7.2.5　步进电动机常见故障及维修221

7.2.6　步进驱动系统维修实例222

7.3 伺服驱动系统223

7.3.1　直流伺服驱动系统223

7.3.2　交流伺服系统225

7.3.3　伺服系统故障的表现形式229

7.4　进给伺服驱动系统常见故障及排除229

7.4.1　软件报警（CRT显示）故障及处理229

7.4.2　常见的故障及处理235

复习与思考题243

第8章　机械部件的故障诊断与调整245

8.1 机械故障类型与常用诊断方法245

8.1.1　机械故障的类型245

8.1.2　机械系统故障的诊断方法245

8.2 主轴部件的故障诊断与维修247

8.2.1　主轴部件247

8.2.2　主轴的拆卸与调整250

8.2.3　加工中心主轴部件的结构与调整252

8.2.4　主传动系统的常见故障及排除方法257

8.2.5　主传动系统维修实例257

8.3 进给系统的结构及维修258

8.3.1　滚珠丝杠副258

8.3.2　滚珠丝杠副的故障诊断264

8.3.3　滚珠丝杠副维修实例265

8.4　导轨副的结构及维修266

8.4.1　导轨副的结构266

8.4.2　导轨副的维护调整267

8.4.3 导轨副的常见故障及排除方法269

8.4.4　导轨副维修实例270

8.5　刀库及工作台271

8.5.1 自动换刀装置的形式271

8.5.2　刀架及刀库常见故障及维修271

8.5.3　刀架及刀库维修实例272

8.5.4 回转工作台的故障诊断与排除273

8.5.5 回转工作台的故障维修实例274

复习与思考题275

参考文献276