高级数控技工必备技能与典型实例：机床设备维修篇

第1篇 数控机床与数控系统基础
第1章 数控机床的结构、分类与工作原理 2
1.1 数控机床的构成 2
1.2 数控机床的分类 4
1.2.1 按工艺用途划分 4
1.2.2 按运动方式划分 7
1.2.3 按控制方式划分 8
1.2.4 按功能水平划分 9
1.3 机床数字控制的基本原理 10
1.3.1 数字控制的基本概念 10
1.3.2 数控机床的工作过程 11
1.3.3 数控系统中的辅助功能及实现 13
1.3.4 数控机床加工零件的操作过程 13
1.4 本章小结 13
1.5 思考练习题 14
第2章 典型数控系统的结构及其工作原理 16
2.1 FANUC数控系统结构 16
2.1.1 FANUC 6系统 16
2.1.2 FANUC 11系统 18
2.1.3 FANUC 0系统 18
2.1.4 FANUC 15/16/18系统 22
2.2 FANUC数控系统工作原理 23
2.2.1 微处理器和总线 24
2.2.2 存储器 25
2.2.3 位置控制单元 25
2.2.4 输入/输出（I/O）接口 28
2.2.5 可编程控制器（PC） 31
2.3 SIEMENS数控系统结构 32
2.3.1 SIEMENS 810/820系统 32
2.3.2 SIEMENS 802系列系统 32
2.3.3 SIEMENS 810D/840D系统 35
2.4 SIEMENS数控系统工作原理 38
2.4.1 多微处理器系统优点 38
2.4.2 多微处理器CNC系统的典型结构 38
2.5 本章小结 41
2.6 思考练习题 41
第3章 数控机床与加工零件的关系 43
3.1 数控机床的精度检验 43
3.1.1 机床几何精度的检验 43
3.1.2 机床定位精度的检验 47
3.1.3 机床切削精度的检验 50
3.2 数控加工中切削参数的选择 52
3.2.1 数控车削切削用量的选择 52
3.2.2 数控铣削切削用量的选择 55
3.3 本章小结 57
3.4 思考练习题 57
第2篇 数控机床的选装、调试与维修
第4章 数控机床的选装与调试 60
4.1 常用数控系统及其选用 60
4.1.1 常用数控系统 60
4.1.2 数控系统的选择 67
4.2 数控机床的安装和调试 68
4.2.1 机床的安装 68
4.2.2 机床的调试 69
4.3 数控机床的验收 72
4.3.1 机床外观的检查 72
4.3.2 机床性能及数控系统性能检查 73
4.4 典型实例——FANUC机床的安装与调试 75
4.4.1 核对 75
4.4.2 硬件安装和连接 75
4.4.3 其他设备的安装和连接 80
4.4.4 基本参数设定 82
4.5 本章小结 87
4.6 思考练习题 87
第5章 数控机床的常见维修知识 88
5.1 数控机床常用故障检测仪器仪表 88
5.1.1 测量仪器仪表 88
5.1.2 维修工具 92
5.2 数控机床维修的基本要求与步骤 93
5.2.1 数控机床维修的基本要求 93
5.2.2 维修工作步骤 96
5.3 数控机床的日常维护及保养方法 99
5.3.1 日常性维护的重要性 99
5.3.2 数控机床使用中应注意的问题 100
5.3.3 CNC系统的使用检查 101
5.3.4 机械部件的维护 102
5.3.5 机床精度的维护检查 104
5.4 数控机床常见故障及处理方法 104
5.4.1 数控机床常见故障分类 104
5.4.2 故障的常规处理方法 107
5.4.3 数控系统自诊断技术 109
5.5 本章小结 112
5.6 思考练习题 113
第6章 数控机床常见部件的维护与维修 114
6.1 数控机床的常见机械部件 114
6.1.1 齿轮变速 115
6.1.2 数控机床机械故障诊断的方法 118
6.2 主轴部件的维护与维修 119
6.2.1 数控机床对主传动的要求 119
6.2.2 主传动的机械结构 120
6.2.3 主轴部件故障诊断方法 124
6.3 滚珠丝杠螺母副的维护与维修 124
6.3.1 滚珠丝杠螺母副的工作原理与特点 125
6.3.2 滚珠丝杠螺母副的循环方式 125
6.3.3 滚珠丝杠副轴向间隙的调整和预紧方法 127
6.3.4 滚珠丝杠螺母副的选用 128
6.3.5 滚珠丝杠螺母副的支承形式和制动方式 129
6.3.6 滚珠丝杠副故障诊断的方法 130
6.4 刀库及换刀装置的维护与维修 130
6.4.1 回转刀架换刀装置 131
6.4.2 多主轴转塔头换刀装置 133
6.4.3 带刀库的自动换刀装置 134
6.4.4 刀库及换刀装置的维修 139
6.5 导轨副的维护与维修 140
6.5.1 导轨的基本要求 140
6.5.2 数控机床常用导轨 140
6.5.3 导轨副故障诊断方法 143
6.6 辅助控制装置的维护与维修 143
6.6.1 液压系统的故障诊断与维修 144
6.6.2 气动系统的故障诊断与维修 146
6.6.3 润滑系统的故障诊断与维修 149
6.6.4 自动排屑装置故障诊断与维修 152
6.7 数控机床启、停运动故障与维修 153
6.8 典型实例——数控机床部件的维修 156
6.8.1 主轴部件维修的典型实例 156
6.8.2 滚珠丝杠螺母副维修的典型实例 160
6.8.3 刀库及换刀装置维修的典型实例 162
6.8.4 导轨副维修的典型实例 168
6.8.5 液压系统故障维修的典型实例 170
6.8.6 气动系统故障维修的典型实例 175
6.8.7 润滑系统故障维修的典型实例 177
6.8.8 自动排屑装置故障维修的典型实例 178
6.9 本章小结 179
6.10 思考练习题 179
第3篇 数控系统、伺服系统的维修
第7章 典型数控系统的故障诊断与维修 182
7.1 FANUC系统的故障诊断与维修 182
7.1.1 数控系统的日常维护 182
7.1.2 数控系统硬件故障的维修处理 185
7.1.3 数控系统的软件故障及处理 191
7.1.4 利用机床参数维修数控系统 194
7.2 SIEMENS系统的故障诊断与维修 201
7.2.1 数控系统的日常维护 201
7.2.2 数控系统硬件故障的维修处理 202
7.2.3 数控系统的软件故障及处理 205
7.2.4 利用机床参数维修数控系统 207
7.3 典型实例——FANUC数控系统故障诊断与维修 208
7.4 典型实例——SIEMENS数控系统故障诊断与维修 217
7.5 本章小结 225
7.6 思考练习题 225
第8章 伺服系统的故障诊断与维修 226
8.1 伺服系统的概述 226
8.1.1 伺服系统的组成 226
8.1.2 数控机床对进给伺服系统的要求 227
8.2 主轴伺服系统的故障诊断与维修 228
8.2.1 主轴驱动系统概述 228
8.2.2 FANUC主轴驱动系统的故障诊断与维修 232
8.2.3 SIEMENS主轴驱动系统的故障诊断与维修 239
8.3 进给伺服系统的维护与维修 241
8.3.1 伺服进给系统概述 241
8.3.2 常见伺服系统故障及诊断归纳 244
8.3.3 FANUC伺服系统的故障诊断与维修 246
8.3.4 SIEMENS伺服系统的故障诊断与维修 251
8.4 位置检测装置的维护及故障诊断 255
8.4.1 位置检测装置的要求与类型 255
8.4.2 位置检测装置故障形式 257
8.4.3 位置检测元件的维护 257
8.5 典型实例——伺服系统故障诊断与维修 259
8.5.1 典型实例——主轴伺服系统维修实例 259
8.5.2 典型实例——进给伺服系统维修实例 268
8.5.3 典型实例——位置检测装置维修实例 281
8.6 本章小结 284
8.7 思考练习题 284
第4篇 CNC及PLC的维修
第9章 CNC的故障诊断与维修 286
9.1 电源的故障诊断 286
9.1.1 电源单元（模块）故障 286
9.1.2 电源不能接通故障 294
9.2 系统显示故障维修 298
9.2.1 系统显示故障维修分析 298
9.2.2 FANUC系统显示故障维修示例 299
9.2.3 SIEMENS系统显示故障维修示例 301
9.3 CNC单元故障维修 302
9.3.1 CNC单元故障简介 302
9.3.2 CNC单元故障维修要点 303
9.3.3 CNC单元系统软件故障维修示例 303
9.3.4 CNC单元系统硬件故障维修示例 306
9.3.5 系统外部干扰引起的故障维修示例 309
9.3.6 系统参数设定、调整错误故障 310
9.4 急停操作系统故障维修 312
9.4.1 急停操作系统故障维修要点 312
9.4.2 急停操作系统故障示例 313
9.5 手动操作类故障诊断维修 315
9.5.1 手动操作类故障维修要点 315
9.5.2 FANUC系统手动操作故障维修示例 315
9.5.3 SIEMENS系统手动操作故障维修示例 316
9.6 参考点报警类故障诊断维修 317
9.6.1 回参考点位置调整不当引起的故障维修示例 319
9.6.2 “零脉冲”不良故障维修分析与示例 320
9.6.3 参数设定错误的故障维修分析与示例 321
9.7 其他故障维修的要点归纳 323
9.8 典型实例——CNC的故障诊断与维修 325
9.8.1 电源故障维修典型实例 325
9.8.2 系统显示故障维修典型实例 332
9.8.3 CNC单元故障维修典型实例 334
9.8.4 急停操作系统故障维修典型实例 337
9.8.5 手动操作类故障维修典型实例 338
9.8.6 参考点报警类故障维修典型实例 341
9.9 本章小结 343
9.10 思考练习题 343
第10章 数控机床PLC的故障诊断与维修 345
10.1 PLC在数控机床中的应用 345
10.1.1 PLC的产生与发展 345
10.1.2 PLC的基本结构 346
10.1.3 PLC的工作过程 348
10.1.4 数控机床用PLC 349
10.1.5 润滑系统自动控制梯形图举例 351
10.1.6 刀库自动选刀控制梯形图举例 353
10.2 数控机床PLC的故障诊断 357
10.2.1 PLC故障的表现形式 357
10.2.2 数控机床PLC故障诊断的方法 357
10.3 典型实例——数控机床PLC故障维修 363
10.4 本章小结 370
10.5 思考练习题 370
附录A 全国数控大赛试题精选（数控机床部分） 371
A.1 数控大赛理论知识试题精选 371
试卷一 371
试卷二 375
试卷三 383
A.2 数控机床技能大赛试题精选 390
A.2.1 数控车床操作试题 390
A.2.2 数控铣床操作试题 392
附录B FANUC系统报警一览表 397
B.1 FANUC 6/0系统（以下简写为FS6、FS0）报警一览表 397
B.2 FANUC 11/15/150系统报警一览表（详见表B-17） 411
附录C SIEMENS系统报警一览表 422
附录D 全书习题答案 430
D.1 思考练习题答案 430
D.2 全国数控大赛试题精选（数控机床部分）答案 433
试卷一答案 433
试卷二答案 436
试题三答案 437