導(dǎo)言：作為寫(xiě)作愛(ài)好者，不可錯(cuò)過(guò)為您精心挑選的10篇數(shù)控機(jī)床論文，它們將為您的寫(xiě)作提供全新的視角，我們衷心期待您的閱讀，并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。

篇1

首先，針對(duì)每一臺(tái)機(jī)床的具體性能和加工對(duì)象制定操作規(guī)程建立工作、故障、維修檔案是很重要的。包括保養(yǎng)內(nèi)容以及功能器件和元件的保養(yǎng)周期。

其次，在一般的工作車(chē)間的空氣中都含有油霧、灰塵甚至金屬粉末之類的污染物，一旦他們落在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的印制線路或電子器件上，很容易引起元器件之間絕緣電阻下降，甚至倒是元器件及印制線路受到損壞。所以除非是需要進(jìn)行必要的調(diào)整及維修，一般情況下不允許隨便開(kāi)啟柜門(mén)，更不允許在使用過(guò)程中敞開(kāi)柜門(mén)。

另外，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓要實(shí)行時(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)超出正常的工作電壓，就會(huì)造成系統(tǒng)不能正常工作，甚至?xí)饠?shù)控系統(tǒng)內(nèi)部電子部件的損壞。所以配電系統(tǒng)在設(shè)備不具備自動(dòng)檢測(cè)保護(hù)的情況下要有專人負(fù)責(zé)監(jiān)視，以及盡量的改善配電系統(tǒng)的穩(wěn)定作業(yè)。

當(dāng)然很重要的一點(diǎn)是數(shù)控機(jī)床采用直流進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)和直流主軸伺服驅(qū)動(dòng)的，要注意將電刷從直流電動(dòng)機(jī)中取出來(lái)，以免由于化學(xué)腐蝕作用，是換向器表面腐蝕，造成換向性能受損，致使整臺(tái)電動(dòng)機(jī)損壞。這是非常嚴(yán)重也容易引起的故障。

2.數(shù)控機(jī)床一般的故障診斷分析

2.1檢查

在設(shè)備無(wú)法正常工作的情況下，首先要判斷故障出現(xiàn)的具置和產(chǎn)生的原因，我們可以目測(cè)故障板，仔細(xì)檢查有無(wú)由于電流過(guò)大造成的保險(xiǎn)絲熔斷，元器件的燒焦煙熏，有無(wú)雜物斷路現(xiàn)象，造成板子的過(guò)流、過(guò)壓、短路。觀察阻容、半導(dǎo)體器件的管腳有無(wú)斷腳、虛焊等，以此可發(fā)現(xiàn)一些較為明顯的故障，縮小檢修范圍，判斷故障產(chǎn)生的原因。

2.2系統(tǒng)自診斷

數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能隨時(shí)監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的工作狀態(tài)。一旦發(fā)生異常情況，立即在CRT上顯示報(bào)警信息或用發(fā)光二級(jí)管指示故障的大致起因，這是維修中最有效的一種方法。近年來(lái)隨著技術(shù)的發(fā)展，興起了新的接口診斷技術(shù)，JTAG邊界掃描，該規(guī)范提供了有效地檢測(cè)引線間隔致密的電路板上零件的能力，進(jìn)一步完善了系統(tǒng)的自我診斷能力。

2.3功能程序測(cè)試法

功能程序測(cè)試法就是將數(shù)控系統(tǒng)的常用功能和特殊功能用手工編程或自動(dòng)變成的方法，編制成一個(gè)功能測(cè)試程序，送人數(shù)控系統(tǒng)，然后讓數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行這個(gè)測(cè)試程序，借以檢查機(jī)床執(zhí)行這些功能的準(zhǔn)確定和可靠性，進(jìn)而判斷出故障發(fā)生的可能原因。

2.4接口信號(hào)檢查

通過(guò)用可編程序控制器在線檢查機(jī)床控制系統(tǒng)的接回信號(hào)，并與接口手冊(cè)正確信號(hào)相對(duì)比，也可以查出相應(yīng)的故障點(diǎn)。

2.5診斷備件替換法

隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，電路的集成規(guī)模越來(lái)越大技術(shù)也越來(lái)越復(fù)雜，按常規(guī)方法，很難把故障定位到一個(gè)很小的區(qū)域，而一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，為了縮短停機(jī)時(shí)間，在沒(méi)有診斷備件的情況下可以采用相同或相容的模塊對(duì)故障模塊進(jìn)行替換檢查，對(duì)于現(xiàn)代數(shù)控的維修，越來(lái)越多的情況采用這種方法進(jìn)行診斷，然后用備件替換損壞模塊，使系統(tǒng)正常工作，盡最大可能縮短故障停機(jī)時(shí)間。

上述診斷方法，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)并無(wú)嚴(yán)格的界限，可能用一種方法就能排除故障，也可能需要多種方法同時(shí)進(jìn)行。最主要的是根據(jù)診斷的結(jié)果間接或直接的找到問(wèn)題的關(guān)鍵，或維修或替換盡快的恢復(fù)生產(chǎn)。3數(shù)控機(jī)床故障診斷實(shí)例

由于數(shù)控機(jī)床的驅(qū)動(dòng)部分是強(qiáng)弱電一體的，是最容易發(fā)生問(wèn)題的。因此將驅(qū)動(dòng)部分作簡(jiǎn)單介紹：驅(qū)動(dòng)部分包括主軸驅(qū)動(dòng)器和伺服驅(qū)動(dòng)器，有電源模塊和驅(qū)動(dòng)模塊兩部分組成，電源模塊是將三相交流電有變壓器升壓為高壓直流，而驅(qū)動(dòng)部分實(shí)際上是個(gè)逆變換，將高壓支流轉(zhuǎn)換為三相交流，并驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，完成個(gè)伺服軸的運(yùn)動(dòng)和主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)。因此這部分最容易出故障。以CJK6136數(shù)控機(jī)床和802S數(shù)控系統(tǒng)的故障現(xiàn)象為例，主要分析一下控制電路與機(jī)械傳動(dòng)接口的故障維修。

如在數(shù)控機(jī)床在加工過(guò)程中，主軸有時(shí)能回參考點(diǎn)有時(shí)不能。在數(shù)控操作面板上，主軸轉(zhuǎn)速顯示時(shí)有時(shí)無(wú)，主軸運(yùn)轉(zhuǎn)正常。分析出現(xiàn)的故障原因得該機(jī)床采用變頻調(diào)速，其轉(zhuǎn)速信號(hào)是有編碼器提供，所以可排除編碼器損壞的可能，否則根本就無(wú)法傳遞轉(zhuǎn)速信號(hào)了。只能是編碼器與其連接單元出現(xiàn)問(wèn)題。兩方面考慮，一是可能和數(shù)控系統(tǒng)連接的ECU連接松動(dòng)，二是可能可和主軸的機(jī)械連接出現(xiàn)問(wèn)題。由此可以著手解決問(wèn)題了。首先檢查編碼器與ECU的連接。若不存在問(wèn)題，就卸下編碼器檢查主傳動(dòng)與編碼器的連接鍵是否脫離鍵槽，結(jié)果發(fā)現(xiàn)就是這個(gè)問(wèn)題。修復(fù)并重新安裝就解決了問(wèn)題。

數(shù)控機(jī)床故障產(chǎn)生的原因是多種多樣的，有機(jī)械問(wèn)題、數(shù)控系統(tǒng)的問(wèn)題、傳感元件的問(wèn)題、驅(qū)動(dòng)元件的問(wèn)題、強(qiáng)電部分的問(wèn)題、線路連接的問(wèn)題等。在檢修過(guò)程中，要分析故障產(chǎn)生的可能原因和范圍，然后逐步排除，直到找出故障點(diǎn)，切勿盲目的亂動(dòng)，否則，不但不能解決問(wèn)題。還可能使故障范圍進(jìn)一步擴(kuò)大?？傊?，在面對(duì)數(shù)控機(jī)床故障和維修問(wèn)題時(shí)，首先要防患于未燃，不能在數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)問(wèn)題后才去解決問(wèn)題，要做好日常的維護(hù)工作和了解機(jī)床本身的結(jié)構(gòu)和工作原理，這樣才能做到有的放矢。

參考文獻(xiàn)

[1]陳蕾、談峰，淺析數(shù)控機(jī)床維護(hù)維修的一般方法［J］，機(jī)修用造，2004（10）

[2]邱先念，數(shù)控機(jī)床故障診斷及維修[J]，設(shè)備管理與維修，2003（01）

[3]王超，數(shù)控機(jī)床的電器故障診斷及維修[J]，蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2003（02）

[4]王剛，數(shù)控機(jī)床維修幾例[J]，機(jī)械工人冷加工，2005（03）

[5]李宏慧、謝小正、沙成梅，淺談數(shù)控機(jī)床故障排除的一般方法［J］，甘肅科技，2004（09）

篇2

數(shù)控機(jī)床是集機(jī)、電、液、氣、光等為一體的自動(dòng)化機(jī)床，經(jīng)各部分的執(zhí)行功能，最后共同完成機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)的移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、夾緊、松開(kāi)、變速和換刀等各種動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)切削加工任務(wù)。工作時(shí)，各項(xiàng)功能相互結(jié)合，發(fā)生故障時(shí)也混在一起，故障現(xiàn)象和原因并非簡(jiǎn)單一一對(duì)應(yīng)。一種故障現(xiàn)象可能有幾種不同的原因，大部分故障以綜合形式出現(xiàn)，數(shù)控機(jī)床的爬行與振動(dòng)就是一個(gè)明顯的例子。

數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)所驅(qū)動(dòng)的移動(dòng)部件在低速運(yùn)行時(shí)，出現(xiàn)移動(dòng)部件開(kāi)始不能啟動(dòng)，啟動(dòng)后又突然作加速運(yùn)動(dòng)，而后又停頓，繼而又作加速運(yùn)動(dòng)，如此周而復(fù)始，這種移動(dòng)部件忽停忽跳，忽快忽慢的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，稱為爬行；而當(dāng)其高速運(yùn)行時(shí)，移動(dòng)部件又出現(xiàn)明顯的振動(dòng)。這一故障現(xiàn)象就是典型的進(jìn)給系統(tǒng)的爬行與振動(dòng)故障。

造成這類故障的原因有多種可能，可能是因?yàn)闄C(jī)械部分出現(xiàn)了故障所導(dǎo)致，也可能是進(jìn)給系統(tǒng)電氣部分出現(xiàn)了問(wèn)題，還可能是機(jī)械部分與電氣部分的綜合故障所造成，甚至可能因編程有誤也會(huì)產(chǎn)生爬行故障。

一、分析機(jī)械部分原因與對(duì)策

因?yàn)閿?shù)控機(jī)床低速運(yùn)行時(shí)的爬行現(xiàn)象往往取決于機(jī)械傳動(dòng)部分的特性，高速時(shí)的振動(dòng)又通常與進(jìn)給傳動(dòng)鏈中運(yùn)動(dòng)副的預(yù)緊力有關(guān)，由此數(shù)控機(jī)床的爬行與振動(dòng)故障可能會(huì)在機(jī)械部分。

如果在機(jī)械部分，首先應(yīng)該檢查導(dǎo)軌副。因?yàn)橐苿?dòng)部件所受的摩擦阻力主要是來(lái)自導(dǎo)軌副，如果導(dǎo)軌副的動(dòng)、靜摩擦系數(shù)大，且其差值也大，將容易造成爬行。盡管數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌副廣泛采用了滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌或塑料導(dǎo)軌，如果導(dǎo)軌間隙調(diào)整不好，仍會(huì)造成爬行或振動(dòng)。對(duì)于靜壓導(dǎo)軌副應(yīng)著重檢查靜壓是否到位，對(duì)于塑料導(dǎo)軌可檢查有否雜質(zhì)或異物阻礙導(dǎo)軌副運(yùn)動(dòng)，對(duì)于滾動(dòng)導(dǎo)軌則應(yīng)檢查預(yù)緊措施是否良好。關(guān)注導(dǎo)軌副的也有助于分析爬行問(wèn)題，導(dǎo)軌副狀態(tài)不好，導(dǎo)軌的油不足夠，致使溜板爬行。這時(shí)，添加油，且采用具有防爬作用的導(dǎo)軌油是一種非常有效的措施。這種導(dǎo)軌油中有極性添加劑，能在導(dǎo)軌表面形成一層不易破裂的油膜，從而改善導(dǎo)軌的摩擦特性防止爬行。

其次，要檢查進(jìn)給傳動(dòng)鏈。因?yàn)樵谶M(jìn)給系統(tǒng)中，伺服驅(qū)動(dòng)裝置到移動(dòng)部件之間必定要經(jīng)過(guò)由齒輪、絲杠螺母副或其他傳動(dòng)副所組成的傳動(dòng)鏈。定位精度下降、反向間隙增大也會(huì)使工作臺(tái)在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中出現(xiàn)爬行。通過(guò)調(diào)整軸承、絲杠螺母副和絲杠本身的預(yù)緊力，調(diào)整松動(dòng)環(huán)節(jié)，調(diào)整補(bǔ)償環(huán)節(jié)，都可有效地提高這一傳動(dòng)鏈的扭轉(zhuǎn)和拉壓剛度（即提高其傳動(dòng)剛度），對(duì)于提高運(yùn)動(dòng)精度，消除爬行非常有益；另外傳動(dòng)鏈太長(zhǎng)，傳動(dòng)軸直徑偏小，支承座的剛度不夠也是引起爬行的因素。因此，在檢查時(shí)也要考慮這些方面是否有缺陷，逐個(gè)排查。

二、分析進(jìn)給伺服系統(tǒng)原因與對(duì)策

如果故障原因在進(jìn)給伺服系統(tǒng)，則需分別檢查伺服系統(tǒng)中各有關(guān)環(huán)節(jié)。數(shù)控機(jī)床的爬行與振動(dòng)問(wèn)題屬于速度問(wèn)題，與進(jìn)給速度密切相關(guān)，所以也就離不開(kāi)分析進(jìn)給伺服系統(tǒng)的速度環(huán)，檢查速度調(diào)節(jié)器故障一是給定信號(hào)，二是反饋信號(hào)，三是速度調(diào)節(jié)器自身故障。根據(jù)故障特點(diǎn)（如振動(dòng)周期與進(jìn)給速度是否成比例變化）檢查電動(dòng)機(jī)或測(cè)速發(fā)電機(jī)表面是否光整；還可檢查系統(tǒng)插補(bǔ)精度是否太差，檢查速度環(huán)增益是否太高；與位置控制有關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定有無(wú)錯(cuò)誤；伺服單元的短路棒或電位器設(shè)定是否正確；增益電位器調(diào)整有無(wú)偏差以及速度控制單元的線路是否良好，應(yīng)對(duì)這些環(huán)節(jié)逐項(xiàng)檢查、分類排除。

三、其它因素

有時(shí)故障既不是機(jī)械部分的原因，又不是進(jìn)給伺服系統(tǒng)的原因，有可能是其它原因如編程誤差。如FANUC6M系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床在一次切削加工時(shí)出現(xiàn)過(guò)載爬行。經(jīng)過(guò)仔細(xì)核查，發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)故障引起過(guò)載，更換電動(dòng)機(jī)過(guò)載消除，可爬行還是存在。先從機(jī)床著手尋找故障原因，結(jié)果核實(shí)傳動(dòng)鏈沒(méi)問(wèn)題，又查進(jìn)給伺服系統(tǒng)確認(rèn)無(wú)故障，隨后對(duì)加工程序進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)工件曲線的加工，采用細(xì)微分段圓弧逼近來(lái)實(shí)現(xiàn)，而在編程中用了G61指令，也即每加工一段就要進(jìn)行一次到位停止檢查，從而使機(jī)床出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，將G61改為G64指令連續(xù)切削，爬行消除。

如果故障既有機(jī)械部分的原因，又有進(jìn)給伺服系統(tǒng)的原因，很難分辨出引起這一故障的主要矛盾，這是制約我們迅速查出故障原因的重要因素。面對(duì)這種情況，要進(jìn)行多方面的檢測(cè)，運(yùn)用機(jī)械、電氣、液壓等方面的綜合知識(shí)，采取綜合分析判斷，排除故障。

數(shù)控機(jī)床是技術(shù)密集和知識(shí)密集的設(shè)備，故障現(xiàn)象是多樣的，其表現(xiàn)形式也沒(méi)有簡(jiǎn)單的規(guī)律可遵循，這就要求維修的技術(shù)人員要有電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電氣自動(dòng)化技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、機(jī)械理論與實(shí)踐技術(shù)、液壓與氣動(dòng)等較全面的綜合技術(shù)知識(shí)，還要求具有綜合分析和解決問(wèn)題的能力。

篇3

數(shù)控機(jī)床是集高、精、尖技術(shù)于一體，集機(jī)、電、光、液于一身的高技術(shù)產(chǎn)物。具有加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠、生產(chǎn)效率高、適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性好等眾多優(yōu)點(diǎn)，在各個(gè)行業(yè)受到廣泛歡迎，在使用方面，也是越來(lái)越受到重視。但由于它是集強(qiáng)、弱電于一體，數(shù)字技術(shù)控制機(jī)械制造的一體化設(shè)備，一旦系統(tǒng)的某些部分出現(xiàn)故障，就勢(shì)必使機(jī)床停機(jī)，影響生產(chǎn)，所以如何正確維護(hù)設(shè)備和出現(xiàn)故障時(shí)能及時(shí)搶修就是保障生產(chǎn)正常進(jìn)行的關(guān)鍵。

1.數(shù)控機(jī)床的維護(hù)

對(duì)于數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，合理的日常維護(hù)措施，可以有效的預(yù)防和降低數(shù)控機(jī)床的故障發(fā)生幾率。

首先，針對(duì)每一臺(tái)機(jī)床的具體性能和加工對(duì)象制定操作規(guī)程建立工作、故障、維修檔案是很重要的。包括保養(yǎng)內(nèi)容以及功能器件和元件的保養(yǎng)周期。

其次，在一般的工作車(chē)間的空氣中都含有油霧、灰塵甚至金屬粉末之類的污染物，一旦他們落在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的印制線路或電子器件上，很容易引起元器件之間絕緣電阻下降，甚至倒是元器件及印制線路受到損壞。所以除非是需要進(jìn)行必要的調(diào)整及維修，一般情況下不允許隨便開(kāi)啟柜門(mén)，更不允許在使用過(guò)程中敞開(kāi)柜門(mén)。

另外，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓要實(shí)行時(shí)時(shí)監(jiān)控，一旦發(fā)現(xiàn)超出正常的工作電壓，就會(huì)造成系統(tǒng)不能正常工作，甚至?xí)饠?shù)控系統(tǒng)內(nèi)部電子部件的損壞。所以配電系統(tǒng)在設(shè)備不具備自動(dòng)檢測(cè)保護(hù)的情況下要有專人負(fù)責(zé)監(jiān)視，以及盡量的改善配電系統(tǒng)的穩(wěn)定作業(yè)。

當(dāng)然很重要的一點(diǎn)是數(shù)控機(jī)床采用直流進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)和直流主軸伺服驅(qū)動(dòng)的，要注意將電刷從直流電動(dòng)機(jī)中取出來(lái)，以免由于化學(xué)腐蝕作用，是換向器表面腐蝕，造成換向性能受損，致使整臺(tái)電動(dòng)機(jī)損壞。這是非常嚴(yán)重也容易引起的故障。

2.數(shù)控機(jī)床一般的故障診斷分析

2.1檢查

在設(shè)備無(wú)法正常工作的情況下，首先要判斷故障出現(xiàn)的具置和產(chǎn)生的原因，我們可以目測(cè)故障板，仔細(xì)檢查有無(wú)由于電流過(guò)大造成的保險(xiǎn)絲熔斷，元器件的燒焦煙熏，有無(wú)雜物斷路現(xiàn)象，造成板子的過(guò)流、過(guò)壓、短路。觀察阻容、半導(dǎo)體器件的管腳有無(wú)斷腳、虛焊等，以此可發(fā)現(xiàn)一些較為明顯的故障，縮小檢修范圍，判斷故障產(chǎn)生的原因。

2.2系統(tǒng)自診斷

數(shù)控系統(tǒng)的自診斷功能隨時(shí)監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)的工作狀態(tài)。一旦發(fā)生異常情況，立即在CRT上顯示報(bào)警信息或用發(fā)光二級(jí)管指示故障的大致起因，這是維修中最有效的一種方法。近年來(lái)隨著技術(shù)的發(fā)展，興起了新的接口診斷技術(shù)，JTAG邊界掃描，該規(guī)范提供了有效地檢測(cè)引線間隔致密的電路板上零件的能力，進(jìn)一步完善了系統(tǒng)的自我診斷能力。

2.3功能程序測(cè)試法

功能程序測(cè)試法就是將數(shù)控系統(tǒng)的常用功能和特殊功能用手工編程或自動(dòng)變成的方法，編制成一個(gè)功能測(cè)試程序，送人數(shù)控系統(tǒng)，然后讓數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行這個(gè)測(cè)試程序，借以檢查機(jī)床執(zhí)行這些功能的準(zhǔn)確定和可靠性，進(jìn)而判斷出故障發(fā)生的可能原因。

2.4接口信號(hào)檢查

通過(guò)用可編程序控制器在線檢查機(jī)床控制系統(tǒng)的接回信號(hào)，并與接口手冊(cè)正確信號(hào)相對(duì)比，也可以查出相應(yīng)的故障點(diǎn)。

2.5診斷備件替換法

隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，電路的集成規(guī)模越來(lái)越大技術(shù)也越來(lái)越復(fù)雜，按常規(guī)方法，很難把故障定位到一個(gè)很小的區(qū)域，而一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，為了縮短停機(jī)時(shí)間，在沒(méi)有診斷備件的情況下可以采用相同或相容的模塊對(duì)故障模塊進(jìn)行替換檢查，對(duì)于現(xiàn)代數(shù)控的維修，越來(lái)越多的情況采用這種方法進(jìn)行診斷，然后用備件替換損壞模塊，使系統(tǒng)正常工作，盡最大可能縮短故障停機(jī)時(shí)間。

上述診斷方法，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)并無(wú)嚴(yán)格的界限，可能用一種方法就能排除故障，也可能需要多種方法同時(shí)進(jìn)行。最主要的是根據(jù)診斷的結(jié)果間接或直接的找到問(wèn)題的關(guān)鍵，或維修或替換盡快的恢復(fù)生產(chǎn)。3數(shù)控機(jī)床故障診斷實(shí)例

由于數(shù)控機(jī)床的驅(qū)動(dòng)部分是強(qiáng)弱電一體的，是最容易發(fā)生問(wèn)題的。因此將驅(qū)動(dòng)部分作簡(jiǎn)單介紹：驅(qū)動(dòng)部分包括主軸驅(qū)動(dòng)器和伺服驅(qū)動(dòng)器，有電源模塊和驅(qū)動(dòng)模塊兩部分組成，電源模塊是將三相交流電有變壓器升壓為高壓直流，而驅(qū)動(dòng)部分實(shí)際上是個(gè)逆變換，將高壓支流轉(zhuǎn)換為三相交流，并驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，完成個(gè)伺服軸的運(yùn)動(dòng)和主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)。因此這部分最容易出故障。以CJK6136數(shù)控機(jī)床和802S數(shù)控系統(tǒng)的故障現(xiàn)象為例，主要分析一下控制電路與機(jī)械傳動(dòng)接口的故障維修。

如在數(shù)控機(jī)床在加工過(guò)程中，主軸有時(shí)能回參考點(diǎn)有時(shí)不能。在數(shù)控操作面板上，主軸轉(zhuǎn)速顯示時(shí)有時(shí)無(wú)，主軸運(yùn)轉(zhuǎn)正常。分析出現(xiàn)的故障原因得該機(jī)床采用變頻調(diào)速，其轉(zhuǎn)速信號(hào)是有編碼器提供，所以可排除編碼器損壞的可能，否則根本就無(wú)法傳遞轉(zhuǎn)速信號(hào)了。只能是編碼器與其連接單元出現(xiàn)問(wèn)題。兩方面考慮，一是可能和數(shù)控系統(tǒng)連接的ECU連接松動(dòng)，二是可能可和主軸的機(jī)械連接出現(xiàn)問(wèn)題。由此可以著手解決問(wèn)題了。首先檢查編碼器與ECU的連接。若不存在問(wèn)題，就卸下編碼器檢查主傳動(dòng)與編碼器的連接鍵是否脫離鍵槽，結(jié)果發(fā)現(xiàn)就是這個(gè)問(wèn)題。修復(fù)并重新安裝就解決了問(wèn)題。

數(shù)控機(jī)床故障產(chǎn)生的原因是多種多樣的，有機(jī)械問(wèn)題、數(shù)控系統(tǒng)的問(wèn)題、傳感元件的問(wèn)題、驅(qū)動(dòng)元件的問(wèn)題、強(qiáng)電部分的問(wèn)題、線路連接的問(wèn)題等。在檢修過(guò)程中，要分析故障產(chǎn)生的可能原因和范圍，然后逐步排除，直到找出故障點(diǎn)，切勿盲目的亂動(dòng)，否則，不但不能解決問(wèn)題。還可能使故障范圍進(jìn)一步擴(kuò)大?？傊诿鎸?duì)數(shù)控機(jī)床故障和維修問(wèn)題時(shí)，首先要防患于未燃，不能在數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)問(wèn)題后才去解決問(wèn)題，要做好日常的維護(hù)工作和了解機(jī)床本身的結(jié)構(gòu)和工作原理，這樣才能做到有的放矢。

參考文獻(xiàn)

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篇4

前言

數(shù)控車(chē)床是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，是集機(jī)床、計(jì)算機(jī)、電機(jī)及其拖動(dòng)、自動(dòng)控制、檢測(cè)等技術(shù)為一身的自動(dòng)化設(shè)備。其中主軸運(yùn)動(dòng)是數(shù)控車(chē)床的一個(gè)重要內(nèi)容，以完成切削任務(wù)，其動(dòng)力約占整臺(tái)車(chē)床的動(dòng)力的70%～80%?；究刂剖侵鬏S的正、反轉(zhuǎn)和停止，可自動(dòng)換檔和無(wú)級(jí)調(diào)速。

在目前數(shù)控車(chē)床中，主軸控制裝置通常是采用交流變頻器來(lái)控制交流主軸電動(dòng)機(jī)。為滿足數(shù)控車(chē)床對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)的要求，必須有以下性能:(1)寬調(diào)速范圍，且速度穩(wěn)定性能要高;(2)在斷續(xù)負(fù)載下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)要小;(3)加減速時(shí)間短;(4)過(guò)載能力強(qiáng);(5)噪聲低、震動(dòng)小、壽命長(zhǎng)。

本文介紹了采用數(shù)控車(chē)床的主軸驅(qū)動(dòng)中變頻控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與運(yùn)行模式，并闡述了無(wú)速度傳感器的矢量變頻器的基本應(yīng)用。

第1章變頻器矢量控制闡述

70年代西門(mén)子工程師F.Blaschke首先提出異步電機(jī)矢量控制理論來(lái)解決交流電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制問(wèn)題。矢量控制實(shí)現(xiàn)的基本原理是通過(guò)測(cè)量和控制異步電動(dòng)機(jī)定子電流矢量，根據(jù)磁場(chǎng)定向原理分別對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。具體是將異步電動(dòng)機(jī)的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場(chǎng)的電流分量(勵(lì)磁電流)和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量(轉(zhuǎn)矩電流)分別加以控制，并同時(shí)控制兩分量間的幅值和相位，即控制定子電流矢量，所以稱這種控制方式稱為矢量控制方式。矢量控制方式又有基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式、無(wú)速度傳感器矢量控制方式和有速度傳感器的矢量控制方式等。這樣就可以將一臺(tái)三相異步電機(jī)等效為直流電機(jī)來(lái)控制，因而獲得與直流調(diào)速系統(tǒng)同樣的靜、動(dòng)態(tài)性能。矢量控制算法已被廣泛地應(yīng)用在siemens，AB，GE，F(xiàn)uji等國(guó)際化大公司變頻器上。

采用矢量控制方式的通用變頻器不僅可在調(diào)速范圍上與直流電動(dòng)機(jī)相匹配，而且可以控制異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。由于矢量控制方式所依據(jù)的是準(zhǔn)確的被控異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，有的通用變頻器在使用時(shí)需要準(zhǔn)確地輸入異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，有的通用變頻器需要使用速度傳感器和編碼器。目前新型矢量控制通用變頻器中已經(jīng)具備異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)辨識(shí)、自適應(yīng)功能，帶有這種功能的通用變頻器在驅(qū)動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)之前可以自動(dòng)地對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，并根據(jù)辨識(shí)結(jié)果調(diào)整控制算法中的有關(guān)參數(shù)，從而對(duì)普通的異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行有效的矢量控制。

第2章數(shù)控車(chē)床主軸變頻的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與運(yùn)行模式

2.1主軸變頻控制的基本原理

由異步電機(jī)理論可知，主軸電機(jī)的轉(zhuǎn)速公式為:

n=(60f/p)×(1-s)

其中P—電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)，s—轉(zhuǎn)差率，f—供電電源的頻率，n—電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。從上式可看出，電機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率近似成正比，改變頻率即可以平滑地調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，而對(duì)于變頻器而言，其頻率的調(diào)節(jié)范圍是很寬的，可在0～400Hz(甚至更高頻率)之間任意調(diào)節(jié)，因此主軸電機(jī)轉(zhuǎn)速即可以在較寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。

當(dāng)然，轉(zhuǎn)速提高后，還應(yīng)考慮到對(duì)其軸承及繞組的影響，防止電機(jī)過(guò)分磨損及過(guò)熱，一般可以通過(guò)設(shè)定最高頻率來(lái)進(jìn)行限定。

圖2-1所示為變頻器在數(shù)控車(chē)床的應(yīng)用，其中變頻器與數(shù)控裝置的聯(lián)系通常包括:(1)數(shù)控裝置到變頻器的正反轉(zhuǎn)信號(hào);(2)數(shù)控裝置到變頻器的速度或頻率信號(hào);(3)變頻器到數(shù)控裝置的故障等狀態(tài)信號(hào)。因此所有關(guān)于對(duì)變頻器的操作和反饋均可在數(shù)控面板進(jìn)行編程和顯示。

2.2主軸變頻控制的系統(tǒng)構(gòu)成

不使用變頻器進(jìn)行變速傳動(dòng)的數(shù)控車(chē)床一般用時(shí)間控制器確認(rèn)電機(jī)轉(zhuǎn)速到達(dá)指令速度開(kāi)始進(jìn)刀，而使用變頻器后，機(jī)床可按指令信號(hào)進(jìn)刀，這樣一來(lái)就提高了效率。如果被加工件如圖2-2所示所示形狀，則由圖2-2中看出，對(duì)應(yīng)于工件的AB段，主軸速度維持在1000rpm，對(duì)應(yīng)于BC段，電機(jī)拖動(dòng)主軸成恒線速度移動(dòng)，但轉(zhuǎn)速卻是聯(lián)系變化的，從而實(shí)現(xiàn)高精度切削。

在本系統(tǒng)中，速度信號(hào)的傳遞是通過(guò)數(shù)控裝置到變頻器的模擬給定通道(電壓或電流)，通過(guò)變頻器內(nèi)部關(guān)于輸入信號(hào)與設(shè)定頻率的輸入輸出特性曲線的設(shè)置，數(shù)控裝置就可以方便而自由地控制主軸的速度。該特性曲線必須涵蓋電壓/電流信號(hào)、正/反作用、單/雙極性的不同配置，以滿足數(shù)控車(chē)床快速正反轉(zhuǎn)、自由調(diào)速、變速切削的要求。第3章無(wú)速度傳感器的矢量控制變頻器

3.1主軸變頻器的基本選型

目前較為簡(jiǎn)單的一類變頻器是V/F控制(簡(jiǎn)稱標(biāo)量控制)，它就是一種電壓發(fā)生模式裝置，對(duì)調(diào)頻過(guò)程中的電壓進(jìn)行給定變化模式調(diào)節(jié)，常見(jiàn)的有線性V/F控制(用于恒轉(zhuǎn)矩)和平方V/F控制(用于風(fēng)機(jī)水泵變轉(zhuǎn)矩)。

標(biāo)量控制的弱點(diǎn)在于低頻轉(zhuǎn)矩不夠(需要轉(zhuǎn)矩提升)、速度穩(wěn)定性不好(調(diào)速范圍1:10)，因此在車(chē)床主軸變頻使用過(guò)程中被逐步淘汰，而矢量控制的變頻器正逐步進(jìn)行推廣。

所謂矢量控制，最通俗的講，為使鼠籠式異步機(jī)像直流電機(jī)那樣具有優(yōu)秀的運(yùn)行性能及很高的控制性能，通過(guò)控制變頻器輸出電流的大小、頻率及其相位，用以維持電機(jī)內(nèi)部的磁通為設(shè)定值，產(chǎn)生所需要的轉(zhuǎn)矩。

矢量控制相對(duì)于標(biāo)量控制而言，其優(yōu)點(diǎn)有:(1)控制特性非常優(yōu)良，可以直流電機(jī)的電樞電流加勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)相媲美;(2)能適應(yīng)要求高速響應(yīng)的場(chǎng)合;(3)調(diào)速范圍大(1:100);(4)可進(jìn)行轉(zhuǎn)矩控制。

當(dāng)然相對(duì)于標(biāo)量控制而言，矢量控制的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、計(jì)算煩瑣，而且必須存貯和頻繁地使用電動(dòng)機(jī)的參數(shù)。矢量控制分無(wú)速度傳感器和有速度傳感器兩種方式，區(qū)別在于后者具有更高的速度控制精度(萬(wàn)分之五)，而前者為千分之五，但是在數(shù)控車(chē)床中無(wú)速度傳感器的矢量變頻器的控制性能已經(jīng)符合控制要求，所以這里推薦并介紹無(wú)速度傳感器的矢量變頻器。

3.2無(wú)速度傳感器的矢量變頻器

無(wú)速度傳感器的矢量變頻器目前包括西門(mén)子、艾默生、東芝、日立、LG、森蘭等廠家都有成熟的產(chǎn)品推出，總結(jié)各自產(chǎn)品的特點(diǎn)，它們都具有以下特點(diǎn):(1)電機(jī)參數(shù)自動(dòng)辯識(shí)和手動(dòng)輸入相結(jié)合;(2)過(guò)載能力強(qiáng)，如50%額定輸出電流2min、180%額定輸出電流10s;(3)低頻高輸出轉(zhuǎn)矩，如150%額定轉(zhuǎn)矩/1HZ;(4)各種保護(hù)齊全(通俗地講，就是不容易炸模塊)。

無(wú)速度傳感器的矢量控制變頻器不僅改善了轉(zhuǎn)矩控制的特性，而且改善了針對(duì)各種負(fù)載變化產(chǎn)生的不特定環(huán)境下的速度可控性。圖3-1所示，為某品牌無(wú)速度傳感器變頻器產(chǎn)品在低頻和正常頻段時(shí)的轉(zhuǎn)矩測(cè)試數(shù)據(jù)(電機(jī)為5.5kW/4極)。從圖中可知，其在低速范圍時(shí)同樣可以產(chǎn)生強(qiáng)大的轉(zhuǎn)矩。在實(shí)驗(yàn)中，我們同樣將2Hz的矢量變頻控制和V/F控制變頻進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，前者具有更強(qiáng)的輸出力矩，切削力幾乎與正常頻段(如30Hz或50Hz)相同。3.3矢量控制中的電機(jī)參數(shù)辨識(shí)

由于矢量控制是著眼于轉(zhuǎn)子磁通來(lái)控制電機(jī)的定子電流，因此在其內(nèi)部的算法中大量涉及到電機(jī)參數(shù)。從圖3-2的異步電動(dòng)機(jī)的T型等效電路表示中可以看出，電機(jī)除了常規(guī)的參數(shù)如電機(jī)極數(shù)、額定功率、額定電流外，還有R1(定子電阻)、X11(定子漏感抗)、R2(轉(zhuǎn)子電阻)、X21(轉(zhuǎn)子漏感抗)、Xm(互感抗)和I0(空載電流)。

參數(shù)辨識(shí)中分電機(jī)靜止辨識(shí)和旋轉(zhuǎn)辨識(shí)2種，其中在靜止辨識(shí)中，變頻器能自動(dòng)測(cè)量并計(jì)算頂子和轉(zhuǎn)子電阻以及相對(duì)于基本頻率的漏感抗，并同時(shí)將測(cè)量的參數(shù)寫(xiě)入;在旋轉(zhuǎn)辨識(shí)中，變頻器自動(dòng)測(cè)量電機(jī)的互感抗和空載電流。

在參數(shù)辨識(shí)中，必須注意:(1)若旋轉(zhuǎn)辨識(shí)中出現(xiàn)過(guò)流或過(guò)壓故障，可適當(dāng)增減加減速時(shí)間;(2)旋轉(zhuǎn)辨識(shí)只能在空載中進(jìn)行;(3)如辨識(shí)前必須首先正確輸入電機(jī)銘牌的參數(shù)。

3.4數(shù)控車(chē)床主軸變頻矢量控制的功能設(shè)置

從圖1-1中可以看出，使用在主軸中變頻器的功能設(shè)置分以下幾部分:

1矢量控制方式的設(shè)定和電機(jī)參數(shù);

2開(kāi)關(guān)量數(shù)字輸入和輸出;

3模擬量輸入特性曲線;

4SR速度閉環(huán)參數(shù)設(shè)定。

第4章結(jié)束語(yǔ)

對(duì)于數(shù)控車(chē)床的主軸電機(jī)，使用了無(wú)速度傳感器的變頻調(diào)速器的矢量控制后，具有以下顯著優(yōu)點(diǎn):大幅度降低維護(hù)費(fèi)用，甚至是免維護(hù)的;可實(shí)現(xiàn)高效率的切割和較高的加工精度;實(shí)現(xiàn)低速和高速情況下強(qiáng)勁的力矩輸出。

參考文獻(xiàn)

1.王侃夫.數(shù)控機(jī)床控制技術(shù)與系統(tǒng)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002.

篇5

2數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工精度提升的誤差補(bǔ)償技術(shù)

在現(xiàn)代科技的發(fā)展和應(yīng)用中，保證機(jī)械加工的精度的方法有兩種，一是提高數(shù)控機(jī)床的質(zhì)量，二是采用誤差補(bǔ)償技術(shù)，本文著重從誤差補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行精度提升的研究。誤差補(bǔ)償一般又可以分為誤差預(yù)防和誤差補(bǔ)償技術(shù)，在誤差補(bǔ)償技術(shù)中常用的方法是誤差建模、誤差測(cè)量、誤差補(bǔ)償實(shí)施。（1）硬件靜態(tài)補(bǔ)償法。在機(jī)械加工精度控制中利用硬件靜態(tài)補(bǔ)償法是指通過(guò)添加外部硬件機(jī)構(gòu)，在外力的作用下讓機(jī)床運(yùn)用副位置產(chǎn)生與誤差方向相反的運(yùn)動(dòng)來(lái)減少加工中的誤差。在加工螺絲時(shí)由于加工機(jī)床絲杠之間存在誤差，通過(guò)螺距校正尺來(lái)進(jìn)行絲杠之間的螺距，就屬于是靜態(tài)補(bǔ)償法。由于靜態(tài)補(bǔ)償法的局限性，只能在停止時(shí)進(jìn)行數(shù)值或者是硬件的參數(shù)調(diào)整進(jìn)行補(bǔ)償，在運(yùn)動(dòng)時(shí)不能進(jìn)行實(shí)時(shí)的補(bǔ)償，這種硬件靜態(tài)補(bǔ)償法被使用的頻率相對(duì)較低，一般會(huì)和其他方法進(jìn)行綜合使用。（2）靜態(tài)補(bǔ)償法和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償法綜合使用。上面已經(jīng)給提到靜態(tài)補(bǔ)償法是在數(shù)控機(jī)床加工的靜止時(shí)，通過(guò)調(diào)整參數(shù)進(jìn)行誤差補(bǔ)償，這種補(bǔ)償法可以對(duì)精度進(jìn)行系統(tǒng)補(bǔ)償提高，不能在運(yùn)動(dòng)中進(jìn)行隨機(jī)的誤差補(bǔ)償，通過(guò)和動(dòng)態(tài)補(bǔ)償法的相結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)加工精度的大大提高。動(dòng)態(tài)補(bǔ)償是在加工的切削情況下，依據(jù)機(jī)床的工況、環(huán)境條件和空間位置的變化追蹤進(jìn)行補(bǔ)償量亦或參數(shù)補(bǔ)償，通過(guò)運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)現(xiàn)狀進(jìn)行反饋補(bǔ)償，例如在軸承的機(jī)床加工中，通過(guò)對(duì)熱量、幾何形狀、切削程度的監(jiān)控進(jìn)行及時(shí)的參數(shù)修改補(bǔ)償，是一種具有現(xiàn)實(shí)實(shí)際意義的誤差補(bǔ)償法，但對(duì)于數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平要求極高，投入的成本很大。（3）進(jìn)給伺服系統(tǒng)補(bǔ)償法。伺服系統(tǒng)是驅(qū)動(dòng)各加工坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置。這種補(bǔ)償系統(tǒng)可以正反兩個(gè)方向運(yùn)行，能夠根據(jù)加工軌跡的要求，進(jìn)行實(shí)時(shí)的正向或者反向運(yùn)動(dòng)，其加工控制精度可以達(dá)到0.1微米，另外它的調(diào)速范圍寬、快速響應(yīng)并無(wú)超調(diào)、低速大轉(zhuǎn)矩。在典型的數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中由步進(jìn)電機(jī)構(gòu)成的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，步進(jìn)電機(jī)的角位移或者線位移與脈沖數(shù)成正比，其轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比，它將指令脈沖變成步進(jìn)電機(jī)輸出軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)控制機(jī)床加工；閉環(huán)進(jìn)給位置伺服系統(tǒng)，它主要是采用直流伺服電動(dòng)機(jī)或交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，機(jī)床工作臺(tái)的實(shí)際位移可通過(guò)檢測(cè)裝置及時(shí)反饋給數(shù)控裝置中的比較器，以便于指令位移信號(hào)進(jìn)行比較，兩者差距有作為伺服電機(jī)的控制信號(hào)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)消除位移誤差；半閉環(huán)進(jìn)給位置伺服系統(tǒng)，該系統(tǒng)由位置控制單元和速度控制單元構(gòu)成，光電脈沖編碼器發(fā)出的脈沖，一方面用作位置的反饋信號(hào)，另一方面用作測(cè)速信號(hào)。當(dāng)點(diǎn)擊的負(fù)載變化時(shí)候，反饋脈沖信號(hào)的頻率將會(huì)隨著變化，在實(shí)際的機(jī)床加工中，通過(guò)控制伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行精度誤差的減小。（4）修改G代碼補(bǔ)償法。G代碼是編制機(jī)床加工程序的語(yǔ)言，G代碼中有刀具的補(bǔ)償功能，像G44、G43是刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償。G代碼的補(bǔ)償原理是通過(guò)對(duì)刀位信息的修改來(lái)補(bǔ)償誤差的范圍。這種補(bǔ)償也被廣泛用于數(shù)控機(jī)床的機(jī)械加工誤差補(bǔ)償，例如Hsu等人建立的五軸機(jī)床誤差補(bǔ)償模型，根據(jù)對(duì)模型對(duì)CAM軟件生成的初始刀位進(jìn)行修改，用修改G代碼的方法完成數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工誤差補(bǔ)償。這種補(bǔ)償方法需要G代碼的編程人員進(jìn)行工件的幾何形狀確定，確定工藝過(guò)程和刀具軌跡，在進(jìn)行實(shí)際的運(yùn)行中，如果出現(xiàn)位置偏移就需要通過(guò)修改G代碼進(jìn)行誤差補(bǔ)償，一般運(yùn)用于比較簡(jiǎn)單的加工零件，其形狀不復(fù)雜，主要是直線和圓弧組成的輪廓，數(shù)據(jù)的處理量不大，在遇到工作量大，復(fù)雜的零件時(shí)候，就需要通過(guò)計(jì)算機(jī)的G代碼控制進(jìn)行修改，程序員通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行編程。（5）坐標(biāo)偏置補(bǔ)償法。坐標(biāo)偏置補(bǔ)償法是利用數(shù)控系統(tǒng)的坐標(biāo)原點(diǎn)偏移，參照位置等信號(hào)的反饋進(jìn)行機(jī)床誤差的補(bǔ)償。在程序員進(jìn)行操作時(shí)候，可以通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的直觀顯示進(jìn)行零件加工的誤差校對(duì)，對(duì)于出現(xiàn)誤差的，可以通過(guò)操作數(shù)控系統(tǒng)對(duì)原點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行重新設(shè)置，使其對(duì)出現(xiàn)的誤差進(jìn)行補(bǔ)償，這種補(bǔ)償方法適用于三軸坐標(biāo)的數(shù)控機(jī)床。這種補(bǔ)償法一般在使用側(cè)頭時(shí)候用的是固定側(cè)頭，同時(shí)還需要一定的軟件補(bǔ)償，保證地基的穩(wěn)定。

3結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，誤差補(bǔ)償法可以有效的提高數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工精度，并能夠給數(shù)控機(jī)床帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。誤差補(bǔ)償可以有效的控制數(shù)控機(jī)床機(jī)械加工過(guò)程的零件精度，有助于提高機(jī)械加工工藝技術(shù)，能夠適應(yīng)數(shù)控機(jī)械加工企業(yè)的高級(jí)精度、高級(jí)質(zhì)量水平化發(fā)展方向。誤差補(bǔ)償法是在原有數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上，通過(guò)科學(xué)的技術(shù)和手段，來(lái)實(shí)現(xiàn)零件設(shè)計(jì)的理論值，目前誤差補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用和被相關(guān)學(xué)者所關(guān)注，并且在通過(guò)不斷完善和更新誤差補(bǔ)償技術(shù)，使其成為現(xiàn)代社會(huì)精密工程的主要技術(shù)。

作者:王少彬 單位:浙江省寧波市寧波大紅鷹學(xué)院

參考文獻(xiàn)

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篇6

構(gòu)建以太網(wǎng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的要求

機(jī)床以太網(wǎng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)要求數(shù)控系統(tǒng)在硬件上具有以太網(wǎng)功能，即具有以太網(wǎng)卡或快速以太網(wǎng)卡，在“軟件”方面則要求CNC具有內(nèi)置的以太網(wǎng)函數(shù)。其內(nèi)部通訊處理機(jī)制如圖2所示。對(duì)于內(nèi)置以太網(wǎng)卡，通訊過(guò)程的處理是通過(guò)CNC的CPU。這就意味著CNC的運(yùn)行條件會(huì)影響內(nèi)置以太網(wǎng)卡的通訊，相應(yīng)地，內(nèi)置以太網(wǎng)卡的通訊狀況也會(huì)影響CNC的處理過(guò)程。

內(nèi)置以太網(wǎng)函數(shù)的處理優(yōu)先級(jí)低于如下操作：自動(dòng)循環(huán)或手動(dòng)方式下每個(gè)主軸的運(yùn)動(dòng)控制。因此，在自動(dòng)運(yùn)行期間，通訊速度將會(huì)降低。另一方面，由于內(nèi)置以太網(wǎng)函數(shù)的優(yōu)先級(jí)高于CNC的屏幕顯示操作、C語(yǔ)言執(zhí)行器(除高級(jí)任務(wù))、宏命令執(zhí)行器(除執(zhí)行宏)。在執(zhí)行內(nèi)置以太網(wǎng)的通訊時(shí)，這些操作將會(huì)被延時(shí)處理。

由以太網(wǎng)方式聯(lián)接的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度明顯地較串口高，每秒傳輸速率可以達(dá)到10M、100M。并且，由于加工中心的CNC系統(tǒng)內(nèi)置了一些函數(shù)接口，使以太網(wǎng)聯(lián)接可以實(shí)現(xiàn)控制計(jì)算機(jī)和數(shù)控系統(tǒng)的直接通訊。也就是說(shuō)，在這種方式下不但可以實(shí)現(xiàn)通訊數(shù)據(jù)的快速傳輸，而且可以在主控計(jì)算機(jī)端自動(dòng)獲得完全的設(shè)備信息、生產(chǎn)信息、遠(yuǎn)程控制加工中心，為自動(dòng)化生產(chǎn)創(chuàng)造更完備的條件。

數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)要更好的適應(yīng)生產(chǎn)的需要，在傳統(tǒng)DNC軟件的功能基礎(chǔ)上還需具備四個(gè)功能模塊：NC程序管理模塊、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控模塊、遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊以及基于Internet進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問(wèn)的數(shù)據(jù)通信部分。

功能模塊

NC程序管理模塊

NC程序作為加工過(guò)程中重要資源之一，對(duì)其進(jìn)行高效的數(shù)據(jù)化管理已經(jīng)成為DNC軟件不可缺少的一部分。NC程序的管理根據(jù)管理目標(biāo)對(duì)象，分為對(duì)程序進(jìn)行生命周期內(nèi)的管理和NC程序內(nèi)部信息管理。

在本模塊中對(duì)NC程序的整個(gè)生命周期進(jìn)行了嚴(yán)格的管理，從NC程序的生成到消亡都提供一套嚴(yán)格的管理手段。在不同時(shí)期，對(duì)NC程序的狀態(tài)可設(shè)置為編輯、審核、定型三種，其工作過(guò)程如圖3所示。程序的最初狀態(tài)是可以自由編輯的，經(jīng)過(guò)審核後可以開(kāi)始進(jìn)行試加工。而程序一旦經(jīng)試切驗(yàn)證完成后就到達(dá)定型狀態(tài)，不能再進(jìn)行編輯，直至消亡。

對(duì)NC程序的內(nèi)部屬性進(jìn)行管理主要包括程序號(hào)、程序注釋、零件圖號(hào)、所加工的零件號(hào)、加工工序號(hào)、加工范圍、機(jī)床、用戶信息等進(jìn)行管理。在本系統(tǒng)中可對(duì)程序根據(jù)圖號(hào)、零件名稱、工序、機(jī)床等進(jìn)行多種條件的復(fù)合查尋，同時(shí)對(duì)加工程序編輯歷程、所用刀具清單、工藝卡片等進(jìn)行管理。

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控模塊

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控模塊是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)。通過(guò)五類線或超五類線與具有以太網(wǎng)功能的數(shù)控機(jī)床直接聯(lián)接，可以實(shí)現(xiàn)控制、監(jiān)測(cè)和對(duì)數(shù)控機(jī)床的診斷。此外，目前市場(chǎng)上有一些軟件生產(chǎn)商把只具有串口通訊功能的加工中心以以太網(wǎng)方式甚至是無(wú)線方式聯(lián)接。這兩種方式在本質(zhì)上是區(qū)別于以太網(wǎng)聯(lián)接的，它們只是通過(guò)轉(zhuǎn)接口變換了聯(lián)接方式，將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成以太網(wǎng)方式傳輸，其通訊的瓶頸依然存在于串口通訊。但這種做法可以克服工廠施工條件惡劣、布線不便等問(wèn)題。

本模塊與CNC進(jìn)行通訊，可以實(shí)時(shí)采集數(shù)控機(jī)床的加工狀態(tài)、聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)、刀具信息、操作履歷，以及對(duì)刀具壽命進(jìn)行管理。并且通過(guò)一定的權(quán)限確認(rèn)，可以在線修改各種設(shè)備參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)底層設(shè)備的完全監(jiān)控。通過(guò)對(duì)采集到的工況數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，可以及時(shí)獲取加工業(yè)績(jī)、機(jī)床利用率等生產(chǎn)管理所需要的數(shù)據(jù)，如圖4所示。

遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊

遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，提供廣域范圍內(nèi)共享資源的平臺(tái)，并為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)監(jiān)控、故障診斷提供支持。用戶可以隨時(shí)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查詢?cè)O(shè)備運(yùn)行狀態(tài)以及設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的工況，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，如圖5所示。甚至可以將機(jī)床的梯形圖傳送至遠(yuǎn)程的控制主機(jī)，用梯形圖實(shí)施機(jī)床故障的遠(yuǎn)程診斷。為保證生產(chǎn)的安全性，梯形圖必須用密碼保護(hù)，以防無(wú)關(guān)人員修改。

基于Internet的數(shù)據(jù)通訊模塊

由于生產(chǎn)狀況的千變?nèi)f化，生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)很多隨機(jī)的情況，因此不同地點(diǎn)、不同部門(mén)的專業(yè)人員要對(duì)同一設(shè)備進(jìn)行工作，就需要有一個(gè)自由交流的平臺(tái)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交互、經(jīng)驗(yàn)交流，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控。本模塊在基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上，為客戶提供了文字交流的平臺(tái)，如圖6所示。

FANUC系統(tǒng)的以太網(wǎng)功能是通過(guò)以太網(wǎng)卡或FANUC快速以太網(wǎng)卡遵循TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)的。網(wǎng)絡(luò)控制軟件要與數(shù)控機(jī)床進(jìn)行正常通訊，需進(jìn)行以下設(shè)置：

設(shè)置控制計(jì)算機(jī)側(cè)的TCP/IP協(xié)議；

設(shè)置CNC側(cè)的以太網(wǎng)卡和內(nèi)置以太網(wǎng)函數(shù)；

物理連接個(gè)人計(jì)算機(jī)和CNC。

篇7

2典型故障的診斷與排除方法

2.1常規(guī)檢查法①報(bào)警處理:數(shù)控系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，一般在操作面板上給出故障信號(hào)和相應(yīng)的信息。通常系統(tǒng)的操作手冊(cè)或調(diào)整手冊(cè)中都有詳細(xì)的報(bào)警內(nèi)容和處理方法。同時(shí)可以利用操作面板或編程器根據(jù)電路圖和PLC程序，查出相應(yīng)的信號(hào)狀態(tài)，按邏輯關(guān)系找出故障點(diǎn)進(jìn)行處理。②無(wú)報(bào)警或無(wú)法報(bào)警的故障處理:當(dāng)系統(tǒng)無(wú)法運(yùn)行，停機(jī)或系統(tǒng)沒(méi)有報(bào)警但工作不正常時(shí)，需要根據(jù)故障發(fā)生前后的系統(tǒng)狀態(tài)信息，運(yùn)用已掌握的理論基礎(chǔ)，進(jìn)行分析，做出正確的判斷。這種利用可編程控制器進(jìn)行PLC中斷狀態(tài)分析，其中斷原因以中斷堆棧的方式記憶。

例如：一臺(tái)SCHIESSVMG67軸五連動(dòng)數(shù)控機(jī)床，采用西門(mén)子840D系統(tǒng)其可編程控制器S7300在運(yùn)行中產(chǎn)生中斷故障，利用系統(tǒng)診斷中斷堆棧的方法可以十分迅速的找到故障原因，通過(guò)SIMATICManager訪問(wèn)這一功能，選擇菜單功能PLC->Diagnostic/setting->ModuleInformation->DiagnosticBuffer，可打開(kāi)診斷緩沖器，診斷緩沖器中按先后順序存儲(chǔ)著所有可用于系統(tǒng)診斷的事件。選中了一個(gè)事件后，在“DtailsonEvent"信息框中可以看到關(guān)于該事件的詳細(xì)說(shuō)明：事件（ID）代號(hào)和事件號(hào)、塊類型和號(hào)碼，根據(jù)事件，如導(dǎo)致該事件的指令的相對(duì)STL行地址。單擊〖HelponEvent〗按鈕，可打開(kāi)事件幫助信息窗口。單擊〖OpenBlock〗按鈕，可在線打開(kāi)CPU中出現(xiàn)中斷的塊，如利用這種方法在實(shí)際維修工作中是十分迅速有效的。維修人員應(yīng)當(dāng)充分熟悉系統(tǒng)的自診斷功能的一些特殊處理方法。這樣就會(huì)少走彎路，較快排除故障。

2.2初始化法一般情況下，由于瞬時(shí)故障引起的系統(tǒng)報(bào)警，可用硬件復(fù)位或開(kāi)關(guān)系統(tǒng)電源依次清除故障;若系統(tǒng)工作存貯區(qū)由于掉電、拔插線路板或電池欠壓造成混亂，則必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化清除。

例如：一臺(tái)德國(guó)PFH100KW-6米數(shù)控龍門(mén)銑鏜床采用西門(mén)子840C數(shù)控系統(tǒng)，由于系統(tǒng)工作存貯區(qū)混亂，開(kāi)關(guān)后只定在一個(gè)初始化界面，系統(tǒng)根本無(wú)法進(jìn)入，一般性復(fù)位無(wú)效，必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化清除，就采用了初始化復(fù)位法，進(jìn)入〖startup〗菜單->利用〖generalresetmodeinformationonstartup〗->選擇〖endgenresetmode〗進(jìn)行這種特殊的復(fù)位法之后，系統(tǒng)才能重啟進(jìn)行正常操作，故障解除。

2.3參數(shù)修正法在數(shù)控機(jī)床維修中，有時(shí)要利用某些參數(shù)來(lái)調(diào)整機(jī)床，有些參數(shù)要根據(jù)機(jī)床的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行必要的修正，這種方法與機(jī)械維修相配合是十分有效的。例如：一臺(tái)法國(guó)Forestφ250數(shù)控落地鏜采用NUM1060系統(tǒng)爬行嚴(yán)重，雖進(jìn)行了X軸導(dǎo)軌的大修但此方向立柱的運(yùn)行仍無(wú)法滿足加工要求，原因是前導(dǎo)軌已經(jīng)嚴(yán)重研傷，在機(jī)械調(diào)節(jié)能力有限的基礎(chǔ)上試著進(jìn)行參數(shù)更改，將P21Servo-systemloopgaincoefficient伺服系統(tǒng)的位置環(huán)增益系數(shù)逐漸修調(diào)，NUM機(jī)床參數(shù)的設(shè)置步驟及操作方法介紹如下：①上電后按軟鍵Fll-SELECTTHEUTILITY②選擇0項(xiàng)ACCESSTOUTILITYPROGRAMMES③選擇第5項(xiàng)SETUPDATA④這時(shí)出現(xiàn)畫(huà)面WARNINGMACHINECONTROLWILLBESTOPPEDWHENCHANGINGPARAMETESOK?(Y/N)，鍵人Y字母⑤出現(xiàn)畫(huà)面MACHINESETUPDATA0DISPLAY1CHANGE……，如果更改請(qǐng)鍵入1⑥出現(xiàn)PARAMETER?如果更改參數(shù)P21則鍵入P21⑦出現(xiàn)該參數(shù)后將光標(biāo)移到字按#鍵入?yún)?shù)值回車(chē)即可⑧按鍵CTRL+XOff系統(tǒng)復(fù)位退出參數(shù)設(shè)定即可

經(jīng)多次調(diào)試P21數(shù)值由950最終降為700后機(jī)床爬行故障得到好轉(zhuǎn)，保證了生產(chǎn)的進(jìn)行。所以維修人員要多查資料多了解機(jī)床各種參數(shù)的意義及參數(shù)更改的方法。這樣就可以在機(jī)械調(diào)節(jié)能力一定的基礎(chǔ)上通過(guò)修改NC數(shù)據(jù)使機(jī)床的性能得到更好更大的發(fā)揮，提高它的加工精度。

3數(shù)控機(jī)床電氣、液壓和冷卻系統(tǒng)的保養(yǎng)

3.1電氣系統(tǒng)的保養(yǎng)

3.1.1清除電氣柜內(nèi)的積灰，保持電路板、電氣元件表面干凈。由于環(huán)境溫度過(guò)高，數(shù)控柜內(nèi)一般都要加裝空調(diào)裝置。安裝空調(diào)后，數(shù)控系統(tǒng)的可靠性有明顯的提高。

3.1.2機(jī)床周?chē)娖鳈z查機(jī)床各部件之間連接導(dǎo)線、電纜不得被腐蝕與破損，發(fā)現(xiàn)隱患后及時(shí)處理，以防止短路、斷路。緊固好接線端子和電器元件上的壓線螺釘，使接線頭牢固可靠。

3.1.3機(jī)床電源檢查數(shù)控系統(tǒng)供電是否正常，電壓波動(dòng)是否在允許范圍之內(nèi)，整個(gè)數(shù)控電氣系統(tǒng)接地是否良好可靠。接地可靠是系統(tǒng)防止干擾、工作可靠的保證。

例如：一臺(tái)美國(guó)AB的10×40米數(shù)控車(chē)銑床在調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，機(jī)床通訊經(jīng)常突然中斷很異常，通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)電控框屏蔽層接地不好，使程序信號(hào)受干擾引起失真，是導(dǎo)致上述問(wèn)題的原因，將電纜屏蔽層、機(jī)床配電柜元器件良好接地后故障排除。

3.2液壓系統(tǒng)的保養(yǎng)要定期對(duì)油箱內(nèi)的油液進(jìn)行更換，且有時(shí)機(jī)床油號(hào)的選擇也要由工作現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境溫度，油路系統(tǒng)不同而定。定期檢查更換密封件，清洗油箱和管路，防止液壓系統(tǒng)泄漏。檢查系統(tǒng)的噪聲、振動(dòng)、壓力、溫度等是否正常，將故障排除在萌芽狀態(tài)。

3.3冷卻系統(tǒng)保養(yǎng)檢查導(dǎo)軌油箱的油量，油泵是否能定時(shí)啟動(dòng)、停止。定期檢查油泵、清洗過(guò)濾器、油箱、更換油。如切削液太臟，應(yīng)清洗切削液箱、更換切削液。在使用過(guò)程中，因此，要求除了掌握數(shù)控機(jī)床的性能及精心操作外，還要注意消除各種不利的影響因素。

應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，雖然數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)種類繁多，但是各類數(shù)控機(jī)床的保養(yǎng)方法基本相同。只要操作者與維修人員做到認(rèn)真操作，精心維護(hù)，就可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除隱患，減少維修費(fèi)用，從而保證了數(shù)控機(jī)床更長(zhǎng)時(shí)間安全可靠的運(yùn)行，切實(shí)貫徹了設(shè)備管理以防為主的主導(dǎo)思想，從而有效的保證和提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn):

[1]劉永久.數(shù)控機(jī)床故障診斷與維修技術(shù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2006.

[2]管士昌.數(shù)控機(jī)床維修保養(yǎng)中的幾個(gè)問(wèn)題.設(shè)備管理與維修1990（2）.

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②在線診斷和離線診斷。在線診斷是指通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的控制程序，在系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)下，實(shí)時(shí)自動(dòng)地對(duì)數(shù)控裝置、PLC控制器、伺服系統(tǒng)、PLC的輸入輸出和其他外部裝置進(jìn)行自檢，并顯示狀態(tài)信息、故障信息。脫機(jī)診斷當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，需要停機(jī)進(jìn)行檢查，這就是脫機(jī)診斷。脫機(jī)診斷的目的是修復(fù)系統(tǒng)的錯(cuò)誤和定位故障，將故障定位在最小的范圍。

遠(yuǎn)程診斷實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷的數(shù)控系統(tǒng)，必須具備計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能。因此，遠(yuǎn)程診斷是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型的診斷技術(shù)。數(shù)控機(jī)床利用數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接到機(jī)床制造廠家，數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障后，通過(guò)機(jī)床廠家的專業(yè)人員遠(yuǎn)程診斷，快速確診故障。

2數(shù)控機(jī)床故障的實(shí)用診斷方法

①診斷常用的儀器、儀表及工具萬(wàn)用表－可測(cè)電阻、交、直流電壓、電流。

相序表－可檢測(cè)直流驅(qū)動(dòng)裝置輸入電流的相序。轉(zhuǎn)速表－可測(cè)量伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，是檢查伺服調(diào)速系統(tǒng)的重要依據(jù)。鉗形電流表－可不斷線檢測(cè)電流。測(cè)振儀－是振動(dòng)檢測(cè)中最常用、最基本的儀器。短路追蹤儀－可檢測(cè)電氣維修中經(jīng)常碰到的短路故障現(xiàn)象。邏輯測(cè)試筆－可測(cè)量數(shù)字電路的脈沖、電平。IC測(cè)試儀－用于數(shù)控系統(tǒng)集成電路元件的檢測(cè)和篩選。工具－彈頭鉤形扳手、拉錐度平鍵工具、彈性手錘、拉卸工具等。

②診斷用技術(shù)資料主要有：數(shù)控機(jī)床電氣說(shuō)明書(shū)，電氣控制原理圖，電氣連接圖，參數(shù)表，PLC程序，編程手冊(cè)，數(shù)控系統(tǒng)安裝與維修手冊(cè)，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用說(shuō)明書(shū)等。數(shù)控機(jī)床的技術(shù)資料非常重要，必須參照機(jī)床實(shí)物認(rèn)真仔細(xì)地閱讀。一旦機(jī)床發(fā)生故障，在進(jìn)行分析的同時(shí)查閱相關(guān)資料。

③故障處理。故障軟故障－由調(diào)整、參數(shù)設(shè)置或操作不當(dāng)引起硬故障－由數(shù)控機(jī)床（控制、檢測(cè)、驅(qū)動(dòng)、液氣、機(jī)械裝置）的硬件失效引起。

故障處理對(duì)策除非出現(xiàn)影響設(shè)備或人身安全的緊急情況，不要立即切斷機(jī)床的電源，應(yīng)保持故障現(xiàn)場(chǎng)。從機(jī)床外觀、CRT顯示的內(nèi)容、主板或驅(qū)動(dòng)裝置報(bào)警燈等方面進(jìn)行檢查?？砂聪到y(tǒng)復(fù)位鍵，觀察系統(tǒng)的變化，報(bào)警是否消失。如消失，說(shuō)明是隨機(jī)性故障或是由操作錯(cuò)誤引起的。如不能消失，把可能引起該故障的原因羅列出來(lái)，進(jìn)行綜合分析、判斷，必要時(shí)進(jìn)行一些檢測(cè)或試驗(yàn)，達(dá)到確診故障的目的。

④數(shù)控系統(tǒng)故障診斷方法。直觀法（望聞問(wèn)切）：?jiǎn)枺瓩C(jī)床的故障現(xiàn)象、加工狀況等看－CRT報(bào)警信息、報(bào)警指示燈、電容器等元件變形煙熏燒焦、保護(hù)器脫扣等聽(tīng)－異常聲響聞－電氣元件焦糊味及其它異味摸－發(fā)熱、振動(dòng)、接觸不良等。參數(shù)檢查法：參數(shù)通常是存放在RAM中，有時(shí)電池電壓不足、系統(tǒng)長(zhǎng)期不通電或外部干擾都會(huì)使參數(shù)丟失或混亂，應(yīng)根據(jù)故障特征，檢查和校對(duì)有關(guān)參數(shù)。隔離法：一些故障，難以區(qū)分是數(shù)控部分，還是伺服系統(tǒng)或機(jī)械部分造成的，常采用隔離法。同類對(duì)調(diào)法用同功能的備用板替換被懷疑有故障的模板，或?qū)⒐δ芟嗤哪０寤騿卧嗷ソ粨Q。功能程序測(cè)試法：將G、M、S、T、功能的全部指令編寫(xiě)一些小程序，在診斷故障時(shí)運(yùn)行這些程序，即可判斷功能的缺失。

摘要：數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化緊密結(jié)合的典范，是一個(gè)龐大的系統(tǒng)，涉及機(jī)、電、液、氣、電子、光等各項(xiàng)技術(shù)，在運(yùn)行使用中不可避免地要產(chǎn)生各種故障，關(guān)鍵的問(wèn)題是如何迅速診斷，確定故障部位，并及時(shí)排除解決，保證正常使用，提高生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床；故障診斷；檢測(cè)

1數(shù)控機(jī)床的故障診斷技術(shù)

①數(shù)控系統(tǒng)自診斷。開(kāi)機(jī)自診斷數(shù)控系統(tǒng)在通電開(kāi)機(jī)后，都要運(yùn)行開(kāi)機(jī)自診斷程序，對(duì)系統(tǒng)中關(guān)鍵的硬件和控制軟件進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果在CRT上顯示出來(lái)。運(yùn)行自診斷運(yùn)行自診斷是數(shù)控系統(tǒng)正常工作時(shí)，運(yùn)行內(nèi)部診斷程序，對(duì)系統(tǒng)本身、PLC、位置伺服單元以及與數(shù)控裝置相連的其他外部裝置進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試、檢查，并顯示有關(guān)狀態(tài)信息和故障信息。

②在線診斷和離線診斷。在線診斷是指通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的控制程序，在系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)下，實(shí)時(shí)自動(dòng)地對(duì)數(shù)控裝置、PLC控制器、伺服系統(tǒng)、PLC的輸入輸出和其他外部裝置進(jìn)行自檢，并顯示狀態(tài)信息、故障信息。脫機(jī)診斷當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，需要停機(jī)進(jìn)行檢查，這就是脫機(jī)診斷。脫機(jī)診斷的目的是修復(fù)系統(tǒng)的錯(cuò)誤和定位故障，將故障定位在最小的范圍。

遠(yuǎn)程診斷實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷的數(shù)控系統(tǒng)，必須具備計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能。因此，遠(yuǎn)程診斷是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型的診斷技術(shù)。數(shù)控機(jī)床利用數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接到機(jī)床制造廠家，數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障后，通過(guò)機(jī)床廠家的專業(yè)人員遠(yuǎn)程診斷，快速確診故障。

2數(shù)控機(jī)床故障的實(shí)用診斷方法

①診斷常用的儀器、儀表及工具萬(wàn)用表－可測(cè)電阻、交、直流電壓、電流。

相序表－可檢測(cè)直流驅(qū)動(dòng)裝置輸入電流的相序。轉(zhuǎn)速表－可測(cè)量伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，是檢查伺服調(diào)速系統(tǒng)的重要依據(jù)。鉗形電流表－可不斷線檢測(cè)電流。測(cè)振儀－是振動(dòng)檢測(cè)中最常用、最基本的儀器。短路追蹤儀－可檢測(cè)電氣維修中經(jīng)常碰到的短路故障現(xiàn)象。邏輯測(cè)試筆－可測(cè)量數(shù)字電路的脈沖、電平。IC測(cè)試儀－用于數(shù)控系統(tǒng)集成電路元件的檢測(cè)和篩選。工具－彈頭鉤形扳手、拉錐度平鍵工具、彈性手錘、拉卸工具等。

②診斷用技術(shù)資料主要有：數(shù)控機(jī)床電氣說(shuō)明書(shū)，電氣控制原理圖，電氣連接圖，參數(shù)表，PLC程序，編程手冊(cè)，數(shù)控系統(tǒng)安裝與維修手冊(cè)，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用說(shuō)明書(shū)等。數(shù)控機(jī)床的技術(shù)資料非常重要，必須參照機(jī)床實(shí)物認(rèn)真仔細(xì)地閱讀。一旦機(jī)床發(fā)生故障，在進(jìn)行分析的同時(shí)查閱相關(guān)資料。

③故障處理。故障軟故障－由調(diào)整、參數(shù)設(shè)置或操作不當(dāng)引起硬故障－由數(shù)控機(jī)床（控制、檢測(cè)、驅(qū)動(dòng)、液氣、機(jī)械裝置）的硬件失效引起。

故障處理對(duì)策除非出現(xiàn)影響設(shè)備或人身安全的緊急情況，不要立即切斷機(jī)床的電源，應(yīng)保持故障現(xiàn)場(chǎng)。從機(jī)床外觀、CRT顯示的內(nèi)容、主板或驅(qū)動(dòng)裝置報(bào)警燈等方面進(jìn)行檢查。可按系統(tǒng)復(fù)位鍵，觀察系統(tǒng)的變化，報(bào)警是否消失。如消失，說(shuō)明是隨機(jī)性故障或是由操作錯(cuò)誤引起的。如不能消失，把可能引起該故障的原因羅列出來(lái)，進(jìn)行綜合分析、判斷，必要時(shí)進(jìn)行一些檢測(cè)或試驗(yàn)，達(dá)到確診故障的目的。

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1數(shù)控機(jī)床的故障診斷技術(shù)

①數(shù)控系統(tǒng)自診斷。開(kāi)機(jī)自診斷數(shù)控系統(tǒng)在通電開(kāi)機(jī)后，都要運(yùn)行開(kāi)機(jī)自診斷程序，對(duì)系統(tǒng)中關(guān)鍵的硬件和控制軟件進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果在CRT上顯示出來(lái)。運(yùn)行自診斷運(yùn)行自診斷是數(shù)控系統(tǒng)正常工作時(shí)，運(yùn)行內(nèi)部診斷程序，對(duì)系統(tǒng)本身、PLC、位置伺服單元以及與數(shù)控裝置相連的其他外部裝置進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試、檢查，并顯示有關(guān)狀態(tài)信息和故障信息。

②在線診斷和離線診斷。在線診斷是指通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的控制程序，在系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)下，實(shí)時(shí)自動(dòng)地對(duì)數(shù)控裝置、PLC控制器、伺服系統(tǒng)、PLC的輸入輸出和其他外部裝置進(jìn)行自檢，并顯示狀態(tài)信息、故障信息。脫機(jī)診斷當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，需要停機(jī)進(jìn)行檢查，這就是脫機(jī)診斷。脫機(jī)診斷的目的是修復(fù)系統(tǒng)的錯(cuò)誤和定位故障，將故障定位在最小的范圍。

遠(yuǎn)程診斷實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷的數(shù)控系統(tǒng)，必須具備計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能。因此，遠(yuǎn)程診斷是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型的診斷技術(shù)。數(shù)控機(jī)床利用數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)功能通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接到機(jī)床制造廠家，數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障后，通過(guò)機(jī)床廠家的專業(yè)人員遠(yuǎn)程診斷，快速確診故障。

2數(shù)控機(jī)床故障的實(shí)用診斷方法

①診斷常用的儀器、儀表及工具萬(wàn)用表－可測(cè)電阻、交、直流電壓、電流。

相序表－可檢測(cè)直流驅(qū)動(dòng)裝置輸入電流的相序。轉(zhuǎn)速表－可測(cè)量伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，是檢查伺服調(diào)速系統(tǒng)的重要依據(jù)。鉗形電流表－可不斷線檢測(cè)電流。測(cè)振儀－是振動(dòng)檢測(cè)中最常用、最基本的儀器。短路追蹤儀－可檢測(cè)電氣維修中經(jīng)常碰到的短路故障現(xiàn)象。邏輯測(cè)試筆－可測(cè)量數(shù)字電路的脈沖、電平。IC測(cè)試儀－用于數(shù)控系統(tǒng)集成電路元件的檢測(cè)和篩選。工具－彈頭鉤形扳手、拉錐度平鍵工具、彈性手錘、拉卸工具等。

②診斷用技術(shù)資料主要有：數(shù)控機(jī)床電氣說(shuō)明書(shū)，電氣控制原理圖，電氣連接圖，參數(shù)表，PLC程序，編程手冊(cè)，數(shù)控系統(tǒng)安裝與維修手冊(cè)，伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)使用說(shuō)明書(shū)等。數(shù)控機(jī)床的技術(shù)資料非常重要，必須參照機(jī)床實(shí)物認(rèn)真仔細(xì)地閱讀。一旦機(jī)床發(fā)生故障，在進(jìn)行分析的同時(shí)查閱相關(guān)資料。

③故障處理。故障軟故障－由調(diào)整、參數(shù)設(shè)置或操作不當(dāng)引起硬故障－由數(shù)控機(jī)床（控制、檢測(cè)、驅(qū)動(dòng)、液氣、機(jī)械裝置）的硬件失效引起。

故障處理對(duì)策除非出現(xiàn)影響設(shè)備或人身安全的緊急情況，不要立即切斷機(jī)床的電源，應(yīng)保持故障現(xiàn)場(chǎng)。從機(jī)床外觀、CRT顯示的內(nèi)容、主板或驅(qū)動(dòng)裝置報(bào)警燈等方面進(jìn)行檢查?？砂聪到y(tǒng)復(fù)位鍵，觀察系統(tǒng)的變化，報(bào)警是否消失。如消失，說(shuō)明是隨機(jī)性故障或是由操作錯(cuò)誤引起的。如不能消失，把可能引起該故障的原因羅列出來(lái)，進(jìn)行綜合分析、判斷，必要時(shí)進(jìn)行一些檢測(cè)或試驗(yàn)，達(dá)到確診故障的目的。

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2水泵葉片技術(shù)要求

2.1葉片材料

水泵葉片材料采用ZG0Cr13Ni4Mo。其化學(xué)成分見(jiàn)表1，物理指標(biāo)見(jiàn)表2。

表1ZG0Cr13Ni4Mo材料化學(xué)成分

化學(xué)成分

C

Si

Mn

S

Cr

Ni

Mo

含量（%）

≤0.06

≤1.00

≤1.00

≤0.030

5～14.0

3.50～4.50

0.40～1.00

表2ZG0Cr13Ni4Mo材料物理指標(biāo)

物理指標(biāo)

σb

σs

δ

ψ

HB

數(shù)值

760Mpa

550MPa

15%

35%

≥240

該材料的特性是抗汽蝕性能好，可焊性好，硬度較高，耐磨損，在水輪機(jī)和水泵制造中較常使用。

2.2葉片加工技術(shù)要求

太浦河水泵的設(shè)備招標(biāo)文件編制時(shí)，兼顧了葉片常規(guī)加工和數(shù)控機(jī)床加工的兩種要求。招標(biāo)文件規(guī)定：葉片型線允許偏差不超過(guò)±0.15%D（D為葉輪直徑m），葉片厚度的允許偏差為-3%T～+6%T（T為葉片厚度）。葉片正背面的波浪度應(yīng)低于2/100，在進(jìn)水口等容易產(chǎn)生汽蝕的部位葉片波浪度應(yīng)小于1/100。葉輪葉片安放角最大偏差不大于±15/。葉片表面粗糙度不得大于6.3μm。

3葉片加工方式

軸流式水泵的葉片加工一般采用兩種方式：一種是葉片表面手工打磨的常規(guī)加工方式，另一種是數(shù)控機(jī)床加工方式。

3.1常規(guī)加工方式

常規(guī)加工方式工藝較簡(jiǎn)單，費(fèi)用低，軸流式水泵葉片基本采用常規(guī)加工。其主要工藝過(guò)程如下：

a：葉片固溶處理（不銹鋼）

b：葉片表面隨形磨、打磨

c：按葉片坐標(biāo)，三坐標(biāo)工具檢測(cè)坐標(biāo)、劃中心孔位置線及零度位置線

d：鉆兩端中心孔

e：粗加工葉片柄部

f：探傷檢查

g：精加工葉片柄部

h：鉆定位孔或銑鍵槽

I：葉片稱重分組和轉(zhuǎn)子體裝配

j：加工葉片外球形

k：校靜平衡

常規(guī)加工的葉片表面有兩種處理方式。對(duì)小型水泵，葉片鑄造時(shí)表面不留加工余量，葉片精度主要由木模和鑄造精度來(lái)保證，變形量比較大，葉片表面極個(gè)別處（約1～2處）最大變形可達(dá)到5～6-12mm（根據(jù)葉片大小和葉型厚度）。對(duì)大型或重要的水泵，葉片鑄造時(shí)表面留3～4mm加工余量，在探傷檢查后，葉片表面多次采用坐標(biāo)檢測(cè)和打點(diǎn)，對(duì)其用砂輪進(jìn)行手工表面打磨，重新劃葉片零度線，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。葉片表面的精度主要由操作工及測(cè)量手段保證，一般能達(dá)到1.5mm，有一定的誤差。該方法采用坐標(biāo)投影測(cè)量（游標(biāo)精度0.02mm、實(shí)測(cè)經(jīng)濟(jì)精度≤0.5mm）。

3.2數(shù)控機(jī)床加工

葉片采用數(shù)控機(jī)床加工是一種最先進(jìn)的加工方式，雖然它的加工費(fèi)用較高，但對(duì)于大型水泵河特殊要求的水泵，可以保證原型葉片的型線、表面粗糙度和精度、各葉片重量具有很高的一致性。數(shù)控機(jī)床加工主要工藝過(guò)程如下：

a：葉片固溶處理（不銹鋼）

b：葉片表面隨形磨、打磨

c：按葉片坐標(biāo)，坐標(biāo)投影檢測(cè)坐標(biāo)、劃中心孔位置線及零度位置線

d：鉆兩端中心孔

e：粗加工葉片柄部

f：葉片坐標(biāo)檢測(cè)、記錄、重新劃葉片零度線

g：探傷檢查

h：精加工葉片柄部

I：鉆定位孔或銑鍵槽

j：葉片坐標(biāo)檢測(cè)、記錄

k：葉片表面數(shù)控加工

l：葉片稱重分組和轉(zhuǎn)子體裝配

m：加工葉片外球形

n：校靜平衡

與常規(guī)葉片加工方式相比，數(shù)控機(jī)床加工方式增加了葉片表面坐標(biāo)檢測(cè)和數(shù)控加工的工藝流程。

數(shù)控機(jī)床有三軸、四軸、五軸幾種形式。三軸數(shù)控機(jī)床僅有X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)，銑刀位置不調(diào)整，宜加工一般要求的工件。四軸和五軸數(shù)控機(jī)床除有X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)外，還有刀頭旋轉(zhuǎn)的坐標(biāo)，可以調(diào)整加工誤差，工件加工精度很高。數(shù)控機(jī)床在加工方法上又有2.5軸、三軸聯(lián)動(dòng)、四軸聯(lián)動(dòng)、五軸聯(lián)動(dòng)的不同加工。運(yùn)轉(zhuǎn)速度上又可分為傳統(tǒng)的低速銑床和現(xiàn)代的高速銑床。數(shù)控機(jī)床配置有CAD/CAM/CAE軟件，可以按設(shè)計(jì)的曲面型線，仿型加工。數(shù)控加工采用不同的加工方式和加工工藝，其達(dá)到的精度、效果也不相同。

3.3兩種加工方式比較

雖然傳統(tǒng)的低速銑床也可加工葉片的曲面，但難以控制葉片的型線，尤其在葉片比較薄的地方，傳統(tǒng)的低速銑床在切削力的作用下，產(chǎn)生振動(dòng)和彈性退讓，降低了加工精度。一般傳統(tǒng)三軸銑床加工表面粗糙較差和存在著加工死角，通常在工藝上還要進(jìn)行大量的表面打磨。數(shù)控機(jī)床將葉片型線輸入控制箱內(nèi)，可以隨意控制和調(diào)整銑刀的加工，用直線、圓弧命令逼近零件，控制刀位軌跡使葉片表面的實(shí)際曲線與設(shè)計(jì)的曲線完全一致，精加工后的葉片表面不用打磨，便達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

數(shù)控機(jī)床加工的葉片型線和精度，根據(jù)編制的設(shè)計(jì)程序控制加工，可以不再對(duì)葉片表面進(jìn)行檢測(cè)。數(shù)控機(jī)床的精度由有關(guān)部門(mén)按規(guī)定期限定期進(jìn)行檢驗(yàn)，所以它的可靠性和精度遠(yuǎn)高于常規(guī)葉片加工后的檢測(cè)方式。

4太浦河水泵葉片加工

太浦河泵站斜150軸伸泵葉輪直徑4.1米，每個(gè)葉輪有三個(gè)葉片，每個(gè)葉片重～1.95t，共18個(gè)葉片。為保證水泵葉片的加工質(zhì)量，無(wú)錫水泵廠選擇了富春江水工機(jī)械廠的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床，它的加工效果非常好。

數(shù)控機(jī)床加工的太浦河水泵葉片，葉片加工精度實(shí)測(cè)數(shù)值：

葉片正面波浪度0.4～0.8/100，集中區(qū)域0.5～0.8/100，并均勻分布。

葉片背面波浪度0.4～1.2/100，其中≤1/100的區(qū)域占總面積的87.7%。

葉片表面粗糙度1.6～5.3μm，集中分布區(qū)域2.6～3.8μm。

實(shí)測(cè)2502個(gè)點(diǎn)坐標(biāo)，其坐標(biāo)誤差-3～+4mm，絕對(duì)值≤3mm的占90.67%。

按要求每個(gè)葉片重量誤差≤39kg。實(shí)測(cè)18個(gè)葉片，重量誤差0～35kg，其中≤25kg的占88.89%，≤10kg的占50%。

坐標(biāo)誤差即為葉片允許誤差，葉輪直徑4.1m，允許誤差為±6.15mm。

5數(shù)控機(jī)床加工的經(jīng)濟(jì)性

數(shù)控機(jī)床的價(jià)格比較貴，所以加工的費(fèi)用比常規(guī)加工的要高。加工費(fèi)用由機(jī)床折舊費(fèi)、日常維護(hù)費(fèi)、操作人員和管理人員費(fèi)、加工中的正常損耗如刀具、電、氣、冷卻液等費(fèi)用構(gòu)成。最簡(jiǎn)單的計(jì)算方法是單位工時(shí)價(jià)格×工時(shí)數(shù)。工時(shí)包括軟件計(jì)算工時(shí)和裝夾、換刀等工時(shí)。確定數(shù)控加工的方法非常豐富，從2.5軸至5軸聯(lián)動(dòng)，速度從低速至高速、工藝變化很多，刀位軌跡變化多，為有良好的經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)根據(jù)不同加工件的產(chǎn)品質(zhì)量要求，選定最優(yōu)數(shù)控加工程序和經(jīng)濟(jì)的加工方法。

比如，加工余量的確定是為了保證葉片能加工出來(lái)，應(yīng)根據(jù)葉片大小、厚度，選擇合適的葉片單面加工余量，太浦河水泵葉片的尺寸可放5～13mm余量；葉片根部、進(jìn)出口邊圓角等處可考慮以磨代銑降低費(fèi)用。為了經(jīng)濟(jì)、高效又高精度的加工葉片，加工精度可通過(guò)人機(jī)交互設(shè)定。粗加工時(shí)三軸聯(lián)動(dòng)重切削加工去除大量表面余量，精加工時(shí)采用五軸聯(lián)動(dòng)高速加工，消除加工死角及薄壁處的振動(dòng)和彈性退讓，表面加工后不用打磨。在運(yùn)行軟件上可以首先用CAD三維設(shè)計(jì)、造型葉片，修改葉片表面缺陷，對(duì)表面光滑處理。然后用CAM靈活設(shè)計(jì)加工方法、確定加工參數(shù)、刀具等，進(jìn)行刀軌的校核、編輯、優(yōu)化、模擬仿真以獲得最佳加工刀位軌跡，通過(guò)后處理程序生成加工程序。

太浦河水泵的葉輪直徑4.1m，每個(gè)葉片重1.95t，由于委托外廠數(shù)控機(jī)床加工，每個(gè)葉片費(fèi)用近8萬(wàn)元。0Cr13Ni4Mo的材料比較硬，如葉片鑄造余量留得比較大，將增加數(shù)控機(jī)床的加工量和加工工時(shí)數(shù)?？刂迫~片的鑄造質(zhì)量，可以控制加工費(fèi)用。