关于数控机床的知识

关于数控机床的知识

关于数控机床的知识 篇1

在数控机床发展的最初阶段，其机械结构与通用机床相比没有多大的变化，只是在自动变速、刀架和工作台自动转位和手柄操作等方面作些改变，随着数控技术的发展，考虑到它的控制方式和使用特点，才对机床的生产率、加工精度和寿命提出了更高的要求。数控机床的主体机构有以下特点：

1、由于采用了高性能的无级变速主轴及伺服传动系统，数控机床的极限传动结构大为简化，传动链也大大缩短；

2、为适应连续的自动化加工和提高加工生产率，数控机床机械结构具有较高的静、动态刚度和阻尼精度，以及较高的耐磨性，而且热变形小；

3、为减小摩擦、消除传动间隙和获得更高的加工精度，更多地采用了高效传动部件，如滚珠丝杠副和滚动导轨、消隙齿轮传动副等；

4、为了改善劳动条件、减少辅助时间、改善操作性、提高劳动生产率，采用了刀具自动夹紧装置、刀库与自动换刀装置及自动排屑装置等辅助装置。根据数控机床的适用场合和机构特点，对数控机床结构因提出以下要求：

（一）较高的机床静、动刚度

数控机床是按照数控编程或手动输入数据方式提供的指令自动进行加工的。由于机械结构（如机床床身、导轨、工作台、刀架和主轴箱等）的几何精度与变形产生的定位误差在加工过程中不能人为地调整与补偿，因此，必须把各处机械结构部件产生的弹性变形控制在最小限度内，以保证所要求的加工精度与表面质量。

为了提高数控机床主轴的刚度，不但经常采用三支撑结构，而且选用钢性很好的双列短圆柱滚子轴承和角接触向心推力轴承铰接出相信忒力轴承 ，以减小主轴的径向和轴向变形。为了提高机床大件的刚度，采用封闭界面的床身，并采用液力平衡减少移动部件因位置变动造成的机床变形。为了提高机床各部件的接触刚度，增加机床的承载能力，采用刮研的方法增加单位面积上的接触点，并在结合面之间施加足够大的预加载荷，以增加接触面积。这些措施都能有效地提高接触刚度。

为了充分发挥数控机床的高效加工能力，并能进行稳定切削，在保证静态刚度的前提下，还必须提高动态刚度。常用的措施主要有提高系统的刚度、增加阻尼以及调整构件的自振频率等。试验表明，提高阻尼系数是改善抗振性的有效方法。钢板的焊接结构既可以增加静刚度、减轻结构重量，又可以增加构件本身的阻尼。因此，近年来在数控机床上采用了钢板焊接结构的床身、立柱、横梁和工作台。封砂铸件也有利于振动衰减，对提高抗振性也有较好的效果。

（二）减少机床的热变形

在内外热源的影响下，机床各部件将发生不同程度的热变形，使工件与刀具之间的相对运动关系遭到破环，也是机床季度下降。对于数控机床来说，因为全部加工过程是计算的指令控制的，热变形的影响就更为严重。为了减少热变形，在数控机床结构中通常采用以下措施。

1、减少发热

机床内部发热时产生热变形的主要热源，应当尽可能地将热源从主机中分离出去。

2、控制温升

在采取了一系列减少热源的措施后，热变形的情况将有所改善。但要完全消除机床的内外热源通常是十分困难的，甚至是不可能的。所以必须通过良好的散热和冷却来控制温升，以减少热源的影响。其中部较有效的方法是在机床的发热部位强制冷却，也可以在机床低温部分通过加热的方法，使机床各点的温度趋于一致，这样可以减少由于温差造成的翘曲变形。

3、改善机床机构

在同样发热条件下，机床机构对热变形也有很大影响。如数控机床过去采用的单立柱机构有可能被双柱机构所代替。由于左右对称，双立

一、结构要求与总体布局

在数控机床发展的最初阶段，其机械结构与通用机床相比没有多大的变化，只是在自动变速、刀架和工作台自动转位和手柄操作等方面作些改变。随着数控技术的发展，考虑到它的控制方式和使用特点，才对机床的生产率、加工精度和寿命提出了更高的要求。数控机床的主体机构有以下特点：

1、由于采用了高性能的无级变速主轴及伺服传动系统，数控机床的极限传动结构大为简化，传动链也大大缩短；

2、为适应连续的自动化加工和提高加工生产率，数控机床机械结构具有较高的静、动态刚度和阻尼精度，以及较高的耐磨性，而且热变形小；

3、为减小摩擦、消除传动间隙和获得更高的加工精度，更多地采用了高效传动部件，如滚珠丝杠副和滚动导轨、消隙齿轮传动副等；

4、为了改善劳动条件、减少辅助时间、改善操作性、提高劳动生产率，采用了刀具自动夹紧装置、刀库与自动换刀装置及自动排屑装置等辅助装置。根据数控机床的适用场合和机构特点，对数控机床结构因提出以下要求：

（一）较高的机床静、动刚度

数控机床是按照数控编程或手动输入数据方式提供的指令自动进行加工的。由于机械结构（如机床床身、导轨、工作台、刀架和主轴箱等）的几何精度与变形产生的定位误差在加工过程中不能人为地调整与补偿，因此，必须把各处机械结构部件产生的弹性变形控制在最小限度内，以保证所要求的加工精度与表面质量。

为了提高数控机床主轴的刚度，不但经常采用三支撑结构，而且选用钢性很好的双列短圆柱滚子轴承和角接触向心推力轴承铰接出相信忒力轴承 ，以减小主轴的径向和轴向变形。为了提高机床大件的刚度，采用封闭界面的床身，并采用液力平衡减少移动部件因位置变动造成的机床变形。为了提高机床各部件的接触刚度，增加机床的承载能力，采用刮研的方法增加单位面积上的接触点，并在结合面之间施加足够大的预加载荷，以增加接触面积。这些措施都能有效地提高接触刚度。

为了充分发挥数控机床的高效加工能力，并能进行稳定切削，在保证静态刚度的前提下，还必须提高动态刚度。常用的措施主要有提高系统的刚度、增加阻尼以及调整构件的自振频率等。试验表明，提高阻尼系数是改善抗振性的有效方法。钢板的焊接结构既可以增加静刚度、减轻结构重量，又可以增加构件本身的阻尼。因此，近年来在数控机床上采用了钢板焊接结构的床身、立柱、横梁和工作台。封砂铸件也有利于振动衰减，对提高抗振性也有较好的效果。

（二）减少机床的热变形

在内外热源的影响下，机床各部件将发生不同程度的热变形，使工件与刀具之间的相对运动关系遭到破环，也是机床季度下降。对于数控机床来说，因为全部加工过程是计算的指令控制的，热变形的影响就更为严重。为了减少热变形，在数控机床结构中通常采用以下措施。

1、减少发热

机床内部发热时产生热变形的主要热源，应当尽可能地将热源从主机中分离出去。

2、控制温升

在采取了一系列减少热源的措施后，热变形的情况将有所改善。但要完全消除机床的内外热源通常是十分困难的，甚至是不可能的。所以必须通过良好的散热和冷却来控制温升，以减少热源的影响。其中部较有效的方法是在机床的发热部位强制冷却，也可以在机床低温部分通过加热的方法，使机床各点的温度趋于一致，这样可以减少由于温差造成的翘曲变形。

3、改善机床机构

在同样发热条件下，机床机构对热变形也有很大影响。如数控机床过去采用的单立柱机构有可能被双柱机构所代替。由于左右对称，双立

柱机构受热后的主轴线除产生垂直方向的平移外，其它方向的变形很小，而垂直方向的轴线移动可以方便地用一个坐标的修正量进行补偿。

对于数控车床的主轴箱，应尽量使主轴的热变形发生在刀具切入的垂直方向上。这就可以使主轴热变形对加工直径的影响降低到最小限度。在结构上还应尽可能减小主轴中心与主轴向地面的距离，以减少热变形的总量，同时应使主轴箱的前后温升一致，避免主轴变形后出现倾斜。

数控机床中的滚珠丝杠常在预计载荷大、转速高以及散热差的条件下工作，因此丝杠容易发热。滚珠丝杠热生产造成的后果是严重的，尤其是在开环系统中，它会使进给系统丧失定位精度。目前某些机床用预拉的方法减少丝杠的热变形。对于采取了上述措施仍不能消除的热变形，可以根据测量结果由数控系统发出补偿脉冲加以修正。

（三）减少运动间的摩擦和消除传动间隙

数控机床工作台（或拖板）的位移量十一脉中当量为最小单位的，通常又要求能以基地的速度运动。为了使工作台能对数控装置的指令作出准确响应，就必须采取相应的措施。目前常用的滑动导轨、滚动导轨和静压导轨在摩擦阻尼特性方面存在着明显的差别。在进给系统中用滚珠丝杠代替滑动丝杠也可以收到同样的效果。目前，数控机床几乎无一例外地采用滚珠丝杠传动。

数控机床（尤其是开环系统的数控机床）的加工精度在很大程度上取决于进给传动链的精度。除了减少传动齿轮和滚珠丝杠的加工误差之外，另一个重要措施是采用无间隙传动副。对于滚珠丝杠螺距的累积误差，通常采用脉冲补偿装置进行螺距补偿。

（四）提高机床的寿命和精度保持性

为了提高机床的寿命和精度保持性，在设计时应充分考虑数控机场零部件的耐磨性，尤其是机床导轨、进给伺港机主轴部件等影响进度的主要零件的耐磨性，

在使用过程中，应保证数控机床各部件润滑良好。

（五）减少辅助时间和改善操作性能

在数控机床的单件加工中，辅助时间（非切屑时间）占有较大的比重。要进一步提高机床的生产率，就必须采取促使最大限度地压缩辅助时间。目前已经有很多数控机床采用了多主轴、多刀架、以及带刀库的自动换刀装置等，以减少换刀时间。对于切屑用量加大的数控机床，床身机构必须有利于排屑。

二、主运动机械部件

数控机床的主传动运动是指生产切屑的传动运动，例如，数控车床上主轴带动工件的旋转运动，立式加工中心上主轴带动铣刀、镗刀和砂轮等的旋转运动。数控机床的主传动运动是通过主传动电机拖动的。

（一）主传动运动的变速系统

目前，数控机床的主传动电机已经基本不再使用普通交流异步电机和传统的直流调速电机，他们与逐步被新兴的交流变频调速伺服电机和直流伺服调速电机代替。

数控机床的主运动要求有较大的调速范围，以保证加工时能选用合理的切屑用量，从而获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。

为了适应各种工件和各种工件材料的要求，自动换刀的数控机床和加工中心主运动的调速范围应进一步扩大。数控机床的变速时按照控制指令自动进行的，因此变速机构必须适应自动操作的要求。

由于直流和交流变速主轴电机的调速系统日趋完善，不仅能方便地实现宽范围的无级变速，而且减少了中间传递环节和提高了变速控制的可靠性，因此在数控机床的主传动系统中更能显示出它的优越性。

为了确保低速时的扭矩，有的数控机床在交流和直流电机无级变速的基础上配以齿轮变速。由于主运动采用了无级变速，在大型数控车床上测斜端面时就可实现恒速切屑控制，以便进一步提高生产效率和表面质量。数控机床

主传动主要有三种配置方式。

1、带有变速齿轮的主传动

这是大、种型数控机床采用较多的一种方式。通过少数几对齿轮减速，扩大了输出扭矩，以满足主轴对输出扭矩特性的要求。一部分小型数控机床业采用此种传动方式，以获得强力切屑时所需要的扭矩。滑移齿轮的移位大都采用液压拨*或直接由液压油缸带动齿轮实现。

2、通过皮带传动的主传动

这主要应用在小型数控机床上，可以避免齿轮传动是引起的振动与噪声。但它只能使用与要求的扭矩特性的主轴。

3、由调速电机直接驱动的主传动

这种主传动方式大大简化了主轴箱体与主轴的结构，有效地提高了主轴部件的刚度。但主轴输出扭矩小，电机发热对主轴的精度影响较大。

（二）数控击穿主轴部件

数控机床主轴部件的精度、刚度和热变形对加工质量有直接影响。由于加工过程中不对数控机床进行人工调整，因此这些影响就更为严重。目前数控机床的主轴厂主要有三种型式。

1、前后支撑采用不同轴承

前支撑采用双列短圆柱滚子轴承和60°角接触双列向心推力球轴承组合，后支撑采用成对向心推力球轴承。此配置形式使主轴的综合刚度大幅度提高，可以满足强力切屑的要求，因此普遍应用于各类数控机床。

2、前轴承采用高精度双列向心推力球轴承

向心推力球轴承高速时性能良好，主轴最高转速可达4000r/min。但是，它的承载能力小，因而适用于高速、轻载和紧密的数控车床。

3、双列和单列圆锥滚子轴承

这种轴承径向和轴向刚度高，能承受重载荷，尤其能承受较强的动载荷，安装与调整性能也好。但是，这种轴承限制了主轴的最高转速和精度，因此使用中等精度、低速与重载的数控机床。

在主轴的机构上，要处理好卡盘和刀架的装夹、主轴的卸荷、主轴轴承的定位和间隙调整、 主轴部件的润滑和密封以及工艺上的其他一系列问题。

为了尽可能减少主轴部件温升热变形对机床工作精度的影响，通常利用润滑油的循环系统把主轴部件的热量带走，使主轴部件与箱体保持恒定的温度。

在某些数控镗、铣床上采用专用的制冷装置，比较理想的实现了温度控制。近年来，某些数控机床的主轴轴承采用高级油脂，用封入方式进行润滑，每加一次油脂可以使用7年至。为了使润滑油和油脂不致混合，通常采用迷宫密封方式。

对于数控车床主轴，因为在它的两端安装着结构笨重的动力卡盘和夹紧油缸，所以主轴刚度必须进一步提高，并应设计合理的连接端，以改善动力卡盘与主轴端度的连接刚度。

对于数控镗床或铣床的主轴，考虑到实现刀具的快速或自动装卸，主轴上还配有刀具自动装卸、主轴准停和主轴孔内切屑的清除装置。

三、进给传动机械部件

通常，一个典型的数控机床闭环控制进给系统，由位置比较，放大元件、驱动单元、机械传动装置和检测反馈元件等几部分组成。其中，机械传动装置是位置控制中的一个重要环节。这里所说的机械传动装置，是指将驱动源的旋转运动变为工作台的直线运动的整个机械传动链，包括齿轮装置、丝杠螺母副等中间传动机构。

（一）联轴器

联轴器是用来连接寄给机构的两根轴使之一起回转移传递扭矩和运动的一种装置。目前联轴器的类型繁多，有液力式、电磁式和机械式。机械式联轴器的应用最为广泛。

套筒联轴器构造简单，径向尺寸小，但装卸困难（轴需作轴向移动）。且要求两轴严格对中，不允许有径向或角度偏差，因此使用时受到一定限制。

绕行联轴器采用锥形夹紧环传递载荷，可使动力传递没有

方向间隙。

凸缘式联轴器构造简单、成本的、可传递较大扭矩，常用于转速低、五种及、轴的刚性大及对中性好的场合。他的主要缺点是对两轴的对中性要求很高。若两轴间存在位移与倾斜，救在机件内引起附加载荷，使工作状况恶化。

（二）减速机构

1、齿轮传动装置

齿轮传动是应用非常广泛的一种机械传动，各种机床的传动装置中几乎都有齿轮传动。在数控机床伺服进给系统中采用齿轮传动装置的目的有两个。一是将高转速的转矩的伺服电机（如步进电机、直流和交流伺服电机等）的输出改变为低转速大转矩的执行件的输入；另一是使滚珠丝杠和工作台的转动惯量在系统中占有较小的比重。此外，对于开环系统还可以保证所要求的运动精度。

为了尽量减小齿侧间隙对数控机床加工精度的影响，经常在结构上采取措施，以减小或消除齿轮副的空程误差。如采用双片齿轮错齿法、利用偏心套调整齿轮副中心距或采用轴向垫片调整法消除齿轮侧隙。

与采用同步齿形带相比，在数控机床进给传动链中采用齿轮减速装置，更易产生低频振荡，因此减速机构中常配置阻尼器来改善动态性能。

2、同步齿形带

同步齿形带传动是一种新型的带传动。他利用齿形带的齿形与带轮的轮齿依次啮合传递运动和动力，因而兼有带传动、齿轮传动及链传动的优点，且无相对滑动，平均传动比较准确，传动精度高，而且齿形带的强度高、厚度小、重量轻、故可用于高速传动。齿形带无需特别张紧，故作用在轴和轴承上的载荷小，传动效率也高，现已在数控机床上广泛应用。同步齿形带的主要参数与规格如下：

（1）齿距

齿距p为相邻两齿在节线上的距离。由于强力层在工作时长度不变，所以强力层的中心线被规定为齿形带的节线（中性层），并以节线的周长L作为齿形带的公称长度。

（2）模数

模数定义为m=p/π,使齿形带尺寸计算的一个主要依据。

（3）其它参数

齿形带的其它参数和尺寸与渐开线齿条基本相同。齿形带齿形的计算公式与渐开线齿条不同，因为齿形带的节线在强力层上，而不在齿高中部。

齿形带的标注方法是：模数*宽度*齿数，即m*b*z。

（三）滚珠丝杠螺母副

为了提高进给系统的灵敏度、定位精度和防止爬行，必须降低数控机床进给系统的摩擦并减少静、动摩擦系数之差。因此，形成不太长的直线运动机构常用滚珠丝杠副。

滚珠丝杠副的传动效率高达85%-98%，是普通滑动丝杠副的2-4倍。滚珠丝杠副的摩擦角小于1°，因此不自锁。如果滚珠丝杠副驱动升降运动（如主轴箱或升降台的升降），则必须有制动装置。

关于数控机床的知识 篇2

数控机床在金属加工领域的主导地位正逐步凸现出来。数控机床是机电一体化技术发展的结晶, 数控机床的使用使得金属加工质量对操作者技能依赖性大为降低, 使得以前不可能的复杂高精度加工变为可能, 使得操作工人的劳动强度大大下降。数控机床与普通机床的主要区别是配有计算机数控 (CNC) 系统, 自动化程度高, 数控机床的进给控制, 刀具控制, 主轴控制等都是计算机数控系统通过不同的控制途径实现的, 数控机床控制技术这门课程就是就是为了针对计算机数控系统和这些控制途径而设置的。

1《数控机床控制技术》课程的特点

教学思路是与课程特点、学习环境和教学资源紧密联系的。了解《数控机床控制技术》课程特点是我们建立教学思路的出发点。

1.1《数控机床控制技术》课程内容特点

化技术发展的结晶, 数控系统涉及了计算机技术、检测技术、电力电子技术、自动控制技术以及电力拖动技术等多学科领域知识, 涉及知识面广泛, 所有涉及知识都要求学生掌握是不现实的, 也是不必要的。

作为高等职业学院而言, 要根据高等职业教育的培养目标来培养人才。要以培养技术性、应用型人才为目标。适应社会需求为切人点;从职业技术岗位培养需求出发, 要求毕业生具有知识针对性、应用性强, 到岗愿干, 到岗能干, 动手实践能力强等特点。作为数控技术专业学生来说, 实践能力培养分为三个层次:第一个层次是数控机床操作, 要求学生掌握机床基本操作能力;第二个层次是程序编制和制定加工工艺, 要求学生在具备第一个层次能力外, 掌握应用程序编制、程序应用调试和制订加工工艺能力;第三个层次是能够维护维修数控机床, 要求学生具备前两个层次能力外还需要全面掌握数控机床的结构和原理, 要达到第三个层次必须学好《数控机床控制技术》这门课程。

1.2 教学对象的特点

总体来讲, 高职学生的主要特点是, 理论知识基础薄弱, 实际经验缺乏, 不少学生的逻辑抽象思维能力较弱。

2《数控机床控制技术》教学思路

针对该课程和学生的特点, 我们制定了突出以实践能力培养为中心, 相关学科理论知识学习以“必需、够用”为度的指导思想, 课程重点放在三个方面能力的培养上:

2.1 数控系统组成单元的感性认识

这里的组成单元包括常用数控系统的组成部分, 例如数控机床控制面板、各种驱动器、伺服电机、接口装置、电源、各种联接线等, 外加这些组成单元在整个数控机床上一般布局, 侧重于外形认识。

2.2 理解数控系统组成单元的作用和相互间关系

关键是理解各组成单元在数控机床工作过程中所扮演的角色和之间信息流通途径, 要涉及一部分自动控制原理的思想, 各单元内部工作原理不作为重点。

2.3 简单的数控系统诊断和调整

在理解上数控系统工作原理和信息流向的基础上, 对常见数控系统故障进行诊断, 根据使用要求调整数控系统的工作参数, 这个是对上个能力的简单应用、检验和巩固强化。

3《数控机床控制技术》教学内容主线

有了明确的教学思路就要将教学内容进行合理调整安排, 数控系统涉及广泛, 数控机床种类繁多, 教学主线比较乱, 不好把握, 在教学实践中不妨把数控机床几个控制方面作为教学主线, 这样比较容易把握, 学生掌握起来也感觉思路较清晰。

图一是教材中常用数控系统组成框图, 一般会放在绪论部分, 也是教材知识章节划分依据。在这个框图中各部分关系明确, 项目齐全, 但要找出清晰的控制主线却比较困难, 特别对于刚接触数控机床的学生来讲, 更难以建立一个清晰的思路。为了解决这个问题, 有必要对这个框图进行简化。为了完成这个目标, 让我们从实际和定义两方面来考察。

参考目前国内常见的数控系统的基本组成可以把数控系统粗分为四大模块:

3.1 CNC装置

按照计算机数控系统按照美国电子工业协会 (Electronic Industries Association———EIA) 数字标准化委员会的定义, 计算机数控 (CNC) 系统是用计算机通过执行其存储器内的程序来完成数控要求的部分或全部功能, 并配有接口电路、伺服驱动的一种专用计算机系统。而CNC装置就是这个定义的中心语———专用计算机, 因此可以说CNC装置是数控系统的核心, 是整个数控机床的大脑。

3.2 伺服系统算机是

按照上面的定义, CNC装置这个专用计必须配有伺服驱动系统的。伺服系统伺服单元 (又称放大器和驱动器) 和伺服电机组成, 用于位置控制, 是CNC装置区别于别的专用计算机系统 (比如手机、学习机、PLC等) 的根本特征。

3.3 I/O接口

数控机床作为现代化的机械装置, 必须具有一定的自动化能力, 可以完成诸如自动换刀、自动排屑、自动开关冷却液、安全监控和自动保护等任务, 为了实现这些功能数控系统一般都配有专门的开关量I/O接口电路对完成这些任务过程中的输入输出信号进行电平转换和光电隔离, 这些输入输出开关量信号一般是由内置在CNC装置中的PLC进行处理的。

3.4 人机界面

人机界面一般是指实现数控系统和操作者之间信息交换用数控控制面板、显示器以及机床操作面板的统称。在一些数控系统中人机界面是和CNC装置集成在一起, 而在另一些系统中出于模块化和开放性的考虑把这个部分独立开来, 作为一个单独的模块。

在图四中, 实线框内的为CNC系统, 虚线框内的人机界面和CNC装置在一些系统中是集成在一起。这样结构有如下的优点:目前的大多数的数控系统都可以套用这个结构, 而且实线框内所示的四个模块之间在大多数的系统中是用单条电缆或者光缆联结的, 模块边界很清晰, 图四所示的这个框图对计算机数控系统模块的划分正好依据了这个边界, 这样既适合于初学者进行记忆和简单的理解, 也不会和后续章节讲到的不同类型数控系统的具体结构产生矛盾的地方, 有利于在深入讲解的过程中较好地避免了学生记忆和理解上混乱。

在后续章节围绕这四大模块, 由表及里、由浅入深、渐进式进行讲解。其中以伺服系统为例, 首先展示一个常见典型伺服系统的实物组成图, 使学生建立对伺服系统的感性认识, 接着围绕伺服装置接口板, 讲解伺服系统各组成部分的作用和之间的联接关系, 然后通过讲解该伺服系统工作的信息流向, 使学生理解其工作原理的一般思路, 最后再以别的典型系统为例进行知识迁移。

4 结语

遵循学习规律, 结合典型数控系统, 由表及里、由浅入深地安排教学内容, 确定教学内容主线使得原本纷繁复杂的数控系统组成的教学内容变得结构清晰, 易于理解和记忆。

摘要：数拉机床与普通机床的主要区别是配有数控系统, 数控系统涉及面广, 教与学难度大, 但只要抓住数控系统几条主线展开教学, 教学内容变得结构清晰, 易于学生理解和记忆。

关键词：数控机床控制技术,教学研究,主线

参考文献

[1]徐夏明, 邵泽强.数控原理与数控系统[M].北京:北京理工大学出版社.2008.

[2]徐衡.数控机床故障诊断[M].北京:化学工业出版社.2008.

[3]FANUC0i C/0i Mate C简明联机调试手册.

关于数控机床的故障诊断 篇3

【关键词】数控机床；故障诊断；维修

随着当今控制理论与自动化技术的高速发展， 尤其是微电子技术和计算机技术的日新月异， 使得数控技术也在同步飞速发展， 数控系统结构形式上的多样化、复杂化、高智能化， 使数控机床的故障诊断与排除更需专业的技术和知识。

1.数控机床系统的组成和特点

当前世界上的数控机床系统种类多样，并且各自具备自己的特点，不同数控机床生产厂家的产品，设计理念和设计思想也存在很大的不同。但是不管是哪一种系统，它的基本构造都是大致相同的。一般来说，数控机床系统主要由控制系统.伺服系统以及位置检测系统组成。一般的运转过程是由控制系统来对工件的相应程序进行运算，并向伺服系统发出相应的控制指令，然后伺服系统会对控制指令进行分析，并由相应的电机来控制机械的运转，最后由位置监测系统对机械的运动位置和速度进行监测，并将相关信息传递给控制系统，并由控制系统进行进一步的指令修正。这就完成了整个数控机床系统的正常运转。

由于数控机床的特殊性以及使用重要性，相应的系统应该具备以下的特点：整个系统的运转应该可靠性较强；对环境的适应能力一定要强，因为数控机床常常处在高温.潮湿.振动等环境下工作；系统适应频繁启动关闭的运行状态。

2.数控机床故障诊断的基本步骤

当使用的数控机床出现故障时，相关人员应该保持冷静，然后对故障的产生原因进行细致的分析，进而找到相应的.适当的故障诊断方法，最后再进行仔细认真的故障诊断。一般可以采用下面的步骤来进行故障的诊断。

2.1了解

在数控机床出现故障时，首先要做的就是对故障发生的情况进行全面的了解，然后对数控机床进行初步的故障诊断，仔细观察指示屏上显示的内容.各种故障指示灯等，然后利用观察.触摸.气味等方法对数控机床的常见故障进行判断，如热继电器.空气断路器有没有脱扣现象，熔丝有没有出现损坏.断裂现象，有关插接件有没有出现松动现象。虽然这些故障类型比较简单易见，但是对数控机床故障诊断有着重要的作用。

2.2分析

当数控机床出现故障时，首先对机床进行断电，然后进行故障分析，在确认通电后不会产生更大故障时，进行运转状态下的故障诊断和观察，从而获得可能导致故障产生的各种因素，为接下来的故障排除确定大的方向和手段。

2.3查找

在进行故障原因查找时，应该遵循由表及里.由易到难的原则，也就是说，首先对容易拆卸和触及的位置进行检查，然后再进行那些拆除量较大和不易触及的部位检查。

3.数控机床故障诊断的常用方法

3.1直接观察法

通过直接的感官来进行数控机床的故障查找，是一种最为简便的故障诊断方法，而且在实际操作中也有着非常实用的效果。

（1）利用视觉来对数控机床的故障原因进行查找，最为常见的观察就是：检查数控机床中是否出现机械性的损伤；线路是否出现烧焦变形现象；各类电阻有没有发现变色或烧毁现象；机床内部运转部件是否出现掉落物或流出物；一些保护性的部件是否出现跳闸；熔断器是否出现熔断现象；机床内部部件有没有出现松动或脱落的现象；操作者编写的控制程序是否正确等等。

（2）对数控机床的内外部进行气味检查，当数控机床运转时发生摩擦现象时，会出现相应的烧焦气味；线路灼烧或漏电时也会出现一定的焦糊气味，同时还可能伴随着放电的声音。

（3）利用手来进行数控机床相关部位的振动检查，可以判断出设备是否出现故障。此外，还可以通过接触来感知设备的运转温度是否处于正常的状态下。

3.2报警信息诊断法

随着自动化技术的不断发展，现代数控机床设备的自诊断功能不断强大，很多的简单故障，数控机床都可以自动诊断出来，并能根据故障原因进行简单的处理。当故障发生时，相应的故障警报会自动进行报警，并指出故障原因。

3.3机床参数检测法

对于数控机床而言，系统内部的参数丢失或设置不恰当都可能引起相应的故障发生。因此当数控机床出现故障时，应该对系统的参数设置进行核对。比方说在测量机床的往返精度时发现，X轴在从正向向反向转换时，让其走0.01mm，而从千分表上没有变化，X轴在从反向到正向转换时，也是如此。因此怀疑滚珠丝杆的反向间隙有问题，从系统说明书上可以得知，数控系统本身对滚珠丝杆的反向间隙具有补偿功能.根据说明书调整机床数据反向间隙的补偿数值，使机床恢复了正常工作。

3.4测量法

测量法在诊断数控机床故障时是一种较为常见的方法，它主要是利用相序表.示波器等仪器对机床的各种线路进行检测。比方说，在对数控机床的三相电进行检查时，可以利用相序表，如果三相电的相序正确的话，那么相序表会按照顺时针的方向进行旋转。另外，还可以使用双通道示波器进行检查，当三相电相序正确时，不同两厢电之间的波形相位的差值为120°。

3.5备件置换法

对于一些涉及控制系统的故障.有时不容易确认是哪一部分有问题，在确保没有进一步损坏的情况下。对怀疑有故障的部件或元.器件用相同的备件或同型号机床j：或本机床上其他部分的相同部件或元.器件来替换，以确定是否发生故障。一台采用FANUC OTC系统的数控车床启动后，数控系统屏幕没有显示，检查数控装置，发现所有的指示灯都不亮，检查其卜所有的熔断器，都没有损坏。检查其输入电源也正常没问题，可以肯定是电源模块出现了问题，更换系统电源后机床恢复了正常使用。

3.6原理分析法

原理分析法是根据数控机床的组成原理，从逻辑上分析各点的逻辑电平和特征参数，从各部件的工作原理着手进行分析和判断，以确定故障部位的诊断方法。这种方法的运用，要求检修人员对整个数控系统和每个部件的工作原理都有清楚的.较深的了解，才能对故障部位进行定位。

总之，现实的数控机床设备越来越复杂，功能越来越多样，同时出现的故障类型也是越来越多样。但是只要相关的人员不断进行学习，从实际中吸收相关的经验，结合多样化的诊断方法，相信数控机床的故障维修问题也会得到一个合理的解决。 [科]

【参考文献】

[1]郑伟.浅谈数控机床常见故障诊断与维修，科技信息（学术版），2008（2）.

[2]杨金荣.浅谈数控机床的故障诊断与维修，中国科技博览，2010（21）.

[3]高白川.浅谈数控机床诊断与维修的方法，科技信息，2010，02（23）.

数控基础知识课件 篇4

一、目的意义

“数控技术”课是现代先进制造技术的基础，是一门新兴的机械制造及机电控制类专业必修的专业技术基础课。它是在机械类、电类基础课程教学的基础上(电工技术、电子技术、数字电路和模拟电路、计算机原理及接口技术、算法语言、自动控制原理、机械电器控制、液压传动和测试技术等)，讲授现代制造系统中的数字控制技术。其内容包括：数控技术的基本概念、基本原理、产生和发展;数控加工的编程技术;轨迹控制(插补)原理;数控装置的硬软件结构、组成、工作原理;数控系统中的检测技术和速度位移的伺服控制技术等。该课培养学生应用多学科知识分析的问题能力及机电系统综合设计应用能力，从而提高学生解决实际问题和自主分析问题的能力。

二、教学内容体系与教学要求

1、课程内容体系：

数控技术教育课程体系：数控概论、数控技术、数控机械设计、数控工艺(包括数控刀具);实践教学体系：认识实习、操作培训、实验、课程设计和毕业设计等(特别是结合科研的毕业设计)。数控技术课内容(见教学大纲)本身具有打破了单一学科界限，多学科知识融合的.特点。它是以数控工艺和设备为对象形成一个知识体系，遵循实践认识、理论学习、再实践提高的规律。因此，讲授时首先介绍概念，接着讲解应用技术(数控加工编程技术)，然后进行理论性内容教学。最后通过实验和设计等实践环节使学生得到进一步的理解和提高。课程设置上的体系结构包括前导课、主干课、系统应用课和后续课;教环节上包括实习操作(在金工培训、生产实习中安排数控机床和数控设备的操行实习)、讲课、实验(开出必修实验三个，选做实验2--3个)、课程设计(增加数控技术方面的题目)和毕生设计(加强数控技术方面毕业论文的理论性、综合性和实践性，启发同学的创造精神)。

2、教学要求

数控技术将传统的机械制造与微电子、计算机、信息处理、现代控制理论、检测技术以及光电磁等多种学科技术融为一体。该课以给学生建立系统概念为目标，培养学生全面综合应用机电知识的能力，机电系统的总体设计能力，以适应现代制造业，现代制造系统，如CAD、CAM、CAPP、FMS、CIMS、FA、……等的要求。具体要求如下：

①数控技术的基本原理，数控机床的结构组成;

②数控编程加工技术;

③现代数控装置的软、硬结构原理;

④现代数控的伺服驱动技术;

⑤实验能力;

⑥科研、开发能力(对优秀学同学要求，其他同学只做一般要求)

三、教学安排及教学法

1、按认识规律和教学规律“先整体―后一般―再总体，先综合―后专题―再综合，先实践―后理论―再实践，以及由浅入深”地进行教学内容安排：先认识实习，看教学多媒体片，然后讲授理论课。再通过实验、作业、答疑和设计使学生真正学到本门课程的知识。

2、做好每次讲课计划，有足够的信息量。体现科技发展的最新内容，对关

键技术和最新技术内容讲授不能停留在一般概念介绍上，要给予全面系统的讲授。在保证教学内容系数完整的前提下，及时抛弃陈旧过时的内容，将前沿科学和工程技术的最新发展引入教学。

3、充分利用实验教学，增加动手和实践的环节，逐步做到开放实验。

4、充分利用现代教学手段，在自动编程课程内容上开发计算机辅助教学(CAI)软件;在数控机床操作和编程功能实验教学方面开发计算机辅助实验教学仿真软件。充分利用包括多媒体在内的“数控技术CAI教学和实验体系”。

5、内容深入浅出，通俗易懂，突出重点。

6、采用启发式、讨论式、研究式的教学方法，教学内容增加综合性、设计

性和研究性，以事例启发和锻炼学生的分析问题和解决问题的能力。

7、开出辅导讲座和科技专题讲座;因材施教，注意加强对优秀学生的培养;在答疑、大作业和毕业设计中认真与学生进行讨论。

8、注意教学效果，注意与学生们的交流，使同学主动学习。安排一定量的自学内容、培养自学能力。

四、考核方法

1、原则：

以灵活掌握基本原理，并能实际应用，即分析问题和解决问题的能力为考核标准。不以期末一张考卷定终身。考试成绩以平时听课(10%)、作业(10%)、实验(10%)和期末考试(70%)进行综合评定。听课、作业、实验方面有突出表现的可提高比例，反之亦然。

2、对实验考核的具体要求

1、认真做好准备：阅读实验指导书、与实验相关的教材内容、写出实验预备程序等。

2、充分了解仪器、设备的性能和操作方法。

3、积极自己动手做好实验，不放过任何细节，达到实验的要求效果。

4、写好实验报告，并对实验进行总结和分析：

结果正确，总结实验原理和方法;结果有差错，找出问题，分析原因。

5、要求学生思考和回答的几个问题

(1)能否自己设计实验，并提出具体实验方法。

(2)实验中发现了上课时未讲到的问题。

(3)对实验教学工作提出意见。

6、教师认真批改实验报告：

(1)找出共性问题，进行讲评总结。

(2)对有新意、前沿性的问题，进行启发、引导性讲解。

(3)组织教师、同学讨论会。

数控铣工技师理论知识考核试卷 篇5

1、考试时间：120分钟。

2、请首先按要求在试卷的标封处填写您的姓名、准考证号和所在单位的名称。

3、请仔细阅读各种题目的回答要求，在规定的位置填写您的答案。

4、不要在试卷上乱写乱画，不要在标封区填写无关的内容。

一、单项选择题(第1～20题。请选择一个正确答案，将相应字母填入括号内。每题1分，共20分)1．关于创新的论述，正确的是()。A、创新就是出新花样 B、创新就是独立自主

C、创新是企业进步的灵魂 D、创新不需要引进外国的新技术 2．在企业的经营活动中，下列选项中的()不是职业道德功能的表现。

A、激励作用 B、决策能力 C、规范行为 D、遵纪守法 3．职业道德是()基本准则在职业生活中的具体体现。A、社会道德

B、社会主义道德 C、商业道德 D、思想道德 4．为了提高钢的强度应选用()热处理。A、退火 B、正火 C、淬火+回火 D、回火

5．为保证人体触及漏电设备金属外壳时不会触电，通常采用()的安全措施。

A、增加熔断器 B、增加断路器 C、保护接地或接零 D、更换接触器 6．锂基润滑脂适用于()的润滑。

A、高温重载 B、精密仪器 C、高速精密机床的滚动轴承 D、高速齿轮 7．齿轮传动平稳，传动比恒定，传递运动准确，传动效率为()。

A、100% B、95% ~ 98% C、93% ~ 95% D、90% ~ 98% 8．材料为45钢的某轴外圆，设计要求为Φ50js6，表面粗糙度Ra0.2μm，加工方法为粗 车→半精车→粗磨→精磨，合理的精磨余量为()。A、0.05mm B、0.15mm C、0.45mm D、1.5mm 9．数控机床上常用()来测量机床的直线位移。

A、感应同步器 B、旋转变压器 C、光电盘 D、光电编码器 10．YG 类硬质合金适用于加工铸铁，其中()适合于精加工。A、YG3 B、YG5 C、YG8 D、YG10 11．由于难加工材料的强度高、塑性大、切削温度高和()严重，所以铣刀磨损速度 也较快。A、弹性变形 B、塑性变形 C、硬化和强化 D、晶格扭曲

12．铰削时，为了获得较小的表面粗糙度并延长刀具使用寿命，所选用切削液应具有()。A、很好的冷却性能 B、一定的流动性和良好的润滑性 C、很好的防腐性 D、长期使用不变质

13．在切削面积不变时，改变()能使切削宽度减小、切削厚度增加，从而使铣削力 稍有下降。

A、前角 B、刃倾角 C、主偏角 D、副偏角 14．下面有关高速加工工艺特点的说法错误的是()。

A、高速加工具有高的切削速度 B、高速加工采用小层深的分层切削 C、高速加工应尽量采用低压、外部冷却方式 D、相较于普通数控加工，高速加工的刀轨更需要流畅

15．在（50，50）坐标点，钻一个Ф6深10mm的孔，Z轴坐标零点位于零件表面上，则指令为(A、G85 X50.0 Y50.0 Z-10.0 R0 F50 B、G81 X50.0 Y50.0 Z-10.0 R0 F50 C、G81 X50.0 Y50.0 Z-10.0 R5.0 F50 D、G83 X50.0 Y50.0 Z-10.0 R5.0 F50 16．下列宏程序调用语句中，()是正确的。A、G65 P1010 B2.0 A1.0 M6.0 B、G65 P1010 L2 J4.0 I6.0 C、G65 P1010L3 A1.0 B6.0 G5.0 D、G65 P1010 K7.0 L6.0 M3.0 17．指令G00 G02 G03 G01 X-25.0 Y70.0 F100中，最终执行的G代码是()。A、G00 B、G01 C、G02 D、G03 18．配合任选停止按钮使用的指令是()。A、M00 B、M01 C、M02 D、M30 19．当压下数控机床操作面板上“EMERGENCY STOP”按钮时，机床出现()。A、进给停止 B、主轴转动停止 C、暂停 D、急停

20．在数控生产技术管理中，除对操作、刀具、维修人员的管理外，还应加强对()的管理。A、编程人员 B、职能部门 C、采购人员 D、后勤人员)。

二、多项选择题(第21～30题。请选择一个以上正确答案，将相应字母填入括号内。每题全部选择正

确得分；错选或多选、少选均不得分,也不倒扣分。每题2分，共20分)21．数控铣床气动系统所用气动三联件有()。

A、分水滤器 B、减压阀 C、储气罐 D、油雾器 E、冷却器 22．国产硬质合金刀具材料分为三大类，分别是()。

A、YG B、YT C、YA D、YP E、YW 23．你认为专用检具的使用应当符合()规定或要求。A、使用前应检查是否有合格证、是否超使用有效期限

B、使用前应检查测量面上是否有污物、磕碰伤、锈蚀、变形等情况 C、使用时应先校对零位

D、使用时应轻拿轻放，防止意外损伤

E、专用检具如有异常或意外损伤可以自行拆卸检修 24．减少工艺系统受力变形的措施()。A、提高接触刚度 B、提高工件刚度 C、提高机床部件的刚度 D、装夹工件注意减少夹紧变形 E、减少配合件的实际接触面积 25．提高工件表面质量的方法有()。

A、提高机床主轴转速 B、降低进给速度 C、使用冷却润滑液 D、使用子程序 E、提高对刀精度

26．关于数控铣床的工件坐标系，下列描述错误的是()。

A、与机床坐标系各坐标轴的方向一致 B、与机床坐标系各坐标轴的方向不一致 C、对于对称零件，工件原点应设在对称中心上 D、开机回参考点可建立工件坐标系 E、Z向原点一般设在工件的上表面

27．数控机床日常保养中，()部位需不定期检查。A、各防护装置 B、废油池 C、排屑器 D、冷却油箱 E、数控系统电池 28．机床主轴发热，可能的原因有()。

A、主轴轴承损伤 B、主轴轴承预紧力过大 C、润滑油脏或有杂质 D、机床工作时间长 E、工作电压不稳定

29．通常车间生产过程包含以下()几个组成部分。

A、基本生产过程 B、产品营销过程 C、辅助生产过程 D、生产技术准备过程 E、生产服务过程

30．以下运用人本原理原则的是()。

A.动力原则 B.能级原则 C.激励原则 D.弹性原则 E.安全第一原则

三、判断题(第31～40题。请将判断结果填入括号中，正确的填“√”，错误的填“×”。每题1分，共10分。)31．()从业者从事职业的态度是价值观、道德观的具体表现。32．()职业道德是公民应遵循的社会公德。

33．()法律、行政法规规定合同应当办理批准手续才生效，在一审法庭辩论终结前当事人仍未办理批准手续的，人民法院应当认定该合同未生效。34．()精加工时背吃刀量越小，零件表面的质量越高。

35．()在压力较高、运动速度较快的场合，液压缸宜采用间隙密封的方法。36．()H7/g6是小间隙配合，用于精密滑动零件配合部位。

37．()FANUC系统中，程序段M98 P51002的含义是“将子程序号为5100的子程序连续调用2次”。38．()数控加工中突然断电，重新上电后机床应先执行回参考点操作，才能进行加工。39．()闲置半年以上的数控系统，应将其直流伺服电动机电刷取下，以清除表面化学腐蚀层。40．()树立企业信誉和形象的三个要素是，产品质量，服务质量和信守承诺。

四、简答、计算、绘图题(第41～44题。每题5分，共20分。)41．简述CAD/CAM软件CAM模块的基本功能。42．简述铣削难加工材料应采取哪些改善措施？ 43．数控铣床直线运动重复定位精度对零件加工有何影响？如何检测数控铣床的直线运动重复定位精度？

44．简述如何做好质量责任制工作？

五、综合题（第45～46题。每题15分，共30分。）

关于数控机床的知识 篇6

2006-07-27

在数控机床中，不论是数控车床、钻床还是铣床，其主轴是最关键的部件，对机床精度起着至关重要的作用。

主轴的结构与其需实现的功能关，加工及装配的工艺性也是影响其形状的因素。主轴端部的结构已标准化，主轴头部的形状手册中已有规定。

机床主轴的定位形式一般有两支承或三支承。以两支承的数控铣床主轴为例进行介绍。

大部分机床主轴前端结构如图1所示，重点讨论主轴前支承部分。主轴前端支承是由3182100系列轴承和一个能承受双向力的角接触轴承构成。国外有很多数控机床主轴也采用这种结构。

图1 机床主轴前端结构

该结构对技术力量较强的厂家来说，凭经验进行合理的选配和调整，不会对精度产生太大的影响。但这种结构在设计上存在不妥之处，当前面的3182100系列轴承2需要预紧时，要靠拧紧螺母6来实现。在装配前选配调整垫1时，因为主轴本身的加工等原因，很难使调整垫1正好符合3182100系列轴承的预紧力要求，因为当各件都装上后，拧紧螺母6使3182100系列轴承开始预紧，但当轴承2的外端与调整垫1端面接触时，因轴承位置已经靠死，螺母拧不动。若轴承2未达到应有的预紧力时，将会影响主轴的刚性和回转精度。

在轴承精度已选好，且工件加工情况也良好时，从理论上分析前后轴承的调整对主轴精度的影响，如果2所示。前后轴承最大径向跳动位于同一平面，并在主轴轴线的同侧。δ表示主轴前端检验处的径向跳动，δ1表示前轴承的最大径向跳动，δ2表示后轴承的最大径向跳动，且δ＜δ1＜δ2，a为主轴前支承到检验处的距离，L为主轴前后支承之间的距离。

另一种情况，如图3所示，前后支承的最大跳动位于同一平面，但在主轴轴线的两侧。主轴前端检验处的最大径向跳动为δ′，且δ′＞δ1。

比较两种情况可以得出以下结论：δ＜δ′，表明若使主轴前端检验处径向跳动最小，应使其满足图1的条件，而应避免图3所示的情况。对图1所示的前支承调整环节来说，要达到图2所示的情况是比较困难的。

轴承的间隙是影响主轴回转精度及刚度的重要因素。然而轴承在预紧过程中，若间隙过小，容易引起主轴轴承过热；若间隙过大，又会影响回转精度，所以用图1所示的结构对轴承进行预紧时，很难将间隙一次性调好。如调不好，还要重新拆下轴承等相关的一些零件，再拿出调整垫1进行配磨。磨去多少合理，理论上无法算出，只能凭经验。这样既烦琐，又难以保证效果。

如果将主轴前支承的定位方式改为图4所示。以螺母1进行轴向定位，垫片2起防松作用。在加工中若稍有位置偏差，也可通过垫片1使之与轴承3的端面均匀接触。由此可见，螺母1既是轴向定位基准，又可控制轴向移动量，因此调整控制比较方便。

图4

在过去，这种定位方式较难推广，其主要原因在于主轴上切削螺纹时，螺纹孔和螺母端面的垂直度要求很高，因此难以加工。但在目前数控机床普及的情况下，切削螺纹的工序已经比较容易。这种结构在理论上是正确的，在实践上是可行的。

关于数控机床的故障分析与维修 篇7

1 对故障现象的充分调查

当故障发生时, 首先要充分了解机床故障是在什么情况下出现的?出现时有什么现象?出现后操作者应采取什么样的措施?如果故障现场还存在, 就要对CNC中的内容进行仔细检查, 了解正在执行的程序段内容以及自诊断显示的报警内容, 并观察各电路板上的报警灯情况。然后, 按系统的复位键, 观察故障是否消失。该类报警多属软件故障。

2 遵循由外到里、由浅入深的检修原则

通过多年对加工中心的维修经历来看, 大多数故障根源都是来自于外部元器件, 受外界因素影响较大。例如, 机床碰撞磨损、冷却液腐蚀、积尘过多、润滑不良等, 使这些年久失修的元器件处于不完好、不可靠状态, 成为设备故障的最大隐患;轴经常出现的超程报警、零点复归误差、位置信号不反馈等, 都是由于一些磁性或机械式开关失灵造成的。

另外, 还有的故障出现在电磁阀、电动机和经常伸缩的电缆上。例如, HC-800的一次B轴旋转不到位或有的根本不旋转故障, 报警提示为:feed axis fault (APC com2mand) 。看起来与命令有关, 但根据故障现象果断检查B轴个行程限位, 果然有一撞块与开关接触不好, 经调整后正常。这就避免了无目标地消耗精力去检查整个CNC系统。这实际上是一种经验上的诊断。如果有原理接线图, 就应该正规地按图样去相应对照, 顺序查找并针对性地去测试电位和波形。但是因为没有这个条件, 所以在维修中就要遵循从外部到内部、从人为到系统、由浅入深的原则去进行, 尽量缩短设备的停修时间。

3 确定故障原因的方法

数控机床的数控系统品种繁多, 但无论是何种数控系统, 发生故障时都可用以下几种方法对故障进行综合判断:

3.1 直观法

利用人的感官注意发生故障时的现象, 并判断故障发生的可能部位。例如, 有故障时, 何处是否有异响、火花发生?何处有焦糊现象?何处有发热异常现象?然后, 进一步观察可能发生故障的每块电路板的表面状况, 电路板上是否有烧焦、熏黑处或电子元器件是否有爆裂处, 以进一步缩小检查范围。这是一种最基本、简单的方法, 但要求机床维修人员具备一定的维修经验。

3.2 利用数控系统的硬件报警功能

报警指示灯可判断故障所在。在数控系统硬件电路板上有很多的报警指示灯, 借此可大致判断出故障所在的位置。

3.3 利用数控系统的软件报警功能

CNC系统都具有自诊断功能。在系统工作期间, 能用自诊断程序对系统进行快速诊断, 一旦检测到故障, 立即将故障以报警方式显示在显示屏上。维修时可根据报警内容提示, 检查机床的故障所在。

3.4 利用状态显示的诊断功能

数控系统不但能将故障诊断信息显示出来, 而且能以诊断地址和诊断数据的形式提供机床诊断的各种状态。例如, 提供了系统与机床之间接口的输入/输出信号状态, 或PC与CNC装置之间、PC与机床之间接口的输入/输出地信号状态, 即可利用显示屏画面的状态显示。这可以帮助检查数控系统是否将信号输入到机床, 或机床的开关信息是否已输入到数控系统。总之, 可将故障区分出是在机床一侧还是在数控系统一侧, 从而缩小数控机床故障的检查范围。

3.5 及时核对数控系统参数

系统参数变化会直接影响到机床的性能, 甚至使机床发生故障, 整台机床不能工作, 而外界的干扰有可能引起存储器内个别参数的变化, 所以当机床发生一些莫名其妙的故障时, 可对数控系统的参数进行核对。

3.6 备件更换法

对机床故障进行分析发现, 电路板有故障时, 可用备件板进行更换, 迅速确定故障电路板。但是, 用这一方法时需注意到下述两点:第一, 要注意电路板上的可调开关的位置, 换板时应注意使被交换的两块电路板的设定状态要完全一致, 否则将使系统处于不稳定的状态, 甚至出现报警;第二, 更换某些电路板之后, 需对机床的参数和程序进行重新设定或输入。

3.7 利用电路板上的检测端子

在电路板上有供测量电路电压和波形的检测端子, 以便在调试和维修时确定该部分电路工作是否正常。但是, 在检测该部分电路时, 应熟悉电路原理与电路的逻辑关系。在电路逻辑关系不熟的情况下, 可用两块一样的电路板对比进行检测, 从而发现电路板的故障所在。

4 疑难故障的检测分析和快捷处理

数控机床的一些元器件年久老化, 使其参数随温度或电流的变化而极不稳定, 造成故障后自动恢复时好时坏的现象。元件坏了, 容易检测;而不正常的通断情况, 则很难判断是元件坏了, 还是因为线路接触不良, 无法进行正常的信号检测。

例如, B轴工作台换位;刀库进刀口自动打开;B轴台板夹紧;松开失灵等故障。其执行元件均是固态继电器接收指令信号并接通后带动电磁阀动作。检测时可能未见异常, 启动后有可能一切正常, 待连续动作几次后又停机报警。根据故障现象及反复周期判定, 应该是执行元件性能下降造成。因图样不详、标示不清, 只能将关联的一组执行元件在正常和异常的情况下分别进行检测;经反复测试后, 最后从30多只继电器元件中分别查出并更换性能下降的元件。例如, HC-800B轴原点复归失控, 指令发出后旋转不停, 没有报警信息。经现场了解分析, 首先认定应该是B轴零点检测系统故障。该系统是由一只磁性接近开关发出到位信号后控制执行元件减速停车。对这一信号进行线路测试, 无信号发出;设定一个到位信号, 准确复归停车, 确认检测开关到设定信号点这一段有故障。但是, 如果想直接检测接近开关, 则必须将B轴和与其关联的调轴解体, 因为开关装在B轴工作台体内。这样的大结构拆修以前从未做过, 大概需半个月时间, 且需要精心地对十多根控制电缆及几十根油管进行拆除和恢复, 很难保证拆装后各部分的精度。然而, 要想解决问题, 还必须露出开关, 进行检测和维修。能否用一个简便的方法, 既节省拆装工作量又拿出这一检测开关呢?经反复论证, 采用了只拆B轴端盖和调轴磁尺支架拿出开关的方法。虽然电气维修人员拆装、检测难度很大, 但保证了台面不会大解体, 把后患影响减小到了最低限度。经实际测试, 开关、处理断路点原位安装后恢复了B轴复归功能。

总之, 在处理故障过程中, 如何尽快打开思路, 进入状态, 缩小检测范围, 直触故障根源, 是维修技术人员水平高低的关键所在。看似简单的道理却饱含着方方面面, 也是维修人员多年辛勤劳动的结晶。维修技术人员就是在这种高频率故障的压力下, 克服了重重困难, 尽力在短时间内解决问题, 减少设备停歇时间, 为数控维修做出了应有的贡献。

摘要：当今, 数控加工技术处于快速高效的发展和使用时期, 随着数控机床的普及应用, 数控机床的维修变得尤为重要, 且数控机床的维修人才变得极为短缺。笔者就维修方面谈一谈个人的观点, 以便交流。

关键词：数控机床,故障,维修

参考文献

[1]王钢.数控机床调试、使用与维护[M].北京:化学工业出版社.[1]王钢.数控机床调试、使用与维护[M].北京:化学工业出版社.

[2]李海宁.数控设备典型维修100例[M].北京:航空工业出版社, 2010.[2]李海宁.数控设备典型维修100例[M].北京:航空工业出版社, 2010.

[3]李跃军.数控机床与维修[M].北京:化学工业出版社, 2008.[3]李跃军.数控机床与维修[M].北京:化学工业出版社, 2008.

关于数控机床的知识 篇8

文献标识码：B文章编号：1008-925X(2012)07-0123-02

摘要：

文中提出的数控机床故障诊断的流程图，不仅适用数控车床，也适用于数控铣床、加工中心或其他数控机床的故障诊断与维修。对于大多数数控机床故障维修来说，均可用该流程图的逻辑思维方法进行分析，但值得注意的是用单因素分析法得出的故障原因只是可能的，不能忽视机械与电气相互作用的复合原因的存在，为此，应进行充分的综合分析，才能快速准确地判断故障的原因并正确维修。

关键词：流程图；故障诊断；维修

随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术对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，因为效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。而对于数控加工,无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量，对一些工艺问题(如对刀点、加工路线等)也需做一些处理。并在加工过程掌握控制精度的方法,才能加工出合格的产品。

1 数控机床故障诊断流程

数控机床的插补运算是由CNC (或NC)完成的，但外部信号大多都是通过PLC进行处理的，如主轴的启停、机床门的开闭、冷却液的启停、加工中心的换刀与选刀等量。这些量的基本特征是开关量。与开关量有关的故障维修往往不仅要解决机械方面的问题，还要从电气方面入手，特别是通过PLC状态的判断，快速确定故障位置与解决故障的措施。

故障现象是指机床故障状态下的各种外部表现，包括各种报警、机床动作及外部能观察到的现象，这是分析故障原因的基础。通常来说，故障的产生既可能是自发性的，也可能是人为造成的。因此，在进行故障分析或维修前，一定要询问故障产生的过程及故障前的操作过程，同时查阅机床的报警记录。只有清楚这些，才能做到有据可查，有的放矢。

在流程图中试图根据故障现象进行故障判断，把可能的故障原因分为机械与电气两个大方面。因为数控机床的故障通常都是机、电等多方面综合作用的结果，如果笼统地进行分析，很难快速确定原因。因此，在熟悉机床或故障部件的工作原理的基础上，分别从机械与电气两个方面着手，用单因素分析的方法，确定各种可能的原因，将有利于快速分析出故障成因。当用单因素分析法分析出各种可能的原因后，再把机械的、电气的各种影响因素进行综合分析，找出哪些因素是独立的，哪些因素是关联的，从而可较快地确定故障的主要原因。

2维修案例

2.1故障现象。

一台普通卧式数控车床，型号为CK6160，配置FANUC 0i mate数控系统，回转式六工位刀架。在手动方式、MDI方式和自动运行方式下执行换刀指令，刀架转位均可启动，但找不到目标刀具，换刀不能完成，当找不到目标刀具时，刀架将不停地转动，直到出现超时报警才停止转动或者机床复位停止转动。

2.2刀架工作原理分析。

任何数控机床的维修，在分析具体的故障原因前，必须清楚故障部件的结构与工作原理。图1是该车床回转刀架的原理结构示意图。1-6分别是霍尔元件编号，分别与刀架上的刀具号一一对应。正常换刀时，刀架的转位由电机轴带动，电机轴转动时，通过转动盘带动安装在其上面的磁铁4旋转，当磁铁与对应的霍尔元件3的角向位置基本对齐时，对应的刀具即被选中，电机停止转动，然后通过机械式的定位装置使刀架精确定位。

将上面的故障现象按流程进行分析。根据故障现象可知，数控系统的指令已经发出，并且已传送到刀架转动电机轴5，在换刀指令的作用下，电机轴已旋转。显然，固定在转动盘1上的磁铁4将随着电机轴一起旋转，系统在搜寻目标刀具时，如果找不到目标刀具的到位信号，将不停的进行搜寻，直到出现报警或复位为止。

2.3故障原因。

故障的检测可以通过查看PMC的状态参数进行判断，而要使PMC参数中霍尔元件对应的各状态位检测有效，必须满足几个条件：①磁铁与霍尔元件的距离合适；②霍尔元件是好的；③霍尔元件检测到的信号能送回PLC。根据故障现象及刀架工作原理分析，最可能的原因就是PLC未检测到刀位號，或者检测到的刀位号未送到PLC。分析可能的原因有：磁铁与霍尔元件间无感应信号；霍尔元件损坏，无信号输出；霍尔元件有信号输出，但输出信号未能送往PLC；检测信号能送往PLC，但送去的信号不对。

为了检查故障原因，先应查看刀位对应的霍尔元件的信号是否返回给PLC，即PLC是否能检测到各刀位对应的传感器信号。因此，首先按如下程序打开FANUC 0i mate的PMC参数：SYSTEM-PMC-PMCCDGN-STATUS，在光标位置键入“x”后按search键，出现以x为头的参数表，根据说明书有，x0003与x0008为刀架换位状态参数。打开霍尔元件外的端盖，用扳手手动转动电机轴，使磁铁旋转一周，检测PMC参数中各输入点的状态是否改变。正常情况下，当霍尔元件未检测到磁铁信号时，各状态位的值应为“1”；当磁铁与某霍尔元件的角向位置对齐时，对应的输入点的状态将被置“0”。

2.4排查步骤。①首先检测磁铁与霍尔元件的距离，发现输入点的状态是可变的，表明距离没有问题。②转动霍尔元件的磁铁时，当磁铁对准对应的霍尔元件时，X 3.5、X 3.6、X 8.O、X 8.1、X8.2参数位相应变化，但船X3.7始终为“0”，表明任何时候系统均认为是处在6号刀位，当要换刀时，系统不停地寻找目标刀具，但因PLC所获信号被封锁在6号刀，无法选到其他刀具，所以不停地转动。交换X 3.6与X3.7返回给系统的信号线，此时X3.6对应的位始终为“O”，可见霍元件有信号输出，但PLC系统没有检测到X3.7的返回信号。判断为线断了，查后发现，串连在回路中的电阻因发热已烧坏，至此查明故障原因。故障排除更换电阻，故障排除。

3结束语

数控机床是典型的机电一体化产品，其维修往往涉及机械、电气甚至软件等多个方面。通常对数控机床的某个具体的故障来说，影响的因素往往很复杂。要想准确、快速地判断故障的成因并排除，既与维修人员的经验、水平有关，又与维修人员的技能有关。因此，研究与实践数控机床的故障诊断与维修方法具有重要的现实意义。

参考文献

［1］FANuc(中国)有限公司.FANuc oimte维修手册［M］，2005．