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第1章 数控机床故障诊断基础2

1.1 数控机床组成2

1.1.1 数控机床加工过程2

1.1.2 数控机床组成2

1.2 数控机床故障及诊断7

1.2.1 数控机床故障7

1.2.2 数控机床发生故障时的处理8

1.2.3 故障诊断的基本方法10

1.2.4 数控机床故障诊断原则13

1.3 数控机床故障诊断常用器具14

1.3.1 万用表14

1.3.2 示波器16

1.3.3 PLC编程器16

1.3.4 逻辑测试笔和脉冲信号发生器17

1.3.5 数字转速表18

1.3.6 相序表18

1.3.7 集成电路测试仪19

1.3.8 短路追踪仪19

1.3.9 逻辑分析仪20

1.3.10 维修工具20

1.4 数控机床基本信息显示操作21

1.4.1 屏面显示内容21

1.4.2 屏面中显示的数控系统（CNC）当前状态信息21

1.4.3 显示屏面的切换22

1.4.4 在屏面上显示刀具的位置23

1.4.5 在屏面上显示程序运行状态25

思考题27

第2章 数控电气柜（强电柜）故障诊断27

2.1 数控机床电气柜电路30

2.1.1 FANUC 0i/0i Mate-TC系统强电柜内基本元件及其功能30

2.1.2 电控柜中导线和电缆的选择32

2.1.3 配线技术33

2.2 数控机床的动力电源、控制电源33

2.2.1 动力电源和控制电源供电概况33

2.2.2 伺服系统的供电34

2.2.3 主轴变频器的供电35

2.2.4 开关电源（DC 24V）35

2.3 强电柜元器件之间的连接及其故障诊断37

2.3.1 系统启动与停止的原理37

2.3.2 主轴的正反转控制38

2.3.3 刀架换位与锁紧38

2.3.4 通电前线路检查38

2.3.5 系统通电39

2.3.6 系统断电40

思考题40

第3章 数控系统硬件故障诊断42

3.1 数控系统硬件配置42

3.1.1 数控系统硬件组成42

3.1.2 控制单元组成43

3.1.3 在画幕上显示数控系统的印制电路板和软件的构成45

3.1.4 FAUNC 0i/0i Mate控制单元接口47

3.1.5 FANUC 0i数控系统连接52

3.1.6 集成电路芯片故障诊断56

3.2 FAUNC 0i-C/0i Mate-C数控机床功能模块连接操作60

3.2.1 硬件安装和连接60

3.2.2 系统与外围设备的连接61

3.2.3 系统与主轴变频器的连接61

3.2.4 系统与伺服放大器的连接62

3.2.5 系统电源的连接63

3.2.6 系统的通电63

3.3 更换系统硬件操作65

3.3.1 更换单元模块的注意事项65

3.3.2 更换主板操作65

3.3.3 更换模块操作66

3.3.4 更换电池操作67

3.3.5 更换控制单元的风扇操作69

3.3.6 更换熔断丝操作70

3.3.7 更换LCD的灯管71

3.4 数控系统的干扰74

3.4.1 常见的干扰源74

3.4.2 抗干扰措施75

3.4.3 干扰所引起的故障诊断78

思考题79

第4章 数控系统软件故障诊断82

4.1 数控系统软件82

4.1.1 数控系统软件组成82

4.1.2 机床数据分类与存储83

4.1.3 数据备份与数据恢复83

4.1.4 用屏面显示本机系统软件的操作84

4.2 MDI键盘设定机床参数84

4.2.1 参数用途与分类84

4.2.2 显示参数屏面操作86

4.2.3 用MDI键盘设定参数87

4.2.4 设定数控机床基本功能参数操作90

4.2.5 参数在维修中的使用91

4.3 由引导屏面进行数据备份与恢复92

4.3.1 数据备份操作（把系统文件、用户文件读到快闪存储卡中）92

4.3.2 数据恢复操作（把快闪存储卡上的文件写入CNC的S-RAM上）94

4.3.3 C-F存储卡格式化（MEMORY CARD FORMAT）95

4.3.4 引导屏面备份数据注意事项95

4.4 通过通信方式保存和恢复数据96

4.4.1 数控系统通信96

4.4.2 数控系统与PC计算机通信所需参数设定96

4.4.3 由系统与计算机通信输入／输出参数98

4.4.4 由系统与计算机通信输入／输出零件程序99

4.4.5 由系统与计算机通信输入／输出螺距误差补偿数据99

4.4.6 CNC系统与计算机通信应注意的问题101

4.4.7 数控系统与计算机数据传输过程中常见故障101

4.5 设定丝杠螺距误差补偿102

4.5.1 丝杠螺距误差补偿原理102

4.5.2 丝杠螺距误差补偿使用的参数102

4.5.3 丝杠螺距误差补偿实例102

4.5.4 丝杠螺距误差补偿操作演练103

思考题105

第5章 数控系统PLC（PMC）故障诊断105

5.1 PLC图形程序108

5.1.1 数控机床中PLC（PMC）用途108

5.1.2 PMC梯形图程序109

5.1.3 PMC梯形图符号110

5.1.4 FANUC 0i系统PMC与外部信息的交换111

5.1.5 PMC用户程序结构及周期113

5.1.6 PMC编程示例113

5.2 PMC屏面的操作116

5.2.1 PMC诊断屏面116

5.2.2 显示PMC基本菜单屏面117

5.2.3 操作梯形图程序（PMCLAD）119

5.2.4 PMC诊断屏面（PMCDGN）127

5.2.5 PMC参数屏面（PMCPRM）129

5.3 利用PLC（PMC）诊断数控机床故障134

5.3.1 通过PMC查找故障的方法134

5.3.2 FANUC 0i外围I/O信号地址134

5.3.3 FANUC 0i-C车床电动刀架控制原理135

5.3.4 手动换刀故障诊断137

5.3.5 运行自动换刀故障诊断138

5.3.6 由换刀定时参数引发换刀故障139

5.3.7 手动点动故障141

5.3.8 超程及超程复位142

思考题144

第6章 进给伺服系统故障诊断148

6.1 数控机床伺服系统148

6.1.1 伺服系统用途148

6.1.2 伺服系统按驱动元件分类148

6.1.3 伺服系统的反馈和控制方式149

6.1.4 闭环伺服系统原理152

6.1.5 交流伺服系统硬件153

6.2 数字式伺服参数初始化设定与参数调整158

6.2.1 设定伺服参数应该考虑的问题158

6.2.2 伺服参数的初始化设定158

6.2.3 通过调整参数屏蔽伺服轴162

6.2.4 发生误差过大报警时的相关参数163

6.2.5 调整全闭环振荡和跟踪精度相关的参数164

6.2.6 用参数把全闭环改为半闭环165

6.3 进给伺服系统报警故障的分析与处理165

6.3.1 屏显伺服调整屏面报警故障的诊断165

6.3.2 屏显系统发生“400”报警（伺服过热）167

6.3.3 系统发生“401”报警（伺服不能就绪报警）167

6.3.4 系统发生“411”报警（伺服移动误差过大）168

6.3.5 系统发生“410”报警（伺服停止误差过大）169

6.3.6 伺服反馈断线报警（445、446、447号报警）169

6.3.7 伺服参数设定异常报警（407～423号报警）170

6.4 机床回参考点故障诊断170

6.4.1 机床参考点170

6.4.2 增量（挡块）方式参考点位置确定171

6.4.3 绝对（无挡块）方式参考点位置确定173

6.4.4 返回参考点常见故障175

6.5 位置检测装置及全闭环系统连接178

6.5.1 光栅尺178

6.5.2 脉冲编码器181

6.5.3 感应同步器184

6.5.4 旋转变压器184

6.5.5 磁栅尺184

6.5.6 FANUC 0i-C/0i Mate-C全闭环的连接185

6.5.7 直线光栅尺的连接186

6.5.8 全闭环相关的参数187

6.6 绝对编码器有关故障187

6.6.1 绝对编码器不良故障（301～305号报警）187

6.6.2 绝对编码器的电池电压低（306～308号报警）188

6.6.3 α串行脉冲编码器异常（350号报警）188

6.6.4 α串行脉冲编码器通信异常（351号报警）189

思考题189

第7章 数控机床主轴驱动系统故障诊断189

7.1 数控机床主轴驱动系统概述192

7.1.1 数控机床主轴驱动192

7.1.2 主轴驱动系统应用192

7.2 数字交流主轴伺服系统192

7.2.1 数字（串行）交流主轴伺服系统192

7.2.2 FANUC 0i系统串行主轴与主板的连接193

7.2.3 串行主轴系统运行性能的调整194

7.2.4 机床主轴及主轴编码器的安装与故障诊断199

7.2.5 数字式交流主轴伺服系统的故障诊断200

7.3 模拟交流主轴系统的故障诊断202

7.3.1 模拟交流主轴伺服系统202

7.3.2 交流主轴（模拟接口）伺服系统的控制概况203

7.3.3 模拟交流主轴伺服系统模拟电压（D/A转换器）的调整203

7.4 变频器FR-S520S-K-R1及其在数控机床上的应用205

7.4.1 变频器FR-S520S-K-R205

7.4.2 变频器周围配套设备的基本构成206

7.4.3 变频器FR-S520S的连接206

7.4.4 变频器的操作面板210

7.4.5 变频器的基本操作210

7.4.6 三菱变频器的功能参数210

7.4.7 在数控机床上使用变频器操作面板修改变频器参数操作练习212

思考题212

第8章 数控机床机械结构故障诊断212

8.1 数控机床精度检验216

8.1.1 数控机床机械结构特点216

8.1.2 机床几何精度216

8.1.3 机床定位精度219

8.1.4 机床切削精度221

8.1.5 数控机床精度检验操作223

8.2 数控机床主传动机械结构维护与维修225

8.2.1 数控机床主传动225

8.2.2 数控车床主轴部件的结构225

8.2.3 数控镗铣类机床的主轴部件典型结构227

8.2.4 数控机床电主轴228

8.2.5 主轴的辅助功能228

8.2.6 机床主传动经常性维护232

8.2.7 垂直安装主轴（重力轴）电动机拆卸时应注意的问题232

8.2.8 主传动故障诊断233

8.3 进给系统机械传动结构维修234

8.3.1 数控机床进给传动234

8.3.2 滚珠丝杠螺母副调整与维护234

8.3.3 消除传动齿轮间隙238

8.3.4 导轨副调整与维护241

8.4 换刀装置及其故障诊断249

8.4.1 换刀装置249

8.4.2 刀库与换刀机械手的故障诊断252

8.4.3 刀库与换刀机械手的维护要点252

8.4.4 换刀装置故障诊断实例252

思考题253

第9章 数控系统故障报警与诊断256

9.1 单元模块（或电路板）报警灯报警256

9.1.1 通电后屏幕不显示256

9.1.2 电源单元（PSM）的LED和七段显示管报警257

9.1.3 主轴单元（SPM）LED和七段显示管报警259

9.1.4 伺服放大器单元（SVM）上LED和七段显示管报警263

9.2 系统屏显报警266

9.2.1 系统屏显报警号266

9.2.2 ROM奇偶检验错误报警（900号报警）267

9.2.3 DRAM奇偶检验错误报警（910号、911号报警）267

9.2.4 SRAM奇偶检验错误（912号、913号报警）267

9.2.5 监控电路或RAM奇偶检验错误（920号、921号报警）268

9.2.6 控制侧过热报警（700号报警）269

9.2.7 CPU发生错误（930号报警）269

9.2.8 PMC系统报警（950报警）269

9.2.9 24V输入电源异常（960号报警）270

9.2.10 在PMC模块内发生了RAM奇偶错误或者NMI（970报警）270

9.2.11 SLC内NMI报警（971号报警）270

9.3 手动进给故障诊断270

9.3.1 屏幕界面的位置显示和实际刀具全都不能运动270

9.3.2 屏幕显示了机床坐标值的变化，但应该移动的轴不动作273

9.3.3 机床不能运行手动连续进给（JOG）274

9.3.4 机床不能进行手轮运行275

9.4 机床不能自动运行故障诊断277

9.4.1 循环启动灯不亮时，机床不能自动运行277

9.4.2 启动灯亮，但是机床不能自动运行278

9.4.3 坐标轴只在快速进给定位（G00）时不动作282

9.4.4 坐标轴仅在切削进给（非G00）时不动作283

9.4.5 自动运行启动信号关断（OFF）283

参考文献286