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第1章 数控机床故障诊断与维修基础 1

1.1 数控机床体系结构 1

1.1.1 数控机床的类型 1

1.1.2 数控机床存在的运动 2

1.1.3 数控机床体系结构 5

1.2 数控机床故障特点及类型 13

1.2.1 数控机床故障特点 13

1.2.2 数控机床故障分类 14

1.3 数控机床故障诊断及排除的方法 16

1.3.1 数控机床故障诊断、排除应遵循的基本原则 16

1.3.2 故障诊断排除的一般流程 17

1.3.3 数控系统的自诊断技术 20

1.3.4 数控机床故障诊断排除的基本方法 23

思考与练习题 30

第2章 数控机床电气控制基础 31

2.1 数控机床电气控制及基本回路 31

2.1.1 数控机床常用控制电器简介 31

2.1.2 电气控制基本回路 35

2.1.3 典型控制回路 39

2.1.4 数控机床典型控制线路 45

2.2 数控机床用可编程控制器 51

2.2.1 可编程控制器的基本结构及工作原理 51

2.2.2 数控机床用可编程控制器类型及实现功能 55

2.2.3 PLC指令系统 59

2.2.4 PLC在数控机床上应用示例 64

2.3 步进电动机驱动装置 73

2.3.1 反应式步进电动机 73

2.3.2 多段反应式步进电动机 75

2.3.3 混合式步进电动机 76

2.3.4 步进电动机的细分 78

2.3.5 步进电动机的使用及几种步进电动机的比较 79

2.3.6 步进电动机的控制 80

2.3.7 晶体三极管简介 81

2.3.8 步进电动机驱动电路 83

2.4 直流伺服驱动装置 85

2.4.1 集成运算放大器简介 85

2.4.2 直流伺服电动机 90

2.4.3 晶闸管—电动机直流自动调速系统 97

2.4.4 晶体管—直流脉宽（PWM）调制自动控制系统 108

2.5 交流伺服驱动装置 114

2.5.1 交流伺服电动机 114

2.5.2 变频调速技术简介 120

2.5.3 晶闸管交—直—交电压型变频器 123

2.5.4 晶闸管交—直—交电流型变频器 126

2.5.5 脉宽调制型（PWM）变频器 130

2.6 数控机床主轴驱动装置 130

2.6.1 直流主轴驱动装置 130

2.6.2 交流模拟主轴驱动装置 136

2.6.3 交流数字主轴驱动装置 142

2.7 数控机床典型驱动装置及接口技术 144

2.7.1 进给驱动装置的接口 144

2.7.2 典型步进电动机驱动装置 155

2.7.3 变频电动机驱动装置 158

2.7.4 交流伺服电动机驱动装置 160

思考与练习题 165

第3章 数控系统体系结构及参数设定 167

3.1 数控系统的基本构成 167

3.1.1 数控系统的体系结构 167

3.1.2 数控系统的硬件结构 169

3.1.3 数控系统的软件结构 173

3.2 典型数控系统及其接口 176

3.2.1 FANUC数控系统 176

3.2.2 SIEMENS数控系统 183

3.2.3 华中世纪星HNC-21数控系统 194

3.3 数控系统的参数设定 197

3.3.1 数控系统的参数 197

3.3.2 数控系统参数类型 198

3.3.3 参数的显示与修改 200

思考与练习题 203

第4章 数控系统故障诊断与维修 204

4.1 数控系统电源类故障诊断与维修 204

4.1.1 电源单元工作原理 204

4.1.2 电源系统抗干扰技术 217

4.1.3 电源类故障诊断与维修 222

4.2 数控系统显示类故障诊断与维修 226

4.2.1 系统显示类故障现象 226

4.2.2 常见显示类故障及排除方法 226

4.2.3 显示类故障维修实例 227

4.3 数控系统软件类故障诊断与维修 229

4.3.1 数控系统软件的基本配置 229

4.3.2 软件故障发生的原因 229

4.3.3 软件故障排除方法 230

4.4 数控系统回参考点类故障诊断与维修 232

4.4.1 机床返回参考点的必要性 232

4.4.2 机床返回参考点的几种方式 232

4.4.3 机床回参考点的操作过程 234

4.4.4 机床回参考点常见故障及排除 234

4.4.5 机床回参考点故障维修示例 236

4.5 数控系统参数设定类故障诊断与维修 238

4.5.1 参数丢失的原因及重装 238

4.5.2 参数错误的故障现象 239

4.5.3 数控系统参数类故障维修实例 240

4.6 数控系统急停报警类故障诊断与维修 241

4.6.1 急停回路电气原理图 241

4.6.2 系统急停不能复位的原因 242

4.6.3 数控系统急停报警类故障维修实例 242

4.7 数控机床操作类故障诊断与维修 243

4.7.1 数控机床基本操作 243

4.7.2 常见故障及排除 244

4.7.3 数控机床操作类故障维修实例 245

4.8 数控机床PLC类故障诊断与维修 246

4.8.1 数控机床PLC故障的表现形式 246

4.8.2 可编程序控制器类故障诊断的要点 246

4.8.3 数控机床可编程序控制器类故障诊断方法 246

4.8.4 数控机床可编程序控制器类故障维修实例 247

思考与练习题 249

第5章 进给伺服系统故障诊断与维修 250

5.1 步进电动机驱动系统的故障诊断与维修 252

5.1.1 步进电动机驱动器与数控系统的连接 252

5.1.2 步进电动机驱动系统故障特点 252

5.1.3 步进电动机驱动常见故障 252

5.1.4 步进电动机驱动维修实例 253

5.2 直流伺服驱动系统故障诊断与维修 254

5.2.1 直流伺服驱动系统的类型 254

5.2.2 晶闸管SCR直流伺服驱动 254

5.2.3 晶体管直流脉宽调制PWM伺服驱动 260

5.2.4 直流伺服驱动维修实例 265

5.3 交流伺服驱动系统故障诊断与维修 267

5.3.1 交流伺服驱动系统常见结构形式 267

5.3.2 交流伺服驱动原理 269

5.3.3 FANUC交流模拟伺服驱动系统 273

5.3.4 SIEMENS交流模拟伺服驱动系统 279

5.3.5 交流伺服驱动维修实例 285

思考与练习题 290

第6章 主轴驱动系统故障诊断与维修 291

6.1 主轴驱动基础 291

6.1.1 数控机床对主轴驱动系统的要求 291

6.1.2 常用主轴驱动系统简介 292

6.1.3 主轴伺服系统常见故障形式及诊断方法 293

6.2 直流主轴驱动系统 294

6.2.1 直流主轴驱动原理 294

6.2.2 FANUC S系列直流主轴驱动装置 296

6.2.3 直流主轴驱动系统维修实例 300

6.3 交流主轴驱动系统 302

6.3.1 FANUC交流模拟主轴驱动装置 302

6.3.2 SIEMENS交流主轴驱动装置 308

6.3.3 交流主轴驱动系统维修实例 314

思考与练习题 316

第7章 数控机床机械装置故障诊断与维修 318

7.1 数控机床机械结构故障概述 318

7.1.1 数控机床机械故障的特点 318

7.1.2 机械部件故障常见类型 318

7.1.3 数控机床各典型部件可能出现的主要故障 319

7.2 主轴部件的故障诊断与维修 320

7.2.1 数控机床对主轴部件的要求 320

7.2.2 主运动的实现方式及主轴端部结构 320

7.2.3 主轴部件的支承方式与预紧 322

7.2.4 主轴的密封与润滑 326

7.2.5 主轴准停装置及自动换刀 330

7.2.6 主轴的维护 331

7.2.7 主轴常见故障诊断与维修 331

7.2.8 数控机床主轴维修实例 332

7.3 进给运动部件的故障诊断与维修 333

7.3.1 对数控机床进给系统机械结构的要求 333

7.3.2 齿轮副间隙的消除 333

7.3.3 滚珠丝杠螺母副间隙调整及预紧 335

7.3.4 数控机床导轨 339

7.3.5 进给运动部件维修实例 345

7.4 刀具自动交换装置故障诊断与维修 348

7.4.1 数控机床常见自动换刀方式 348

7.4.2 加工中心刀库及换刀装置的维护 352

7.4.3 换刀装置常见故障诊断与维修 352

7.5 数控机床辅助装置 355

7.5.1 液压系统在数控机床上的应用 355

7.5.2 液压系统基本构成及常见故障表现形式 358

7.5.3 液压系统常见故障诊断与维修 359

思考与练习题 361

参考文献 363