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第1章 数控系统的结构与调试技术1

1.1数控系统的组成及工作过程1

1.1.1数控系统的组成1

1.1.2数控系统的特点3

1.1.3计算机数控系统的工作过程3

1.2计算机数控系统的数据信息5

1.2.1数控机床的控制信息5

1.2.2数控机床的接口信息5

1.2.3 CNC装置的数据转换信息7

1.3 CNC装置的硬件结构8

1.3.1单微处理器结构8

1.3.2多微处理器结构10

1.4 CNC系统软件结构及控制12

1.4.1 CNC系统的软硬件界面13

1.4.2 CNC系统的软件结构与控制13

1.5 CNC系统常用的外设及接口17

1.5.1数控机床输入／输出（I/O）接口17

1.5.2异步串行通信接口20

1.5.3网络通信接口21

1.6常用数控系统22

1.6.1 FANUC公司的CNC装置23

1.6.2 SIEMENS公司的CNC装置25

1.6.3华中“世纪星”数控系统27

1.6.4航天数控系统28

1.7数控系统的调试技术29

1.7.1分辨力的计算29

1.7.2输入机床参数的顺序29

1.7.3各坐标轴的控制调整30

1.7.4各坐标轴参数极限的调整30

1.7.5偏置值和最大进给率的调整30

1.7.6输入机床参数30

1.7.7设置M功能代码31

1.7.8各直线坐标轴滚珠丝杠的误差补偿31

1.7.9机床各坐标轴参考点及机床零点的设定32

1.7.10进给保持的应用33

第2章 数控机床电气系统的连接与调试34

2.1数控机床的电气控制系统34

2.1.1电气控制系统的构成形式34

2.1.2电气系统连接的基本过程35

2.1.3数控系统电源的连接38

2.2数控系统电器部件的安装与连接40

2.2.1基本单元连接40

2.2.2总体连接41

2.2.3伺服／主轴放大器的连接42

2.2.4急停的连接43

2.2.5电动机制动器的连接44

2.2.6电源的连接44

2.2.7电气接线的关键技术45

2.3电气系统的通电与调试48

2.3.1电气系统的通电检查48

2.3.2电气系统的调试49

2.4数控机床电气手册的识别52

2.4.1电气手册的识读52

2.4.2查找回路的方法56

第3章 数控系统的调试与参数调整61

3.1 FANUC Oi系统的调试61

3.1.1调试前的检查61

3.1.2系统参数设定62

3.1.3 FANUC Oi Mate-MB基本参数67

3.1.4伺服系统的设定与调试69

3.1.5主轴参数设置与调整71

3.1.6刀具参数设置72

3.1.7 PMC梯形图的调试72

3.1.8伺服参数的优化74

3.1.9螺距误差补偿与反向间隙补偿76

3.2通电试车76

3.2.1各控制回路的调试76

3.2.2资料整理，数据备份77

3.2.3使用外接PC进行数据的备份与恢复79

3.3 SINUMERIK 802C系统的调试80

3.3.1通电和系统引导80

3.3.2 PLC调试81

3.3.3初始化调试82

3.3.4主轴调试84

3.3.5调试完成后的工作86

3.4 SINUMERIK 802CBL系统参数的设置和调整87

3.4.1 SINUMERIK 802CBL系统口令87

3.4.2系统数据的显示和修改88

3.4.3参数设置89

3.5 SINUMERIK 802CBL系统数据备份与传输91

3.5.1系统的数据保护91

3.5.2 SINUMERIK 802CBL数据保存92

3.6 SINUMERIK 840D系统的调试94

3.6.1开机准备94

3.6.2开机和启动95

3.6.3 NC和PLC总清97

3.6.4 PLC软件系统的安装与调试98

3.6.5机床数据（MD， Machine Data）的调试103

3.6.6 MMC软件的安装106

3.7 SINUMERIK 840D的数据备份107

3.7.1数据备份的方法107

3.7.2系列备份（Series Start-up）107

3.7.3分区备份109

3.8数据的恢复109

3.9螺距误差补偿110

3.9.1螺距误差补偿的方法110

3.9.2螺距误差补偿的操作步骤111

第4章 数控系统的故障诊断与维修技术112

4.1数控系统故障的分类与诊断112

4.1.1数控系统发生故障的部位及分类形式112

4.1.2数控系统的故障自诊断113

4.1.3启动自诊断114

4.1.4在线诊断115

4.1.5离线诊断118

4.2故障诊断的专家系统119

4.2.1专家系统的概念119

4.2.2故障诊断专家系统的架构120

4.2.3故障名词解释121

4.2.4故障诊断专家系统的应用121

4.2.5人工神经网络（ANN）诊断122

4.3实时控制中的三种故障自诊断122

4.3.1 ROM、 PROM、 EPROM只读存储器软件诊断122

4.3.2 RAM随机存储器软件诊断123

4.3.3反馈电路故障诊断123

4.4数控系统软、硬件故障诊断分析124

4.4.1数控系统硬件故障诊断分析124

4.4.2数控系统软件故障诊断分析131

4.5数控系统的故障诊断及维修实例134

4.5.1电源的故障诊断及维修134

4.5.2系统显示的故障诊断及维修138

4.5.3急停报警类故障诊断及维修140

4.5.4操作类故障诊断及维修144

4.5.5参考点、编码器类故障分析与维修146

4.6参数设定错误引起的故障150

4.6.1数控系统参数丢失150

4.6.2参数设定错误引起的部分故障现象150

第5章 可编程序控制器的调试与故障诊断151

5.1可编程序控制器的组成与分类151

5.1.1可编程序控制器的组成151

5.1.2可编程序控制器的分类151

5.2可编程序控制器的功能153

5.2.1 PLC的接口153

5.2.2 PLC的几种控制功能155

5.2.3可编程序控制器对继电器控制系统的仿真155

5.2.4可编程序控制器I/O延迟响应157

5.2.5 PLC的数据处理功能159

5.2.6数控机床中PLC的程序编制步骤160

5.3 PLC在数控机床上的调试161

5.3.1主轴的控制161

5.3.2 CNC装置刀库的控制165

5.4数控机床电气系统与PLC的关联控制168

5.4.1数控机床PLC的控制对象168

5.4.2 PLC和NC的关系169

5.4.3 PLC在数控机床中的作用170

5.4.4 PLC和外围电路的关系171

5.5可编程序控制器的故障诊断179

5.5.1 PLC控制模块的故障诊断方法179

5.5.2与PLC有关的故障特点180

5.5.3 PLC故障检测显示181

5.6与PLC有关的故障检测思路和实例181

5.6.1根据故障号诊断故障181

5.6.2根据动作顺序诊断故障182

5.6.3根据控制对象的工作原理诊断故障183

5.6.4根据PLC的I/O状态诊断故障184

5.6.5通过PLC梯形图诊断故障186

5.6.6动态跟踪梯形图诊断故障187

第6章 数控主轴驱动系统的故障诊断189

6.1主轴驱动系统189

6.1.1数控机床主轴驱动系统的分类189

6.1.2不同类型主轴系统的特点和使用范围190

6.1.3常用的主轴驱动系统192

6.1.4主轴定向控制方案194

6.2直流主轴伺服系统195

6.2.1直流主轴驱动系统的控制回路与主电路195

6.2.2直流主轴伺服系统的故障诊断及排除198

6.2.3故障诊断实例201

6.3交流主轴驱动系统203

6.3.1交流主轴驱动系统的特点204

6.3.2交流主轴驱动系统的原理204

6.3.3交流伺服主轴驱动系统常见故障诊断及排除206

6.3.4故障诊断实例208

6.4主轴通用变频器210

6.4.1变频器技术211

6.4.2通用变频器的组成及端子功能211

6.4.3 CNC系统与变频器的信号流程212

6.4.4变频器功能参数的设定及操作215

6.4.5 SIEMENS MICROMASTER 420型通用变频器216

6.4.6变频器的参数及故障诊断217

6.4.7通用变频器常见的报警及保护220

6.4.8通用变频器常见的故障诊断及处理221

6.4.9通用变频器故障诊断实例223

第7章 数控伺服驱动系统的故障诊断225

7.1伺服系统的结构与工作原理225

7.1.1伺服系统的组成225

7.1.2伺服系统的工作原理226

7.1.3伺服系统的类型228

7.1.4数控机床对进给伺服系统的要求231

7.1.5进给伺服系统的基本形式232

7.2伺服驱动系统235

7.2.1直流伺服驱动系统235

7.2.2交流伺服系统237

7.3进给伺服系统的故障诊断及其排除238

7.3.1故障的现象、原因及其排除239

7.3.2故障定位243

7.3.3故障诊断与维修实例244

7.4步进电动机驱动系统的故障诊断及其排除247

7.4.1步进电动机的结构原理及分类248

7.4.2步进电动机驱动器STEPDRIVE C（或STEPDRIVE C+）249

7.4.3步进电动机驱动系统的故障诊断分析250

7.4.4操作错误引起的进给故障253

7.4.5机床数据错误引起的进给故障254

7.4.6故障诊断与维修实例255

第8章 数控位置检测装置的故障诊断258

8.1数控机床的位置检测装置258

8.1.1检测装置的分类258

8.1.2数控机床对检测元体和位置检测装置的要求260

8.2旋转编码器的原理及故障诊断261

8.2.1增量式旋转编码器261

8.2.2绝对式旋转编码器262

8.2.3编码器在数控机床中的应用264

8.2.4位置检测装置的故障诊断267

8.2.5光电脉冲编码器的故障诊断与维修269

8.3光栅尺的原理及故障诊断277

8.3.1光栅的结构和原理277

8.3.2信号处理281

8.3.3光栅尺的维修281

8.3.4故障诊断与维修实例282

8.4旋转变压器和感应同步器的原理及故障诊断284

8.4.1旋转变压器284

8.4.2感应同步器286

8.4.3旋转变压器和感应同步器的维修288

8.5磁栅的原理及故障诊断289

8.5.1磁栅289

8.5.2磁性标尺290

8.5.3拾磁磁头290

8.5.4故障诊断与维修实例293

参考文献294