第1章 绪论 1
1.1数控机床概述 1
1.1.1数控机床的定义 1
1.1.2数控机床的组成 2
1.2数控机床的加工过程 3
1.3数控机床故障诊断与维修的目的和意义 5
1.3.1数控机床故障诊断与维修的意义 5
1.3.2数控机床故障诊断与维修的目的 5
1.4数控机床故障诊断的研究对象与故障分类 6
1.4.1数控机床故障诊断的研究对象 6
1.4.2数控机床故障的特点 7
1.4.3数控机床故障的分类 7
1.5数控机床故障诊断与维修的方法与步骤 8
1.5.1数控机床故障诊断与维修的方法 8
1.5.2数控机床故障诊断与维修的一般步骤 12
1.6数控机床的维护 14
第2章 故障信号分析与处理基础 18
2.1信号的分类与描述 18
2.1.1确定性信号与非确定性信号 18
2.1.2能量信号与功率信号 19
2.1.3时限与频限信号 20
2.1.4连续时间信号与离散时间信号 20
2.1.5物理可实现信号 23
2.1.6信号分析中常用函数 23
2.2信号的常用数学变换 26
2.2.1傅里叶变换 26
2.2.2拉普拉斯变换 31
2.2.3z变换 34
2.3信号的时域分析 35
2.3.1时域分解 35
2.3.2时域统计分析 38
2.3.3直方图分析 40
2.3.4相关分析 42
2.4信号的频域分析 43
2.4.1幅值谱分析 44
2.4.2功率谱分析 45
2.5倒频谱分析 47
2.5.1倒频谱的数学描述 47
2.5.2倒频谱分析的应用 48
第3章 数控系统故障诊断 50
3.1数控系统概述 50
3.1.1数控系统的组成 50
3.1.2数控系统的工作过程 52
3.1.3数控系统的功能 53
3.1.4CNC系统的硬件结构 55
3.1.5CNC系统的软件结构 57
3.2典型数控系统简介 59
3.2.1FANUC数控系统 59
3.2.2SIEMENS数控系统的基本配置 69
3.3数控系统故障诊断技术与实例 74
3.3.1数控系统硬件故障诊断 74
3.3.2数控系统软件故障原因与排除方法 76
3.3.3数控系统自诊断技术的应用 78
3.3.4利用机床参数来维修系统 81
第4章 伺服系统的故障诊断与维修 83
4.1伺服系统概述 83
4.1.1伺服系统概念及其作用 83
4.1.2伺服系统的组成与工作原理 83
4.2主轴驱动系统故障及诊断 85
4.2.1常用主轴驱动系统介绍 86
4.2.2主轴伺服系统的故障形式及诊断方法 87
4.2.3直流主轴驱动故障诊断 88
4.2.4交流主轴驱动故障诊断 92
4.3进给伺服系统故障及诊断 100
4.3.1常见进给驱动系统及其结构形式 101
4.3.2进给伺服系统的故障形式及诊断方法 104
4.3.3进给驱动的故障诊断 108
4.3.4进给伺服电机的维护 117
4.4位置检测装置故障及诊断 119
4.4.1常用检测装置的维护 120
4.4.2检测装置故障的常见形式及诊断方法 122
4.4.3检测装置故障的诊断与排除 123
第5章 PLC模块的故障诊断 127
5.1概述 127
5.1.1数控机床中PLC的形式 127
5.1.2PLC与外部信息的交换 128
5.1.3数控机床PLC的功能 129
5.2PLC在数控机床中的应用实例 129
5.2.1数控机床工作状态开关PMC控制 129
5.2.2数控机床加工程序功能开关PMC控制 132
5.2.3数控机床倍率开关PMC控制 136
5.2.4数控机床润滑系统PMC控制 138
5.2.5数控车床自动换刀PMC控制 140
5.2.6数控机床辅助功能代码（M代码）PMC控制 143
5.3常用数控系统的PLC状态的监控方法 146
5.3.1西门子系统的PLC状态显示功能 146
5.3.2FANUC系统的PMC状态监控 149
5.4PLC控制模块的故障诊断 152
5.4.1PLC故障的表现形式 152
5.4.2PLC控制模块的故障诊断方法与实例 153
第6章 数控机床机械结构的故障诊断及维修 160
6.1机械故障的类型及其诊断方法 160
6.1.1机械故障的类型 160
6.1.2机械故障的诊断方法 161
6.2数控机床的启、停运动故障 162
6.2.1主轴不能启动 162
6.2.2机床启动后出现失控现象 162
6.2.3机床出现“死机”而不能动作 163
6.2.4机床返回基准点故障 163
6.3主轴部件故障诊断与维修 164
6.3.1主轴部件的维护特点 164
6.3.2主传动链的故障诊断 166
6.4进给传动系统的故障诊断与维修 174
6.4.1滚珠丝杠螺母副的故障及维护 174
6.4.2进给传动系统的常见故障类型及诊断方法 175
6.4.3进给传动系统常见故障的报警形式 177
6.4.4进给传动系统故障实例 180
6.5导轨副的故障及维护 181
6.6ATC及APC系统的故障诊断与维修 182
6.6.1刀库及换刀机械手（ATC）的维护 183
6.6.2刀库的故障 183
6.6.3换刀机械手的故障 184
6.6.4工作台自动交换装置的故障诊断 186
6.7液压与气动系统的故障诊断与维修 187
6.7.1液压传动系统的原理与维护 187
6.7.2液压传动系统的故障诊断及排除 189
6.7.3气动系统的原理与维护 192
6.8数控机床润滑系统的故障诊断 194
6.8.1数控机床润滑系统的故障分析 194
6.8.2润滑系统的故障诊断 196
6.9数控机床机械故障的综合诊断与实例 196
6.9.1机械故障的综合诊断 197
6.9.2故障实例的综合分析 197
6.10数控机床运动质量特性故障诊断 203
6.10.1位置偏差过大 203
6.10.2零件的加工精度差 204
6.10.3两轴联动铣削圆周时圆度超差 204
6.10.4机床运动时超调引起的精度不良 205
6.10.5故障分析实例 205
第7章 数控机床切削加工过程状态监测与故障诊断 207
7.1机床加工过程状态监测与故障诊断的内容及待研究的问题 207
7.1.1监测与诊断的特点 207
7.1.2监测与诊断的内容 208
7.1.3待研究的问题 209
7.1.4切削过程工况监控系统 210
7.2切削过程刀具磨损与破损的在线监测与诊断 211
7.2.1切削过程中发生的物理现象及刀具监控原理 211
7.2.2刀具磨破损在线自动检测 212
7.2.3刀具寿命管理监视系统 212
7.2.4切削过程刀具磨损与破损的振动监测法 213
7.2.5刀具磨损与破损的主电机功率或电流监测法 220
7.2.6刀具磨破损的声发射监控法 221
7.2.7刀具磨破损检测技术的综合应用 224
7.3切削颤振的在线监控 226
7.3.1特征信号的选择 226
7.3.2切削颤振的统计特征 227
7.3.3颤振的频域特征分析 227
7.4切屑状态的在线监控 228
7.4.1概述 228
7.4.2信号采集及预处理 229
7.4.3切屑折断频率fc的计算方法 229
7.4.4切屑折断状态的频域特征分析 230
7.4.5切屑状态的统计特性 231
第8章 常用故障检测及诊断仪器仪表 233
8.1万用表 233
8.2示波器 233
8.2.1示波器的选择 233
8.2.2示波器的使用 234
8.3逻辑测试笔 235
8.3.1逻辑测试笔的功能 236
8.3.2逻辑测试笔的使用 236
8.3.3逻辑测试笔的选择 237
8.4逻辑分析仪 238
8.4.1逻辑分析仪的特点 238
8.4.2逻辑分析仪的结构原理 239
8.4.3逻辑分析仪的触发方式和显示方式 241
8.4.4逻辑分析仪的使用 242
8.5集成电路测试仪 244
8.5.1概述 244
8.5.2集成电路测试仪的结构原理 245
8.5.3集成电路测试仪的功能 246
8.5.4集成电路测试仪的使用 246
8.6特征代码分析仪 248
8.6.1特征代码分析仪的结构原理 248
8.6.2特征代码分析仪的使用 250
8.7存储器测试仪 251
8.7.1存储器测试仪的结构原理 251
8.7.2存储器测试仪的使用 251
8.8短路故障追踪仪 252
8.8.1短路故障追踪仪的原理 252
8.8.2“创能”短路故障追踪仪面板 253
8.8.3短路故障追踪仪的应用 254
8.9激光干涉仪 255
8.10球杆仪 256
8.11其他诊断仪器 257
第9章 数控机床故障诊断与维修实例 258
9.1CNC系统故障维修实例 258
9.1.1FANUC CNC系统故障诊断实例 258
9.1.2SIEMENS CNC系统故障维修实例 263
9.1.3其他CNC系统故障诊断实例 267
9.2伺服系统故障维修实例 269
9.3主轴系统故障维修实例 278
9.4刀架刀库系统故障维修实例 283
9.5工作台故障维修实例 290
第10章 数控机床故障诊断技术最新进展 296
10.1数控机床故障诊断的小波分析技术 296
10.1.1小波变换基础 297
10.1.2基于小波分析的故障诊断 300
10.2数控机床故障诊断的模糊诊断技术 300
10.2.1模糊故障诊断基础 300
10.2.2基于模糊诊断的数控机床故障诊断 312
10.3数控机床故障诊断的神经网络诊断技术 313
10.3.1神经网络基础 313
10.3.2基于神经网络的数控机床故障诊断 317
10.4数控机床故障诊断的专家系统 318
10.4.1专家系统的基本组成 318
10.4.2知识库的建立与维护 320
10.4.3全局数据库及其管理系统 321
10.4.4推理机 322
10.4.5解释子系统设计 323
10.4.6神经网络与专家系统 323
10.4.7数控机床故障诊断的专家系统 324
参考文献 326