数控机床故障诊断和日常维护.doc

毕业论文 题 目 数控机床故障诊断和日常维护 系 部 机电工程系 专 业 数控技术 班 级 08 数控 2 班 学 生 邹丽娜 学 号 08313240 指导教师 刘小秋老师 职称 2011 年 3 月 20 日 江 西 理 工 大 学 南 昌 校 区 毕 业 设 计 论文 任 务 书 机电工程系部 数控 专业 2008 级 2011 届 2 班 邹丽娜 学生 题 目 数控机床故障诊断和日常维护 专题题目 原始依据 工作基础 科学技术的发展 对机械产品提出了高精度 高复杂性的要求 而且产品的更新换代也在加快 这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求 而且也对其提出了通用性和灵活性的要求 由于数控机床是一种价格昂贵的精 密设备 因此 如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题 其维护更是不 容忽视 本课题主要论述数控机床在日常使用中出现的故障及其维护 从各个 方面对其分析和总结 对相关的研究有借鉴意义 研究条件 数控机床 数控系统 应用环境 数控车床 数控铣床 加工中心 工作目的 通过对数控机床的故障诊断和日常维护进行研究 提高机床的 使用寿命和效率 提高产品的加工质量 并使我们对数控机床有更深的了解 主要内容和要求 此论文的主要研究内容是 一 数控机床故障诊断 在故障诊断时应掌握以下原则 一 先外部后内部 现代数控系统的可靠性越来越高 数控系统本身的故障率 越来越低 而大部分故障的发生则是非系统本身原因引起的 由于数控机床是 集械 液压 电气为一体的机床 其故障的发生也会由这三者综合反映出来 维修人应先由外向内逐一进行排查 尽量避免随意地启封 拆卸 否则会扩大 故障 使机床丧失精度 降低性能 系统外部的故障主要是由于检测开关 液 压元件 气动元件 电气执行元件 机械装置等出现问题而引起的 二 先机械后电气 一般来说 机械故障较易发觉 而数控系统及电气故障的 诊断难度较大 在故障检修之前 首先注意排除机械性的故障 三 先静态后动态 先在机床断电的静止状态 通过了解 观察 测试 分析 确认通电后不会造成故障扩大 发生事故后 方可给机床通电 在运行状态下 进行动态的观察 检验和测试 查找故障 而对通电后会发生破坏性故障的 必须先排除危险后 方可通电 四 先简单后复杂 当出现多种故障互相交织 一时无从下手时 应先解决容 易的问题 后解决难度较大的问题 往往简单问题解决后 难度大的问题也可 能变得容易 二 数控机床的故障诊断技术 目前所使用的各种CNc系统的诊断技术大致可分为以下几类 一 起动诊断 起动诊断是指cNc系统每次从通电开始 系统内部诊断程序就自 动执行诊断 诊断的内容为系统巾最关键的硬件和系统控制软件 如cPu 存储 器 I o等单元模块 以及尬I cRT单元 纸带阅读机 软盘单元等装置或外 部设备 只有当全部项目都确认正确无误之后 整个系统才能进入正常运行的 准备状态 否则 将在cRT画面或发光二极管用报警方式指示故障信息 此时起 动诊断过程不能结束 系统无法投入运行 二 在线诊断 在线诊断是指通过cNc系统的内装程序 在系统处于正常运行状 态时对cNc系统本身及cNc装置相连的各个伺服单元 伺服电机 主轴伺服单元 和主轴电动机以及外部设备等进行自动诊断 检查 只要系统不停电 在线诊 断就不会停止 在线诊断一般包括自诊断功能的状态显示有上千条 常以二进 制的o 1来显示其状态 对止逻辑来说 o表示断开状态 1表示接通状态 借 助状态显示可以判断出故障发生的部位 常用的有接口状态和内部状态显示 如利用I o接口状态显示 再结合PLc梯形图和强电控制线路图 用推理法和排 除法即可判断出故障点所在的真正位置 三 离线诊断 离线诊断是指数控系统出现故障后 数控系统制造厂家或专业 维修中心利用专用的诊断软件和测试装置进行停机 或脱机 检查 力求把故障 定位到尽可能小的范围内 如缩小到某个功能模块 某部分电路 甚至某个芯 片或元件 这种故障定位更为精确 四 现代诊断技术 随着电信技术的发展 Ic和微机性价比的提高 近年来国 外已将一些新的概念和方法成功地引用到诊断领域 三 数控机床的维护 维护的主要部位及方法 一 严格遵守操作规程 数控机床的编程 操作和维修人员 必须经过专门的 技术培训 熟悉所用机床的机械 数控系统 强电设备 液压 气动部分的有 关知识以及机床的使用环境 加工条件等 能按机床和数控系统使用说明书的 要求正确 合理地使用 应尽量避免因操作不当引起的故障 通常 数控机床 的故障相当一部分是由于操作 编程人员对机床的掌握程度太低而造成的 同 时设备管理人员应编制出完善合理的操作规程 要求操作人员严格按照操作规 程的要求进行正常维护工作 作好交接班记录 填写好点检卡 二 防止数控系统和驱动单元过热 由于数控机床结构复杂 精度高 因此对 温度控制较严 一般数控机床都要求环境温度为20 左右 同时机床本身也有 较好的散热通风系统 在保证环境温度的同时 也应保证机床散热系统的正常 工作 要定期检查电气柜各冷却风扇的工作状态 应根据车间环境状况每半年 或一季度检查清扫一次 数控及驱动装置过热往往会引起许多故障 如控制系 统失常 工作不稳定 严重的还能造成模块烧坏 三 监视数控系统的电网电压 通常数控系统允许的电网电压波动范围在85 一1lo篇 如果超出此范围 轻则数控系统工作不稳定 重则造成重要的电子元 器件损坏 因此要经常注意电网电压的波动 对于电网质量比较恶劣的地区 应及时配置合适的稳压电源 可降低故障 四 机床要求有艮好的接地 现在有很多企业仍在使用三相四线制 机床零地 共接 这样往往会给机床带来诸多隐患 有些数控系统对地线要求很严格 如 德国DMu公司生产的五轴联动加工中心 由于没有使用单独接地线 多次造成机 床误动作甚至烧毁了一套驱动系统 因此 为了增强数控系统的抗干扰能力最 好使用单独的接地线 五 机床润滑部位的定期检查 为了保证机械部件的正常传动 一定要按照机 床使用说明书上规定的内容对各润滑部位定期检查 定期润滑 六 定期清洗液压系统中的过滤器 过滤器如果堵塞 往往会引起故障 如液 压系统中的压力传感器 流量传感器信号不正常 导致机床报警 有些油缸带 动的执行机构动作缓慢 导致超时报警或执行机构动作不到位等情况 七 定期检查气源情况 数控设备基本上都要使用压缩空气 用来清洁光栅尺 吹扫主轴及刀具 油雾润滑以及用气缸带动一些机械部件传动等 要求气源达 到一定的压力并且要经过干燥和过滤 主要指标和具体要求 主要指标和具体要求 查阅课题相关文献 15 篇以上 期刊 5 篇以上 并注明出处 通过网络 实地考察等手段了解发展现状与前景 深入了解文献涉及的主要原理 技术方法等进行总结 归纳述评 阐明 当前有关的最先成果和动态 日程安排 11 月 25 日 12 月 20 日 阅读有关文献资料 进行课题 论文调研 12 月 21 日 12 月 25 日 撰写选题报告 12 月 26 日 1 月 15 日 撰写开题报告 1 月 1 日 3 月 27 日 进行毕业设计 撰写设计说明或毕业论文 整理 并修改毕业设计 毕业论文 准备答辩 3 月 28 日 4 月 4 月 3 日 论文审核 4 月 准备答辩 主要参考文献和书目 1 陈可 数控机床故障诊断及维护 科技视野 2008 19 47 2 刘汉滨 浅谈数控机床的维护保养与故障排除 机械管理开发 2006 10 27 31 3 胡安渠 浅议数控机床使用与维护 科技探讨 2008 6 126 127 4 王勇 魏云平 数控机床的维修与保养经验 现代制造工程 2006 9 138 139 5 王功胜 数控机床系统的日常维护及干扰源的排除 维护与调整 2003 3 38 39 6 崔洪才 浅谈数控机床的维护 维护与修理 2001 9 13 7 陈蕾 谈峰 浅析数控机床维护维修的一般方法 改装 维修 2004 10 71 8 王艳海 进口数控机床的管理与维护 技术交流 2008 1 38 39 9 凌岳山 刘锋 数控机床的维护及故障排除 装配制造技术 2008 6 142 143 10 赵亮 谈数控机床的维护与修理 设备管理与维修 2002 2 11 11 张晓红 数控机床的现场维护 维护与修理 2005 5 12 12 杨伯良 谈谈数控机床的维护及保养 职业教育研究 2005 3 114 13 宣振宇 数控机床日常维护应注意的问题 辽宁教育行政学院学报 2006 4 148 14 张丽 浅析数控机床的使用和维护 实用技能 2007 8 142 15 李琴兰 数控机床的应用与维护 现代制造 2008 6 102 103 指导教师签字 年 月 日 教研室主任签字 年 月 日 江 西 理 工 大 学 南 昌 校 区 毕业设计 论文 开题报告 机电工程系部 数控 专业 08 级 2011 届 2 班 邹丽娜 学生 题 目 数控机床故障诊断和日常维护 一 本课题来源及研究现状 1 课题来源及意义 本课题来源于自选课题 意义是通过对数控机床的故障诊断和日常维护进 行研究 提高机床的使用寿命和效率 提高产品的加工质量 并使我们对数控 机床有更深的了解 2 研究现状 数控机床是一种技术含量很高的机 电 仪一体化的高效的自动化机床 综合了计算机技术 自动化技术 伺服驱动 精密测量和精密机械等各个领域 的新的技术成果 是一门新兴的工业控制技术 为了延长机械和电器件的使用 寿命及零部件的磨损周期 减少不必要的事故 加强数控系统的日常维护保养 是十分必要的 操作者 维修和编程人员必须熟悉操作 维修 诊断手册等资 料 以及有关数控机床使用和保养规定 近年来 数控机床大量用于制造业中 成为企业生产的关键设备 带来很大的效益 但是数控机床的先进性 复杂性 智能化高的特点 也使数控机床维护保养工作要求较高 出现的故障种类增多 诊断较为困难 二 课题研究目标 内容 方法和手段 1 目标 针对数控机床使用中出现的故障进行研究并进行排除和日常维护 对以后 如何正确使用数控机床起指导意义 2 内容 此论文的主要研究内容是 一 数控机床故障诊断 在故障诊断时应掌握以下原则 一 先外部后内部 现代数控系统的可靠性越来越高 数控系统本身的故障率 越来越低 而大部分故障的发生则是非系统本身原因引起的 由于数控机床是 集械 液压 电气为一体的机床 其故障的发生也会由这三者综合反映出来 维修人应先由外向内逐一进行排查 尽量避免随意地启封 拆卸 否则会扩大 故障 使机床丧失精度 降低性能 系统外部的故障主要是由于检测开关 液 压元件 气动元件 电气执行元件 机械装置等出现问题而引起的 二 先机械后电气 一般来说 机械故障较易发觉 而数控系统及电气故障的 诊断难度较大 在故障检修之前 首先注意排除机械性的故障 三 先静态后动态 先在机床断电的静止状态 通过了解 观察 测试 分析 确认通电后不会造成故障扩大 发生事故后 方可给机床通电 在运行状态下 进行动态的观察 检验和测试 查找故障 而对通电后会发生破坏性故障的 必须先排除危险后 方可通电 四 先简单后复杂 当出现多种故障互相交织 一时无从下手时 应先解决容 易的问题 后解决难度较大的问题 往往简单问题解决后 难度大的问题也可 能变得容易 二 数控机床的故障诊断技术 目前所使用的各种CNc系统的诊断技术大致可分为以下几类 一 起动诊断 起动诊断是指cNc系统每次从通电开始 系统内部诊断程序就自 动执行诊断 诊断的内容为系统巾最关键的硬件和系统控制软件 如cPu 存储 器 I o等单元模块 以及尬I cRT单元 纸带阅读机 软盘单元等装置或外 部设备 只有当全部项目都确认正确无误之后 整个系统才能进入正常运行的 准备状态 否则 将在cRT画面或发光二极管用报警方式指示故障信息 此时起 动诊断过程不能结束 系统无法投入运行 二 在线诊断 在线诊断是指通过cNc系统的内装程序 在系统处于正常运行状 态时对cNc系统本身及cNc装置相连的各个伺服单元 伺服电机 主轴伺服单元 和主轴电动机以及外部设备等进行自动诊断 检查 只要系统不停电 在线诊 断就不会停止 在线诊断一般包括自诊断功能的状态显示有上千条 常以二进 制的o 1来显示其状态 对止逻辑来说 o表示断开状态 1表示接通状态 借 助状态显示可以判断出故障发生的部位 常用的有接口状态和内部状态显示 如利用I o接口状态显示 再结合PLc梯形图和强电控制线路图 用推理法和排 除法即可判断出故障点所在的真正位置 三 离线诊断 离线诊断是指数控系统出现故障后 数控系统制造厂家或专业 维修中心利用专用的诊断软件和测试装置进行停机 或脱机 检查 力求把故障 定位到尽可能小的范围内 如缩小到某个功能模块 某部分电路 甚至某个芯 片或元件 这种故障定位更为精确 四 现代诊断技术 随着电信技术的发展 Ic和微机性价比的提高 近年来国 外已将一些新的概念和方法成功地引用到诊断领域 三 数控机床的维护 维护的主要部位及方法 一 严格遵守操作规程 数控机床的编程 操作和维修人员 必须经过专门的 技术培训 熟悉所用机床的机械 数控系统 强电设备 液压 气动部分的有 关知识以及机床的使用环境 加工条件等 能按机床和数控系统使用说明书的 要求正确 合理地使用 应尽量避免因操作不当引起的故障 通常 数控机床 的故障相当一部分是由于操作 编程人员对机床的掌握程度太低而造成的 同 时设备管理人员应编制出完善合理的操作规程 要求操作人员严格按照操作规 程的要求进行正常维护工作 作好交接班记录 填写好点检卡 二 防止数控系统和驱动单元过热 由于数控机床结构复杂 精度高 因此对 温度控制较严 一般数控机床都要求环境温度为20 左右 同时机床本身也有 较好的散热通风系统 在保证环境温度的同时 也应保证机床散热系统的正常 工作 要定期检查电气柜各冷却风扇的工作状态 应根据车间环境状况每半年 或一季度检查清扫一次 数控及驱动装置过热往往会引起许多故障 如控制系 统失常 工作不稳定 严重的还能造成模块烧坏 三 监视数控系统的电网电压 通常数控系统允许的电网电压波动范围在85 一1lo篇 如果超出此范围 轻则数控系统工作不稳定 重则造成重要的电子元 器件损坏 因此要经常注意电网电压的波动 对于电网质量比较恶劣的地区 应及时配置合适的稳压电源 可降低故障 四 机床要求有艮好的接地 现在有很多企业仍在使用三相四线制 机床零地 共接 这样往往会给机床带来诸多隐患 有些数控系统对地线要求很严格 如 德国DMu公司生产的五轴联动加工中心 由于没有使用单独接地线 多次造成机 床误动作甚至烧毁了一套驱动系统 因此 为了增强数控系统的抗干扰能力最 好使用单独的接地线 五 机床润滑部位的定期检查 为了保证机械部件的正常传动 一定要按照机 床使用说明书上规定的内容对各润滑部位定期检查 定期润滑 六 定期清洗液压系统中的过滤器 过滤器如果堵塞 往往会引起故障 如液 压系统中的压力传感器 流量传感器信号不正常 导致机床报警 有些油缸带 动的执行机构动作缓慢 导致超时报警或执行机构动作不到位等情况 七 定期检查气源情况 数控设备基本上都要使用压缩空气 用来清洁光栅尺 吹扫主轴及刀具 油雾润滑以及用气缸带动一些机械部件传动等 要求气源达 到一定的压力并且要经过干燥和过滤 3 方法 通过网络 实地及其它手段与方式等调查了解有关现状 4 手段 校图书馆 电子资源 三 设计 论文 提纲及进度安排 1 论文提纲 前言 数控机床是一种价格昂贵的精密设备 体现了当前世界机床技 术进步的主流 是衡量机械制造工艺水平的重要指标 在柔性生产和计算机集 成制造等 先进制造技术中起着重要的基础核心作用 因此 如何更好的使用数控机床是 一个很重要的问题 正文 主要研究各种数控机床在日常使用中出现的故障及排除方法和 维护 从各个方面进行概况总结 总结 在本文中 主要论述如何正确使用数控机床 在使用中出现的 故障 概况总结其解决方法并提高机床加工精度 在日常使用中进行适当的维 护 2 进度安排 11 月 25 日 12 月 20 日 阅读有关文献资料 进行课题 论文调研 12 月 21 日 12 月 25 日 撰写选题报告 12 月 26 日 1 月 15 日 撰写开题报告 1 月 1 日 3 月 27 日 进行毕业设计 撰写设计说明或毕业论文 整理并 修改毕业设计 毕业论文 准备答辩 3 月 28 日 4 月 4 月 3 日 论文审核 4 月 准备答辩 四 已具备的条件 1 校图书馆 电子资源 网络资源 2 实地调查 网络调查 五 主要参考文献和书目 1 陈可 数控机床故障诊断及维护 科技视野 2008 19 47 2 刘汉滨 浅谈数控机床的维护保养与故障排除 机械管理开发 2006 10 27 31 3 胡安渠 浅议数控机床使用与维护 科技探讨 2008 6 126 127 4 王勇 魏云平 数控机床的维修与保养经验 现代制造工程 2006 9 138 139 5 王功胜 数控机床系统的日常维护及干扰源的排除 维护与调整 2003 3 38 39 6 崔洪才 浅谈数控机床的维护 维护与修理 2001 9 13 7 陈蕾 谈峰 浅析数控机床维护维修的一般方法 改装 维修 2004 10 71 8 王艳海 进口数控机床的管理与维护 技术交流 2008 1 38 39 9 凌岳山 刘锋 数控机床的维护及故障排除 装配制造技术 2008 6 142 143 10 赵亮 谈数控机床的维护与修理 设备管理与维修 2002 2 11 11 张晓红 数控机床的现场维护 维护与修理 2005 5 12 12 杨伯良 谈谈数控机床的维护及保养 职业教育研究 2005 3 114 13 宣振宇 数控机床日常维护应注意的问题 辽宁教育行政学院学报 2006 4 148 14 张丽 浅析数控机床的使用和维护 实用技能 2007 8 142 15 李琴兰 数控机床的应用与维护 现代制造 2008 6 102 103 指导教师审核意见 教研室主任签字 年 月 摘 要 科学技术的发展 对机械产品提出了高精度 高复杂性的要求 而且产品 的更新换代也在加快 这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求 而且也对 其提出了通用性和灵活性的要求 数控机床是现代加工制造业的重要工具 正 在被广泛地应用在加工制造业的各个领域 它也是高精度自动化装备 价格昂 贵 为了保证机床长期安全平稳运行 发挥更大效益 需要注重数控机床的维 护保养方法和易出现的故障及排除方法 本文介绍数控机床的操作 管理 使 用环境以及自身的故障有其特殊性操作 维修人员需要重点预防维护的部位及 其常用方法 从数控加工的概念和数控机床的特点着手 简要介绍了数控机床 应用和维护方面的一些知识 简述加强数控系统日常维护保养的必要性 为保 证数控系统正常运转 从制定数控系统的日常维护 规章制度 保证电气 液 压和空气的质量 保证加工冷却液质量等多个方面阐述了注意要点 从检查各 种地线的连接 防止强电于扰 抑制或减少供电线路干扰三方面分析并提出了 排除干扰源的措施 关键词 数控机床 故障诊断 日常维护 ABSTRACT The development of science and technology put forward to mechanical products with high precision high complexity requirements and the upgrading of products also to speed up the machine tool equipment not only proposed the accuracy and efficiency of its requirements and also put forward the universality and flexibility requirement Nc machine tool is an important tool for modern manufacturing is being widely applied in processing and manufacturing industries in various fields It is also high precision automation equipment the price is expensive in order to ensure smooth operation machine tool and long term safety play a greater benefit CNC machine needs to notice the methods of maintenance and easy occurrence breakdown and elimination method This paper introduces the numerical control machine operations management use environment and its fault has its particularity operation maintenance personnel needs key preventive maintenance parts and common method The concept and from nc machining of nc machine hand briefly introduced the characteristics of CNC machine application and maintenance of the some knowledge Nc system briefly to strengthen the necessity of daily maintenance To ensure the normal operation of CNC system Through making the daily maintenance of CNC system and rules Ensure electric hydraulic and air quality and guaranteeing the quality of cooling liquid several processing expounded note points Inspect all kinds of ground from connections prevent interferences inhibit or specialized in three aspects reduce power lines interference analysis and points out the measures interference Keywords Nc machine tool Fault diagnosis Daily maintenance 前 言 数控机床是一种技术含量很高的机 电 仪一体化的高效的自动化机床 综合了计算机技术 自动化技术 伺服驱动 精密测量和精密机械等各个领域 的新的技术成果 是一门新兴的工业控制技术 为了延长机械和电器件的使用 寿命及零部件的磨损周期 减少不必要的事故 加强数控系统的日常维护保养 是十分必要的 操作者 维修和编程人员必须熟悉操作 维修 诊断手册等资 料 以及有关数控机床使用和保养规定 近年来 数控机床大量用于制造业中 成为企业生产的关键设备 带来很大的效益 但是数控机床的先进性 复杂性 智能化高的特点 也使数控机床维护保养工作要求较高 出现的故障种类增多 诊断较为困难 随着科技发展 对机械产品提出了高精度 高复杂性的要求 而且产品的 更新换代也在加快 这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求 而且也提出 了通用性和灵活性的要求 数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动 化床 数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流 是衡量机械制造工艺水 平的重要指标 在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基 础核心作用 因此 如何更好地使用数控机床是一个很重要的问题 同时由于 数控机床是一种价格昂贵的精密设备 其维护更是不容忽视 目 录 第一章 数控机床概述 1 1 1 数控加工概念 1 1 2 数控机床的特点 1 1 3 数控机床的组成 2 1 4 数控机床的分类和应用 3 1 5 数控机床技术发展趋势 4 第二章 数控机床的故障诊断 6 2 1 数控机床故障诊断 6 2 2 数控机床故障诊断技术 15 2 3 数控机床故障排除 18 2 4PLC 控制系统在机床故障中诊断流程 20 第三章 数控机床的日常维护 23 3 1 数控机床的维护 23 3 2 数控机床的保养 34 3 3 数控机床维护保养 35 致 谢 39 参考文献 40 最新范本 供参考 第一章 数控机床概述 1 1 数控加工概念 数控机床的工作原理是将加工过程所需的各种操作 如主轴变速 工件的松 开与夹紧 进刀与退刀 开车与停车 自动关停冷却液 和步骤以及工件的形状 尺寸等用数字化的代码表示 通过控制介质 如穿孔纸带或磁盘等 将数字信息 送入数控系统 数控系统对输入的信息进行处理与运算 发出各种控制信号 控制机床的伺服系统或其他驱动元件 使机床自动加工出所需要的工件 所以 数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取 即数控编程 数控加工一般包 括以下几个内容 1 对图纸进行分析 确定需要数控加工的部分 2 利用图形软件 如CAXA制造工程师 对需要数控加工的部分造型 3 根据加工条件 选择合适的加工参数 生成加工轨迹 包括粗加工 半精加工 精加工轨迹 4 轨迹的仿真检验 5 生成G代码 6 传给机床加工 1 2数控机床的特点 数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成 它是数控机床的大脑 与普通机床相比 数控机床有如下特点 1 具有高度柔性 在数控机床上加工零件 主要取决于加工程序 它与普通机床不同 不必 制造 更换许多工具 夹具 不需要经常调整机床 因此 数控机床适用于零 件频繁更换的场合 也就是适合单件 小批生产及新产品的开发 缩短了生产 准备周期 节省了大量工艺设备的费用 加工精度高 2 数控机床的加工精度 一般可达到0 005 0 1mm 数控机床是按数字 信号形式控制的 数控装置每输出一个脉冲信号 则机床移动部件移动 个脉 冲当量 一般为0 001ram 而且机床进给传动链的反向问隙与丝杠螺距平均误 差可由数控装置进行补偿 因此 数控机床定位精度比较高 最新范本 供参考 3 加工质量稳定 可靠 加工同一批零件 在同一机床 在相同加工条件下 使用相同刀具和加工 程序 刀具的走刀轨迹完全相同 零件的一致性好 质量稳定 1 生产率高 数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间 数控机床的主轴转速 和进给量的范围大 允许机床进行大切削量的强力切削 数控机床目前正进入 高速加工时代 数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工 减少了 半成品的工序问周转时问 提高了生产效率 2 改善劳动条件 数控机床加工前经调整好后 输入程序并启动 机床就能自动连续的进行 加工 直至加工结束 操作者主要是程序的输入 编辑 装卸零件 刀具准备 加工状态的观测 零件的检验等工作 劳动强度极大降低 机床操作者的劳动 趋于智力型工作 另外 机床一般是封闭式加工 即清洁 又安全 3 利于生产管理现代化 数控机床的加工 可预先精确估计加工时间 所使用的刀具 夹具可进行 规范化 现代化管理 数控机床使用数字信号与标准代码为控制信息 易于实 现加工信息的标准化 目前已与计算机辅助设计与制造有机地结合起来 是现 代集成制造技术的基础 1 3 数控机床的组成 在数控加工中 数控铣削加工最为复杂 需要解决的问题也最多 除数控 铣削加工之外的数控线切割 数控电火花成型 数控车削 数控磨削等的数控 编程个有其特点 伺服系统的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移 动部件的运动 具体有以下部分组成 1 主机 他是数控机床的主体 包括床身 立柱 主轴 进给机构等机械 部件 他是用于完成各种切削加工的机械部件 2 数控装置 他是数控机床的核心 包括硬件 印刷电路板 CRT显示器 键盒 纸带阅读机等 以及相应的软件 用于输入数字化的零件程序 并完成 输入信息的存储 数据的变换 插补运算以及实现各种控制功能 最新范本 供参考 3 驱动装置 他是数控机床执行机构的驱动部件 包括主轴驱动单元 进 给单元 主轴电机及进给电机等 他在数控装置的控制下通过电气或电野伺服 系统实现主轴和进给驱动 当几个进给联动时 可以完成定位 直线 平面曲 线和空间曲线的加工 4 辅助装置 指数控机床的一些必要的配套部件 用于保证数控机床的运 行 如冷却 排屑 润滑 照明 监测等 它包括液压和气动装置 排屑装置 交换工作台 数控转台和数控分度头 还包括刀具及监控检测装置等 5 编程及其他附属设备 可用来再机外进行零件的程序编制 存储等 自从1952年美国麻省理工学院研制出世界上第一台数控机床以来 数控机 床在制造工业 特别是在汽车 航空航天 以及军事工业中广泛地应用 数控 技术无论在硬件和软件方面 都有飞速发展 1 4 数控机床的分类和应用 1 4 1按工艺用途分类 金属切削类数控机床 包括数控车床 数控钻床 数控铣床 数控磨床 数控镗床以及加工中心 这些机床都有适用于单件 小批量和多品种和零件加 工 具有很好的加工尺寸的一致性 很高的生产率和自动化程度 以及很高的 设备柔性 金属成型类数控机床 这类机床包括数控折弯机 数控组合冲床 数控弯 管机 数控回转头压力机等 数控特种加工机床 这类机床包括数控线 电极 切割机床 数控电火花 加工机床 数控火焰切割机 数控激光切割机床 专用组合机床等 其他类型的数控设备 非加工设备采用数控技术 如自动装配机 多坐标 测量机 自动绘图机和工业机器人等 1 4 2按运动方式分类 点位控制 点位控制数控机床的特点是机床的运动部件只能实现从一个位 置到另一个位置的精确运动 在运动和定位过程中不进行任何加工工序 如数 控钻床 数控坐标镗床 数控焊机和数控弯管机等 最新范本 供参考 直线控制 点位直线控制的特点是机床的运动部件不仅要实现一个坐标位 置到另一个位置的精确移动和定位 而且能实现平行于坐标轴的直线进给运动 或控制两个坐标轴实现斜线进给运动 轮廓控制 轮廓控制数控机床的特点是机床的运动部件能够实现两个坐标 轴同时进行联动控制 它不仅要求控制机床运动部件的起点与终点坐标位置 而且要求控制整个加工过程每一点的速度和位移量 即要求控制运动轨迹 将 零件加工成在平面内的直线 曲线或在空间的曲面 1 4 3按控制方式分类 开环控制 即不带位置反馈装置的控制方式 半闭环控制 指在开环控制伺服电动机轴上装有角位移检测装置 通过检 测伺服电动机的转角间接地检测出运动部件的位移反馈给数控装置的比较器 与输入的指令进行比较 用差值控制运动部件 闭环控制 是在机床的最终的运动部件的相应位置直接直线或回转式检测 装置 将直接接测量到的位移或角位移值反馈到数控装置的比较器中与输入指 令移量进行比较 用差值控制运动部件 使运动部件严格按实际需要的位移量 运动 4 4按数控机床的性能分类 经济型数控机床 中档数控机床 高档数控机床 1 4 5按所用数控装置的构成方式分类 硬线数控系统 软线数控系统 1 5 数控机床技术发展趋势 高速 精密 复合 智能和绿色是数控机床技术发展的总趋势 近几年来 在实用化和产业化等方面取得可喜成绩 主要表现在 1 机床复合技术进一步扩展随着数控机床技术进步 复合加工技术日趋成 熟 包括铣 车复合 车 铣复合 车 镗 钻 齿轮加工等复合 车磨复合 成型复合加工 特种复合加工等 复合加工的精度和效率大大提高 一台机 床就是一个加工厂 一次装卡 完全加工 等理念正在被更多人接受 复 最新范本 供参考 合加工机床发展呈现多样化的态势 2 智能化技术有新突破数控机床的智能化技术有新的突破 在数控系统的 性能上得到了较多体现 如 自动调整干涉防碰撞功能 断电后工件自动退出 安全区断电保护功能 加工零件检测和自动补偿学习功能 高精度加工零件智 能化参数选用功能 加工过程自动消除机床震动等功能进入了实用化阶段 智 能化提升了机床的功能和品质 3 机器人使柔性化组合效率更高机器人与主机的柔性化组合得到广泛应用 使得柔性线更加灵活 功能进一步扩展 柔性线进一步缩短 效率更高 机器 人与加工中心 车铣复合机床 磨床 齿轮加工机床 工具磨床 电加工机床 锯床 冲压机床 激光加工机床 水切割机床等组成多种形式的柔性单元的柔 性生产线已经开始应用 4 精密加工技术有了新进展数控金切机床的加工精度已从原来的丝级 0 01mm 提升到目前的微米级 0 001mm 有些品种已达到0 05 m左右 超精密数控机床的微细切削 和磨削加工 精度可稳定达到 0 05 m左右 形 状精度可达0 01 m左右 采用光 电 化学等能源的特种加工精密可达到纳 米级 0 001 m 通过机床结构设计优化 机床零部件的超精加工和精密装 配 采用高精度的全闭环控制及温度 振动等动态误差补偿技术 提高机床加 工的几何精度 降低形位误差 表面粗糙度等 从而进入亚微米 纳米级超精 加工时代 5 功能部件性能不断提高功能部件不断向高速度 高精度 大功率和智能 化方向发展 并取得成熟的应用 全数字交流伺服电机和驱动装置 高技术含 量的电主轴 力矩电机 直线电机 高性能的直线滚动组件 高精度主轴单元 等功能部件推广应用 极大的提高数控机床的技术水平 最新范本 供参考 第二章 数控机床的故障诊断 2 1 数控机床故障诊断 2 1 1合理使用数控机床 使用数控机床之前 应仔细阅读机床使用说明书以及其他有关资料 并注 意以下几点 一 使用注意事项 1 机床使用 维护人员必须是掌握相应机床专业知识的专业人员或经过技 术培训的人员 而且 必须按安全操作规程及安全操作规定操作机床 2 非专业人员不得打开电柜门 打开电柜门前必须确认已经关掉了机床总 电源开关 3 除一些供用户使用并可以改动的参数外 其它系统参数 主轴参数 伺 服参数等 用户不能私自修改 4 修改参数后 进行第一次加工时 机床在不装刀具和工件的情况下用机 床锁住 单程序段等方式进行试运行 确认机床正常后再使用机床 5 机床的PLC程序是机床制造商按机床需要设计的 无需修改 不正确的 修改 操作机床可能造成机床损坏 甚至伤害操作者 6 建议机床连续运行最多24小时 如果连续运行时间太长会影响电气系统 和部分机械器件的寿命 从而影响机床的精度 7 机床全部连接器 接头等 不允许带电拔 插操作 否则将引起严重后 果 8 开机前的注意事项 1 操作人员必须熟练该数控机床的性能 操作方法 经机床管理人员同意 方可操作机床 2 机床通电前 先检查电压 气压 油压是否符合工作要求 3 检查机床可动部分是否处于可正常工作状态 4 检查工作台是否有越位 超极限状态 5 检查电气元件是否牢固 是否有接线脱落 最新范本 供参考 6 检查机床接地线是否和车间底线可靠连接 初次开机特别重要 7 已完成开机前的准备工作后方可合上电源总开关 9 开机过程注意事项 1 严格按机床说明书中的开机顺序进行操作 2 一般情况下开机过程中必须先进行回机床参考点操作 建立机床坐标系 3 开机后让机床空运转15min以上 使机床达到平衡状态 4 关机以后必须等待5min以上才可以进行再次开机 没有特殊情况不得随 意频繁进行开机或关机操作 10 调试过程注意事项 1 编辑 修改 调试好程序 若是首件试切必须进行空运行 确保程序正 确无误 2 按工艺要求安装 调试好夹具 并清除各定位面的铁屑和杂物 3 按定位要求装夹好工件 确保定位正确可靠 不得在加工过程中发生工 件有松动现象 4 安装好所要用的刀具 若是加工中心 则必须使刀具在刀库上的刀位号 与程序中的刀号严格一致 5 按工件上的编程原点进行对刀 建立工件坐标系 若用多把刀具 则其 余各把刀具分别进行长度补偿或位置补偿 正确操作和使用步骤 1 通电前的检查 1 检查机床数控系统内的各个印刷线路板是否紧固 各个插头有无松动 2 认真检查数控系统与外界间的全部连接电缆是否按随机提供的连接手册 规定 正确可靠地连接 3 交流输入电源的连接是否符合数控系统规定的要求 4 确认数控系统内的各种硬件设定是否符合要求 只有经过上述检查 数 控机床才能投入通电运行 2 通电后的检查 1 首先要检查数控系统中各个风扇是否正常运转 最新范本 供参考 2 确认各个印刷线路或模块上的直流电源是否正常 是否在允许的波动范 围之内 3 进一步确认数控系统的各种参数 4 当数控系统与机床联机通电时 应在接通电源的同时 作为按压紧急停 止按钮的准备 以备出现紧急情况时随时切断电源 5 用手动以低速给移动各个轴 观察机床移动方向的显示是否正确 6 进行几次返回机床基准点的动作 用来检查数控机床是否有返回基准点 功能 以及每次返回基准点的位置是否完全一致 7 数控系统的功能测试 二 数控机床的工作场地选择 1 避免阳光的直接照射和其它热辐射 避免太潮湿或粉尘过多的场所 尽 量在空调环境中使用 保持室温20 左右 由于我国处于温带气候 受季风影 响 温度差异大 对于精度高 价格贵的数控机床 应置于有空调的房间中使 用 2 要避免有腐蚀气体的场所 因腐蚀气体易使电子元件变质 或造成接触 不良 或造成元件短路 影响机床的正常运行 3 要远离振动大的设备 如冲床 锻压设备等 对于高精度的机床还应采 用防振措施 4 要远离强电磁千扰源 使机床工作稳定 三 数控机床的电源 数控系统对电源要求较严 一般要求工作电压为220V士10 a 针对我国供 电工况 对于有条件的企业 可为数控机床采取专线供电或增设稳压装置 以 减少供电品质差的影响 为数控系统的正常运行提供有力保证 四 数控机床配置合适的自动编程系统 手工编程对于外形不太复杂或编程量不大的零件程序 简单易行 当工件 比较复杂时 如凸轮或多维空间曲面等 手工编程周期长 数天或数周 精度 差 易出错 因此 快速 准确地编制程序就成为提高数控机床使用率的重要 环节 为此 有条件的用户最好配置必要的自动编程系统 提高编程效率 五 数控机床配置必要的附件和刀具 最新范本 供参考 为充分发挥数控机床的加工能力 必须配备必要的附件和刀具 切忌花了 几十万元钱买来一台数控机床 因缺少一个几十元或几百元的附件或刀具而影 响整机的正常运行 由于单独签订合同购买附件的单价大大高于随同主机一起 供货的附件单价 因此 有条件的企业尽量在购买主机时一并购置易损坏部件 及其它附件 六 加工前的准备 加工前要审查工件的数控加工工艺性 应重视生产技术准备工作 包括工件 数控加工工艺分析 加工程序编制 工装与刀具配置 原材料准备及试切加工 等 以缩短生产准备时间 充分提高数控机床的使用效率 合理安排适合在数控 机床加工的各种工件 安排好数控机床加工运转所需的节拍 七 为维修保养做好准备 建立一支高水平的维修队伍 保存好设备的完整资料 手册 线路图 维 修说明书 包括CNC操作说明书 以及接口 调整与诊断 驱动说明书 PLC说 明书 包括PLC用户程序单 元器件表格等 必要的维修工具 仪器 仪表 接 线 微机 最好有小型编程系统或编程器 用以支持设备调试 2 1 2数控机床的常见故障 一 故障发生的阶段 故障是指设备或系统因自身原因而丧失规定功能的现象 发生故障具有相 同的规律 一般分为三个区域 1 初期运行区 故障率较高 故障曲线呈上升趋势 此区故障多数属于设 计制造和装配缺陷造成的 2 正常运行区 此时故障曲线趋近水平 故障率低 此区故障一般是由操 作和维护不良造成的偶发事故 3 衰老区 此区故障率大 故障曲线上升快 主要原因是运行过久 机件 老化和磨损过度 二 故障的分类 按结构分为机械和电气两类 按故障源分为机械故障和控制故障两类 就其 数控系统而言分为硬件故障 软件故障 干扰故障三类 1 按数控系统分类 最新范本 供参考 1 硬故障 这类故障主要指CNC装置 PLC控制器 伺服驱动单元 位置和 速度检测装置 以及继电器 接触器 开关 熔断器 电动机 电磁铁 行程 开关等电器元件失效引起的故障 它们的发生往往与上述元器件的质量 性能 组件排列以及工作环境等因素有关 这类故障一旦发生 必须对失效的元器件 进行维修或更换 系统才能恢复工作 还有机械类故障包括机床的传动装置 移动部件等故障和换刀机构故障 2 软故障 这类故障是指由于软件内容变化或丢失 系统配置参数的误设 置或因干扰出错 丢失等原因而产生的故障 它们的发生主要与操作失当 存 放系统配置参数的RAM 通常是带后备电池的RAM 掉电 电池失效 系统电 源干扰脉冲串入总线引起时序错误 导致数控计算机进入死锁状态等因素有关 这类故障发生后 只要退出故障状态或修正错误的参数或软件 然后按复位键 或重新启动 系统就能恢复工作 3 编程和操作错误引起的故障 这类故障不是CNC系统的故障 而是由加 工程序的编制错误或操作错误导致的故障 它不需进行维修 只要将报警信息 所指出的错误进行修改后 系统即可进行正常的工作 2 按故障发生的部位分类 1 主机故障 数控机床的主机通常指组成数控机床的机械 润滑 冷却 排屑 液压 气动与防护等部分 主机常见的故障主要有 1 因机械部件安装 调试 操作使用不当等原因引起的机械传动故障 2 因导轨 主轴等运动部件的干涉 摩擦过大等原因引起的故障 3 因机械零件的损坏 联结不良等原因引起的故障 等等 主机故障主要表现为传动噪声大 加工精度差 运行阻力大 机械部件运 作不进行 机械部件损坏等等 润滑不良 液压 气动系统的管路堵塞和密封 不良 是主机发生故障的常见原因 数控机床的定期维护 保养 控制和根除 三漏 现象发生是减少主机部件故障的重要措施 2 电气控制系统故障 从所使用的元器件类型上 根据通常习惯 电气控 制系统故障通常分为 弱电 故障和 强电 故障两类 弱电 部分是指控制系统中以电子元器件 集成电路为主的控制部分 数控机床的弱点部分包括CNC PLC MID C RT以及伺服驱动单元 输入输出单 最新范本 供参考 元等 弱电 故障又有硬件故障与软件故障之分 硬件故障是指上述各部分的 集成电路芯片 分立电子元件 接插件以及外部连接组件等发生的故障 软件 故障是指在硬件正常情况下所出现的动作出错 数据丢失等故障 常见的有 加工程序出错 系统程序和参数的改变或丢失 计算机运算出错等 强电 部分是指控制系统中的主回路或高压 大功率回路中的继电器 接触器 开关 熔断器 电源变压器 电动机 电磁铁 行程开关等电气元器 件及其所组成的控制电路 这部分的故障虽然维修 诊断较为方便 但由于它 处于高压 大电流工作状态 发生故障的几率要高于 弱电 部分 必须引起 维修人员的足够重视 3 按故障的性质分类 1 确定性故障 确定性故障是指控制系统主机中的硬件损坏