第1章 数控机床故障诊断与维修基础.ppt

1、第一章数控机床故障诊断与维护基础，1.1数控机床入门知识1.2数控机床故障1.3数控机床可靠性1.4数控机床维修，1.1数控机床入门知识，1.1.1数控机床的概念是实现机械加工高速、高精度、高度自动化的典型机电一体化产品。国际信息处理协会(IFIP)第五技术委员会的数控机床定义是数控机床(IFIP)，安装了节目控制系统的机床牙齿系统可以对使用编号或其他符号编码命令规定的程序进行逻辑处理。这里说的节目控制系统通常称为数控系统。下一页，返回，图1-1所示的1.1.2数控机床配置数控机床配置框图。数控机床主要由三部分组成，不仅是机床本外，还是数控机床特有的两部分，即数控机床指挥、控制数控装置、驱动机

2、床执行机构进行运动的伺服系统。上一页，1.1数控机床入门知识，上一页，下一页，1.1.3数控机床工作原理1。数控机床工作流程数控机床工作流程图1-2所示。2.控制机床工作原理按照数控机床零件加工时输入的数控程序，用控制装置控制机床执行机构的各种行为，使工具、工件和其他辅助装置严格执行数控程序中规定的顺序、路径和参数操作。加工符合给定技术要求的零件。1.1数控机床入门知识，后退，上一页，下一页，1.1.4数控机床类型1。按机床工艺用途分类(1)普通数控机床普通数控机床(1)各种数控机床的总称，类似普通机床工艺可行性。可分为数控车床、数控铣床、数控刨床、数控磨床、数控钻床和数控传记加工机床等。图1

3、-3是数字控制架，图1-4是数字控制铣床。1.1数控机床入门知识，后退，上一页，下一页，()加工中心CNC加工中心机床缩写加工中心(MC)，磁带仓和自动刀具更换设备，具有多种工艺手段的数控机床。除了典型的水平、垂直、单柱、双柱(门架)加工中心外，还有单桌、多桌和复合(5面)加工中心。图1-5是水平加工中心，图1-6是垂直加工中心。加工中心具有刀具库和相应的刀具更换机构图1-6所示的加工中心的刀具库容量16。1.1数控机床入门知识，后退，上一页，下一页，()多轴数控机床螺旋纸浆，飞机发动机叶片表面等一些复杂工件(如螺旋纸浆，叶片表面等)不能进行三轴数控机床加工，出现了多轴数控机床(如控制轴数多，

4、机床结构复杂)。轴的轴数取决于加工工件的工艺要求。1.1数控机床入门知识，后退，上一页，下一页，(4)特殊数控机床特殊数控机床通过特殊数控装置和自动特殊加工机床，其特殊加工意义主要是加工手段特殊，零件加工部位特殊，加工工艺性能要求特殊等。常见特殊数控机床：CNC线切割机床、CNC激光加工(切割、冲孔、焊接等)机床、CNC火焰切割机床和CNC弯管机床等。1.1数控机床入门知识，上一页，上一页，下一页，2。加工的运动轨迹分类(1)点控制机床点控制是为了确保空间中单个点的位置，而不是点到点路径轨迹和精度控制。从起点到终点的运动轨迹可以是单轨迹或双轨迹，如图1-7所示。牙齿控制主要用于数控冲床、数控钻

5、头、数控点焊设备。也可用于数控坐标镗铣床。1.1数控机床入门知识，后退，上一页，下一页，(2)线控制机床线控制不仅保证了点的位置精度，还保证了点和点之间的线精度，如图1-8所示。在数字镗孔铣床中，使用牙齿控制方法，可以一次在箱体零件上铣削平面和楼梯，然后进行钻孔、镗孔加工。这样可以大大提高生产率。1.1数控机床入门知识，后退，上一页，下一页，(3)轮廓控制机床轮廓控制是同时控制两个或多个轴，如图1-9所示。这不仅控制每个点的位置精度，还控制加工过程中每个点的偏移速度，即刀具移动的轨迹。要保证尺寸精度，还要保证形状精度。在运动中同时给两个轴分配脉冲，使其偏离所需形状，这称为插值运算。那是一种柔和

6、的模仿，不是依赖模仿。因此，大大缩短了生产准备时间，更重要的是，牙齿柔软形状的准确度远高于固体形状的准确度。1.1数控机床入门知识，上一页，上一页，下一页，3 .根据伺服系统的控制原理，分类(1)开环控制系统开环控制是无位置反馈的控制方法。控制对象，执行器大部分是步进电动机或液压力矩放大器(传记脉冲马达)。图1-10在实际工业生产中，这种结构逐渐被闭环系统取代。开环控制系统结构简单，控制方法简单，所以价钱也很便宜。对加工精度要求不高，电力需求不大的地方也可以使用。1.1数控机床入门知识，返回，上一页，下一页，(2)闭环控制系统图1-11是闭环控制数控机床结构图，1.1数控机床入门知识，返回，上

7、一页，下一页，1.1.5数控机床坐标系1。数控机床轴1)轴和运动方向命名原则(请参阅JB/t 3051-1999)(1)标准坐标是右手笛卡尔坐标系，(2)刀具相对于静止工件移动。工件移动时，会在坐标轴符号中添加标记。(3)刀具在工件上移动的方向是坐标的正方向。(4)机床旋转坐标系的正方向是沿右螺纹进入工件的方向。1.1数控机床入门知识，后退，上一页，下一页，2)轴规定(1)在Z轴机床坐标系中传递切削功率的主轴轴为Z轴。对于没有主轴的机床(例如数控刨床)，指定z轴垂直于工件夹具面。如果机床上有多个主轴，则选取垂直于工件夹具面的主轴作为主主轴。如果主轴始终平行于标准坐标系中的一个坐标，则该坐标为z

8、坐标，与水平铣床水平主轴相同。1.1数控机床入门知识，后退，上一页，下一页，(2)X轴X坐标为水平，平行于工件的夹紧面。工件旋转的机床，x坐标的方向位于工件的径向上，并平行于横杆。刀具旋转的机床，例如z坐标为水平(水平)，当从主刀具的主轴查看工件时，x坐标方向指向右侧。z坐标垂直(垂直)时，在单柱机床中，当从主刀具的主轴查看柱时，x坐标方向指向右侧。对于不围绕刀具或工件旋转的机床(例如刨床)，x坐标与主切削方向平行，在该方向上为正方向。1.1数控机床入门知识，上一页，上一页，下一页，(3)Y轴。y轴基于右手直角笛卡尔坐标系(相对于Z和X轴)确定。(4)旋转坐标A、b、C. A、b、c分别表示轴

9、是平行于x、y和z轴的旋转坐标。a表示沿X轴方向的右螺纹线方向。(5)除了x、y、z主直线运动外，如果第二组运动平行，则可以分别将坐标指定为u、v、w。1.1数控机床入门知识，上一页，上一页，下一页，2。确定机床坐标系的方法和应用1)确定机床坐标系的方法(请参见图1-13，1-14，1-15)(1)确定轴的方法通常先确定z轴(2)机床坐标系原点机床坐标系原点也称为机床零或机床零，以机床设计中规定的零限制和碰撞块表示，每个轴位移的其他位置、1.1数控机床入门知识、返回、上一页、1.2数控机床故障、1.2.1故障概念数控机床故障意味着数控机床损失功能，包括机械系统、数控系统、伺服系统等故障。下一页

10、，返回，1.2数控机床故障，1.2.2故障分类1。各原因的关联和非关联故障。非关联故障是指与数控系统本身的结构和制造无关的故障。关联故障是由于数控系统设计、结构或性能等缺陷而引起的故障。关联性故障还可以分为系统的故障和随机性故障。系统故障是指当系统满足特定条件时随机故障是指系统在相同的外部条件下没有故障发生或发生的情况，后退，上一页，下一页，1.2数控机床故障，根据2发生状态突然故障和渐变故障。突如其来的故障是在正常数控机床使用过程中，完全没有故障征兆，突然出现的故障。渐变故障在数控机床牙齿故障发生前的一段时间内已经出现了故障的征兆，但是牙齿时(或系统警报消除后)数控机床也可以正常使用，不会影

11、响加工产品的质量。在数控机床使用过程中，由于相对运动产生摩擦，磨损过程大致分为以下三个阶段，如图1-16所示。返回，上一页，下一页，1.2数控机床故障，3影响程度，完全失效故障和部分失效故障。4根据性质可以分为危险故障和安全故障。5根据硬件和软件的不同，可以分为软件故障、硬件故障两种。6根据诊断方法的不同，有诊断显示器故障和未诊断显示器故障两种。后退、后退、上一页、下一页、1.2数控机床故障、后退、上一页、下一页、1.2.3故障机制分析故障机制将引导零件、部件、系统生成的故障物理、化学、传记和机械流程，这也可以说是故障形成的原因。故障机制在到达表面化之前也可以表示为数控机械故障之一内部进化过程

12、和因果律。研究故障道理时要考察的基本要素至少有三个。1.2数控机床故障，1对象：故障本身的内部状态和结构指故障诱导作用，即内因的作用。2原因：可能导致设备和系统故障破坏因素(例如运动应力、环境应力、人为错误、时间因素等)的故障吸引。3结果：生成的例外状态或基本要素2职责基本要素1的结果。如果基本元素1的状态超出了特定边界，则它将作为故障发生和故障模式(即基本元素3)发生。故障机制可能受图1-17、后退、上一页、下一页、1.2数控机床故障和故障引用的空间、时间和设备(故障部件)内部和外部多种茄子因素的影响。有的起主导作用，有的多种茄子因素综合作用。为了掌握故障发生的方法，必须明确各种直接和间接的

13、故障发生的因素及其作用。例如，图1-18是数控机床范围内常用的空气开关，在使用过程中，由于多种茄子原因，接触功能无法工作，从而导致机床停机。图1-19表示故障原因、故障机制和故障模式。、后退、上一页、下一页、1.2数控机床故障和1.2.4故障创建规则与常规设备相同。数控机床故障比率可以表示为图1-20所示的浴缸曲线(也称为低效率曲线)。在整个寿命期间，根据数控机床故障频率，大致分为初始故障期间、意外故障期间和损失故障期间三个阶段。后退、后退、后退、下一页、1.2数控机床故障、1初始故障期间初始故障数控机床故障比例高，但随着使用时间的增加急剧下降。牙齿期间的长度大约为10个月，取决于产品、系统的

14、设计和制造质量。数控机床使用初期故障频繁的原因包括：(1)机器部分在零件的加工表面存在微观和宏观几何偏差，部件装配可能存在误差，因此在机床使用初期磨损会增大，从而在设备移动的部件之间产生更大的间隙，从而导致故障发生。返回，上一页，下一页，1.2数控机床故障，(2)实际运行时，电路热、交流负载、浪涌电流和逆转税的冲击导致性能下降的部分部件无法经受试验，由于电流冲击或电压破坏而失败，或者由于特性曲线发生变化，整个系统无法运行，(3)液压部分液压系统的部分部位长时间没有油，汽缸的润滑此外，一些杂物和水分也可以进入新安装的空气管道内，这是液压气动部分的早期故障。后退，上一页，下一页，1.2数控机床故障

15、，2意外故障期间数控机床初期经过各种老化、运行和调整后，开始进入相对稳定的正常运行期间。正常运行时间约为10年。在牙齿阶段，故障率低，相对稳定，是近似常数。是由于偶然的故障意外因素造成的。3损失故障期间损失故障期间出现在数控机床使用后，其特点是随着运行时间的增加故障率提高。牙齿现象的基本原因是数控机床零部件及电子零部件经过长时间运行，疲劳、磨损、老化等寿命接近枯竭，处于频繁的故障状态。上一页、下一页、1.2数控机床故障、上一页、下一页、下一页、1.2.5故障常规处理1故障类型1)机床工作方式(磁带方法、手动数据输入方法、存储方法、积分工作方式2)数控系统状态显示什么？3)位置误差分布情况如何？

16、4)发生刀具运动路径错误状态和错误时速度是否正常？显示器上有申报吗？警报号是什么？1.2数控机床故障，2故障发生1)故障发生的时间，共发生几次？牙齿时旁边的其他机床工作正常吗？加工类似工件时发生的概率是多少？3)与故障进给率、刀具变更方法或螺纹切削有关吗？在那个程序中故障出现吗？5)在没有故障损坏的情况下，多次重复故障段，观察故障重复。6)将节目段的编程值与系统内的实际值进行比较，确定是存在差异还是节目输入错误。7)重复的故障与外部因素有关吗？后退、上一页、下一页、1.2数控机床故障、3机床操作和操作1)哪些操作后发生的故障？操作错了吗？2)机床的工作方式是否正确？3)机床曹征情况如何？间隙补偿合适吗？4)机床运行过程中是否发生