第1章數控機床維修基礎知識

1.1數控機床1

1.1.1數控機床的概念1

1.1.2數控機床的構成1

1.1.3數控機床的種類1

1.2數控繫統1

1.2.1數控繫統的構成1

1.2.2數控繫統的種類1

1.3數控機床故障維修的準備工作2

1.3.1數控機床故障維修工作的知識準備2

1.3.2數控機床故障維修工作需要的資料準備3

1.3.3數控機床故障維修工作的儀器、工具準備3

1.4數控機床故障的種類4

1.5數控機床的故障診斷與維修常用方法7

1.5.1數控機床故障診斷的原則7

1.5.2數控機床故障診斷維修的方法7



第2章典型數控繫統介紹

2.1西門子810T/M繫統12

2.1.1西門子810T/M繫統的構成12

2.1.2西門子810T/M繫統的初始化操作15

2.1.3西門子810T/M繫統的密碼問題17

2.2西門子840D pl繫統17

2.2.1西門子840D pl繫統的構成17

2.2.2西門子840D pl繫統的NCU模塊19

2.2.3西門子840D pl繫統NCU模塊上的數碼管與指示燈的含義21

2.2.4西門子840D pl繫統NCU模塊上開關和按鈕的作用21

2.2.5西門子840D pl繫統的MCP22

2.2.6西門子840D pl繫統的PCU50.124

2.2.7西門子840D pl繫統初始化操作25

2.2.8西門子840D繫統密碼保護問題25

2.3西門子840D sl繫統26

2.3.1西門子840D sl繫統的構成26

2.3.2西門子840D sl繫統的NCU模塊27

2.3.3西門子840D sl繫統NCU模塊上的數碼管與指示燈的含義27

2.3.4西門子840D sl繫統NCU模塊上的開關與按鈕的作用30

2.3.5西門子840D sl繫統NX擴展模塊30

2.3.6西門子840D sl繫統PCU模塊31

2.3.7西門子840D sl繫統客戶端TCU模塊33

2.3.8西門子840D sl繫統初始化操作34

2.4發那科0C繫統35

2.4.1發那科0C繫統的構成35

2.4.2發那科0C繫統的連接36

2.5發那科0iC繫統37

2.5.1發那科0iC繫統的構成37

2.5.2發那科0iC繫統的連接41



第3章數控機床編程繫統

3.1數控機床編程繫統介紹42

3.1.1加工程序的格式42

3.1.2G指令代碼44

3.1.3M指令代碼45

3.2M指令的實現46

3.2.1西門子810T/M繫統M指令的實現46

3.2.2西門子810D/840D繫統M指令的實現48

3.2.3發那科0C繫統M指令的實現48

3.2.4發那科0iC繫統M指令的實現49

3.3西門子數控繫統@指令50

3.3.1@指令的構成50

3.3.2@指令的分組50

3.3.3西門子@指令表52

3.4數控機床加工程序不執行故障的維修60

3.4.1數控機床加工程序不執行故障的原因61

3.4.2加工程序問題引起不執行加工程序的故障維修案例61

3.4.3M指令問題引起加工程序不執行的故障維修案例64

3.4.4參數設置問題引起加工程序不執行的故障維修案例71

3.4.5由於操作問題引起不執行加工程序的故障維修案例75

3.4.6機床故障引起數控機床加工程序不執行的故障維修案例76

3.4.7其他引起不執行加工程序的故障維修案例84



第4章數控繫統機床數據與備份

4.1數控繫統機床數據88

4.1.1西門子810T/M繫統機床數據88

4.1.2西門子840D sl繫統機床數據89

4.1.3發那科0C繫統機床數據91

4.1.4發那科0iC繫統機床數據92

4.2利用數控繫統機床數據維修數控機床故障94

4.3西門子840D pl繫統NC、PLC、硬盤備份與恢復方法102

4.3.1西門子840D pl繫統NC、PLC、MMC備份與恢復102

4.3.2西門子840D pl繫統PCU50.3硬盤GHOST備份與恢復103

4.4西門子840D sl繫統NC、PLC、DP、硬盤及CF卡備份與恢復方法107

4.4.1西門子840D sl繫統NC、PLC和DP數據文件的備份107

4.4.2西門子840D sl繫統PCU硬盤的備份與恢復110

4.4.3西門子840D sl繫統NCU模塊CF卡的備份與恢復114

4.5發那科0C繫統程序與數據備份方法118

4.5.1發那科0C繫統的數據備份118

4.5.2發那科0C繫統機床保密數據的備份120

4.5.3發那科0C繫統機床數據的恢復120

4.6發那科0iC繫統程序與數據備份方法121

4.6.1發那科0iC繫列數控繫統的數據存儲121

4.6.2發那科0iC繫列數控繫統的數據分類121

4.6.3發那科0iC繫列數控繫統用戶數據備份與恢復122



第5章數控繫統故障診斷與維修

5.1數控繫統的故障診斷與維修124

5.1.1西門子810T/M繫統的故障報警與維修124

5.1.2西門子840D pl繫統報警與故障維修126

5.1.3發那科0C繫統報警與故障維修128

5.1.4發那科0iC繫統報警與故障維修131

5.2數控繫統軟故障診斷與維修139

5.3數控繫統硬件故障診斷與維修146

5.4數控裝置繫統報警故障維修160

5.5數控繫統無報警故障的診斷與維修167

5.5.1數控繫統死機故障的診斷與維修167

5.5.2溫度過高引起的數控繫統自動掉電關機故障的維修案例170

5.5.3繫統供電問題引起數控繫統自動掉電關機故障的維修案例171



第6章可編程控制器與機床側故障

6.1可編程控制器（PLC）介紹175

6.1.1可編程控制器（PLC）的概念175

6.1.2可編程控制器（PLC）的功能175

6.1.3機床用可編程控制器（PLC/PMC）與數控機床的關繫176

6.2西門子810T/M繫統PLC的接口信號178

6.2.1西門子810T/M繫統PLC接口信號綜述178

6.2.2西門子810T/M繫統PLC輸入信號179

6.2.3西門子810T/M繫統PLC輸出信號181

6.2.4西門子810T/M繫統PLC標志位特定信號182

6.3西門子840D/810D繫統PLC接口信號183

6.3.1西門子840D/810D繫統PLC接口信號綜述183

6.3.2西門子840D pl/810D繫統PLC輸入/輸出模塊地址表183

6.3.3西門子840D pl/810D繫統PLC與MCP接口信號表185

6.3.4西門子840D pl/810D繫統PLC與NCK接口通信信號187

6.4發那科0C繫統PMC接口信號191

6.4.1發那科0C繫統PLC（PMC）輸入接口信號191

6.4.2發那科0C繫統PLC（PMC）輸出接口信號192

6.4.3發那科0C繫統NC輸出到PLC（PMC）接口信號192

6.4.4發那科0C繫統PLC（PMC）輸出到NC的接口信號193

6.5發那科0iC繫統PMC接口信號194

6.5.1發那科0iC繫統PMC輸入接口信號194

6.5.2發那科0iC繫統PMC輸出接口信號195

6.5.3發那科0iC繫統PLC（PMC）輸出到NC的接口信號195

6.5.4發那科0iC繫統NC輸出到PMC的接口信號202

6.6數控機床PLC/PMC報警209

6.6.1概述209

6.6.2西門子810T/M繫統PLC報警機理210

6.6.3西門子840D繫統PLC報警機理211

6.6.4發那科0C繫統PMC報警機理212

6.6.5發那科0iC繫統PMC報警機理213

6.7數控機床PLC/PMC報警故障的檢修214

6.7.1利用報警信息檢修PLC/PMC報警故障214

6.7.2利用數控繫統自診斷功能維修PLC/PMC報警故障216

6.7.3利用梯形圖檢修機床側故障221

6.7.4機床側無報警故障的維修226

6.7.5利用PLC梯形圖在線實時狀態顯示功能檢修機床側故障230



第7章數控機床參考點故障的維修

7.1概述237

7.1.1機床參考點的概念237

7.1.2為什麼要回參考點237

7.2數控機床回參考點的過程237

7.3西門子810T/M繫統參考點相關的機床數據與相關信號239

7.4西門子840D/810D繫統與參考點相關的機床數據與相關信號239

7.5發那科0C繫統回參考點相關參數與信號240

7.6發那科0iC繫統回參考點相關參數與信號241

7.7西門子840D/810D繫統使用值編碼器的零點設定242

7.8發那科0iC繫統采用值編碼器如何返回參考點242

7.9機床不回參考點故障的維修242

7.9.1零點開關引發回參考點故障的維修案例243

7.9.2編碼器問題引發回參考點故障的維修案例244

7.9.3數控繫統問題維修案例246

7.9.4零點脈衝距離問題維修案例247

7.9.5其他原因引發回參考點故障的維修案例248



第8章伺服控制繫統

8.1西門子611A交流伺服控制繫統252

8.1.1西門子611A交流模擬伺服控制繫統的構成252

8.1.2西門子611A交流伺服控制繫統的連接253

8.1.3西門子611A交流伺服控制繫統的故障維修257

8.2西門子611D交流數字伺服控制繫統259

8.2.1西門子611D交流伺服控制繫統的構成259

8.2.2西門子611D交流伺服控制繫統的連接260

8.2.3西門子611D交流伺服控制繫統的故障維修263

8.3發那科α繫列交流數字伺服控制繫統266

8.3.1發那科α繫列交流數字伺服控制繫統的構成266

8.3.2發那科α繫列交流數字伺服控制繫統的連接266

8.3.3發那科α繫列交流數字伺服控制裝置的故障診斷維修268

8.4發那科αi繫列交流數字伺服控制繫統270

8.4.1發那科αi繫列交流數字伺服控制繫統的構成270

8.4.2發那科αi繫列交流數字伺服控制繫統的連接270

8.4.3發那科αi繫列交流數字伺服控制繫統的故障診斷維修272

8.5西門子S120書本型伺服繫統274

8.5.1S120書本型電源模塊274

8.5.2S120書本型伺服電動機驅動模塊277

8.5.3編碼器信號轉換模塊SMC279

8.5.4S120書本型伺服驅動繫統故障診斷281

8.6數控機床伺服繫統故障維修案例282

8.6.1數控機床故障維修案例282

8.6.2伺服電動機故障維修案例290

8.6.3編碼器故障維修案例298

8.6.4其他伺服報警故障的維修303



第9章主軸控制繫統

9.1西門子611A交流模擬主軸控制繫統321

9.1.1西門子611A交流模擬主軸控制繫統的構成321

9.1.2西門子611A交流模擬主軸控制繫統的連接322

9.1.3西門子611A交流模擬主軸控制繫統故障診斷維修323

9.2發那科α繫列交流數字主軸控制繫統326

9.2.1發那科α繫列交流數字主軸控制繫統的構成326

9.2.2發那科α繫列交流數字主軸控制繫統的連接326

9.2.3發那科α繫列交流數字主軸控制繫統故障診斷與維修331

9.3發那科αi繫列交流數字主軸控制繫統334

9.3.1發那科αi繫列交流數字主軸控制繫統的構成334

9.3.2發那科αi繫列交流數字主軸控制繫統的連接334

9.3.3發那科αi繫列交流數字主軸控制繫統故障的診斷維修337

9.4數控機床主軸繫統故障維修案例340

9.4.1數控機床主軸控制裝置故障維修案例340

9.4.2數控機床主軸電動機故障維修案例345

9.4.3數控機床其他主軸故障的維修案例348



第10章數控機床機械繫統的故障維修

10.1數控機床機械繫統故障的種類與診斷方法356

10.1.1數控機床機械繫統的構成356

10.1.2數控機床機械繫統的主要特點與要求356

10.1.3數控機床機械繫統故障的類型和特點356

10.1.4數控機床機械繫統故障的診斷357

10.2數控機床進給傳動繫統的結構與維修359

10.2.1數控機床進給傳動繫統的構成359

10.2.2滾珠絲杠副的構成與維護359

10.2.3數控機床導軌副的結構364

10.2.4數控機床導軌副的維護365

10.2.5數控機床進給傳動部件的常見故障與診斷維修366

10.3數控機床主軸傳動部件的結構與維修374

10.3.1數控機床主軸傳動部件的結構374

10.3.2數控機床主軸傳動部件的維護375

10.3.3主軸傳動部件的日常維護375

10.3.4數控機床主軸傳動部件常見故障與診斷376

10.4數控機床其他機械裝置的故障維修380

10.4.1數控車床刀架故障的種類與維修案例380

10.4.2數控機床分度裝置故障的種類與維修案例385

10.4.3數控機床機械手故障維修388

10.4.4數控機床自動測量繫統故障維修390

10.4.5數控磨床砂輪自動平衡裝置故障維修393

10.4.6數控機床工件夾具與電磁吸盤裝置故障維修396



第11章數控機床液壓與氣動繫統的故障維修

11.1數控機床的液壓繫統400

11.1.1數控機床液壓繫統的組成400

11.1.2液壓控制在數控機床上的應用402

11.1.3數控機床液壓繫統的維護403

11.1.4數控機床液壓繫統常見故障的診斷與維修404

11.2數控機床的氣動繫統412

11.2.1數控機床氣動繫統的構成412

11.2.2氣動控制在數控機床上的應用413

11.2.3數控機床氣動繫統的維護413

11.2.4數控機床氣動控制繫統常見故障的診斷與維修415



參考文獻

數控機床具有自動化程度高、加工柔性好、精度高等諸多優點，是現代化機械制造業必不可缺的機械加工設備。數控機床由於采用了數控繫統作為機床的“大腦”，可以實現高度自動化操作，降低了機床操作人員的勞動強度，同時也可以加工形狀非常復雜和精度非常高的機械零件。數控繫統采用先進的計算機技術、電子技術、網絡技術、伺服控制技術、傳感器技術，使得數控機床實現了機電液一體化、網絡化，技術先進、構成復雜、功能強大，但也使得數控機床的故障率比普通機床的故障率要高得多，維修難度也大。

由於數控機床采用了諸多的先進技術，出現故障時，很多數控機床維修工都會感覺很茫然，覺得無從下手。針對這種情況，作者根據二十年的數控機床維修經驗和心得，並參考大量的資料，將數控機床維修常用的方法、技巧及常用數控繫統的連接方式、診斷方法、常用數據、圖表進行歸納整理，編輯成本書，供一線數控機床維修工使用。

本書首先對數控繫統及數控機床的構成進行通俗易懂、深入淺出的描述，讓數控機床維修工對數控機床和數控繫統的構成有一個全面的了解，在這個基礎上還對每個組成部分容易出現的故障和排除方法、技巧進行了有針對性的講解，讓普通的數控機床維修工了解、掌握數控機床常見故障的維修思路和方法，另外還給讀者介紹了大量數控機床故障現場實際案例及維修過程，讓大家從這些維修案例中汲取經驗，當數控機床出現類似故障時，普通數控機床維修工可以根據手冊提供的方法將故障自行排除。

本書介紹的數控繫統是以西門子810T/M、840D pl/sl和發那科0C、發那科0iC繫統為主，伺服繫統是以西門子611A、611D、S120和發那科α繫列、αi繫列伺服及主軸裝置為主，對數控繫統、PLC、加工程序、伺服繫統和主軸繫統、數控機床機械繫統、氣動和液壓繫統進行了分類介紹，對各個部分的常見故障、排除方法、排除技巧和實際維修案例進行了詳細介紹；另外對數控繫統的機床數據和程序的備份和恢復方法也進行了詳細介紹。

本書由牛志斌主編，高紅、劉淑榮、劉德偉副主編，金波、韋剛、陳建國、錢鑫濤參加編寫。其中，第6章由高紅編寫，第7章由長春工程學院劉淑榮副教授編寫，第8章由金波編寫，第10章由劉德偉、陳建國、錢鑫濤編寫，第11章由韋剛編寫，其他部分由牛志斌編寫。潘波、楊春生、陳建國、錢鑫濤、滕儒文、林飛龍、王雪梅、楊秋曉、楊守貴、王延春、趙長偉、周福林、吳雲峰、王洪海、劉輝和華意壓縮機股份有限公司周小軍、瀋建華提供了部分維修案例，並提了很多好的建議，在此表示感謝。

由於作者經驗和掌握的資料有限，書中難免有不盡人意的地方，歡迎數控機床維修行業的朋友批評指正，以求共同提高。



東北工業集團公司

牛志斌