天津中德职业技术学院
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天津中德职业技术学院课程
课程类型
课程名称
教学目的要
求教师教案数控上机床班学课级维修期日期累2计教审课58师签时专业课第六章数控机床的故障诊断及维修技术第一节概述了解数控机床故障的分类，培养定位机床故障范围的思维掌握故障的诊断原则和思路。了解故障的诊断步骤
掌握故障的诊断方法，知道在什么环节采
用什么样的方法。
教学重点
教学难点诊断原则和思路、诊断步骤、诊断方法
主要教具、多媒体课件
设备、材料数控系统实验台（数控车床、加工中心）
详解以上报警的原因及故障查找步骤。
为了提高学习兴趣，和教学效果，教师要设计几个故障让学生动手解决。
第六章数控机床的故障诊断及维修技术
第一节概述
1．故障的分类
根据机床部件、故障性质以及故障原因等对常见故障作如下分类。
按数控机床发生故障的部件分类
①主机故障：数控机床的主机部分，主要包括机械、润滑、冷却、排屑、液压
、气动与防护等装置
常见的主机故障有：因机械安装、调试、实际操作使用不当等引起的机械传
动故障与导轨运动摩擦过大故障。故障表现为传动噪声大，加工精度差，运
行阻力大。
②电气故障：分弱电故障和强电故障
弱电部分主要指CNC装置、PLC控制器、CRT显示器以及伺服单元、输入输出
装置等电路,这部分又有硬件故障与软件故障之分。硬件故障主要指上述各
装置的印刷电路板上的集成电路芯片、分离元件、接插件以及外部连接组件
等发生的故障。
强电部分是指继电器、接触器、开关、熔断器、电源变压器、电动机、电磁
铁、行程开关等电器元件以及所组成的电路。
按数控机床发生的故障的性质分类
①系统故障：通常是指只要满足一定的条件或超过某一设定的限度,工作中的
数控机床必然会发生故障。例如:液压系统的压力值随着液压回路过滤器的
阻塞而降到某一设定参数时,必然会发生液压系统故障报警使系统断电停机
②随机性故障：通常是指数控机床在同样条件下工作时只偶然发生一次或两次
的故障。这类故障的发生往往与安装质量、组件排列、参数
设定元器件的质
量、操作失误、维护不当以及工作环境影响等因素有关，例如：接插件与连
接组件因疏忽未加锁定，印刷电路板上的元件松动变形或焊点虚脱，继电器
触点，各类开关触点因污染锈蚀以及直流电动机电刷不良等造成的接触不可
按报警发生后有无报警显示分类
①有报警显示的故障：这类故障可分为硬件报警显示与软件报警显示两种。
Ⅰ硬件报警显示的故障，通常是指各单元装置的警示等（一般由LED发光
管或小型指示灯组成）的指示。
Ⅱ软件报警显示故障，通常是指在CRT上显示出来的报警号和报警信息，由于
数控系统具有自诊断功能，一旦检测到故障，即按故障的级别进行处理，
同时在CRT上以报警号形式显示该故障信息。
②无报警显示的故障：例如：机床通电后，在手动方式或自动
方式运行时_轴出
现爬行，无任何报警显示。
按故障发生的原因分类
①数控机床自身故障：这类故障发生是由于数控机床自身的原因引起的，与外
部使用条件无关。
②数控机床外部故障：这类故障是由外部原因造成的。例如：数控机床的供电
电压过低，波动过大，相序不对或三相电压不平衡；周围环境温度过高，有
害气体、潮气、粉尘侵入等。
③按故障发生时有无破坏性来分，可分为破坏性故障和非破坏性故障；按故障
发生的部位分，可分为数控装置故障，进给伺服系统故障，主轴系统故障，
刀架、刀库、工作台故障等。
2．故障的诊断原则
在故障检测过程中，应充分利用数控系统的自诊断功能，如系统的开机诊断，运
行诊断，PLC的监控功能。同时在检测故障过程中还应掌握以下原则：
先外部后内部。数控机床的检修要求维修人员掌握先外部后内
部的原则，即当
数控机床发生故障后，维修人员应先用望、听、闻等方法，由外向内逐一进行
先机械后电气。先机械后电气就是在数控机床的维修中，首先检查机械部分是
否正常，行程开关是否灵活，气动液压部分是否正常等。在故障检修之前，首
先注意排除机械的故障。
先静后动。维修人员本身要做到先静后动，不可盲目动手，应先询问机床操作
人员故障发生的过程及状态，阅读机床说明书，图纸资料，进行分析后，才可
动手查找和处理故障。
先公用后专用。只有先解决影响一大片的主要矛盾，局部的、次要的矛盾才可
迎刃而解。
先简单后复杂。应首先解决容易的问题，后解决难度较大的问题，常常在解决
简单故障过程中，难度大的问题也可变得容易，或者在排除简易故障时受到启
发，对复杂的故障的认识更为清晰，从而也有了解决办法。
先一般后特殊。在排除某一故障时，要首先考虑最常见的可能原因，然后在分
析很少发生的特殊原因。
3．故障的诊断步骤
当机床出现故障时，从管理的角度，应使操作者停止机床运行、保留现场、除非
系统电气严重的故障（如短路，元件烧毁）都不应切断机床的电源。由维修人员
到现场分析机床当时的运行状态，对故障进行确认，在此过程中应注意以下的故
障信息：
故障发生时报警号和报警提示是什么哪些指示灯和发光管指示了什么报警
如无报警，系统处于何种状态系统的工作方式诊断结果（如FANUC-0C系统的
DGN700,701,712号诊断内容）是什么
故障发生在哪一个程序段执行何种指令故障发生前进行了何种操作
故障发生在何种速度下轴处于什么位置与指令的误差量有多大
以前是否发生过类似故障现场有无异常现象故障是否重复发生
有无其他偶然因素，如突然停电，外线电压波动较大，某部位进水等。
在调查故障现象，掌握第一手材料的基础上分析故障的起因，故障分析可采用归
纳法和演绎法。归纳法是从故障原因出发寻找其功能联系，调查原因对结果的影
响，即根据可能产生该故障的原因分析，看其最后是否与故障现象相符来确定故
障点。演绎法是从所发生的故障现象出发，对故障原因进行分割式的分析方法。
即从故障现象开始，根据故障机理，列出可能产生该故障的原因；然后对这些原
因逐点进行分析，排除不正确的原因，最后确定故障点。4．故障的诊断方法
观察检查法：它指检查机床的硬件的外观，特性连接等直观及易测的部分，检
查软件的参数数据等。
PLC程序法：借助PLC程序分析机床故障，这要求维修人员必须掌握数控机床的
PLC程序的基本指令和功能指令及接口信号的含义。
接口信号法：要求维修人员掌握数控系统的接口信号含义及功能，PLC和NC信号交换的知识。
试探交换法：适用对某单元，模块进行故障判断时，要求维修人员确定插拔这
些单元和模块可能造成的后果（如参数丢失等），事先采取措施，确定更换部
件的设定，交换后应将设定设置的与交换前一致。
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教师教案
机床维修
课程类型
课程名称
教学目的要
教学重点
教学难点
主要教具、
设备、材料
第二节时专业课第六章数控机床的故障诊断及维修技术第二节利用PLC进行数控机床的故障检测利用PLC对机床故障分析是一项基本的重要的技能。通过本节，进一步学习PLC在数控机床的作用，掌握利用PLC查找故障的步骤、技巧。培养逻辑思维能力。本节本节实例多媒体课件数控系统实验台（数控车床、加工中心）复习前面PLC的作用及常见指令。讲解在维修过程中，PMC出现故障时的一些特点，通过实例及实训讲解维修思路及方法，利用PLC进行数控机床的故障检测
1．与PLC有关的故障的特点
与PLC有关的故障首先确认PLC的运行状态，判断是自动运行方式还是停止方式
在PLC正常运行情况下，分析与PLC相关的故障时，应先定位不正常的输出结果
，定位了不正常的结果即故障查找的开始。
大多数有关PLC的故障是外围接口信号故障，所以在维修时，只要PLC有些部分
控制的动作正常，都不应该怀疑PLC程序。如果通过诊断确认运算程序有输出，
而PLC的物理接口没有输出，则为硬件接口电路故障。
硬件故障多于软件故障，例如当程序执行M07(冷却液开)，而机床无此动作，
大多是由外部信号不满足，或执行元件故障，而不是CNC与PLC接口信号的故障
2．PLC有关故障检测的思路和方法
根据故障号诊断故障
机床厂家编制的动作顺序，以及报警文本，对控制过程进行监控，当出现异常
情况，会发出相应报警。
例：配备SIN820系统的加工中心，产生7035号报警。
查阅报警信息为工作台分度盘不回落，在该数控系统中7
字头的报警为操作
信息或机床厂家设定的报警，指示CNC系统外的机床侧状态不正常。处理
方法是，针对故障信息，调出PLC输入输出状态与拷贝清单对照。
工作台分度盘的回落是由工作台下面的接近开关SQ25、SQ28来检测的，
其中SQ28检测工作台分度盘旋转到位，对应PLC输入接口I10.6，SQ25检测
工作台分度盘回落到位，对应PLC输入点I10.0。工作台的回落是由输出接
口Q4.7通过继电器KA32驱动电磁阀YV06动作来完成。从PLCSTATUS中观察，I10.6为“1”，表明工作台分度盘旋转到位，I10.0
为“0”表明工作台分度盘未落下。再观察Q4.7为“0”，KA32继电器不得
电，YV06电磁阀不动作，因而工作台分度盘不回落产生报警。
处理方法：手动YV06电磁阀，观察工作台分度盘是否回落，如果能够回落，
再次自动执行该动作，通过PLC程序，检查是什么条件没满足。
根据动作顺序诊断故障
数控机床上刀具及托盘等装置的自动交换动作都是按照一定的顺序来完成的，因
此，观察机械装置的运动过程，比较正常和故障时的情况，就可发现疑点，诊断
出故障的原因。
例：某立式加工中心自动换刀故障。
故障现象：换刀臂平移到位后，无拔刀动作。
ATC的动作起始状态是：主轴保持要交换的旧刀，换刀臂在B位置，换刀臂在上部位置，刀库已将要交换的新刀具定位。
自动换刀的顺序为：换刀臂左移（B→A）→换刀臂下降（从刀库拔刀）→
换刀臂右移(A→B)→换刀臂上升→换刀臂右移（B→C，抓住主轴中刀具）
→主轴液压缸下降（松刀）→换刀臂下降（从主轴拔刀）→换刀臂旋
转180度（两刀具交换位置）→换刀臂上升（装刀）→主轴液压缸上升（抓
刀）→换刀臂左移（C→B）→刀库转动（找出旧刀具位置）→换刀臂左移（
B→A返回刀具给刀库）→换刀臂右移（A→B）→刀库转
动（找下一把刀）
换刀臂平移至C位置时，无拔刀动作，分析原因，有几种可能：
①SQ2无信号，所以未输出松刀电磁阀YV2的电压，主轴仍处于抓刀状态，换
刀臂不能下移
②松刀接近开关SQ4无信号，则换刀臂升降电磁阀YV1状态不变，换刀臂不下降
③电磁阀有故障，给予信号也不动作。
逐步检查，发现SQ4未发出信号，进一步对SQ4进行检查，发现感应间隙过大
，导致接近开关无信号输出，产生动作障碍。
根据控制对象的工作原理诊断故障
数控机床的PLC程序是按照控制对象的控制原理来设计的，通过对控制对象的工作
原理的分析，结合PLC的I/O状态来检查。
例：数控车床工件夹紧故障
故障现象：该车床配备FANUC-0T系统，当脚踏尾座开关使套筒顶尖顶紧工件时，系统产生报警
故障诊断：在系统诊断状态下，调出PLC输入信号，发现脚踏开关输入_04.2
为“1”，尾座套筒转换开关_17.3为“1”，润滑油液面开关
_17.6为“1”
。调出PLC输出信号，当脚踏向前开关时，输出Y49.0为“1”，同时电磁阀
也得电。这说明系统PLC输入输出状态均正常，分析尾座套筒液压系统。
当电磁阀YV4.1得电后，液压油经溢流阀、流量控制阀和单向阀进入尾座套
筒液压缸，使其向前顶紧工件。松开脚踏开关后，电磁换向阀处于中间位置
，油路停止供油，由于单向阀的作用，尾座套筒向前时的油压得到保持，该
油压使压力继电器常开触点接通，在系统PLC输入信号中_00.2为“1”，但
检查系统PLC输入信号_00.2为“0”，说明压力继电器有问题，经进一步检
查发现其触点损坏。
根据PLC的I/O状态诊断
许多故障都会在PLC的I/O接口这个通道来反映出来。通过梯形图诊断故障
根据PLC的梯形图来分析和诊断故障是解决数控机床外围故障的基本方法。
例：配备SIN810数控系统的加工中心,出现分度工作台不分度
的故障且无报警，
根据工作原理，分度是首先将分度的齿条和齿轮啮合，这个动作是靠液压装
置来完成的，由PLC输出Q1.4控制电磁阀YV14来执行，PLC相关部分的梯形图
如下图所示：
通过数控系统的DIAGNOSIS中的“STATUSPLC”软键，实时查看Q1.4的状
态，发现其状态为“0”，由PLC梯形图查看F123.0也为“0”，按梯形图逐
个检查，发现F105.2为“0”导致F123.0为“0”；根据梯形图查看STATUS
PLC中的输入信号，发现I10.2为“0”从而导致F105.2为“0”。I9.3、I9.4、
I10.2、I10.3为四个接近开关的检测信号，以检测齿条和齿轮是否啮合。
分度时，这四个接近开关都应有信号，即都应闭合，现发
现I10.2未闭合，
处理方法：检查机械部分确认机械是否到位；检查接近开关是否损坏。
动态跟踪梯形图诊断故障
要做好用PLC对数控机床故障检测要注意以下几点：
①了解机床各组成部分检测开关的安装位置，如加工中心的刀库、机械手和回转
工作台，数控车床的旋转刀架和尾架，机床的气、液压系统中的限位开关、接
近开关和压力开关等，弄清检测开关作为PLC输入信号的标志。
②了解执行机构的动作顺序，如液压缸、气缸的电磁换向阀等，弄清对应的PLC
输出信号标志。
③了解各种条件标志，如起动、停止、限位、夹紧和放松等标志信号。
④借助必要的诊断功能，必要时用编程器跟踪梯形图的动态变化，搞清故障原因，
根据机床的工作原理做出诊断。
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教师教案课程课时课程类型课程名称(章、节)教学目的要求教学重点数控上机床班学课级维修期日期累2计课62教审师签时专业课第六章数控机床的故障诊断及维修技术第三节系统故障的诊断了解数控机床系统故障维修前需要的技术准备，在维护过程中注意总结积累。了解系统软件的基本组成，建立软件维修的思路。了解硬件维修的基本方法、维修中的注意事项。建立软件维修的思路、硬件维修的基本方
教学难点系统软件的基本组成
主要教具、多媒体课件
设备、材料数控系统实验台（数控车床、加工中心）
以软件的恢复为例，讲解参数故障的现象
及后果。讲解硬件维修的常见方法。
第三节系统的故障诊断及维修技术
1．系统维修的基础
首先是对维修人员素质的要求：
①专业知识面广，掌握或了解计算机原理、电子技术、电工原理、自动控制与
电力拖动、检测技术、机械传动及机加工工艺方面的基础知识。掌握数字控
制、伺服驱动、及PLC的工作原理，懂得PLC、NC编程。②具有专业英语的阅读能力。
③勤于学习，善于分析。
④具有较强的动手能力和实践技能。
必要的技术资料和技术准备
维修人员应在平时认真整理和阅读有关数控系统的重要技术资
①数控装置部分：应有数控装置安装、使用（包括编程）、操作和维修方面的
技术说明书。
②PLC装置部分：应有PLC装置及其编程器的连接、编程、操作方面的技术说明
书，还应包括PLC用户程序清单或梯形图、I/O地址及意义清单，报警文本以
及PLC的外部连接图。
③伺服单元：应有进给和主轴伺服单元原理、连接、调整和维修方面的技术说
④机床部分：应有机床安装、使用、操作和维修方面的技术说明书。
⑤数据和程序的备份，除了系统参数、PLC程序、PLC报警文本，还有机床必须
使用的宏指令程序、典型的零件程序、系统的功能检查程序。2．数控系统的软件故障及维修
数控机床停机故障多数是由软件错误、参数丢失或操作不当引发的。
检查软件可以避免拆卸机床而引发的许多麻烦。软件故障只要把相应的软件内
容恢复正常之后，就可排除。所以说软件故障也称为可恢复性故障。
Ⅰ软件配置
以西门子系统为例说明系统软件的配置。总的来说系统软件包括三部分：
①数控系统的生产厂家研制的启动芯片、基本系统程序、加工循环、测量循环等。
②由机床厂家编制的针对具体机床所用的NC机床数据、PLC机床程序、PLC机床数据
、PLC报警文本。
③由机床用户编制的加工主程序、加工子程序、刀具补偿参数、零点偏置参数、
R参数等组成。
传输识别符
启动芯片
基本系统
加工循环
测量循环——————存储或固化到EPROM中系统生产厂——820/850/880说明制造者
NC机床数据
PLC机床%TEA1%TTEA1TEA2数据EA2ⅡPLC用户%P
程序CPPLC报警%P文本CA系统设定%SE数据A加工主程%M序PF加工子程%SP序FⅢ刀具补偿%T
参数OA零点偏置%Z参数OAR参数%RP
软件故障发生的原因存储或固化到EPROM或RAM中SEAMPFSPF存储在RAM中TOAZOARPA机床生产厂机床用户Ⅱ
①误操作：在调试用户程序或修改机床参数时，操作者删除或更改了软件内容或参
数，从而造成软件故障。
②供电电池电压不足：为RAM供电的电池电压经过长时间的使用后，电池电压降低到
监测电压以下，或在停电情况下拔下为RAM供电的电池、电池电路断路或短路、
电池电路接触不良等都会造成RAM得不到维持电压，从而使系统丢失软件和参数
。这里要特别注意以下几点：
①应对长期闲置不用的数控机床定期开机，以防电池长期得不到充电，造成机床软件丢失，实际上机床开机也是对电池充电的过程。
②当为RAM供电电池出现电量不足报警时，应及时更换新电池。
③干扰信号引起软件故障，有时电源的波动及干扰脉冲会窜入数控系统总线，引
起时序错误或造成数控装置停止运行等。
④软件死循环，运行复杂程序或进行大量计算时，有时会造成系统死循环，引起
系统中断，造成软件故障。
⑤操作不规范，这里指操作者违反了机床操作的规程，从而
造成机床报警或停机
⑥用户程序出错，由于用户程序中出现语法错误、非法数据，运行或输入中出现
故障报警等现象。
Ⅲ软件故障的排除
①对于软件丢失或参数变化造成的运行异常、程序中断、停机故障，可采取对数据
程序更改或清除重新再输入来恢复系统的正常工作。
②对于程序运行或数据处理中发生中断而造成的停机故障，可采用硬件复位或关掉
数控机床总电源开关，然后再重新开机的方法排除故障。③NC复位、PLC复位能使后继操作重新开始，而不会破坏有关软件和正常处理的结
果，以消除报警。亦可采用清除法，但对NC、PLC采用清除法时，可能会使数据全
部丢失，应注意保护不想清除的数据。
④开关系统电源是清除软件故障的常用方法，但在出现故障报警或开关机之前一定
要将报警的内容记录下来，以便排除故障。
3．系统的硬件及维修
常规检查
外观检查系统发生故障后，首先进行外观检查。
①连接端及接插件检查
②恶劣环境下工作的元器件检查
③易损部位的元器件检查
④定期保养的部件及元器件的检查
⑤电源电压检查
故障现象分析法
故障分析是寻找故障的特征。组织机械、电子技术人员及操作者会诊，捕捉出现故
障时机器的异常现象，分析产品检验结果及仪器记录的内容，必要（会出现故障发
生时刻的现象）和可能（设备还可以运行到这种故障再现而无危险）时可以让故障
再现，经过分析可能找到故障规律和线索。
面板显示与指示灯显示分析法
面板显示器可把大部分被监控的故障识别结果以报警的方式给出。对于各个具体的
故障，系统有固定的报警号和文字显示给予提示。系统分析法
判断系统存在故障的部位时，可对控制系统方框图中的各方框单独考虑。根据每一
方框的功能，将方框划分为一个个独立的单元。在对具体单元
内部结构了解不透彻
的情况下，可不管单元内容如何，只考虑其输入和输出。信号追踪法
信号追踪法是指按照控制系统方框图从前往后或从后向前地检查有关信号的有无、
性质、大小及不同运行方式的状态，与正常情况比较，看有什么差异或是否符合逻
静态测量法
静态测量法主要使用万用表测量元器件的在线电阻及晶体管上的PN结电压；用晶
体管测试仪检查集成电路块等元件的好坏。
动态测量法
动态测量法是通过直观检查和静态测量后，根据电路原理图印制电路板上加上必要
的交直流电压、同步电压和输入信号，然后用万用表、示波器等对电路板的输出电
压、电流及波形等全面诊断并排除故障。动态测量有：电压测量法、电流测量法及
信号注入及波形观察法。
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教学目的要
求教师教案数控上机床班学课级维修期日期累2计64教审课师签时专业课第六章数控机床的故障诊断及维修技术第四节伺服系统的故障及维修技术理解伺服的工作原理，能过对伺服故障从原理上进行初步的分析掌握进给伺服的故障形式及可能的故障原因、常用方法
掌握主轴伺服系统的故障及诊断、常用方
伺服工作的原理、进给伺服的故障形式及
教学重点可能的故障原因、主轴伺服系统的故障及
教学难点伺服工作的原理、对伺服故障进行初步的原理分析
主要教具、多媒体课件
设备、材料数控系统实验台（数控车床、加工中心）
复习以前的知识，有助于分析伺服故障的
原因，从控制信号入手讲解故障实例，讲解维修方法及注意事项。
第四节伺服系统的故障及维修技术
1．伺服系统的工作原理
构成：数控机床的伺服系统一般由驱动单元、机械传动部件、执行件和检测反馈
环节等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统，机械传动部件和执行
元件组成机械传动系统，检测元件和反馈电路组成检测装置，亦称检测系统。见
下图所示：
闭环控制系统框图
原理：伺服系统是一个反馈控制系统，它以指令脉冲为输入给定值与反馈脉冲进
行比较，利用比较后产生的偏差值对系统进行自动调节，以消除偏差，使被调量
跟踪给定值。
进给伺服系统的任务是完成各坐标轴的位置控制，在整个系统中它又分为：位置
环、速度环、电流环。
2．进给伺服的故障及诊断
进给伺服的故障形式
当进给伺服系统出现故障时，通常由三种表现形式：一是在CRT或操作面板上
显示报警内容或报警信息；二是进给伺服驱动单元上用报警灯或数码管显示驱
动单元的故障；三是运动不正常，但无任何报警
进给伺服的常见故障有：
超程超程有：软件超程和硬件超程和急停保护三种。
过载当进给运动的负载过大、频繁正反向运动，以及进给传动润滑状态和过载
检测电路时不良时，都会引起过载报警。
窜动在进给时出现窜动现象：测速信号不稳定；速度控制信号不稳定或受到干
扰；接线端子接触不良当；反响间隙或伺服系统增益过大所致。爬行发生在起动加速段或低速进给时，一般是由于进给传动链的润滑状态不良
、伺服系统增益过低以及外加负载过大等因素所致。振动分析机床振动周期是否与进给速度有关
伺服电机不转数控系统至进给单元除了速度控制信号外，还有使能控制信号
，使能信号是进给动作的前提。
位置误差当伺服运动超过允许的误差范围时，数控系统就会产生位置误差过大
报警，包括跟随误差、轮廓误差和定位误差等。主要原因：系统设定的允差范
围过小；伺服系统增益设置不当；位置检测装置有污染；进给传动链累积误差
大；主轴箱垂直运动时平衡装置不稳。
漂移当指令为零时，坐标轴仍在移动，从而造成误差，通过漂移补偿或驱动单
元上的另速调整来消除。
回基准点故障
①机床不能返回基准点
机床不能返回基准点，一般有三种情况：
Ⅰ偏离基准点一个栅格距离造成这种故障的原因有三种：㈠减速板块位置不正确；
㈡减速档块的长度太短；
㈢基准点用的接近开关的位置不当。该故障一般在机床大修后发生，可通
过重新调整挡块位置来解决。
Ⅱ偏离基准点任意位置，即偏离一个随机值这种故障与下列因素有关：
㈠外界干扰，如电缆屏蔽层接地不良，脉冲编码器的信号线与强电电缆靠
得太近；。
㈡脉冲编码器用的电源电压太低(低于4.75V)或有故障；
㈢数控系统主控板的位置控制部分不良；
㈣进给轴与伺服电机之间的联轴器松动
Ⅲ微小偏移其原因有两个：
㈠电缆连接器接触不良或电缆损坏；
㈡漂移补偿电压变化或主板不良。
②机床在返回基准点时发出超程报警
这种故障有三种情况：
㈠无减速动作无论是发生软件超程还是硬件超程，都不减速，一直移动到触
及限位开关而停机。可能是返回基准点减速开关失效，开关触头压下后，
不能复位，或减速挡块处的减速信号线松动，返回基准点脉冲不起作用，
致使减速信号没有输入到数控系统。
㈡返回基准点过程中有减速，但以切断速度移动(或改变方向移动)到触及
限位开关而停机。可能原因有：减速后，返回基准点标记指定的基准脉冲
不出现。其中，一种可能是光栅在返回基准点操作中没有发出返回基准点
脉冲信号，或返回基准点标记失效，或由基准点标记选择的返回基准点脉
冲信号在传送或处理过程中丢失；或测量系统硬件故障，对返回基准点脉
冲信号无识别和处理能力。另一种可能是减速开关与返回基准点标记位置
错位，减速开关复位后，未出现基准点标记
㈢返回基准点过程有减速，且有返回基准点标记指定的返回基准脉冲出现后
的制动到零速时的过程，但未到基准点就触及限位开关而停机，该故障原
因可能是返回基准点的返回基准点脉冲被超越后，坐标轴未移动够指定距
离就触及限位开关。
故障的维修方法：
①模块交换法
②外界参考电压法
伺服电机维护
①直流伺服电机的维护方法
②交流伺服电机常见的故障有：
㈠接线故障
㈡转子位置检测元件故障
㈢电磁制动故障
交流电机故障判断方法有：
①电阻测量：测量电枢的电阻，测量绝缘是否良好。
②电机检查：脱开电给与机械装置，转动电机转子，正常时感觉有一定的均匀
阻力，如果旋转过程中，出现周期性的不均匀的阻力，应该更换电机进行确
3．主轴伺服的故障及诊断
主轴伺服系统故障表现形式：
在CRT或操作面板上显示报警内容或报警信息；
在主轴驱动装置上用报警灯或数码管显示主轴驱动装置的故障；
主轴工作不正常但无任何报警信息。
常见的主轴单元的故障有：
①主轴不转
②电动机转速异常或转速不稳定
③主轴转速与进给不匹配
④主轴异常噪声或振动
⑤主轴定位抖动
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教学目的要
求教师教案数控上机床班学课级维修期日期累2计66教审课师签时专业课第六章数控机床的故障诊断及维修技术第五节检测装置的故障及诊断理解检测装置的工作原理、检测设备的信号。
掌握检测设备的故障查找、故障恢复方
教学重点
教学难点检测装置的工作原理、检测设备的信号
主要教具、多媒体课件
设备、材料数控系统实验台（数控车床、加工中心）
结合前面知识，讲解位置检测装置的原理
课后记及安装调试及维护方法，同时从数控原理的高度，分析位置检测装置出现故障时的
现象，以及维修思路和常用方法。
第五节检测装置的故障及诊断
检测元件作用：检测位移和速度，向控制装置发送反馈信号，构成闭环控制。
测量方式分为：直接测量和间接测量。
1．检测元件工作原理（直线光栅测量装置）
栅尺由定尺（标尺光栅）和扫描头（指示光栅）组成（见下图）
定尺的测长方向上有两组光栅线轨迹，主光栅线和每隔50mm一组的基准标记光栅
线。这使得光栅尺起到两个作用：当轴移动时由主光栅线产生两组相位相差90度
的正弦和余弦的电信号，用于决定轴的移动方向和位移量。另一个作用是当轴回
零点时，由基准标记线产生一个基准信号以确定机床的机床零点。主光栅所产生
的两组位置信号还要经过一个放大整形和插值倍频的专门装置，转变成一系列位
置数字脉冲。
E_E信号处理
2．位置检测元件的维护
光栅尺的维护
维护工作包括：
①防污：避免受到冷却液的污染，从而造成信号丢失，影响位置控制精度
②防振：光栅尺拆装时要用静力，不能用硬物敲击，以免引起光学元件的损坏
光电脉冲编码器的维护：
编码器的维护主要注意两个问题：
①防振和防污
②联接问题
3．实例分析
例：一卧式加工中心采用SIN8系统，带E_E光栅测量装置，运
行中出现114号
报警，同时伴有113报警
例：某数控铣床，配备DECKEL系统，位置检测采用HEIDENHAINLS907光栅尺
，故障现象为：Z轴移动时出现：za_isdirty报警。
全章小结
不同的数控系统虽然在结构和功能上有所不同，但在故障诊断上有它们的共性。
熟悉和掌握数控系统故障诊断的步骤和方法，了解组成数控装置的控制系统和伺
服系统的常见故障及其诊断，对提高故障诊断效率很有帮助在数控机床中，为了实现位置控制，必须有位置检测装置用于检测机床运动部件
的位移。数控机床常用的位置检测装置有光栅、编码器等。光栅尺是一种高精度
的直线位移检测装置，通过光电转换，对莫条纹进行计数，得到移动部件的位
移及方向等信号；光电编码器除了用于位移测量外，还可用于数字式测速等场合
。光电编码器和光栅输出的信号均可通过倍频处理来提高位移测
量精度，并通过
高、低电平来判别运动部件的正反向。这些位置检测装置的检测信号均作为位置
反馈量用于伺服控制的位置比较。
①诊断数控系统的故障应遵照哪些原则
②列举进行数控系统故障诊断的一般步骤。
③写出与PLC有关的数控系统故障的特点。
④常用PLC故障的诊断方法有哪些。
⑤容易造成数控系统软件故障的原因有哪些，如何排除软件故障。⑥数控系统硬件故障的诊断方法有哪些，简要说明如何应用这些方法指导维修操作
⑦伺服系统有哪些常见故障如何维修伺服系统故障。
⑧如何诊断伺服电机的故障伺服电机的维护应注意哪些方面。⑨主轴伺服系统故障有哪些表现形式如何排除常见主轴系统故障
⑩如何对常用位置检测元件—光栅尺和光电编码器进行维护