《数控机床故障诊断与维修》第2版
练习与思考题及答案
第1章 练习与思考题1
(见书30页)
1-1 数控机床故障诊断与维修的意义是什么？
答：在许多行业中，数控机床均处在关键工作岗位的关键工序上，若出现故障后不能及时修复，将直接影响企业的生产率和产品质量，会对生产单位带来巨大的损失。所以熟悉和掌握数控机床的故障诊断与维修技术、及时排除故障是非常重要的。
1-2什么是平均无故障工作时间？什么是平均有效度？
答：平均无故障时间是指数控机床在使用中两次故障间隔的平均时间，即
MTBF?总的工作时间
总故障次数答：平均有效度是对数控设备正常工作概率进行综合评价的指标，它是指一台可维修数控机床在某一段时间内维持其性能的概率，即
MTBF A?MTBF?MTTR
1-3数控系统故障如何分类？
答：1．从故障的起因分类2．从故障的时间分类3．从故障的发生状态分类4．按故障的影响程度分类5．按故障的严重程度分类6．按故障的性质分类
1-4数控机床常用的故障诊断与维修的方法有哪些？故障诊断的一般步骤是什么？ 答：1．常规方法
（1）直观法 （2）自诊断功能法（3）功能程序测试法（4）交换法（5）转移法（6）参数检查法（6）参数检查法（7）测量比较法（8）敲击法（9）局部升温（10）原理分析法
2．先进方法
（1）远程诊断（2） 自修复系统（3） 专家诊断系统
答：1．故障的调查与分析2．电气维修与故障的排除3．维修排故后的总结提高工作
1-5数控机床故障诊断常用的工具有哪些？各有什么用途？ 答：1．万用表 测量电压、电流、电阻及音频电平等多种电参量。 2．逻辑夹 逻辑夹是一种测试数字电路的工具。
3．逻辑笔 测试输出信号相对固定于高电位或低电位的逻辑门电路。 4．逻辑脉冲发生器 在测试电路时，如果被测试电路的信号不变，或是有脉冲信号产生时，可以使用逻辑脉冲发生器将受控制的脉冲信号送至电路中。 5．电流跟踪器 电流跟踪器是一种便携式检修辅助工具，这种辅助测试工具可以帮助检修者准确地找出系统电路板中的短路点。
6．集成电路芯片测试仪 可以测试仍焊接在电路板上的各类元件。 7．示波器 示波器是一处电子显示设备
8．逻辑分析仪 将总线上的信号储存于存储器后，可随时加以显示与分析。
9．工具包 工具包应包括常用的简单工具。
1-6 数控机床的故障曲线有什么特点？
答：按照数控机床故障频率的高低，机床的使用期可以分为三个阶段，即初始运行期、相对稳定运行期和衰老期。
1-7 数控机床一般如何安装、如何调试？
答：1．基础施工及机床就位2．机床连接组装3．试车调整 答：1．机床精度调整2．机床功能调试3．机床试运行
1-8数控机床维护的内容有哪些？
答：1．严格遵循操作规程 2．防止数控装置过热3．经常监视数控系统的电网电压4．防止尘埃进入数控装置内 5．存储器用电池定期检查和更换6．数控系统长期不用时的维护7．尽量提高数控机床的利用效率
第2章 练习与思考题2
(见书67页)
2-1 数控系统由哪几部分构成？各有什么作用？
答：（1）输入/输出装置（I/O装置）
输入装置将数控加工程序和其他各种控制信息输入数控装置，数控装置可以显示输入的内容和数控系统的工作状态等。
(2)数控装置
数控装置是数控系统的核心。
(3)驱动控制装置
驱动控制装置用于控制各个轴的运动，其中进给轴的位置控制部分常在数控装置中以硬件位置控制模块和软件位置调节器实现，即数控装置接收实际位置反馈信号，将其与插补计算出的命令位置相比较，通过位置调节作为轴位置控制给定量，再输出给伺服驱动系统。 (4)机床电气逻辑控制装置
机床电气逻辑控制装置接收数控装置发出的数控辅助功能控制的指令，进行机床操作面板及各种机床电器控制/监测机构的逻辑处理和监控，并为数控系统提供机床状态和有关应答信号。
2-2数控系统故障诊断有哪些基本要求？常用的方法有哪些？
答：1）具备相应的计算机知识、模拟与数字电路技术知识、自动控制基本理论及相应的检测技术。
2）有较强的电子电路动手能力，可以熟练使用各种检测工具及维修工具。
3）熟悉数控系统的总体结构，对每一部分的功能了如指掌，熟悉数控系统各部分之间的接线。
4）熟悉数控系统的基本操作，熟练掌握数控系统的自诊断功能。
5）拥有数控系统厂家提供的数控系统调试手册、维修诊断手册、机床参数手册、机床电气接线图、PLC源程序及参数定义手册等，以便随时查询。
6）拥有万用表、钳形电流表、相序表、示波器、频谱分析仪、电烙铁、焊锡、松香、吸锡器等工具。
答：1、开机自检2、实时诊断
2-3 试举例阐述系统的自诊断功能。 答：向被诊断的部件或装置写入一串称为测试码的数据，然后观察系统相应的输出数据（称为校验码），根据事先已经知道的测试码、校验码与故障的对应关系，通过对观察结果的分析以确定故障。
2-4试说明SIEMENS、FANUC数控系统的基本配置情况。
答：SINUMERIK 是由数控及驱动单元CCU或NCU、人机界面MMC、可编程控制器PLC模块三部分组成。
FANUC 系统由数控单元本体、主轴和进给伺服单元以及相应的主轴电机和进给电机、CRT显示器、系统操作面板、机床操作面板、附加的输入输出接口板、电池和手摇脉冲发生器等部件组成。
2-5 SINUMERIK 840DE系统通电后显示屏时亮时灭，系统无报警。请分析其可能的故障原因并给出排除方案。
答：SIEMENS 840DE系统通电后显示屏时亮时灭原因可能是：
（１）、系统的显示屏灯损坏 （２）、系统的主板电容损坏
通过检查，外部２４V电源正常，拆下屏幕灯后发现正常。后来拆下主板后发现有一个电容损坏，更换后正常。
2-6数控机床系统参数丢失可能的原因是什么？应如何防止？ 答：数控机床系统参数丢失可能的原因可能是：
（１）系统电池长期使用失效 （２）工人误操作
（３）主板拔下后的时间太长
为了防止机床系统参数丢失可以通过以下方法来防止： （１）及时给机床备份参数
（２）在规定时期内更换机床电池 （３）要专业的维修人员来维修机床
2-7一台数控车床，开机之后出现死机，任何操作不起作用。试分析其可能的原因。 （１）数控系统的软件、参数丢失损坏。 （２）机床的数控系统硬件损坏。
第3章 练习与思考题3
(见书116页)
3-1伺服系统由哪些环节组成？如何分类？
答：伺服系统的组成：驱动单元、机械传动部件、执行部件和检测反馈环节等。
伺服系统的分类：按调节理论分类、按使用直流伺服电机和交流伺服电机分类、按进给驱动和主轴驱动分类、按反馈比较控制方式分类。
3-2数控机床对主轴有哪些要求？进给伺服常用的电动机有哪些？各有什么特点？ 答：数控机床对主轴一般有如下要求：
1）输出功率大。
2）在整个调速范围内速度稳定，尽可能在全速度范围内提供主轴电动机的最大功率，即恒功率范围要宽。
3）加减速时间短，主轴要具有四象限驱动能力。 4）振动、噪声小。
5）电动机可靠性高、寿命长、容易维护。
6）系统有螺纹加工、准停和线速度加工等功能时，主轴要具有进给轴控制和位置控制功能。
3-3简述FANUC、SIEMENS的伺服系统结构。 答：FANUC、SIEMENS进给驱动系统由直流或交流驱动装置及直流和交流伺服电动机组成。
3-4数控机床常用的位置检测元件有哪些？进行直线位移检测时常用什么元件？ 答：1）、数控机床常用的位置检测元件有脉冲编码器、光栅、直线感应同步器。
2） 、进行直线位移检测时常用光栅、直线感应同步器。
3-5位置检测元件损坏可能引起的故障现象有哪些？
答：1）．机械振荡（加/减速时）2）．机械暴走（飞车） 3）．主轴不能定向或定向不到位4）．坐标轴振动进给5）．NC报警中因程序错误，操作错误引起的报警6）．伺服系统的报警
3-6常用伺服驱动电路有哪些形式？ 答：略
3-7数控机床在进给运动时出现Z轴超程，其可能的原因是什么？ 答：数控机床在进给运动时出现Z轴超程，可能原因是：
（１） 软超程。机床的软限位参数设置不合适，根据机床的行程合理设置。 （２） 硬超程。机床的限位档块安装不合适，根据机床的行程合理调整。
3-8某加工中心不能返回参考点，其可能的原因有哪些？应如何解决？ 答：加工中心不能返回参考点，其可能的原因是：
（１） 回零减速信号开关损坏，导致减速信号检测不到，使机床不能回参考点。可以通过
PLC状态来判断，更换开关和换信号线。
（２） 绝对编码器电机的位置丢失，可能通过参数修改重新设置新的参考点。
3-9数控机床采用SINUMERIK 840D系统，加工时出现Z轴抖动，请进行分析并说明如何排除故障。
答：数控机床采用SIEMENS 840D系统，加工时出现Z轴抖动，可能原因是：
（1）速度控制单元出现故障； （2）位置检测电路不良；
（3）脉冲编码器反馈电缆的连线和连接不良； （4）脉冲编码器不良； （5）机床数据是否正确； （6）伺服电机及测速机故障。
3-10加工中心出现进给轴抖动，可能的原因是什么？应如何排除？
答：故障分析：（1）速度控制单元出现故障；（2）位置检测电路不良；（3）脉冲编码器反馈电缆的连线和连接不良；（4）脉冲编码器不良；（5）机床数据是否正确； （6）伺服电机及测速机故障。
第5章 练习与思考题5
(见书157页)
5-1数控机床中PLC的作用是什么？数控装置、PLC、机床之间有什么关系？
答：控制刀具更换、主轴启动停止、换向变速、零件装卸、冷却液的开停和控制面板、机床面板的输入输出处理等离散的逻辑信息，这些信息一般用可编程控制器来实现。
CNC系统 操作面板 数控装置可编程控制器主轴控制 辅助动作 换刀动作 冷却排屑 ......
数控装置、PLC、机床之间的关系 5-2数控机床上常用的输入输出元件有哪些？ 答：1）、常用的输入元件有控制按钮、行程开关、接近开关、其他元器件等。
2） 、常用的输出元件有接触器、继电器。
5-3试阐述SIEMENS系统中如何对其PLC的状态进行监控。 答：1）、在任何操作状态下，找到DIAGNOSIS（诊断）功能。
2）、在诊断（DIAGNOSIS）菜单中，按PLC STATUS（PLC状态）下面的软键，进入PLC状态显示菜单。
3)、按“>”按键进入PLC状态显示扩展菜单。
5-4FUNAC 0系统中PMC的操作方法有哪些？
答：操作方法1： 按功能键|SYSTEM|切换屏幕→按|PMC|软键，再按相应的软键， 便可分别进入|PMCLAD|梯形图程序显示功能、|PMCDGN|PMC的 I/O信号及内部继电器显示功能、|PMCPRM|PMC 参数和显示功能。
操作方法2：PMC中的跟踪功能（TRACE）是一个可检查信号变化的履历，记录信号连续
数控机床故障诊断与维修第2版习题答案
