数控机床的使用维护及维修毕业设计.doc

数控机床的使用以及维护与维修 许海平杭州职业技术学院 毕业设计（论文）（2012届）题 目 数控机床的使用以及维护与维修 系 别 友嘉机电学院 专 业 机电一体化技术 班 级 机电0911 姓 名 许海平 指导教师 2012 年 4月16日 前 言- 3 -第1章如何合理使用数控机床- 4 -1.1遵循正确的操作流程- 4 -1.2一个良好的使用环境- 4 -1.3操作人员的综合素质的提高- 5 -1.4尽可能提高机床的开动次数- 6 -1.5冷静对待机床故障- 6 -第2章数控机床的维护与维修- 7 -2.1数控机床的工作原理与发展趋势- 7 -2.1.1数控机床的工作原理- 7 -2.1.2发展趋势- 7 -2.1.2.1高速度、高精度- 7 -2.1.2.2多轴联动加工和复合加工- 7 -2.1.2.3智能化、开放式、网络化- 7 -2.1.3维护维修工作的重要性- 8 -2.2 维护与维修的一般方法- 9 -2.1.4数控机床的维护- 9 -2.2.2 数控机床的维修- 11 -2.2.2.1问- 11 -2.2.2.2察- 11 -2.2.2.3切- 11 -第3章数控机床故障诊断及排除方法- 13 -3.1数控机床故障诊断原则- 13 -3.1.1先外部后内部- 13 -3.1.2先机械后电气- 13 -3.1.3先静后动- 13 -3.1.4先公用后专用- 14 -3.1.5先简单后复杂- 14 -3.1.6先一般后特殊- 14 -3.2数控系统自诊断技术及排除方法- 14 -3.2.1自诊断技术- 14 -3.2.1.1开机自诊断- 14 -3.2.1.2运行自诊断- 14 -3.2.1.3脱机诊断- 15 -3.2.2人工诊断技术- 15 -3.2.3高级诊断术- 16 -总结和感谢- 17 -参考文献- 18 - 前 言 数控技术在我国机械制造业的应用已比较成熟，它与传统的机床设备相结合形成了一种全新的机械加工装备数控机床。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变法，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对关系国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用。数控机床是一种集自动控制、计算机、微电子、伺服驱动、精密机械等技术于一身的高、精、尖生产工具。它是机床技术发展的主流体现，并在先进制造业中起着主导的地位。它加工精度高,产品质量稳定,且自动化程度极高,可减轻工人的体力劳动强度,大大提高了生产效率。可以完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂曲面的零件加工,因而数控机床在机械制造业中的地位愈来愈显得重要。但能否达到数控机床以上所述的优点,还要看操作者在生产中能不能恰当、正确地使用。因为数控机床是各种技术的结合体，所以在日常使用中难免出现故障导致停机。因此，其维护、维修工作是一项必不可少的工作。 现在制造业中数控技术的日益广泛使用，使得我认识到学好数控技术的重要性。接下来，就如何合理的使用数控机床以及其基本的维护与维修工作这几个方面来简单的阐述一下。第1章 如何合理使用数控机床1.1 遵循正确的操作流程 不管什么机床,它都有一套自己的操作规程。它既是保证操作人员安全的重要措施之一,也是保证设备安全、产品质量等的重要措施。使用者必须按照操作规程正确操作,如果机床在第一次使用或长期没有使用时,先使其空转几分钟,使用中注意开机、关机的顺序和注意事项(如开机后首先要用手动或用程序指令自动回参考点),这些对初学者尤其应引起足够重视,因为他们缺乏相应的操作培训,往往在这方面容易犯错。图表 1-1 南京四开系统操作界面1.2 一个良好的使用环境随着科学技术的进步,一般来说,数控机床的使用环境没有什么苛刻要求,可放置于普通机床一样的生产车间。话虽然这么说,但由于数控机床中含有大量的电子元件,它们最怕阳光直接照射,也怕潮湿和粉尘、振动等,这些均可使电子元件受到腐蚀变坏或造成元件间的短路,引起机床运行不正常,这些一般在安装机床时就已经注意了。对于使用者而言,主要是注意周围环境的保护,比如说下雨天,就要注意不要将雨伞带到生产现场,更换鞋子等。图表 1-2 法兰克系统的数控铣床1.3 操作人员的综合素质的提高数控机床的使用比使用普通机床的难度要大,因为数控机床是典型的机电一体化产品,它牵涉的知识面较宽,即操作者应具有机、电、液、气等更宽广的专业知识,因此对操作人员提出的素质要求是很高的。目前一个不可忽视的现象是数控机床的用户越来越多,但机床的利用率却不高,当然有时是生产任务不饱满,但还有一个更为关键的因素是数控操作人员素质不够高,碰到一些问题不知如何处理,特别是新购机床,由于电子元器件的质量问题,以及运输中受到的振动等因素影响,在正式投产36个月内数控系统出现一些故障现象,往往在维修手册中是查不到的,也可能以前从未遇到过,这就要求使用者具有较高的素质,能冷静对待问题,头脑清醒,现场判断能力强,当然还应具有较扎实的数控基础等。一般情况下,新购机床时机床厂家会为用户提供技术培训的机会,时间虽然不长,但他们的针对性很强,用户应予以重视,所送人员应包括以后的机床操作者。操作人员综合素质的提高不是一时二时的事,而要抓长久,在日后的使用中应不断积累,还有一个值得一试的办法是走访一些同类机床的老用户,他们有很强的实践经验,最有发言权,可请求他们的帮助,让他们为操作者进行一定的培训,这是短时间内提高操作人员综合素质最有效的办法。1.4 尽可能提高机床的开动次数对于新的机器，虽然不可能出现太大的问题，不过要是因为平时的生产任务不多而，致机器长时间不用的话，就有可能出现一系列的问题。比如空气的腐蚀，水的腐蚀，这些会加快一些电子元件的变质或损坏。所以，即使是平时空闲不用的时候，也要定期通电，每次空运行差不多一个小时左右，利用机床运行时的加热来去除或降低机内的湿度。1.5 冷静对待机床故障机床在使用中不可避免地会出现一些故障,此时操作者要冷静对待,不可盲目处理,以免产生更为严重的后果,要注意保留现场,待维修人员来后如实说明故障前后的情况,并参与共同分析问题,尽早排除故障。故障若属于操作原因,操作人员要及时吸取经验,避免下次重复犯错。数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物,是技术密集度及自动化程度很高的典型机电一体化加工设备。它与普通机床相比,其优越性是显而易见的,不仅零件加工精度高,产品质量稳定,且自动化程度极高,可减轻工人的体力劳动强度,大大提高了生产效率,特别值得一提的是数控机床可完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂曲面的零件加工,因而数控机床在机械制造业中的地位愈来愈显得重要。因此，为了减少劳动成本，提高生产效率，如何合理的使用数控机床就显得愈发重要了。第2章 数控机床的维护与维修2.1 数控机床的工作原理与发展趋势2.1.1 数控机床的工作原理数控机床的工作原理即为，将控制要求和信息以及反馈信息等转化为数字信号，送人数控装置处理后输出控制机械加工过程。2.1.2 发展趋势2.1.2.1 高速度、高精度当前先进制造技术的主体是效率和质量。因此高速度、高精度技术的发展可最大限度地提高生产的效率和产品的质量，缩短生产周期提高市场竞争力。2.1.2.2 多轴联动加工和复合加工多轴联动加工可充分利用刀具几何形状进行切削，从而大大提高了零件的表面光洁度和加工效率。如一般一台5轴机床的加工效率相当于2台3轴联动机床的加工效率。目前采用复合主轴头的机床更为方便的实现了多面和多轴在同一台机床上的并行使用。 2.1.2.3 智能化、开放式、网络化智能化的数控系统涵盖的方面很多，如加工方面的智能化，即加工过程的自适应控制，工艺参数的自生成；故障诊断方面的智能化。即智能监控机床各个部分运行情况，发送故障报告等。开放式既是数控系统的开发可以统一的在一个平台上进行。这样既可以解决数控系统软件不能产业化的问题，又大大加快了数控功能系列化的进程。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。2.1.3 维护维修工作的重要性数控加工在当前制造行业中占据着主导地位，它的发展将带动制造业的飞速发展，同时也将影响社会的发展进程。因此，使数控机床能够实时高效的工作也是项重要工作。 图表 2-1 数控铣床加工中2.2 维护与维修的一般方法2.1.4 数控机床的维护数控机床是各种高精技术结合的生产工具，因此在日常的使用中维修维护工作对其使用寿命和精度起着很重要的作用。对数控机床进行合理的日常维护，可以大大降低机床故障的发生率。图表 2-2 加工完毕清理产品表面碎屑具体需要注意的地方分以下几点：（1） 针对每一台机床的具体性能和加工对象制定操作规程建立工作、故障、维修档案。包括保养内容以及功能器件和元件的保养周期。（2） 应尽量少开数控柜和强电柜的门。因为在机加工车间的空气中一般都含有油雾、灰尘甚至金属粉末。一旦它们落在数控系统内的印制线路或电器件上，容易引起元器件间绝缘电阻下降，甚至导致元器件及印制线路的损坏。有的用户在夏天为了使数控系统超负荷长期工作，打开数控柜的门来散热，这是种绝不可取的方法，最终会导致数控系统的加速损坏。正确的方法是降低数控系统的外部环境温度。因此，应该有一种严格的规定，除非进行必要的调整和维修，不允许随便开启柜门，更不允许在使用时敞开柜门。（3） 定期清扫数控柜通风系统。应每天检查数控系统柜各个冷却风扇工作是否正常，应视工作环境状况，每半年或每季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象。如果过滤网上灰尘积聚过多，需及时清理，否则会引起数控系统柜内温度高(一般不能超过55)，造成过热报警或数控系统工作不可靠。（4） 对数控系统的电网电压进行定期或定时监测。当电网电压超出数控系统所能承受的额定范围时，数控系统的正常工作会受到影响，严重的可能导致数控系统内部电子器件损坏。（5） 定期更换存储器和伺服驱动器电池(不需保持电池的存储器除外)。为使数控系统数据和伺服驱动器内部的参数数据在不通电的情况下不丢失，为两者配备了保持电池。一般情况下每年应更换一次，并且应在数控系统通电的状态下更换电池。（6）数控系统长期不使用的情况下，其维护工作应注意以下两方面：首先，要定期给数控系统通电，并空运行，这样可以利用数控系统本身电子和电器元件的热量驱散数控柜内的潮气。达到保持电器元件稳定可靠性的目的。其次，如果数控机床是采用直流伺服电动机作为机械驱动首端部件的，应在长期停用前将内部的电刷取出，以此避免由于化学腐蚀作用，使换向器表面腐蚀，造成换向性能变坏，甚至使整台电动机损坏的结果。2.2.2 数控机床的维修2.2.2.1 问由于数控机床是多种尖端技术的结合体，因此数控机床的维修工作不能随意而为之，因为那样可能导致机床的故障范围扩大。机床故障了就相当于是人生病了，而且处理这个故障的步骤也跟人去看医生差不多，首先第一步，得问。这里的问又分为：（1） 问机床操作者，在机床出现故障后，维修工作进行之前应及时准确的询问故障是在何种情况下出现的，出现时伴随着怎样的现象。由于操作者是故障出现时的第一目击人又熟知机床特性，所以他的描述会有助于维修人员缩小故障范围，减少时间，提高效率。（2） 问机床，机床的自诊断系统对维修人员是最好的参考，它可以准确的提供所出现的故障的代码以便于维修人员能够准确定位故障的出处。近年来兴起了新的接口诊断技术，JTAG边界扫描，提供了有效地检测引线间隔致密的电路板上零件的能力，完善了系统的自诊断能力。2.2.2.2 察察主要是根据机床操作人员所提供的相关信息对可能出现故障的部件或元件外观进行观察。如检查有无由于电流过大造成的保险丝熔断，元器件的烧焦烟熏，有无杂物断路现象，造成板子的过流、过压、短路。观察阻容、半导体器件的管脚有无断脚、虚焊等，可发现一些较为明显的故障，缩小检修范围判断故障产生的原因。2.2.2.3 切犹如中医切脉一样，当维修人员完成了上述两个步骤还不能准确定位故障的出处时，应该对机床故障进行进一步的检测来确定故障的出处究竟在何处。对数控机床故障的切可大致分为：（1） 强电检测，其中包括配电、电动机动力线、电器元件完好性等的检测。（2） 弱电检测，其中包括反馈信号、数控系统输出信号等的检测。 在实习的这段期间，遇到机床发生故障的时候，首先就是先看是不是自己能处理的问题，如果是小问题，那根据提示，自己就一步步的解决了，如果是机床内部发生的问题，就要第一时间请教自己的指导师傅或者是直接找维修人员，这样既确保了安全性，同时也确保了工作的效率。数控机床故障的产生是多种多样的。所以，在维修时需要根据现象有理有据的分析、排除，最后达到维修的目的。切勿盲目的乱动。否则可能会导致故障更加的严重。总之，在面对数控机床故障和维修问题时，首先要防患于未燃，不能在数控机床出现问题后才去解决问题，要做好日常的维护工作和了解机床本身的结构和工作原理，这样才能做到有的放矢。图表 2-3 南京四开系统的数控机床第3章 数控机床故障诊断及排除方法3.1 数控机床故障诊断原则3.1.1 先外部后内部数控机床是机械、液压、电气一体化的机床，所以故障的发生必然要从这三者之间综合反映出来。所以要求维修人员掌握先外部后内部的原则，即当数控机床发生故障后，维修人员应采用望、闻、听、问等方法，由外向里逐一进行检查。例：数控车床刚投入使用的时候，在系统断电后重新启动时，必须要返回到参考点。即当用手动方式将各轴移到非干涉区外后，再使各轴返回参考点。否则，可能发生撞车事故。所以，每天加工完后，最好把机床的轴移到安全位置。此时再操作或断电后就不会出现问题。 外部硬件操作引起的故障是数控修理中的常见故障。一般都是由于检测开关、液压系统、气动系统、电气执行元件、机械装置出现问题引起的。这类故障有些可以通过报警信息查找故障原因。对一般的数控系统来讲都有故障诊断功能或信息报警。维修人员可利用这些信息手段缩小诊断范围。而有些故障虽有报警信息显示，但并不能反映故障的真实原因。这时需根据报警信息和故障现象来分析解决。 （台立式加工中心采用FANUC-OM控制系统。机床在自动方式下执行到X轴快速移动时就出现414和410报警。此报警是速度控制OFF和X轴伺服驱动异常。由于此故障出现后能通过重新启动消除，但每执行到X轴快速移动时就报警。经查该伺服电机电源线插头因电弧爬行而引起相间短路，经修整后此故障排除。）3.1.2 先机械后电气由于数控机床是一种自动化程度高，技术复杂的先进机械加工设备。机械故障较易发现，而系统故障诊断难度要大一些。3.1.3 先静后动维修人员要做到先静后动，不可盲目动手，应先询问操作人员故障发生的过程及状态，查看说明书、资料后方可动手查找故障原因，继而排除故障。3.1.4 先公用后专用公用性问题会影响到全局，而专用性问题只影响局部。3.1.5 先简单后复杂当出现多种故障相互交织掩盖、一时无从下手时，应先解决容易的问题，后解决较大的问题。常常在解决简单的故障的过程中，难度大的问题也可能变的容易，理清思路，将难度较大的变得容易一些。3.1.6 先一般后特殊在排除某一故障时，要先考虑最常见的可能原因，然后再分析很少发生的特殊原因。3.2 数控系统自诊断技术及排除方法所谓系统诊断技术，就是利用数控装置中的计算机及相关运行诊断软件进行各种测试。3.2.1 自诊断技术3.2.1.1 开机自诊断数控系统通电后，设备内部诊断软件会自动对系统中各种元件如CPU、RAM及各应用软件进行逐一检测并将检测结果显示出来，如检测发现问题，系统会显示报警信息或发出报警信号。开机自诊断通常会在开机一分钟之内完成。3.2.1.2 运行自诊断运行自诊断也称在线自诊断，是指数控系统正常工作时，运行内部诊断程序，对系统本身、PLC、位置伺服单元以及与数控装置相连的其它外部装置进行自动测试、检查，并显示有关信息，这种诊断一般会在系统工作时反复进行。3.2.1.3 脱机诊断当系统出现故障时，首先停机，然后使用随机的专用诊断纸带对系统进行脱机诊断。诊断时先要将纸带上的程序读入RAM系统中，计算机运行程序进行诊断，从而判定故障部位，这种诊断在早期的数控系统中应用较多。3.2.2 人工诊断技术数控系统的故障种类很多，而自诊断往往不能对系统的所有部件进行测试，也不能将故障原因定位到具体确定的元器件上，这时要迅速查明原因就需要采用人工诊断方法。人工诊断方法有很多种：（1）功能程序测试法：这种方法将数控系统中的G、M、S、T、功能的全部指令编成一个测试程序，穿成纸带或存储到软盘上在进行诊断时运行这个程序，可快速判定哪个功能出现问题，这种方法一般在机床出现随机性故障时使用，也可用于设备闲置时间较长重新投入使用时测试用。（2）参数检查法：一般系统的参数是存放在RAM中的，一旦出现干扰或其它原因会造成参数丢失或混乱，从而使系统不能正常工作，这时应根据故障特征，检查和核对有关参数，在排除某些故障时，有时还需对某些参数进行调整。（3） 备件置换法：是将系统中型号完全相同的电路板、模块、集成电路或其它零部件进行互相交换比较，或利用备用的元器件替换有疑点的部件，从而快速有效地确定故障部位。（4） 直观法：直观法是利用维修中常用的“先外后内”的原则，利用观察零部件的工作状态、听声音、摸发热等方法，进行逐个检查，如利用视觉可观察内部器件或外部连接的形状上的变化；利用听觉可查寻器件发出的异常声音;利用嗅觉或触觉可查寻过载、高温等现象等等。3.2.3 高级诊断术在高级诊断中，常用的方法主要有以下几种方法：（1） 自修复诊断：自修复诊断一般是指在系统内设置不参与运行的备用模块。自修复程序在控制系统每次开机运行，当发现某模块有问题时，系统会把故障信息显示在屏幕上，同时自动查寻备用模块，故障模块的工作即被备用模块取代，维修人员可根据提示更换下一故障模块。自修复诊断方法需要较多的备用模块，这会使系统体积增大，价格提高。（2） 诊断指导专家系统：近年来，随着图像识别、声音识别、自动翻译和智能工业机器人等技术的发展，这些技术越来越多地被应用到数控机床上。诊断专家系统以专家知识、经验为基础，自动模仿专家利用知识解决复杂问题的思维活动，这就使普通工作人员同样能对故障做出具有专家级水平的诊断结论。（3）通讯诊断系统：该诊断方法又称海外诊断，是由中央维修站通过电话线路，甚至国际电话系统向用户设备发送诊断程序所进行的一种遥控诊断。通讯诊断系统除可用于故障发生后的诊断外，还可以为用户作定期的预防性诊断，设备生产厂家的维修工不必亲临现场，只需按预定的时间对机床进行系列试运行检查，在中央维修站分析诊断数据，即可发现可能存在的故障隐患。总结和感谢经过这两个多月的顶岗实习，确实学到了很多东西。首先是工作方面，通过在学校的这两年多的学习，虽不说百分之百都能用到实际工作当中，但是，大部分的知识还是能与实际工作相结合，这使得我在工作中，能很容易的上手，从而快速的投入到岗位，配合其他员工完成日常的生产工作。同时，这两个多月的实习，也让我学到了很多东西。依稀还记得主管昨日在耳边的谆谆教导，那积极向上的工作态度，雷厉风行却又不失温和的工作方式，更有那认真负责的工作素养，看着他们，总会觉得很亲切，即使我们认识才只有短短的几个月时间。感谢他们，让我很充实的度