数控机床故障诊断与维修知识点.docx

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数控机床故障诊断与维修知识点

数控机床故障诊断与维修知识点

一、填空题

1、诊断技术系统按诊断方法的完善程度可分为简易诊断技术、精密诊断技术两种。

2、设备故障诊断具体实施过程为信号采集、信号处理、状态识别、诊断决策。

3、电动机故障诊断技术包括频谱诊断、六诊诊断和MCA技术三个方面。

4、“六诊”包括耳听、眼看、手摸、耳闻，主要依靠人的感觉器官接收，也受人的经验影响。

5、实施设备诊断时，通常按准备工作、诊断操作、决策验证3个环节进行。

6、在步进电机上每输入一个电脉冲，步进电机就转动一个角度，这个角度称为步距角（或者叫脉冲当量）。

7、当数控机床处于闲置时，要经常给数控系统通电，让机床空运行。

8、轴向预紧太大、丝杠或螺母轴线与导轨不平行、丝杠弯曲都可能使丝杠运动出现不灵活故障。

9、以事实为依据，以数据说明问题，及时把握设备动态是设备诊断预测预报的准则。

10、四相步进电机的通电控制方式有四相4拍和四相8拍。

11、数控机床机械部分维护保养的部件有：

机床主轴部件、进给传动机构、导轨等的维护与保养。

12、尽量少开数控柜柜门和强电柜柜门是为了防止加工车间空气中漂浮的灰尘、油雾和金属粉末落在印刷线路板或电子组件上。

13、电动机故障诊断技术包括频谱诊断、六诊诊断和MCA技术三个方面。

14、预测设备状态到达危险极值时间的方法有两点异常状态法和最小二乘法。

15.读谱图就是把频谱上的每个频谱分量与监测的机器的零部件建立联系，给每条频谱以物理解释。

16．斜齿轮或人字齿轮比直齿轮寿命长的主要原因是斜齿轮或人字齿轮的刚度变化比较平缓。

17．分阶测量法有电阻测量法和电压测量法两种，测量电阻时先断电源。

18、ISO标准属于绝对标准。

19、在诊断实施应用中，“六诊”要有的放矢，“九法”要机动灵活。

20、采用接触电阻法诊断轴承是一种比较简易的方法，轴承有故障时，接触电阻R<1

21、常用的振动测量参数有位移、速度、加速度。

22、传感器是诊断装置的“眼”和“耳”。

23、数控机床的整个使用寿命期大致可分为三个阶段分别为磨合期、稳定工作期和衰退期。

24、目前所使用的各种CNC系统的诊断方法包括启动诊断、在线诊断和离线诊断三类。

25、数控系统更换电池时一般要在数控系统通电状态下进行。

26、主轴发热的原因有轴承损伤或不清洁，轴承油脂耗尽或油脂过多，轴承间隙过小。

27、系统上电后系统没有反应，电源不能接通的故障原因之一是系统上电按钮接触不良或脱落。

二、选择题

1、机床故障源查找的一般原则是（C）。

A、从易到难，从内到外B、从难到易，从内到外

C、从易到难，从外到内D、从难到易，从外到内

2、对于简单低值、利用率低、维修性好或修理不复杂且出现故障停机不影响生产大局的设备，维修经济性最好的维修方式是（A）；在现代化大生产中，最应提倡的维修方式是（C）。

A事后维修B定期维修C状态维修D事前维修

3、设备故障信息的获取方法不包括（C）

A直接观测法B参数测定法C油膜测定法D设备性能指标的测定。

4、强电故障包括（D）

ACRT显示器故障　　B伺服单元C微处理器　　D电源变压器故障

5、一台单三拍步进电机齿数为4，通电顺序为A-B-C-A时，每步转过的角度为（B）。

A15°B30°C45°D60°

6．滚动轴承若采用接触电阻诊断法时，若有损坏故障存在，则故障电阻值R轴承（A）。

A＜1ΩB＜100ΩC＞1ΩD=106Ω

7、引起齿轮的失效因素中不包括（D）

A齿轮制造B安装C运转工作D维护

8．主轴噪声较大，首先检查主轴的参数设定无误后，则检查重点放在（B）侧。

A电气B机械C伺服D硬件

9、对比简易诊断技术，精密诊断技术还能进行故障性质、类别、（B）诊断及预报

A形状B位置C有无D故障费用

8、电源输出纹波过大一般由集成稳压器损坏或滤波电容不良引起，用双电源的运放，要求正负供电对称，其差值一般不能大于（A）。

9.设备故障的评定标准常用的有3种判断标准不包括（D）

A绝对判断标准B相对判断标准C类比判断标准D监测判断标准

10、磁性检测方式是在主轴上安装一个发磁体与主轴一起旋转，在距离发磁体旋转外轨迹（A）mm处固定一个磁传感器，

A1～2B2～3C3～4D4～5

11.低频时的振动强度由（A）度量。

A位移B速度C加速度D不确定

12.在多数情况下，振动不但使设备产生噪声，污染（A），而且会产生危害。

A环境B设备　C线路　D油液

13、频域分析是把振动信号按其（B）范围和结构进行分类分析，从而进行故障诊断的方法。

A时间B频率　C幅值　D噪声

14、故障性质按后果的严重程度分为安全的、临界的、（A）、破坏性的。

A危险的B反射的　C传染的　D毁灭性的

15、在旋转电动机转轴时，感觉不正常，说明（C）部分有故障

A电路B绕组　C机械　D接头

16.设备（A）分析与管理的目的是便于维修决策。

A劣化趋势B优化趋势C淘汰趋势D损坏趋势

17．电机匝间短路的发展过程是绕组由接近纯L电路，向纯R电路发展的过程，期间I/F值由（D）发展。

A．10%向-0％B．50%向-0％C．20%向-0％D．-50％向-0％

18.电气系统电源故障中，电源参数变化占（C）左右。

A．10%B．50%C．20%D．70%

19、旋转机械振动的故障诊断应在（A）进行。

A机械运行中B机械停止运行C机械损坏后D装配过程中

20、在数控机床的使用过程中，由于零部件及电子元件出现疲劳、磨损、老化等，使系统处于频发故障状态。

这一期间属于数控机床故障出现的（B）阶段？

A、磨合期B、衰退期C、稳定工作期D、诊断期

21、频谱仪是运用（D）的原理制成的。

（）

A．傅里叶变换B．有限傅里叶变换C．离散傅里叶变换D．快速傅里叶变换

22、从开机到进入正常的运行准备状态为止，CNC内部诊断程序自动执行的诊断，这种诊断叫做（A）。

A、启动诊断B、在线诊断C、离线诊断D、通信诊断

23、步进电机的通电控制方式不包括（B）轮流通电。

A．单相B．多相C．双相D.单双相

24、设备点检是指为了维持设备所规定的性能，有（D）点检、随机点检和连续监测。

A．经常B．年检C.月检D.定期

25、故障诊断的一般步骤是（C）。

A、故障分析、查找故障源、记录故障现象B、记录故障现象、查找故障源、故障分析

C、记录故障现象、故障分析、查找故障源D、查找故障源〕记录故障现象、故障分析

26、．在电机连续运行电路中，按启动按钮或强按接触器电机不转，电机有“嗡嗡”声，松开时接触器主触点只有两触点有火花。

则可能是（D）原因。

。

A．短路B．无电源C．缺负载D．缺相

27、试车要注意无严重跳火、冒火、异常气味、异常声音等现象，一经发现应立即（D），切断电源。

A报告B闪开C诊断D停车

28、数控机床的第四轴是指（　A　）

A）回转工作台　　B）丝杠C）X轴　　　　　　D）Z轴

29.用冲击脉冲诊断滚动轴承故障时，良好、有损、破坏三个程度的级别参数是（C）。

。

A＞35dB，20-35dB，20dBB20dB，＞35dB，20-35dB

C20dB，20-35dB，＞35dBD20-35dB，20dB，＞35dB

30、加工中心主轴定位不良检查发现编码器上连接套的紧定螺钉松动，使连接套后退造成与主轴的

连接部分间隙过大使旋转不同步。

将紧定螺钉按要求（B）。

A．更换B．重新固定C．取下D．铆紧

31.在对机床电气故障诊断时，逐步接入法简单，容易把损坏不严重的电器元件彻底（B）。

A修复B烧毁　C更换　DABC都可能

32、．检修开关电源时，最好在电源输入端接一只1∶1的隔离（B），以防触电。

A．开关B．变压器C．负载D．检验表

33、信号频谱图的横坐标表示的是信号的（A）。

A频率B幅值C相位D时间

34、电源的保护装置跳闸或熔断形成了电源开路，处理措施是先（C）

A合上开关或换熔断器B先汇报C先排除故障再通电D怎么处理都可以

35.一台机器设备在运转过程中会产生各种频率项，但不包括下述的（D）

A旋转频率项B常数频率项C齿轮频率项D变量频率项

36.设备的维修制度发展经历了事后维修、（B）和状态监测维修三个阶段。

A大修B定期维修C中修D请人维修

37．故障部位识别（“Where”）的方法中不包括（B）。

A．特征频率识别法B．振动形态识别法C．分区搜索法D．剩余法

38．在进行状态识别与劣化趋势分析时，不必考虑（C）因素。

A．工作转速B.工作负荷C．设备价格D．设备历史维修档案

39、设备故障诊断最初的发展阶段是（A）。

A．感性阶段B．量化阶段C．诊断阶段D．人工智能和网络化

40、若步进电机齿数为4，通电顺序为A-B-C-A时，每步转过的角度为（B）。

A15°B30°C45°D60°

41、电工“门诊”常用仪表有（C）、钳形电流表、兆欧表等。

A电压表B电流表C万用表D欧姆表

42、频域分析是把振动信号按其（B）范围和结构进行分类分析，从而进行故障诊断的方法。

A时间B频率　C幅值　D噪声

43、设备故障不具备的特性是（C）

A层次性B放射性C确定性D延时性

44、互锁保护电路中，两个接触器中有一个未释放，不得强迫（B）另一个接触器。

A断开B闭合C替换D拆除

45、一个机修复杂系数是以标准等级的机修钳工彻底检修一台标准机床CA6140所耗用劳动量的（D）作为计量单位的。

A1/2B1/5C1/8D1/11

三、判断题（每小题0.5分，共5分）

1、状态监测是对设备运行状态进行评估，判断出当前设备所处状态。

（√）

2、故障高发期为设备处于使用期故障阶段时（×）

3、在理想的齿轮系统中，齿轮边频带都是对称于啮合频率的。

（√）

4、步距角越小，控制精度越高。

（√）

5、齿轮箱啮合频率与边频带的分析表明，齿轮啮合频率能更好的进行齿轮故障的指示。

（√）

6、“六诊”、“九法”、“三先后”是一种思想方法和方法，可以用于任何场合。

（×）

7、在数控机床的检修中，应该遵循先电后机原则。

（×）

8.数控机床的价格与数控机床的定位精度存在着一定的正比关系。

（√）

9、在夏天为了使数控系统能超负荷长期工作，可以采取打开数控柜的门来散热。

（×）

10、数控柜内一般都要加装空调装置是为了调节温度和湿度。

（×）

11、故障诊断之前首先应该记录故障现象。

（√）

12、步进电机转动的角度较大，控制精度不高。

（√）

13、系统参数设置错误不可能引起机床一直处于急停状态。

（×）

14、在设备上选择振动测量点时要注意所选测点应能反映被测对象的全貌。

（√）

15、除非出现危及机床和人生安全的紧急情况，否则一般不要切断电源，而要尽可能保持机床原来的状态不变，并对故障现象进行记录。

（√）

16、根据生产情况，设备只能是坏了才要修，因此事后维修是应当大力推广的维修制度。

（×）

17、用听诊器具直接触在发响声部位听诊，叫做“实听”。

（√）

18、对大多数机器来说，最佳诊断参数是位移。

（×）

19、摸诊就是用手去触摸设备的各个部位部位。

（×）

20、电源不正常，电路板的工作必然异常。

（√）

四、简答题

1、数控系统长期不用时该如何维护？

答：

①应经常给数控系统通电，在机床锁住不动的情况下，让机床空运行。

②在空气湿度较大的雨季，应天天给数控系统通电，这样可利用电器元件本身的发热来驱走数控柜内的潮气，以保证电器元件的性能稳定可靠。

生产实践证明，如果长期不用的数控机床，过了雨天后则往往一开机就容易发生故障。

③此外，对于采用直流伺服电动机的数控机床，如果闲置半年以上不用，则应将电动机的电刷取出来，以避免由于化学腐蚀作用而导致换向器表面的腐蚀，确保换向性能。

2、在故障排除阶段应该遵循哪些原则？

答：

应该遵循以下原则：

（1）先外部后内部

（2）先检查后通电

（3）先机械后电气（4）先简单后复杂

3、在主轴部件维护和保养中，为了有良好的密封性，应注意哪些方面？

答：

在主轴部件维护和保养中，为了有良好的密封性，应注意：

1保证下端盖、油室的清洁度，对不清洁的润滑油禁止装配。

1机封油室腔内油面线应高于动静环密封面。

2根据不同的使用介质选用不同结构的机封。

对腐蚀性介质橡胶应选用耐弱酸、弱碱的氟橡胶。

3采用机封静环时应加防转销。

4、一张谱图通常包含了那些信息？

（1）振动频谱中存在那些频谱分量；

（2）各分量的幅值大小怎样；

（3）各分量之间有何关系

（4）若有明显高幅值的频谱分量，其精确来源是什么，与机器零部件有什么对应关系。

5、什么是设备故障诊断？

答：

指在设备运行中或相对静止条件下测取状态信息，根据故障信息确定系统故障原因的过程，它通过各种手段，掌握产生故障的部位和原因，并预测、预报设备未来的状态，从而找出对策，是防止事故和计划外停机的有效手段。

6、选择测点应满足哪些要求?

答：

1）反映敏感点2）信息丰富点3）适应诊断目的4）适合安装传感器5）符合安全要求。

7、简要叙述“六诊”、“九法”、“三先后”的内容。

六诊：

口问、眼看、耳听、鼻闻、手摸、表测。

前五诊靠感官诊断，属直观法

九法：

分析法、短路法、开路法、切割法、替代法、菜单法、对比法、扰动法、再现故障法

三先后：

先易后难（或先简单，后复杂）、先动后静、先电源后负载

8、数控机床在故障排除阶段应该遵循哪些原则？

（6分）

答：

应该遵循以下原则：

（1）先外部后内部

（2）先检查后通电

（3）先机械后电气

（4）先简单后复杂

五、作图题

1、某自来水公司新购进一台离心式水泵机，在推行预知性维修过程中，经过一段时间的数据收集，得到数据见表，试作出该设备的振动趋势图。

（注：

横坐标-时间/次数，纵坐标-幅值，0.1mm/格）。

并以第八、第十次测量的结果为依据，作出危及线段。

时间/次数

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

幅值（mm）

0.10

0.15

0.15

0.10

0.15

0.20

0.15

0.25

0.50

0.95

2、某自来水公司新购进一台离心式水泵机，在推行预知性维修过程中，经过一段时间的数据收集，得到数据见表，试作出该设备的振动趋势图。

（注：

横坐标-时间/次数，纵坐标-幅值，0.1mm/格）。

并以第八、第十次测量的结果为依据，作出危及线段。

时间/次数

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

幅值（mm）

0.10

0.10

0.11

0.09

0.10

0.12

0.13

0.25

0.50

0.95

3.分析下图，画出相应的谱图。

得分

评卷人

4.分析下图，画出相应的谱图。

5、以下图数控车床进给系统简图为例，作出模块交换法故障诊断Y轴进给失常流程图。

解：

6.作出故障规律的浴盆曲线，并说明各段含义和特点.

答案

早期：

属于跑合或磨合期，故障较多，随跑合期进行故障率逐渐减少至较低；

使用期：

设备正常寿命期故障率较低且相对稳定，持续时间长；

后期：

设备寿命耗散期，故障率随时间迅速增大，需及时修复。

7、某压力机平时8个月采集的数据如下图所示，要求用两点法预测到达危险值的时间，作出趋势图。

设振动异常点V1为第8次测量值，报警点V2为第9次测量值，危险极值VE为1.05mm。

时间/次数

1

2

3

4

5

6

7

8

9

幅值（mm）

0.20

0.21

0.21

0.19

0.20

0.21

0.23

0.35

0.60

解：

六、综合分析题

1、分析给定图示状态维修曲线图，在图中方框内填上适当的说明.

2、分析给出信号的时域方波波形，作出相对应的频谱图。

解：

3、一台数控车床，X、Z轴使用半闭环控制，在用户中运行半年后发现Z轴每次回参考点，总有2、3mm的误差，而且误差没有规律，试问应如何分析故障。

解：

应按下述方式进行分析：

1）调整控制系统参数，看故障消失没有，如没有消失，进行第二步；

2）更换伺服电机，看故障消失没有，如没有消失，故障在机械部分，进行第三步；

3）检查丝杠部分，看故障所在部位；

4）进行故障处理，修复或更换故障零件。

4.分析诊断下面电路，用电压法测量，在下表中填入相应数据，以反映出测点状态与故障原因关系。

故障现象

测试状态

L1～2

L1～3

L1～4

L1～5

L1～6

L1～7

故障原因

SB2按下时KM1不吸合

SB2按下

220

220

220

220

220

220

FR接触不良

0

220

220

220

220

220

SB1接触不良

0

0

220

220

220

220

SB2接触不良

0

0

0

220

220

220

KM2接触不良

0

0

0

0

220

220

SQ接触不良

0

0

0

0

0

220

KM1本身故障

5、下图直齿轮和斜齿轮的刚度比较曲线，试说明斜齿轮比直齿轮寿命长的原因。

直齿轮斜齿轮

解：

1.，直齿轮变化陡，冲击大

2，直齿轮在节园处为单齿啮合。

6、分析给出信号的时域脉冲波波形，作出相对应的频谱图。

7、分析诊断下面电路，用电阻法测量，根据故障原因在表中填入适当数据。

（设KM1的阻值为300Ω，接触不良时R=∞）。

故障现象

测试状态

1～2

2～3

3～4

4～5

5～6

6～7

故障原因

SB2按下时KM1不吸合

SB2按下

∞

0

0

0

0

300

FR接触不良

0

∞

0

0

0

300

SB1接触不良

0

0

∞

0

0

300

SB2接触不良

0

0

0

∞

0

300

KM2接触不良

0

0

0

0

∞

300

SQ接触不良

0

0

0

0

0

≠300

KM1本身故障

8、某加工中心运行时有如下故障现象：

，工作台X轴方向位移过程中产生明显的机械抖动故障，故障发生时系统不报警，试对此故障进行分析。

解：

1）观察CRT屏，看x轴位移脉冲数字量的速率均匀否？

——均匀

2）交换法（交换伺服控制单元）看故障有没有转移？

——没有

3）单独测试电动机有无振动故障？

——没有

4）故障部位在机械传动部分

七、计算题：

1、在图示的传动系统中，若I轴转速1450r／min，

1）计算Ⅱ、Ⅲ轴的旋转频率；2）计算齿数为51、43

以及22、58啮合齿轮的啮合频率。

解：

1）旋转频率fzⅡ=

fzⅢ=fzⅡ×

2）啮合频率

fc51、43=fzI×51=

（或fzⅡ×43≈1232.5Hz）

fc22、58=fzⅡ×22=28.66×22=630.52Hz（或fzⅢ×58=630.48Hz）

2、有一台电动机，监测人员在某次巡查中用TB-1型轴承故障检测仪对其进行诊断，共测量了5组数据，测得数据如下：

名称

1

2

3

4

5

电阻

30

35

40

35

33

油压

18

18

25

20

23

名称

1

2

3

4

5

电阻

77

74

90

77

85

油压

22

28

14

22

20

前轴承后轴承

试判断该电动机轴承状态。

右下图为该仪表面板图

解：

前轴承

电阻平均值

油压平均值

后轴承

电阻平均值

油压平均值

将计算结果轴承状态指示表对照可知：

前轴承处于黄区，表明轴承状态出现异常，应密切关注；后轴承处于绿区，表明该轴承尚属正常，可以继续使用。

3、一台C6140车床诊断后，决定进行大修，该机床复杂系数机械为7，电气为4；若按每个复杂系数需40小时，30元/小时计。

假如修理不能同时进行，则该机床需要停机多长时间（按8小时/天，折合为天数）？

按计划需要多少资金进行修理？

解：

1）机械修理时间t机

t机=7×40/8×=35天

2）电气修理时间t电

t电=4×40/8=20天

3）共需35+20=55天

4）所需资金为

7×40×30+4×40×30=13200元

4、在图示的传动系统中，设输入轴转速为603转/分，试计算牵伸

辊的旋转频率；过桥轴和输入轴、过桥轴和牵伸辊之间齿轮传动的

啮合频率。

解：

1）、旋转频率

输入轴频率fz输入=（603/60）=10.05Hz

则过桥轴

6.28Hz

牵伸辊

2.45Hz

2）、啮合频率

输入轴与过桥轴

301.44Hz

牵伸辊与过桥轴

175.84Hz

5、某电子器材厂新购进一台设备空气压缩机，为了今后衡量其噪音是否合格，需建立一个相对比较标准，拟对该设备进行振动幅度数据收集，以下是对该设备活塞处收集的数据：

次数

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

幅值（mm）

0.10

0.13

0.15

0.11

0.10

0.17

0.14

0.15

0.15

0.13

0.17

次数

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

幅值（mm）

0.12

0.17

0.14

0.11

0.14

0.13

0.13

0.15

0.10

0.12

0.14

请用常用的平均方法计算报警限Vt（K取6）。

时隔6月之后，技术人员再次对同一测点进行测量，共测量五次，结果为0.60，0.75，0.68，0.70，0.65，试判断该设备的状态。

解：

答案：

①平均幅值计算

Vm=（V1+V2+…V22）/22=0.134mm

2）取K=6

报警限Vt

Vt=0.134×6=0.804mm时系统报警.

②运行6月后测振幅平均值为：

Vm=（V1+V2+…V5）/5=0.676mm

结果表