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第1章 数控机床故障诊断与维修基础1

1.1 数控机床体系结构1

1.1.1 数控机床的类型1

1.1.2 数控机床存在的运动2

1.1.3 数控机床体系结构5

1.2 数控机床故障特点及类型13

1.2.1 数控机床故障特点13

1.2.2 数控机床故障分类14

1.3 数控机床故障诊断及排除的方法16

1.3.1 数控机床故障诊断、排除应遵循的基本原则16

1.3.2 故障诊断排除的一般流程17

1.3.3 数控系统的自诊断技术20

1.3.4 数控机床故障诊断排除的基本方法23

思考与练习题30

第2章 数控机床电气控制基础31

2.1 数控机床电气控制及基本回路31

2.1.1 数控机床常用控制电器简介31

2.1.2 电气控制基本回路35

2.1.3 典型控制回路39

2.1.4 数控机床典型控制线路45

2.2 数控机床用可编程控制器51

2.2.1 可编程控制器的基本结构及工作原理51

2.2.2 数控机床用可编程控制器类型及实现功能55

2.2.3 PLC指令系统59

2.2.4 PLC在数控机床上应用示例64

2.3 步进电动机驱动装置73

2.3.1 反应式步进电动机73

2.3.2 多段反应式步进电动机75

2.3.3 混合式步进电动机76

2.3.4 步进电动机的细分78

2.3.5 步进电动机的使用及几种步进电动机的比较79

2.3.6 步进电动机的控制80

2.3.7 晶体三极管简介81

2.3.8 步进电动机驱动电路83

2.4 直流伺服驱动装置85

2.4.1 集成运算放大器简介85

2.4.2 直流伺服电动机90

2.4.3 晶闸管—电动机直流自动调速系统97

2.4.4 晶体管—直流脉宽（PWM）调制自动控制系统108

2.5 交流伺服驱动装置114

2.5.1 交流伺服电动机114

2.5.2 变频调速技术简介120

2.5.3 晶闸管交—直—交电压型变频器123

2.5.4 晶闸管交—直—交电流型变频器126

2.5.5 脉宽调制型（PWM）变频器130

2.6 数控机床主轴驱动装置130

2.6.1 直流主轴驱动装置130

2.6.2 交流模拟主轴驱动装置136

2.6.3 交流数字主轴驱动装置142

2.7 数控机床典型驱动装置及接口技术144

2.7.1 进给驱动装置的接口144

2.7.2 典型步进电动机驱动装置155

2.7.3 变频电动机驱动装置158

2.7.4 交流伺服电动机驱动装置160

思考与练习题165

第3章 数控系统体系结构及参数设定167

3.1 数控系统的基本构成167

3.1.1 数控系统的体系结构167

3.1.2 数控系统的硬件结构169

3.1.3 数控系统的软件结构173

3.2 典型数控系统及其接口176

3.2.1 FANUC数控系统176

3.2.2 SIEMENS数控系统183

3.2.3 华中世纪星HNC-21数控系统194

3.3 数控系统的参数设定197

3.3.1 数控系统的参数197

3.3.2 数控系统参数类型198

3.3.3 参数的显示与修改200

思考与练习题203

第4章 数控系统故障诊断与维修204

4.1 数控系统电源类故障诊断与维修204

4.1.1 电源单元工作原理204

4.1.2 电源系统抗干扰技术217

4.1.3 电源类故障诊断与维修222

4.2 数控系统显示类故障诊断与维修226

4.2.1 系统显示类故障现象226

4.2.2 常见显示类故障及排除方法226

4.2.3 显示类故障维修实例227

4.3 数控系统软件类故障诊断与维修229

4.3.1 数控系统软件的基本配置229

4.3.2 软件故障发生的原因229

4.3.3 软件故障排除方法230

4.4 数控系统回参考点类故障诊断与维修232

4.4.1 机床返回参考点的必要性232

4.4.2 机床返回参考点的几种方式232

4.4.3 机床回参考点的操作过程234

4.4.4 机床回参考点常见故障及排除234

4.4.5 机床回参考点故障维修示例236

4.5 数控系统参数设定类故障诊断与维修238

4.5.1 参数丢失的原因及重装238

4.5.2 参数错误的故障现象239

4.5.3 数控系统参数类故障维修实例240

4.6 数控系统急停报警类故障诊断与维修241

4.6.1 急停回路电气原理图241

4.6.2 系统急停不能复位的原因242

4.6.3 数控系统急停报警类故障维修实例242

4.7 数控机床操作类故障诊断与维修243

4.7.1 数控机床基本操作243

4.7.2 常见故障及排除244

4.7.3 数控机床操作类故障维修实例245

4.8 数控机床PLC类故障诊断与维修246

4.8.1 数控机床PLC故障的表现形式246

4.8.2 可编程序控制器类故障诊断的要点246

4.8.3 数控机床可编程序控制器类故障诊断方法246

4.8.4 数控机床可编程序控制器类故障维修实例247

思考与练习题249

第5章 进给伺服系统故障诊断与维修250

5.1 步进电动机驱动系统的故障诊断与维修252

5.1.1 步进电动机驱动器与数控系统的连接252

5.1.2 步进电动机驱动系统故障特点252

5.1.3 步进电动机驱动常见故障252

5.1.4 步进电动机驱动维修实例253

5.2 直流伺服驱动系统故障诊断与维修254

5.2.1 直流伺服驱动系统的类型254

5.2.2 晶闸管SCR直流伺服驱动254

5.2.3 晶体管直流脉宽调制PWM伺服驱动260

5.2.4 直流伺服驱动维修实例265

5.3 交流伺服驱动系统故障诊断与维修267

5.3.1 交流伺服驱动系统常见结构形式267

5.3.2 交流伺服驱动原理269

5.3.3 FANUC交流模拟伺服驱动系统273

5.3.4 SIEMENS交流模拟伺服驱动系统279

5.3.5 交流伺服驱动维修实例285

思考与练习题290

第6章 主轴驱动系统故障诊断与维修291

6.1 主轴驱动基础291

6.1.1 数控机床对主轴驱动系统的要求291

6.1.2 常用主轴驱动系统简介292

6.1.3 主轴伺服系统常见故障形式及诊断方法293

6.2 直流主轴驱动系统294

6.2.1 直流主轴驱动原理294

6.2.2 FANUC S系列直流主轴驱动装置296

6.2.3 直流主轴驱动系统维修实例300

6.3 交流主轴驱动系统302

6.3.1 FANUC交流模拟主轴驱动装置302

6.3.2 SIEMENS交流主轴驱动装置308

6.3.3 交流主轴驱动系统维修实例314

思考与练习题316

第7章 数控机床机械装置故障诊断与维修318

7.1 数控机床机械结构故障概述318

7.1.1 数控机床机械故障的特点318

7.1.2 机械部件故障常见类型318

7.1.3 数控机床各典型部件可能出现的主要故障319

7.2 主轴部件的故障诊断与维修320

7.2.1 数控机床对主轴部件的要求320

7.2.2 主运动的实现方式及主轴端部结构320

7.2.3 主轴部件的支承方式与预紧322

7.2.4 主轴的密封与润滑326

7.2.5 主轴准停装置及自动换刀330

7.2.6 主轴的维护331

7.2.7 主轴常见故障诊断与维修331

7.2.8 数控机床主轴维修实例332

7.3 进给运动部件的故障诊断与维修333

7.3.1 对数控机床进给系统机械结构的要求333

7.3.2 齿轮副间隙的消除333

7.3.3 滚珠丝杠螺母副间隙调整及预紧335

7.3.4 数控机床导轨339

7.3.5 进给运动部件维修实例345

7.4 刀具自动交换装置故障诊断与维修348

7.4.1 数控机床常见自动换刀方式348

7.4.2 加工中心刀库及换刀装置的维护352

7.4.3 换刀装置常见故障诊断与维修352

7.5 数控机床辅助装置355

7.5.1 液压系统在数控机床上的应用355

7.5.2 液压系统基本构成及常见故障表现形式358

7.5.3 液压系统常见故障诊断与维修359

思考与练习题361

参考文献363