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1、精选优质文档-倾情为你奉上机电设备维修与故障诊断第一部分 机械设备维修工程学1机械设备的老化有形老化：型有形老化，型有形老化的概念。p=R/K1p-设备的有形老化程度 R-修复全部老化零件所用的修理费用 K1-在确定设备老化程度时该设备再生产的价值 显然p的极限值是1无形老化：经济老化。型无形老化，型无形老化的概念设备老化的补偿：有形老化的局部补偿是修理，无形老化的局部补偿是现代化的改造。有形老化和无形老化的完全补偿是更换。设备使用价值的降低与技术进步的具体形式有关，比如在加工方法基本不变的情况下，先进的新设备的出现将使原设备的使用价值大大降低；当新材料取代旧材料时，加工旧材料的设备将会被淘汰
2、；当改变原生产工艺时，原生产工艺线上的设备将失去使用价值。在技术进步影响下的无形老化程度，用设备价值降低系数来表示即：1=式中：1-设备无形老化的程度 K0-设备的原始价值 K1考虑到第、种无形老化时设备的再生价值2机械设备的故障故障的概念：设备（系统）或零部件丧失了规定功能的状态。故障分类（了解）设备可靠性的概念：产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定功能的能力。可靠性的量度：可靠度、不可靠度的概念。故障密度、故障率的概念。平均故障间隔期（MTBF）和平均寿命时间（MTTF）故障规律的浴盆曲线维修性的概念：系统或设备在规定的条件下进行维修时，在规定时间内完成维修的可能性。维修的量度：维修度
3、、修复率的概念 3维修的经济技术分析设备的寿命周期费用设备大修、改造、更新的经济决策：大修与更新的经济决策前提：一次大修所用的费用（R）必须小于同一年份新设备购置费（Kn）与设备残值（O）之差。R Kn O但是，大修费减去残值小于买新设备的费用来决定是否大修并不一定是最佳的。 C Cn C是用大修后的设备加工单位产品的成本 Cn是用新设备加工单位产品的成本改造与更新的经济决策：改造：是指用现代化的技术成就和先进经验，适应生产需要，改变现有设备的结构，改善其技术性能。 在多数情况下设备改造的投资比更换新设备的投资少。 Kni+Km+Se马氏体，奥氏体珠光体）、磨料性质（材料的磨损率随磨料粒度增加
4、而增加，且材料越软越敏感；当磨料粒度超过临界值后，几乎无影响）、其他因素减少或消除磨料磨损的对策：二体磨损机件（选择合适的耐磨材料，优化结构与设计参数）、三体磨损机件（因设法阻止外界磨料进入摩擦副，并及时清除摩擦副磨合过程中产生的磨屑及硬微凸体磨损产生的磨屑。如对油料过滤，注意关键部位的密封） 粘着磨损又称为粘附磨损，是指当构成摩擦副的两个摩擦表面相互接触并发生相对运动时，在局部发生焊合，使一个表面转移到另一个表面所引起的磨损。 1粘着磨损机理 在载荷和相对运动作用下，两接触点间重复产生“粘着一剪断一再粘着”的循环过程，使摩擦表面温度显著升高，油膜破坏，严重时表层金属局部软化或熔化，接触点产生
5、进一步粘着。注意：当焊合处得强度低于两表面材料的强度时，剪断面刚好发生在接触表层上，没有材料转移现象也就不会发生磨损；当焊合处得强度高于一个表面而低于另一个时，磨损发生在较弱的表面；当焊合处得强度高于两表面材料时，会造成两表面同时磨损。 影响因素：金属互溶性（互溶性越好，粘着倾向越大；同种材料互溶性好，异种材料互溶性差）、金属点阵结构与硬度（面心立方点阵其他点阵形式，六方点阵最小；材料的硬度增加时，粘着的倾向减小）、载荷与速度（载荷较轻时，金属表面有氧化膜保护，不会发生粘着；当载荷与速度较高时，摩擦面温升大，磨损率降低，因为在高温条件下迅速生产新的保护膜） 减小粘着磨损的措施：合理润滑、选择互
6、溶性小的材料、金属与非金属配对、适当的表面处理 疲劳磨损是指摩擦副两接触表面作相对滚动或滑动时，周期性的载荷使接触区受到很大的交变应力，使金属表层产生疲劳裂纹并不断扩展，引起表层材料脱落，造成点蚀和剥落的现象。疲劳磨损主要是由于接触区切应力周期的出现和消长造成的。提高抗疲劳磨损的途径：减少材料中的脆性夹杂物、适当的硬度（随硬度增加而增加）、提高表面加工质量、表面处理（渗碳、淬火、表面喷丸）、润滑（使接触区的集中载荷分散）微动磨损指两固定接触面上出现相对小幅振动而造成的表面损伤，主要发生在宏观相对静止的零件结合面上。例如在键联接处、过盈或过渡配合表面、螺栓联接的表面。微动磨损使配合精度下降，配合
7、的机体变松，还易引起应力集中，导致联接件疲劳断裂。 微动磨损的机理：由于微动磨损集中在两个永远不脱离接触的摩擦表面的局部范围内，磨损产物不易排除，磨屑在摩擦表面起着磨料的作用；摩擦表面之间的压力使表面凸起部分粘着，粘着处被外界小振幅引起的摆动所剪切，剪切处表面又被氧化，故微动磨损兼有粘着磨损和氧化磨损的作用。微动磨损是兼有磨料磨损、粘着磨损和氧化磨损的复合磨损形式。 影响因素：材料性能（提高材料硬度）、载荷（随载荷增加而增加，达到临界值反而减小；增大连接力或过盈量可降低微动磨损）、振幅（振幅小时，微动磨损较低）、表面处理（表面处理可减小或消除微动磨损，但镀铬尚有争议） 冲蚀磨损指材料受到固定粒
8、子、液滴或液体中的气泡冲击时，出现的表面损伤的现象。可分为：硬粒子冲蚀、液滴冲蚀、气蚀减少气蚀：减少液体内的压力波动、选用强度高、抗腐蚀性能好的材料、零件表面覆盖高强度耐蚀层、对封闭或循环系统内的液体采用降温或添加缓蚀剂及防乳化油断裂部分：断裂失效：机械零件在某种因素作用下分裂成两块或两块以上的现象。断裂分类：按端口宏观/微观变形：延性断裂/穿晶断裂、脆性断裂/晶间断裂；按断裂原因：过载断裂、疲劳断裂、脆性断裂过载断裂：零件外加载荷超过其危险截面所能承受的极限应力时，零件将发生断裂。产生原因：设计不合理、结构上应力过度集中、操作失误、加工质量不好造成的缺陷。断口从里到外分为：纤维去F、放射区R
9、、剪切唇区S特殊情况下的过载断裂：带集中应力槽的过载断裂（F、R、S区完全颠倒）、纯塑性金属断裂（没有放射区和剪切区）疲劳断裂：金属零件经过一定次数的循环载荷或交变应力作用后引发的断裂现象。可分为拉压/振动/弯曲/扭转/复合应力/高周/低周疲劳。分为疲劳裂纹的萌生、疲劳裂纹的扩展和最终断裂或瞬间断裂疲劳断口的特征及分析：疲劳核心区（一般紧挨表面，在其周围存在以其为焦点的光滑、细结、贝文线不明显的区域；在强度最低，应力最高的地方出现；其数目与载荷大小有关）、疲劳裂纹扩展区（呈贝文状或类似于海滩波纹状；越光滑，经历的载荷循环次数越多；贝文线越密，载荷值越小）、瞬断区（面积小，承载的载荷也小；周围有
10、毛刺即有塑性变形则材料韧性好；呈结晶状并有碎裂现象则材料极脆）脆性断裂：因制造工艺不正确或环境温度不适以及使用过程中遭有害物质侵袭是材料变脆，从而使金属零件突然发生断裂的现象特征：工作应力并不高，通常不超过材料的屈服极限；断口平整光亮，呈粗瓷状，断口边缘有剪切唇；断口附近没有缩颈现象，截面收缩很小；裂纹源出现在应力集中部位氢脆：内部氢催（材料在加工过程中溶解和吸收了过量的氢）、环境氢脆（零件周围环境中某些含氢或氢化物的介质与零件自身的应力造成的） 断口特征：平齐光亮断裂失效分析的步骤：现场记载与拍照、分析主导失效件、找出主导件上的主导裂纹（排除法、T形法、分叉法）、寻找失效源区、端口处理、确定
11、失效原因、确定失效对策（设计在金属结构设计上要合理，尽可能减少或避免应力集中，合理选择材料；采用合理的工艺结构，注意消除残余应力，严格控制热处理工艺，表面强化处理；正确安装，注意保护设备的运行环境，防治设备过载 腐蚀部分：蚀损即腐蚀损伤，包括疲劳点蚀、腐蚀和穴蚀。机械零件的蚀损指金属材料与周围介质产生化学反应或电化学反应而导致的破坏。疲劳点蚀指零件在循环接触应力作用下表面发生的点状剥落的现象；腐蚀指零件受周围介质的化学及电化学作用，表层金属发生化学变化的现象；由于周围的环境、材料内部成分和组织结构的不同，腐蚀破坏有凹洞、斑点、溃疡等形式。；穴蚀指零件在温度变化和介质的作用下，表面产生针状孔洞，
12、并不断扩大的现象。 分类：1机械零件的化学腐蚀化学腐蚀是指单纯由化学作用而引起的腐蚀。在这一腐蚀过程中不产生电流，介质是非导电的。化学腐蚀的介质一般有两种形式：一种是气体腐蚀，指干燥空气、高温气体等介质中的腐蚀；另一种是非电解质溶液中的腐蚀，指有机液体、汽油、润滑油等介质中的腐蚀，它们与金属接触时进行化学反应形成表面膜，在不断脱落又不断生成的过程中使零件腐蚀。金属氧化膜要在含氧气的条件下起保护膜作用必须具有下列条件： 1)氧化膜必须是紧密的，能完整地把金属表面全部覆盖住；2)氧化膜在气体介质中是稳定的；3)氧化膜和基体金属的结合力强，且有一定的强度和塑性；4)氧化膜具有与基体金属相同的热膨胀系
13、数。在高温空气中，铁和铝都能生成完整的氧化膜。 2金属零件的电化学腐蚀电化学腐蚀是金属与电解质物质接触时产生的腐蚀。电化学腐蚀的根本原因是腐蚀电池的形成；条件是：有电解质溶液存在，腐蚀区有电位差，腐蚀区电荷可以自由移动 腐蚀失效的主要表现形式：均匀腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、氢损伤、腐蚀疲劳断裂、腐蚀摩损（腐蚀影响材料的力学性能，耐磨性降低；表面磨损使表面氧化膜破坏）减少或消除机械零件蚀损：表层覆盖防腐（表层覆盖金属层、表层覆盖非金属层、表面氧化与磷化）、缓蚀剂防腐、电化学保护、防腐蚀结构（防止电位差很大的金属零件接触、钢结构中不应有积液、积尘结构，当不可避免时应有排洪孔等、尽量不使用铆
14、接构）5机械设备的润滑与保养润滑的概念：就是在两机件相对运动的摩擦表面之间，加入某种润滑介质（润滑油、润滑脂、固体润滑剂等），从而在某种程度上把原来直接接触的干摩擦表面分割开来，在相互摩擦的表面中间形成具有一定厚度的润滑膜，以减少机器的磨损与摩擦。润滑状态：无润滑、液体润滑、边界润滑、半液体润滑和半干润滑。润滑原理：边界润滑的原理、液体润滑的原理（径向滑动轴承动压油膜的建立过程）液体润滑（动压润滑、静压润滑）对应下面图的原理。 润滑材料：分类、润滑油及润滑脂的物理化学指标（粘度、闪点、凝点、抗乳化性、抗氧化安定性、热氧化安定性-润滑油）（锥入度、滴点、稠化剂-润滑脂）润滑油或润滑脂的选用原则、
15、代用原则常用的润滑方法与装置（识图）6设备的维修管理信息管理：设备维修信息系统及信息传输结构（下图所示）计划管理：维修计划的类别（项修、小修、大修、中修、改善性维修、年检）修理的工作定额：参考标准就是设备维修复杂系数（机械设备-规定以CA6140车床的修理复杂系数为11，其他各种设备的复杂系数与CA6140的1/11之比确定；电气设备-以0.6KW鼠笼型异步电动机大修的工作量为一个修理复杂系数，其他电气设备参照这一标准）编制维修计划、大修计划网络图（下图）设备维修技术与工艺管理：资料（设备说明书、维修图册、备件图册、维修工艺资料、维修的技术信息）修理图册的编制、典型工艺的编制、维修技术准备工作
16、、维修工艺的规范化工作备件管理：库存的管理与控制（备件费用曲线）（备件库存模型图）控制库存的ABC分析法备件的储备形态第二部分 数控机床的故障诊断与维修第1章数控机床故障诊断与维修基础数控机床的体系结构按机床工艺用途分（普通类数控机床包括数控车、铣、镗、钻、磨；加工中心包括车削中心、钻铣镗加工中心、磨削加工中心；金属成型类数控机床包括数控剪板机、数控折弯机、数控冲床等；特种数控加工机床包括数控电火花加工机床、数控线切割机床、数控激光切割设备等。按照刀具相对于工件的运动方式分：点位数控机床、点位直线数控机床、轮廓控制数控机床。数控装置是数控机床的核心（CNC）输出两类控制量：一类是送往伺服系统，
17、带动伺服电机完成数控插补。另一类是送往机床强电控制系统包括PLC完成机床的逻辑控制。数控装置(CNC)和PLC之间是靠接口信号进行信息交换的。FANUC的PLC又被称为PMC意思是可编程机床控制器。数控机床故障诊断的基本方法：1直观法：维修人员通过对故障发生时产生的各种光、声、味等异常现象观察有无烧毁和损伤痕迹，可将故障范围缩小到一个模块，甚至一块印刷电路板。2系统自诊断功能法：数控系统的自诊断技术分为启动自诊断、在线自诊断和离线诊断。启动自诊断的内容为系统最关键的硬件和系统控制软件，包括CPU、存储器、I/O单元、CRT/MDI单元、纸带阅读机、键盘单元及外部设备等。有的CNC系统自诊断程序
18、还能对配置进行检查，用以确定所有的指定设备、模块是否正常连接，有的系统还能对重要芯片如ROM、RAM、LSI是否插装到位进行诊断。在线诊断是指通过CNC系统的内装程序，在系统处于正常运行状态时，对CNC本身及CNC装置相连的各个伺服单元、伺服电动机、主轴伺服单元、主轴伺服电动机以及外部进行自诊断检查，只要系统不断电，在线诊断就不会停止。在线诊断的主要内容分为（1） 接口显示:CNC 与机床件的输入、输出信号状态；CNC与PLC之间的输入、输出接口信号状态；PLC与CNC之间的输入、输出接口信号状态。（2） 内部状态显示：由于外部原因造成不执行指令的状态显示，例如CNC系统是否处于到位检查、进给
19、速度倍率是否设定0%；复位状态显示，例如系统是否处于急停状态等；位置偏差量的指示；机床操作面板状态显示；伺服单元状态显示灯（3） 故障信息显示：包括系统报警、PLC报警等离线诊断：当CNC系统出现故障往往要停机检查，此时称为离线诊断（脱机诊断）。3系统复位法：一些大型数控机床PLC程序编制复杂，尤其是在同一厂家系列机床产品中均采用同一程序，只是在功能块上进行封锁与跳转。这就有可能使PLC在运行过程中易出现死机等现象，另外由于不经常更换保持系统RAM的电池或由于高压冲击造成机床数据局部或全部丢失，这样就需进行系统总复位，重新加载备份好的机床数据使数控机床恢复工作。 4PLC程序分析法：数控机床最
20、多，最频繁的故障就是机床的某些逻辑功能无法实现。此时就需结合电气原理图，PLC程序，液压原理图等众多资料进行分析，找出故障所在的原因，对其部件进行维修或者更换，使数控机床恢复正常的工作。5替换法：所谓替换法就是在分析出故障大致原因的情况下，利用备用的印刷电路板，模块进行替换有疑点的部分，从而把故障范围缩小以便加以排除。6功能测试法：所谓功能测试法就是将数控系统常用功能和重要的特殊功能，如直线定位、圆弧插补、螺纹切削、固定循环、用户宏程序等用手工编程或自动编程方法，编制一个功能测试程序，用它来检查机床执行这些功能的准确性和可靠性，从而快速判断系统故障。7隔离判断法：当某些故障（如抖动、爬行）因一
21、时难以区分是数控部分，还是伺服系统或机械部分造成的，常采用隔离法来处理。隔离法将机电分离、数控系统与伺服系统分开，或将位置闭环作为开环处理等。这样将复杂的问题化为简单问题，能较快找出故障原因。8电源拉偏法：电源拉偏就是拉偏（升高或降低电压，但不能反极性）正常电压，制造异常状态，暴露故障或薄弱环节，便于查找故障或处于临界状态的组件或元器件位置。9测量比较法：为了调整、维修的便利，在数控系统的印刷电路板上，通常都设有检测用的端子，维修人员利用这些端子，可以测量、比较正常的印刷电路板和有故障的印制电路板之间的电压或波形的差异，进而分析，判断故障原因及故障位置。10原理分析法：根据数控系统的组成原理，
22、可从逻辑上分析出各点的逻辑电平和特征参数（如电压值或波形等），然后用万用表、逻辑笔、示波器或逻辑分析仪对其进行测量、分析和比较，从而对故障进行定位。第2章数控机床的电气控制基础1异步电动机的典型控制回路起动：Y-降压起动上图为异步电动机的Y-降压起动控制原理：SB1为停止按钮，SB2为起动按钮。SB2按下时间继电器KT，KM3有电KM1有电并自锁，KM2无电（KM3常闭触点打开）这时三相异步电动机处于Y型接法当时间继电器KT所设的时间到达（一般78秒）KT的延时常闭触点打开KM3断电，KM1,KM2有电此时三相异步电动机处于接法，完成了Y-降压起动的控制。制动：反接制动：利用速度继电器KS控制
23、（当n120r/min时，速度继电器动作；当n100r/min时速度继电器复位）当需要制动时断开正向接触器的触点，同时接通反向接触器的触点，使三相异步电动机获得一个反向力矩，但要适时切断反向电压，否则电动机会反向旋转起来。反接制动的原理：SB1为停止按钮，SB2为起动按钮。SB2按下KM1有电且自锁，电动机起动，转速很快达到120r/min，此时速度继电器KS动作为KM2的接通做好准备当SB1按下KM1断电，KM2有电，转速迅速下降，当达到100r/min时，速度继电器KS复位，切断KM2完成了反接制动。能耗制动：三相异步电动机制动时，迅速切断三相电源供给（三相电源供给到定子绕组时，使三相异步
24、电动机获得一个交变的旋转磁场）同时加入一个稳定的直流电源到三相异步电动机的定子绕组的两项中（使三相异步电动机由旋转的交变磁场转变为恒定的直流磁场）势必获得一个反转的力矩，促使电机停止。SB2按下KM1上电且自锁电动机起动旋转SB1按下KM1断电，KM2上电且自锁，同时接通时间继电器KT（将整流后的直流电加到定子绕组两项中）延时时间到后切断KM2数控机床用的可编程控制器PLC在一个扫描周期内分为输入采样阶段、程序执行阶段、输出刷新阶段。在采样阶段，PLC以扫描方式将所有输入端的信号状态读到输入映像寄存器中寄存起来。在程序执行阶段，PLC对程序按顺序进行扫描，然后进行相应的逻辑或算术运算，运算结果
25、再存入专用寄存器。在输出刷新阶段，所有的指令执行完毕后，输出映像寄存器的状态就是欲输出的状态。重点理解：在数控机床利用自诊断功能诊断信号的逻辑状态时，其实是显示的输入/输出映像寄存器的内容，而如果输出信号所控制的原件（继电器）本身有故障，是不能诊断出来的。PLC与外部信息交换及地址分配上图为FANUC系统PMC与外部信息交换流程图（1） 机床至PLC：机床侧的开关量信号通过I/O单元接口输入至PLC中，大多数的信号的含义及所占用的PLC地址可以由PLC程序设计者自行定义。用X表示（2） PLC至机床：PLC控制机床的信号通过PLC的开关量输出接口送到机床侧，所用开关量输出信号的含义及所占用的P
26、LC地址均可由PLC程序设计者自行定义。用Y表示（3） CNC至PLC：CNC送至PLC的信息可由CNC直接送入PLC寄存器中，所有的信号的含义和地址均有CNC生产厂家确定，PLC编程者只可使用，不可改变和删除。例如：数控指令的M、S、T功能，通过CNC译码后直接送入PLC相应的寄存器中。CNC就绪信号F149.7，伺服就绪信号F148.6，M码选通信号F150.0等。用F表示（4） PLC至CNC：所有的PLC送至CNC的信号地址和含义都由CNC厂家决定，PLC编程者只可使用，不可改变和删除。例如系统急停信号为G121.4，循环起动信号为G120.0，进给暂停信号为G121.5等。用G表示P
27、MC控制主轴准停实例M06-换刀；AUTO-自动方式 RST-复位；ORCM-主轴准停继电器 ；ORAR-检测主轴准停信号 ；M19-主轴准停信号实际控制含义：在自动方式下，主轴换刀指令或者主轴准停指令发出后，且系统不在复位状态下，可以发出主轴准停指令，主轴准停指令控制相应的元器件（继电器带动液压电磁阀完成主轴准停功能）。通过主轴的实际检测准停信号（传感器，如接近开关）控制准停的时间检验，如果超出所设定的时间，会发出相应的报警信号，如果没超出时间，则主轴准停功能实施完毕。第3章典型数控系统结构及各部分接口描述 数控系统总类很多，目前市场上占有量大的有SIMENS和FANUC。下面介绍SIMEN
28、S810T/M数控系统。西门子810数控系统主要由以下几个部分组成：1. 带协处理器的CPU模块。它是数控系统的核心。主要包括NC和PLC共用的CPU、实际值存储器、工件程序存储器、引导指令输入器（启动芯片），以及两个串行通信接口。系统只有一个中央处理器（INTEL 80186）为NC和PLC所共用，即节约了制造成本，又简化了系统结构。2. 系统存储器模块。它的主要功能是插接系统存储器子模块（EPROM）。可插接机床预先存储内容的UMS EPROM子模块、还可以带32KB静态随机存储器（SRAM）作为工件程序存储器的扩展。3. 位置测量控制模块。它是数控系统对机床的进给轴和主轴实现位置反馈闭环
29、控制的接口。它将数控系统对各轴的控制指令模拟量（010V，2mA）及相应轴的调节释放信号送到相应的伺服单元，同时对每个控制轴的位置反馈信号进行拾取、监控、计数和缓冲，通过总线送到CPU模块的实际值寄存器。系统要求的位置反馈元件是数字式的增量位移传感器，通常为脉冲编码器或者光栅尺。4. 接口模快能够实现系统操作面板和机床控制面板的接口、通过输入/输出模块，以及手轮控制模块实现接口、还可以连接两个快速测量头（用于工件和刀具的检测），以及可插接用户数据存储器（带电池的16KB RAM存储器模块）。5. 文字图形处理器模块的主要功能是进行文字和图形的显示处理，输出高分辨率的隔行扫描信号提供给CRT显示
30、器的适配单元。6. 电源模块。它包括电源启动逻辑控制、输入滤波、开关式稳压电源（24V/5V）及风扇监控等。7. 监视器控制单元。它是监视器的一部分，通过接口连接到文字图形处理器模块，其上的电位器可调节监视器的亮度、对比度、聚焦等。8. 监视器。有9in单色显示和14in单显，实现人机对话。9. I/O子模块。它的主要功能是作为PLC的输入/输出开关量接口，可连接多点接口信号，如6FX1124-6AA01可连接64点输入、24点输出信号。810数控系统软件及数据一览表分类名称传输识别符简要说明所在存储器编制者启动程序启动基本系统程序，引导系统建立工作状态CPU模块上的EPROM西门子公司基本程
31、序NC与PLC的基本系统程序，NC的基本功能和选择功能，显示语种存储器模块上的EPROM加工循环用于实现某些特定加工功能的子程序软件包测量循环用于配接快速测量头的测量子程序软件包，选件占用一定量的工件程序存储器NC机床数据%TEA1NC部分与机床适配数据16KB RAM数据存储器子模块机床生产厂家的设计者PLC机床数据%TEA2集成PLC在使用时需设定的数据PLC用户程序%PCPSTEP5语言编制的PLC程序，处理数控系统与机床的接口和电气控制报警文本%PCAPLC用户程序设置的报警（N6000-N6063）和操作提示（N7000-N7063）系统设定数据%SEA进给轴工作区域、主轴限速、串行
32、接口的数据设定工件主程序%MPF工件加工主程序0%-9999%工件程序存储器机床设计者或机床用户编程人员工件子程序%SPF工件加工子程序L1-L999刀补参数%TOA刀具补偿参数（含刀具几何值和刀具磨损值）零点补偿%ZOA可设定零偏G54-G57R参数%RPAR参数分子通道（R00-R499）和所有通道共用的中央R参数（R900-R999）16KB RAM数据存储器子模块机床编程人员SINUMERIK 810T/M数控系统的维护特点 1硬件维护特点 810系统硬件的特点是模块少，整体结构简单，用户无需调整，这主要是硬件软件化，采用大规模集成电路和专用集成电路的结果，因此，其硬件故障率很低。然而
33、一旦出现系统自身的硬件故障，往往又是在使用现场难以处理的。因为对模块的检测与维修，需要对硬件和基本系统软件进行相当全面，深入的分析，并且必须具备一定的测试设备，工装和相应的器件才有可能进行。对于现场，比较现实的方法是能够根据模块的功能和故障现象，判断查找出发生故障的模块，以事先准备好备件替换，然后根据情况，决定是否需要重新加载数据和进行初始化调整，使系统恢复正常工作。故障的模块可以返修。2充分重视软件及数据的保护 从表2-2中可以看出，第、 两类由于它们的存储方式使得保护问题不很突出，而第 类软件和数据（包括PLC用户程序，报警文本，CNC与PLC机床数据）是机床制造厂或改装设计者编制并经过一
34、系列的调整，优化得到的，是组成每台具体的数控机床系统的关键所在。它们存储于用电保持的RAM存储器子模块中，清除和修改都很容易，一旦这些内容被改乱或丢失，整台机床就不能正常工做，甚至瘫痪。因此，这类软件和数据的保护问题就很突出，可以采取下述措施来保护这些软件和数据。 将这些软件和数据通过编程器存储于磁盘中或者制成光盘备用，同时最好还能打印出文字硬拷贝，以便丢失时能及时通过设备或手动输入。这些软件和数据容易清除与修改，给调整带来了很大方便。但如果管理不善，也会带来严重的后果，特别是系统的初始化调整，错误的操作可能删除不该清除的内容或加载上不该加载的内容，造成机床的全面瘫痪。因此，应当制定严格的制度
35、，防止无关人员摆弄数控系统。机床的操作人员，编程人员和维修人员也应明确各自的职责范围（修改机床数据，进行初始化调整工作必须由专职人员执行和掌握），以避免其他人员的误操作造成事故。3数据调整的特点 数据调整是数控系统的一个突出特点。将系统适配于一台机床，需要处理系统与机床的电气控制部分，位置控制部分（驱动装置与位置反馈回路）以及数据传输设备三个方面的接口。实现这些接口，其中大部分的设计调试工作是编制，设置和优化有关的软件和数据，这个特点也会反映到机床的维修工作中，因为尽管机床已经过出厂调整和现场的投入使用调整，但由于试加工的局限性，加工要求或者控制要求的改变，甚至环境条件的改变，都会提出一些新的
36、要求，需要在维修中加以解决。因此，维修人员应当对系统的这些软件和数据有相当的了解。它包括：(1) 机床数据 机床数据是系统适配于机床所设置的有关数据。其中： MD1MD156是系统的通用数据，机床交付使用后，这些数据一般不需要调整。 MD200*MD396*（*为轴号，0，1，2，和3分别表示4个进给轴）为进给轴专用数据。其中各轴的漂移补偿，传动间隙补偿，复合增益，KV系数（位置环增益），加速度，夹紧容差以及与轮廓监控有关的数据等，在维修中都有可能需要调整，有时需要一边进行数据修改，一边用动态记录仪或存储示波器检查有关的给定和响应，以达到特性要求。 MD4000MD4590为主轴专用数据，通过
37、这些数据的设定，可对主轴不同传动级的各种特性分别加以调整。 MD5000MD5050为系统的通用数据位，主要是系统的一些操作和控制功能的选择生效，在使用中，可以根据需要做一些改变。 MD5200MD5210是主轴的专用数据位。 MD540*MD558*（*为通道号，可以是1，2）为通道专用数据位，机床交付使用后，一般不需要在做调整。 MD560*MD576*（*为轴号，同前）为进给轴专用数据位。 MD6000MD6249为丝杆螺距误差补偿数据，选择该功能后，可通过这些数据最多定义1000个补偿点，并分配给各进给轴（需要有关轴的专用数据配合使用），进行丝杆螺距误差补偿，需要用激光干涉仪之类的精密
38、测量仪器，测绘出丝杆螺距误差曲线。 由于机床数据内容广，数量大，因此在对它们进行修改与优化时，必须弄清被修改数据的确切含义，取值范围和设定方法，及时做出相应的修改记录，以免发生混乱。（2）PLC用户软件 PLC用户软件包括PLC机床数据，PLC用户程序和PLC报警文本，这三者之间有密切的联系。PLC机床数据和PLC报警文本都是根据PLC用户程序的要求设定和编制的。机床交付使用后，一般不再需要对它们进行修改，除非提出新的接口或控制要求。但是，维修人员应当读懂机床的PLC用户软件，否则，就无法通过接口检查找出机床电气控制部分的故障，因为机床的电气控制逻辑关系主要是在PLC用户程序中编定的。 通过系
39、统面板上的“DIAGNOSIS”软件，可以实时读出PLC全部输入字（IB）。输出字（QB）标志字（FB）定时器（T）和计数器（C）的信号状态，以用来做接口诊断。如要进一步处理与PLC有关的问题，应借助西门子机外编程器（或STEP5软件,该编程器不但可以用来编辑，传输，和读出上述PLC用户程序，而且可以对PLC进行在线诊断和状态控制，如读出中断堆栈，信号状态，变量控制以及起，停PLC等，给查找和处理与PLC有关的故障提供了很大的方便。西门子810T/M数控系统的自诊断功能及报警处理方法 810系统设有很强的自诊断功能，实时监控系统的各部分的工作，及时识别出CNC，PLC和机床中的故障。监控范围广
40、，包括以下各方面的内容：数据读入，位置反馈回路及位置传感器，程序格式，CNC和PLC之间的数据传送，微处理器，加工时的零件轮廓。串行接口，系统程序存储器，电压，机床数据存储器，温度，用户程序存储器，使能信号和主轴功能。1. CPU监控 CPU模块上有一个红色发光二极管（LED），用以指示控制系统的状态。正常情况下，按下系统启动按钮的最初67S内，该LED频繁闪亮，然后熄灭，这时系统启动完成。如果LED常亮，则系统不能启动，CRT也往往没有显示，这时可以从以下几方面着手查找故障原因：CPU模块硬件故障、 模块中有跨接棒接错、EPROM故障、总线板损坏、 机床数据错误 、启动芯片用错或损坏。 如果
41、在运行中该红色发光二极管亮，则表明：模块中出现硬件故障、 CPU处于死循环、CPU循环周期过长以至引起监控响应。2. EPROM存储器的自诊断 基本系统软件全部存储于EPROM存储器中，它们的正确无误是系统正常工作的基本前提。因此，每次启动和CPU循环工作中，系统都会自动对这些存储器芯片的内容进行总和检查，一旦发现总和与实际额定总和不符，立即显示文字报警，并指示出错芯片的片号。值得注意的是，EPROM存储器真正损坏的情况并不多见，比较多的情况是存储器模块或其上面的EPROM芯片插接不良，或者不同版本，不同型号和不同种类的软件芯片混用，这类情况，只要纠正并重新启动系统，故障即可排除。若EPROM
42、损坏，则应以备用的软件替换或请专职维修人员处理。3. 常见报警的处理方法 大部分监控的故障识别结果是以报警显示的方法给出的，对于具体的故障，系统有固定的报警号和文字显示给予提示。系统会根据情况决定是否撤消CNC准备好的信号，或者封锁循环启动。对于加工运行中出现的故障，必要时系统会自动停止加工过程，等待处理。下面对其中一部分含义比较广泛的报警，提供一些故障原因及处理方法，供参考。（1）115号报警 指示系统自身的一些故障，提示的含义很明确，但其中一些报警的处理方法需要加以注意。 1号报警 反映工件存储器的电池即将用完。该电池在CRT显示单元的背面，替换电池时必须在系统通电的情况下进行，否则存储内
43、容会丢失。3号报警 表明PLC处于停止状态。此时接口已被封锁，机床不能工作。遇到这种情况，一般应用机外编程器读出PLC的中断堆栈，即可查明故障原因。对于偶然出现的这种故障，也可以采用初始化的方法重新启动PLC，使机床恢复工作。如果故障频繁出现，说明PLC的设计存在缺陷，应请专职维修人员进行处理。6号报警 指示数据存储器子模块电池即将用尽。替换时，必须在系统断电的情况下拔出该子模块，再以新的子模块替换旧的子模块，否则会引起系统故障。子模块调换后，需要新加载其存储内容。 这类报警在故障排除后，用关机重新启动的方法来恢复系统运行。（2）1639号报警 系统RS232C接口的报警。本系统有两个RS23
44、2C接口，通过正确的设定数据位MD5010MD5028，可与不同传输设备的RS232C接口配接，进行数据传输。能否成功的实现数据传输，取决于电缆连接，系统传输设备的状态，数据格式，传输识别符以及传输波特率是否正确。此类报警就是从这些方面对数据传输过程进行监控，及时提示用户处理接口故障，保持传输能够顺利进行。 22号报警 “时间监控生效”，表示系统在60S内没有传输出或收到传输字符，也就是说传输接口不通。这时一般应检查设备的状态或设定是否正确，电缆是否用错或接错等。 28号报警 “环形存储器溢出”，表明系统不能及时处理传输时读入的字符，即传输速度太快，应考虑降低系统与外设双方的传输波特率。（3）进给轴专用报警 100*196*（其中*为轴号，同前）报警反映了机床位置闭环控制中各环节可能的故障，是实际应用中比较容易出现的一类报警。其中：104*报警 为“达到数模转换